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Die
Erfindung betrifft einen Linearantrieb für einen Türflügel
mit einer Motoreinheit und einem Schlittenelement, das entlang eines
Profils linear beweglich ist, wobei das Schlittenelement, an dem
der Türflügel befestigbar ist, mit Rollelementen
ausgeführt ist und ein Führungselement am Schlittenelement
vorgesehen ist, das in einer Führungsbahn beweglich aufgenommen
ist.
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Bei
Linearantrieben kann durch das Anfahren, Abbremsen oder durch andere
manuelle Einwirkungen eine Schaukelbewegung des Türflügels
entstehen. Um das den Türflügel haltende Schlittenelement
des Linearantriebes gleichmäßig zu führen
und den durch die Schaukelbewegung der Tür auftretenden
Querkräften entgegenzuwirken, hat sich der Einsatz eines
Führungselements, das entlang einer Führungsbahn
die lineare Bewegung des Schlittenelements unterstützt,
bewährt.
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In
der
WO 2004/053266
A1 ist ein Linearantrieb beschrieben, bei dem ein Führungselement
am Schlittenelement vorgesehen ist, welches in einer Führungsbahn
beweglich aufgenommen ist. Das Schlittenelement weist Rollelemente
auf, die entlang eines Profils des Linearantriebes verfahrbar sind.
Bei dieser Lösung ist eine zuverlässige lineare
Führung der Tür gewährleistet. Jedoch
kann nicht ausgeschlossen werden, dass bei Drehkräften,
die vertikal auf das Schlittenelement einwirken können,
ungewünschte Kontaktierungen des Schlittenelements mit dem
Profil entstehen. Diese ungewollten Kontakte des Schlittenelements,
vorwiegend im Bereich der Rollelemente, können zu einem
verstärkten Abrieb und Verschleiß gerade an den
Rollelementen führen, wobei gleichzeitig die Wartungsintervalle
des Türantriebs sich verkürzen.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Linearantrieb
für einen Türflügel bereitzustellen,
bei dem die genannten Nachteile vermieden werden, insbesondere der
Linearantrieb nahezu verschleißfrei arbeitet, wodurch der
Wartungsaufwand reduziert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hierzu
kann eine am Schlittenelement angeordnete Sicherungseinheit vorgesehen
sein, die mit einer Kraft auf das Führungselement wirkt
und das Führungselement sicher in der Führungsbahn
hält, wodurch das Schlittenelement zuverlässig
entlang des Profils verfahrbar ist. Die Sicherungseinheit bewirkt,
dass zum einen das Führungselement zuverlässig
in der Führungsbahn während der Bewegung des Schlittenelementes
entlang des Profils gehalten wird. Zum anderen übt die
Sicherungseinheit eine Kraft auf das Führungselement aus,
wodurch dieses sicher in der Führungsbahn gehalten ist.
Der Kern des Erfindungsgedanken ist, dass die wirkende Sicherungseinheit
ausschließt, dass das Schlittenelement und/oder die Rollelemente
den gewünschten Verfahrweg innerhalb des Profils verlassen
und beispielsweise Wandungen des Profils kontaktieren.
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In
einer möglichen Ausführungsform kann vorgesehen
sein, dass das Schlittenelement als Vierkantprofil ausgestaltet
und zumindest bereichsweise innerhalb des Profils aufgenommen ist.
Während der Linearantrieb aktiviert ist, erfolgt eine Bewegung
des Schlittenelementes innerhalb des Profils. Hierbei kann das Profil
des Schlittenelementes weitere geometrische Formen annehmen. Vorteilhafterweise
ist das Schlittenelement entlang seiner Längserstreckung,
das bedeutet, in Richtung des Verfahrweges innerhalb des Profils
hohl ausgeführt.
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Insbesondere
kann das Profil entlang des Verfahrwegs des Schlittenelementes eine
längliche Öffnung aufweisen, durch die sich die
Sicherungs einheit erstreckt. Aufgrund dieser Anordnung ist die Sicherungseinheit
entlang des Verfahrweges auch außerhalb des Profils zugängig.
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In
einer weiteren Alternative der Erfindung kann das Schlittenelement
Seitenflächen aufweisen, die sich entlang des Verfahrwegs
des Schlittenelements erstrecken, wobei die Rollelemente an den Seitenflächen
drehbar gelagert sind und das Schlittenelement eine obere Wand,
die der Motoreinheit zugewandt ist, und eine untere Wand, die der
länglichen Öffnung zugewandt ist, aufweist. Vorteilhafterweise
weisen die Seitenflächen Öffnungen auf, innerhalb
dieser die Rollelemente drehbar gelagert sind. Ferner ist es denkbar,
dass mittels einer Achse zwei gegenüberliegende Rollelemente
miteinander verbunden sind. Ebenfalls kann das Rollelement mittels eines
Kugellagers an der Seitenfläche gelagert sein. Als besonders
vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, wenn zwei Paare an Rollelementen
am Schlittenelement vorgesehen sind, wobei möglichst im
Bereich der freien Enden des Schlittenelementes jeweils ein Rollelementpaar
vorgesehen ist. Der Abstand zwischen den Rollelementpaaren sollte
möglichst groß gewählt werden, damit
eine stabile Verfahrbewegung des Schlittenelementes sichergestellt
ist.
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In
einer möglichen Ausführungsform der Erfindung
weist das Schlittenelement eine Aufnahme auf, durch die sich die
Sicherungseinheit erstreckt. Hierbei kann sich die Aufnahme aus
einer ersten Öffnung an der oberen Wand und eine zweite Öffnung an
der unteren Wand zusammensetzen, wobei die Sicherungseinheit in
der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung aufgenommen
ist. In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung
ragt die Sicherungseinheit zumindest mit einem Bereich aus der ersten Öffnung,
wobei gleichzeitig das Führungselement durch diese erste Öffnung
sich ebenfalls erstreckt und die Führungsbahn des Linearantriebes kontaktiert.
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Zur
Stabilisierung der Bewegung des Schlittenelements entlang seines
Verfahrwegs, kann es zweckdienlich sein, wenn an dem Schlittenelement zwei
Aufnahmen mit zwei Sicherungseinheiten versehen sind. Als besonders
vorteilhaft kann hierbei eine Anordnung der Sicherungseinheiten
am Schlittenelement in der Nähe der am Schlittenelement
angeordneten Rollelemente sein. Auf Grund des geringen Abstandes
zwischen der Sicherungseinheit und den Rollelementen ist eine gute Übertragung
der von der Sicherungseinheit ausgehenden Kraft auf die Rollelemente
realisierbar. Das bedeutet, dass die Sicherungseinheit auf das Führungselement
eine Kraft ausübt, welches in die Führungsbahn
gedrückt wird. Gleichzeitig entsteht eine Kraft, die auf
die Rollelemente wirkt, wodurch diese zuverlässig entlang
des Profils gedrückt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit des Linearantriebes
ist es denkbar, dass die Führungsbahn an der Motoreinheit
angeordnet ist. Hierdurch kann eine kompakte Bauweise des Linearantriebes
gewährleistet werden. Eine alternative oder zusätzliche
Anordnung der Führungsbahn am Profil ist ebenso denkbar.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die Sicherungseinheit einen Grundkörper
aufweist, innerhalb dessen das Führungselement drehbar
gelagert ist, wobei auf die der Motoreinheit abgewandten Seite des
Grundkörpers ein Federelement wirkt, wodurch das Führungselement
zuverlässig in der Führungsbahn gehalten ist.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der
Grundkörper Y-artig mit einem Kopfbereich und einem Fußbereich
ausgebildet sein, wobei im Kopfbereich das Führungselement drehbar
angeordnet ist und der Fußbereich sich in Richtung der
zweiten Öffnung des Schlittenelements erstreckt. Aufgrund
der Y-artigen Ausgestaltung des Kopfbereiches ist eine einfache
Möglichkeit gegeben, das Führungselement an der
Sicherungseinheit drehbar anzuordnen. Hierbei überragt
das angeordnete Führungselement den Kopfbereich des Grundkör pers,
womit ein direkter Kontakt des Führungselements mit der
Führungsbahn realisiert werden kann.
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Ferner
kann der Fußbereich zumindest bereichsweise verdrehsicher
innerhalb der zweiten Öffnung gehalten sein. Durch die
verdrehsichere Lagerung des Fußbereiches innerhalb der
zweiten Öffnung kann ein spurgetreuer linearer Verlauf
des an der Sicherungseinheit angeordneten Führungselements
in der Führungsbahn gewährleistet werden. Vorzugsweise
ist die zweite Öffnung der Geometrie des Fußbereiches
angepasst, wobei insbesondere der Fußbereich vierkantfömig
ausgebildet ist. Auch eine ovale, dreikantförmige oder
polygonförmige Ausbildung der zweiten Öffnung
mit einer entsprechend korrespondierenden Geometrie des Fußbereichs
der Sicherungseinheit gewährleistet eine verdrehsichere
Lagerung des Grundkörpers und des angeordneten Führungselements
am Schlittenelement.
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In
einer alternativen Ausführungsform kann die Motoreinheit
als Stator und das Schlittenelement als Läufer ausgeführt
sein. Hierbei ist der Linearantrieb als elektrische Antriebsmaschine,
insbesondere Linearmotor ausgeführt, bei der der Läufer
von einem in Richtung des Verfahrweges des Schlittenelementes sich
bewegenden Magnetfeldes gezogen wird. Hierbei ist es denkbar, dass
die für die Erzeugung des Magnetfeldes benötigten
Elemente am Schlittenelement, an der Sicherungseinheit und/oder
am Führungselement angeordnet sind. Beispielsweise ist
es denkbar, die obere Wand des Schlittenelementes mit Dauermagneten
zu versehen. Innerhalb des Stators befinden sich vorzugsweise Spulen,
die mit einer Spannungsversorgung verbunden sind. Hierbei müssen
die Spulen des Stators sowie die Magneten des Läufers so
gegenüberstehen, dass eine Antriebswirkung erreicht wird.
Vorteilhafterweise erfolgt eine mehrphasige Ansteuerung des Stators,
wobei innerhalb des Linearantriebes Sensoren, insbesondere Hall-Sensoren
integriert sein können, die mit einer Steuerung gekoppelt
sind, die wiederum den Linearantrieb ansteuert. Durch den Ein satz
eines Linearmotors lassen sich sowohl die Beschleunigungs- als auch
die Verfahrgeschwindigkeiten des Linearantriebes optimieren.
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Des
Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Federelement zwischen der
unteren Wand des Schlittenelementes und dem Kopfbereich wirkt. Beispielsweise
könnte das Federelement als Druckfeder oder als Federpaket
ausgeführt sein.
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Über
die Variation des Abstandes zwischen der unteren Wand des Schlittenelements
und dem Kopfbereich des Grundkörpers kann die vom Führungselement
wirkende Kraft auf die Führungsbahn verändert
werden. Die Änderung des Abstandes kann durch einen Einstellmechanismus
realisiert werden, der an der Sicherungseinheit integriert sein kann.
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Erfinderisch
kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Fußbereich zumindest
im Bereich seines freien Endes ein Gewinde aufweist, in das eine
Mutter eingreift. Durch die kraft- und formschlüssige Verbindung
zwischen der Mutter und dem Gewinde am freien Ende des Fußbereiches
wird die Sicherungseinheit zuverlässig am Schlittenelement
gehalten. Hierbei ist die Mutter an dem außerhalb des Schlittenelements
sich befindenden Teil des Fußbereichs der Sicherungseinheit
angeordnet. Hierbei kann durch Einstellen der Mutter das Federelement
gespannt oder entspannt werden. Je näher die Mutter zum
Kopfbereich des Grundkörpers ihre Position einnimmt, desto
höher ist der Spannungszustand des Federelements. Analog
hierzu, je weiter die Mutter dem Kopfbereich entfernt ist, desto
geringer ist die vom Federelement auf die Sicherungseinheit wirkende
Kraft. Durch die Anordnung der Mutter außerhalb des Schlittenelements
am Fußbereich der Sicherungseinheit ist eine Regulierung
der Kraft, die vom Führungselement auf die Führungsbahn
wirkt, auch im eingebauten Zustand der Sicherungseinheit durch den
Monteur auf einfache Weise möglich.
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Eine
weitere erfinderische Maßnahme kann vorsehen, dass das
Profil in einen oberen Bereich und in einen unteren Bereich unterteilt
ist, wobei im oberen Bereich die Motoreinheit angeordnet ist und entlang
des unteren Bereichs das Schlittenelement auf einer Lauffläche
verfahrbar ist. Hierbei dient der obere Bereich des Profils für
die Motoreinheit als formschlüssiger Halt. Der untere Bereich
mit einer speziell an die Laufrollen des Schlittenelements angepassten
Lauffläche stellt den Verfahrweg für das Schlittenelement
dar.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben
ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in
der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Es
zeigen:
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1:
eine Schnittdarstellung eines möglichen Ausführungsbeispieles
eines Linearantriebes, bei dem ein Schlittenelement innerhalb eines
Profils linear beweglich ist und das Schlittenelement über ein
Führungselement in einer Führungsbahn beweglich
aufgenommen ist,
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2:
den Linearantrieb gemäß 1, wobei
das Führungselement zur Führungsbahn beabstandet
ist und
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3 eine
dreidimensionale Seitenansicht auf das Schlittenelement gemäß 1.
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In 1 und 2 ist
ein Linearantrieb 1 mit einem Profil 10 dargestellt.
Das Profil 10 ist rechteckförmig ausgeführt.
Der Profilinnenbereich weist vertikal nahezu mittig zwei Vorsprünge 15 auf,
mit denen der Profilinnenbereich optisch und funktional in einen oberen
Bereich 12 und einen unteren Bereich 13 unterteilt
ist. Hierbei ist im oberen Bereich 12 des Profils 10 eine
Motoreinheit 3 formschlüssig angeordnet. Auf der
dem oberen Bereich 12 abgewandten Seite des unteren Bereichs 13 ist
das Profil 10 mit einer länglich Öffnung 11 ausgestaltet.
Der untere Bereich 13 des Profils 10 weist ferner
eine Lauffläche 14 auf. Die Motoreinheit 3 weist
an ihrer dem unteren Bereich 13 zugewandten Seite eine
Führungsbahn 4 auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
halbkreisförmig ausgestaltet ist.
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Innerhalb
des unteren Bereichs 13 ist ein Schlittenelement 20 angeordnet.
Das Schlittenelement 20 ist als rechteckförmiges
Profilelement ausgestaltet mit einer zur Motoreinheit 3 zugewandten oberen
Wand 22 und einer der länglichen Öffnung 11 zugewandten
unteren Wand 23. Wie in 1 und 2 zu
erkennen ist, ist des Weiteren das Schlittenelement 20 mit
zwei Seitenflächen 21 ausgeführt, an denen
sich Rollelemente 25 befinden. Wie in 3 verdeutlich
ist, weist das Schlittenelement 20 zwei Paare an Rollelementen 25 auf,
die drehbar an den Seitenflächen 21 gelagert sind.
Die Rollelemente 25 kontaktieren das Profil 10 im
Bereich einer Lauffläche 14.
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Wie
in 1 bis 3 zu erkennen ist, weist das
Schlittenelement 20 zwei Aufnahmen 24 auf, durch
die sich jeweils eine Sicherungseinheit 30 erstreckt. Die
Aufnahme 24 setzt sich aus einer ersten Öffnung 24 an
der oberen Wand 22 und aus einer zweiten Öffnung 24b an
der unteren Wand 23 zusammen. Hierbei ist die Sicherungseinheit 30 in
der ersten Öffnung 24a und in der zweiten Öffnung 24b aufgenommen.
An der Sicherungseinheit 30 ist ein Führungselement 31 angeordnet,
das in der Führungsbahn 4 aufgenommen ist. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Führungselement 31 als
Rolle ausgebildet, die an der Sicherungseinheit 30 drehbar gelagert
ist. Die Rolle 31 ist im Wesentlichen an ihrem Kon taktbereich
zur Motoreinheit 3 der geometrischen Kontur der Führungsbahn 4 angepasst.
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Das
Führungselement 31 ist drehbar in einem Y-artig
ausgestalteten Grundkörper 32 der Sicherungseinheit 30 aufgenommen.
Ferner weist der Grundkörper 32 einen Fußbereich 32b auf,
der sich in Richtung der zweiten Öffnung 24b des
Schlittenelementes 20 erstreckt. Der Fußbereich 32b ist
hierbei verdrehsicher innerhalb der zweiten Öffnung 24b gehalten.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Fußbereich 32b vierkantförmig
ausgebildet, wobei die zweite Öffnung 24b dieser
vierkantförmigen Geometrie des Fußbereiches 32b angepasst
ist. Wie im dargestellten Ausführungsbeispiel gut zu erkennen ist,
weist der Kopfbereich 32a zwei Schenkel auf, innerhalb
dieser das Führungselement 31 sich befindet.
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Das
freie Ende des Fußbereiches 32b ist mit einem
Gewinde ausgestaltet, an dem eine Mutter 34 angeordnet
ist. Zwischen dem Kopfbereich 32a und der unteren Wand 23 befindet
sich ein Federelement 33, das als Druckfeder 33 ausgestaltet
ist.
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Am
Schlittenelement 20 unterhalb der unteren Wand 23 ist
ein Türflügel 2 angeordnet, der dem Verfahrweg
des Schlittenelements 20 folgt. Innerhalb des Schlittenelements 20 wirkt
das Federelement 33 mit einer Kraft auf den Kopfbereich 32a des
Grundkörpers 32 der Sicherungseinheit 30.
Das Federelement 33 übt eine Kraft auf den Kopfbereich 32a aus, wodurch
während der Bewegung des Schlittenelementes 20 innerhalb
des Profils 10 das Führungselement 31 zuverlässig
in der Führungsbahn 4 gehalten wird. Hierdurch
wird verhindert, dass durch etwaige Störungen das Schlittenelement 20 seinen
definierten Verfahrweg verlässt und beispielsweise die
Rollelemente 25 die seitlichen Wandungen des Profils 10 berühren.
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Des
Weiteren wird über die Kraft des Federelements 33 jedes
Rollelement 25 mit einer definierten Kraft auf seine zugehörige
Lauffläche 14 gedrückt. Hierdurch wird
verhindert, dass während der Bewegung des Schlittenelementes 20 innerhalb
seines Verfahrweges die Rollelemente 25 kurzzeitig eine
Kontaktierung zur Lauffläche 14 verlieren.
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Über
eine Veränderung des Abstandes zwischen der unteren Wand 23 des
Schlittenelementes 20 und dem Kopfbereich 32a des
Grundkörpers 32 kann die Kraft des Federelementes 33 variiert
werden, die auf den Grundkörper 32 wirkt. Hierfür
ist ein Einstellmechanismus vorgesehen, der im Folgenden beschrieben
ist. Durch eine entsprechende Drehung der Schraube 34 wird
der oben genannte Abstand zwischen der unteren Wand 23 und
dem Kopfbereich 32a verkleinert, so dass der in 2 dargestellte
Zustand des Linearantriebes 1 entsteht. Es ist zu erkennen,
dass bei einem zu gering eingestellten Abstand das Führungselement 31 den
Kontakt mit seiner Führungsbahn 4 verliert, wodurch
eine zuverlässige Funktionsweise des Linearantriebes 1 nicht
gewährleistet ist.
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Die
Motoreinheit 3 gemäß des dargestellten Ausführungsbeispieles
kann mechanisch mit dem Schlittenelement 20, beispielsweise über
ein Getriebe gekoppelt sein. Ebenfalls ist es denkbar, den Linearantrieb 1 als
Linearmotor auszuführen, wobei die Motoreinheit als Stator
und das Schlittenelement 20 als Läufer ausgeführt
sind. Ebenfalls ist es in einer alternativen Ausführungsform,
die nicht explizit dargestellt ist, möglich, dass die Führungsbahn 4 anstelle an
der Motoreinheit 3 in einer der Wandungen des Profils 10 verläuft.
Des Weiteren ist es denkbar, dass das Führungselement 31 unbeweglich
an der Sicherungseinheit 30 angeordnet ist und während
der Bewegung des Schlittenelementes 20 innerhalb der Führungsbahn 4 entlang
gleitet.
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- 1
- Linearantrieb
- 2
- Türflügel
- 3
- Motoreinheit
- 4
- Führungsbahn
- 10
- Profil
- 11
- längliche Öffnung
- 12
- oberer
Bereich des Profils 10
- 13
- unterer
Bereich des Profils 10
- 14
- Lauffläche
- 15
- Vorsprung
- 20
- Schlittenelement
- 21
- Seitenfläche
- 22
- obere
Wand
- 23
- untere
Wand
- 24
- Aufnahme
- 24a
- erste Öffnung
- 24b
- zweite Öffnung
- 25
- Rollelement
- 30
- Sicherungseinheit
- 31
- Führungselement,
Rolle
- 32
- Grundkörper
- 32a
- Kopfbereich
- 32b
- Fußbereich
- 33
- Federelement
- 34
- Mutter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2004/053266
A1 [0003]