CN107849890A - 用于可转动的翼的驱动器 - Google Patents

Abstract

一种用于可转动的翼的驱动器，所述驱动器包括：电动机(1)；传动装置(5)；从动轴(3)，所述从动轴经由传动装置耦联到电动机上并且能够耦联到翼上，以便使所述翼借助于电动机在关闭位置和打开位置之间来回运动；和力装置(10‑13)，其用于用力加载从动轴。所述驱动器可紧凑地设计，其中所述力在从动轴上产生扭矩，所述扭矩具有阈值，在电动机无电流的状态中所述阈值能够被克服，以便将翼从关闭位置移动到打开位置中，并且所述扭矩在所述翼的打开位置中为零；和/或其中力装置具有弹簧(13)，所述弹簧横向于电动机的驱动轴的轴线(1d)并且横向于从动轴的轴线设置。

Description

用于可转动的翼的驱动器

技术领域

本发明涉及一种用于可转动的翼的驱动器，所述驱动器具有电动机，所述电动机经由传动装置耦联到从动轴上，所述从动轴能够耦联到翼上。

背景技术

这种驱动器用于将例如呈门或窗形式的翼自动地在关闭位置和打开位置之间运动，例如参见DE 10 2006 002 751A1、WO2013/160087A2、DE 10 2007 002 650A1和DE 10336 075B4。在本文件中描述的驱动器具有蓄能器，所述蓄能器在电流中断时引起位于打开位置中的翼运动到关闭位置中。这种蓄能器的设置造成驱动器的体积非常大。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于可转动的翼的驱动器，所述驱动器是更紧凑的。

本发明借助于权利要求1或2的主题实现所述目的。从属权利要求限定驱动器的优选的实施方式。

在根据权利要求1的驱动器中设有力装置，在电动机不通电的状态中借助于所述力装置将关闭的翼保持在关闭位置中。因此，力装置具有封闭功能。相反在翼的打开位置中，力装置不起作用，这与已知的驱动器不同，在已知的驱动器中在不通电的状态中，处于打开的翼运动到关闭位置中。根据权利要求1的驱动器由此可更紧凑地设计。

驱动器的紧凑的设计方案也能够通过如下方式实现，即根据权利要求2，力装置具有弹簧，所述弹簧横向于电动机的驱动轴的轴线并且横向于从动轴的轴线设置。

附图说明

其他特别的结构特征及其优点从实施例的下面的描述和附图中可见，其中

图1示出驱动器的第一实施例的立体视图；

图2示出图1中的驱动器的转过180度的视图；

图3示出不具有壳体盖的图2中的驱动器的俯视图；

图4示出不具有壳体的图1中的驱动器的侧视图；

图5示出图1中的驱动器的力装置的俯视图；

图6示出用于图5中的力装置的凸轮盘的一个实例；

图7示出可转动的翼连同耦联在其上的根据图1的驱动器的示意俯视图；

图8示出用于图5中的力装置的凸轮盘的另一实例；

图9示出由根据图5的力装置可产生的扭矩，所述力装置包括根据图6的凸轮盘；

图10示出由根据图5的力装置可产生的扭矩，所述力装置包括根据图8的凸轮盘；以及

图11示出驱动器的另一实施例的立体视图。

具体实施方式

在图1和2中示出的驱动器具有电动机1，所述电动机在壳体2侧面设置，在所述壳体中尤其容纳可运动的部件，并且从动轴3从所述壳体中伸出。

壳体2包括：由壳体底部和从所述壳体底部伸出的壳体壁构成的第一壳体部分2e，并且所述壳体壁优选一件式地模制；和第二壳体部分2f，所述第二壳体部分用作为壳体盖并且例如通过螺钉固定在第一壳体部分2e上。壳体2设有固定机构2a，以便能够将驱动器间接地例如借助于板或直接地固定在例如边框、框架、过梁等上。作为固定机构在此使用突起部2a，所述突起部设置在壳体2的一侧上并且所述突起部分别具有用于螺栓的穿通开口2b。优选地，相应的突起部2a与壳体部分2e或2f一件式地构成。壳体2具有窗2c，所述窗用作入口，以便能够连接用于开关15的线缆(参见图3)。在本实施例中，壳体2设有另一窗2d，以便为可运动的部件，在此为枢转杆12提供用于运动的空间进而能够实现驱动器的尽可能紧凑的设计方案。根据壳体2的设计，也能够省去窗2d。

从动轴3可耦联到待移动的翼上。所述耦联间接地例如借助于连杆机构(例如滑动连杆、肘形杆和剪切杆等)实现或也直接地实现。翼例如能够是门，尤其房间门或阳台门、窗或其他可转动地安装的、平面的部件。所述翼可在关闭位置和打开位置之间来回运动，在所述关闭位置中通道由翼闭锁，而在所述打开位置中翼最大程度地转动。翼能够从左侧打开，从右侧打开或构成为摆动翼。在摆动翼的情况下，将如下位置理解为打开位置，在该位置中摆动翼顺时针或逆时针方向最大程度地转动。

在本实施例中，驱动器构成为，使得从动轴3在两侧上从壳体2中伸出进而从动轴3的各个端部可耦联到翼上。由此，同一驱动器能够可选地移动从左侧或从右侧打开的翼。例如，驱动器以如在图1中示出的定向安装或转动180度地安装，如在图2中示出的。为了安装，将驱动器的取向选择为，使得从动轴3的相应的端部可耦联到翼上，所述端部在运行中具有期望的转动方向。从动轴3的端部设有多边形结构，耦联件3a接合到所述多边形结构中。所述耦联件在此具有环，所述环具有扁平齿部，所述扁平齿部允许在与翼耦联中的精细调整，以便如此能够更简单地将从动轴的起始和最终位置精确地与翼的期望的起始和最终位置达到一致。

在壳体2上安装有角度传感器4，所述角度传感器用于耦联的翼的位置检测。角度传感器4例如构成为霍尔传感器并且包括磁体，所述磁体耦联到转动的部件上并且由固定的元件检测所述磁体的磁场。然而也可将如下传感器用作为角度传感器4，所述传感器不能无接触地工作，例如这种传感器具有可转动的滑块，所述滑块接触阻抗轨道。

如图3所示出，电动机1具有电动机壳体1a，驱动轴1b从所述电动机壳体中伸出。所述驱动轴在壳体2中终止并且设有蜗杆1c，所述蜗杆经由传动装置5与从动轴3有效连接。

在传动装置5中，在图3中仅虚线示出各个传动部件5a-5e的作用圆，所述传动装置设计为多级的减速齿轮传动装置。在本实例中，传动装置5具有如下部件：

-可转动地支承的蜗轮5a，其与蜗杆1c接合；

-小齿轮5b，其设置在与蜗轮5a相同的转动轴线上并且与齿轮5c接合；

-另一小齿轮5d，其设置在与齿轮5c相同的转动轴线上并且与齿轮5e接合。

齿轮5e与从动轴3无相对转动地连接。壳体2具有适合的(在图3中未示出的)支承件，以便将传动部件5a和5b以及传动部件5c和5d可转动地支承。

当然，根据设计，传动装置5的另一设计方案可以将驱动轴1b的运动转换为从动轴3的期望的运动。

驱动器还设有力装置10-13，所述力装置作用到从动轴3上。也在图5中示出的力装置在此包括如下部件：

-凸轮盘10，其无相对转动地与从动轴3连接并且由所述从动轴穿过；

-压辊11，其可沿着凸轮盘10的端侧滚动；

-枢转杆12，压辊11可转动地容纳在所述枢转杆上；和

-弹簧13，其与枢转杆12共同作用。

枢转杆12在一个端部12a上具有支承部位，所述枢转杆可围绕所述支承部位枢转并且所述支承部位在此与驱动轴1b相邻地设置。枢转杆12的轴线12f平行于从动轴3的轴线3b设置(参见图4)，枢转杆12可围绕轴线12f枢转。为了形成支承部位，端部12a包括套筒，所述套筒能够围绕容纳在其中的轴12b滑动。

具有套筒的端部12a在此与枢转杆12一件式地构成。轴12b在两侧上例如借助于螺栓固定在壳体2上。当然，也可考虑其他用于可枢转地支承枢转杆的设计方案。

枢转杆12的另一端部12c用作为用于弹簧13的止挡件。在两个端部12a、12c之间存在支承部位12d，所述支承部位用于将压辊11可转动地支承在枢转杆12上。压辊11在端侧上具有圆柱形的面，所述面接触凸轮盘10。

枢转杆12具有在此为S形的走向并且伸展穿过其中设有传动装置5的空间。枢转杆12设置为，使得在根据图3的俯视图中进而沿从动轴3的轴线3b的方向观察，驱动轴1b设置在枢转杆12的一侧上而从动轴3设置在枢转杆12的另一侧上。在根据图4的侧视图中进而横向于从动轴3的轴线3b的方向观察，枢转杆12设置在齿轮5c和5e之间。

在本实施例中，枢转杆12包括操作元件12e，所述操作元件用于根据枢转杆12的位置来操作开关15。开关15用作为信息发送器，当翼处于最终位置(关闭位置或打开位置)时，所述信息发送器提供信号。开关15在此设置在弹簧13处并且固定在壳体2上。操作元件12e例如以突起部的形式构成，所述突起部在枢转杆12枢转时作用到杆15a上，使得开关15被操作(参见图3)。

如上文所阐述，设有用于检测翼位置的角度传感器4。在本实施例中，角度传感器4集成到蜗轮5a中。然而也可行的是，将角度传感器4耦联到另一传动部件上，以便检测该传动部件的角位置。因为传动装置5的传动比是已知的，所以从该传动部件的角位置能够推导出从动轴3的角位置。根据角度传感器4的设计，耦联到驱动器上的翼刚好位于哪个位置中可能是未知的。借助于开关15提供至少一个附加的基准值，所述基准值用于校准角度传感器4的值，以便能够精确检测翼例如在关闭位置中所处于的位置。通过例如将绝对值传感器用作为角度传感器4的方式也能够省去开关15。

弹簧13横向于电动机1的驱动轴1b的轴线1d并且横向于从动轴3的轴线3b设置，这能够实现驱动器的特别紧凑的构造。沿从动轴3的轴线3b的方向观察，所述从动轴位于弹簧13和电动机1的驱动轴1b之间。弹簧13例如如在图中所示出，构成为压力弹簧。也可使用其他弹簧类型，例如碟形弹簧。弹簧13设置在枢转杆12的端部12c和止挡板2g之间，所述止挡板例如通过螺纹连接而安装在壳体2的窗中(也参见图2)。通过弹簧13穿过窗接合到壳体2中并且然后通过安装止挡板2g而被夹紧的方式，所述设计方案使驱动器易于组装。替选地，也可考虑的是，设有止挡件，所述止挡件与壳体部分2e一件式地构成，并且弹簧13在安装时从根据图4的上侧接合到壳体腔中。

部件10-12形成凸轮传动装置，所述凸轮传动装置设置为用于将由弹簧13产生的力转换为在从动轴3上的期望的扭矩。

优选地，弹簧13在工作范围中具有线性的特性曲线，使得由弹簧13产生的力与其弹簧行程成比例。

凸轮盘10可围绕转动中心转动并且具有端侧的滚动面，所述转动中心由从动轴3的轴线3b限定，所述滚动面具有特殊的轮廓，使得得到不均匀的边缘。图6示出所述轮廓的可能的实例，所述轮廓包括下述部段：

-凹形弯曲的部段10b，其从第一部位10a延伸至第二部位10c；

-部段10d，其从第二部位10c直至第三部位10e围绕作为中心的轴线3b圆形地延伸；

-部段10d’，其从第三部位10e直至第四部位10c’围绕作为中心的轴线3b圆形地延伸；和

-凹形弯曲的部段10b’，其从第四部位10c’延伸至第一部位10a。

所述轮廓在此围绕中轴线镜面对称地构成，所述中轴线伸展穿过部位10a和10e。因此，凸轮传动装置10-12具有对左侧打开或右侧打开的翼的相同的作用，所述翼经由从动轴3的一个或另一个端部耦联。也可考虑将驱动器设计在翼的预设的转动方向上进而轮廓的仅一侧按照部段10b和10d或部段10b’和10d’构成，而轮廓的另一侧能够具有任意形状。

通过使凸轮盘10设有由部段10b或10b’给出的凹处，具有阈值的封闭力矩能够施加到翼上，而圆形的部段10d或10d’不引起到翼上的力矩。下面更准确地阐述这种情况以及驱动器的利用：

驱动器例如设置在翼的如下侧上，在该侧上设有铰链。所述铰链例如设置在左侧，使得翼是左侧打开的。驱动器例如沿根据图1的定向安装，使得从动轴3以在图2中可见的端部耦联到翼上。所述示例的设置方式在图7中示出，所述设置方式示意地示出可转动地安装在铰链21中的翼20和耦联到翼上的驱动器的部件1、2。α表示翼20在关闭位置及其当前位置之间的角度。

在翼20的关闭位置中(α＝0度)，压辊11接触静止部位，所述静止部位处于凸轮盘10的部段10b中并且能够靠近部位10a。静止部位的位置是可通过在安装驱动器时将从动轴3在特定的角位置中耦联到翼上的方式设定的。在所述静止部位处，凸轮盘10成形为，使得压辊11施加的力不引起到从动轴3上的力矩或引起到从动轴3上的减小的力矩M。如果现在例如通过气流引起的外力进而外部的扭矩Mo作用到翼20上，那么所述翼开始转动。压辊11随后沿着凸轮盘10的部段10b运动，其中枢转杆12同时枢转并且弹簧13压紧。所述弹簧经由枢转杆12用力F1加载压辊11，所述力不指向从动轴轴线3b，而是指向所述从动轴轴线旁边(参见图6)。因此，力F1引起到从动轴3上的不为零的扭矩M，所述力反作用于外部的扭矩Mo进而使翼20移向关闭位置或保持在那里。

因此，当外部影响作用到翼上时，通过力装置无电流地、尤其在电动机1不运行的情况下将翼保持在关闭位置中的方式，力装置10-13满足封闭功能。因此，力装置10-13例如可用作为门快动开关的替代物，所述门快动开关同样满足封闭功能。

力装置10-13设置为，使得封闭功能在翼的限定的角度范围中是有效的。如果翼达到具有足够大的角度的中间位置，那么压辊不再位于部段10b或10b’上，而是位于圆形的部段10d或10d’上。在那，压辊11将力施加到凸轮盘10上，所述力指向从动轴轴线3b进而不产生力矩M(例如参见在图6中示出的力矢量F2)。

图9中的图表以角度α的函数示出可由力装置10-13产生的力矩M。在此，由于凸轮盘10对称的构成方式，M是关于零点点对称的。根据耦联的翼的打开方向，或者采用M的特性曲线的右侧的范围9a或者采用M的特性曲线的左侧的范围9b。如可见的，M例如在范围9a中，也就是说在α≥0的范围中具有下述曲线分布：力矩M在靠近零点时大幅升高，然后达到阈值Ms，在α1时为零并且随后保持为零。典型地，α1的数值选为小于30度。在α≤0的范围9b中得到类似的曲线分布。

除了封闭功能，驱动器也具有打开和关闭功能。为了自动地打开翼，电动机1通过触发信号开始运行，所述触发信号由传感器，例如运动信号装置等产生。驱动轴1b的转动经由传动装置5转换到从动轴3上，其中压辊11沿着凸轮盘10滚动。电动机1和传动装置5设计为，使得阈值Ms被克服并且将翼经过中间位置进入到打开位置中。该打开位置例如位于数值大于80度的角度α处。为了自动地关闭翼，电动机1通过另一触发信号再次开始运行。在此，力装置在翼达到中间位置之后辅助地在关闭运动中起作用，因为现在由力装置10-13产生的力矩M和由电动机1和传动装置5产生的力矩相同地定向。

驱动器在此设计为，使得在电流中断的情况下，当所述翼处于中间位置和打开位置之间也就是说|α|＞α1时，翼保持静止，因为在此封闭力矩M为零并且电动机1是不工作的。

在驱动器的另一实施方式中能够提出，力装置能够造成打开运动。图8示出为此设计的凸轮盘10’的一个实例。所述凸轮盘在此以镜面对称的轮廓示出，其中如已经在上文中关于凸轮盘10所阐述的，也能够仅设有轮廓的一侧而另一侧是任意形状的。因此，下面仅阐述轮廓的一侧。该描述类似地适用于另一侧。如图8中所示出，轮廓包括如下部段：

-凹形弯曲的部段10b，其从第一部位10a延伸至第二部位10c并且该部段例如对应于凸轮盘10的部段10b；

-凸形弯曲的部段10f，其从第二部位10c延伸至过渡部位10g；和

-部段10h，其从过渡部段10g直至第三部位10e围绕作为中心的轴线3b圆形地延伸。

与凸轮盘10不同，在凸轮盘10’的轮廓中凹处10b不直接过渡到圆形的部段中，而是在其之间具有过渡区域10f，所述过渡区域不位于轴线3b作为中心的圆上。沿从部位10c至部位10g的方向观察，距凸轮盘10的转动中心3b的间距沿着过渡区域10f减小。如果压辊11位于过渡区域10f中，那么所述压辊将力F1’施加到凸轮盘10’上，所述力不指向从动轴轴线3b，而是指向所述从动轴轴线旁边。然而，所述力指向从动轴轴线3b的与在区域10b中产生的力F1不同的侧，使得在此产生的力矩M的符号改变(参见在根据图8的实例中的力F1’的矢量，所述矢量指向从动轴轴线3b的右侧，而力F1的矢量指向从动轴轴线3b的左侧)。

力矩M的与角度α相关的由此得到的曲线分布从图10中的图表可见：在0至±α1的范围中，力矩M类似于图9中的实例具有阈值Ms，以便能够将翼在无电流的状态中保持在关闭位置中。与图9中的实例不同，在第一中间位置±α1处，力矩M改变其符号并且在达到阈值之后在第二中间位置±α2处，力矩为零。因此，在电流中断时和/或当电动机1不工作时，力矩作用到处于第一和第二中间位置之间的区域中的翼上，该力矩将翼朝向打开位置移动。

除了翼的所述运动规定以外，过渡区域10f的设置具有如下优点，即区域10h能够设置在具有更小的半径的圆上，进而凸轮盘10’比凸轮盘10更紧凑(参见图6和8)。

从上述描述中，本领域技术人员可获得大量变型形式，而不脱离本发明的由权利要求限定的保护范围。

在根据图3的实例中，除了角度传感器4以外，设有用于确定基准的开关15，所述开关位于弹簧13处。用于检测翼位置的传感装置的设计和布置也能够是不同的。图11示出一个实例，其中传感器4’位于蜗轮处。传感器4’例如能够由角度传感器和用于确定基准的开关、绝对值传感器或其他传感器构成。

Claims (9)

1.一种用于可转动的翼(20)的驱动器，所述翼尤其是门或窗，所述驱动器包括：

-电动机(1)；

-传动装置(5)；

-从动轴(3)，所述从动轴经由所述传动装置耦联到所述电动机上并且能够耦联到所述翼上，以便使所述翼借助于所述电动机在关闭位置和打开位置之间来回运动；和

-力装置(10，10’，11，12，13)，其用于用力(F1，F1’)加载所述从动轴，所述力在所述从动轴上产生扭矩，所述扭矩具有阈值(Ms)，在所述电动机无电流的状态中所述阈值能够被克服，以便将所述翼从所述关闭位置移动到所述打开位置中，并且所述扭矩在所述翼的所述打开位置中为零。

2.一种用于可转动的翼(20)的驱动器，所述翼尤其是门或窗，所述驱动器尤其是根据权利要求1所述的驱动器，其包括：

-电动机(1)；

-传动装置(5)；

-从动轴(3)，所述从动轴经由所述传动装置耦联到所述电动机上并且能够耦联到所述翼上，以便使所述翼借助于所述电动机在关闭位置和打开位置之间来回运动；和

-力装置(10，10’，11，12，13)，其用于用力加载所述从动轴，其中所述力装置具有弹簧(13)，所述弹簧横向于所述电动机的驱动轴(1b)的轴线(1d)并且横向于所述从动轴的轴线(3b)设置。

3.根据上述权利要求中任一项所述的驱动器，其中所述翼(20)能够从所述关闭位置经过中间位置移动到所述打开位置中，并且其中所述力装置(10，10’，11，12，13)设置用于施加扭矩(M)到所述翼上，当所述翼位于所述中间位置中时，该扭矩为零或作用在朝所述打开位置的方向上。

4.根据上述权利要求中任一项所述的驱动器，其中所述力装置(10，10’，11，12，13)包括凸轮传动装置(10，10’，11，12)，所述凸轮传动装置将弹簧(13)或所述弹簧(13)耦联到所述从动轴(3)上。

5.根据上述权利要求中任一项所述的驱动器，其中所述力装置(10，10’，11，12，13)具有凸轮盘(10，10’)，所述凸轮盘具有下述特征a-e中的至少一个特征：

a)所述凸轮盘无相对转动地与所述从动轴(3)连接；

b)所述凸轮盘具有如下轮廓，所述轮廓具有圆形地围绕所述凸轮盘的转动中心(3b)延伸的部段(10d，10d’，10g)；

c)所述凸轮盘具有如下轮廓，所述轮廓具有过渡到圆形部段(10d，10d’)或所述圆形部段(10d，10d’)中的凹处(10b，10b’)；

d)所述凸轮盘具有如下轮廓，所述轮廓具有过渡到过渡部段(10f)中的凹处(10b)，所述过渡部段与圆形部段(10h)或所述圆形部段(10h)连接，其中所述轮廓距所述凸轮盘的转动中心的间距沿着所述过渡部段减小；

e)所述凸轮盘具有镜像对称地构成的轮廓。

6.根据上述权利要求中任一项所述的驱动器，其中所述力装置(10，10’，11，12，13)具有枢转杆(12)，所述枢转杆具有下述特征a-f中的至少一个特征：

a)所述枢转杆设置为，使得沿所述从动轴(3)的轴线(3b)的方向观察，所述电动机(1)的所述驱动轴(1b)设置在所述枢转杆的一侧上而所述从动轴(3)设置在所述枢转杆的另一侧上；

b)所述枢转杆设置为，使得横向于所述从动轴(3)的轴线(3b)观察所述枢转杆设置在所述传动装置(5)的传动部件(5c，5e)之间；

c)所述枢转杆包括操作元件(12e)，所述操作元件用于根据所述枢转杆的位置来操作开关(15)；

d)所述枢转杆可枢转地支承在一个端部(12a)上并且借助于另一端部(12c)作用到所述力装置的弹簧(13)或所述弹簧(13)上；

e)所述枢转杆的枢转轴线(12f)平行于所述从动轴(3b)设置；

f)在所述枢转杆上设置有可转动的压辊(11)，所述压辊接触凸轮盘(10)或所述凸轮盘(10)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的驱动器，其具有角度传感器(4，4’)，借助于所述角度传感器能够检测所述传动装置(5)的传动部件(5a-5e)的轴线的角位置。

8.根据权利要求7所述的驱动器，其中所述角度传感器(4)耦联到所述传动装置(5)的蜗轮(5a)上和/或具有磁体。

9.根据上述权利要求中任一项所述的驱动器，其中所述力装置(10，10’，11，12，13)包括弹簧(13)，所述弹簧具有下述特征a-c中的至少一个特征：

a)所述弹簧在工作区域中具有线性的特性曲线；

b)所述弹簧构成为压力弹簧或碟形弹簧；

c)所述弹簧沿所述从动轴(3)的轴线(3b)的方向观察设置为，使得所述从动轴位于弹簧和所述电动机(1)的驱动轴(1b)之间。