DE102007042270A1

DE102007042270A1 - Türschließer

Info

Publication number: DE102007042270A1
Application number: DE200710042270
Authority: DE
Inventors: Bernd Brieseck
Original assignee: Dorma Deutschland GmbH
Current assignee: Dorma Deutschland GmbH
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-12

Abstract

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft einen Türschließer (1) zur Regelung einer Bewegung eines damit koppelbaren Türflügels, umfassend eine Stelleinrichtung (2), welche eine Antriebsachse (12), die mit dem Türflügel koppelbar ist, umfasst, eine Regeleinrichtung (3), die eine Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit (13) umfasst, welche mit der Stelleinrichtung (2) gekoppelt ist, ein Gehäuse (5), welches die Stelleinrichtung (2) und die Regeleinrichtung (3) zumindest teilweise aufnimmt, wobei die Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit (13) eine Kolbeneinheit (17) aufweist, welche bei einer Türbewegung ein Druckmittel (11) zumindest teilweise von einer ersten Kammer über mindestens einen Kanal (16) in eine mit der ersten Kammer fluidisch kommunizierende zweite Kammer des Türschließers (1) und umgekehrt durch Bewegung eines Kolbens (4) relativ zu dem Gehäuse (5) fördert, um über eine Kolbenbewegung und die Stelleinrichtung (2) die Bewegung des Türflügels zu regeln, wobei das Druckmittel (11) eine magnetrheologische Flüssigkeit enthält. Weiter betrifft der Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer magnetrheologischen Flüssigkeit als Druckmittel und ein Verfahren zur Regelung der Bewegung des Türflügels mittels eines erfindungsgemäßen Türschließers (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Türschließer zur Regelung einer Bewegung eines damit koppelbaren Türflügels gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung einer magnetrheologischen Flüssigkeit als Druckmittel für einen Türschließer gemäß des Anspruchs 15. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Türflügels mittels eines Türschließers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 16.
Ein gattungsgemäßer Türschließer ist aus der EP 0 756 663 B1 bekannt. In seinem zylinderförmigen Gehäuse ist ein Laschenwagen gelagert, der bereichsweise eine Feder durchsetzt. Diese Feder stützt sich einerseits an einem Vorsprung im Gehäuse und andererseits an einem Kragen des Laschenwagens ab. Des Weiteren verfügt der Türschließer über eine Antriebsachse, mit der der zu bewegende Türflügel verbunden ist. Innerhalb des Gehäuses weist die Antriebsachse eine exzenterförmige Hubkurvenscheibe auf. Diese Hubkurvenscheibe ist zwischen zwei, am Laschenwagen angeordnete und als Stützmittel bzw. als Druckelement wirkende, Rollen positioniert. Eine Bewegung der Antriebsachse resultiert aufgrund der Exzentrität der Hubkurvenscheibe in einer longitudinalen Bewegung des Laschenwagens.
Zusätzlich zu dem Federelement ist im Stand der Technik der Einsatz von Kolben im Zusammenwirken mit der Feder bekannt. Feder und Kolben bilden dabei ein Dämpfungssystem. Der Kolben ist mit Öl als Druckmittel beaufschlagt. Bei einer Bewegung der Antriebsachse drängt der Kolben das Druckmittel durch Kanäle von einer ersten Kammer in eine zweite Kammer und bewirkt so eine Dämpfung der Bewegung. Der Durchfluss des Druckmittels durch die Kanäle ist im Stand der Technik durch Ventile steuerbar.
Die Steuerung des Durchflusses mittels Ventilen ist sehr aufwendig und erfordert eine komplexe Steuerung. Zudem sind die Ventile störanfällig.
Ausgehend von dem zuvor aufgeführten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Türschließer und ein Verfahren zu schaffen, welche die Bewegung einer damit gekoppelten Tür auf einfachere Weise steuern. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfachere Steuerung für einen Türschließer mit geeigneten Mitteln zu schaffen.
Die zuvor genannten Aufgaben werden gelöst durch einen erfindungsgemäßen Türschließer gemäß Anspruch 1, eine Verwendung einer magnetrheologischen Flüssigkeit als Druckmittel für einen Türschließer gemäß Anspruch 15 und ein Verfahren gemäß Anspruch 16. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 14 und 17 und 18 angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einem Türschließer zur Regelung einer Bewegung eines damit koppelbaren Türflügels, umfasst sind: eine Stelleinrichtung, welche eine Antriebsachse, die mit dem Türflügel koppelbar ist, umfasst, eine Regeleinrichtung, die eine Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit umfasst, welche mit der Stelleinrichtung gekoppelt ist, ein Gehäuse, welches die Stelleinrichtung und die Regeleinrichtung zumindest teilweise aufnimmt, wobei die Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit eine Kolbeneinheit aufweist, welche bei einer Türbewegung ein Druckmittel zumindest teilweise von einer ersten Kammer über mindestens einen Kanal in eine mit der ersten Kammer fluidisch kommunizierende zweite Kammer des Türschließers und umgekehrt durch Bewegung eines Kolbens relativ zu dem Gehäuse fördert, um über die Kolben bewegung und die Stelleinrichtung, die Bewegung des Türflügels zu regeln, wobei das Druckmittel eine magnetrheologische Flüssigkeit enthält.
In dem Gehäuse sind die Stelleinrichtung und die Regeleinrichtung zumindest teilweise aufgenommen. Mit der Regeleinrichtung ist eine Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit aufgenommen, welche eine Kolbeneinheit aufweist. Die Kolbeneinheit verfährt in einem speziell ausgebildeten Abschnitt des Gehäuses, wobei ein Kolben zumindest einen Abschnitt in zwei Kammern trennt. Die Kammern sind durch den Kolben getrennt und über mindestens einen Kanal miteinander fluidisch verbunden. In den Kammern ist ein Druckmittel eingefüllt, welches bei einer Bewegung des Kolbens zumindest teilweise über den Kanal in die entsprechende Kammer gefördert wird. Der Kanal weist jeweils eine Öffnung zu der entsprechenden Kammer auf, wobei die Öffnung durch eine Seitenfläche beim Verfahren des Kolbens verschlossen werden kann. Bevorzugt sind mehrere Kanäle ausgebildet. Bei einem Verfahren des Kolbens sind zum Beispiel nacheinander die Öffnungen verschließbar durch den Kolben. Die Kammern werden voneinander durch den Kolben unterteilt. Durch die Bewegung des Kolbens verändern sich die Volumina der Kammern entsprechend. Ebenso verändert sich die Anzahl der Kanalöffnungen einer Kammer. Hierdurch lässt sich eine unterschiedliche Menge an Druckmittel aus einer Kammer in die andere fördern, wodurch eine Dämpfung erzielt wird.
Das Druckmittel umfasst eine magnetrheologische Flüssigkeit und ist bevorzugt als magnetrheologische Flüssigkeit – oder kurz MRF – ausgebildet. Eine magnetrheologische Flüssigkeit (MRF) zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
Die MRF ist zumindest teilweise als eine Suspension von magnetisch polarisierbaren Partikeln in einer Trägerflüssigkeit ausgebildet. Bei Anlegen eines Magnetfelds erfolgt durch eine Wechselwirkung zwischen Dipolen eine Kettenbildung. Einhergehend mit der Kettenbildung ist eine Verstei fung, welche innerhalb kürzester Zeit erfolgt, insbesondere in wenigen Millisekunden. Die Kettenbildung bzw. die Versteifung ist reversibel, ebenfalls in kürzester Zeit. Durch Veränderungen des Magnetfeldes lässt sich die MRF in verschiedene Betriebsmodi transformieren, zum Beispiel in einen Schermodus, in einen Fließmodus oder in einen Quetschmodus.
Um die Merkmale der MRF für die Erfindung zu nutzen, ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Regeleinrichtung ein Steuermittel zum Steuern eines Durchflusses des Druckmittels durch den mindestens einen Kanal in Abhängigkeit von zumindest einem vorgebbaren Signal umfasst. Die Steuermittel sind derart ausgebildet, dass diese den Durchfluss des Druckmittels durch den Kanal oder die Kanäle beeinflussen, d. h. verändern können. Bevorzugt sind die Steuermittel ventilfrei ausgebildet. Hierdurch lassen sich ein einfacherer Aufbau und eine einfachere Regelung realisieren, welche insbesondere weniger störanfällig ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Steuermittel Magnetmittel zum Erzeugen eines Magnetfeldes in dem Bereich des Kanals umfasst, um dadurch das Druckmittel hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft, insbesondere hinsichtlich dessen Fließeigenschaft, zu verändern. Das Magnetmittel wirkt mit der MRF derart zusammen, dass die aus dem Zusammenwirken resultierenden magnetrheologischen Effekte für den Türschließer effektiv nutzbar sind. Durch die Magnetmittel lässt sich innerhalb von kürzester Zeit, das heißt etwa im Bereich von wenigen Millisekunden, eine Kettenbildung und damit eine Versteifung der MRF erzeugen und reversibel auflösen, so dass dadurch insbesondere die Fließeigenschaften der MRF beeinflussbar sind. Durch die Versteifung wird die Verdrängung der MRF von einer Kammer in die andere Kammer durch die Kanäle schwergängiger, so dass der Durchfluss verringert ist. Umgekehrt lässt sich durch ein Aufheben der Versteifung der Durchfluss durch die Kanäle erhöhen. Über diesen Effekt lässt sich ventilfrei der Durchfluss auf einfache Weise steuern.
Deshalb umfasst in einer weiteren Ausführungsform das Magnetmittel oder umfassen die Magnetmittel mindestens je einen Elektromagneten, der benachbart zu einem Teil des Kanals ausgebildet ist, um ein Magnetfeld im Bereich des Kanals zu erzeugen. Durch einen Elektromagneten lässt sich in kürzester Zeit ein Magnetfeld erzeugen bzw. aufheben, so dass eine schnelle Steuerung des Durchflusses hierüber bewirkt werden kann. Neben Elektromagneten ist auch jede andere Art an Magneten oder Magnetfelderzeugern verwendbar, die ein Magnetfeld erzeugen bzw. aufheben können.
Bevorzugt weist das Magnetmittel eine Durchgangsöffnung auf, welche insbesondere als ein Teilabschnitt des Kanals ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich das Druckmittel durch das Magnetmittel und damit durch das dort vorhandene Magnetfeld durchführen.
Vorgesehen ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel, dass der mindestens eine Kanal Abschnitte mit unterschiedlichen Querschnitten aufweist. Der Kanal kann sich zum Beispiel abschnittsweise verjüngen oder verbreitern oder allgemein seine Querschnittsform ändern, zum Beispiel von einem eckigen in einen runden Abschnitt und umgekehrt. Für den Querschnitt ist jede geeignet Form wählbar, insbesondere eine quadratische, rechteckige, polygone, runde, ovale, asymmetrische oder symmetrische Form wählbar. Ein Abschnitt, der einen unterschiedlichen Querschnitt gegenüber mindestens einem der anderen Abschnitte aufweist, kann beispielsweise in dem Magnetmittel ausgebildet sein. Hierdurch lässt sich der Durchfluss der MRF noch besser steuern.
Die magnetrheologische Flüssigkeit enthält bevorzugt eine Trägerflüssigkeit, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Silikonöle, Mineralöle, Ester, Glykole und Wasser. Weiter bevorzugt ist, dass die magnetrheologische Flüssigkeit Partikel umfasst, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Carbonyleisen, Eisen, Eisen-Cobalt-Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen, Magnetite, Ferrite. Die Partikel weisen dabei bevorzugt eine Partikelgröße auf, welche im Bereich von Nanopartikeln, jedoch auch im Bereich von Mikropartikeln liegen, etwa im Bereich von 1 nm bis hin zu 10 μm. Die Partikelgröße kann vereinzelt auch außerhalb dieses Bereiches liegen. Beispielsweise umfasst eine mögliche Ausführungsform der MRF ein Ferrofluid mit Partikeln von etwa 10 nm Größe. Weiter bevorzugt umfasst die MRF Additive, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Dispergatoren, Thixotropiermittel, Antiverschleißmittel, Antioxidantien etc. Die MRF kann verschiedenste Kombinationen der Trägerflüssigkeiten, Partikel und Additive umfassen.
Um den Durchfluss der MRF durch den mindestens einen Kanal optimal entsprechend einem vorgebbaren Signal, wie zum Beispiel einer Umgebungsgröße zu steuern, ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Regeleinrichtung zusätzlich mindestens eine Sensoreinheit umfasst, welche ein Signal erfasst, anhand dessen das vorgebbare Signal erzeugt wird, über welches die Steuerung des Durchflusses beeinflusst ist. Das vorgebbare Signal kann alternativ beliebig gewählt sein. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn mindestens ein Sensor vorgesehen ist, der einen Umgebungsparameter erfasst. Davon abhängig lässt sich dann eine optimale Regelung des Türschließers realisieren. Der Sensor erfasst den Parameter, dieser erfasste Wert wird über entsprechende Leitungseinrichtungen, beispielsweise drahtgebunden oder drahtlos, an eine entsprechende Steuerung oder Regelung weitergeleitet, welche ein entsprechendes vorgebbares Signal daraus erzeugt. In Abhängigkeit von diesem Signal lässt sich der Durchfluss dann optimal angepasst an den erfassten Parameter regeln. Es können mehrere Sensoren vorgesehen sein, welche gleiche oder unterschiedliche Parameter an gleichen oder unterschiedlichen Stellen erfassen.
Die Sensoreinheit ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe umfassend Temperatursensoren, Positionssensoren, Winkelgebersensoren, In krementalsensoren, Feuchtigkeitssensoren, Drucksensoren, Luftmessungssensoren, Partikelerfassungssensoren und dergleichen. Dadurch lässt sich der Durchfluss der MRF durch die entsprechenden Parameter Temperatur, insbesondere Umgebungstemperatur, Position, insbesondere Türposition, Winkel, insbesondere Öffnungswinkel der Tür, Feuchtigkeit, insbesondere Umgebungs- oder Luftfeuchtigkeit, Druck, insbesondere Umgebungs- oder Luftdruck, Luft oder Luftzusammensetzung, Partikel und dergleichen optimal steuern.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gehäuse eine austauschbare Trägereinheit aufweist, an welchem die Kammern, die Kanäle und/oder die Kolbeneinheit angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich ein Türschließer entsprechend nachrüsten oder warten. Bei einem Ausfall eines Bauteils der Trägereinheit lässt sich durch einfachen Austausch der Trägereinheit die Funktionsfähigkeit des Türschließers schnell wiederherstellen. Die Kanäle können als von außen zugängliche Leitungen oder als in der Trägereinheit ausgeformte Kanäle ausgebildet sein, zum Beispiel durch Bohren. Die Kammern, der Kanal und/oder die Kolbeneinheit können mehrstückig mit der Trägereinheit ausgebildet sein. Neben den Kammern, dem Kanal oder den Kanälen und/oder der Kolbeneinheit können zudem die Magnetmittel und/oder Steuermittel an der austauschbaren Trägereinheit ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kammern, der Kanal und/oder die Kolbeneinheit einstückig mit der Trägereinheit ausgebildet sind. Dadurch ist eine einfache Handhabbarkeit beispielsweise für die Montage gegeben.
Die Erfindung schließt weiter die technische Lehre ein, dass bei einem Türschließer zur Regelung einer Bewegung eines damit koppelbaren Türflügels als Druckmittel eine magnetrheologische Flüssigkeit verwendet wird, wobei der Türschließer eine Stelleinrichtung, welche eine Antriebs achse, die mit dem Türflügel koppelbar ist, umfasst, eine Regeleinrichtung, die eine Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit umfasst, welche mit der Stelleinrichtung gekoppelt ist, und ein Gehäuse aufweist, welches die Stelleinrichtung und die Regeleinrichtung zumindest teilweise aufnimmt, wobei die Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit eine Kolbeneinheit aufweist, welche bei einer Türbewegung das Druckmittel zumindest teilweise von einer ersten Kammer über mindestens einen Kanal in eine mit der ersten Kammer fluidisch kommunizierende zweite Kammer des Türschließers und umgekehrt durch Bewegung eines Kolbens relativ zu dem Gehäuse fördert, um über die Kolbenbewegung und die Stelleinrichtung, die Bewegung des Türflügels zu regeln.
Die Verwendung der MRF als Druckmittel mit den entsprechenden Steuermitteln ermöglicht eine effektive Nutzung der magnetrheologischen Effekte, um eine ventilfreie und vereinfachte Regelung eines Türschließers zu realisieren.
Zudem schließt die Erfindung weiter die technische Lehre ein, dass bei einem Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Türflügels mittels eines Türschließers, wobei in einem Gehäuse eine Stelleinrichtung und eine Regeleinrichtung zumindest teilweise aufgenommen werden, wobei die Stelleinrichtung eine Antriebsachse aufweist, die mit dem Türflügel gekoppelt wird, wobei die Regeleinrichtung, die eine Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit umfasst, mit der Stelleinrichtung gekoppelt wird, wobei die Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit eine Kolbeneinheit aufweist, durch welche bei einer Türbewegung ein Druckmittel von einer ersten Kammer über mindestens einen Kanal in eine mit der ersten Kammer fluidisch kommunizierende zweite Kammer des Türschließers und umgekehrt durch Bewegung eines Kolbens relativ zu dem Gehäuse gefördert wird, um über die Kolbenbewegung und die Stelleinrichtung, die Bewegung des Türflügels zu regeln, die Schritte umfasst sind: a) Durchführen des Druckmittels durch den mindestens einen Kanal in Abhängigkeit von dem Kolben und einer Position des Türflügels, b) Steuern eines Durchflusses des Druckmittels durch den mindestens einen Kanal mittels Steuermittel in Abhängigkeit von mindestens einem vorgebbaren Signal, wobei als das Druckmittel eine magnetrheologische Flüssigkeit durch den Kanal durchgeführt wird und das Steuern des Durchflusses den Schritt c) Erzeugen eines Magnetfeldes im Bereich des Kanals umfasst, um die MRF hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft entsprechend zu verändern. Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt die Steuerung des Durchflusses ventilfrei durch Veränderungen der rheologischen Eigenschaften der MRF. Durch Erzeugen eines Magnetfeldes werden die Eigenschaften der MRF entsprechend verändert.
Für die Regelung wird über wenigstens einen Sensor mindestens ein Umgebungsparameter erfasst, beispielsweise der Öffnungswinkel eines Türflügels und/oder eine Temperatur. Die erfassten Parameter werden an die Steuerung übertragen, beispielsweise per Funk, Bluetooth oder dergleichen. Dort wird ein entsprechendes vorgebbares Signal generiert. Dieses Signal wird für die Erzeugung des Magnetfeldes verwendet, um eine entsprechende Versteifung oder Verkettung der MRF zu bewirken und damit den Durchfluss der MRF durch den Kanal oder die Kanäle zu steuern.
Es lassen sich entsprechende vorgebbare Signale in einem Speicher ablegen. Diese lassen sich zu bestimmten Profilen zusammenfügen, so dass sich für unterschiedliche Umgebungszustände unterschiedliche Profile abrufen lassen und sich so eine Programmierung des Türschließers realisieren lässt. Diese Programme lassen sich entsprechend für andere Türschließer einsetzen.
Vorgesehen ist zudem, dass das Erzeugen eines Magnetfeldes den Schritt umfasst, Erzeugen eines Magnetfeldes im Bereich des Kanals, um die MRF hinsichtlich seiner Durchflusseigenschaften entsprechend zu verändern. Hierbei erfolgt die Generierung eines Magnetfeldes in einem örtlich eng begrenzten Gebiet, so dass Beeinflussungen weiterer Komponenten durch das Magnetfeld weitestgehend ausgeschlossen sind. Zur Vermeidung von unerwünschten Einflüssen durch das Magnetfeld lassen sich Abschirmungen vorsehen.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches in den Figuren schematisch dargestellt ist. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:
1: schematisch die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Türschließers,
2: perspektivisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Türschließers,
3: perspektivisch einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Türschließer nach 2,
4: perspektivisch einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Türschließer nach 2,
5: perspektivisch einen quer durch einen Inkrementalgeber geschnittenen Türschließer,
6: einen Querschnitt, geschnitten durch das MRF eines erfindungsgemäßen Türschließers,
7: perspektivisch einen Ausschnitt im Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Türschließer,
8: perspektivisch einen quer geschnittenen Ausschnitt eines Steuermittels des erfindungsgemäßen Türschließers,
9: perspektivisch einen längs geschnittenen Ausschnitt eines anderen Steuermittels des erfindungsgemäßen Türschließers,
10: perspektivisch einen längs geschnittenen Ausschnitt des Steuermittels des erfindungsgemäßen Türschließers gemäß 9,
11: perspektivisch einen Nachrüstbausatz mit Bauteilen des erfindungsgemäßen Türschließers und
12: perspektivisch den Nachrüstbausatz eingebaut in einen Türschließer.
1 zeigt schematisch die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Türschließers 1. Das Schema des Türschließers 1 umfasst eine Stelleinrichtung 2, welche mit einer Regeleinrichtung 3 über einen Kolben 4 einer Kolbeneinheit gekoppelt ist. Die Stelleinrichtung 2 und die Regeleinrichtung 3 sind teilweise oder ganz in einem Gehäuse 5 angeordnet. Über eine Sensoreinheit 6 wird ein Umgebungsparameter, hier die Position eines Bauteils der Stelleinrichtung 2, erfasst. Die Sensoreinheit 6 steht mit einer Steuerung oder einem Regler 7 in Verbindung. Ein zu dem erfassten Parameter korrespondierendes Signal wird von der Sensoreinheit 6 an den Regler 7 weitergeleitet. Der Regler 7 verarbeitet das Signal in eine entsprechende Stellgröße. Mit dieser Stellgröße wird ein Steuermittel 8 gespeist, welches ein Magnetmittel 9 umfasst. Das Magnetmittel 9 ist vorliegend als Elektromagnet 10 ausgebildet. Das Magnetmittel 9 erzeugt in Abhängigkeit von der Stellgröße, im dargestellten Beispiel von einer von dem Steuermittel 8 gelieferten Stromstärke oder Spannung, ein Magnetfeld (nicht dargestellt), welches eine in dem Gehäuse 5 vorhandene magnetrheologische Flüssigkeit (MRF) 11 hinsichtlich seiner Eigenschaften, hier der Fließeigenschaft, verändert. Durch die Veränderung der Fließeigenschaft wird eine Steuerung des Flusses der MRF 11 bewirkt. Bei einer Bewegung des Kolbens 4 (dargestellt durch den Pfeil bei Bezugszeichen 2), beispielsweise durch manuelles Öffnen der Tür, wird die MRF 11 zwischen Elektromagnet 10 und dem Kolben 4 verdrängt (dargestellt durch die gebogenen Pfeile). Bei Ausbildung eines Magnetfeldes in dem Bereich zwischen Kolben 4 und Elektromagnet 10 verändert sich die Fließeigenschaft der MRF 11. Insbesondere bilden sich in der MRF 11 Ketten, welche eine Versteifung der MRF 11 bewirken. Hierdurch ist für das Verdrängen der MRF 11 ein größerer Kraftaufwand erforderlich, so dass sich über eine entsprechende Ausbildung des Magnetfeldes eine Steuerung der Bewegung des Kolbens 4 realisieren lässt. Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Türschließers ist in 2 dargestellt.
2 zeigt perspektivisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Türschließers 1. Der Türschließer 1 ist in einem Gehäuse 5 angeordnet, welches mehrteilig mit einem Gehäusekörper 5a und zwei Gehäusedeckeln 5b (nur einer davon ist dargestellt) ausgebildet ist. Der Gehäusedeckel 5b weist Belüftungsöffnungen 5c auf. Seitlich nach unten aus dem Gehäuse 5 ragt ein Teil der Stelleinrichtung 2 heraus, genauer eine Antriebsachse 12 der Stelleinrichtung 2. Über diese Antriebsachse 12 ist der Türschließer 1 mit einer hier nicht dargestellten Tür oder einem Türflügel koppelbar. Der innere Aufbau des Türschließers wird anhand von 3 deutlich.
3 zeigt perspektivisch einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Türschließer 1 nach 2. In dem Gehäuse 5 sind die Regeleinrichtung 3 und die Stelleinrichtung 2 zumindest teilweise aufgenommen. Die Regeleinrichtung 3 umfasst eine Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit 13 mit einem entsprechenden Kolbengehäuse 14. Weiter umfasst die Regeleinrichtung 3 die Steuermittel 8, welche vorliegend an einer Trägereinheit 15 ausgebildet sind. In der Trägereinheit 15 sind Kanäle 16 ausgebildet, durch welche das Druckmittel 11 (MRF, hier nicht dargestellt) fließen kann. Das Druckmittel 11 wird dabei durch eine Kolbeneinheit 17 (umfassend den in 1 dargestellten Kolben 4 und das Kolbengehäuse 14) durch die Kanäle 16 gezwungen. Die Steuermittel 8 sind als Magnetmittel 9 ausgebildet, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Die Magnetmittel 9 sind benachbart zu den Kanälen 16 angeordnet, um in unmittelbarer Nähe der Kanäle 16, welche von dem Druckmittel 11, welches als magnetrheologische Flüssigkeit – kurz MRF – ausgebildet ist, durchströmt werden, ein Magnetfeld zu erzeugen. Durch das Magnetfeld wird die MRF 11 in dem Wirkungsbereich des Magnetfeldes hinsichtlich seiner Fließeigenschaften verändert, so dass sich über die Veränderung der Fließeigenschaften der Durchfluss der MRF 11 durch die Kanäle 16 verändern lässt. Das Kolbengehäuse 14 weist zudem Nuten 14a auf, durch welche ebenfalls das Druckmittel 11 fließen kann.
4 zeigt perspektivisch einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Türschließer 1 nach 2. Die Trägereinheit 15 ist hier als separate Platte 15a ausgebildet, welche über Schrauben 18 mit dem Kolbengehäuse 14 des Türschließers 1 verbunden ist. In dem Kolbengehäuse 14 ist zudem ein Kanal 16 zum Transport der MRF 11 ausgebildet. Das Gehäuse 5 ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und umgibt die Regeleinrichtung 3 und die Stelleinrichtung 2 zumindest teilweise. Entlang der Trä gereinheit 15 verlaufen elektrische Leitungen 19, über welche Signale und/oder elektrischer Strom zu den Magnetmitteln 9 geleitetet werden kann.
5 zeigt perspektivisch einen quer durch einen Inkrementalgeber 20 geschnittenen Türschließer 1. Der Inkrementalgeber 20 ist an der Antriebsachse 12 angeordnet, und erfasst einen Öffnungswinkel eines nicht dargestellten, mit dem Türschließer 1 gekoppelten Türflügels. Der erfasste Wert wird an eine Steuerung oder einen Regler 7 der Regeleinrichtung 3 weitergeleitet (dargestellt in 1). Die Steuerung 7 generiert daraus ein Signal, über welches die in 1 dargestellten Magnetmittel 9 gesteuert werden und ein entsprechendes Magnetfeld erzeugt wird. Durch ein entsprechendes Magnetfeld wird die MRF 11 hinsichtlich ihrer Fließeigenschaften verändert, so dass der Durchfluss der MRF 11 durch die Kanäle 16 einstellbar ist.
6 zeigt einen Querschnitt, geschnitten durch die MRF 11 eines erfindungsgemäßen Türschließers 1. Hier genauer dargestellt ist die Kolbeneinheit 17 und die Kanäle 16, durch welche die MRF 11 gefördert wird. Ein Kanalabschnitt des Kanals 16 verläuft dabei unmittelbar durch die Magnetmittel 9, so dass ein dieser Kanalabschnitt unmittelbar durch ein von dem entsprechenden Magnetmittel 9 erzeugtes Magnetfeld verläuft. Hierdurch lassen sich die Fließeigenschaften der MRF 11 in dem entsprechenden Kanalabschnitt einstellen, um den Durchfluss der MRF 11 entsprechend zu regeln. Zu erkennen ist, dass die Kanäle 16 sowohl in der Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit 13, genauer dem Kolbengehäuse 14, als auch in der Trägereinheit 15 ausgebildet sind. Vorliegend sind die Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit 13 und die Trägereinheit 15 mehrteilig ausgebildet. Ebenfalls dargestellt sind die Antriebsachse 12 und der daran angeordnete Inkrementalgeber 20. Der Inkrementalgeber 20 erfasst einen Parameter – hier den Öffnungswinkel des Türflügels – aus welchem ein vorgebbares Signal zum Steuern des Durchflusses der MRF 11 durch die Kanäle 16 erzeugt wird.
7 zeigt perspektivisch einen Ausschnitt im Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Türschließer 1. Dargestellt ist die Trägereinheit 15, an welcher die Kanäle 16 sowie die Magnetmittel 9 angeordnet sind. Der Schnitt erfolgt durch Schraubenlöcher 21 für die Schrauben 18 gemäß 4. Der Kanal 16 verläuft durch die Magnetmittel 9.
8 zeigt perspektivisch einen quer geschnittenen Ausschnitt eines Steuermittels 8 des erfindungsgemäßen Türschließers 1, genauer einen Abschnitt des Kanals 16, durch welchen die MRF 11 gefördert wird, bis zu den Steuermitteln 8. Die Steuermittel 8 sind hier nur schematisch angedeutet und umfassen teilweise dargestellt die Spule 22 und ein Joch 24 eines Elektromagneten 10. Der Kanal 16 weist abschnittsweise unterschiedliche Querschnittsformen über seinen Verlauf auf. So weist der Kanal 16 in Strömungsrichtung zuerst einen kreisförmigen Querschnitt 16a auf, welcher sich dann in einen diffusorartigen Querschnitt 16b verbreitert und im Bereich der Steuermittel 8 etwa eine rechteckige Form 16c aufweist. Dabei ist die rechteckige Form 16c des Kanals 16 im Bereich des Magnetfeldes mit der höchsten Feldstärke angeordnet, um somit die größte Wirkung auf die MRF 11 zu erhalten. Die unterschiedlichen Querschnittsflächen 16a–16c können hinsichtlich Form und/oder Querschnittsfläche unterschiedlich ausgebildet sein. Alternativ kann die Form oder die Querschnittsfläche gleich ausgebildet sein. Eine Kantenlänge der rechteckigen Form 16c des Querschnitts kann zum Beispiel mindestens 1 mm betragen. Über die entsprechenden Abmaße lässt sich die Durchflussmenge unter Berücksichtigung der MRF 11 durch den Kanal einstellen.
9 zeigt perspektivisch einen längs geschnittenen Ausschnitt eines anderen Steuermittels 8 des erfindungsgemäßen Türschließers 1. Der hier geschnitten dargestellte Kanal 16 weist ebenfalls eine Kanalabschnitt 16a mit einem kreisförmigen Querschnitt auf, welcher sich dann zum Übergang in den Bereich der Steuermittel 8 diffusorartig 16b verbreitert und im Bereich der Steuermittel 8 im Wesentlichen rechteckig 16c ausgebildet ist. In Strömungsrichtung hinter dem Steuermittel 8, welches hier dargestellt eine Spule 22 und ein Joch 24 umfasst, nimmt der Kanal 16 eine entsprechen de düsenartige Querschnittsform 16d an und mündet schließlich in einer kreisförmigen Querschnittsform 16a.
10 zeigt perspektivisch einen längs geschnittenen Ausschnitt des Steuermittels 8 des erfindungsgemäßen Türschließers 1 gemäß 9. Hier ist der Kanal 16 nicht geschnitten dargestellt. Ansonsten ist der Verlauf des Kanals 16 wie in 9 beschrieben. Ebenso wie in 9 umfasst das Steuermittel 8 hier dargestellt das Joch 24 und die Spule 22 eines Elektromagneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes.
11 zeigt perspektivisch einen Nachrüstbausatz mit Bauteilen des erfindungsgemäßen Türschließers 1. Auf der Trägereinheit 15 sind beispielsweise drei Steuermittel 8, welche die Magnetmittel 9 umfassen angeordnet. Die Steuermittel 8 umfassen Elektromagnete 10 mit entsprechend regelbaren Spulen 22, über welche sich mittels eines elektrischen Stroms ein Magnetfeld mit einstellbarer Feldstärke erzeugen lässt. Weiter ist ein Netzteil 23 zur Speisung mit elektrischem Strom vorgesehen. Der elektrische Strom wird über die Leitungen 19 zu den entsprechenden Spulen 22 geleitet. Auf der Trägereinheit 15 ist ebenfalls die Steuerung 7 angeordnet, welche entsprechende Stellgrößen zur Steuerung der Elektromagnete 10 generiert. Weiter sind in der Trägereinheit 15 die Kanäle 16 ausgebildet, durch welche die MRF 11 gefördert wird. Die Trägereinheit 15 wird über die Schrauben 18 mit dem Türschließer 1, genauer dem Kolbengehäuse 14 verbunden.
12 zeigt perspektivisch den Nachrüstbausatz eingebaut in einen Türschließer. Der Türschließer 1 entspricht dem in 2, wobei Teile des Gehäuses 5 nicht dargestellt sind, um den Nachrüstbausatz zu erkennen. Der Nachrüstbausatz ist mit der Stelleinrichtung 2 gekoppelt, um entsprechend die Türbewegung des Türflügels über die Elektromagneten 10 in Abhängigkeit von einem Signal des Inkrementalgebers 20 über die Antriebsachse 12 zu regeln. Hierzu generiert die Steuerung 7 entsprechende Signale, welche als elektrischer Strom an die Elektromagneten 10 weitergeleitet werden. Vorliegend sind drei Elektromagneten 10 an der Trägereinheit 15 angeordnet.
Zusammengefasst lässt sich Folgendes festhalten:
Das Öl als Druckmittel eines Türschließers gemäß dem Stand der Technik wird ersetzt durch eine MRF. Eine MRF ist eine Suspension von magnetisch polarisierbaren Partikeln in einer Trägerflüssigkeit. Durch Anlegen eines Magnetfeldes kommt es zur Kettenbildung im Magnetfeld durch die Wechselwirkung zwischen den Dipolen. Hierdurch ergibt sich eine reversible Versteifung in einigen Millisekunden. Wird zum Beispiel eine Spannung auf die Spule eines Elektromagneten gegeben und ein Magnetfeld erzeugt, so entsteht eine Versteifung der MRF. Diese Versteifung stoppt oder verringert den Druckmittelfluss und gleichzeitig die Bewegung des Kolbens. Je nach Magnetfeld kann die Versteifung unterschiedlich ausfallen. Die Bewegung des Kolbens kann somit mit dieser MRF gesteuert werden. Bei heutigen Ventilen gemäß dem Stand der Technik als Steuermittel kommt es zu unterschiedlicher Bewegung der Tür im Sommer und im Winter. Dies kommt durch die Temperaturschwankungen, welche die Viskosität, den Ausdehnungskoeffizienten usw. des Öls bei Türschließern gemäß dem Stand der Technik beeinflussen. Durch Verwendung der MRF kann beispielsweise ein Programm oder eine Software erstellt werden, welche den Türschließer der Jahreszeit angepasst steuert, d. h. die Versteifung der Flüssigkeit steuert. Den Versteifungseffekt kann man zur Steuerung des Türschließers gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden. An den Positionen, an denen gemäß dem Stand der Technik Ventile angeordnet waren, können nun Magnetspulen eingesetzt werden. Bevorzugt werden nur noch zwei Magnetspulen eingesetzt. Die Steuerung fragt über einen Inkrementalgeber oder einige andere Sensoreinheit Parameter, zum Beispiel die Position der Tür, ab. Je nach hinterlegtem Programm verändert sich die Schließgeschwindigkeit der Tür. Endanschlag, Schließ verzögerung und Öffnungsdämpfung können so kontrolliert werden. Auch ist ein Dauerauf möglich. Mit Hilfe einer Fernsteuerung könnten die Programme verstellt werden. Die Tür wird manuell geöffnet, wodurch der Türschließer betätigt wird. Das Schließen der Tür über den Türschließer wird erfindungsgemäß durch eine Elektronik kontrolliert. Mit Hilfe eines Präsenzsensors kann die Tür auch bei der Erkennung eines Hindernisses zum Stehen gebracht werden.

1: Türschließer
2: Stelleinrichtung
3: Regeleinrichtung
4: Kolben
5: Gehäuse
5a: Gehäusekörper
5b: Gehäusedeckel
5c: Belüftungsöffnungen
6: Sensoreinheit
7: Steuerung/Regler
8: Steuermittel
9: Magnetmittel
10: Elektromagnet
11: Druckmittel, magnetrheologische Flüssigkeit (MRF)
12: Antriebsachse
13: Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit
14: Kolbengehäuse
14a: Nut
15: Trägereinheit
15a: Platte
16: Kanal
16a: Kanalabschnitt mit kreisförmigem Querschnitt
16b: Kanalabschnitt mit diffusorförmigem Querschnitt
16c: Kanalabschnitt mit rechteckigem Querschnitt
16d: Kanalabschnitt mit düsenförmigem Querschnitt
17: Kolbeneinheit
18: Schrauben
19: Leitung (elektrisch)
20: Inkrementalgeber
21: Schraubenlöcher
22: Spule
23: Netzteil
24: Joch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0756663 B1 [0002]

Claims

Türschließer (1) zur Regelung einer Bewegung eines damit koppelbaren Türflügels, aufweisend eine Stelleinrichtung (2), welche eine Antriebsachse (12), die mit dem Türflügel koppelbar ist, umfasst, eine Regeleinrichtung (3), die eine Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit (13) umfasst, welche mit der Stelleinrichtung (2) gekoppelt ist, ein Gehäuse (5), welches die Stelleinrichtung (2) und die Regeleinrichtung (3) zumindest teilweise aufnimmt, wobei die Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit (13) eine Kolbeneinheit (17) aufweist, welche bei einer Türbewegung ein Druckmittel (11) zumindest teilweise von einer ersten Kammer über mindestens einen Kanal (16) in eine mit der ersten Kammer fluidisch kommunizierende zweite Kammer des Türschließers (1) und umgekehrt durch Bewegung eines Kolbens (4) relativ zu dem Gehäuse (5) fördert, um über eine Kolbenbewegung und die Stelleinrichtung (2), die Bewegung des Türflügels zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel (11) eine magnetrheologische Flüssigkeit enthält.
Türschließer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (3) ein Steuermittel (8) zum Steuern eines Durchflusses des Druckmittels (11) durch den mindestens einen Kanal (16) in Abhängigkeit von zumindest einem vorgebbaren Signal umfasst.
Türschließer (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (8) Magnetmittel (9) zum Erzeugen eines Magnetfeldes in dem Bereich des Kanals (16) umfasst, um dadurch das Druckmittel (11) hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft, insbesondere hinsichtlich dessen Fließeigenschaft, zu verändern.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetmittel (9) mindestens einen Elektromagneten (10) umfassen, der benachbart zu einem Teil des Kanals (16) ausgebildet ist, um ein Magnetfeld im Bereich des Kanals (16) zu erzeugen.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (16) Abschnitte mit unterschiedlichen Querschnitten (16a–16d) aufweist.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetrheologische Flüssigkeit (11) eine Trägerflüssigkeit umfasst, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Silikonöle, Mineralöle, Ester, Glykole und Wasser.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetrheologische Flüssigkeit (11) Partikel umfasst, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Carbonyleisen, Eisen, Eisen-Cobalt-Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen, Magnetite, Ferrite.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetrheologische Flüssigkeit (11) Additive umfasst, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Dispergatoren, Thixotropiermittel, Antiverschleißmittel, Antioxidantien etc.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (3) weiter mindestens eine Sensoreinheit (6) umfasst, welche ein Signal erfasst, anhand dessen das vorgebbare Signal erzeugt wird, über welches die Steuerung des Durchflusses beeinflusst ist.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6) ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Temperatursensoren, Positionssensoren, Winkelgebersensoren, Inkrementalsensoren (20), Feuchtigkeitssensoren, Drucksensoren, Luftmessungssensoren, Partikelerfassungssensoren und dergleichen.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) eine austauschbare Trägereinheit (15) aufweist, an welchem die Kammern, der Kanal (16) und/oder die Kolbeneinheit (17) angeordnet sind.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern, der Kanal (16) und/oder die Kolbeneinheit (17) einstückig mit der Trägereinheit (15) ausgebildet sind.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern, der Kanal (16) und/oder die Kolbeneinheit (17) mehrstückig mit der Trägereinheit (15) ausgebildet sind.
Türschließer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetmittel (9) und/oder Steuermittel (8) an der austauschbaren Trägereinheit (15) ausgebildet sind.
Verwendung einer magnetrheologischen Flüssigkeit als Druckmittel (11) für einen Türschließer (1) zur Regelung einer Bewegung eines damit koppelbaren Türflügels, wobei der Türschließer (1) eine Stelleinrichtung (2), welche eine Antriebsachse (12), die mit dem Türflügel koppelbar ist, umfasst, eine Regeleinrichtung (3), die eine Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit (13) umfasst, welche mit der Stel leinrichtung (2) gekoppelt ist, und ein Gehäuse (5) aufweist, welches die Stelleinrichtung (2) und die Regeleinrichtung (3) zumindest teilweise aufnimmt, wobei die Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit (13) eine Kolbeneinheit (17) aufweist, welche bei einer Türbewegung das Druckmittel (11) zumindest teilweise von einer ersten Kammer über mindestens einen Kanal (16) in eine mit der ersten Kammer fluidisch kommunizierende zweite Kammer des Türschließers (1) und umgekehrt durch Bewegung eines Kolbens (4) relativ zu dem Gehäuse (5) fördert, um über die Kolbenbewegung und die Stelleinrichtung (2) die Bewegung des Türflügels zu regeln.
Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Türflügels mittels eines Türschließers (1), wobei in einem Gehäuse (5) eine Stelleinrichtung (2) und eine Regeleinrichtung (3) zumindest teilweise aufgenommen werden, wobei die Stelleinrichtung (2) eine Antriebsachse (12) aufweist, die mit dem Türflügel gekoppelt wird, wobei die Regeleinrichtung (3), die eine Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit (13) umfasst, mit der Stelleinrichtung (2) gekoppelt wird, wobei die Druckmittel-Feder-Dämpfereinheit (13) eine Kolbeneinheit (17) aufweist, durch welche bei einer Türbewegung ein Druckmittel (11) von einer ersten Kammer über mindestens einen Kanal (16) in eine mit der ersten Kammer fluidisch kommunizierende zweite Kammer des Türschließers (1) und umgekehrt durch Bewegung eines Kolbens (4) relativ zu dem Gehäuse (5) gefördert wird, um über die Kolbenbewegung und die Stelleinrichtung (2) die Bewegung des Türflügels zu regeln, umfassend die Schritte: Durchführen des Druckmittels (11) durch den mindestens einen Kanal (16) in Abhängigkeit von dem Kolben (4) und einer Position des Türflügels, Steuern eines Durchflusses des Druckmittels (11) durch den mindestens einen Kanal (16) mittels Steuermittel (8) in Abhängigkeit von mindestens einem vorgebbaren Signal, dadurch gekennzeichnet, dass als das Druckmittel (11) eine magnetrheologische Flüssigkeit durch den Kanal (16) durchgeführt wird und das Steuern den Schritt Erzeugen eines Magnetfeldes im Bereich des Kanals (16) umfasst, um die magnetrheologische Flüssigkeit (11) hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft entsprechend zu verändern.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen eines Magnetfeldes den Schritt umfasst, Erzeugen eines Magnetfeldes im Bereich des Kanals (16), um die magnetrheologische Flüssigkeit hinsichtlich seiner Durchflusseigenschaften entsprechend zu verändern.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17 zum Betreiben eines Türschließers nach einem der Ansprüche 1 bis 14.