飞机上的可降低头顶行李柜是公知的。例如DE4130644C2介 绍了一种客机上的可降低头顶行李柜，具有在头顶行李柜的每个侧 壁上的四连杆形式的导向系统和用于每个导向系统的充气弹簧，充 气弹簧提供支撑力以根据头顶行李柜的重量来回转该头顶行李柜。 在加载过程中，移位装置检测头顶行李柜的重量并通过移位连接件 作用在充气弹簧的施力点上，以获得对应于头顶行李柜的相应加载 重量的调节。
从DE4335151C2中可知一种能降低的头顶行李柜，其也包括 在两侧壁上的具有相连的气压弹簧的导向系统。该气压弹簧与支撑 装置活动相连，该气压弹簧提供可以根据头顶行李柜重量而进行调 节的用于回转头顶行李柜的力。锁定装置使得支撑装置可以被锁住。
最后DE4446772C1介绍了一种用布置在头顶行李柜两侧侧壁 上的四连杆来引导可降低的头顶行李柜的装置，以及每个四连杆具 有的一个弹簧系统，其用来支撑该头顶行李柜的回转运动。布置在 头顶行李柜内侧的称重板作用在布置在该称重板下方的压力传感器 上，称重板通过至少一个移位连接件连接到移动气缸，移动气缸作 用在移位装置上以移动弹簧系统的力作用点，以便作为头顶行李柜 重量的函数来移动它，从而可以获得根据头顶行李柜重量得出的、 用以抵抗负载转矩的调整转矩。
大体上在可降低的头顶行李柜的情况中，希望可以不考虑头顶 行李柜的负载情况，打开和闭合头顶行李柜所需的手动力能至少保 持大致相同，且力的大小还能让体弱的人也能轻松操作。现有技术 中用于该目的的装置结构相对复杂从而具有潜在缺陷。

本发明的目的是公开一种改进的装置，其能够针对可降低的头 顶行李柜根据头顶行李柜负载状态来提供支撑力。
该目的通过根据本发明的力支撑装置来实现，其包括如权利要 求1中公开的特征。根据本发明的力支撑装置使得可对力支撑装置 进行纯机械控制，而无须利用电或电子组件或致动器。然而根据可 替换的实施例，电或电子组件可以用在根据本发明的力支撑装置的 移位装置以及负载测定装置中。根据本发明的力支撑装置结构紧凑， 主要组件机械地构造，因此可以独立于电流而可靠操作，此外重量 轻，这使得其特别适于用在飞机上。根据本发明的力支撑装置所需 的空间大致由其支架的转动范围和摆动杆的转动范围确定。如果根 据本发明的力支撑装置用在例如飞机上的可降低头顶行李柜上，根 据本发明的一个实施例，摆动杆的转动范围约为45度。然而，可以 理解能有更小或更大的转动范围，如果这对于特定应用情况是必须 的或者是更有利的话。同样，如果必需的和/或有利的话，可以将多 个根据本发明的力支撑装置一起用在所要施加支撑力的物体上。在 飞机的可降低头顶行李柜中，常规使用了两个根据本发明的力支撑 装置。根据本发明的力支撑装置通过其支架的一端来转动固定在任 意所需的支撑结构上，同时支架的另一端用于连接在支撑力所要施 加的物体上。
对于有闭合位置和打开位置的物体来说，根据该力支撑装置的 一个实施例，该支架可以绕着其回转轴线在第一位置和第二位置之 间转动，第一位置对应于该物体的闭合位置，第二位置对应于该物 体的打开位置。移位装置的摆动杆优选地只能在支架的第二位置即 物体的打开位置由止动装置释放，以便在移位装置的该状态下允许 转动摆动杆，从而对不同重量的负载进行调整。对于这种实施例， 在该物体打开位置到闭合位置之间以及包括闭合位置的所有位置 上，摆动杆可以止动在从第一端部位置到第二端部位置之间的枢转 范围的点上，该点对应于测定的负载，因此可以施加相应于测定负 载而调节的支撑力。
根据上述实施例的一个特别优选的改进方案，在支架的第二位 置上，优选通过位于支撑板定中凹部内的固定到支架的致动和/或定 中销的邻接支撑，充气弹簧连接到支架的一端的回转轴线与摆动杆 连接到支撑板的端部的回转轴线对齐。当摆动杆从止动位置解锁时， 这样可以防止物体可能产生的转矩，其连接到支架上以施加作用在 摆动杆上的支撑力。因此摆动杆保持其现有位置而取消止动。该位 置只有在通过移位装置传送给摆动杆改变的负载时才变化。
在根据本发明的力支撑装置的一个实施例中，止动装置包括连 接到摆动杆自由端的棘爪，所述棘爪与一段圆形齿相互作用。在该 实施例中，棘爪优选转动连接到摆动杆的一端，并且在与一段圆形 齿啮合方向上弹性预张紧。因此必须能主动取消止动，从安全角度 考虑这是有利的，因为力支撑装置在有缺陷时保持在止动位置上。 为了取消止动，根据本发明的一个实施例，棘爪连接到释放杆，该 释放杆在支架的第二位置上被致动，优选地通过固定于其上的致动 及定中销，使得棘爪从与齿啮合中脱离。释放杆优选转动地连接到 摆动杆的固定端，并且该释放杆的转动运动通过缆索或者杆系传送 给棘爪。为了致动释放杆，根据本发明的一个实施例，该支架包括 至少一个前面提到过的致动及定中销，该销在支架的第二位置上致 动释放杆。或者产生支撑力的充气弹簧具有帽，该帽在支架的第二 位置上致动释放杆。在这些实施例中已经提到过的一段圆形齿优选 通过一段圆形桥形件连接到支撑板，支撑板转动地连接到支撑结构 以调节该致动位置。支撑板优选可以绕支架转动的轴线转动。
对于根据说明书提及的本发明的纯机械设计的力支撑装置，在 一优选实施例中，预张紧力作用在摆动杆上，所述预张紧力与在负 载增加时移位装置作用在摆动杆上的力的方向相反，并且所述预张 紧力在无负载状态下将摆动杆压入到第一端部位置。在该实施例中， 第一端部位置就是如果与移位装置相互作用的负载测定装置测定出 没有负载时摆动杆的位置。摆动杆的第二端部位置就是力支撑装置 要施加最大支撑力时摆动杆的位置。这发生在如果负载测定装置测 定出存在相当大的负载的情况下。
在根据本发明的力支撑装置的优选实施例中，摆动杆的移位运 动被抑制。因此防止在摆动杆解除锁定后以及其移位操作时的摆动 杆的不受控制的回转。
根据本发明力支撑装置的纯机械结构实施例的一个优选实施 例，作用在摆动杆上的预张紧力由阻尼充气弹簧单元产生，其同时 抑制摆动杆的上述运动。这种实施例紧凑、便宜且可靠。
根据另一优选实施例，作用在摆动杆上的预张紧力由至少一个 拉伸弹簧产生，该弹簧的一端固定到支撑板，另一端固定到摆动杆。
在根据本发明的纯机械力支撑结构实施例中，该负载测定装置 包括用于承载负载的可转动称重板，所述称重板通过传送装置将它 的作为负载大小的函数的回转运动传送给摆动杆。该传送装置可以 例如是鲍登缆索(Bowden wire)或者杆系。对于这种类型的实施例， 改变的负载大小因此可以通过称重板相应的转动运动直接传送给摆 动杆，摆动杆随之移动—止动装置解锁—到相应于新负载大小的位 置。
在根据本发明的力支撑装置的可替换的实施例中，其不必完全 是机械的，负载测定装置包括用于承载负载的称重板，其中该称重 板与上述实施例相反，安装在多个负载传感器上以测定负载的大小， 所测定的负载大小提供给致动器，该致动器根据所测定负载的大小 在摆动杆的第一端部位置和第二端部位置之间移动摆动杆。该致动 器优选包括电机，该电机能通过自锁主轴驱动器在摆动杆上施加移 位运动。如果主轴驱动器是自锁的，关于力支撑装置纯机械实施例 中所述的棘爪和齿的组合就可以省略。自锁主轴驱动器构成了用于 摆动杆的止动装置。由于在该实施例中负载测定装置可以从移位装 置上机械地分离，不必提供对摆动杆的移位运动的抑制。称重板的 转动铰接也可以省略，而是将称重板浮动安装在负载传感器(例如 四个负载传感器)上来替代。这在如果称重板位于例如头顶行李柜 的容器的底部上是有利的，因为不会发生转动铰接的称重板卡住的 危险。
根据本发明的力支撑装置可以用在负载必须主要通过人力从一 个位置移动到另一位置并且不能超过规定或合理的最大致动力的场 合。
附图说明
下面参考附图详细介绍用在飞机客舱的可降低头顶行李柜上的 根据本发明的力支撑装置的两个优选实施例，附图中：
图1示出了用于飞机上可降低头顶行李柜的力支撑装置的侧视 图，为了清楚起见示出了局部拆分视图，
图2示出了图1力支撑装置的主要部件的三维视图，
图3示出了图1的力支撑装置在空头顶行李柜处于完全降低即 打开位置的状态，
图4示出了图1的力支撑装置在空头顶行李柜从图3到非降低 即闭合位置的状态，
图5示出了图1的力支撑装置在最大负载的头顶行李柜处于完 全降低即打开位置的状态，
图6示出了图1的力支撑装置在最大负载的头顶行李柜处于非 降低即闭合位置的状态，
图7示出了飞机上可降低头顶行李柜的力支撑装置的改型实施 例，其中该头顶行李柜是空的且处于完全降低即打开位置，
图8示出了图7的力支撑装置在空头顶行李柜处于非降低即闭 合位置的状态，
图9示出了图7的力支撑装置在最大负载的头顶行李柜处于完 全降低即打开位置的状态，以及
图10示出了图7的力支撑装置在最大负载的头顶行李柜处于非 降低即闭合位置的状态。

图1示出了力支撑装置的侧视图，该装置总体用10表示，以给 飞机上可降低头顶行李柜12提供与负载相关的支撑力，该头顶行李 柜只示出了一部分。图2示出了力支撑装置10的主要部件的三维视 图，以能更好的进行理解。
该力支撑装置10紧固在支撑结构上，这里该支撑结构由未示出 的机身的横梁14形成。该力支撑装置10通过销16紧固到横梁14， 一方面两个支撑板18a、18b以及另一方面支架20的一端铰接于销。 销16确定轴线P，支撑板18a、18b以及特别是支架20可以绕该轴 线转动。
支架20由两个相互隔开的板19a、19b构成，具有飞旋标的外 形并且另一端固定到头顶行李柜12的背面。大约在支架20的中心 处，即，在大致V形的支架20尖端区域，充气弹簧22的一端可枢 转地铰接到回转轴线F，充气弹簧22用来提供该力支撑装置10所 要施加的支撑力。充气弹簧22的另一端转动铰接到摆动杆24的一 端——即图1中的下端，摆动杆的另一端——即图1中的上端可转 动安装在从支撑板18突起的轴颈26，并确定回转轴线S1。在图示 的实施例中，摆动杆24具有U形截面(参见图2)。
从图1中可以看出，支撑板18a、18b具有扇形外形，在其径 向外边缘桥接件28连接在两个相同形状和大小的支撑板18a、18b 之间。支撑板18a与支撑板18b相同布置从而未在图1中示出，以 更好地分辨出力支撑装置10的各组件。图1中示出的后支撑板18b 与未在图1中示出的前支撑板18a以及桥接件28构成了可以容纳力 支撑装置10所有运动的壳体。
为了改变从力支撑装置10传送给头顶行李柜12的支撑力，摆 动杆24可以在支撑板18a、18b的扇形限定的角度范围内转动，该 范围可以大致为绕轴颈26以及回转轴线S1的45度，在力支撑装置 10未施加或者几乎未施加支撑力的第一端部位置到力支撑装置10 施加最大支撑力的第二端部位置之间转动。图1示出了摆动杆24的 第二端部位置。在该位置上，杠杆臂L为从轴线P到回转轴线S2 之间的最大值，回转轴线S2由充气弹簧22下端的转动连接件确定， 从而充气弹簧22在支架20上产生最大效果。在图1中，摆动杆24 的第一端部位置位于支撑板18a、18b的顺时针方向相对的边缘处。 在该第一端部位置上轴线P和S2的转动点位置和充气弹簧22的上 端转动点F基本在一条直线上，即杠杆臂L为零或者几乎为零，所 以在第一端部位置上实际没有支撑力矩通过充气弹簧22作用在支 架20上。
为了能够将摆动杆24固定在第一端部位置和第二端部位置之 间的多个位置上，设置了止动装置。该止动装置基本包括一段布置 在桥接件28上的圆形的齿30和棘爪32，棘爪32转动地连接到摆 动杆24的自由端，与齿30通过支撑在摆动杆24上的压力弹簧34 以预张紧方式啮合。在图示实施例中棘爪32可绕轴线S2转动。摆 动杆24可以通过止动装置固定的中间位置的数目可以根据齿30的 适当设计来调节，齿30可以根据需要或所要满足的希望来在较宽范 围内设置较多或较少的齿。当然摆动杆24可以通过该止动装置停止 在其两个端部位置上。
为了能够打开和关闭该头顶行李柜12，支架20可以绕着轴线P 在第一位置—其对应于头顶行李柜12的关闭位置—和第二位置— 其对应于头顶行李柜12的打开位置—之间转动。在支架20在两个 所述位置之间转动操作过程中，充气弹簧22在支架20并且因此头 顶行李柜12上施加相应的支撑转矩，作为摆动杆24位置的函数。
在图示实施例中，仅在头顶行李柜12的打开位置，即支架20 的第二位置，摆动杆24才可能移动。如前所述，棘爪32弹性预张 紧以与齿30啮合，即摆动杆24被正常止动。为了使摆动杆24在头 顶行李柜12的打开位置上移动，要取消其止动状态。为此，在图1 中，棘爪32的右端通过杆系36连接到释放杆38的一端，释放杆绕 轴线E转动地设置在图1中摆动杆24的上端。释放杆38的与固定 杆系36的一端相对的另一端是弧形的，且用来与致动及定中销40 相互作用，该销40紧固到支架20上充气弹簧22的铰接点附近。在 图示实施例中设在板19a、19b的外侧即在支架20的两个外侧边上 的该致动及定中销40，在每种情况下，都搁置在支架20的第二位 置即头顶行李柜22的打开位置上，在支撑板18a、18b上形成的定 中凹部42内，在压下释放杆38的弧形臂的过程中，从而逆时针绕 轴线E转动。释放杆38的这种转动运动通过杆系36传送给棘爪32， 从而棘爪32从其与齿30啮合的位置被拉起。
在支架20的第二位置上，支架上充气弹簧22端部的回转轴线 F与摆动杆24的回转轴线S1对齐。如果如上文所述取消摆动杆24 的止动状态，那么头顶行李柜12通过支架20就不再对摆动杆24施 加转矩。因此防止摆动杆在摆脱止动状态而可以自由移动时产生突 然的、不期望的运动。
从前述说明中可以看出，如果支架20实际处于其第二位置，换 句话说头顶行李柜12完全打开时，摆动杆24的止动状态只能在图 示实施例中取消。为此，支撑板18可以通过固定螺钉44绕着轴线 P在有限范围内转动。当头顶行李柜12打开时，力支撑装置10可 以被调节，从而使该致动及定中销40精确地位于定中凹部42内。
下面参考图3至6更具体地介绍力支撑装置10的与负载相关的 移动。如上文介绍过的，该力支撑装置10所提供的支撑力作为摆动 杆24位置的函数来改变。为了转动摆动杆24，设有移位装置，总 体用46指代，其中阻尼充气弹簧单元48构成了其一部分，其一端 转动地连接到摆动杆24，另一端转动地连接到支架20的固定到头 顶行李柜12的端部。该充气弹簧单元48主要用于在摆动杆24上施 加预张紧力，在未加载状态，该充气弹簧单元推动摆动杆24到摆动 杆的第一端部位置，其中力支撑单元10提供的支撑力呈现为其最小 值。充气弹簧单元48其次用来抑制摆动杆24的枢转运动，以避免 摆动杆24产生意外“撞击”。在图示实施例中，上述两个功能—在 摆动杆上提供预张紧力以及抑制摆动杆的枢转运动—组合在阻尼充 气弹簧单元48中，尽管这种功能也可以通过结构分离的方式用单独 的组件来实现。
移位装置46与负载测定装置50相互作用，以确定摆动杆24 所需的移动程度。该负载测定装置50包括称重板54，具有侧向限 位挡板56，其在52处转动铰接到头顶行李柜12的底部前缘。在称 重板54的相对后缘处设有保持装置58，其连接到鲍登缆索形式的 传送装置60，该传送装置在头顶行李柜12上缘通过偏移辊子62引 导且在孔眼64处连接摆动杆24。称重板54绕着位于52处的回转 轴线所进行的回转运动作为在其上的重量的函数，该运动被传送给 摆动杆24。在此过程中通过鲍登缆索60作用在摆动杆24上的力沿 与充气弹簧单元48作用在摆动杆24上的预张紧力方向相反的方向 作用。在力支撑装置10工作过程中，当摆动杆24未锁定时，在摆 动杆24上建立了充气弹簧单元48施加的预张紧力和称重板54上的 负载重量之间的力平衡状态，其中负载通过鲍登缆索60作用在摆动 杆24上。当负载增加时，摆动杆24的平衡位置从其第一端部位置 向其第二端部位置方向一点一点地移动，直到最后达到最大允许负 载的第二端部位置。
为了更好地理解本发明，图3至6示出了在打开和关闭位置上 的头顶行李柜12，未加负载以及施加最大允许负载的状态。
图3示出了头顶行李柜12处于打开状态，即，处于最低位置。 支架20位于第二位置。称重板54上没有负载，所以摆动杆24处于 其第一端部位置上，在该实施例的该位置上不提供或者提供一个非 常小的支撑力。
图4示出了图3中头顶行李柜12处于闭合位置的状态。支架 20处于其第一位置，而摆动杆24的位置是图3中头顶行李柜打开 时已经确定的位置上，这里是第一端部位置。
图5示出了头顶行李柜12再次处于其打开位置，即，支架20 再次在其第二位置上，尽管现在在称重板54上施加了最大允许负载 (未示出)。称重板54与图3所示状态相比向下转动了，该转动运 动使得摆动杆24移动到其第二端部位置。
图6重复了图5中完全加载的头顶行李柜12处于其闭合位置的 状态，其中支架20处于第一位置，而摆动杆24止动在图5中头顶 行李柜12已经位于的位置上，这里是第二端部位置。
图3至6示出了可能的极限位置。可以理解，摆动杆24也可以 作为称重板54上负载的函数而位于在其两个端部位置之间的任意 位置上。
图7至10示出了力支撑装置110的第二实施例，用于向可降低 头顶行李柜112提供与负载相关的支撑力，其中头顶行李柜112具 有多个加载状态和位置。对于图1至6所示的实施例，具有相同功 能的部件采用和第一实施例相应的附图标记，但是加上了100。基 本结构和功能与第一实施例的相应部件相同，为此下面仅介绍与第 一实施例结构和功能的区别。
与第一实施例的力支撑装置10相比，第二实施例110具有更小 的安装高度和更小的重量。为了降低安装高度，回转轴线F再定位 在略微靠下的位置，并且充气弹簧122具有帽123，同时释放杆138 的紧固点重新定位在图中右侧。帽123可以致动释放杆138。第一 实施例的致动及定中销40因此在第二实施例中可以只作为定中销 140，在第二实施例中其任务只是将回转轴线F和S1带到一个位置 上——即头顶行李柜112的打开位置上，从而使其能够处于完全降 低状态。如果设在支架120两侧上的定中销140容纳在支撑板118a、 118b的定中凹部142内，则可实现两回转轴线F和S1的对齐布置。 为了使摩擦最小化且实现释放杆138端部顺畅地、平稳地运动，设 置辊子139，其中释放杆138端部与帽123连接。
在第二实施例中用杆系160取代缆索60以将称重板154的运动 传送给回动杆162，该回动杆转而通过带有孔164的拉杆系统166 铰接于摆动杆124。
设置两个拉伸弹簧168来取代阻尼充气弹簧单元48，在图7至 10中只示出了拉伸弹簧中的一个。在图中，其一端即下端固定到支 撑板118b，其另一端固定到摆动杆124。另一拉伸弹簧168的一端 固定到支撑板118a，另一端同样固定到摆动杆124。在两拉伸弹簧 168的上固定点和回转轴线S1之间存在杠杆臂，从而在无负载状态 下，两拉伸弹簧168的力将摆动杆124预拉紧到图1至6中所述的 第一端部位置上。在第二实施例中未设置阻尼器，相反设置齿形式 的齿130和棘爪132，从而当释放杆138被致动时可以方便地锁定 和解锁摆动杆124。
最后，第二实施例包括两个支撑弹簧170，它们被设计为偏心 弹簧(over-centre springs)，在图7至10中示出了其中一个。这些 支撑弹簧170的一端转动地连接到支撑板118a、118b，另一端铰接 到支架120的板119a或119b。通过这些支撑弹簧170，一方面可以 在头顶行李柜112闭合之前增加支撑力，便于头顶行李柜112的最 终闭合，另一方面，在头顶行李柜112的打开状态下，支撑弹簧170 施加力，其能够可靠地将特别是空的头顶行李柜112保持在打开位 置上并且防止打开的头顶行李柜回转。
如在第一实施例中用于调节头顶行李柜112的打开位置的定位 螺钉144，在第二实施例中可以还用作运输固定机构。为此，当头 顶行李柜112打开时，它旋入到臂174的螺纹孔172内，臂174紧 固到头顶行李柜112中。因此包括力支撑装置110和头顶行李柜112 的单元可以有效地被例如头顶行李柜的制造商运输到飞机工厂中。
图7示出了在打开位置未加载的头顶行李柜112。摆动杆124 处于第一端部位置，棘爪132如图所示从齿130中释放出来。
图8示出了图7中空的头顶行李柜112处于闭合位置。棘爪132 与齿130啮合，摆动杆124止动在第一端部位置上。
图9，与图7和8相反，示出了最大加载的头顶行李柜112的 打开位置状态。棘爪132已经从齿130中抬起，摆动杆124移动到 其第二端部位置。
图10示出了最大加载的头顶行李柜112的闭合位置状态。在这 种情况下，摆动杆124通过棘爪132和齿130止动在它的第二端部 位置。