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Rollladenschränke
sind insbesonders in Büros weit verbreitet. Diese Schränke
können horizontal verschiebliche und vertikal verschiebliche
Rollladen aufweisen. Während horizontal laufende Rollläden
relativ beliebig gestaltet werden können, ist bei vertikal
laufenden Rollläden auch ein Gewichtsausgleich zu bedenken,
einerseits, um die Betätigungskräfte gering zu
halten, andererseits, damit der Rollladen auch in teilweise geöffneter
Stellung stehen bleiben kann. Hierbei ist die Ausgleichskraft in
der Regel abhängig von der Rollladenposition.
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Weiters
gibt es Schränke, welche zwei gegenläufig bewegliche
Rollladen aufweisen, die miteinander verkuppelt sind, etwa um sich
beim Öffnen und Schließen nicht bis zum Boden
bücken zu müssen, aber auch zum Zweck des inneren
Gewichtsausgleichs. Werden die Rollläden symmetrisch zur horizontalen
Mittelebene des Schrankes vorgesehen, so ist von selbst ein vollständiger
Gewichtsausgleich für jede Stellposition gegeben.
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Neue
Gestaltungsformen von Rollladenschränken weisen die vorhin
angesprochene Symmetrie nicht mehr auf. Sie besitzen schräg
laufende, bauchige, oder gar rund um den Schrank geführte Rollläden.
Werden dann noch zwei gegenläufige Rollläden vorgesehen,
ist sowohl die Synchronisation als auch der Gewichtsausgleich neu
zu betrachten, wenn bekannte Methoden nicht mehr adaptiert werden
können.
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Eine
bekannte Methode zum Gewichtsausgleich ist die Verwendung von Gummischnüren,
welche beim Betätigen des Rollladens mehr oder weniger
vorgespannt werden, wie beispielsweise in
AT 208 542 ,
AT 380 161 oder
AT 390176 (Swoboda), und
US 3 532 153 (Crescent) gezeigt. Leider
haben Gummischnüre nur eine beschränkte Lebensdauer, auch
die Kraftwirkung lässt mit der Zeit nach. Die
EP 0 338 225 A1 (Seuster)
zeigt einen Gewichtsausgleich auf Basis von Gewichtsketten, welche
dem Gewicht eines Rolltores entgegenwirken, indem sie ein gegenläufiges
Rolltor nachahmen.
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Die
Bewegungssynchronisation zweier gegenläufiger Rollladen
erfolgt in der Regel über ein zumindest über zwei
Rollen umlaufendes Zugmittel (Seil, Band, Riemen, Kette), an deren
einem Trum der eine, am anderen Trum der andere Rollladen befestigt
ist, wie in
GB 885 999
A (Evertaut) oder
EP0 382
435 (Rotalac).
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Die
EP 0 659 970 A2 (Rehau)
zeigt zwei einander gegenüberstehende Zahnstangen, die
mit den jeweiligen Rollladen verbunden sind, und ein in beide Zahnstangen
eingreifendes festgelagertes Ritzel, welches die Bewegungen synchronisiert.
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Die
GB 2 227 778 A (Rotalac)
zeigt Gelenkstabsysteme zur Synchronisation der Rollladen. In
1 wird
ein (spiegelgleich doppelt vorhandenes) Dreistabsystem gezeigt,
dessen mittlere Strebe drehbar im Korpus eines Schrankes gelagert
ist und die beiden anderen Streben wie Pleuelstangen an den Enden
der mittleren Strebe und den Rollladen gelenkig befestigt sind.
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Die
angeführten Synchronisationsmechanismen zeigen symmetrisch
aufgebaute Rollladen, wobei mit der Bewegungskoppelung gleichzeitig
auch der Gewichtsausgleich gegeben ist.
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Steht
ein solcher Schrank mitten im Raum, bedarf er einer hochwertigen
Rückseite, welche hier durch den Rollladen selbst gebildet
wird. Das Gewicht dieser Rückseite will den Rollladen jedoch
andauernd öffnen. Versucht man den Ausgleich über eine
symmetrische Ausbildung, so müsste auch der untere Rollladen über
die ganze Rückseite innenliegend hochgezogen werden, zusätzlich
wäre noch ein Synchronmechanismus erforderlich. In geöffnetem Zustand
würde der innenliegende Rollladen sichtbar werden und stören,
die zusätzliche Rollladenlänge würde
mit ihrem Gewicht die Reibung beim Betätigen erheblich
vergrößern, die doppelt mit Rollladen ausgeführte
Rückseite unnötigen und unwirtschaftlichen Aufwand
darstellen.
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Aufgabe
der Erfindung war es daher, für einen solchen Rollladenschrank
mit rundherum sichtbaren, umlaufenden, gegenläufigen Rollladen
einen einfachen, dauerhaften und platzsparenden Synchron- und Gewichtsausgleichsmechanismus
zu entwickeln, welcher relativ einfach auch an unterschiedliche
Schrankmaße adaptiert werden kann.
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Das
erfolgt erfindungsgemäß, indem ein Ausgleichshebel
im Korpus drehbar gelagert und an jedem seiner Enden ein Verbindungshebel
und dessen anderes Ende am jeweiligen Rollladen angelenkt ist und
der Schwerpunkt des Ausgleichshebels samt damit verbundenem Gewicht
einen wesentlichen Abstand von seinem Lagerungspunkt aufweist und
die beiden Verbindungshebel ungleich wirksame Gewichte aufweisen.
Das vorgestellte System synchronisiert die unsymmetrisch angeordneten
Rollladen, senkt den Reibungseinfluss und bildet zusätzlich
den erforderlichen Gewichtsausgleich.
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Die
Erfindung wird nun anhand bildlicher Darstellungen erläutert.
Es zeigt 1 den erfindungsgemäßen
Rollladenschrank in anschaulicher Darstellung von vorne und hinten, 2a den
Verlauf der geschlossenen Rollläden in anschaulicher und schematischer
Darstellung, 2b die Rollläden in offener
Stellung ebenfalls in anschaulicher und schematischer Darstellung, 3a die
Gewichtskräfte der Rollläden in Abhängigkeit
vom Öffnungsweg, 3b die
wirkenden Ausgleichskräfte in Diagrammform und 4 die
wählbaren Parameter des Ausgleichsmechanismus.
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1 stellt
einen erfindungsgemäßen Rollladenschrank 1 dar.
Der obere Rollladen 2 hat an seinem vorderen Ende etwa
auf halber Höhe eine Griffleiste 2a und erstreckt
sich über eine obere Rundung 3 unterhalb einer
optionalen Ablageplatte 4 auch über die ganze
Rückwand des Schrankes und endet beim unteren Korpusende 5.
Der untere Rollladen 6 weist an seinem vorderen Ende ebenfalls
eine Griffleiste 6a auf, erstreckt sich über die
untere Schrankfront über das untere Korpusende 7 und über
den Boden nach hinten, wo er beim unteren Korpusende 5 hinter
dem oberen Rollladen 2 des Schrankes 1 endet.
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Der
Schrank wird ohne Hinunterbücken geöffnet, indem
die obere Griffleiste 2a nach oben und über die
Rundung 3 geschoben wird. Der untere Rollladen öffnet
dann selbsttätig nach unten. Die Rollladen sind synchronisiert,
sodass man genauso auch den unteren Rollladen mit der Griffleiste 6a nach
unten etwa mit dem Fuß drücken könnte,
wobei der obere Rollladen selbsttätig auffährt.
Da der Schrank 1 für freie Aufstellung im Raum
vorgesehen ist, weist er Räder 8 und Griffe 9 auf,
um ihn leicht bewegen zu können, weshalb eine gefällige
Rückansicht erforderlich ist.
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2a zeigt
den erfindungsgemäßen Schrank
1 geschlossen
bei entfernter Seitenwand, um den Verlauf der Rollläden
anschaulich zu machen. Links daneben befindet sich eine schematische
Ansicht von hinten, um den immerzu verdeckten Ausgleichsmechanismus
verständlich darstellen zu können. Dieser befindet
sich im Zwischenraum
11 von oberem Rollladen
2 und
interner Rückwand
10. In welchen auch der untere
Rollladen
6 beim Öffnen hineinfährt.
Ein Ausgleichshebel
12 ist um eine Achse
13 an
der internen Rückwand
10 drehbar gelagert. An
jedem seiner Enden ist ein Verbindungshebel angelenkt. Der Verbindungshebel
14 ist
am Ende des unteren Rollladens
6 über ein Gelenk
15 befestigt, der
andere Verbindungshebel
16 an einem Gelenk
17 im
Bereich der Rückseite des oberen Rollladens
2. Es
ergibt sich zunächst eine Synchronisierung in bekannter
Weise nach
GB 2 227
778 A (Rotalac), indem sich die Bewegung des oberen Rollladens
2 über
den Verbindungshebel
16 und den um die Achse
13 drehenden
Ausgleichshebel
12 auf den anderen Verbindungshebel
14 und
den daran angelenkten unteren Rollladen
6 überträgt.
Bei symmetrischen Abmessungen ist auch eine exakte Synchronbewegung
der beiden Rollladen gegeben.
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Der
Gewichtsausgleich wird herbeigeführt, indem das Synchronsystem
selbst erfindungsgemäß mit Gewichten beaufschlagt
wird, welche zusammen mit den Hebelabmessungen so abgestimmt werden, dass
sich die gewünschte Ausgleichswirkung einstellt. Hierbei
sind drei Anbringungsmöglichkeiten zu erwägen:
erstens
ein Gewicht mit der hier sehr kleinen Masse M1, welches das Öffnen
verstärkt und am Verbindungshebel 16 zum oberen
Rollladen 2 angebracht; zweitens ein Gewicht mit der hier
viel größeren Masse M2, welches das Schließen
verstärkt und am Verbindungshebel 14 zum unteren
Rollladen 6 angebracht wird; und drittens ein Gewicht mit
der Masse M, welches am Ausgleichshebel 12 angebracht wird und
bei einer Drehbewegung je nach der Position seines Schwerpunktes
S bezüglich der Drehachse 13 und daraus resultierendem
Hebelarm eine veränderliche Kraft zur Anpassung und Unterstützung
des Schließens oder des Öffnens erzeugt. Die Gewichte können
einstückig mit den erwähnten Hebeln, etwa durch
Laser- oder Plasmaschneiden kostengünstig hergestellt werden.
Es wird zumeist ein Verbindungshebel relativ massiv, der andere
so zart wie nur möglich ausgeführt sein. Das Gewicht
an einem Verbindungshebel 14, 16 kann dabei nahe
zum Befestigungspunkt des Rollladens 2, 6, wo
vor allem dessen Gewicht direkt ausgeglichen wird, oder nahe zum Gelenk
des Ausgleichshebels 12, wo vor allem eine Drehbewegung
des Ausgleichshebels 12 erzeugt wird, oder beliebig dazwischen
konzentriert sein. Über die Lage des Schwerpunktes kann
der Verlauf der Ausgleichskräfte auch ein wenig beeinflusst
werden.
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2b zeigt
den Schrank geöffnet bei entfernter Seitenwand. Links daneben
befindet sich wieder eine schematische Ansicht von hinten mit der adequaten
Geometrie des Mechanismus. Der Schwerpunkt S des mit dem Ausgleichshebel 12 verbundenen
Gewichts M liegt nun nahezu senkrecht über der Drehachse 13,
somit ist die resultierende Ausgleichskraft sehr gering. Das große
Gewicht mit der Masse M2 wirkt noch nahezu unverändert
auf den unteren Rollladen 6, damit hat sich die Ausgleichskraft
deutlich verändert, bzw. verringert.
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Die
Abstimmung des Mechanismus erfolgt vorzugsweise rechnerisch, weil
sich Gewichte und Hebelgeometrien gegenseitig beeinflussen und deren
Funktionsweise nicht unmittelbar ersichtlich ist. Hierbei ist zuerst
der auszugleichende Verlauf der aus dem Flächengewicht
resultierenden Gesamtkraft der beiden Rollläden über
den Öffnungsweg zu ermitteln. Anschließend werden
die alge braischen Gleichungen des Mechanismus mit den wählbaren
geometrischen Größen und Gewichten aufgestellt.
Dann werden diese Parameter variiert, bis ein wunschgemäßer
Verlauf der Ausgleichskraft erzielt wird. Eine Prüfung
der Ergebnisse auf Umsetzbarkeit und Kollisionsfreiheit der ermittelten
Abmessungen schließt die Berechnung ab.
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Ein
problematisches Kriterium bei Rollladenschränken ist dabei
die Reibung in den Führungsschienen. Diese baut sich gemäß der
bekannten Seilreibungsgleichung in Abhängigkeit von Kraftangriff und
Winkelsumme der Richtungsänderungen exponentiell auf, ist
abhängig vom Reibungswert und der Gewichtsverteilung des
Rollladens und dem Angriffspunkt der Betätigungskraft,
sowie den Angriffspunkten der Ausgleichsmechanismen und wirkt durch Überlagerung
von Polygoneffekten der Rollladenstäbe und dem Führungsspiel
zumeist beim Öffnen anders als beim Schließen.
Ein auf dem vorderen Trum des Rollladens angenommenes Gewicht als
Ausgleich des Gewichtes der Rückseite etwa würde
die Führungsschienen belasten und zusätzliche
Reibung erzeugen. Die Ausgleichskräfte sollten daher möglichst
unmittelbar beim auszugleichenden Gewicht angreifen. Weiters ergibt
sich ein unterschiedlicher Kraftverlauf alleine aus dem Reibungsverhalten
beim Verwenden der Griffleiste des oberen Rollladens 2a, gegenüber
der Verwendung der unteren Griffleiste 6a. Es ist daher
bei unvorhersehbarer Benützungsweise sinnvoll, das System
für die Berechnung als reibungsfrei anzunehmen und nur
die Gewichtskräfte auszugleichen. Selbstverständlich
könnte in der Auslegung aber auch eine Reibungskraft mit
berücksichtigt werden.
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3a zeigt
den ermittelten Verlauf der Gewichtskräfte der Rollläden über
den Öffnungsweg. Die Kraft des oberen Rollladens ist mit
O bezeichnet. Sie ist relativ groß und nimmt mit zunehmender Öffnung
weiter zu, weil der vordere Abschnitt des Rollladens immer kürzer
wird. Zuletzt wirkt die Hinterseite in voller Größe
mit konstanter Kraft, wenn der vordere Abschnitt die Biegung 3 hinter
sich gelassen hat. Die Kraft U des unteren Rollladens ist linear
abfallend. Die große Öffnungskraft in geschlossenem
Zustand kehrt sich in eine etwa gleich große Schließkraft
in offenem Zustand um, weil der vordere Rollladenabschnitt weggeschoben
und ein etwa gleich großer Abschnitt im Zwischenraum 11 aufgeschoben wurde,
welcher nun eine Schließkraft erzeugt. Ebenfalls dargestellt
ist die Summenkurve O + U, welche sich bei einer Synchronisation
der beiden Rollläden ergibt und durch den Mechanismus auszugleichen ist.
Man sieht, dass immer eine große Gegenkraft benötigt
wird, verursacht vor allem durch die immer vollständig
geschlossene Rollladen-Rückseite des Schrankes, im geschlossenen
Zustand etwa doppelt so hoch wie offen.
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3b zeigt
nochmals die auszugleichende Kraft der Rollläden O + U,
in Überlagerung zur mathematisch ermittelten Ausgleichskraft
F des Synchronmechanismus. Der erfindungsgemäße
Gewichtsausgleich greift direkt an der schweren Rückseite
des oberen Rollladen 2 an, damit wirkt die Ausgleichskraft
unmittelbar ohne Erzeugung zusätzlicher Reibungskräfte
durch eine eventuelle Rollladenumlenkung. Der untere Rollladen 6 hat
keinen bevorzugten Angriffspunkt für die Ausgleichskraft
wegen der wechselnden Kraftrichtungen, die Befestigung des Verbindungshebels 14 am
hinteren Ende ist der geringste Aufwand.
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Selbstverständlich
können auch weitere Möglichkeiten der Kräfte-Einbringung
ins Synchronsystem angewandt werden, insbesonders der Einsatz von
Federn. Jedoch ergeben sich meist relativ große Kräfte
bei großen Hüben, sodass etwa aus Federdraht gewickelte
Zugfedern sehr groß werden und dann aus Platzgründen
nur indirekt etwa über Seile einwirken könnten,
was einen großen Aufwand darstellt. Gasdruckfedern weisen
eine Hysterese der Federkraft auf und erhöhen dadurch die
Bedienungskräfte. Ebenso wie Gummischnüre weisen
sie eine etwas unsichere Lebensdauer und Abnahme der Kraft über
die Jahre auf. Das erfindungsgemäße System mit
einem Kräfteausgleich durch Gewichte ist dagegen besonders
zuverlässig.
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Das
bisher beschriebene Synchronsystem mit Gewichtsausgleich erscheint
relativ einfach. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können
jedoch bisher ein geflossene Beschränkungen aufgehoben und
wesentlich leistungsfähigere Systeme beschrieben werden.
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Weil
das Rollladensystem und der Synchronmechanismus eine geometrisch
unterschiedliche Basis haben, können die generierten Kräfte
auch relativ unterschiedliche Verläufe über den Öffnungsweg
aufweisen. Das kann man beispielsweise dazu benützen, für
die Endstellungen der Rollladen einen gewissen Einschnappeffekt
zu erzeugen, wobei in den Endpositionen absichtlich ein schlechter
Kräfteausgleich vorgesehen wird. Das wurde etwa in 3b durchgeführt.
Man sieht, dass die Ausgleichskraft in geschlossener Stellung höher
als die Öffnungskraft der Rollladen ist, was ein Zusammendrücken
der geschlossenen Rollladen bewirkt, und in offener Stellung geringer,
was eine Tendenz zum Offenbleiben erzeugt, insbesonders wenn der
Schrank etwa beim Verfahren Erschütterungen ausgesetzt
wird.
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Eine
andere Ausgestaltung wäre etwa ein selbsttätiges
geringes Öffnen der Rollladen nach Öffnen des
Schlosses, um anzuzeigen, dass der Schrank nicht versperrt ist.
Wenn diese Eigenschaft nicht über den Gewichtsausgleich
selbst hergestellt wird, könnte auch ein gefederter Stößel
oder ein Endlagendämpfer unmittelbar auf den Hebelmechanimus einwirken.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die beiden gegenläufigen
Rollladen keineswegs gleiche Lauflängen aufweisen müssen,
sondern mit gleichem Aufwand nur durch außermittige, unsymmetrische
Lagerung des Ausgleichshebels 12 auch unterschiedliche
Wege und Geschwindigkeiten erzielbar sind, welche in erster Näherung
dem Längenverhältnis der beiden Schenkel des Ausgleichshebels
entsprechen. Damit sind auch Rollladenschränke mit großen
Unterschieden in den Proportionen ausführbar.
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Auch
die Ausrichtung der beiden Schenkel des Ausgleichshebels zueinander
muss nicht zwangsläufig linear sein. Schließen
sie etwa einen Winkel zueinander ein, so kann beispielsweise ein Rollladen
vor dem anderen in seine Endposition fahren und dort nahezu regungslos
verharren, indem seine Hebelgeomet rie sich gerade durch den Bereich des
Totpunktes bewegt, bis der andere Rollladen seine Endstellung erreicht
hat. Die Ausbildung eines Totpunktes kann etwa begünstigt
werden, indem die Gelenksposition des Verbindungshebels am Rollladen
horizontal geeignet verschoben wird.
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Ein
selbsttätiger Gewichtsausgleich durch Symmetrie ist in
solchen Fällen gar nicht möglich, der Ausgleich
muss daher etwa in der geschilderten Vorgangsweise ausgeführt
werden. Die geometrischen Zusammenhänge des Hebelmechanismus
können dabei durchaus komplex werden, denn die Längen der
Schenkel des Ausgleichshebels, deren Winkel zueinander, dessen Lagerpunkt,
die Längen der Verbindungshebel und die Positionen der
Befestigungspunkte an den Rollläden sind prinzipiell frei
wählbar, ebenso Größe und Anbringungsort
der Gewichte. Sie werden in einer mathematisch-geometrischen Optimierung
des Bewegungs- und Gewichtsausgleichs festgelegt.
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4 zeigt
alle in Frage kommenden Parameter des Synchronmechanismus. Diese überaus freie
Gestaltung der Hebelgeometrie erlaubt maximalen Spielraum in der
Gestaltung des Rollladenschrankes, seiner Funktions- und Handhabungsweise.
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Es
bedeuten:
- 0
- Ursprung, Lagerung
des Ausgleichshebels
- a
- Winkelposition des
Ausgleichshebelgewichts
- b, c
- Winkelpositionen der
Ausgleichshebelschenkel
- d1, d2
- Befestigungspositionen
der Gelenke an den Rollladen
- l1, l2
- Längen der
Verbindungshebel
- m1, m2
- Schwerpunktspositionen
der Verbindungshebel
- h1, h2
- Schenkellängen
des Ausgleichshebels
- s
- Schwerpunktsabstand
des Ausgleichshebelgewichtes
- M1, M2
- Massen der Verbindungshebelgewichte
- M
- Masse des Ausgleichshebelgewichts
- S1, S2
- Schwerpunkte der Verbindungshebelgewichte
- S
- Schwerpunkt des Ausgleichshebelgewichtes
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Aber
auch eine vereinfachte Anwendung der Erfindung ist möglich.
Insbesonders kann der Gewichtsausgleich nur für einen einzelnen
Rollladen ausgeführt sein, indem ein am Rollladen angelenkter Verbindungshebel
zu einem Ausgleichshebel mit nur einem aktiven Schenkel führt.
Der Gewichtsausgleich wird dabei analog als Summenwirkung des Gewichtes
des Verbindungshebels und einem drehenden Gewicht auf dem Ausgleichshebel
bestimmt wie früher geschildert. Natürlich können
mit zwei solchen unabhängigen Systemen auch gegeneinander laufende,
nicht synchronisierte Rollläden ausgeglichen werden.
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Grundsätzlich
kann das vorgestellte System auch doppelt, oder in spiegelbildlicher
Anordnung mit jeweils halben Ausgleichskräften eingebaut
werden, um eine Beanspruchung der Rollläden und Verkantung
durch außermittigen Kraftangriff hintan zu halten.
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Geringe
Abweichungen des Gewichtsausgleiches können in der Praxis
wegen der überlagerten Reibung der Rollladen oft gar nicht
bemerkt werden, auch die häufig eingesetzten Gummischnüre
erzeugen keinen exakten Ausgleich. Jedoch kann die Kennlinie des
Gewichtsausgleichs durch Krafteinwirkungen zusätzlicher
kleiner Hilfssysteme, wie etwa Nockenstößel, Rasten
oder Endlagendämpfer lokal stark beeinflusst werden. Natürlich
kann das erfindungsgemäße Ausgleichssystem auch
mit anderen geschilderten Systemen, insbesonders Gummischnüren
kombiniert angewandt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - AT 208542 [0004]
- - AT 380161 [0004]
- - AT 390176 [0004]
- - US 3532153 [0004]
- - EP 0338225 A1 [0004]
- - GB 885999 A [0005]
- - EP 0382435 [0005]
- - EP 0659970 A2 [0006]
- - GB 2227778 A [0007, 0015]