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Die
Erfindung betrifft ein Scharnier gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Es ist insbesondere zur beweglichen Verbindung zweier Gepäckfachkomponenten
in einem Flugzeug geeignet. Ferner betrifft die Erfindung eine mit
einem derartigen Scharnier ausgestattete Gepäckfachanordnung.
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Gepäckfächer mit
einer absenkbaren Schale werden gegenwärtig insbesondere in Passagierflugzeugen
eingesetzt, da sie in vorteilhafter Weise eine optimale Raumausnutzung
und gleichzeitig einen hohen Bedienungskomfort ermöglichen.
Die absenkbare Schale ist von einer oberen geschlossenen Stellung,
in der eine optimale Kopffreiheit der unter den Gepäckfächern sitzenden
Passagiere gewährleistet ist,
in eine untere geöffnete
Be- bzw. Entladestellung verschwenkbar. In der Be- bzw. Entladestellung
können
auch kleinere Personen bequem Gepäckstücke in der Schale ablegen bzw.
aus der Schale entnehmen. Zur Verbindung zweier beweglicher Gepäckfachkomponenten
werden üblicherweise
aus Aluminium bestehende Scharniere eingesetzt.
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Diese
Scharniere umfassen ein beispielsweise an einer ersten Gepäckfachkomponente
befestigbares erstes Scharnierelement sowie ein beispielsweise an
einer zweiten Gepäckfachkomponente
befestigbares zweites Scharnierelement. Das erste Scharnierelement
und das zweite Scharnierelement sind jeweils mit Lagerhülsen zur
Aufnahme einer Scharnierachse versehen. Die Scharnierachse ist mittels
einer Presspassung starr in einer Lagerhülse des zweiten Scharnierelements
befestigt und durch die Lagerhülsen
des ersten Scharnierelements hindurchgeführt, um das erste Scharnierelement
relativ zu dem zweiten Scharnierelement verschwenkbar mit dem zweiten
Scharnierelement zu verbinden. Die Scharnierachse trägt ferner
eine Wendelfeder, deren erstes Ende mit dem ersten Scharnierelement
zusammenwirkt. Ein zweites Ende der Wendelfeder wirkt dagegen mit
dem zweiten Scharnierelement zusammen, so dass die Wendelfeder das
erste Scharnierelement und das zweite Scharnierelement in eine gewünschte Ausgangsposition
relativ zueinander vorspannt. Ein Verschwenken der Scharnierelemente
relativ zueinander erfordert somit die Überwindung der von der Wendelfeder
aufgebrachten Vorspannkraft. Die derzeit zur beweglichen Verbindung
zweier Gepäckfachkomponenten
eingesetzten Aluminiumscharniere haben ein relativ hohes Gewicht.
Darüber hinaus
sind die Bauteilkosten pro Scharnier relativ hoch.
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Die
DE 42 92 446 C1 offenbart
ein Kunststoffscharnier mit einem ersten sowie einem zweiten Scharnierglied.
Das erste Scharnierglied umfasst ein Außenteil sowie ein Innenteil
mit einem zylindrischen Gehäuse.
Zwei Kupplungselemente sind in dem zylindrischen Gehäuse sowie über an dem
zweiten Scharnierglied ausgebildete Stege gelagert. Zwischen einander
zugewandten Enden der Kupplungselemente erstreckt sich eine Schraubenfeder,
die als Torsionsfeder arbeitet und die Scharnierglieder in eine
entweder dem offenen oder dem geschlossenen Zustand des Scharniers
entsprechende vorbestimmte Lage vorspannt. Zur Befestigung der Kupplungselemente
in ihrer Position in dem zylindrischen Gehäuse des ersten Scharnierelements
und relativ zu den an dem zweiten Scharnierglied ausgebildeten Stegen
wird auf voneinander abgewandte Enden der Kupplungselemente jeweils
eine Kappe aufgesetzt, die mittels einer Schraube mit den Kupplungselementen
verschraubt wird.
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Die
DE 15 84 062 A offenbart
ein Scharnier mit einem plattenförmigen
Scharnierglied
1, das zwei hakenförmige Gabelstücke zur
Aufnahme einer Scharnierachse aufweist.
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Die
DE 103 01 147 A1 offenbart
ein Scharnier, das zur Verbesserung seiner Stabilität mit einer Verstärkungsplatte
oder Verstärkungsrippen
versehen ist.
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Die
DE 41 30 644 A1 offenbart
ein Überkopf-Gepäckfach mit
einer absenkbaren Schale, wobei die absenkbare Schale über zwei
Gelenkvierecke zwischen einer oberen Schließposition und einer unteren
geöffneten
Position relativ zu einem Gehäuse des
Gepäckfachs
verschwenkbar ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere zur
beweglichen Verbindung zweier Gepäckfachkomponenten in einem Flugzeug
geeignetes, kostengünstig
herstellbares und leichtgewichtiges Scharnier bereitzustellen. Darüber hinaus
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit einem derartigen
Scharnier ausgestattete Gepäckfachanordnung
bereitzustellen.
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Diese
Aufgaben werden durch ein Scharnier mit den im Patentanspruch 1
angegebenen Merkmalen sowie eine Gepäckfachanordnung mit den im
Patentanspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Ein
erfindungsgemäßes Scharnier
umfasst ein erstes Scharnierelement, ein zweites Scharnierelement
sowie eine Scharnierachse, die dazu eingerichtet ist, das zweite
Scharnierelement relativ zu dem ersten Scharnierelement verschwenkbar
mit dem ersten Scharnierelement zu verbinden. Ferner umfasst das
Scharnier eine Feder, wobei ein erstes Ende der Feder mit dem ersten
Scharnierelement zusammenwirkt und ein zweites Ende der Feder mit dem
zweiten Scharnierelement zusammenwirkt, so dass die Feder das erste
Scharnierelement und das zweite Scharnierelement in eine gewünschte Ausgangsposition
relativ zueinander vorspannt. Ein Verschwenken der Scharnierelemente
relativ zueinander erfordert somit die Überwindung der von der Feder
aufgebrachten Vorspannkraft. Die Feder kann beispielsweise in Form
einer Wendelfeder ausgebildet sein.
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Das
erste Scharnierelement und das zweite Scharnierelement des erfindungsgemäßen Scharniers
bestehen aus einem Kunststoffmaterial und können daher auf besonders kostensparende
Weise beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt werden. Darüber hinaus
lässt sich
durch ein Scharnier, dessen Scharnierelemente aus einem Kunststoffmaterial
bestehen, im Vergleich zu einem Scharnier mit Scharnierelementen
aus Aluminium eine beträchtliche
Gewichtsersparnis erzielen.
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Die
Scharnierachse des erfindungsgemäßen Scharniers
weist einen ersten Scharnierachsenabschnitt sowie einen separat
von dem ersten Scharnierachsenabschnitt ausgebildeten zweiten Scharnierachsenabschnitt
auf. Der erste Scharnierachsenabschnitt ist verschiebbar in einer
ersten Lagereinrichtung des ersten Scharnierelements und einer ersten
Lagereinrichtung des zweiten Scharnierelements aufgenommen. Der
zweite Scharnierachsenabschnitt ist dagegen verschiebbar in einer
zweiten Lagereinrichtung des ersten Scharnierelements und einer zweiten
Lagereinrichtung des zweiten Scharnierelements aufgenommen. Anders
als ein herkömmliches Scharnier
weist das erfindungsgemäße Scharnier folglich
eine zweiteilig ausgebildete Scharnierachse auf. Die Feder des erfindungsgemäßen Scharniers erstreckt
sich frei zwischen einander zugewandten Enden des ersten Scharnierachsenabschnitts
und des zweiten Scharnierachsenabschnitts und ist mit den einander
zugewandten Enden des ersten und des zweiten Scharnierachsenabschnitts
verbunden, um den ersten Scharnierachsenabschnitt und den zweiten
Scharnierachsenabschnitt in ihren Positionen in den ersten und den
zweiten Lagereinrichtungen des ersten Scharnierelements und des
zweiten Scharnierelements zu halten. Mit anderen Worten, die Feder überbrückt einen
Abstand zwischen den einander zugewandten Enden des ersten Scharnierachsenabschnitts
und des zweiten Scharnierachsenabschnitts und hält dadurch den ersten Scharnierachsenabschnitt
und den zweiten Scharnierachsenabschnitt in den ersten und den zweiten
Lagereinrichtungen des ersten Scharnierelements und des zweiten
Scharnierelements, ohne dass es hierzu erforderlich wäre, die
beiden Scharnierachsenabschnitte beispielsweise mit Hilfe einer
Presspassung in einer der Lagereinrichtungen des ersten oder des
zweiten Scharnierelements festzulegen.
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Da
die Feder des erfindungsgemäßen Scharniers
den Abstand zwischen den einander zugewandten Enden des ersten Scharnierachsenabschnitts
und des zweiten Scharnierachsenabschnitts überbrückt, kann die Scharnierachse
des erfindungsgemäßen Scharniers
kürzer
und damit leichtgewichtiger gestaltet werden als eine einteilige
Scharnierachse eines herkömmlichen
Scharniers. Darüber
hinaus können
durch den Verzicht auf eine feste Verbindung der beiden Scharnierachsenabschnitte
mit den Lagereinrichtungen des ersten oder des zweiten Scharnierelements
optische Vorteile erzielt werden, da es nicht länger erforderlich ist, die
Scharnierachsenabschnitte mittels einer Presspassung starr mit einem
Scharnierelement zu verbinden und dabei beispielsweise durch Verkratzen
einer unter Umständen sogar
lackierten Oberfläche
des Scharnierelements das optische Erscheinungsbild des Scharnierelements
zu beeinträchtigen.
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Die
einander zugewandten Enden des ersten Scharnierachsenabschnitts
und des zweiten Scharnierachsenabschnitts können jeweils mit Positionierbuchsen
versehen sein, die eine optimierte Verbindung der Feder mit den
einander zugewandten Enden des ersten Scharnierachsenabschnitts
und des zweiten Scharnierachsenabschnitts ermöglichen. Vorzugsweise weisen
die Positionierbuchsen einen radial nach außen ragenden Flansch auf, der als
Anlagefläche
für die
mit den einander zugewandten Enden des ersten Scharnierachsenabschnitts und
des zweiten Scharnierachsenabschnitts verbundene Feder dienen kann.
Ferner erleichtert der Flansch der Positionierbuchsen die Positionierung der
Scharnierachsenabschnitte in den Lagereinrichtungen der Scharnierelemente,
da er auch als Anlagefläche
bzw. Anschlagfläche
für eine
Lagereinrichtung, vorzugsweise eine Lagereinrichtung des zwei ten
Scharnierelements dienen kann. Grundsätzlich kann eine Positionierbuchse
integriert mit einem zugehörigen
Scharnierachsenabschnitt ausgebildet sein. Alternativ dazu können jedoch
auch als separate Bauteile gefertigte Positionierbuchsen verwendet werden,
die auf einen entsprechenden Scharnierachsenabschnitt gepresst oder
geklebt werden können. Die
Scharnierachsenabschnitte und die Positionierbuchsen können aus
einem Kunststoffmaterial oder aus Aluminium bestehen, wobei die
Positionierbuchsen und die Scharnierachsenabschnitte entweder aus
dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien gefertigt
sein können.
Wenn die Positionierbuchsen aus einem Kunststoffmaterial bestehen,
können
die Positionierbuchsen auch auf die zugehörigen Scharnierachsenabschnitte
aufgespritzt werden.
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Die
erste Lagereinrichtung des ersten Scharnierelements, die erste Lagereinrichtung
des zweiten Scharnierelements, die zweite Lagereinrichtung des ersten
Scharnierelements und/oder die zweite Lagereinrichtung des zweiten
Scharnierelements ist/sind vorzugsweise hinterschneidungsfrei ausgebildet.
Da bei dem erfindungsgemäßen Scharnier
die beiden Scharnierachsenabschnitte mit Hilfe der Feder in ihren
Positionen in den Lagereinrichtungen des ersten Scharnierelements
und des zweiten Scharnierelements gehalten werden, müssen die
Lagereinrichtungen keinen Hinterschnitt mehr aufweisen, wie er bei herkömmlichen
Scharnieren erforderlich ist, um eine Presspassung zwischen einer
Scharnierachse und einer Lagereinrichtung herstellen zu können. Wenn die
Scharnierelemente des erfindungsgemäßen Scharniers durch Spritzgießen hergestellt
werden, wird durch die hinterschneidungsfreie Ausbildung der Lagereinrichtungen
gewährleistet,
dass die Scharnierelemente problemlos aus einem Spritzgusswerkzeug
aufgeformt werden können.
Auf die Bereitstellung zusätzlicher
Schieber oder dergleichen in dem Spritzgusswerkzeug kann dann in
vorteilhafter Weise verzichtet werden.
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Beispielsweise
kann/können
die erste Lagereinrichtung des ersten Scharnierelements, die erste Lagereinrichtung
des zweiten Scharnierelements, die zweite Lagereinrichtung des ersten
Scharnierelements und/oder die zweite Lagereinrichtung des zweiten
Scharnierelements einen ersten Lagerabschnitt mit einem einer ersten
Seite offenen Querschnitt sowie einen zweiten Lagerabschnitt mit
einem zu einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite
offenen Querschnitt umfassen. Falls dies zu einer Stabilisierung
der Position der Scharnierachsenabschnitte in den Lagereinrichtungen
erwünscht oder
erforderlich ist, kann/können
eine Lagereinrichtung oder mehrere Lagereinrichtungen auch mehr
als zwei, beispielsweise drei Lagerabschnitte aufweisen.
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Zur
Verbesserung seiner mechanischen Belastbarkeit kann das erste Scharnierelement
mit Verstärkungsrippen
versehen sein. Die Verstärkungsrippen
können
auf einer dem zweiten Scharnierelement zugewandten Oberfläche des
ersten Scharnierelements ausgebildet sein. Vorzugsweise erstreckt
sich eine erste Gruppe von Verstärkungsrippen
von der ersten Lagereinrichtung des ersten Scharnierelements im
Wesentlichen senkrecht zur Scharnierachse. Eine zweite Gruppe von
Verstärkungsrippen
kann sich von der zweiten Lagereinrichtung des ersten Scharnierelements
im Wesentlichen senkrecht zur Scharnierachse erstrecken. Vorzugsweise
entspricht die Anzahl der Verstärkungsrippen
in einer Gruppe von Verstärkungsrippen,
die sich von einer Lagereinrichtung des ersten Scharnierelements
erstrecken, der Anzahl der Lagerabschnitte der Lagereinrichtung.
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Die
erste und die zweite Lagereinrichtung des ersten Scharnierelements
sind vorzugsweise so geformt, dass ein durch die Scharnierachse
definierter Scharnierdrehpunkt in einem gewünschten Abstand von einer von
dem zweiten Scharnierelement abgewandten Oberfläche des ersten Scharnierelements
liegt. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen dem Scharnierdrehpunkt
und der von dem zweiten Scharnierelement abgewandten Oberfläche des
ersten Scharnierelements einem gewünschten Einsatzzweck des Scharniers
angepasst, so dass im Idealfall auf separate Abstandshalter, die
auf die von dem zweiten Scharnierelement abgewandte Oberfläche des
ersten Scharnierelements aufgebracht werden können, verzichtet werden kann.
Wenn das erfindungsgemäße Scharnier
für verschiedene
Einsatzzwecke vorgesehen ist, kann der Abstand zwischen dem Scharnierdrehpunkt
und der von dem zweiten Scharnierelement abgewandten Oberfläche des
ersten Scharnierelements so gewählt
sein, dass er für die
Mehrzahl der geplanten Einsatzzwecke des Scharniers geeignet ist,
so dass das Scharnier lediglich in den verbleibenden Anwendungsfällen mit
separaten Abstandshaltern versehen werden muss.
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An
dem ersten Scharnierelement ist vorzugsweise mindestens eine Aufnahmeeinrichtung zur
Aufnahme eines ersten Endes der Feder vorgesehen. Die Aufnahmeeinrichtung
kann durch eine Vertiefung gebildet werden, die in einer von dem zweiten
Scharnierelement abgewandten Oberfläche des ersten Scharnierelements
ausgeführt
ist. Eine derartige Aufnahmeeinrichtung hält das erste Ende der Feder
sicher in der gewünschten
Position, ist einfach zu fertigen und ohne zusätzliches Gewicht realisierbar.
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Das
zweite Scharnierelement kann auf einer dem ersten Scharnierelement
zugewandten Oberfläche
mindestens eine Vertiefung aufweisen, die so geformt ist, dass der
durch die Scharnierachse definierte Scharnierdrehpunkt in einem
gewünschten
Abstand von einer von dem ersten Scharnierelement abgewandten Oberfläche des
zweiten Scharnierelements liegt. Ähnlich wie die Ausgestaltung
der Lagereinrichtungen des ersten Scharnierelements ermöglicht die
in der dem ersten Scharnierelement zugewandten Oberfläche des
zweiten Scharnierelements ausgebildete Vertiefung gegebenenfalls
den Verzicht auf separat ausgebildete Abstandselemente. Falls dies
gewünscht
oder erforderlich ist, kann auf einer von dem ersten Scharnierelement
abgewandten Oberfläche
des zweiten Scharnierelements jedoch selbstverständlich dennoch noch ein separates
Abstandselement vorgesehen werden. Die Vertiefung ist jedoch vorzugsweise
so geformt, dass sie die Einstellung eines gewünschten Abstands zwischen dem Scharnierdrehpunkt
und der von dem ersten Scharnierelement abgewandten Oberfläche des
zweiten Scharnierelements für
die Mehrzahl der Anwendungsfälle
des Scharniers ermöglicht.
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In
dem zweiten Scharnierelement ist im Bereich der Vertiefung, die
in der dem ersten Scharnierelement zugewandten Oberfläche des
zweiten Scharnierelements ausgebildet ist, vorzugsweise eine Öffnung vorgesehen.
Diese Öffnung
dient der Aufnahme einer Befestigungseinrichtung, wie z. B. einer
Schraube, mit deren Hilfe das zweite Scharnierelement an einem Bauteil,
beispielsweise einer ersten Gepäckfachkomponente
in einem Flugzeug befestigt werden kann. Vorzugsweise ist die Öffnung in Form
eines Langlochs ausgebildet. Dadurch kann die Position der Befestigungseinrichtung
und damit die Position des zweiten Scharnierelements an dem Bauteil,
beispielsweise der ersten Gepäckfachkomponente
in gewissen Grenzen verstellt werden. Das Scharnierelement wird
dadurch besonders flexibel einsetzbar und ist überdies dazu in der Lage Bauteil- und
Montagetoleranzen auszugleichen. Da das Langloch in der Vertiefung
in der dem ersten Scharnierelement zugewandten Oberfläche des
zweiten Scharnierelements angeordnet ist, kann ein Kopf der Befestigungseinrichtung,
beispielsweise ein Schraubenkopf in der Vertiefung aufgenommen werden.
Dadurch wird verhindert, dass der Kopf der Befestigungseinrichtung
das Zusammenklappen des Scharniers mit einem geforderten Schließwinkel
behindert.
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In
der dem ersten Scharnierelement zugewandten Oberfläche des
zweiten Scharnierelements kann lediglich eine Vertiefung ausgebildet
sein, in der eine Befestigungseinrichtungsaufnahmeöffnung in Form
eines Langlochs oder mehrere Befestigungseinrichtungsaufnahmeöffnungen
in Form von Langlöchern
angeordnet sein kann/können.
Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, in der dem ersten Scharnierelement
zugewandten Oberfläche
des zweiten Scharnierelements zwei oder mehr Vertiefungen vorzusehen.
In einem derartigen Fall kann/können
in lediglich einer Vertiefung eine Befestigungseinrichtungsaufnahmeöffnung oder
mehrere Befestigungseinrichtungsaufnahmeöffnungen angeordnet sein. Alternativ
dazu ist es jedoch auch möglich,
mehrere oder alle Vertiefungen mit einer Befestigungseinrichtungsaufnahmeöffnung oder
mehreren Befestigungseinrichtungsaufnahmeöffnungen zu versehen.
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Das
zweite Scharnierelement kann zur Verbesserung seiner mechanischen
Belastbarkeit mit Verstärkungsrippen
versehen sein. Vorzugsweise weist das zweite Scharnierelement zwei
Gruppen von Verstärkungsrippen
auf, die auf der dem ersten Scharnierelement zugewandten Oberfläche des zweiten
Scharnierelements ausgebildet sein können. Beispielsweise kann sich
eine erste Gruppe von Verstärkungsrippen
von der ersten Lagereinrichtung des zweiten Scharnierelements entlang
von gedachten Kraftlinien in Richtung der Befestigungseinrichtungsöffnung erstrecken.
In ähnlicher
Weise kann sich eine zweite Gruppe von Verstärkungsrippen von der zweiten
Lagereinrichtung entlang von gedachten Kraftlinien in Richtung der
Befestigungseinrichtungsöffnung erstrecken.
Wenn das zweite Scharnierelement auf seiner dem ersten Scharnierelement
zugewandten Oberfläche
mit zwei Vertiefungen versehen ist und zwei Befestigungseinrichtungsöffnungen
in Form von Langlöchern
aufweist, erstreckt sich die erste Gruppe von Verstärkungsrippen
vorzugsweise entlang von gedachten Kraftlinien von der ersten Lagereinrichtung
in Richtung eines ersten Langlochs und die zweite Gruppe von Verstärkungsrippen
erstreckt sich vorzugsweise entlang von gedachten Kraftlinien von der
zweiten Lagereinrichtung in Richtung eines zweiten Langlochs. Vorzugsweise
entspricht die Anzahl von Verstärkungsrippen
in einer Gruppe von Verstärkungsrippen,
die sich von einer Lagereinrichtung des zweiten Scharnierelements
erstrecken, der Anzahl der Lagerabschnitte der Lagereinrichtung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Scharniers
bildet die Vertiefung, die in der dem ersten Scharnierelement zugewandten
Oberfläche
des zweiten Scharnierelements ausgebildet ist, auf der von dem ersten
Scharnierelement abgewandten Oberfläche des zweiten Scharnierelements
eine Anlagekante. Diese Anlagekante kann sich im Wesentlichen senkrecht
zur Scharnierachse erstrecken und als Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme
des zweiten Endes der Feder dienen. Dadurch kann auf eine separate
Aufnahmeeinrichtung zur Befestigung des zweiten Endes der Feder
an dem zweiten Scharnierelement verzichtet werden.
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Eine
erfindungsgemäße Gepäckfachanordnung
umfasst eine erste Gepäckfachkomponente, die
zur beweglichen Verbindung mit einer zweiten Gepäckfachkomponente vorgesehen
ist. Die erste Gepäckfachkomponente
kann beispielsweise eine absenk bare Schale eines Gepäckfachs
sein. Die zweite Gepäckfachkomponente
kann beispielsweise ein zu der absenkbaren Schale benachbartes Innenausstattungsbauteil,
wie z. B. ein Personal Service Unit (PSU)-Paneel sein. Die erste
Gepäckfachkomponente
ist mittels eines oben beschriebenen Scharniers beweglich mit der
zweiten Gepäckfachkomponente
verbunden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise das erste Scharnierelement
an der ersten Gepäckfachkomponente
und das zweite Scharnierelement an der zweiten Gepäckfachkomponente
befestigt sein.
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Das
erfindungsgemäße Scharnier
und die erfindungsgemäße Gepäckfachanordnung
sind insbesondere aufgrund ihres leichtgewichtigen Aufbaus in besonders
vorteilhafter Weise zur Verwendung in einem Flugzeug geeignet.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von in den beigefügten schematischen
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert, von
denen
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1 eine
dreidimensionale Ansicht eines Scharniers im aufgeklappten Zustand
ohne eine in den 11, 12, 14 und 15F veranschaulichte Feder zeigt,
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2 eine
Draufsicht des Scharniers gemäß 1 im
zusammengeklappten Zustand zeigt,
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3 eine
Seitenansicht des Scharniers gemäß 1 im
zusammengeklappten Zustand zeigt;
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4 eine
dreidimensionale Ansicht eines ersten Scharnierelements des Scharniers
gemäß 1 zeigt,
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5 eine
Seitenansicht des ersten Scharnierelements gemäß 4 zeigt,
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6A und 6B dreidimensionale
Detailansichten einer Lagereinrichtung des ersten Scharnierelements
gemäß 4 zeigen,
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7 eine
dreidimensionale Ansicht eines zweiten Scharnierelements des Scharniers
gemäß 1 zeigt,
die eine Oberfläche
des zweiten Scharnierelements veranschaulicht, die im zusammengebauten
Zustand des Scharniers dem ersten Scharnierelement zugewandt ist,
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8 eine
dreidimensionale Ansicht des zweiten Scharnierelements gemäß 7 zeigt,
die eine Oberfläche
des zweiten Scharnierelements veranschaulicht, die im zusammengebauten
Zustand des Scharniers von dem ersten Scharnierelement abgewandt
ist,
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9A bis 9C dreidimensionale
Detailansichten einer Lagereinrichtung sowie von Verstärkungsrippen
des zweiten Scharnierelements gemäß den 7 und 8 zeigen,
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10 eine
Detaildarstellung zweier in einer Oberfläche des zweiten Scharnierelements
gemäß den 7 und 8 ausgebildeter
Vertiefungen zeigt,
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11 eine
zum Einsatz in einem Scharnier gemäß 1 vorgesehene
Feder zeigt,
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12 die
Feder gemäß 11 im
mit zwei Scharnierachsenabschnitten des Scharniers gemäß 1 verbundenen
Zustand zeigt,
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13A und 13B Detaildarstellungen der
Scharnierachsenabschnitte des Scharniers gemäß 1 zeigen,
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14 eine
Detaildarstellung der Feder gemäß 11 im
mit dem Scharnier gemäß 1 verbundenen
Zustand zeigt,
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15A bis 15F zum
Zusammenbau des Scharniers gemäß 1 erforderliche
Montageschritte zeigen, und
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In
den beigefügten
Zeichnungen ist ein Scharnier, das insbesondere zur Verwendung an Bord
eines Flugzeugs geeignet ist, allgemein mit 10 bezeichnet.
Das Scharnier 10 umfasst ein erstes Scharnierelement 12 sowie
ein zweites Scharnierelement 14. Beide Scharnierelemente 12, 14 bestehen aus
einem Kunststoffmaterial und sind als Spritzgussteile gefertigt.
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Wie
insbesondere in den 1, 2, 12, 13A und 13B zu
erkennen ist, umfasst eine Scharnierachse 16, die dazu
dient, das zweite Scharnierelement 14 relativ zu dem ersten Scharnierelement 12 verschwenkbar
mit dem ersten Scharnierelement 12 zu verbinden, einen
ersten Scharnierachsenabschnitt 16a sowie einen separat von
dem ersten Scharnierachsenabschnitt 16a ausgebildeten zweiten
Scharnierachsenab schnitt 16b. Der erste Scharnierachsenabschnitt 16a und
der zweite Scharnierachsenabschnitt 16b sind stiftförmig ausgebildet
und bestehen entweder, ebenso wie das erste Scharnierelement 12 und
das zweite Scharnierelement 14, aus einem Kunststoffmaterial
oder sind aus einem anderen Material, wie z. B. Aluminium gefertigt.
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Wie
insbesondere den 1 und 2 zu entnehmen
ist, ist der erste Scharnierachsenabschnitt 16a der Scharnierachse 16 in
einer ersten Lagereinrichtung 18 des ersten Scharnierelements 12 sowie
einer ersten Lagereinrichtung 20 des zweiten Scharnierelements 14 aufgenommen.
In gleicher Weise ist der zweite Scharnierachsenabschnitt 16b der
Scharnierachse 16 in einer zweiten Lagereinrichtung 22 des
ersten Scharnierelements 12 sowie einer zweiten Lagereinrichtung 24 des
zweiten Scharnierelements 14 aufgenommen. Detaildarstellungen
der an dem ersten Scharnierelement 12 ausgebildeten Lagereinrichtungen 18, 22 sind
den 6A und 6B zu
entnehmen. Die an dem zweiten Scharnierelement 14 ausgebildeten
Lagereinrichtungen 20, 24 sind dagegen in den 9A bis 9C detailliert
veranschaulicht.
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Alle
Lagereinrichtungen 18, 20, 22, 24 sind hinterschneidungsfrei
ausgebildet. Dadurch werden Probleme beim Ausformen der spritzgegossenen Scharnierelemente 12, 14 aus
einer Spritzgussform vermieden. Insbesondere kann auf den Einsatz
zusätzlicher
Schieber in dem Spritzgusswerkzeug verzichtet werden. Hierzu weisen
die Lagereinrichtungen 18, 22 des ersten Scharnierelements 12 jeweils einen
ersten Lagerabschnitt 26 mit einem zu einer ersten Seite
offenen Querschnitt auf. An den ersten Lagerabschnitt 26 grenzt
ein zweiter Lagerabschnitt 28 an, der einen zu einer der
ersten Seite gegenüberliegenden
zweiten Seite offenen Querschnitt aufweist. Ein an den zweiten Lagerabschnitt 28 angrenzender
dritter Lagerabschnitt 30 hat wiederum, ähnlich wie
der erste Lagerabschnitt 26 einen zu der ersten Seite hin
offenen Querschnitt. Die Querschnittsform der Lagerabschnitte 26, 28, 30 ist
jeweils an eine Form der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b, d.
h. eine Umfangsform der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b angepasst,
so dass die Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b verschiebbar
in den Lagereinrichtungen 18, 22 des ersten Scharnierelements 12 aufgenommen
werden können.
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Die
in den 9A, 9B und 9B veranschaulichten
Lagereinrichtungen 20, 24 des zweiten Scharnierelements 14 haben
einen ähnlichen Aufbau
wie die Lagereinrichtungen 18, 22 des ersten Scharnierelements 12.
Jede Lagereinrichtung 20, 24 umfasst einen ersten
Lagerabschnitt 32 mit einem zu einer ersten Seite offenen Querschnitt.
An den ersten Lagerabschnitt 32 grenzt ein zweiter Lagerabschnitt 34 an,
dessen Querschnitt zu einer der ersten Seite gegenüberliegenden
zweiten Seite hin offen ausgebildet ist. Schließlich ist angrenzend an den
zweiten Lagerabschnitt 34 ein dritter Lagerabschnitt 36 vorgesehen,
dessen Querschnitt, ähnlich
wie der Querschnitt des ersten Lagerabschnitts 32, zur
ersten Seite hin offen ausgebildet ist. In den Lagereinrichtungen 20, 24 des
zweiten Scharnierelements 14 können, ebenso wie in den Lagereinrichtungen 18, 22 des
ersten Scharnierelements 12 die Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b verschiebbar
aufgenommen werden. Hierzu ist die Querschnittsform der Lagerabschnitte 32, 34, 36 wiederum
an die Umfangsform der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b angepasst.
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Bei
dem Scharnier 10 sind die Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b nicht
wie bei herkömmlichen Scharnieren,
beispielsweise mittels einer Presspassung, in den Lagereinrichtungen 18, 22 des
ersten Scharnierelements 12 oder den Lagereinrichtungen 20, 24 des
zweiten Scharnierelements 14 festgelegt. Stattdessen sind
die Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b lediglich
lose in die Lagereinrichtungen 18, 20, 22, 24 der
Scharnierelemente 12, 14 eingeschoben. Um die
Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b in ihren Positionen
in der Lagereinrichtungen 18, 20, 22, 24 der
Scharnierelemente 12, 14 zu halten, ist daher
eine Feder 38 mit einander zugewandten Enden des ersten
Scharnierachsenabschnitts 16a und des zweiten Scharnierachsenabschnitts 16b verbunden (siehe 11, 12 und 14).
Hierzu ist die in Form einer Wendelfeder ausgebildete Feder 38 auf die
einander zugewandten Enden der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b aufgeschoben.
Mit anderen Worten, die Feder 38 überbrückt den Abstand zwischen den
einander zugewandten Enden der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b und
verhindert dadurch ein Auswandern der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b aus
den Lagereinrichtungen 18, 20, 22, 24 der
Scharnierelemente 12, 14. Insbesondere verhindert
die Feder 38, dass sich die Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b aus
ihrer Position in den Lagereinrichtungen 18, 20, 22, 24 der
Scharnierelemente 12, 14 aufeinander zu bewegen.
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Um
die Feder 38 in ihrer Position auf den Enden der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b zu
halten, sind die Enden der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b,
die im montierten Zustand des Scharniers 10 einander gegenüberliegen
und zur Verbindung mit der Feder 38 vorgesehen sind, jeweils
mit Positionierbuchsen 40a, 40b versehen. Die
Positionierbuchsen 40a, 40a können aus einem Kunststoffmaterial oder
aus Aluminium gefertigt sein und an den Scharnierachsenabschnitten 16a, 16b umspritzt
oder auf die Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b gepresst oder
geklebt sein. Die Positionierbuchsen 40a, 40b sind
jeweils mit einem radial nach außen ragenden Flansch 42a, 42b versehen,
der als Anlagefläche
für die
auf die Positionierbuchsen 40a, 40b aufgeschobene
Feder 38 dient (siehe 14). Ferner
dient der Flansch 42a, 42b einer jeden Positionierbuchse 40a, 40b als
Anlagefläche
für die
Lagereinrichtungen 20, 24 des zweiten Scharnierelements 14.
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Die
Feder 38 dient nicht nur der Halterung der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b in
den Lagereinrichtungen 18, 20, 22, 24 der
Scharnierelemente 12, 14, sondern hat auch die
Funktion, das erste Scharnierelement 12 und das zweite
Scharnierelement 14 in eine gewünschte Ausgangsposition relativ
zueinander vorzuspannen. Hierzu ist es erforderlich, dass ein erstes
Ende 44 der Feder 38 mit dem ersten Scharnierelement 12 zusammenwirkt und
ein zweites Ende 46 der Feder 38 mit dem zweiten
Scharnierelement 14 zusammenwirkt (siehe 14).
Ein Verschwenken der Scharnierelemente 12, 14 aus
ihrer Ausgangsposition relativ zueinander erfordert somit die Überwindung
der von der eine hohe Verbindungssteifigkeit aufweisenden Feder 38 aufgebrachten
Vorspannkraft.
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Zur
Aufnahme des ersten Endes 44 der Feder 38 sind
an dem ersten Scharnierelement 12 zwei Aufnahmeeinrichtungen 48a, 48b vorgesehen.
Die Aufnahmeeinrichtungen 48a, 48b werden durch
eine Vertiefung in einer von dem zweiten Scharnierelement 12 abgewandten
Oberfläche 50 des
ersten Scharnierelements 12 gebildet (siehe 1, 4 und 14).
Da das erste Scharnierelement 12 zwei Aufnahmeeinrichtungen 48a, 48b aufweist,
kann das erste Ende 44 der Feder 38, je nach Bedarf,
in einer beliebigen der beiden Aufnahmeeinrichtungen 48a, 48b festgelegt
werden. Da die Aufnahmeeinrichtungen 48a, 48b integriert
mit dem ersten Scharnierelement 12 ausgebildet sind, kann
auf eine separate Einrichtung zur Festlegung des ersten Endes 44 der Feder 38 verzichtet
werden.
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Wie
insbesondere aus der 5 ersichtlich wird, sind die
Lagereinrichtungen 18, 22 des ersten Scharnierelements 12 so
geformt, dass ein Scharnierdrehpunkt D, der im montierten Zustand
des Scharniers 10 durch die Scharnierachse 16 definiert wird,
in einem gewünschten
Abstand A von der von dem zweiten Scharnierelement 14 abgewandten Oberfläche 50 des
ersten Scharnierelements 12 angeordnet ist. Der Abstand
A ist an die Mehrzahl der gewünschten
Anwendungsfälle
des Scharniers 10 angepasst, so dass in diesen Anwendungsfällen auf den
Einsatz separater Abstandshalter verzichtet werden kann. Dennoch
ist es selbstverständlich
möglich, Abstandshalter
auf der von dem zweiten Scharnierelement 14 abgewandten
Oberfläche 50 des
ersten Scharnierelements 12 zu platzieren.
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Zur
Verbesserung der mechanischen Belastbarkeit des ersten Scharnierelements 12,
insbesondere der Lagereinrichtungen 18, 22 sind
auf einer dem zweiten Scharnierelement 14 zugewandten Oberfläche 52 des
ersten Scharnierelements 12 Verstärkungsrippen 54 ausgebildet
(siehe 1, 2, 4, 5, 6A und 6B).
Die Verstärkungsrippen 54 erstrecken
sich in zwei Gruppen von den Lagereinrichtungen 18, 22 des
ersten Scharnierelements 12 im Wesentlichen senkrecht zur
Scharnierachse 16, wobei jedem Lagerabschnitt 26, 28, 30 der
Lagereinrichtungen 18, 22 eine Verstärkungsrippe 54 zugeordnet
ist.
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Schließlich ist
das erste Scharnierelement 12 mit zwei Befestigungseinrichtungsöffnungen 56a, 56b versehen
(siehe 4). Die Befestigungseinrichtungsöffnungen 56a, 56b dienen
der Aufnahme zweier Flachkopfschrauben 58a, 58b mit
Unterlegscheiben 60a, 60b, mit deren Hilfe das
erste Scharnierelement 12 sicher an einer ersten beweglichen Gepäckfachkomponente,
beispielsweise einer absenkbaren Schale eines Überkopfgepäckfachs in einem Flugzeug,
befestigt werden kann. Durch die oben beschriebene Gestaltung der
Lagereinrichtungen 18, 22 des ersten Scharnierelements 12 derart, dass
der Scharnierdrehpunkt D in dem gewünschten Abstand A von der von
dem zweiten Scharnierelement 14 abgewandten Oberfläche 50 des
ersten Scharnierelements 12 angeordnet ist, wird ein erforderlicher
Freiraum F für
die Flachkopfschrauben 58a, 58b und die Unterlegscheiben 60a, 60b geschaffen (siehe 5),
so dass die Flachkopfschrauben 58a, 58b und die
Unterlegscheiben 60a, 60b das Zusammenklappen
des Scharniers 10 mit einem gewünschten Schließwinkel
von ca. 5,5° (siehe 3)
nicht behindern.
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Wie
insbesondere aus den 1, 7, 8 und 10 ersichtlich
wird, sind in einer dem ersten Scharnierelement 12 zugewandten
Oberfläche 62 des
zweiten Scharnierelements 14 zwei Vertiefungen 64a, 64b ausgebildet.
Die Vertiefungen 64a, 64b sind so gestaltet, dass
der Scharnierdrehpunkt D in einem gewünschten Abstand von einer von
dem ersten Scharnierelement 12 abgewandten Oberfläche 66 des
zweiten Scharnierelements 14 liegt. Dieser Abstand ist
an den gewünschten
Einsatzzweck des Scharniers 10 angepasst, d. h. so gewählt, dass
für die
Mehrzahl der Anwendungsfälle des
Scharniers 10 auf die Anbringung zusätzlicher Abstandshalter auf
der von dem ersten Scharnierelement 12 abgewandten Oberfläche 66 des
zweiten Scharnierelements 14 verzichtet werden kann. Falls gewünscht oder
erforderlich, können
auf der von dem ersten Scharnierelement 12 abgewandten
Oberfläche 66 des
zweiten Scharnierelements 14 jedoch problemlos zusätzliche
Abstandshalter angebracht werden.
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In
jeder Vertiefung 64a, 64b ist ein Langloch 68a, 68b ausgebildet
(siehe 7 und 8). Die Langlöcher 68a, 68b dienen
der Aufnahme von Flachkopfschrauben 70a, 70b mit
Unterlegscheiben 72a, 72b, mit deren Hilfe die
zweite Scharnierhälfte 14 sicher
an einer zweiten Gepäckfachkomponente befestigt
werden kann. Die zweite Gepäckfachkomponente
kann beispielsweise ein zu einer absenkbaren Gepäckfachschale benachbartes Innenausstattungsbauteil,
wie z. B. ein Personal Service Unit (PSU)-Paneel sein. Die die Langlöcher 68a, 68b durchsetzenden
Flachkopfschrauben 70a, 70b werden in Gewindeeinsätzen verschraubt,
die an dem PSU-Paneel befestigt sind. Die Anordnung der Gewindeeinsätze und
der Langlöcher 68a, 68b in
den Vertiefungen 64a, 64b des zweiten Scharnierelements 14 ist
so gewählt,
dass sich die Flachkopfschrauben 70a, 70b zur
Befestigung des zweiten Scharnierelements 14 und die Flachkopfschrauben 58a, 58b zur
Befestigung des ersten Scharnierelements 12 im zusammengeklappten
Zustand des Scharniers 10 nicht unmittelbar gegenüber liegen. Stattdessen
sind die Flachkopfschrauben 70a, 70b zur Befestigung
des zweiten Scharnierelements 14 mittig zu den Flachkopfschrauben 58a, 58b zur
Befestigung des ersten Scharnierelements 12 versetzt. Dadurch
wird sichergestellt, dass die Flachkopfschrauben 58a, 58b, 70a, 70b das
Zusammenklappen des Scharniers 10 mit dem gewünschten Schließwinkel
von ca. 5,5° nicht
behindern (siehe 3).
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Wie
insbesondere aus den 1 und 10 deutlich
wird, können
die Flachkopfschrauben 70a, 70b an verschiedenen
Positionen in den Langlöchern 68a, 68b angeordnet
werden. Dadurch wird eine gewisse Flexibilität bei der Wahl der Befestigungsposition
des zweiten Scharnierelements 14 geschaffen. Dies ermöglicht es
beispielsweise Toleranzen bei der Montage oder Bauteiltoleranzen
auf einfache und komfortable Art und Weise auszugleichen.
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Ähnlich wie
das erste Scharnierelement 12 ist auch das zweite Scharnierelement 14 zur
Verbesserung seiner mechanischen Belastbarkeit mit Verstärkungsrippen 78 versehen.
Die Verstärkungsrippen 78 sind
in zwei Gruppen aufgeteilt. Eine erste Gruppe von Verstärkungsrippen 78 erstreckt
sich auf der dem ersten Scharnierelement 12 zugewandten Oberfläche 62 des
zweiten Scharnierelements 14 von der ersten Lagereinrichtung 20 des
zweiten Scharnierelements 14 entlang von gedachten Kraftlinien
in Richtung des ersten Langlochs 68a. In ähnlicher
Weise erstreckt sich eine zweite Gruppe von Verstärkungsrippen 78 auf
der dem ersten Scharnierelement 12 zugewandten Oberfläche 62 des
zweiten Scharnierelements 14 von der zweiten Lagereinrichtung 24 entlang
von gedachten Kraftlinien in Richtung des zweiten Langlochs 68b.
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Wie
insbesondere aus den 1 und 3 hervorgeht,
ist das zweite Scharnierelement 14 so geformt, dass seine
Lagereinrichtungen 20, 24 im montierten Zustand
des Scharniers 10 mittig versetzt zu den Lagereinrichtungen 18, 22 des
ersten Scharnierelements 12 positioniert sind, d. h. die
Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b jeweils zuerst
die Lagereinrichtungen 20, 24 des zweiten Scharnierelements 14 und
erst anschließend
die Lagereinrichtungen 18, 22 des ersten Scharnierelements 12 durchsetzen. Durch
diese Ausgestaltung der Scharnierelemente 12, 14 wird
gewährleistet,
dass die an den Scharnierelementen 12, 14 ausgebildeten
Verstärkungsrippen 54, 78 versetzt
zueinander angeordnet sind, und somit das Zusammenklappen des Scharniers 10 mit dem
gewünschten
Schließwinkel
von ca. 5,5° nicht behindern.
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Wie
insbesondere aus der 14 deutlich wird, bilden die
Vertiefungen 64a, 64b, die in der dem ersten Scharnierelement 12 zugewandten
Oberfläche 62 des
zweiten Scharnierelements 14 ausgebildet sind, auf der
von dem ersten Scharnierelement 12 abgewandten Oberfläche 66 des
zweiten Scharnierelements 14 Anlagekanten 80a, 80b.
Die Anlagekanten 80a, 80b können als Aufnahmeeinrichtungen zur
Aufnahme des zweiten Endes 46 der Feder 38 dienen,
d. h. das zweite Ende 46 der Feder 38 an dem zweiten
Scharnierelement 14 festlegen. In dem in 14 gezeigten
Ausführungsbeispiel
des Scharniers 10 ist das zweite Ende 46 der Feder 38 an
der Anlagekante 80b festgelegt. Falls gewünscht oder erforderlich,
kann selbstverständlich
jedoch auch die Anlagekante 80a zur Festlegung des zweiten
Endes 46 der Feder 38 genutzt werden.
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In
den 15A bis 15F ist
die Montage des Scharniers 10 veranschaulicht. In einem
ersten Schritt werden zunächst
die Scharnierelemente 12, 14 in der gewünschten
Position relativ zueinander ausgerichtet. Insbesondere wird das
zweite Scharnierelement 14 so angeordnet, dass seine Lagereinrichtungen 20, 24 mittig
zu den Lagereinrichtungen 18, 22 des ersten Scharnierelements 12 versetzt sind.
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Anschließend wird
der zweite Scharnierachsenabschnitt 16b mit der an seinem
Ende befestigten Positionierbuchse 40b zunächst durch
die zweite Lagereinrichtung 24 des zweiten Scharnierelements 14 und
anschließend
durch die zweite Lagereinrichtung 22 des ersten Scharnierelements 12 geschoben,
bis der Flansch 42b der Positionierbuchse 40b in
Anlage an die zweite Lagereinrichtung 24 des zweiten Scharnierelements 14 gerät (siehe 15B und 15C).
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Im
nächsten
Schritt wird der erste Scharnierachsenabschnitt 16a mit
der an seinem Ende befestigten Positionierbuchse 40a zunächst in
die erste Lagereinrichtung 20 des zweiten Scharnierelements 14 und
anschließend
in die erste Lagereinrichtung 18 des ersten Scharnierelements 12 geschoben,
bis der Flansch 42a der Positionierbuchse 40a in
Anlage an die erste Lagereinrichtung 20 des zweiten Scharnierelements 14 gerät (siehe 15D und 15E).
Die mit den Positionierbuchsen 40a, 40b versehenen
Enden der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b sind nun
einander zugewandt und in einem Abstand voneinander angeordnet.
Die Länge
der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b ist so
gewählt,
dass sie problemlos nacheinander in ihre Position in den Lagereinrichtungen 18, 20, 22, 24 der
Scharnierelemente 12, 14 eingesetzt werden können.
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Schließlich wird
die Feder 38 auf die Positionierbuchsen 40a, 40b an
den einander zugewandten Enden der Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b aufgesetzt.
Dabei wird die Feder 38 vorübergehend leicht verbogen.
Das erste Ende 44 der Feder 38 wird in die an
dem ersten Scharnierelement 12 vorgesehene Aufnahmeeinrichtung 48a eingesetzt.
Das zweite Ende 46 der Feder 38 wird an die an
dem zweiten Scharnierelement 14 vorgesehene Anlagekante 80b angelegt
und dadurch in seiner Position fixiert. Durch das Zusammenwirken
der Enden 44, 46 der Feder 38 mit den
Scharnierelementen 12, 14 werden die Scharnierelemente 12, 14 in
eine gewünschte
Ausgangsposition relativ zueinander vorgespannt. Gleichzeitig hält die Feder 38 die
Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b in ihren Positionen
in den Lagereinrichtungen 18, 20, 22, 24 der
Scharnierelemente 12, 14, d. h. sie verhindert,
dass die Scharnierachsenabschnitte 16a, 16b aus
den Lagereinrichtungen 18, 20, 22, 24 der
Scharnierelemente 12, 14 aufeinander zu wandern.