DE102004050334C5

DE102004050334C5 - Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung mit einem nicht verkantenden Führungselement

Info

Publication number: DE102004050334C5
Application number: DE200410050334
Authority: DE
Inventors: Sven Busch
Original assignee: Dorma Deutschland GmbH
Current assignee: Dormakaba Deutschland GmbH
Priority date: 2004-10-17
Filing date: 2004-10-17
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2024-10-18
Also published as: DE102004050334A1; DE102004050334B4

Abstract

Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung für mindestens einen Türflügel, wobei die Trageinrichtung mindestens eine Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c 1d), mindestens eine in anziehender Kraftwirkung mit mindestens einer der mindestens einen Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) stehende weich- oder hartmagnetische Tragschiene (2a, 2b, 2d, 2e, 2f) und ein Führungselement (3, 3d, 3e) umfasst, das einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe (1, 1e, 1f) und der Tragschiene (2a, 2b, 2d, 2e, 2f) gewährleistet, wobei das Führungselement (3, 3d, 3e, 3f) Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3, 3d, 3e, 3f) so gestaltet ist, dass dessen der Tragschiene (2a, 2b, 2d, 2e, 2f) zugewandte Seite parallel zu einer Tragrichtung (z) ballig ausgestaltet ist.

Description

Aus der DE 40 16 948 A1 ist eine Schiebetürführung bekannt, bei der miteinander zusammenwirkende Magnete bei normaler Belastung eine berührungsfreie schwebende Führung eines in der Schiebeführung gehaltenen Türflügels oder dergleichen bewirken. Nachteilig ist dabei die V-förmige Anordnung der Permanentmagnete, da durch eine derartige Anordnung keine seitlich stabile Führungsbahn realisiert werden kann.
Aus der WO 00/50719 A1 ist ein kombiniertes Lager- und Antriebssystem für eine automatisch betriebene Tür bekannt, bei der ein permanent magnetisches Tragsystem symmetrisch aufgebaut ist und ortsfeste und ortsveränderbare Magnetreihen aufweist, die jeweils in einer Ebene angeordnet sind, wobei sich das Tragsystem in einem labilen Gleichgewicht befindet. Hier weist das Tragsystem symmetrisch angeordnete seitliche Führungselemente auf, die rollenförmig gelagert sein können.
Diesen beiden Lagersystemen gemeinsam ist, dass sie nach dem Prinzip der abstoßenden Kraftwirkung arbeiten, welches Wirkprinzip einen stabilen Schwebezustand, ohne aufwendige elektrische Regeleinrichtungen, ermöglicht. Nachteilig hieran ist jedoch, dass sowohl mindestens eine ortsfeste als auch mindestens eine ortsveränderbare Magnetreihe vorhanden sein müssen, d. h. dass über den gesamten Weg der Schiebeführung bzw. des Lagers der automatisch betriebenen Tür und an dem entlang dieser Führung beweglichen Tragschlitten für die Tür Magnete angeordnet sein müssen, wodurch ein solches System, das sich aufgrund des Wegfalls der mechanischen Reibung zum Tragen der Tür durch extreme Leichtgängigkeit und geräuschlose Arbeitsweise auszeichnet und nahezu verschleiß- und wartungsfrei ist, in der Herstellung sehr teuer wird.
Aus der DE 196 18 518 C1 ist weiter ein elektromagnetisches Antriebssystem für magnetische Schwebe- und Tragsysteme bekannt, bei dem durch eine geeignete Anordnung von Dauermagnet und ferromagnetischem Material ein stabiler Schwebe- und Tragzustand erreicht wird. Hierzu versetzt der Dauermagnet das ferromagnetische Material in den Zustand einer magnetischen Teilsättigung. Elektromagnete sind so angeordnet, dass die Dauermagneten allein durch eine Änderung der Sättigung in der Tragschiene bewegt werden, und die Spulenkerne sind in die dauermagnetische Teilsättigung, die zum Schwebe- und Tragezustand führt, mit einbezogen.
Weiter zeigt die WO 94/13055 A1 einen Ständerantrieb für einen elektrischen Linearantrieb und eine mit einem solchen Ständer versehene Tür, die mittels Magneten im Türsturz eines Rahmens aufgehängt ist. Hierfür sind an der Türfüllung mehrere Magnete oder Magnetgruppen angeordnet, deren magnetische Feldstärke so groß ist, dass eine Anziehungskraft zu einer Führungsplatte erreicht wird, die an der Unterseite des Türsturzes angeordnet ist, wobei die Anziehungskraft ausreicht, um das Gewicht der Türfüllung anzuheben.
Den beiden in diesen Druckschriften beschriebenen Systemen ist gemeinsam, dass entweder keine stabile seitliche Führung des Türflügels gegeben ist oder die Führungselemente leicht verkanten können, wodurch eine unstetige Bewegung erfolgt.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung so weiterzuentwickeln, dass die zuvor genannten Vorteile bei geringeren Herstellungskosten bestehen bleiben.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruches 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung für mindestens einen Türflügel, wobei die Trageinrichtung mindestens eine Magnetreihe, mindestens ein in anziehender Kraftwirkung mit mindestens einer der mindestens einen Magnetreihe stehendes Weich- oder hartmagnetisches Tragelement, d. h. ein Element mit hoher Koerzivität, und ein Führungselement aufweist, das einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe und dem Tragelement gewährleistet, weist gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik den Vorteil auf, dass das Tragelement aufgrund der ausgenutzten anziehenden Kraftwirkung nicht notwendigerweise hartmagnetisch sein muss. Da weiter ein Führungselement vorgesehen ist, welches einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe und dem Tragelement gewährleistet, braucht trotz Ausnutzung eines instabilen Gleichgewichtszustandes keine elektrische oder elektronische Regeleinrichtung vorgesehen zu werden. Ein spaltförmiger Abstand im Sinne dieser Erfindung ist ein Abstand zwischen zwei parallelen oder wenig gegeneinander geneigten Flächen. Hier insbesondere zwischen einer Polfläche einer der mindestens einen Magnetreihe und einer dieser gegenüberliegend im Wesentlichen parallel dazu angeordneten Fläche des Tragelementes.
Das Führungselement umfasst nach der Erfindung Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper, deren jeweilige dem Tragelement zugewandte Seite parallel zu einer Tragrichtung ballig ausgestaltet sind. Durch die erfindungsgemäße ballige Ausgestaltung ergibt sich auch bei einem leichten Verkanten des Türflügels kein Verkanten des Führungselementes, wodurch eine stetige Bewegung erreicht wird.
Bei in Querrichtung gegenüberliegend vorgesehenen Rollen, Wälz- oder Gleitkörpern, die also auf beiden Polseiten der Magnetreihe(n) vorgesehen und mit jeweiligen Gegenflächen kommunizierend angeordnet sind, entspricht ein Radius des Kreises, bei dem die Krümmung der nach außen konvex geformten Oberfläche der Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper ballig ausgestalteten Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper einem Abschnitt einer Linie dieses Kreises entspricht, vorzugsweise im Wesentlichen einem halben Abstand von Berührpunkten von zwei gegenüberliegend angeordneten Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörpern mit deren Gegenfläche, d. h. dem halben Abstand der beiden Gegenflächen. Ist eine Rolle mit zwei Gegenflächen kommunizierend vorgesehen, so entspricht ein Radius ihrer balligen Ausgestaltung vorzugsweise im Wesentlichen einem halben Abstand der beiden Gegenflächen oder ihrem halben Durchmesser.
Das Führungselement nach der Erfindung umfasst vorzugsweise wenigstens eine Anordnung von drei oder mehr benachbarten Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörpern.
Das Führungselement nach der Erfindung kann alternativ oder zusätzlich wenigstens eine Laufbahn umfassen, auf der die Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper laufen. Durch das Vorsehen einer Laufbahn kann eine besonders präzise mechanische Seitenführung erfolgen, wodurch sowohl die auftretende Reibung als auch die bei einer Bewegung, z. B. eines Tragschlittens, der eine ortsveränderbare Magnetreihe hält, auftretenden Geräusche minimiert werden können.
Nach der Erfindung sind die Laufbahn vorzugsweise ortsfest und die Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper ortsveränderlich angeordnet, d. h. im Fall einer Schiebetür sind die Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper an dieser oder deren Aufhängung, z. B. einem Tragschlitten, befestigt, wohingegen die Laufbahn eine Führung für das Türelement oder die Türelemente einer mehrflügeligen Schiebetür bildet. Diese Ausgestaltung ist sowohl aufgrund der nur geringen Anzahl von Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörpern wegen der damit verbundenen Kostenersparnis als auch durch das damit besonders einfache Vermeiden von Verklemmungen vorzuziehen. Natürlich ist auch die Ausgestaltung der Laufbahn ortsveränderlich und der Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper ortsfest möglich.
Bei der erfindungsgemäß verwendeten Trageinrichtung ist die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise quer zur Tragrichtung magnetisiert. Weiter vorzugsweise ist die mindestens eine Magnetreihe auch ebenfalls quer zu einer Verschieberichtung magnetisiert, in der ein von der Trageinrichtung getragenes Element, z. B. ein Schiebetürelement, verfahren werden kann. Bei dieser vorzugsweisen Anordnung, der Magnetisierung der mindestens einen Magnetreihe quer zur Tragrichtung, ergibt sich eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung des Führungselementes, da dieses in diesem Fall unabhängig von einer Kraft geplant und ausgeführt werden kann, die von der Trageinrichtung erzeugt werden muss, um das getragene Element in einem Schwebezustand zu halten.
Erfindungsgemäß besteht die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise aus einzelnen Dauermagneten, da so durch die Aneinanderreihung einzelner kleinerer Magnete bei der Materialbeschaffung und damit im Herstellungsprozess der erfindungsgemäßen Trageinrichtung Kosten gespart werden können. Weiter können aufgrund dieser Ausgestaltung leichter Toleranzen ausgeglichen und magnetische Eigenschaften besser ausgenutzt werden. Anstelle einer Reihe von Magneten kann auch ein Einzelmagnet eingesetzt werden, wodurch das relativ schwierige Montieren der Vielzahl von einzelnen Magneten entfällt.
Nach der Erfindung wechselt vorzugsweise die Magnetisierung der mindestens einen Magnetreihe in einer Längsrichtung der mindestens einen Magnetreihe in bestimmten Abständen das Vorzeichen. Dieses Merkmal, das besonders einfach bei einer aus einzelnen Dauermagneten bestehenden Magnetreihe verwirklicht werden kann, bewirkt eine bessere magnetische Wirkung, da zusammen mit der Trageinrichtung ein magnetischer Feldschluss der einzelnen Magnetisierungsbereiche, d. h. zwischen den einzelnen Dauermagneten, erzeugt wird. Auch bei dieser vorzugsweisen Ausführungsform kann anstelle der einzelnen Dauermagnete mit abwechselnder Polarisierung ein mehrfach polarisierter Einzelmagnet eingesetzt werden. Weiter wird durch dieses Merkmal erreicht, dass das den spaltförmigen Abstand gewährleistende Führungselement bei auf beiden Seiten der Magnetreihe vorhandenem Tragelement keine großen Kräfte aufnehmen muss, da sich die zwischen der mindestens einen Magnetreihe und dem Tragelement in Magnetisierungsrichtung wirkenden Kräfte bestenfalls aufheben. Dieser Effekt wird mit einer steigenden Anzahl abwechselnder Polarisierungen stärker unterstützt, da damit sowohl Toleranzen in den Feldstärken einzelner Polarisierungsbereiche besser ausgeglichen werden als auch eine solche Überlagerung der von den einzelnen Polarisierungsbereichen jeweils erzeugten Kräften erfolgt, dass ein Feld erzeugt wird, welches dem Aufbau von Querkräften entgegenwirkt. Mindestens sollten drei aufeinander folgende Polarisierungsbereiche vorgesehen sein, damit eine bei lediglich zwei Polarisie rungsbereichen der Magnetreihe mögliche Verkantung der Magnetreihe nicht eintritt, die bereits große Querkräfte erzeugen kann. Bei Verwendung einer U-förmigen Tragschiene wird zwar aufgrund der Ausgestaltung der Tragschiene als solche bereits ein besserer Magnetfeldschluss erreicht als bei Verwendung von zwei Tragschienen, die auf beiden Seiten der Magnetreihe angeordnet sind. Bei einer Kombination dieser Merkmale ergibt sich jedoch ein besonders guter magnetischer Feldschluss.
Vorzugsweise wird der Abstand zwischen Magnetreihe und Tragelement so klein wie möglich gehalten.
Nach der Erfindung sind das Tragelement vorzugsweise ortsfest und die mindestens eine Magnetreihe ortsveränderlich angeordnet, d. h. im Fall der Schiebetür ist diese an der Magnetreihe aufgehangen, wohingegen das Tragelement eine Führung für das Türelement oder die Türelemente einer mehrflügeligen Schiebetür bildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht in besonders einfacher Weise eine Kombination der erfindungsgemäßen Trageinrichtung mit einem elektromagnetischen Linearantrieb, bei dem der Läufer mittels der Magnetreihe(n) gebildet wird. Natürlich ist auch die Ausgestaltung des Tragelementes ortsveränderlich und der Magnetreihe(n) ortsfest möglich.
Das Tragelement ist nach der Erfindung vorzugsweise weichmagnetisch, d. h. es weist eine geringe Koerzivität auf, wodurch besonders niedrige Kosten hinsichtlich dieses Elementes erreicht werden.
Nach der Erfindung besteht die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise aus einem oder mehreren Hochleistungsmagneten, vorzugsweise Seltenenerden-Hochleistungsmagneten, weiter vorzugsweise aus Neodym-Eisen-Bor (NeFeB) bzw. Samarium-Cobalt (Sm₂Co) oder kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffen. Durch die Verwendung von solchen Hochleistungsmagneten lassen sich wegen der höheren Remanenzinduktion wesentlich höhere Kraftdichten erzeugen als mit Ferrit-Magneten. Demzufolge lässt sich das Magnetsystem bei gegebener Tragkraft mit Hochleistungsmagneten geometrisch klein und damit platzsparend aufbauen. Die gegenüber Ferrit-Magneten höheren Materialkosten der Hochleistungsmagnete werden durch das vergleichsweise geringe Magnetvolumen zumindest kompensiert.
Alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Trageinrichtung können mit einem elektromagnetischen Linearantrieb oder mit einem elektromechanischen Linearantrieb ausgestaltet, kombiniert oder integriert werden, der auch innerhalb der U-förmigen Tragschiene angeordnet sein kann.
Die erfindungsgemäße Trageinrichtung wird zum Tragen mindestens eines Türflügels einer Schiebetür eingesetzt, die vorzugsweise als Bogenschiebetür oder Horizontal-Schiebewand ausgebildet ist. Sie kann neben diesem Einsatz auch zum Tragen von Torflügeln oder in Zuführeinrichtungen, Handlingseinrichtungen oder Transportsystemen eingesetzt werden.
Die Erfindung wird anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Dabei zeigen:
1a–1e einen Querschnitt der magnetischen Trageinrichtung in verschiedenen Belastungszuständen,
2: die Tragkraftkennlinie der in 1 gezeigten magnetischen Trageinrichtung,
3: den Querkraftverlauf der in 1 gezeigten magnetischen Trageinrichtung,
4: eine Schnittdarstellung einer Draufsicht der in 1 gezeigten magnetischen Trageinrichtung,
5a, 5b: Querschnitte einer ersten und einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung,
6: einen Querschnitt einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung und
7a, 7b: Schnittdarstellungen von Draufsichten der magnetischen Trageinrichtungen nach den in 5 gezeigten ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.
Die 1 zeigt eine magnetische Trageinrichtung für Schiebetüren im Querschnitt. Zur Erläuterung ist ein Koordinatensystem eingezeichnet, bei dem eine x-Richtung eine Fahrtrichtung eines an der Trageinrichtung aufgehängten Türflügels 5 darstellt. Die Richtung der auf die magnetische Trageinrichtung wirkenden Querkräfte ist die y-Richtung, und die durch das Gewicht der aufgehängten Türflügel 5 bedingte vertikale Magnetauslenkung nach unten ist in z-Richtung eingezeichnet.
Eine an einem Tragschlitten 4 befestigte Magnetreihe 1 wird durch ein an dem Tragschlitten 4 vorgesehenes mechanisches Führungselement 3, das mit einem Gehäuse 6 der Trageinrichtung zusammenwirkt, in horizontaler Richtung zentriert zwischen den weichmagnetischen Tragschienen 2a, 2b, die das Tragelement 2 bilden, zwangsgeführt, wäh rend sie in vertikaler Richtung und in Fahrtrichtung (x) des Türflügels 5 frei verschiebbar ist. Durch die so erzwungene Symmetrie heben sich die in y-Richtung an den Magneten 1a, 1b, 1c, 1d angreifenden Querkräfte weitgehend auf. In vertikaler Richtung (z-Richtung) nehmen die Magnete 1a, 1b, 1c, 1d nur im lastfreien Zustand, also ohne der an dem Tragschlitten 4 befestigten Last, wie in der 1a) gezeigt, eine symmetrische Lage ein.
Bei Belastung der Magnete 1a, 1b, 1c, 1d mit der Gewichtskraft F_g, z. B. durch den an dem Tragschlitten 4 befestigten Türflügel 5, werden diese in vertikaler Richtung aus der in 1a) gezeigten symmetrischen Lage über einen in 1b) gezeigten Zwischenzustand in eine in 1c) gezeigte Gleichgewichtslage bewegt, die durch die zu tragende Gewichtskraft F_g und eine magnetische Rückstellkraft zwischen den Magneten 1a, 1b, 1c, 1d der Magnetreihe 1 und den Tragschienen 2a, 2b des Tragelementes 2, im Folgenden auch als Tragkraft F(z) bezeichnet, bestimmt ist. Die Ursache dieser Rückstellkraft sind die zwischen den Magneten 1a, 1b, 1c, 1d der Magnetreihe 1 und den Tragschienen 2a, 2b wirkenden magnetischen Anziehungskräfte, wobei nur der Teil der Magnete 1a, 1b, 1c, 1d der zwischen den Tragschienen 2a, 2b nach unten heraustritt, zu dieser magnetischen Tragkraft beiträgt. Da dieser Teil mit größer werdender vertikaler Auslenkung zunimmt, steigt die magnetische Tragkraft dem Betrag nach kontinuierlich mit der Auslenkung an.
2 zeigt die Abhängigkeit zwischen der vertikalen Auslenkung der Magnetreihe 1 und der magnetischen Tragkraft in einer Kennlinie, d. h. der Tragkraftkennlinie gemäß der in 1 gezeigten Trageinrichtung. Auf der Abszisse ist die vertikale Auslenkung z nach unten, z. B. in mm, und auf der Ordinate die korrespondierende erzeugte magnetische Tragkraft F(z), z. B. in Newton, angegeben. Der Verlauf der Tragkraftkennlinie ist durch einen oberen und einen unteren Abrisspunkt gekennzeichnet, die jeweils erreicht werden, wenn die Magnete zwischen den Tragschienen nach oben bzw. nach unten vollständig heraustreten, wie es für den Fall nach unten in 1e) gezeigt ist. Wird diese kritische Auslenkung kraftbedingt überschritten, so schwächen sich die Rückstellkräfte durch den zunehmenden Abstand zu den Tragschienen 2a, 2b ab, wodurch in diesen Bereichen kein stabiler Gleichgewichtszustand zwischen der Tragkraft F(z) und der durch die Last bedingten Gewichtskraft F_g erreicht werden kann.
Ein solches Abreißen der Tragkraft F(z) aufgrund der Gewichtskraft F_g der Türflügelmasse kann in der Praxis durch eine mechanische Begrenzung der möglichen Auslenkung der Magnetreihe 1 zuverlässig verhindert werden, wie sie beispielhaft in 1d) gezeigt ist. Hier umfasst das die Tragschienen 2a, 2b aufnehmende und eine horizontale Führung für das Führungselement 3 bietende Gehäuse 6 gleichzeitig zwei jeweils an seinen unteren Enden angeordnete Vorsprünge 6a, 6b, die eine mechanische Begrenzung der möglichen Auslenkung des Tragschlittens 4 und somit der an diesem starr befestigten Magnetreihe 1 in z-Richtung sind.
Zwischen dem oberen Abrisspunkt und dem unteren Abrisspunkt verläuft die Tragkraftkennlinie nahezu linear, wobei bei einer positiven Auslenkung der Magnetreihe 1, d. h. einer Auslenkung nach unten, die durch den am Tragschlitten 4 befestigten Türflügel 5 erfolgt, von dem Ursprung des Koordinatensystemes zwischen vertikaler Auslenkung z der Magnetreihe 1 und magnetischer Tragkraft F(z) bis zu dem unteren Abrisspunkt auf der Tragkraftkennlinie Betriebspunkte mit negativer Steigung durchfahren werden, in denen sich eine jeweilige stabile Lage der Magnetreihe 1 zwischen den Tragschienen 2a, 2b, bedingt durch die auf die Magnetreihe 1 wirkende Gewichtskraft F_g und der betragsgleichen, in entgegengesetzte Richtung wirkenden magnetischen Tragkraft F(z) einstellen kann.
Bei strenger Symmetrie der beschriebenen magnetischen Trageinrichtung um die vertikale Mittelachse (z-Achse), die sowohl von der Anordnung der Trageinrichtung als auch dem mechanischen Führungselement 3 abhängt, heben sich die horizontalen Magnetkraft-Komponenten in Querrichtung, d. h. in y-Richtung, vollständig auf. Verlässt die Magnetreihe 1 toleranzbedingt diese exakte Mittellage, so stellt sich aufgrund unterschiedlich starker Anziehungskräfte zu den beiden Tragschienen 2a, 2b eine auf die Magnetreihe 1 wirkende Querkraft F(y) ein.
Die 3 zeigt für eine Spaltbreite von z. B. –1 mm bis +1 mm einen Querkraftverlauf F(y) in Abhängigkeit von einer seitlichen Verschiebung y der Magnete 1a, 1b, 1c, 1d, der über den ganzen Verlauf eine positive Steigung hat. Das bedeutet, dass im Null-Punkt des Koordinatensystemes, der zur Mittellage der Magnetreihe 1 zwischen den Tragschienen 2a, 2b korrespondiert, ein instabiles Kräftegleichgewicht vorliegt. In allen anderen Punkten des Koordinatensystemes herrscht eine resultierende Querkraft F(y).
Da in der Mittellage nur ein instabiles Kräftegleichgewicht vorliegt, muss das Führungselement 3 eine präzise mechanische Lagerung bieten, die die Magnetreihe 1 während der Fahrbewegung der Magnetreihe 1 in Bewegungsrichtung, d. h. in x-Richtung, exakt mittig zwischen den Tragschienen 2a, 2b führt. Je genauer diese Zentrierung realisiert werden kann, umso geringer sind die resultierende Querkraft F(y) und hiermit verbundene Reibungskräfte der mechanischen Lagerung.
Um die Trageigenschaften zu optimieren sollte die Magnetbreite, d. h. die Abmessungen der Magnetreihe 1 bzw. von deren Einzelmagneten 1a, 1b, 1c, 1d in y-Richtung, möglichst groß sein, denn eine große Magnetbreite bewirkt eine große Feldstärke, die zu großen Tragkräften führt. Die Magnethöhe, also die Abmessungen der Magnetreihe bzw. von deren Einzelmagneten 1a, 1b, 1c, 1d in z-Richtung, sollte möglichst klein sein, denn kleine Magnethöhen erhöhen die Steifigkeit des Tragkraftfeldes durch Bündelung des Feldes.
Die Höhe der Tragschienen 2a, 2b sollte möglichst klein sein, günstig ist eine Tragschienenhöhe kleiner 1/2 der Magnethöhe, denn die Feldlinien der Dauermagnete werden gebündelt und hierdurch die Steifigkeit des magnetischen Tragsystemes erhöht.
Die Anordnung sollte so gewählt werden, dass die weichmagnetischen Tragschienen 2a, 2b im Gleichgewichtszustand, in dem die magnetische Tragkraft F(z) betragsgleich der durch Belastung der Magnetreihe 1 mit dem Türflügel 5 hervorgerufenen Gewichtskraft F_g ist, vertikal unsymmetrisch um die Magnetreihe 1 liegen, und die Magnetreihe 1 sollte möglichst kontinuierlich sein, um Rastkräfte in Bewegungsrichtung, d. h. in x-Richtung, zu vermeiden.
In 4 ist eine Schnittdarstellung einer Aufsicht der in 1a) nach einer Schnittlinie A-A gezeigten Trageinrichtung gezeigt. Es ist zu erkennen, dass die Magnetreihe 1 aus Einzelmagneten 1a, 1b, 1c, 1d besteht, die mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung zwischen den beiden seitlich angeordneten Tragschienen 2a, 2b angeordnet sind, die aus einem weichmagnetischen Material bestehen. In dieser Trageinrichtung, in der die Tragschienen 2a, 2b den feststehenden Teil der Trageinrichtung bilden, sind die Einzelmagnete 1a, 1b, 1c, 1d zur Bildung der Magnetreihe 1 an dem beweglichen Tragschlitten 4 befestigt und können zwischen den Schienen in x- und z-Richtung verschoben werden. Bei einer vertikalen Verschiebung, d. h. einer Verschiebung in z-Richtung, um einen kleinen Weg, ca. 3–5 mm, aus der Null-Lage, d. h. der geometrischen Symmetrielage, ergibt sich, bedingt durch die Verwendung äußerst starker Dauermagnete, z. B. aus NeFeB, eine erhebliche Rückstellkraft, die zum Tragen eines Schiebetürflügels 5 mit einem Gewicht von ca. 80 kg/m geeignet ist. In der in 4 gezeigten Anordnung, bei der die Dauermagnete 1a, 1b, 1c, 1d mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung zwischen den beiden Tragschienen 2a, 2b angeordnet sind, wirkt sich der Feldschluss durch die Tragschienen 2a, 2b bei wechselseitiger Magnetisierungsrichtung der nebeneinander angeordneten Magnete positiv verstärkend aus.
Die 5a) zeigt einen Querschnitt einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung, bei der anstelle der bei der in 1–4 gezeigten Trageinrichtung vorgesehenen rechteckigen Gleitkörper 3 ballige Gleitkörper 3e vorgesehen sind, die nachfolgend im Zusammenhang mit der 7 detaillierter beschrieben werden.
Das wie in der zuvor beschriebenen Ausgestaltung prinzipiell U-förmige Gehäuse 6 weist im Gegensatz zu der in 1–4 gezeigten magnetischen Trageinrichtung nicht lediglich einen Boden und zwei senkrecht auf diesem stehende Seitenbereiche 6a, 6b, auf, wobei die Tragschienen 2a, 2b in den zwischen Boden und einem jeweiligen Seitenbereich 6a, 6b gebildeten Kanten angeordnet sind, sondern weist gegenüber der zuvor beschriebenen Ausgestaltung verstärkte Seitenbereiche 7, 8 auf, die an der jeweiligen Kante mit einem Bodenbereich eine Einfräsung oder Einkerbung 9 aufweisen, in denen jeweils eine der Tragschienen 2a, 2b aufgenommen ist. Hierdurch ist eine größere Stabilität gewährleistet, da eine die Tragschienen 2a, 2b in Richtung des Tragschlittens 4 (in z-Richtung) ziehende Kraft direkt von dem Gehäuse 6 und nicht von einem oder mehreren Befestigungsmitteln aufgenommen wird, welches die jeweilige Tragschiene 2a, 2b an dem Gehäuse 6 befestigt. Diese Befestigungsmittel 10 müssen die Tragschienen 2d, 2f lediglich in der Richtung senkrecht zur Tragrichtung und zur Bewegungsrichtung (in y-Richtung) halten.
Die 5b) zeigt einen Querschnitt einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung, bei der anstelle der bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehenen balligen Gleitkörper 3e ballige Rollen 3f vorgesehen sind, die nachfolgend im Zusammenhang mit der 7 detaillierter beschrieben werden.
Weiter sind hier die Seitenbereiche des U-förmigen Gehäuses 6 so eingefräst oder eingekerbt, dass von dem Gehäuse 6 eine U-förmige Tragschiene 2d so aufgenommen werden kann, dass die beiden Seitenbereiche der Tragschiene 2d in den Einfräsungen oder Einkerbungen 9 des Gehäuses 6 aufgenommen werden und der Boden der Tragschiene 2d an dem Boden 19 des Gehäuses 6 anliegt. Durch diese Ausgestaltung kann die Tragschiene 2d, die in das Gehäuse 6 in Bewegungsrichtung der Tragschlitten 4 (in x-Richtung) eingeschoben wird, ohne weitere Befestigungsmittel in Tragrichtung (in z-Richtung) und in Richtung der Querkräfte (in y-Richtung) von dem Gehäuse 6 gehalten werden.
Die 6 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der gegenüber der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung zwei ortsveränderbare Magnetreihen 1e, 1f an einem Tragschlitten 4 befestigt sind, wobei zwischen den beiden ortsveränderbaren Magnetreihen 1e, 1f zentriert ortsfest Magnetspulen 11 eines Linearantriebes angeordnet sind.
Weiter sind gegenüber der zweiten bevorzugten Ausführungsform der magnetischen Trageinrichtung U-förmige Tragschienen 2e, 2f mit nach außen, d. h. von den innerhalb des Tragschlittens 4 angeordneten Magnetreihen 1e, 1f weg, versetzten Endbereichen der Seitenbereiche 7, 8 vorgesehen, die von den Seitenbereichchen 7, 8 des Gehäuses 6 aufgenommen werden. Die Seitenbereiche der U-förmigen Tragschienen 2e und 2f sind über eine hier aus Schrauben 15 bestehende an dem Gehäuse 6 angreifende Verstelleinrichtung in Tragrichtung (in z-Richtung) verstellbar angeordnet. Durch die Verstellbarkeit der Tragschienen 2e, 2f über die Schrauben 15 kann der magnetische Fluss verändert werden. Die Seitenbereiche 7, 8 des Gehäuses 6 weisen Einfräsungen oder Einkerbungen 12, 13 auf, die nicht einfach rechteckig sind, wie bei der in 1–4 gezeigten magnetischen Trageinrichtung und der zuvor beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, sondern zusätzlich jeweils eine Nut 16 ausbilden, in denen nach außen versetzte Endbereiche 17 der Tragschiene 2f jeweils eingreifen können. Weiter sind zusätzlich Aufnahmen für eine aus den Schrauben 15 bestehende Verstelleinrichtung vorgesehen. Die Verstelleinrichtung dient zur Justage des Magnetflusses.
Gegen einen Boden 14 des Gehäuses 6 richtet sich ein Tragelement 18, welches den magnetischen Schluss zu den Tragschienen 2e, 2f herstellt.
Als Führungselement für den Tragschlitten 4 sind an die Seitenbereiche 7, 8 des Gehäuses 6 angreifende ballige Rollen 3d vorgesehen, die nachfolgend im Zusammenhang mit der 7 detaillierter beschrieben werden.
In den beschriebenen ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsformen wird/werden die an dem Tragschlitten 4 befestigten Magnetreihen 1, 1e, 1f durch die an das jeweilige Gehäuse 6 angreifenden Gleitkörper 3e bzw. Rollen 3d in horizontaler Richtung mit bestimmtem Abstand zwischen den Tragschienen 2a, 2b oder innerhalb der U-förmigen Tragschiene 2d, 2f, die das Tragelement 2 bildet, zwangsgeführt, während sie in vertikaler Richtung und in Fahrtrichtung des Türflügels 5 frei verschiebbar ist/sind. Durch die so erzwungene Symmetrie heben sich die an den Magneten 1, 1e, 1f angreifenden Querkräfte entsprechend der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weitgehend auf. Die Trageigenschaften in vertikaler Richtung entsprechen prinzipiell denen der in 1–4 gezeigten Trageinrichtung.
Die 7a) und 7b) zeigen Aufsichten der in den 5 und 6 gezeigten Führungselemente 3d, 3e, 3f, wobei jeweils drei Berührungspunkte an einem Seitenbereich 7, 8 des Gehäuses 6 vorgesehen sind. Zwischen zwei in Bewegungsrichtung des Tragschlittens 4 (in x-Richtung) vorgesehenen Wälzkörpern, Gleitkörpern 3e oder Rollen 3d wird ein bestimmter Abstand eingehalten, der hinsichtlich der balligen Ausgestaltung der Wälz- oder Gleitkörper oder Rollen unerheblich ist. Der Abstand von den Berührpunkten von zwei an dem Tragschlitten gegenüberliegend angeordneten Wälzkörpern, Gleitkörpern 3e oder Rollen 3d, also den Punkten, mit denen die gegenüberliegend angeordneten Wälzkörper, Gleitkörper 3e oder Rollen 3d an jeweilige gegenüberliegend angeordnete Gegenflächen mit dem Abstand A stoßen, beträgt A, also etwa 2R, was dem Abstand der entferntesten gegenüberliegenden Punkte der jeweils gegenüberliegend angeordneten Wälzkörper, Gleitkörper 3e oder Rollen 3d oder dem Durchmesser einer gegen beide Gegenflächen laufenden Rolle 3f entspricht.
Die 7a) zeigt links von der den Abstand A zwischen den Berührpunkten der Gleitkörper 3e darstellenden Aufsicht eine vergrößerte Aufsicht auf einen einzelnen Gleitkörper 3e, der hier ebenfalls einen Radius R aufweist, der dem Abstand 2R der montierten Gleitkörper 3e entspricht, also etwa dem Abstand A der Berührpunkte der Gleitkörper 3e mit den Seitenbereichen 7, 8 des Gehäuses 6. Dieser Radius R braucht nach der Erfindung nicht vorhanden zu sein oder kann einen anderen Wert aufweisen.
Rechts von der den Abstand A zwischen den Berührpunkten der Gleitkörper 3e darstellenden Aufsicht zeigt die 7a) eine vergrößerte Schnittdarstellung eines einzelnen Gleitkörpers 3e entsprechend der 5. Es ist zu erkennen, dass der Gleitkörper 3e ballig ausgestaltet ist und in dieser Richtung einen Radius R aufweist, der nahezu dem halben Abstand A zwischen den Berührpunkten der Gleitkörper 3e entspricht, genauer der Berührpunkte der Gleitkörper 3e mit den Seitenbereichen 7, 8 des Gehäuses 6.
Die 7b) zeigt in der den Abstand A zwischen den Berührpunkten der Gleitkörper 3f darstellenden Aufsicht, dass eine Rolle 3f einen Radius R aufweist, der geringfügig kleiner als der Abstand A der Berührpunkte der Rollen 3d mit dem Seitenbereich 7, 8 des Gehäuses 6 ist. Rechts von der den Abstand zwischen den Rollen 3d darstellenden Aufsicht zeigt die 7b) eine vergrößerte Schnittdarstellung einer einzelnen Rolle 3f, entsprechend der 5. Es ist zu erkennen, dass die Rolle 3f ballig ausgestaltet ist und in dieser Richtung einen Radius R aufweist, der etwa dem halben Abstand A der Berührpunkte der Rollen 3d mit dem Seitenbereich 7, 8 des Gehäu ses 6 entspricht, also etwa dem halben Abstand A der Seitenbereiche 7, 8 des Gehäuses 6.
Da der Abstand zwischen Magnetreihe und Tragelement so klein wie möglich gehalten wird, ist der Unterschied zwischen 2R und A zu vernachlässigen. Insbesondere ist der Radius, mit dem die Rollen, Wälz- oder Gleitkörper ballig ausgestaltet sind, nicht notwendigerweise exakt einzustellen, sondern kann sich in einem Bereich um diese Werte bewegen.
Bei allen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung können mehrere der gezeigten und beschriebenen miteinander in Wechselwirkung stehenden Anordnungen aus Magnetreihe(n) und Tragelement, d. h. Tragschiene(n), parallel angeordnet sein. Weiter sind auch andere Anordnungen und Ausgestaltungen denkbar, z. B. eine Tragschiene als Tragelement, an deren beiden Seitenbereichen zwei Magnetreihen angeordnet sind, also jeweils eine Magnetreihe neben jedem Seitenbereich.

1: Magnetreihe
1a: Magnet
1b: Magnet
1c: Magnet
1d: Magnet
2: Tragelement
2a: Tragschiene
2b: Tragschiene
2d: Tragschiene
2e: Tragschiene
2f: Tragschiene
3: Führungselement
3c: Laufbahn (Führungselement)
3d, 3f: Rollen
3e: Gleitkörper
4: Tragschlitten
5: Türflügel
6: Gehäuse
6a: Vorsprünge
6b: Vorsprünge
7: Seitenbereich
8: Seitenbereich
9: Einkerbung
10: Befestigungsmittel
11: Magnetspulen
12: Einkerbungen
13: Einkerbungen
14: Boden
15: Schrauben
16: Nut
17: Endbereiche
18: Tragelement
19: Bodenbereich
R: Radius
A: Abstand
F_g: Gewichtskraft
F(y): Querkraft
F(z): Tragkraft
z: Richtung
x: Richtung
y: Richtung

Claims

Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung für mindestens einen Türflügel, wobei die Trageinrichtung mindestens eine Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c 1d), mindestens eine in anziehender Kraftwirkung mit mindestens einer der mindestens einen Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) stehende weich- oder hartmagnetische Tragschiene (2a, 2b, 2d, 2e, 2f) und ein Führungselement (3, 3d, 3e) umfasst, das einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe (1, 1e, 1f) und der Tragschiene (2a, 2b, 2d, 2e, 2f) gewährleistet, wobei das Führungselement (3, 3d, 3e, 3f) Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3, 3d, 3e, 3f) so gestaltet ist, dass dessen der Tragschiene (2a, 2b, 2d, 2e, 2f) zugewandte Seite parallel zu einer Tragrichtung (z) ballig ausgestaltet ist.
Schiebetür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der nach außen konvex geformten Oberfläche der Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper (3d, 3e) einem Abschnitt einer Linie eines Kreises entspricht, dessen Radius (R) im Wesentlichen einem halben Abstand (2R) von Berührpunkten von zwei gegenüberliegend angeordneten Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörpern (3d, 3e) oder einer Rolle (3f) mit gegenüberliegend vorgesehenen Gegenflächen, d. h. dem halben Durchmesser (2R) der Rolle (3f), entspricht.
Schiebetür nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3, 3d, 3e, 3f) wenigstens eine Anordnung von drei oder mehr benachbarten Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörpern umfasst.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3, 3d, 3e, 3f) wenigstens eine Laufbahn umfasst, auf der die Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper laufen.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn ortsfest und die Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper (3, 3d, 3e, 3f) ortsveränderlich angeordnet sind.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) quer zur Tragrichtung (z) magnetisiert ist.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetreihe (1) aus einzelnen Dauermagneten (1a, 1b, 1c, 1d) besteht.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetisierung der mindestens einen Magnetreihe (1) in einer Längsrichtung (x) der mindestens einen Magnetreihe (1) in bestimmten Abständen das Vorzeichen wechselt.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschiene (2a, 2b, 2d, 2e, 2f) ortsfest und die mindestens eine Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) ortsveränderlich angeordnet sind.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschiene (2a, 2b, 2d, 2e, 2f) weichmagnetisch ist.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) aus einem oder mehreren Hochleistungsmagneten, vorzugsweise Seltenerden-Hochleistungsmagneten, weiter vorzugsweise vom Typ NeFeB oder Sm₂Co oder kunststoffgebundenen Magneten, besteht.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebetür als Bogenschiebetür oder Horizontal-Schiebewand ausgebildet ist.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3, 3d, 3e, 3f) so gestaltet ist, dass dessen der Tragschiene (2a, 2b, 2d, 2e, 2f) zugewandte Seite parallel zu einer Fahrtrichtung (x) ballig ausgestaltet ist.