Die Erfindung betrifft einen Drehtürantrieb gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Drehtürantrieb ist z.B. aus DE-OS 3 202 966 bekannt. Es handelt sich um einen elektrohydraulischen Türschliesser, der unter Wirkung der Schliesserfeder die Tür schliesst und mit Hilfe der Hydraulikpumpe durch hydraulische Verschiebung des Kolbens öffnet. Um die hydraulische \ffnung über die Pumpe zu ermöglichen, ist als Sperrventil ein elektrisch schaltbares Magnetventil vorgesehen. Es schaltet nach Ablauf einer bestimmten Offenhaltezeit in \ffnungsstellung und leitet damit den Schliessvorgang ein.
Aus der DE-OS 4 002 747 ist ein entsprechend aufgebauter elektrohydraulischer Türschliesser bekannt, bei dem ebenfalls zum Umschalten zwischen \ffnungsvorgang und Schliessvorgang ein Elektromagnetventil im Hydraulikkreislauf vorgesehen ist. Zusätzlich weist er einen hydraulischen Endschlag auf. Hierfür ist in dem Hydraulikkreislauf ein Kurzschluss vorgesehen, der ausschliesslich beim Schliessen im Bereich kleiner \ffnungswinkel wirksam wird. In der Kurzschlussleitung ist ein hydraulisch gesteuertes Sperrventil geschaltet, um beim \ffnungsvorgang im Bereich kleiner \ffnungwinkel einen störenden By-Pass zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehtürantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der ein hinsichtlich Aufbau, Funktion und/oder Kosten vorteilhafteres Sperrventil aufweist.
Diese Aufgabe löst die Erfindung, indem vorgesehen wird, dass das Sperrventil hydraulisch steuerbar ist, um das Umschalten zwischen \ffnungsvorgang und Schliessvorgang hydraulisch zu steuern. Dies bedeutet, dass an Stelle des bei herkömmlichen derartigen Antrieben verwendeten Elektromagnetventils ein hydraulisch steuerbares Ventil eingesetzt wird. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung über den Druck der Hydraulikpumpe etwa durch Ein- bzw. Ausschalten oder Reduzieren der Pumpe.
In den nachfolgenden Figuren sind Ausführungsbeispiele dargestellt.
Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemässen Servoschliessers;
Fig. 2 ein Schaltschema des Servoschliessers in Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung im Bereich III in Fig. 1 mit einem abgewandelten Druckregulierventil;
Fig. 4 ein Schaltschema eines weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiels des Servoschliessers,
Fig. 5 erste Schaltstellung des Schaltventils 26 in Fig. 2,
Fig. 6 zweite Schaltstellung des Schaltventils 26 in Fig. 2.
Bei den in den Figuren dargestellten Servoschliessern handelt es sich jeweils um einen hydraulischen Drehtürantrieb, mit dem die Tür motorisch bzw. motorisch unterstützt geöffnet und unter Wirkung einer Schliesserfeder hydraulisch gedämpft geschlossen wird. Er ist aufgebaut als hydraulisch gedämpfter Türschliesser mit Schliesserfeder 10, kombiniert mit einem elektrohydraulischen \ffnerantrieb, mit Elektromotor 5 und Pumpe 4. Der Türschliesser und der \ffnerantrieb sind in einer Baueinheit in einem Gehäuse 1 integriert.
Das Gehäuse 1 kann wie beim herkömmlichen obenliegenden Türschliesser auf dem Türblatt oder dem Türrahmen montiert werden. Im Gehäuse 1 ist entsprechend wie eine herkömmliche Schliesserwelle die Abtriebswelle 2 gelagert, die mit einem nicht dargestellten kraftübertragenden Gestänge drehfest kuppelbar ist. Das Gestänge wird wie bei einem herkömmlichen obenliegenden Türschliesser am Türrahmen bzw. am Türblatt abgestützt.
Wenn das Gestänge als Gleitarm ausgebildet ist, wird der an seinem freien Ende angeordnete Gleiter in einer am Türrahmen bzw. am Türblatt angeordneten Gleitschiene geführt. Wenn das Gestänge als Scherenarm ausgebildet ist, wird das freie Ende in einem ortsfesten Schwenklager am Türrahmen bzw. am Türblatt gelagert.
Bei dem in den Figuren dargestellten Antrieb sind in dem Gehäuse 1 nebeneinander von links nach rechts die Schliessermechanik 3, die Hydraulikpumpe 4 und der Elektromotor 5 angeordnet. An der Frontseite angrenzend an der Schliessermechanik ist eine elektronische Steuereinheit 6 gelagert.
Die Schliessermechanik 3 besteht aus einem Hydraulikkolben 7, geführt in einem Hydraulikzylinder 8. Der Kolben 7 ist als Hohlkolben ausgebildet und weist in seinem Inneren eine zahnstangenförmige Verzahnung 7a auf, die mit einem Ritzel 9 kämmt, das mit der Abtriebswelle 2 drehfest verbunden ist. Der Kolben 7 wirkt mit der Schliesserfeder 10 zusammen, die bei dem Ausführungsbeispiel in einem Drucklosraum 11 im Hydraulikzylinder rechts vom Kolben 7 angeordnet ist. Links vom Kolben ist in dem Hydraulikzylinder 8 ein Druckraum 12 ausgebildet. Die Hydraulikräume 11 und 12 sind hydraulisch über Hydraulikkanäle miteinander verbunden.
Die Dichtfläche oder Dichtkante des Kolbens 7 ist am linken Stirnende des Kolbens z.B. als Ringfläche mit Dichtring 7b ausgebildet.
Die Schliesserfeder 10 ist als Schraubendruckfeder ausgebildet. Sie stützt sich mit ihrem linken Ende am rechten Stirnende des Kolbens 7 und mit ihrem rechten Ende an einem Federteller 13 ab. Der Federteller 13 ist, wie aus DE-OS 3 224 300 bekannt, über eine Einstellspindel 13a in seiner axialen Position im Drucklosraum 11 einstellbar, wobei die Position des Federtellers 13 und damit die Einstellung der Federkraft über eine magnetische Anzeigeeinrichtung 13b an der Aussenfläche des Gehäuses 1 angezeigt wird.
Die Einstellspindel 13a greift mit ihrem vom Federteller 13 abgewandten Ende in ein Ventilglied 21 ein und ist darin gelagert. Das Ventilglied 21 ist Bestandteil eines im Zylinderraum 8 angeordneten Druckregulierventils 20. Die Schliesserfeder 10 ist an dem Ventilglied 21 abgestützt. Das Ventilglied 21 ist in dem Hydraulikzylinder 8 beweglich gelagert und begrenzt den Drucklosraum 11, der sich also von der rechten Seite des Kolbens 7 bis zum Ventilglied 21 erstreckt.
Das Druckregulierventil 20 kann unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. als Sitzventil, wie in den Fig. 1, 2 und 3 zwei Varianten dargestellt sind, oder als Schieberventil, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Im Falle der dargestellten Sitzventile 20 in den Fig. 2 und 3 weist das Ventilglied 21 eine oder mehrere ringförmige Dichtkanten 21a, 21b auf, die mit einem gehäusefesten Ventilsitz 23 zusammenwirken, indem sie bei geschlossenem Ventil 20 dort aufsitzen. Zwischen der wirksamen Ventilfläche 22 am Ventilglied 21 und dem Ventilsitz 23 ist ein engbegrenzter minimaler Ventildruckraum 25 ausgebildet.
Der Ventildruckraum 25 ist über einen Kanal 14 mit der Druckseite und über einen Kanal 31 mit der Saugseite der Pumpe 4 verbunden (siehe Fig. 2 und 3). Bei eingeschalteter Pumpe wird das Ventilglied 21 nach links verschoben unter Ausbildung eines Druckpolsters im Ventildruckraum 25. Das Hydraulikmedium kann dann in den Drucklosraum 11 sowie über den Kanal 31 zur Saugseite der Pumpe 4 hin abströmen. Als hydraulische Verbindung des Druckraums 12 mit dem Ventildruckraum 25 ist eine Leitung 30 vorgesehen, die vom Zuführkanal 14 abzweigt und in den Druckraum 12 mündet.
Die Druckseite der Pumpe 4 ist also einerseits über die Kanäle 14 und 30 mit dem Druckraum 12 und andererseits über den Kanal 14 mit dem Ventildruckraum 25 verbunden. Je nach Stellung, die das Ventilglied 21 unter Wirkung des Druckpolsters einnimmt, kann der Ventildruckraum 25 auch unmittelbar mit der Saugseite der Pumpe 4 und mit dem Drucklosraum 11 verbunden sein und zwar über Leitung 31.
Wesentlich bei allen dargestellten Ausführungen des Druckventils 20 ist, dass sowohl der Druckraum 12 des Kolbens 7 als auch der Ventildruckraum 25 von der Schliesserfeder 10 beaufschlagt ist. Aufgrund der zuvor beschriebenen hydraulischen Verbindung der Druckräume stellt sich bei eingeschalteter Pumpe 4 im Druckraum 12 sowie in dem Druckpolster im Ventildruckraum 25 jeweils der gleiche hydraulische Druck ein. Dieser Druck ist abhängig von der Kompression der Schliesserfeder 10, d.h. abhängig von der Vorspannung der Feder 10 und von ihrer von der Stellung des Kolbens 7 bestimmten weiteren Kompression. Dies bedeutet, dass je höher die Vorspannung bzw. die Stärke der Feder 10 und je grösser der Türöffnungswinkel, um so grösser ist der sich in den Druckräumen 12 und 25 einstellende hydraulische Druck.
Je nach dem Verhältnis der wirksamen Fläche des Kolbens 7 zur wirksamen Ventilfläche 22 werden - unter Wirkung des beidseitig am Kolben 7 und an der Schliesserfeder 10 anliegenden gleichen hydraulischen Drucks - am Kolben 7 Kräfte wirksam, die den Kolben 7 zwangsweise bewegen (\ffnungsautomatik) oder nur schwimmend halten (reine Servo-Funktion). Im letzteren Fall wird das Ventilglied 21 über das Druckpolster im Ventilraum 25 so vom Ventilsitz 23 abgehoben gehalten, dass die Pumpe kurzgeschlossen ist, d.h., die Druckseite der Pumpe ist über das Druckpolster im Ventildruckraum 25 und über die Leitung 31 mit der Saugseite verbunden und die Pumpe fördert in diesem kurzen Kreislauf.
Mit dem Druckregulierventil 20 stellt sich in jeder \ffnungsstellung der Tür jeweils das Druckgleichgewicht in den Druckräumen 12 und 25 ein, wobei zumindest bei ruhendem Kolben schliesslich die Druckseite der Pumpe über Kanal 14, Ventildruckraum 25 und Kanal 31 mit der Saugseite der Pumpe verbunden ist. Das Ventilglied 21 ist in dieser stationären Stellung geringfügig vom Ventilsitz 23 abgehoben, in den Fig. 2 und 3 nach links hin.
Die Ausgestaltung des Ventildruckraums 25 und die Grösse der wirksamen Ventilfläche 22 hängen von der Form des Ventilglieds 21 und des Ventilsitzes 23 und von der Lage der Dichtkanten 21a, 21b ab. Das Ventilglied in den Fig. 2 und 3 ist im wesentlichen tellerförmig.
Bei der Ausführung in Fig. 3 ist nur eine Dichtkante 21a vorgesehen, und zwar am äusseren Rand des tellerförmigen Ventilglieds. Die dem Ventilsitz 23 zugewandte Fläche zwischen dieser ringförmigen Dichtkante 21a ist die wirksame Ventilfläche 22, die im Verhältnis zur wirksamen Fläche des Kolbens 7 steht, wodurch festgelegt ist, ob der Antrieb mit Hilfe der Pumpe selbsttätig öffnet wie ein Automatikantrieb oder beim \ffnen nur unterstützend wirkt.
Bei dem in Fig. 1 und 2 verwendeten Ventil 20 ist im Unterschied zu Fig. 3 eine wahlweise Grösseneinstellung der wirksamen Ventilfläche 22 möglich. Hierfür ist in dem Zuführkanal 14 unmittelbar in dem Ventilsitz 23 ein Schaltventil 26 gehäusefest gelagert. Es weist einen über einen Drehschalter 27 schaltbaren Ventilkörper 28 auf, der in seinen verschiedenen Stellungen unterschiedlich wirksame Ventilkanäle hat, die den verschiedenen wirksamen Ventilflächen 22a, 22b (Fig. 2) zugeordnet sind, d.h., dass also bei der einen Ventilstellung des Schaltventils 26 eine zugeordnete grosse Ventilfläche und bei einer anderen Stellung des Ventils 26 eine zugeordnete kleine Ventilfläche 22 wirksam wird.
Das Ventilglied 21 weist eine innere und eine äussere Dichtkante 21a, 21b auf. Innerhalb der inneren Dichtkante 21b ist eine erste Ventilfläche 22b mit einem ersten Ventildruckraum 25b und zwischen der inneren und der äusseren Dichtkante 21b bzw. 21a eine zweite Ventilfläche 22a mit einem zweiten Ventildruckraum 25a. In der einen Schaltstellung des Schaltventils 26 wird lediglich der erste Ventildruckraum 25a beströmt und daher nur die Ventilfläche 22a wirksam. In der zweiten Schaltstellung des Schaltventils 26 werden beide Ventildruckräume 25a und 25b beströmt und somit die Ventilfläche 22a und 22b, also eine grössere Ventilfläche, wirksam.
Die beiden Schaltstellungen des Schaltventils 26 sind in den Fig. 5 oder 6 gezeigt. In der Schaltstellung in Fig. 5, wie sie auch in Fig. 2 vorliegt, ist der rechte Kanal 14 mit dem linken Kanal 14 und der rechte Kanal 32 mit dem linken Kanal 32 verbunden. In der anderen Schaltstellung in Fig. 6 ist der rechte Kanal 14 mit dem linken Kanal 14 und dem linken Kanal 32 verbunden. Der rechte Kanal 32 endet tot.
Die wirksame Fläche des Kolbens 7 im Druckraum 22 ist unveränderbar konstant. Mit der wahlweisen Einstellung der wirksamen Ventilfläche 22 mittels des Drehschalters 27 kann somit der Quotient der wirksamen Flächen des Ventildruckraums 25 gewählt werden. Wenn der Quotient dieser Flächen grösser als 1 ist, erfolgt mit der Druckbeaufschlagung über die Hydraulikpumpe eine Bewegung des Kolbens in \ffnungsrichtung, in den Figuren also nach rechts. In diesem Falle wirkt der Antrieb also als automatischer \ffnerantrieb. Wenn der Quotient der Flächen gleich 1 ist, wird der Kolben schwimmend gehalten. Dies bedeutet, dass die Schliesserfeder 10 in jeder Kolbenstellung durch den beidseitig an der Schliesserfeder einwirkenden Hydraulikdruck kompensiert wird. Die Tür kann damit wie eine Tür ohne Türschliesser kraftlos geöffnet werden.
Der Antrieb wirkt in diesem Falle als reiner \ffnungs-Servoantrieb.
Die Hydraulikpumpe 4, die unmittelbar angrenzend an das Schaltventil 26 angeordnet ist, kann als herkömmliche Zahnradpumpe ausgebildet sein. Ebenfalls herkömmlich ist der mit der Hydraulikpumpe 4 gekoppelte Elektromotor 5 aufgebaut.
Das Ein- und Abschalten der Hydraulikpumpe 4 erfolgt über einen oder mehrere Sensoren. Beispielsweise können externe Bewegungsmelder, Schalter am Türblatt bzw. am Drücker oder Bewegungsmelder im Schliessergehäuse und/oder ein Drehgeber an der Schliesserwelle hierfür vorgesehen sein.
Der Einschaltvorgang wird durch eine Person, die die Tür passieren will, eingeleitet, je nach Ausführung und Anordnung des Sensors entweder selbsttätig beim Annähern der Person oder durch Schalterbetätigung. Die Pumpe bleibt dann so lange eingeschaltet, bis die Person die Tür passiert hat, was durch den entsprechenden Sensor oder durch ein Zeitglied erfasst werden kann.
Danach wird die Pumpe abgeschaltet oder gedrosselt und ein oder mehrere Sperrventile in aus dem Druckraum 12 und dem Ventildruckraum 25 herausführenden Rückströmleitungen öffnen vorzugsweise automatisch bzw. selbsttätig, so dass das Hydraulikmedium aus den Druckräumen 12 und 25 in den Drucklosraum 11 und/oder zur Saugseite der Pumpe 4 abströmen kann.
Der Kolben 7 wird dabei unter Entspannung der Schliesserfeder 10 in den Figuren nach links verschoben, wodurch das mit der kolbenseitigen Verzahnung gekoppelte Ritzel gemeinsam mit der Schliesserwelle 2 im Uhrzeigersinn, d.h. Schliessrichtung, gedreht wird.
Das über die Schliesserfeder 10 geregelte Druckregulierventil 20 hat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 1, 2 und 3 zwei Funktionen. Seine erste Funktion besteht darin, die vom Türöffnungswinkel bzw. von der jeweiligen Schliesserkraft abhängige Regelung des Pumpendrucks zu realisieren, wie oben beschrieben.
Die zusätzliche zweite Funktion des Druckregulierventils 20 besteht darin, dass es im Falle von Überlast, d.h., wenn die Tür beim \ffnen blockiert oder beim Schliessen gewaltsam zugedrückt wird, als Sicherheitsüberdruckventil wirkt. Der in diesem Falle kurzzeitig aufgebaute Überdruck in den Druckräumen 12 und 25 wird - unter Verlagerung des Ventilglieds 21 nach links unter Kompression der Schliesserfeder 10 - über die Rückströmleitung 31 zur Drucklosseite der Hydraulikpumpe oder zum Drucklosraum 11 selbsttätig abgebaut. Da dieses also als Sicherheitsüberdruckventil funktionierende Regelventil 20 über die Schliesserfeder 10 geregelt ist, steigt die auf das Ventil wirkende Auslösekraft mit der Kompression der Schliesserfeder 10 an, so dass ein konstantes Auf- bzw. Zudrückmoment erhalten wird.
Damit wird also eine gleichbleibende Ansprechempfindlichkeit des Überdruckventils, unabhängig von der \ffnungsstellung der Tür, erhalten, wodurch Verletzungsgefahren beim Begehen reduziert werden.
Diese Funktion als Sicherheitsüberdruckventil ist bei dem jeweils gewählten Flächenverhältnis der wirksamen Ventilfläche 22 und wirksamen Fläche des Kolbens 7 in jedem Falle gewährleistet.
Das Schaltschema in Fig. 2 zeigt den Hydraulikkreislauf des Servoschliessers in Fig. 1. Hierbei sind die wesentlichen Funktionsteile des Servoschliessers schematisch dargestellt sowie die zuvor bereits erwähnten Hydraulikkanäle: Zuführkanal 14, Verbindungskanal 30 und Rückströmkanal 31, ferner Rückstromkanäle zwischen dem Druckraum 12 und dem Drucklosraum 11 mit Drosselventilen zur Einstellung der Rückströmgeschwindigkeit beim Schliessen. Es handelt sich um die Kanäle 44, 45, 46 und 47 mit den Drosselventilen 45a, 46a bzw. 47a zur Einstellung des Endschlags, der Schliessgeschwindigkeit bzw. der Schliessverzögerung.
Als Sperrventil, das das Rückströmen des Hydraulikmediums aus dem Druckraum 12 beim \ffnen verhindert, ist in dem Schaltschema in Fig. 2 ein hydraulisch gesteuertes Sperrventil 40 vorgesehen, das beim \ffnen der Tür geschlossen und beim Schliessen der Tür geöffnet ist. Das Sperrventil 40 ist im Rückströmkanal 44 angeordnet und wird über den Hydraulikdruck im Kanal 30 gesteuert. Es ersetzt das bei herkömmlichen elektrohydraulischen Antrieben verwendete Elektromagnetventil. Die dargestellten Ausführungen verwenden kein Elektromagnetventil.
Das Sperrventil 40 ist ein Schieberventil. Es sperrt oder öffnet den Rückströmkanal 44, der den Druckraum 12 mit dem Drucklosraum 11 verbindet. Der Schieber 41 ist kolbenförmig ausgebildet und in einem zylinderförmigen Ventilraum 42 dichtend verschiebbar geführt. Der Schieber 41 wird auf seiner einen Stirnseite von einer im Ventilraum 42 angeordneten Ventilfeder 43, auf seiner anderen Stirnseite vom Hydraulikdruck der Druckseite der Hydraulikpumpe 4 über den Kanal 30 beaufschlagt. Beim \ffnen der Tür bei eingeschalteter Pumpe 4 wird, wie in Fig. 2 mit ausgezogener Linie dargestellt, der Schieber 41 unter Wirkung des Hydraulikdrucks in Sperrstellung gehalten, in der die Hydraulikzuleitung über Verbindung der Kanäle 30 und 44 geöffnet, aber der Rückströmkanal 44 bei 44c gesperrt ist.
Wenn der Hydraulikdruck im Kanal 30 reduziert wird, wie beim Schliessvorgang bei um- oder abgeschalteter bzw. gedrosselter Pumpe 4, wird der Schieber 41 unter Wirkung der Ventilfeder 43 in der Darstellung in der Figur nach links in die gestrichelte Stellung verschoben und dadurch die Sperrung des Rückströmkanals 44 unter Verbindung von 44b und 44c aufgehoben und die Verbindung von Kanal 30 und 44 unterbrochen.
Anstelle oder zusätzlich zur Steuerung der Schliessgeschwindigkeit über die Drosselventile kann bei abgewandelten Ausführungsbeispielen der Schliessvorgang, d.h. die Schliessgeschwindigkeit auch über die Pumpe reguliert werden. Hierfür wird eine reversierbare Pumpe eingesetzt. Beim Schliessvorgang wird das Hydraulikmedium über die Pumpe zurückgedrückt. Die Pumpe wirkt dann als Hydromotor und der Elektromotor als Generator. Die Schliessgeschwindigkeit wird elektronisch geregelt.
Die Stromversorgung hierfür erfolgt durch den Generator selbst. Um zusätzliche Schliesserfunktionen wie Endschlag, \ffnungsdämpfung und Schliessverzögerung anzusteuern, können Mikroschalter am Schliessergehäuse fix angebracht werden. Es können hierfür Schalter bei 10 Grad und 80 Grad angeordnet werden. Über den Schalter bei 10 Grad kann die Schliessgeschwindigkeit separat angesteuert werden. Die Schliessverzögerung kann gleichfalls über ein Zeitglied eingeleitet werden. Über den Schalter bei 80 Grad kann die \ffnungsdämpfung angesteuert werden.
Mit dem Schaltschema in Fig. 4 wird ein Servoschliesser beschrieben, der im wesentlichen gleichen Aufbau wie die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. Das Druckregulierventil 20 ist jedoch als Schieberventil ausgebildet und der Hydraulikkreislauf ist etwas abgewandelt. Das Ventilglied 21 des Ventils 22 ist als kolbenförmiger Schieber ausgebildet, der in dem Zylinderraum dicht geführt ist. Der Ventildruckraum 25 ist in dem Zylinderraum auf der von der Schliesserfeder 10 abgewandten Seite des Schiebers 21 ausgebildet.
An der Stirnseite des Ventildruckraums 25 mündet der Zuführkanal 14 und befinden sich die Austrittsöffnungen des Verbindungskanals 30, der den Ventildruckraum 25 mit dem Druckraum 12 verbindet und die Austrittsöffnung des Rückströmkanals 54, der über ein hydraulisch gesteuertes Sperrventil 50 sperrbar ist. Der Rückströmkanal 31, der an der Saugseite der Pumpe 4 angeschlossen ist, mündet mit Abstand zur Stirnseite des Ventildruckraums 25 und bestimmt die Ausdehnung des Ventildruckraums 25. Das Schieberventil 20 dient in gleicher Weise wie die Sitzventile in den Fig. 2 und 3 als Druckregulierventil, das den hydraulischen Druck, abhängig von der momentanen Schliesserkraft, regelt mit gleichem Druck im Ventildruckraum 25 und im Druckraum 12 sowie als Sicherheitsdruckventil.
Beim \ffnen wird der kolbenförmige Schieber 21 jeweils unter Wirkung des Pumpendrucks in die linke gestrichelt dargestellte Stellung verschoben. In den Druckräumen 25 und 12, die über die Leitung 30 mit Rückschlagventil 30b verbunden sind, herrscht gleicher Druck. In der linken Stellung des Schiebers 21 führt die Pumpe 4 das Hydraulikmedium über den Kanal 14 in den Druckraum 25 zu. Der Rückfluss zur Saugseite erfolgt aus dem Druckraum 25 über den Kanal 31.
Beim Anfahren, wenn die Pumpe eingeschaltet wird, oder bei schnellem \ffnen, steht der kolbenförmige Schieber 21 in einer weiter rechten Stellung, in der er die Austrittsöffnung des Kanals 31 verschliesst.
Beim Schliessen der Tür, wenn die Pumpe abgeschaltet ist, steht der Schieber 21 in seiner rechten Endstellung. Das über den Pumpendruck gesteuerte Ventil 40 ist nun offen und damit der Rückströmkanal 44 nicht mehr gesperrt. Der Kolben 7 bewegt sich nun unter Wirkung der Schliesserfeder 10 nach links. Dabei strömt das \l über den Kanal 44 über Filter 45 und Strömungsventil 44a und Ventil 40 in den Drucklosraum 11. Gleichzeitig erfolgt Rückfluss in den nun drucklosen Ventilraum 20 und schliesslich zur Saugseite der Pumpe. Dieser Rückfluss aus dem Druckraum erfolgt ebenfalls über den Filter 45 und ein Strömungsventil 30a.
Falls Druckstösse beim \ffnen oder Schliessen auftreten, werden diese jeweils über das Ventil 20 sofort abgebaut, da der Schieber 21 unter Kompression der Schliesserfeder 10 nach links ausweichen und das Hydraulikmedium über den Austrittskanal 31 bzw. 54 abgeleitet werden kann.
Eine weitere Funktion des Ventils 20 besteht bei der Ausführung in Fig. 4 darin, dass es eine besondere Einrichtung zum Vorspeichern der zum \ffnen benötigten Energie bildet. Hierfür wird vor dem Bewegen der Tür die Pumpe eingeschaltet und der Schieber 21 unter Wirkung des Hydraulikmediums nach links in die gestrichelt dargestellte Stellung verschoben. Der Kolben 7 wird dabei nicht bewegt. Dadurch wird die Schliesserfeder 10 vorgespannt. Die Energie aus der Vorspannung steht danach beim Einleiten des \ffnungsvorgangs zur Verfügung und unterstützt das \ffnen in der Anfangsphase. Der Schieber 21 kann dabei, insbesondere bei schnellem \ffnen mehr oder weniger weit aus seiner gestrichelten Position nach rechts verschoben werden, während beim \ffnen der Tür der Kolben 7 ebenfalls nach rechts bewegt wird.
Beim \ffnen der Tür wird dadurch zumindest in der Anfangsphase weniger Kraft erforderlich. Die in der Vorspannung der Schliesserfeder gespeicherte Energie kann auf diesem Wege als \ffnungshilfe verwendet werden.
Auch bei weiterem \ffnen der Tür wird über eine Vorspannung der Schliesserfeder 10 durch Verschiebung des Schiebers 21 über die Hydraulikpumpe eine Kraftreserve bzw. Pufferung erhalten, die die Servowirkung des Antriebs beim \ffnen unterstützt und für einen begrenzten weiteren \ffnungswinkel auch ein schnelles kraftloses \ffnen erlaubt.
The invention relates to a swing door drive according to the preamble of claim 1.
Such a swing door drive is e.g. known from DE-OS 3 202 966. It is an electro-hydraulic door closer that closes the door under the action of the closer spring and opens with the help of the hydraulic pump by hydraulic displacement of the piston. In order to enable hydraulic opening via the pump, an electrically switchable solenoid valve is provided as a shut-off valve. It switches to the open position after a certain hold-open time and thus initiates the closing process.
From DE-OS 4 002 747 a correspondingly constructed electro-hydraulic door closer is known, in which an electromagnetic valve is also provided in the hydraulic circuit for switching between the opening process and the closing process. In addition, it has a hydraulic end stop. For this purpose, a short circuit is provided in the hydraulic circuit, which is only effective when closing in the area of a small opening angle. A hydraulically controlled shut-off valve is connected in the short-circuit line in order to prevent a disruptive by-pass during the opening process in the area of small opening angles.
The invention has for its object to provide a swing door drive of the type mentioned, which has a more advantageous in terms of structure, function and / or cost check valve.
The invention achieves this object by providing that the check valve can be controlled hydraulically in order to hydraulically control the switching between the opening process and the closing process. This means that instead of the solenoid valve used in conventional drives of this type, a hydraulically controllable valve is used. The control is preferably carried out via the pressure of the hydraulic pump, for example by switching the pump on or off or reducing it.
Exemplary embodiments are shown in the following figures.
Show
Figure 1 is a schematic sectional view of a servo closer according to the invention.
Fig. 2 is a circuit diagram of the servo closer in Fig. 1;
FIG. 3 shows an enlarged view in area III in FIG. 1 with a modified pressure regulating valve;
4 is a circuit diagram of a further modified embodiment of the servo closer;
5 first switching position of the switching valve 26 in Fig. 2,
6 shows the second switching position of the switching valve 26 in FIG. 2.
The servo closers shown in the figures are each a hydraulic swing door drive with which the door is opened with motor or motor support and is closed with hydraulic damping under the action of a closer spring. It is constructed as a hydraulically damped door closer with closer spring 10, combined with an electrohydraulic opener drive, with electric motor 5 and pump 4. The door closer and the opener drive are integrated in one unit in a housing 1.
The housing 1 can be mounted on the door leaf or the door frame as in the conventional overhead door closer. In the housing 1, like a conventional closer shaft, the output shaft 2 is mounted, which can be coupled in a rotationally fixed manner with a force-transmitting linkage, not shown. As with a conventional overhead door closer, the linkage is supported on the door frame or on the door leaf.
If the linkage is designed as a sliding arm, the slider arranged at its free end is guided in a sliding rail arranged on the door frame or on the door leaf. If the linkage is designed as a scissor arm, the free end is stored in a fixed pivot bearing on the door frame or on the door leaf.
In the drive shown in the figures, the closing mechanism 3, the hydraulic pump 4 and the electric motor 5 are arranged side by side in the housing 1 from left to right. An electronic control unit 6 is mounted on the front, adjacent to the closer mechanism.
The closer mechanism 3 consists of a hydraulic piston 7, guided in a hydraulic cylinder 8. The piston 7 is designed as a hollow piston and has in its interior a rack-shaped toothing 7a, which meshes with a pinion 9, which is connected to the output shaft 2 in a rotationally fixed manner. The piston 7 interacts with the closer spring 10, which in the exemplary embodiment is arranged in a pressure-free space 11 in the hydraulic cylinder to the right of the piston 7. A pressure chamber 12 is formed in the hydraulic cylinder 8 to the left of the piston. The hydraulic spaces 11 and 12 are hydraulically connected to one another via hydraulic channels.
The sealing surface or sealing edge of the piston 7 is at the left end of the piston e.g. formed as an annular surface with sealing ring 7b.
The closer spring 10 is designed as a helical compression spring. It is supported with its left end on the right end of the piston 7 and with its right end on a spring plate 13. As known from DE-OS 3 224 300, the spring plate 13 can be adjusted in its axial position in the unpressurized space 11 via an adjusting spindle 13a, the position of the spring plate 13 and thus the setting of the spring force via a magnetic display device 13b on the outer surface of the housing 1 is displayed.
The adjusting spindle 13a engages with its end facing away from the spring plate 13 in a valve member 21 and is mounted therein. The valve member 21 is part of a pressure regulating valve 20 arranged in the cylinder chamber 8. The closing spring 10 is supported on the valve member 21. The valve member 21 is movably mounted in the hydraulic cylinder 8 and limits the pressure-free space 11, which therefore extends from the right side of the piston 7 to the valve member 21.
The pressure regulating valve 20 can be designed differently, e.g. as a seat valve, as shown in FIGS. 1, 2 and 3, two variants, or as a slide valve, as shown in Fig. 4.
In the case of the seat valves 20 shown in FIGS. 2 and 3, the valve member 21 has one or more annular sealing edges 21a, 21b which cooperate with a valve seat 23 fixed to the housing by sitting there when the valve 20 is closed. A narrowly limited, minimal valve pressure chamber 25 is formed between the effective valve surface 22 on the valve member 21 and the valve seat 23.
The valve pressure chamber 25 is connected via a channel 14 to the pressure side and via a channel 31 to the suction side of the pump 4 (see FIGS. 2 and 3). When the pump is switched on, the valve member 21 is shifted to the left, forming a pressure cushion in the valve pressure chamber 25. The hydraulic medium can then flow out into the pressure-free chamber 11 and via the channel 31 to the suction side of the pump 4. A line 30 is provided as a hydraulic connection of the pressure chamber 12 to the valve pressure chamber 25, which branches off from the supply channel 14 and opens into the pressure chamber 12.
The pressure side of the pump 4 is therefore connected on the one hand via the channels 14 and 30 to the pressure chamber 12 and on the other hand via the channel 14 to the valve pressure chamber 25. Depending on the position which the valve member 21 assumes under the action of the pressure cushion, the valve pressure chamber 25 can also be connected directly to the suction side of the pump 4 and to the pressure-free chamber 11, specifically via line 31.
It is essential in all of the illustrated embodiments of the pressure valve 20 that both the pressure chamber 12 of the piston 7 and the valve pressure chamber 25 are acted upon by the closing spring 10. Due to the hydraulic connection of the pressure chambers described above, when the pump 4 is switched on, the same hydraulic pressure is set in the pressure chamber 12 and in the pressure cushion in the valve pressure chamber 25. This pressure is dependent on the compression of the closing spring 10, i.e. depending on the bias of the spring 10 and on its further compression determined by the position of the piston 7. This means that the higher the pretension or the strength of the spring 10 and the greater the door opening angle, the greater the hydraulic pressure which is established in the pressure chambers 12 and 25.
Depending on the ratio of the effective area of the piston 7 to the effective valve area 22 - under the effect of the same hydraulic pressure applied on both sides to the piston 7 and the closing spring 10 - forces act on the piston 7 which force the piston 7 to move (automatic opening) or just keep floating (pure servo function). In the latter case, the valve member 21 is held above the pressure cushion in the valve chamber 25 so that the pump is short-circuited, that is, the pressure side of the pump is connected to the suction side via the pressure cushion in the valve pressure chamber 25 and via the line 31, and the Pump delivers in this short cycle.
With the pressure regulating valve 20, the pressure balance in the pressure chambers 12 and 25 is set in each open position of the door, the pressure side of the pump finally being connected to the suction side of the pump via channel 14, valve pressure chamber 25 and channel 31, at least when the piston is at rest. The valve member 21 is slightly lifted from the valve seat 23 in this stationary position, to the left in FIGS. 2 and 3.
The design of the valve pressure chamber 25 and the size of the effective valve surface 22 depend on the shape of the valve member 21 and the valve seat 23 and on the position of the sealing edges 21a, 21b. 2 and 3 is essentially plate-shaped.
In the embodiment in FIG. 3, only one sealing edge 21a is provided, specifically on the outer edge of the plate-shaped valve member. The surface facing the valve seat 23 between this annular sealing edge 21a is the effective valve surface 22, which is in relation to the effective surface of the piston 7, whereby it is determined whether the drive opens automatically with the help of the pump, such as an automatic drive, or is only supportive when opening works.
In the valve 20 used in FIGS. 1 and 2, in contrast to FIG. 3, an optional size adjustment of the effective valve surface 22 is possible. For this purpose, a switching valve 26 is mounted fixed to the housing in the feed channel 14 directly in the valve seat 23. It has a valve body 28 which can be switched by means of a rotary switch 27 and which, in its different positions, has valve channels of different effectiveness, which are assigned to the different effective valve surfaces 22a, 22b (FIG. 2), that is to say that in one valve position of the switching valve 26 one assigned large valve area and in a different position of the valve 26 an assigned small valve area 22 takes effect.
The valve member 21 has an inner and an outer sealing edge 21a, 21b. Inside the inner sealing edge 21b is a first valve surface 22b with a first valve pressure space 25b and between the inner and outer sealing edge 21b or 21a is a second valve surface 22a with a second valve pressure space 25a. In the one switching position of the switching valve 26, only the first valve pressure chamber 25a is flowed through and therefore only the valve surface 22a is effective. In the second switching position of the switching valve 26, both valve pressure spaces 25a and 25b are flowed through and thus the valve surface 22a and 22b, ie a larger valve surface, is effective.
The two switching positions of the switching valve 26 are shown in FIGS. 5 or 6. In the switch position in FIG. 5, as is also present in FIG. 2, the right channel 14 is connected to the left channel 14 and the right channel 32 to the left channel 32. In the other switching position in FIG. 6, the right channel 14 is connected to the left channel 14 and the left channel 32. The right channel 32 ends dead.
The effective area of the piston 7 in the pressure chamber 22 is invariably constant. With the optional setting of the effective valve surface 22 by means of the rotary switch 27, the quotient of the effective surfaces of the valve pressure chamber 25 can thus be selected. If the quotient of these areas is greater than 1, the pressure applied by the hydraulic pump causes the piston to move in the opening direction, ie to the right in the figures. In this case the drive acts as an automatic opener drive. If the quotient of the areas is 1, the piston is kept floating. This means that the closer spring 10 is compensated in each piston position by the hydraulic pressure acting on the closer spring on both sides. The door can thus be opened like a door without a door closer.
In this case, the drive acts as a purely open servo drive.
The hydraulic pump 4, which is arranged directly adjacent to the switching valve 26, can be designed as a conventional gear pump. The electric motor 5 coupled to the hydraulic pump 4 is also constructed conventionally.
The hydraulic pump 4 is switched on and off via one or more sensors. For example, external motion detectors, switches on the door leaf or on the handle or motion detectors in the closer housing and / or a rotary encoder on the closer shaft can be provided for this purpose.
The switch-on process is initiated by a person who wants to pass the door, depending on the design and arrangement of the sensor, either automatically when the person approaches or by pressing a switch. The pump then remains switched on until the person has passed the door, which can be detected by the corresponding sensor or by a timer.
The pump is then switched off or throttled and one or more shut-off valves in return flow lines leading out of the pressure chamber 12 and the valve pressure chamber 25 preferably open automatically or automatically, so that the hydraulic medium from the pressure chambers 12 and 25 into the pressure-free chamber 11 and / or to the suction side of the Pump 4 can flow out.
The piston 7 is shifted to the left while releasing the closer spring 10 in the figures, as a result of which the pinion coupled to the piston-side toothing together with the closer shaft 2 in the clockwise direction, i.e. Closing direction, is rotated.
The pressure regulating valve 20 regulated by the closing spring 10 has two functions in the exemplary embodiment shown in FIGS. 1, 2 and 3. Its first function is to implement the control of the pump pressure depending on the door opening angle or the respective closing force, as described above.
The additional second function of the pressure regulating valve 20 is that it acts as a safety pressure relief valve in the event of an overload, i.e. if the door is blocked when it is opened or is forced shut when it is closed. The briefly built up overpressure in the pressure chambers 12 and 25 in this case is automatically reduced - by moving the valve member 21 to the left while compressing the closer spring 10 - via the return flow line 31 to the non-pressure side of the hydraulic pump or to the non-pressure chamber 11. Since this control valve 20, which functions as a safety pressure relief valve, is controlled via the closer spring 10, the triggering force acting on the valve increases with the compression of the closer spring 10, so that a constant opening or closing torque is obtained.
A constant response sensitivity of the pressure relief valve is thus obtained, regardless of the opening position of the door, which reduces the risk of injury when walking on.
This function as a safety pressure relief valve is guaranteed in any case with the selected area ratio of the effective valve area 22 and the effective area of the piston 7.
The circuit diagram in FIG. 2 shows the hydraulic circuit of the servo closer in FIG. 1. Here, the essential functional parts of the servo closer are shown schematically, as well as the hydraulic channels already mentioned: feed channel 14, connecting channel 30 and return flow channel 31, furthermore return flow channels between the pressure chamber 12 and the pressure-free chamber 11 with throttle valves for adjusting the return flow speed when closing. These are the channels 44, 45, 46 and 47 with the throttle valves 45a, 46a and 47a for setting the end stop, the closing speed and the closing delay.
As a shut-off valve, which prevents the backflow of the hydraulic medium from the pressure chamber 12 when opening, a hydraulically controlled shut-off valve 40 is provided in the circuit diagram in FIG. 2, which is closed when the door is opened and opened when the door is closed. The check valve 40 is arranged in the return flow channel 44 and is controlled via the hydraulic pressure in the channel 30. It replaces the solenoid valve used in conventional electrohydraulic drives. The versions shown do not use a solenoid valve.
The check valve 40 is a slide valve. It blocks or opens the return flow channel 44, which connects the pressure chamber 12 to the pressure-free chamber 11. The slide 41 is piston-shaped and is sealingly displaceably guided in a cylindrical valve chamber 42. The slide 41 is acted upon on one end side by a valve spring 43 arranged in the valve chamber 42 and on the other end side by the hydraulic pressure of the pressure side of the hydraulic pump 4 via the channel 30. When the door 4 is opened with the pump 4 switched on, as shown in FIG. 2 with a solid line, the slide 41 is held in the blocking position under the action of the hydraulic pressure, in which the hydraulic feed line is opened via the connection of the channels 30 and 44, but the return flow channel 44 44c is locked.
If the hydraulic pressure in the channel 30 is reduced, as in the closing process when the pump 4 is switched over or switched off or throttled, the slide 41 is displaced to the left into the dashed position in the illustration in the figure, as a result of the valve spring 43, and thereby the blocking of the Reverse flow channel 44 canceled by connection of 44b and 44c and the connection of channels 30 and 44 interrupted.
Instead of or in addition to controlling the closing speed via the throttle valves, the closing process, i.e. the closing speed can also be regulated via the pump. A reversible pump is used for this. During the closing process, the hydraulic medium is pushed back by the pump. The pump then acts as a hydraulic motor and the electric motor as a generator. The closing speed is controlled electronically.
The power supply for this is provided by the generator itself. In order to control additional closing functions such as end stop, opening damping and closing delay, microswitches can be permanently attached to the closer housing. For this purpose, switches can be arranged at 10 degrees and 80 degrees. The closing speed can be controlled separately via the switch at 10 degrees. The closing delay can also be initiated via a timer. The opening damping can be controlled via the switch at 80 degrees.
The circuit diagram in FIG. 4 describes a servo closer which essentially has the same structure as the exemplary embodiments described above. However, the pressure regulating valve 20 is designed as a slide valve and the hydraulic circuit is somewhat modified. The valve member 21 of the valve 22 is designed as a piston-shaped slide, which is tightly guided in the cylinder space. The valve pressure chamber 25 is formed in the cylinder chamber on the side of the slide 21 facing away from the closing spring 10.
At the end face of the valve pressure chamber 25, the supply channel 14 opens and the outlet openings of the connecting channel 30, which connects the valve pressure chamber 25 with the pressure chamber 12, and the outlet opening of the return flow channel 54, which can be blocked via a hydraulically controlled shut-off valve 50. The return flow channel 31, which is connected to the suction side of the pump 4, opens at a distance from the end face of the valve pressure chamber 25 and determines the expansion of the valve pressure chamber 25. The slide valve 20 serves in the same way as the seat valves in FIGS. 2 and 3 as a pressure regulating valve, that regulates the hydraulic pressure, depending on the instantaneous closing force, with the same pressure in the valve pressure chamber 25 and in the pressure chamber 12 and as a safety pressure valve.
When opened, the piston-shaped slide 21 is moved into the position shown in dashed lines on the left under the effect of the pump pressure. The same pressure prevails in the pressure chambers 25 and 12, which are connected to the check valve 30b via the line 30. In the left position of the slide 21, the pump 4 feeds the hydraulic medium via the channel 14 into the pressure chamber 25. The return flow to the suction side takes place from the pressure chamber 25 via the channel 31.
When starting up, when the pump is switched on, or when opening quickly, the piston-shaped slide 21 is in a further right position, in which it closes the outlet opening of the channel 31.
When the door is closed, when the pump is switched off, the slide 21 is in its right end position. The valve 40 controlled by the pump pressure is now open and the return flow channel 44 is therefore no longer blocked. The piston 7 now moves to the left under the action of the closer spring 10. The \ l flows via the channel 44 via the filter 45 and flow valve 44a and valve 40 into the pressure-free space 11. At the same time, there is backflow into the now pressure-free valve space 20 and finally to the suction side of the pump. This backflow from the pressure chamber also takes place via the filter 45 and a flow valve 30a.
If pressure surges occur when opening or closing, these are immediately reduced via the valve 20, since the slide 21 deflects to the left under compression of the closer spring 10 and the hydraulic medium can be discharged via the outlet channel 31 or 54.
A further function of the valve 20 in the embodiment in FIG. 4 is that it forms a special device for pre-storing the energy required to open it. For this purpose, the pump is switched on before the door is moved and the slide 21 is moved to the left into the position shown in broken lines under the action of the hydraulic medium. The piston 7 is not moved. As a result, the closer spring 10 is biased. The energy from the pretension is then available when initiating the opening process and supports the opening in the initial phase. The slider 21 can be moved more or less from its dashed position to the right, particularly when opening quickly, while the piston 7 is also moved to the right when the door is opened.
When the door is opened, less force is required at least in the initial phase. The energy stored in the preload of the closer spring can be used as an opening aid in this way.
Even when the door is opened further, a power reserve or buffering is obtained by biasing the closing spring 10 by moving the slide 21 via the hydraulic pump, which supports the servo effect of the drive when opening and also a quick, powerless for a limited further opening angle. Open allowed.