DE102004050336A1

DE102004050336A1 - Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung

Info

Publication number: DE102004050336A1
Application number: DE200410050336
Authority: DE
Inventors: Sven Busch
Original assignee: Dorma Deutschland GmbH
Current assignee: Dorma Deutschland GmbH
Priority date: 2004-10-17
Filing date: 2004-10-17
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-18
Also published as: DE102004050336B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung mit mindestens einer Magnetreihe. Es sind mindestens ein in anziehender Kraftwirkung, mit mindestens einer der mindestens einen Magnetreihe stehendes weich- oder hartmagnetisches Tragelement und ein Führungselement vorgesehen, das einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe und dem Tragelement gewährleistet. Vorzugsweise weist das Tragelement eine U-förmige Tragschiene auf, innerhalb der die Magnetreihe geführt wird, wobei jedes Tragelement ein U-förmige Tragschiene mit einem Bodenbereich und zwei Seitenbereichen aufweist, wobei der Bodenbereich die beiden Seitenbereiche verbindet und eine Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe wenigstens teilweise so innerhalb der U-förmigen Tragschiene geführt wird, dass wenigstens Teile einer Innenfläche des einen Seitenbereiches mit dem bestimmten Abstand zu einer ersten Seite der Magnetreihe angeordnet ist und wenigstens Teile einer Innenfläche des anderen Seitenbereiches mit dem gleichen oder einem anderen bestimmten spaltförmigen Abstand zu einer der ersten Seite der Magnetreihe gegenüberliegenden zweiten Seite der Magnetreihe oder einer weiteren Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere für eine automatisch betriebene Tür und insbesondere eine besondere Ausgestaltung eines Tragelementes einer Trageinrichtung. Die magnetische Trageinrichtung besteht aus mindestens einer Magnetreihe, wobei von diesem Begriff eine Anordnung einzelner Dauermagnete und auch längliche Einzelmagnete umfasst sind. Die Magnetreihe kann ortsfest oder ortsveränderlich angeordnet sein.

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 orts-veränderbare 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 muss, 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 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 ein direktes Anhaften der Magnete an dem ferromagnetischen Material mittels Rollen verhindert wird, also ein Luftspalt zwischen den Magneten und dem ferromagnetischen Material mittels Rollen fest eingestellt wird. Diese Rollen müssen bei den gewählten Anordnungen großen Kräfte aufnehmen, da die magnetische Feldstärke nicht so gewählt werden kann, dass lediglich die jeweilige magnetisch aufgehängte Tür gehalten wird, sondern aufgrund von Sicherheitsbestimmungen eine bestimmte zusätzliche Tragkraft vorhanden sein muss, damit die Tür nicht ungewollt abfällt. Demzufolge müssen die Rollen ähnlich ausgelegt werden, wie bei rein rollengelagerten Schiebetüren, was dazu führt, dass eine mechanische Reibung zum Einstellen des Luftspalts vorhanden ist. Diese hebt die extreme Leichtgängigkeit und geräuschlose Arbeitsweise der nach dem abstoßenden Kraftprinzip arbeitenden Lagerung auf und führt zu Verschleiß und Wartung.

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 Türtlügel, wobei die Trageinrichtung mindestens eine Magnetreihe, mindestens ein in anziehender Kraftwirkung mit mindestens einer der mindestens einen Magnetreihe stehendes weich- oder hartmagnetisches Tragelement 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.

Nach der Erfindung weist jedes Tragelement eine U-förmige Tragschiene mit einem Bodenbereich und zwei Seitenbereichen auf, wobei der Bodenbereich die beiden Seitenbereiche verbindet und eine Magnetreihe, der mindestens einen Magnetreihe, wenigstens teilweise so innerhalb der U-förmigen Tragschiene geführt wird, dass wenigstens Teile einer Innenfläche des einen Seitenbereiches mit dem bestimmten Abstand zu einer ersten Seite der Magnetreihe angeordnet ist und wenigstens Teile einer Innenfläche des anderen Seitenbereiches mit dem gleichen oder einem anderen bestimmten spaltförmigen Abstand zu einer der ersten Seite der Magnetreihe gegenüberliegenden zweiten Seite der Magnetreihe oder einer weiteren Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe angeordnet ist.

Vorzugsweise wird der bestimmte Abstand so klein wie möglich gehalten.

Hierdurch wirken die zwischen den Polflächen der Magnetreihe(n) und den diesen gegenüberliegenden Seiten der Tragschiene(n) entstehenden Querkräfte einander entgegen und heben sich bei günstiger Auslegung nahezu auf. Das führt dazu, dass nach diesen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eine besonders einfache und unkomplizierte Auslegung des Führungselementes ermöglicht wird, da dieses zum Gewährleisten des Abstandes zwischen der Magnetreihe und dem Tragelement nahezu keine Querkräfte aufnehmen muss.

Es ergibt sich außerdem aufgrund der U-förmigen Ausgestaltung der Tragschiene ein besserer Magnetfeldschluss, wodurch zum Erreichen einer gleichen Tragleistung weniger starke Magnete oder eine geringere Anzahl von Magneten eingesetzt werden muss. Weiter ist eine höhere mechanische Steifigkeit der Tragschiene selbst vorhanden, wodurch ein aufnehmendes Gehäuse einfacher ausgestaltet sein kann oder sogar ganz entfallen kann. Durch die Reduzierung der Teilezahl ist die Herstellung und Montage kostengünstiger realisierbar.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Endbereich eines Seitenbereiches der U-förmigen Tragschiene nach außen abgewinkelt, wobei die eine Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe wenigstens teilweise so innerhalb der U-förmigen Tragschiene geführt wird, dass eine erste Innenfläche des einen Seitenbereiches mit dem bestimmten spaltförmigen Abstand zu der ersten Seite der einen Magnetreihe angeordnet ist und eine zweite Innenfläche des einen Seitenbereiches so schräg zu der ersten Seite der einen Magnetreihe verläuft, dass ein keilförmiger Abstand zu der ersten Seite der Magnetreihe gebildet wird, der sich von dem Bodenbereich weg ausweitet.

Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung der vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind beide Endbereiche der beiden Seitenteile in gleicher Weise nach außen abgewinkelt.

Durch diese vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ergibt sich eine besonders einfache Montagemöglichkeit, indem das Gehäuse so ausgestaltet wird, dass der/die nach außen abgewinkelte/n Endbereich/e der U-förmige Tragschiene in das Gehäuse einrasten kann/können, d. h. die gesamte Tragschiene einfach in das Gehäuse „eingeklickt" wird.

Nach der Erfindung kann die Tragschiene ein Gehäuseprofil bilden, welches so mit dem Führungselement in Wechselwirkung steht, dass der bestimmte Abstand zwischen der Magnetreihe und dem Tragelement gewährleistet ist. Hierdurch kann die Teileanzahl weiter verringert und damit die Montage weiter vereinfacht werden, wodurch die Kosten gesenkt werden können.

Alternativ kann die erfindungsgemäß verwendete Trageinrichtung ein Gehäuseprofil aufweisen, in das die Tragschiene(n) eingeschoben oder eingerastet werden können. Hier ist, bei gegenüber der zuvor beschriebenen Ausgestaltung erhöhter Teileanzahl, ebenfalls eine kostengünstige Herstellung möglich, da die Tragschiene hinsichtlich Material und Form auf ihre Trageigenschaften optimiert werden kann, ohne dass dabei auf eine ästhetische Formgebung und eine ansprechende Farbgestaltung Rücksicht genommen werden muss, da ein umhüllendes Gehäuse vorgesehen ist. Dieses kann aufgrund der bei der Montage unter Umständen noch nicht eingeschobenen oder eingerasteten Tragschiene und der damit aufgrund des verringerten Gewichtes leichteren Handhabung einfacher montiert, d. h. z. B. an einem Türsturz angebracht werden, bevor die relativ schwere Tragschiene/n eingeschoben oder eingerastet wird/werden.

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 Herstelfungsprozess 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 mehrpoliger Einzelmagnet eingesetzt werden. Weiter wird durch dieses Merkmal erreicht, dass das den spaltförmigen Abstand gewährleistende Führungselement auch bei Toleranzen der U-förmigen Tragschiene 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 Polarisierungsbereichen der Magnetreihe mögliche Verkantung der Magnetreihe nicht eintritt, die bereits große Querkräfte erzeugen kann.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer U-förmigen Tragschiene, kann auf dieses Merkmal leichter verzichtet werden als bei einer Ausführungsform mit zwei getrennten Tragschienen, da aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Tragschiene als solche bereits ein besserer Magnetfeldschluss erreicht wird. Bei einer Kombination dieser Merkmale ergibt sich jedoch ein besonders guter magnetischer Feldschluss.

Nach der Erfindung ist 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, wodurch besonders niedrige Kosten hinsichtlich dieses Elementes erreicht werden.

Nach der Erfindung besteht die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise aus einem oder mehreren Hochleistungsmagneten, vorzugsweise Seltenerd-Hochleistungsmagneten, weiter vorzugsweise aus Neodym-Eisen-Bor (NeFeB) bzw. Samarium-Cabalt (Sm₂Co) oder kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffen. Durch die Venrvendung 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 erfindungsgemäß verwendeten 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 erfindungsgemäß verwendete 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:
1: Einen Querschnitt einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung in verschiedenen Belastungszuständen,
2: die Tragkraftkennlinie der magnetischen Trageinrichtung nach der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
3: den Querkraftverlauf der magnetischen Trageinrichtung nach der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
4: eine Schnittdarstellung einer Draufsicht der magnetischen Trageinrichtung nach der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
5: Querschnitte der ersten und einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung in verschiedenen Ausgestaltungen.
Die 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung für Schiebetüren im Querschnitt. Zur Erläuterung ist ein Koordinatensystem eingezeichnet, bei dem eine x-Richtung eine Fahrtrichtung eines an der erfindungsgemäßen Tragein richtung 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 eine an dem Tragschlitten 4 vorgesehene mechanische Führung 3, die mit einem Gehäuse 6 der Trageinrichtung zusammenwirkt, in horizontaler Richtung zentriert zwischen der u-förmigen weichmagnetischen Tragschiene 2d, die das Tragelement 2 bildet, zwangsgeführt, während 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 an dem Tragschlitten 4 befestigte 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 der Tragschiene 2d 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 und der Tragschiene 2d wirkenden magnetischen Anziehungskräfte, wobei nur der Teil der Magnete 1a, 1b, 1c, 1d, der zwischen den Seitenbereichen 2d1, 2d2 der Tragschiene 2d 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. die Tragkraftkennlinie der Trageinrichtung gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform. 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 der Tragschiene 2d 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.
In der Praxis kann ein solches Abreißen der Tragkraft F_(z) durch die Gewichtskraft F_g der Türflügelmasse durch eine mechanische Begrenzung der möglichen Auslenkung der Magnetreihe 1 zuverlässig verhindert werden, wie sie beispielhaft in 1d) gezeigt ist. Hier umfasst das die Tragschiene 2d 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 Koordinatensystems 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 Seitenbereichen 2d1, 2d2 der Tragschiene 2d, bedingt durch die auf die Magnetreihe 1 wirkende Gewichtskraft F_g und der betragsgleichen, in entgegengesetzte Richtung wirkende magnetische Tragkraft F_(z) einstellen kann.
Bei strenger Symmetrie der beschriebenen magnetischen Trageinrichtung um die vertikale Mittelachse, 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 Seitenbereichen 2d1, 2d2 der Tragschiene 2d 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 Koordinatensystems, der zur Mittellage der Magnetreihe 1 zwischen den Seitenbereichen 2d1, 2d2 der Tragschiene 2d korrespondiert, ein instabiles Kräftegleichgewicht vorliegt. In allen anderen Punkten des Koordinatensystems 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 Seitenbereichen 2d1, 2d2 der Tragschiene 2d 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 Tragschiene 2d 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 Tragschiene 2d 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 nach der ersten bevor zugten Ausführungsform der Erfindung 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 Seitenbereichen 2d1, 2d2 der Tragschiene 2d angeordnet sind, die aus einem weichmagnetischen Material bestehen. In dieser Ausführungsform, in der die Tragschiene 2d den feststehenden Teil der erfindungsgemäßen Trageinrichtung bildet, 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 Seitenbereichen 2d1, 2d2 der Tragschiene 2d angeordnet sind, wirkt sich der Feldschluss durch die Tragschiene 2d bei wechselseitiger Magnetisierungsrichtung der nebeneinander angeordneten Magnete positiv verstärkend aus.
Die 5a) zeigt eine zweite alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung mit einer anderen Ausgestaltung des Gehäuses 6 im Querschnitt. Das wie in der zuvor beschriebenen Ausgestaltung prinzipiell U-förmige Gehäuse weist im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Ausgestaltung nicht lediglich einen Boden und zwei senkrecht auf diesem stehende Seitenbereiche auf, wobei die Tragschiene 2d in den zwischen Boden und einem jeweiligen Seitenbereich gebildeten Kanten angeordnet sind, sondern weist gegenüber der zuvor beschriebenen Ausgestaltung verstärkte Seitenbereiche auf, die an der jeweiligen Kante mit dem Bodenbereich eine Einfräsung oder Einkerbung aufweisen, in denen jeweils die Tragschiene 2d aufgenommen ist. Hierdurch ist eine größere Stabilität gewährleistet, da eine die Tragschiene 2d in Richtung des Tragschlittens 4 (in z-Richtung) ziehende Kraft direkt von dem Gehäuse 7 und nicht von einem oder mehreren Befestigungsmitteln aufgenommen wird, welches die Tragschiene 2d an dem Gehäuse 7 befestigt. Diese Befestigungsmittel müssen die Tragschiene 2d lediglich in der Richtung senkrecht zur Tragrichtung und zur Bewegungsrichtung (in y-Richtung) halten.
Wie in der im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Ausgestaltung ist die ortsveränderbare Magnetreihe 1 ebenfalls an einem Tragschlitten 8 befestigt, wobei der Tragschlitten 8 hier nicht ein aus Gleitkörpern bestehendes Führungselement 3, sondern ein aus einer Rolle bestehendes Führungselement 3 aufweist. Die Rolle kann einen etwas kleineren Durchmesser, als der Abstand zwischen den Teilen des Gehäuses 7, mit denen die Rolle in Wechselwirkung steht, haben, d. h. an denen sie entlang läuft, wenn sich die Magnetreihe 1 und der Tragschlitten 8 nicht in der Mittellage (in y-Richtung) befinden. Trotz des etwas kleineren Durchmessers ist der bestimmte spaltförmige Abstand zwischen der Magnetreihe 1 und den beiden Tragschienen 2a, 2b gewährleistet.
Die 5b) zeigt eine zweite alternative Ausgestaltung der Erfindung. Hier sind die Seitenbereiche des U-förmigen Gehäuses 7 so eingefräst oder eingekerbt und die Tragschiene 2d ist mit abgerundeten Außenkanten zwischen ihrem Bodenbereich und ihren Seitenbereichen 2d1, 2d2 so ausgestaltet, dass die U-förmige Tragschiene 2d so von unten in das Gehäuse 7 eingeschnappt werden kann, dass die beiden Seitenbereiche der Tragschiene 2d in den Einfräsungen oder Einkerbungen des Gehäuses 7 aufgenommen werden und der Boden der Tragschiene 2d an dem Boden des Gehäuses 7 anliegt. Durch diese Ausgestaltung braucht die Tragschiene 2d nicht in Bewegungsrichtung der Tragschlittens 4 (in x- Richtung) in das Gehäuse 7 eingeschoben, sondern kann von unten in Tragrichtung (in z-Richtung) in das Gehäuse eingesetzt werden. Weiter kann die Tragschiene 2d, wie auch in der zuvor beschriebenen ersten alternativen Ausgestaltung und in der nachfolgend beschriebenen dritten alternativen Ausgestaltung, ohne weitere Befestigungsmittel in Tragrichtung (in z-Richtung) und in Richtung der Querkräfte (in y-Richtung) von dem Gehäuse 7 gehalten werden.
Die 5c) zeigt eine dritte alternative Ausgestaltung der Erfindung, bei der gegenüber der ersten Ausgestaltung der zweiten Ausgestaltung eine U-förmige Tragschiene 2e mit nach außen, d. h. von der innerhalb der Tragschiene 2e angeordneten Magnetreihe 1 weg, abgewinkelten Endbereichen der Seitenbereiche von einem Gehäuse 9 aufgenommen wird. Die Seitenbereiche des Gehäuses 9 weisen Einfräsungen oder Einkerbungen auf, die nicht einfach rechteckig sind, wie bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen, sondern zusätzlich jeweils eine Nut ausbilden, in denen die nach außen abgewinkelten Endbereiche jeweils einrasten können.
Nach 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 2d1, 2d2.

1: Magnetreihe
1a: Magnet
1b: Magnet
1c: Magnet
1d: Magnet
2: Tragelement
2d: Tragschiene
2d1, 2d2: Seitenbereiche der Tragschiene 2d
2e: Tragschiene
3: Führungselement
4: Tragschlitten
5: Türflügel
6: Gehäuse
6a: Vorsprung
6b: Vorsprung
7: Gehäuse
8: Tragschlitten
9: Gehäuse
F_(z): Tragkraft
F_g: Gewichtskraft
z-Achse: vertikale Mittelachse
y-Achse: Querrichtung
x-Achse: Bewegungsrichtung

Claims

Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung für mindestens einen Türflügel, die Trageinrichtung umfasst mindestens eine Magnetreihe (1), mindestens ein in anziehender Kraftwirkung mit mindestens einer der mindestens einen Magnetreihe (1) stehendes weich- oder hartmagnetisches Tragelement (2d, 2e) und ein Führungselement (3), das einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe (1) und dem Tragelement (2d, 2e) gewährleistet, wobei jedes Tragelement eine U-förmige Tragschiene (2d, 2e) mit einem Bodenbereich und zwei Seitenbereichen (2d1, 2d2) aufweist, wobei der Bodenbereich die beiden Seitenbereiche (2d1, 2d2) verbindet und eine Magnetreihe (1) der mindestens einen Magnetreihe wenigstens teilweise so innerhalb der U-förmigen Tragschiene (2d, 2e) geführt wird, dass wenigstens Teile einer Innenfläche des einen Seitenbereiches (2d1) oder (2d2) mit dem bestimmten Abstand zu einer ersten Seite der Magnetreihe (1) angeordnet ist und wenigstens Teile einer Innenfläche des anderen Seitenbereiches (2d1) oder (2d2) mit dem gleichen oder einem anderen bestimmten spaltförmigen Abstand zu einer der ersten Seite der Magnetreihe (1) gegenüberliegenden zweiten Seite der Magnetreihe (1) oder einer weiteren Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe angeordnet ist.
Schiebetür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Endbereich eines Seitenbereiches der U-förmigen Tragschiene (2e) nach außen abgewinkelt ist, wobei die eine Magnetreihe (1) der mindestens einen Magnetreihe wenigstens teilweise so innerhalb der U-förmigen Tragschiene (2e) geführt wird, dass – eine erste Innenfläche des einen Seitenbereiches mit dem bestimmten spaltförmigen Abstand zu der ersten Seite der einen Magnetreihe (1) angeordnet ist und – eine zweite Innenfläche des einen Seitenbereiches so schräg zu der ersten Seite der einen Magnetreihe (1) verläuft, dass ein keilförmiger Abstand zu der ersten Seite der Magnetreihe gebildet wird, der sich von dem Bodenbereich weg ausweitet.
Schiebetür nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Endbereiche der beiden Seitenteile in gleicher Weise nach außen abgewinkelt sind.
Schiebetür nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschiene ein Gehäuseprofil (6) bildet, welches so mit dem Führungselement (3) in Wechselwirkung steht, das der bestimmte Abstand zwischen der Magnetreihe (1) und dem Tragelement (2) gewährleistet ist.
Schiebetür nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Gehäuseprofil (6, 7, 9), in das die Tragschiene(n) (2d, 2e) eingeschoben oder eingerastet werden können.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetreihe (1) 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) ortsfest und die mindestens eine Magnetreihe (1) ortsveränderlich angeordnet ist.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschiene (2d, 2e) weichmagnetisch ist.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetreihe (1) 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.