DE10107051A1

DE10107051A1 - Elektromechanischer Drehflügelantrieb

Info

Publication number: DE10107051A1
Application number: DE10107051A
Authority: DE
Inventors: Juergen Homberg
Original assignee: Dorma Deutschland GmbH
Current assignee: Dormakaba Deutschland GmbH
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2021-02-14
Also published as: JP3987799B2; MXPA03002227A; SK8442003A3; WO2002064932A1; CZ20031817A3; RU2003109433A; EP1362157A1; RU2287651C2; US20040064917A1; CA2434572A1; DE10107051C2; US7051403B2; JP2004518839A; PL362522A1

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf einen elektromechanischen Drehflügelantrieb mit einem Gleitschienenschließer mit einem exzentrisch gelagerten, eine kreisrunde Wälzkurve aufweisenden Ritzel, welches mit einer am Kolben angeordneten Zahnstange kämmt, wobei eine besondere Ausgestaltung der Wälzkurve und der Zähne der Zahnstange in Anpassung an eine Evolventenverzahnung des Ritzels erfolgt. Zur Erzielung eines optimalen Bewegungsablaufes des Kolbens im Gehäuse des Gleitschienenschließers ist eine verbessernde Ausgestaltung der Schließverzögerung vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Drehflügelantrieb mit einem Gleitschienenschließer.

Die DE 41 24 282 C2 beschreibt einen elektromechanischen Drehtür antrieb, bei dem ein Elektromotor - gegebenenfalls unter Zwischen schaltung einer Kupplung - ein Getriebe antreibt, welches unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Getriebezuges mit einer Schließerwelle eines Türschließers verbunden ist. Der Türschließer kann dabei als Gleit schienenschließer ausgebildet sein. Da der Elektromotor über einen Ge triebezug oder mehrere Getriebezüge unmittelbar auf die Schließerwelle des Türschließers wirkt, sind zur Erzielung der erforderlichen Öffnungs- und Schließcharakteristik den Elektromotor steuernde zusätzliche Impuls geber, Zeitglieder, Melder und Endschalter erforderlich.

Ferner sind manuell betätigbare Gleitschienenschließer bekannt, bei de nen ein im Gehäuse geführter, gegen eine Schließfeder abgestützter Kolben vorgesehen ist, wobei ein auf der Schließerwelle angeordnetes Ritzel mit einer Zahnstange des Kolbens kämmt.

Vorgenannte auch als Zahntriebschließer bezeichnete Gleitschienen schließer besitzen gegenüber herkömmlichen Türschließern den Vorteil, dass sie kein frei in den Raum ragendes Gestänge, sondern lediglich einen flach am Türrahmen oder Türblatt anliegenden Betätigungsarm auf weisen. Allerdings haftet ihnen der Nachteil an, dass der flach am Tür rahmen oder Türblatt anliegende Betätigungsarm in Verbindung mit der konventionellen, symmetrischen Zahntriebmechanik zu einem ungünstigen Kraftverlauf an der Tür führt. Es besteht deshalb das Bestreben nach einer optimalen Ausgestaltung des Zahntriebes, um während des Öffnungs- und Schließvorganges der Tür einen möglichst reibungsarmen und stoßfreien Ablauf des Ritzels an der zugeordneten Zahnstange und damit des Kol bens im Kolbengehäuse zu erreichen.

Bei bekannten Türschließern finden zentrisch oder exzentrisch gelagerte Ritzel Verwendung.

Ein Türschließer mit einem exzentrisch gelagerten Ritzel ist durch die EP 0 856 628 A1 bekannt geworden, wobei die Verzahnung der Zahnstange eine linear verlaufende, unter einem Winkel zwischen 4,5° und 7,2° zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufende Wälzgerade bildet. Die Wahl des Winkels ist abhängig von der Größe des Türschließers bzw. der Kraft der Schließfeder. Ein optimaler, insbesondere reibungsarmer und stoß freier Ablauf der Zähne des Ritzels an der Zahnstange ist aufgrund der exzentrischen Lagerung des Ritzels und des linearen Verlaufs der Zahnstange nicht gewährleistet.

Eine vergleichbare Lösung unter Verwendung einer unter einem Winkel linear verlaufenden Zahnstange beschreibt das US Patent 633,682.

Ein exzentrisch gelagertes Ritzel zeigen ferner die DE 36 45 313 C2 und DE 36 45 314 C2 unter Verwendung einer am Ritzel angeordneten Wälz kurve mit unterschiedlichen Hebelarmen zur Drehachse. Die Wälzkurve der zugeordneten Zahnstange verläuft entsprechend bogenförmig.

Bei einem aus der DE PS 82 17 72 bzw. der französischen Patentanmel dung 96 69 45 bekannten Türschließer ist die Schließerwelle an einem exzentrisch gelagerten elliptischen Zahnrad angeschlossen, dass mit einer schrägen kolbenseitigen Zahnstange kämmt. Mittels des elliptischen Ge triebes wird aufgrund der unterschiedlichen langen Hebelarme des ellipti schen Zahnrades eine dem gewünschten Momentenverlauf in gewissem Umfang angepasste Übersetzung erreicht.

Der pneumatische Türschließer gemäß der US 1,359,144 weist ein kreis rundes exzentrisch gelagertes Ritzel auf, welches mit einer ungeraden Zahnstange am Kolben kämmt. Das kreisrunde Ritzel ist mit einer regel mäßigen Verzahnung auf einer kreisförmigen Wälzkurve versehen, wobei durch die exzentrische Lagerung unterschiedliche Hebelarme wirksam werden.

Verschiedene Ausgestaltungsformen eines Kolbenantriebs bei Türschlie ßern beschreiben die DE 36 38 353 A1, die EP 0 207 251 A2, die DE 94 12 64 und die US 2,933,755, wobei in Verbindung mit exzentrisch oder zentrisch gelagerten Ritzeln - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines übersetzenden Zahntriebes - mittels eines Kurbeltriebes eine direkte Beaufschlagung der Schließfeder erfolgt.

Zentrisch gelagerte Ritzel sind durch die EP 0 056 256 A2 sowie durch die EP 0 350 568 bekannt geworden. Die EP 0 056 256 A2 befasst sich mit einem Türschließer, dessen Kolben zwei spiegelbildlich diametral gegen überliegende Zahnstangen aufweist, wobei ein zentrisch gelagertes Ritzel in der Schließposition mit verkürzten Zähnen in beide Zahnstangen des Kolben eingreift.

Der Türschließer gemäß der EP 0 350 568 weist ein zentrisch gelagertes Ritzel auf, welches über den Umfang verlaufend Zähne mit progressiv steigender Zahnhöhe aufweist, die zwischen die Stäbe einer entsprechend kurvenförmig verlaufenden Zahnstange eingreifen.

Im wesentlichen zentrisch gelagerte Ritzel eines Antriebs für eine Tür oder ein Fenster offenbaren die DE 44 44 131 A1 und DE 44 44 133 A1, wobei das Ritzel selbst über etwa seinen halben Umfang eine Verzahnung auf weist, deren Zähne an unterschiedlich langen Hebelarmen angeordnet sind und auf einer entsprechend gekrümmten Wälzkurve einer Zahn stange ablaufen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Verwendung eines elektromechanischen Antriebs unter weitgehendem Verzicht auf zusätzliche Impulsgeber, Zeit glieder, Melder und Entschalter die geforderte Öffnungs- und Schließ charakteristik bei einem Gleitarmschließer zu gewährleisten, d. h. den Be wegungsablauf des Kolbens des Gleitarmtürschließers während des Öffnungs- und Schließvorganges innerhalb des Türschließergehäuses zu optimieren, d. h. insbesondere einen klemmfreien und damit reibungs armen Ablauf des Ritzels an der Zahnstange des Kolbens zu gewähr leisten. Durch die Verwendung eines Ritzels mit geeigneter Wälzkurve sollen die Herstellungskosten des Ritzels minimiert werden, wobei durch eine besondere Ausgestaltung der Zahnstange gegenüber bekannten Zahnstangen aufgrund der angestrebten Reibungsarmut eine längere Lebensdauer und ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden sollen, was die Verwendung einer schwächeren Schließfeder ermöglicht. Ferner soll eine Verbesserung der Schließcharakteristik des Gleitschienenschließers zusätzlich durch eine Verbesserung des Ölaustausches vom Kolbenraum zum Federraum während des Schließvorganges erreicht werden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit der Lehre nach Anspruch 1.

Nach Maßgabe der Erfindung sind die Zahnstange bzw. deren Zähne op timal an den Ablauf einer Evolventenverzahnung des Ritzels unter Be rücksichtigung dessen exzentrischer Lagerung und dessen kreisrunder Wälzkurve angepasst, so dass ein stoßfreier Übergang zum jeweils nächstfolgenden Zahn sowohl beim Öffnungs- als auch beim Schließvor gang gewährleistet ist. Dies gilt insbesondere auch für den die Drehung um 180° überschreitenden Bereich des Ritzels. Weitere Merkmale der Er findung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Der Schließvorgang umfasst hiernach vier Schließphasen, wobei jeder Schließphase unter Einschluss einer gewissen Toleranz in an sich be kannter Weise ein Schließwinkel zugeordnet ist. Durch die im Kolben mantel angeordnete Längsnut kann mittels eines einzigen Ventils sowohl die erste als auch die dritte Schließphase gesteuert werden, so dass der erreichbare reibungsarme Ablauf des Ritzels an der Zahnstange durch eine vorteilhafte Ausgestaltung des Ölaustausches vom Kolbenraum zum Federraum während des Schließvorganges unterstützt wird, wobei auf ein üblicherweise für die dritte Schließphase erforderliches Ventil verzichtet werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Vorderansicht eines elektro mechanischen Drehflügelantriebes.

Fig. 2 Einen Vertikalschnitt durch ein Schließergehäuse.

Fig. 3 Den Schnitt nach der Linie A-A gemäß Fig. 1.

Fig. 4 Eine Draufsicht auf den Kolben mit zwei Endstellungen des Ritzels.

Fig. 5-8 In schematischer Darstellung vier Stellungen des Kolbens während der Schließverzögerung.

Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung eines elektromechanischen Drehflügelantriebes 100, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel die Antriebsvorrichtung am Türblatt 111 und die Gleitschiene 109 an der Tür zarge 110 abgeordnet sind. Der Antrieb weist einen auf ein Getriebe 101 wirkenden Elektromotor 102 auf. Die Getriebeausgangswelle 103 ist mit der Drehachse D des in Fig. 1 nicht dargestellten Ritzels 6 (siehe Fig. 4) über einen als Kette, Seil oder Zahnriemen ausgebildeten Getriebezug 104 verbunden. Das Ritzel 6 ist entsprechend den Fig. 2 bis 4 in dem ebenfalls in Fig. 1 nicht dargestellten Kolben 4 geführt, welcher von einer im Federraum 18 angeordneten Schließfeder 3 belastet ist. An der Dreh achse D des Ritzels 6 greift das freie Ende 106 eines Armes 105 drehfest an, dessen anderes freies Ende 107 mittels eines Gleitstückes 108 in einer Gleitschiene 109 geführt ist. Es versteht sich, dass bei geeigneten räumlichen Verhältnissen die Gleitschiene 109 am Türblatt 111 und der Antrieb an der Türzage 110 angeordnet sein kann.

Ausweislich der Fig. 2 bis 4 ist in einem Gehäuse 2 eines Gleit schienenschließers 1 ein Kolben 4 geführt, auf den eine Schließfeder 3 wirkt. Wie die Fig. 3 und 4 erkennen lassen, besitzt der Kolben 4 eine Zahnstange 5, welche mit einem, eine Evolventenverzahnung 7 aufwei senden Ritzel 6 kämmt. Das Ritzel 6 ist im Bereich einer mit 23 be zeichneten Mittellängsachse in der mit D bezeichneten Drehachse ex zentrisch gelagert, wobei in der in Fig. 3 dargestellten Schließposition des Ritzels 6 der Mittelpunkt M des Wälzkreises des Ritzels 6 in Richtung auf die Zahnstange 5 versetzt ist und in der in Fig. 4 dargestellten Öffnungsposition der Mittelpunkt M des Wälzkreises des Ritzels 6 entgegengesetzt versetzt ist. Die Wälzkurve des Ritzels 6 ist ersichtlich kreisrund. Die allgemein mit 9 bezeichneten Zähne der Zahnstange 5 besitzen Öffnungsseitige Zahnflanken und schließseitige Zahnflanken, wobei die schließseitigen Zahnflanken 8 (siehe Fig. 4) der letzten beiden Zähne 9 abgewinkelt ausgebildet sind. Die Zahnflanken der übrigen Zähne 9 besitzen einen geraden Verlauf. Mit der vorgenannten Maßnahme wird sichergestellt, dass bei einer Bewegung des Kolbens 4 in Pfeilrichtung X (Öffnungsrichtung) beim Ablauf des Ritzels 6 auf der Zahnstange 5 auch in dem Bereich, in dem das Ritzel 6 die Drehung um 180° geringfügig überschritten hat (siehe Schließposition des Ritzels 6 in Fig. 4) ein reibungsarmer Eingriff der Evolventenverzahnung 7 in die Zähne 9 der Zahnstange 5 erfolgt. Die Wälzkurve der Zahnstange 5 ist im übrigen der exzentrischen Lagerung des Ritzels 6 angepasst und besitzt entsprechend einen leichten S-förmigen Verlauf, wobei alle Zähne 9 der Zahnstange 5 Öffnungsseitig und schließseitig unterschiedliche Flankenwinkel aufweisen.

Wie insbesondere die Fig. 2 und die Fig. 5 bis 8 ausweisen, sind in der Gehäusewandung 10 des Gleitschienenschließers 1 drei der Schließ verzögerung dienende Regulierventile 11, 12 und 13 angeordnet, deren Funktion anhand der Fig. 5 bis 8 nachfolgend erläutert wird.

Während des Beginns des Schließvorganges gemäß Fig. 5 überfährt der Kolben 4 die Ölablaufleitung 14, welche über eine Leitung 19 mit dem Re gulierventil 11 und eine Leitung 20 mit dem Kolbenraum 24 verbunden ist. Das aus dem Kolbenraum 24 austretende Öl kann über eine Längsnut 16 im Kolbenmantel 15 und einer Radialbohrung 17 im Kolben 4 in den Fe derraum 18 übertreten. Die dem Regulierventil 12 zugeordneten Leitungen 25, 21 und 22 liegen in einer anderen Ebene.

Ausweislich Fig. 6 hat die Nut 16 die Leitung 14 überfahren, so dass ein Ölübertritt vom Kolbenraum 24 zum Federraum 18 lediglich aufgrund des Spiels zwischen Kolben 5 und Gehäusewandung 10 möglich ist, was eine starke Verzögerung der Schließgeschwindigkeit zur Folge hat (zweite Phase der Schließverzögerung).

In der dritten Phase der Schließverzögerung gelangt das Öl wiederum vom Kolbenraum 24 über die Leitung 20 und das gleiche Regulierventil 11 sowie die Leitungen 19 und 14 in den Bereich einer nicht näher darge stellten Überströmkante des Kolbens 5 in den Federraum 18. Da es sich um das gleiche Ventil 11 handelt, ist die Schließgeschwindigkeit in der ersten und dritten Verzögerungsphase gleich.

In der vierten Phase der Schließverzögerung (Beginn des Schließberei ches) ist die zum Kolbenraum 24 führende Leitung 20 des Ventils 11 ver schlossen; hierbei gelangt das Öl aus dem Kolbenraum 24 über die Lei tung 25, das Regulierventil 12, die Leitung 21 und die Leitung 22 über die vorgenannte Überströmkante in den Federraum 18. Das mit 13 bezeich nete Regulierventil ist üblicherweise während der Schließverzögerung ge schlossen; es besteht jedoch die Möglichkeit, durch entsprechendes Öff nen dieses Ventils während der zweiten Schließphase (in der ein Ölaus tausch nur über die Leckage zwischen Kolben und Gehäusewandung stattfindet) den Verzögerungszeitraum zu verringern, wobei das aus dem Kolbenraum 24 austretende Öl gedrosselt über die Leitung 26 das Regu lierventil 13, die Leitung 27 und die Leitung 28 in den Federraum 18 ge leitet wird.

Bezugszeichenliste

1

Gleitschienenschließer

2

Gehäuse

3

Schließfeder

4

Kolben

5

Zahnstange

6

Ritzel

7

Evolventenverzahnung

8

schließseitige Zahnflanken

9

Zähne der Zahnstange

10

Gehäusewandung

11

Regulierventil

12

Regulierventil

13

Regulierventil

14

Ölablaufleitung

15

Kolbenmantel

16

Längsnut

17

Radialbohrung

18

Federraum

19

Ölablaufleitung

20

Ölablaufleitung

21

Ölablaufleitung

22

Ölablaufleitung

23

Mittellängsachse

24

Kolbenraum

25

Ölablaufleitung

26

Ölablaufleitung

27

Ölablaufleitung

28

Ölablaufleitung

100

Drehflügelantrieb

101

Getriebe

102

Elektromotor

103

Getriebeausgangswelle

104

Getriebezug

105

Arm

106

Freies Ende

107

Freies Ende

108

Gleitstück

109

Gleitschiene

110

Türzarge

111

Türblatt
M Mittelpunkt des Wälzkreises des Ritzels
D Drehachse des Ritzels
X Pfeilrichtung in Öffnungsrichtung

Claims

1. Elektromechanischer Drehflügelantrieb (100) mit einem über ein Getriebe (101) von einem Elektromotor (102) angetriebenen, ex zentrisch am Gehäuse (2) eines Gleitschienenschließers (1) dreh bar gelagerten, eine kreisrunde Wälzkurve aufweisenden Ritzel (6), welches mit einer Zahnstange (5) eines im Gehäuse (2) ge führten, gegen eine Schließfeder (3) abgestützten Kolbens (4) kämmt, wobei ein Mittelpunkt (M) der Wälzkurve gegenüber einer Drehachse (D) des Ritzels (6) in der Schließposition in Richtung auf die Zahnstange (5) und in der Öffnungsposition gegenüber der Drehachse (D) entgegen versetzt ist,
das Ritzel (6) eine Evolventenverzahnung (7) aufweist;
die Zahnstange (5) als Zahnstangenprofil ausgebildet ist und die schließseitigen Zahnflanken (8) der in Öffnungsrichtung (Pfeil X) letzten Zähne (9) abgewinkelt ausgebildet sind,
die Zähne (9) der Zahnstange (5) auf einer S-förmigen Wälzkurve angeordnet sind, wobei
jeweils ausgehend von der Schließposition,
die Wälzkurve im wesentlichen bis zur halben Länge der Zahn stange ansteigend und folgend abfallend ausgebildet ist,
alle Zähne (9) der Zahnstange (5) Öffnungsseitig und schließseitig unterschiedliche Flankenwinkel aufweisen,
der Öffnungsseitige Flankenwinkel der Zähne (9) im wesentlichen bis zur halben Länge der Zahnstange (5) ansteigt und folgend im wesentlichen gleichbleibend verläuft,
der schließseitige Flankenwinkel der Zähne (9) im wesentlichen bis zur halben Länge der Zahnstange (5) abfällt und folgend an steigend verläuft,
die Zahnkopfbreite der Zähne (9) im wesentlichen bis zur halben Länge der Zahnstange (5) ansteigt und folgend abfallend verläuft,
die Drehung des Ritzels (6) von der Schließposition bis zur maximalen Öffnungsposition mehr als 180° beträgt, wobei die dem 180° übersteigenden Bereich des Ritzels (6) zugeordneten schließseitigen Zahnflanken (8) der in Öffnungsrichtung (Pfeil X) letzten Zähne (9) abgewinkelt sind und
der Kolben (4) in dem Gehäuse (2) mittels wenigstens eines in der Gehäusewandung (10) angeordneten Regulierventiles (11, 12, 13) schließverzögert geführt ist, wobei mindestens einem Regulier ventil (11) zwei Schließphasen zugeordnet sind.

2. Drehflügelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließvorgang vier Phasen der Schließverzögerung umfasst, wobei unter Verwendung von zwei Regulierventilen (11, 12) ein erstes Regulierventil (11) sowohl eine erste Schließphase zwischen etwa 180° und 100° als auch eine dritte Schließphase zwischen etwa 70° und 20° mit gleicher Schließgeschwindigkeit steuert, während das zweite Regulierventil (12) die vierte Schließ phase zwischen etwa 20° und 0° steuert und in der zweiten Schließphase zwischen etwa 100° und 70° die Funktion beider Regulierventile (11, 12) aufgehoben ist.

3. Drehflügelantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ölablaufleitung (14) des ersten Regulierventiles (11) in der ersten Phase der Schließverzögerung in eine im Kol benmantel (15) angeordnete Längsnut (16) mündet, welche über eine federraumseitig die Längsnut (16) begrenzende Radialboh rung (17) des Kolbens (4) mit dem Federraum (18) in Verbindung steht.