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Die
Erfindung betrifft einen Antrieb für einen Flügel
einer Tür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 36 38 353 A1 ist
ein Antrieb für eine Tür bekannt, der sich durch
kompakte Bauweise auszeichnet. Bei den verschiedenen Ausführungen der
Türantriebe sind jeweils besondere Zahnelemente vorgesehen,
durch welche sich die Übersetzungsverhältnisse
in Abhängigkeit vom Schließwinkel des Türflügels
im Hinblick auf eine Verbesserung der Hebelverhältnisse
beim Betätigen des Türflügels und damit
des Begehkomforts anpassen lassen. Es ist dabei vorgesehen, dass
die ineinander kämmenden Verzahnungen über ihre
Wälzkurve unterschiedliche Profilverschiebungen, Module
und Flankenwinkel aufweisen. Die Herstellung solcher Verzahnungen
ist jedoch technisch aufwändig und kann daher zu deutlich
höheren Herstellkosten solcher Türantriebe führen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Türantrieb
zu schaffen, der einen verbesserten Begehkomfort aufweist und unter
Beibehaltung einer kompakten Bauweise kostengünstig gefertigt
werden kann.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
Unteransprüche bilden vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten
der Erfindung.
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Der
Grundgedanke der Erfindung basiert auf der Überlegung,
dass sich ein Planetengetriebe für die Umwandlung der Linearbewegung
des Antriebselements in die Drehbewegung der Abtriebswelle des Antriebs
und umgekehrt in besonderem Maße eignet, wobei alle Zahnräder
des Planetengetriebes in üblicher Weise ein umlaufend gleichmäßiges
Zahnprofil aufweisen können, dessen Kopfkreis auf einer
Kreisbahn um die Drehachse des Zahnrades liegt, und das sich relativ
kostengünstig fertigen lässt. Zur Koppelung mit
dem Antriebselement könnte das Hohlrad bei einer denkbaren
Ausführung beispielsweise an seinem Außenumfang
eine zusätzliche Verzahnung aufweisen, die in das darauf
abgestimmte Profil einer mit der Schließfederkraft belasteten,
im Gehäuse des Antriebs linear geführten Zahnstange
eingreift.
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Eine
besonders einfache Bewegungskoppelung zwischen dem Antriebselement
und dem Hohlrad des Planetengetriebes kann über eine als
Lenker ausgebildete Treibstange erfolgen, wodurch das am Antriebselement
gelagerte Ende der Treibstange linear und das hohlradseitige Ende
der Treibstange entlang einem Kreisbahnabschnitt bewegt wird. Diese
Ausführung zeichnet sich neben der einfachen Bauweise durch
minimale Reibungsverluste aus, da im Unterschied zum Ritzel-Zahnstange-Prinzip
keine hohen Normalkräfte wirken, durch die es zu hohen Reibungskräften
zwischen Antriebselement und Führungsbahn der zugehörigen
linearen Führung im Gehäuse kommt. Da das hohlradseitige
Ende der Treibstange entlang einer Kreisbahn bewegt wird, die maximal
einem Viertelkreis entspricht, ergibt sich ein im Verhältnis
zum Kreisbahnabschnitt auf den Radius der Kreisbahn verkürzter
Hub des Antriebselements. Dadurch kann der Kompressionsweg der Schließfeder
geringer dimensioniert werden, wodurch bei einer Schließfeder
mit linearer Kennung auch der Kraftzuwachs entsprechend geringer
ist. Dies hat zur Folge, dass das Öffnungsmoment des Türflügels
kleiner als beim herkömmlichen Türschließerprinzip
mit Ritzel und Zahnstange ist. Durch die Kreisbewegung des Hohlrades
ergibt sich ein mit zunehmendem Türöffnungswinkel,
der mit einem entsprechenden Drehwinkel der Schließerwelle
einhergeht, abnehmender wirksamer Hebelarm und somit ein abfallendes
Türmoment, wodurch der Begehkomfort entsprechend erhöht
wird.
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Bei
Türantrieben mit hydraulischer Dämpfung, die prinzipbedingt
eines Hydraulikflüssigkeit verdrängenden Kolbens
bedürfen, wird das Antriebselement vorzugsweise von diesem
Kolben und die Treibstange von der zugehörigen Kolbenstange
gebildet.
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Um
beim Planetengetriebe baugleiche Planetenräder verwenden
zu können, kann die Abtriebswelle des Türantriebs
als Sonnenrad zentrisch im Hohlrad angeordnet sein und über
wenigstens zwei Planetenräder mit dem Hohlrad im Verzahnungseinriff
stehen. Bei drei vorzugsweise auf einem gemeinsamen Träger
gelagerten Planetenrädern, deren Drehachsen auf den Eckpunkten
eines gleichseitigen Dreiecks um das Sonnenrad liegen, ergibt sich
eine besonders gleichmäßige Übertragung
der Zahnradkräfte. Somit können die Zahnräder
entsprechend ihrer gleichmäßigen Beanspruchung
günstig dimensioniert werden.
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Alternativ
kann die Abtriebswelle exzentrisch im Hohlrad angeordnet sein und über
Planetenräder unterschiedlichen Durchmessers im Verzahnungseingriff
mit dem Hohlrad stehen.
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Bei
gleichem lichten Durchmesser des Hohlrades und diametraler Anordnung
von zwei Planetenrädern kann eines der Planetenräder
einen etwa doppelt so großen Durchmesser wie das andere
Planetenrad aufweisen. Die Hebelverhältnisse können hierdurch
im Hinblick auf eine Erhöhung des Begehkomforts der zugehörigen
Tür weiter verbessert werden.
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Wird
das kleinere Planetenrad auf der Gehäuseseite des Antriebs
angeordnet, die dem von der Abtriebswelle abgewandten Ende eines
mit diesem drehgekoppelten Stangenelements am nächsten liegt,
so kann außerdem der Platzbedarf für das Gestänge
des Antriebs entsprechend reduziert bzw. auch der Gestängehebel
selbst etwas kürzer bemessen werden.
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Unter
Nutzung ohnehin für den Antrieb erforderlicher Bauelemente
wird zweckmäßig eine als Schraubendruckfeder ausgeführte
Schließfeder in einer den Kolben aufnehmenden Bohrung geführt
und axial zwischen dem Kolben und einer von der Kolbenstange durchdrungenen
Stirnwand des Arbeitszylinders abgestützt. Der Durchmesser
des Hohlrades, dessen Anordnung und der lichte Wicklungsdurchmesser
der Schließfeder sollten dabei im Interesse eines geräuscharmen
Betriebs des Antriebs so aufeinander abgestimmt werden, dass die
bei entsprechender Drehung des Hohlrades stattfindende Pendelbewegung
der Kolbenstange auch bei ungünstiger Toleranzlage ohne
Kontakt zur Wicklung der Schließfeder möglich
ist.
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Im
Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele in der Zeichnung
anhand der Figuren näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung durch einen Antrieb mit Planetengetriebe
und;
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2 eine
schematische Schnittdarstellung durch einen Antrieb mit Planetengetriebe
in modifizierter Ausführung.
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Ein
in 1 schematisch im Schnitt gezeigter Antrieb 10 ist
im Ausführungsbeispiel als Obentürschließer
ausgebildet, dessen längliches Gehäuse 11 unter
etwa horizontaler Erstreckung nahe der Türoberkante auf
der Frontseite eines schwenkbeweglichen Flügels 12 aufliegend
befestigt ist. Das Gehäuse 11 lässt sich
folglich nur gemeinsam mit dem lediglich bereichsweise gezeigten
Flügel 12 um dessen nicht gezeigte vertikale Scharnierachse schwenkbewegen.
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Der
Flügel 12 der Tür befindet sich in seiner Geschlossenstellung,
in welcher er durch die Kraft einer Schließfeder 13 in
der vom Türrahmen umrissenen Ebene zugehalten ist. Die
Federkraft der als Schraubendruckfeder ausgebildeten Schließfeder 13 wirkt
dabei zunächst als Axialkraft auf einen Kolben 14,
der unter radialer Abdichtung in einem Hohlzylinder 15 des
Gehäuses 11 schiebegeführt ist und den Hohlzylinder 15 in
zwei Kammern unterteilt, die zur Dämpfung des Kolbenhubs
mit Hydrauliköl befüllt sind. Die beiden Kammern
des Hohlzylinders 15 sind durch zwei Überströmkanäle
miteinander verbunden, wobei einer der Überströmkanäle
den Kolben 14 der Länge nach durchsetzt, während
der andere Überströmkanal in der Zylinderwand
verläuft und in der Figur nur schematisch dargestellt ist.
In dem im Kolben 14 angeordneten Überströmkanal
ist ein Rückschlagventil 16 vorgesehen, das ein Überströmen
des Hydrauliköls aus der die Schließfeder 13 enthaltenden Hohlkammer
in die endseitige Hohlkammer des Hohlzylinders 15 ermöglicht
und den Durchfluss in Gegenrichtung sperrt. Demge genüber
ist im anderen Überströmkanal ein zugänglich
angeordnetes Einstellventil 17 zur Steuerung der Durchflussmenge
in beiden Strömungsrichtungen vorhanden, mit dem das gewünschte
Dämpfungsverhalten des Antriebs 10 eingestellt
werden kann.
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Vom
mit der Federkraft der Schließfeder 13 beaufschlagten
Kolben 14 wird die Schließkraft zunächst
in die Kolbenstange 18 eingeleitet, deren eines Ende gelenkig
mit dem Kolben 14 selbst verbunden ist, wobei vorteilhaft
die Kolbenstange 18 zentral am Kolben 14 angreift
und den Hohlquerschnitt der Schließfeder 13 der
Länge nach durchdringt. Durch eine nicht gezeigte, längliche
Durchtrittsöffnung im Boden des Hohlzylinders 15 hindurch
ist die Kolbenstange 18 mit einem Planetengetriebe 19 gekoppelt, das
im zum Kolben 14 entgegengesetzten Endbereich im Gehäuse 11 angeordnet
ist. Die gelenkige Koppelung des Planetengetriebes 19 mit
dem Ende der Kolbenstange 18 erfolgt über ein
Hohlrad 20, welches einen ähnlichen Durchmesser
wie die Bohrung des Hohlzylinders 15 aufweist. Das Hohlrad 20 wird somit
von der Federkraft der Schließfeder 13 gegen den
Uhrzeigersinn beaufschlagt. Die Innenverzahnung des Hohlrades 20 kämmt
in den Gegenverzahnungen von drei Planetenräder 21,
die von einem ortsfesten Planetenträger oder direkt im
Gehäuse 11 angeordnet in der gezeigten Stellung
gehalten werden. Die Drehachsen der drei Planetenräder 21 liegen
an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks und weisen daher
den gleichen Abstand voneinander auf. Die Planetenräder 21 kämmen
auf entsprechenden Umfangsabschnitten in der Verzahnung einer als
Sonnenrad mittig im Hohlrad 20 angeordneten Abtriebswelle 22,
die im Gehäuse 11 gelagert ist. Diese Abtriebswelle 22 ist
durch eine Mitnehmerverbindung drehfest mit dem Endbereich eines geraden
Gestängehebels 23 verbunden, welcher sich etwa
rechtwinklig zur Front des Flügels 12 vom Gehäuse 11 weg
erstreckt. Da die Drehrichtung des Hohlrades 20 infolge
der zwischengeschalteten Planetenräder 21 an der
Abtriebswelle 22 umgekehrt wurde, wirkt die Drehkraft hier
im Uhrzeigersinn, wodurch auch der Gestängehebel 23 im
Uhrzeigersinn schwenkbelastet ist. Diese aus der Federkraft resultierende
Kraft wird mittels eines Gestängehebels 24 abgestützt,
der gerade und etwas länger ist als der Gestängehebel 23.
Hierzu ist der Gestängehebel 23 mit seinem von
der Abtriebswelle 22 abgewandten Ende über ein
Drehgelenk mit dem zugeordneten Ende des Gestängehebels 24 verbunden.
Von diesem Drehgelenk ausgehend erstreckt sich der Gestängehebel 24 auf
eine Lagerkonsole 25 zu. An der Lagerkonsole 25,
die z. B. am Türrahmen oder an der Wand oberhalb der Türöffnung
angebracht sein kann, ist das andere Ende des Gestängehebels 24 ortsfest
schwenkbar befestigt.
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Beim Öffnen
bzw. Aufschwenken des Flügels 12 gegen die Zuhaltekraft
der Schließfeder 13 wird der Flügel 12 und
damit auch das Planetengetriebe 19 von der Lagerkonsole 25 wegbewegt,
wodurch die Abtriebswelle 22 im Uhrzeigergegensinn gedreht wird.
Hierdurch drehen die Planetenräder 21 im Uhrzeigersinn
und geben diese Drehbewegung an das Hohlrad 20 weiter.
Das somit im Uhrzeigersinn angetriebene Hohlrad 20 bewegt
das angelenkte Ende der Kolbenstange 18 aus der gezeigten
Stellung bei maximal ausgelenkter Kolbenstange 18 auf einer
Kreisbahn in eine nicht gezeigte Stellung bei minimal ausgelenkter
Kolbenstange 18, in der sie nahe der Längsachse
des Schließergehäuses 11 verläuft.
Da der Anlenkpunkt der Kolbenstange 18 dabei auf einer Kreisbahn
bewegt wird, zieht die Kolbenstange 18 den Kolben 16 um
einen entsprechenden Hubweg näher an das Planetengetriebe 19 heran,
wobei die Schließfeder 13 axial komprimiert wird.
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Sobald
der Flügel 12 bei teilweise oder vollständig
komprimierter Schließfeder 13 wieder losgelassen
wird, schwenkt dieser durch die Kraft der wieder expandierenden
Schließfeder 13, die den Kolben 14 entsprechend
im Hohlzylinder 15 verschiebt, in seine gezeigte Geschlossenstellung
zurück und wird danach vom Antrieb 10 zugehalten.
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Der
in 2 analog zum Antrieb 10 in schematischer
Schnittdarstellung gezeigte Antrieb 10.1 stimmt hinsichtlich
seiner Funktion als solches mit dem Antrieb 10 überein
und ist daher zur Vereinfachung der Beschreibung nur hinsichtlich
der technischen Unterschiede näher erläutert.
Damit baugleiche oder exakt funktions gleiche Bauelemente der Antriebe 10 und 10.1 leicht
zu erkennen sind, wurden sie aber mit übereinstimmenden
Bezugszeichen versehen.
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Beim
Antrieb 10.1 in der gezeigten Anordnung handelt es sich
ebenfalls um einen Obentürschließer, der aber
zur Übertragung der Schließ- und Öffnungskräfte
zwischen dem Flügel 12 und Antrieb 10.1 nur
einen einzigen Gestängehebel 23.1. aufweist. Zur
Abstützung des vom Abtriebswelle 22 abgewandten
Endes des Gestängehebels 23.1 ist ein Gleiter 27 drehbar
an diesem Ende gelagert und in einer zugehörigen Linearführung
einer Gleitschiene 26 geführt. Die Gleitschiene 26 selbst
ist unter horizontaler Erstreckung oberhalb der Türöffnung
des Flügels 12 am Rahmen oder an der darüber
liegenden Wand festgelegt, wodurch der Gestängehebel 23.1 oberhalb
des Flügels 12 schwenkbeweglich ist.
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Im
Unterschied zum Planetengetriebe 19 sind im Planetengetriebe 19.1 nur
zwei Planetenräder 21.1 und 21.2 angeordnet,
wobei das Planetenrad 21.1 etwas größer
ist als die Abtriebswelle 22, während das Planetenrad 21.2 nur
etwa den halben Durchmesser der Abtriebswelle 22 hat. Beide
Planetenräder 21.1 und 21.2 sind über
einen gemeinsamen Planetenradträger oder direkt im Gehäuse 11 ortsfest
in der gezeigten Stellung gehalten, in der die Drehachsen von Abtriebswelle 22 und
Planetenrädern 21.1 sowie 21.2 in einer
gemeinsamen, etwa rechtwinklig zur Frontfläche des Flügels 12 verlaufende
Querebene des Schließergehäuses 11 liegen. In
dieser Querebene befindet sich in der Geschlossenstellung des Flügels 12 auch
der Anlenkpunkt der Kolbenstange 18 am Hohlrad 20.
Der Anlenkpunkt der Kolbenstange 18 am Hohlrad 20 ist
somit bei beiden Antrieben 10 und 10.1 gleich.
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Beim Öffnen
des Flügels 12 wird dieser um seine vertikale
Scharnierachse geschwenkt und dabei von der Gleitschiene 26 wegbewegt,
wodurch die exzentrisch im Hohlrad 20 angeordnete Abtriebswelle 22 gegen
den Uhrzeigersinn gedreht wird. Die Drehbewegung der Abtriebswelle 22 gegen
die Kraft der Schließfeder 13 wird über
die Planetenräder 21.1 und 21.2 in eine
Drehbewegung des Hohlrades 20 im Uhrzeigersinn umgewandelt.
Infolge dieser Drehbewegung des Hohlrades 20 wird der Kolben 16 von
der Kolbenstange 18 und unter Kompression der Schließfeder 13 um
einen entsprechenden Hubweg im Hohlzylinder 15 verschoben,
wodurch die für einen erneuten Schließvorgang
des Flügels 12 nötige Energie von der
Schließfeder 13 gespeichert wird und der Antrieb 10.1 seine
Schließfunktion wieder ausüben kann.
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Die
Antriebe 10, 10.1 können alternativ auch auf
dem Rahmen der Tür angeordnet und die Lagerkonsole 25 bzw.
die Gleitschiene 26 auf dem Flügel 12.
Weiterhin ist eine modifizierter Anordnung als Bodentürschließer
denkbar, wobei das Gehäuse 11 nahe der Scharnierachse
des Flügels 12 in einem Zementkasten versenkt
angeordnet und eine Anlenkung des Gestängehebels 23.1 beispielsweise
in einer entlang der unteren Schmalseite des Flügels 12 angebrachten
Gleitschiene vorgesehen ist.
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- 10
- Antrieb
- 10.1
- Antrieb
- 11
- Gehäuse
- 12
- Flügel
- 13
- Schließfeder
- 14
- Kolben
- 15
- Hohlzylinder
- 16
- Rückschlagventil
- 17
- Einstellventil
- 18
- Kolbenstange
- 19
- Planetengetriebe
- 19.1
- Planetengetriebe
- 20
- Hohlrad
- 21
- Planetenrad
(mittelgroß)
- 21.1
- Planetenrad
(groß)
- 21.2
- Planetenrad
(klein)
- 22
- Abtriebswelle
- 23
- Gestängehebel
(kurz)
- 23.1
- Gestängehebel
(Gleitarm)
- 24
- Gestängehebel
(lang)
- 25
- Lagerkonsole
- 26
- Gleitschiene
- 27
- Gleiter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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