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Die
Erfindung betrifft einen Türschließer nach
dem Patentanspruch 1.
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Aus
der
SE 469 342 B ist
ein Türschließer bekannt
geworden, bei dem eine an den Türwinkel
angepasste Schließmomentcharakteristik
dadurch erreicht wird, indem beim Öffnen zunächst eine auf den Türkolben
wirkende erste Feder und dann in Reihe eine auf den Druckkolben
wirkende zweite Feder gespannt wird. Beim Schließen gibt zuerst die auf den
Türkolben
wirkende Feder ihre Energie ab, wobei die zweite Feder in gespannter
Lage verharrt, bis ein zentrisch in beiden Kolben gelagerte Schieber
fluidisch durch ein Kanalsystem einen den Druckkolben anhaltenden
Druckraum entlastet, so dass nunmehr die zweite Feder ihre Energie auf
die Abtriebswelle abgeben kann.
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Dieser
Türschließer vermag
zwar unterschiedliche Momente in Abhängigkeit der Türöffnung auf
die Tür
auszuüben,
erfordert jeder einen außerordentlich
hohen Herstellungsaufwand.
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Insbesondere
bedarf es höchstgenauer
und damit teurer Herstellung sowohl des mit seinem Ansatz in den
Druckkolben eingreifend Türkolbens
als auch des Druckkolbens selbst. Erschwerend tritt hinzu, dass
der Druckkolben neben der dem Türkolben
zugeordneten Passung zwei weitere Passungen aufweist, denen entsprechende
Gehäusepassungen
fluchtend zugeordnet sind. Auch dies verteuert die Herstellung erheblich.
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Schließlich weist
der bekannte Türschließer einen
als Schaltventil fungierenden, zentrisch angeordneten Schieber auf,
der sowohl im Türkolben
als auch im Druckkolben axial verschieblich, hydraulisch dicht gelagert
ist. Hierdurch subsummieren sich Durchmessertoleranzen, was bei
der Fertigung eines solchen Türschließers höchste Anforderungen
an die Präzision
stellt.
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Ferner
ist vor allem von Nachteil, dass zahlreiche gegeneinander abzudichtende
Druckräume
erforderlich sind, die mittels eine komplizierten Kanalsystems miteinander
fluidisch kommunizieren, und so die gewünschte Schließmomentencharakteristik
temperaturabhängig – besonders
bei kalter Witterung – stark
beeinträchtigt
ist. Auch stellt der bekannte Türschließer hohe
Anforderungen an das Montagepersonal, da die fluidisch wirksamen,
ineinandergreifenden Zylinderflächen
beim Ineinanderfügen
des Türkolbens
und des Druckkolbens sowie des beide durchsetzenden Schiebers leicht
beschädigt
werden können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen besonders wirtschaftlich herstellbaren,
einfachen Türschließer bereitzustellen,
de unterschiedliche Momentenverläufe
realisieren kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei
einem Türschließer nach
der Erfindung werden ineinander eingreifende Kolben vermieden. Ferner bedarf
es nur mehr eines einzigen Druckspeichers. Der Aufwand für Fertigung
und Montage ist wesentlich reduziert. Die zueinander gehörenden Passungen
des Gehäuses
bzw. der Kolben können
in einer Aufspannung gefertigt werden, wodurch die Laufgenauigkeit
der entsprechenden Zylinder bzw. Kolbenflächen ohne zusätzlichen
Aufwand wesentlich verbessert und andererseits die Anzahl der Bearbeitungszyklen
reduziert wird. Auch ist dadurch das Kanalsystem stark vereinfacht,
so dass es keiner langgestreckten Kanäle bedarf und daher bei der
Montage die Entlüftung
sehr vereinfacht ist. Hierdurch wird auch Leckage nahezu ausgeschlossen.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Türschließers nach der Erfindung ist
gegeben, wenn ein mittlerer Druckraum fluidisch verbunden ist:
- – einerseits
mit einem zweiten Druckraum mittels eines, dem Ansatz des Türkolbens
zugeordneten, in Abhängigkeit
des Verschiebeweges des Türkolbens
schließbaren
bzw. zu öffnenden
Kanals,
- – und
andererseits mit einem weiteren Druckraum mittels eines Kanales,
der ein vom mittleren Druckraum her wirksames Rückschlagventil aufweist,
- – und
der zweite Druckraum mit dem weiteren, dem Druckkolben zugeordneten
Druckraum fluidisch verbunden ist über einen, ein Rückschlagventil
aufweisenden Kanal sowie mit der Überströmleitung und mit einem Kanal,
dem ein in Ruhestellung durchgängig
geschaltetes Sperrventil zugeordnet ist, das beim Ansteigen des
Drucks im ersten Druckraum in seine Sperrlage überführt wird.
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Hierbei
kann der den mittleren Druckraum und einen weiteren Druckraum verbindende
Kanal nebst Rückschlagventil
je nach konstruktiven Gegebenheiten im Druckkolben oder Gehäuse angeordnet
sein.
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Ferner
kann zur Steuerung der Schließgeschwindigkeit
eines Türschließers gemäss der Erfindung
der Raum eines Druckraumes in einen ersten Teil und einen zweiten
Teil aufgeteilt werden, wobei beide Räume fluidisch über einen
als Drossel wirkenden Flussquerschnitt miteinander verbunden sind.
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Von
Vorteil ist, wenn die einander zugewandten Kolbenflächen der
beiden Kolben derart ausgebildet sind, dass ein Aneinanderkleben
durch Adhäsion
vermieden wird. Besonders der Forderung nach modularer Bauweise
kann erfindungsgemäß dadurch
entsprochen werden, wenn die beiden Kolben eine Gehäuse und der
Kraftspeicher einem weiteren Gehäuse
zugeordnet sind, wobei das Gehäuse
des Türschließers und
das des Kraftspeichers vorzugsweise mittels einer radialen Schraubverbindung
gekoppelt sind. Hierdurch bedarf es lediglich eines Standardtyps
des die Kolben aufnehmenden Gehäuses,
wobei die an die unterschiedlichen, den erforderlichen Schließkräften angepassten
Gehäuse
einfach anschraubbar sind. Dabei entfallen komplizierte Montagegänge, wie
sie beim Stand der Technik im Werk erforderlich sind.
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Vorteilhaft
kann hierzu in dem Gehäuse
ein dem Kraftspeicher zugeordnetes, von außen zugängliches Einstellmittel vorgesehen
sein, wodurch die Schließkraft
in einem weiteren Bereich stufenlos einstellbar ist.
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Gemäss der Erfindung
ist es ferner von Vorteil, wenn das betätigbare Sperrventil ein mechanisch,
hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigbares 2/2-Wegeventil ist,
wobei dem ersten Druckraum Mittel zur druckabhängigen Ansteuerung des Sperrventils
zugeordnet sind.
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Für die Realisierung
eines Überlastschutzes
bedarf es nach der Erfindung dann lediglich einer zur Drossel parallelen
Zuordnung eines in Fliessrichtung zum ersten Druckraum hin sperrenden Überdruckventil
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen
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Unteransprüchen.
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Im
weiteren wird die Erfindung anhand in den Figuren mehr oder minder
schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher beschrieben.
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Es
zeigt:
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1a eine
Strukturdarstellung eines Türschließers nach
der Erfindung,
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1b eine
Einzelheit einer alternativen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Türschließers,
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Türschließers nach
der Erfindung,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
in den Stellungen:
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3a Tür geschlossen,
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3b Öffnungsbeginn,
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3c Tür offen,
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3d Umkehrung
des Übersetzungsverhältnisses
während
des Schließvorganges
und
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4 den
Graph des Übersetzungsverhältnisses
des Türschließers in
Abhängigkeit
des Drehwinkels der Tür
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Gleiche
Teile weisen gleiche Bezugszeichen auf. Zunächst soll anhand der 1 der grundsätzliche Aufbau und die Funktion
näher erläutert werden.
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Ein
dargestellter Türkolben 100 wirkt
links mit einer Kolbenfläche 101 auf
einen Druckraum D1 und rechts mit einer Kolbenfläche 102 auf einen
Druckraum D2, wobei die beiden Druckräume D1 und D2 mit einer Überströmleitung 12 und 13 fluidisch
verbunden sind. Sowohl der Überströmleitung 12 als
auch der Überströmleitung 13 sind
jeweils eine voreinstellbare Drossel 121 und 131 zugeordnet.
Ferner weist die Überströmleitung 12 ein
in Fliessrichtung vom Druckraum 1 zum Druckraum 2 schließendes,
parallel zur Drossel 121 geschaltetes Rückschlagventil RV1 auf. Zur Überlastsicherung
ist parallel zur Drossel 121 ein Sicherheitsrückschlagventil
RV2 vorgesehen.
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Der
Druckraum D2 ist an der der Kolbenfläche 102 gegenüberliegenden
Seite durch eine ein Rückschlagventil
RV3 aufweisende Leitung 14 mit der Überströmleitung 12 verbunden,
wobei die Wirkrichtung des Rückschlagventils
RV3 – in
Flussrichtung gesehen – zur Überströmleitung 12 hin
gerichtet ist.
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Der
Türkolben 100 weist
rechts einen im Durchmesser kleineren Ansatz 110 auf, der
den Druckraum D2 durchsetzt und dessen wirksame Kolbenfläche 111 auf
einen mittleren Druckraum D3 wirkt. Rechts vom mittleren Druckraum
D3 gelegen ist ein auf diesen mit seiner linken Kolbenfläche 201 wirkender
Druckkolben 200 angeordnet. Diesem Druckkolben 200 ist
rechts ein weiterer Druckraum D4 zugeordnet, auf den der Druckkolben 200 mit
seiner rechten Kolbenfläche 202 wirkt
und auf die eine sich an einem Druckteller 31 ortsfest
abstützende
Druckfeder 30 drückt.
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Der
Druckraum D4 und der mittlere Druckraum D3 sind mittels einer Leitung 15 fluidisch
verbunden, wobei diese ein – in
Flussrichtung zu dem Druckraum D4 gesehen – schließendes Rückschlagventil RV4 aufweist.
Ferner besteht eine fluidisch wirksame Anbindung des Druckraumes
D4 über
eine Leitung 16 an die Überströmleitung 12.
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Der
Druckraum D1 wirkt mittels einer Steuerleitung 41 fluidisch
auf ein als 2/2-Wegeventil
ausgebildetes Sperrventil 40, das in seiner Ausgangslage
den Druckraum D2 mit dem weiteren Druckraum D4 über eine Leitung 42 verbindet.
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Der
Türkolben 100 weist
eine Verzahnung 103 auf, mittels der die Drehbewegung eines
mit der Verzahnung wälzend
in Eingriff stehenden Ritzels 51 der Abtriebswelle 50 in
eine axiale Bewegung des Türkolbens 100 umgesetzt
wird. Der die Verzahnung 103 aufweisende Teil des Kolbens 100 ist
mit Fluid gefüllt.
Der Kolben 100 weist ferner auf der der Kolbenfläche 102 zugewandten
Seite eine radiale Dichtung 104 auf. Auf diese Weise ist
der Raum der Verzahnung 103 mittelbar dem Druckraum D1
fluidisch zugeordnet, wodurch das Fluid die Verzahnung 103 und
das Ritzel 51 gleichzeitig schmiert.
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Ferner
weist der Ansatz 110 eine in der Kolbenfläche 111 austretende
Bohrung 17 auf, in die eine quer im Ansatz 110 liegende,
bis zur Bohrung 17 reichende Querbohrung 18 mündet. Die
Querbohrung 18 ist in einem Abstand x von der Kolbenfläche 111 angeordnet.
Dieser Abstand x bestimmt den Ort bezüglich des Drehwinkels phi der
Tür, wann
eine Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
eintreten soll, ist also steuerungstechnisch diejenige vorgegebene
Stelle y an der eine starke Schließkraft gewünscht ist. Die Kolben und seine Flächen sind
in 1 jeweils mit unterbrochener Linie
dargestellt.
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Wie
aus 1b und 2 ersichtlich ist, können die
Leitung 15 und das Rückschlagventil
RV4 auch dem Druckkolben 200 zugeordnet sein. Ferner kann
der Druckkolben 200 den Druckraum D4 in einen Druckraum
D4 (erster Teile) und einen die Feder 30 aufnehmenden Druckraum
D4* (zweiter Teil) teilen, wobei zwischen den beiden Räumen D4
und D4* ein Flussquerschnitt 19 vorgesehen ist, der auch
Drosselfunktion aufweisen kann. Zur Feineinstellung der Federkraft
ist das gehäuseseitige
Widerlager der Feder 30 als axial verstellbarer Druckteller 31 ausgebildet.
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Wie 2 und 3c zeigen,
weist die Kolbenfläche 201 des
Druckkolbens 200 eine Andrehung 203 mit kleinerem
Durchmesser auf, so dass zwischen den Kolbenflächen 111 und 201 keine
ein Abheben des Türkolbens 100 verhindernden
Adhäsionskräfte auftreten
können.
Hierzu kann eine oder beide der Kolbenflächen 111 und/oder 201 auch
eine ballige Form aufweisen, oder eine Andrehung 203 kann
auch dem Ansatz 110 zugeordnet sein.
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Die
Durchmesser der Kolben sind so zu wählen, dass der Durchmesser
des Ansatzes 110 kleiner als der des Türkolbens 100 ist,
aber der Durchmesser des Druckkolbens 200 größer als
der des Ansatzes 110, jedoch wiederum kleiner ist als der
des Türkolbens 100.
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Das
sich durch die Druckräume
und Kanäle
bzw. Leitungen ergebende Volumen ist mit Hydrauliköl gefüllt und
entlüftet.
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In
der Ausgangslage, wie sie in den 2 und 3a gezeigt
ist, liegt der Türkolben 100 nebst
Ansatz 110 in seiner Ausgangsstellung, die der der geschlossenen
Türe entspricht.
Durch die auf die Kolbenfläche 111 des
Ansatzes 110 formschlüssig
einwirkende Kolbenfläche 201 des
Druckkolbens 200 wird diese Ausgangsstellung kraftbeaufschlagt
eingehalten.
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Wird
nun – wie
in 3b dargestellt – die Tür geöffnet, beginnen sich der Türkolben 100 und
der Druckkolben 200 unter Formschluss entsprechend der
von der Abtriebswelle 50 und dem Ritzel 51 auf
die Zahnstange 103 übertragene Öffnungsbewegung
der Tür
nach rechts zu bewegen. Hierbei fließt aus dem Druckraum D2 Fluid über die
Leitung 13 und die Überströmleitung 12 in
den Druckraum D1. Die Leitung 14 ist vom Rückschlagventil
RV3 verschlossen. Das durch den in den Druckraum D4 eintauchenden
Druckkolben 200 verdrängte
Fluid-Volumen fließt anteilig über die
Leitung 16 und die Überströmleitung 12 in
den Druckraum D1, wobei das Rückschlagventil
RV1 geöffnet
ist. Das zeitlich abhängige Öffnungsverhalten
ist dabei durch die Drossel 121 und die Drossel 131 einstellbar. Über die
im Druckkolben 200 enthaltene Leitung 15 strömt Fluid in
den sich zunehmend vergrößernden
mittleren Druckraum D3. Dieser Zusammenhang – also ein Übersetzungsverhältnis von
i = 1 – bleibt
bis zum Erreichen der, der maximalen Offenstellung der Türe entsprechenden Endlage
der Kolben 100 und 200 erhalten, wie dies aus
der 4 ersichtlich ist.
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Wird
von außen
keine Kraft mehr in Öffnungsrichtung 4 auf
die Tür
ausgeübt,
so wird durch die auf den Druckkolben 200 wirkende Kraft
der Feder 30 der Druckkolben 200 in Schließrichtung 5 bewegt,
wobei gleichzeitig das Rückschlagventil
RV4 ein Austreten von Fluid aus dem mittleren Druckraum D3 verhindert
und durch den Druckanstieg in dem Druckraum D1 das als 2/2-Wegeventil
ausgebildete Sperrventil 40 mittels der Steuerleitung 41 in
seine Sperrlage überführt und
so die Leitung 42 unterbrochen wird. Hierdurch fließt nur mehr
Fluid aus dem Druckraum D1 über
die Überströmleitung 12 und
nur mehr über
die Leitung 14 gedrosselt durch die Drossel 121 in
den Druckraum D2.
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Pro
Verschiebewegeinheit des Druckkolbens 200 wird von diesem
eine bestimmte Volumensäule
verdrängt.
Entsprechend des kleineren Durchmessers des Ansatzes 110 des
Türkolbens 100 ergibt
dies – da
der mittlere Druckraum D3 fluidisch dicht ist – ein Übersetzungsverhältnis mit
i > 1. Der Türkolben 100 hebt
folglich vom Druckkolben 200 ab.
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Die Übersetzung
i > 1 bleibt solange
bis – wie
in 4 gezeigt – die
den Ansatz 110 durchsetzende, der gewünschten Stelle y entsprechende
Querbohrung 18 der zentrisch angeordneten Bohrung 19 eine
fluidische Verbindung des Druckraumes D3 mit dem Druckraum D2 schafft.
In diesem Moment springt das Übersetzungsverhältnis auf
eine Übersetzung
i < 1 – also eine
Untersetzung – bis
die Stirnfläche 201 des
Druckkolbens 200 wieder auf der dem Ansatz zugehörigen Druckfläche 111 anliegt
und dann das Übersetzungsverhältnis wieder
1:1 annimmt.
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Durch
das Überdruckventil
RV2 wird eine Beschädigung
des Türschließers bei äußerer Gewalteinwirkung
auf die Türe
verhindert.
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In 2 ist
ferner gezeigt, dass die Kolben einem Gehäuse 1 zugeordnet sind,
und die Feder 30 in einem mittels einer Schraubverbindung 3 mit
dem Gehäuse 1 verbundenen
weiteren Gehäuse 2 untergebracht ist.
Auf diese Weise kann besonders einfach der Forderung nach verschieden
starken Schließfedern
entsprochen werden. Durch das dem weiteren Gehäuse zugeordnete, von außen zugängliche
Einstellmittel in Form eines auf die Feder drückenden Drucktellers 31,
kann die Feder besonders einfach sowohl vorgespannt als auch feineingestellt
werden.
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