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Technisches Gebiet
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Dier Erfindung betrifft eine elektromechanische Kupplung insbesondere für ein Panikschloss und einen Aktuator für eine solche Kupplung.
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Stand der Technik
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Als Antipanikschlösser oder auch Panikschlösser bezeichnet man Schlösser, die von Innen immer durch Betätigung eines Türdrückers geöffnet werden können. Der innere Türdrücker, der auch als innere Türklinke bezeichnet wird ist dabei derart mit einem Schließmittel, wie z. B. einer Falle und/oder einem Riegel gekoppelt, dass die Tür immer geöffnet werden kann. Anders formuliert werden Riegel und Falle bei einer Betätigung des inneren Türdrückers immer zurückgezogen, die Tür kann geöffnet werden. Der äußere Türdrücker ist meist durch einen nichtdrehbaren Türknauf ersetzt. Zum Öffnen der Tür von außen muss in der Regel ein Zylinderschloss betätigt werden. Diese Zylinderschlösser können sowohl rein mechanische Schlösser sein oder als elektromagnetische Schlösser ausgeführt sein.
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In der
DE 10 2011 009 003 wird eine elektromagnetisch gesteuerte Kupplung zum Verbinden eines außenliegenden Türdrückers mit einem innenliegenden Türdrücker beschrieben. Wird die Kupplung geschlossen, ist der außenliegende Türdrücker mit dem innenliegenden Türdrücker drehfest verbunden und nimmt diesen mit. Dann lässt sich die Tür von außen öffnen. Wird die Kupplung geöffnet, werden der innenliegende und der außenliegende Türdrücker voneinander entkoppelt. Diese Kupplung hat den Nachteil, dass sie durch Magnetfelder, deren Flußlinien im Wesentlichen orthogonal zum Türblatt verlaufen geschaltet wird. Diese Magnetfelder können daher auch von außen durch das Türblatt in die Kupplung eingebracht werden, um die Kupplung zu manipulieren.
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In der
DE 10 2004 048 467 B4 ist ebenfalls eine Kupplung beschrieben, bei der ein äußerer Türdrücker mit einem inneren Türdrücker drehfest gekoppelt werden kann. Dazu ist an einer ersten Welle eine Scheibe mit einer Ausnehmung für einen parallel zur Längsachse der Welle in die Ausnehmung einschiebbaren Kupplungsbolzen befestigt. Der Kupplungsbolzen ist mit der anderen Welle drehfest gekoppelt. Wird der Kupplungsbolzen in die Ausnehmung eingeschoben ist die Kupplung geschlossen und ansonsten geöffnet. Um eine Manipulation der Kupplung zu erschweren ist bei geöffneter Kupplung ein Rastbolzen eingeschoben, so dass der Kupplungsbolzen nicht in die Ausnehmung eingreifen kann.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende und sichere elektromechanische Kupplung zum Kuppeln und Entkuppeln eines ersten und eines zweiten Türdrückers einer Tür mit einem Panikschloss bereitzustellen. Der Betrieb der Kupplung soll möglichst wenig elektrische Energie benötigen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und einen Aktuator für die Kupplung nach Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die elektromechanische Kupplung dient zum Kuppeln und Entkuppeln zweier Betätigungselemente eines Türschlosses, üblicherweise zweier Türdrücker, die über je eine Welle zur Übertragung einer Drehbewegung mit je einem Rotor verbunden sein können. Natürlich können die Wellen und die Rotoren auch einstückig ausgeführt sein. Die Kupplung hat vorzugsweise zumindest einen Träger für wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten koaxial dazu angeordneten Rotor. Beispielsweise kann der erste Rotor zumindest einen Teil der Mantelfläche des zweiten Rotors übergreifen. Durch ein Kupplungselement sind der erste und der zweite Rotor drehfest miteinander kuppelbar, also verbindbar. Im entkuppelten Zustand sind die beiden Rotoren zumindest in einer Richtung gegeneinander drehbar. Das Kuppeln bzw. Entkuppeln erfolgt durch eine Verstellung der Position des Kupplungselements. Zum Verstellen der Position hat die Kupplung vorzugsweise einen Aktuator mit einem Steuerschieber, der zumindest mittelbar auf das Kupplungselement wirkt.
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Das Kupplungselement sitzt vorzugsweise in einer Ausnehmung des zweiten Rotors, die in Richtung des ersten Rotors offen ist. Dabei ist das Kupplungselement vorzugsweise in Richtung des ersten Rotors federbelastet. Der erste Rotor hat bevorzugt eine Öffnung, die bei einer Drehung des ersten Rotors relativ zum zweiten Rotor die Ausnehmung des zweiten Rotors überstreicht und in der vorzugsweise ein verschiebbares Blockierelement sitzt. Das Steuerelement sitzt vorzugsweise verschiebbar in einem Kanal des Trägers, wobei die Öffnung des ersten Rotors bei einer Drehung relativ zum Träger die Mündung des Kanals überstreicht. Zum Kuppeln der beiden Rotoren kann der Steuerschieber in dem Kanal vom ersten Rotor weg verfahren werden. Sobald bei einer Drehung der Rotoren die Kanalmündung, die Öffnung und die Ausnehmung in einer Linie liegen drückt das Kupplungselement aufgrund seiner Federbelastung das Blockierelement in den Kanal und greift dabei in die Öffnung des ersten Rotors ein. Nun sitzt das Kupplungselement sowohl in der Ausnehmung des zweiten Rotors als auch in der Öffnung des ersten Rotors und verbindet die beiden Rotoren drehfest d. h. kuppelt sie, greift jedoch nicht in die Mündung des Kanals ein. Die Mündung des Kanals ist vorzugsweise durch das Blockierelement zumindest teilweise verschlossen. Daher sind die beiden gekuppelten Rotoren gemeinsam gegenüber dem Träger drehbar. Zum Entkuppeln genügt es den Steuerschieber wieder in Richtung des ersten Rotors zu verschieben. Dabei wird das Blockierelement in die Öffnung und das Kupplungselement in die Ausnehmung zurück verschoben. Nun sind der erste und der zweite Rotor unabhängig voneinander relativ zum Träger drehbar. Vorzugsweise verhindert eine Wandung des Trägers, dass das Blockierelement durch das federbelasteten Kupplungselement aus der Öffnung gedrückt wird, wenn der erste Rotor relativ zum Träger verdreht wird. Wenn die Öffnung die Kanalmündung passiert, übernimmt der Steuerschieber diese Funktion. Um die Reibung an der Wandung zu minimieren ist das Blockierelement bevorzugt rund, z. B. eine Kugel oder eine Rolle. Die Dicke des Blockierelements sollte vorzugsweise mindestens der Tiefe der Öffnung entsprechen und den Abstand zwischen der Kanalmündung und dem zweiten Rotor nicht übersteigen. Die Kupplung ermöglicht ein zuverlässiges Kuppeln und Entkuppeln mit nur geringem Energieaufwand für diesen Vorgang. Das gelingt insbesondere deshalb problemlos, weil die Türdrücker, welche die Ausrichtung der Rotoren bestimmen, eine wohldefinierte Ausgangsstellung haben, in die sie immer zurückkehren. Die Ausgangsstellung entspricht der Ruhestellung der Türdrücker, die dann üblicherweise zumindest in etwa in horizontal (+/–30°), seltener auch vertikal (+/–30°) ausgerichtet sind. In dieser Ausgangsstellung liegen die Ausnehmung und die Öffnung als auch die Öffnung und die Kanalmündung vorzugsweise unmittelbar gegenüber, so dass bei einer Verschiebung des Steuerschiebers das Blockierelement und das Kupplungselement der Verschiebung folgen können.
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Wird der Steuerschieber zurückgezogen, obwohl einer der beiden Türdrücker gedrückt und damit der entsprechende Rotor aus der Ruhelage ausgelenkt sind, dann folgen Blockierelement und das Kupplungselement spätestens, wenn die der Türdrücker losgelassen wird und in seine Ausgangsstellung zurückkehrt.
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Vorzugsweise hat der Aktuator einen Körper mit einem Gewinde in dem ein Gegengewinde des Steuerschiebers drehbar angeordnet ist. Dadurch kann der Steuerschieber durch Drehen um seine Längsachse vor (also in Richtung des ersten Rotors) oder zurück (also in den Kanal hinein) verschoben werden. Dadurch wird die Manipulationsgefahr reduziert. Durch eine geeignete Wahl der Steigung kann der Steuerscheiber selbsthemmend sein, das meint in diesem Zusammenhang, dass die von dem federbelasteten Kupplungselement über das Blockierelement auf den Steuerschieber wirkende Kraft nicht genügt um ihn relativ zum Träger zu drehen und dadurch zu verschieben. Der Körper kann ein oder mehrstückig sein, insbesondere kann der Körper einstückig mit zumindest einem Teil des Trägers sein.
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Vorzugsweise ist der Steuerschieber über eine elastische Kupplung mit einer motorisch angetriebenen Welle verbunden. Durch eine entsprechende Wahl der Drehrichtung des Motors und damit der Welle kann der Steuerschieber vor und zurückgeschoben werden. Durch die elastische Kupplung kann Motor unabhängig von der Position der Ausnehmung und der Öffnung in den entsprechenden beiden Rotoren angesteuert werden, um den Steuerschieber vorzuschieben, also um die Rotoren zu entkuppeln, d. h. die Kupplung zu öffnen. Wenn die Öffnung nicht vor der Kanalmündung sein sollte und dennoch der Motor angesteuert wird um den Steuerschieber vorzuschieben, dann wird die elastische Kupplung gespannt. Sobald die beiden Rotoren in Ihre Ausgangsstellung zurückkehren, wird dann aufgrund der Vorspannung der elastischen Kupplung der Steuerschieber in dem Gewinde des Körpers gedreht und dadurch verschoben wobei er das Blockierelement in die Öffnung zurückverschiebt, d. h. die Kupplung öffnet.
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Besonders bevorzugt ist der Steuerschieber in Richtung des Kupplungselements vorgespannt, sodass zumindest ein Teil der zum Verschieben des federbelasteten Kupplungselements notwendigen Kraft kompensiert wird. Dadurch wir der Energieverbrauch der Kupplung pro Schaltvorgang minimiert.
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Vorzugsweise sitzt auf der Welle ein Zahnrad, das mit einer motorisch angetriebenen Schnecke kämmt und so ein Schneckengetriebe bildet. Dadurch können die bei vorgespannter elastischer Kupplung vom Motor oder sonst wie aufzubringenden Haltekräfte minimiert werden. Besonders bevorzugt ist das Schneckengetriebe deshalb selbsthemmend, dadurch entfallen die Haltekräfte völlig.
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Beispielsweise kann die Welle eine an dem Körper drehbar gelagerte Hohlwelle mit einem koaxialen Längskanal sein, der zumindest einen Abschnitt des Steuerschiebers drehbar aufnimmt. Das ermöglicht einen besonders kompakten Aktuator.
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Vorzugsweise hat die Welle ein Gewinde, in das eine Positionsmarke eingreift, die in einer Führung des Körpers verschiebbar angeordnet ist. Bei einer Drehung der Welle wird folglich die Positionsmarke entlang der Welle verschoben. Diese Verschiebung kann z. B. durch Taster, Lichtschranken oder dgl. detektiert werden, was einer Positionsmessung der Positionsmarke entspricht. Diese Positionsmessung kann beispielsweise durch eine Steuerung für den Motor ausgewertet werden. Insbesondere ist dadurch eine Endabschaltung des Motors in der entkuppelten Stellung als auch in der gekuppelten Stellung möglich. Sofern eine elastische Kupplung vorgesehen ist, kann allerdings nicht zwischen einer gekuppelten Stellung des Steuerschiebers und einer vorgespannten elastischen Kupplung unterschieden werden, was aber für die Ansteuerung des Motors keine Rolle hat.
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Vorzugsweise hat der Steuerschieber einen Mitnehmer mit einer Aussparung in der zumindest ein Federelement sitzt, dessen eines Ende mit der Welle und dessen anderes Ende mit dem Steuerschieber verbunden ist, um durch eine Drehung der Welle relativ zum Steuerschieber das Federelement z. B. eine Spiralfeder zu spannen oder zu entspannen. Dadurch kann eine einfach zu montierende elastische Kupplung zwischen der Welle und dem Steuerschieber realisiert werden. Das Federelement kann vorgespannt sein, um zumindest einen Teil der Kraft zum Verschieben des federbelasteten Kupplungselements zu kompensieren.
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Noch einfacher zu montieren ist die elastische Kupplung, wenn der Mitnehmer eine relativ zu dem Mitnehmer drehbare Scheibe aufnimmt, und die Scheibe drehfest mit der Welle und einem Ende des Federelements verbunden ist. Dann genügt es die Scheibe in dem Mitnehmer zu platzieren, und das Federelement sowohl an dem Mitnehmer, als auch an der Scheibe zu befestigen, z. B. einzuhaken. Beispielsweise kann ein (inneres) Ende einer Spiralfeder an der Scheibe befestigt werden und das äußere Ende der Spiralfeder an dem Mitnehmer. Der Mitnehmer wird dann auf die Welle aufgesetzt, wobei die Scheibe und die Welle ineinandergreifen. Nun sind der Mitnehmer und die Welle über das Federelement miteinander gekoppelt. Eine Vorspannung kann durch Verdrehen von Mitnehmer und Welle einfach eingestellt werden.
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Vorzugsweise wird das Gewinde des Körpers durch wenigstens einen Stift gebildet, der in das Gegengewinde eingreift. Das ermöglicht eine schnelle und einfache Montage, da der Steuerschieber zunächst in eine entsprechende Aufnahme eingeführt und erst anschließend der Stift vorgeschoben werden kann, bis er in das Gegengewinde eingreift.
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Besonders bevorzugt hat der Stift ein Lager, das eine Drehung des in das Gegengewinde eingreifenden Abschnitts des Stiftes ermöglicht, so dass der Stift und/oder ein daran befestigter Lagerring an dem Gegengewinde abrollt. Dazu kann entweder der Stift drehbar gelagert befestigt sein, oder ein Lager auf dem Stift angeordnet sein, dass an dem Gegengewinde abrollt.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
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1 zeigt eine Explosionszeichnung einer Baugruppe eines Türschlosses,
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2 zeigt eine weitere Explosionszeichnung der Baugruppe des Türschlosses,
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3 zeigt eine Vorderansicht der Baugruppe,
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4 zeigt die Baugruppe im Schnitt entlang der Ebene A-A in 3,
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5 zeigt eine Seitenansicht der Baugruppe,
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6 zeigt die Baugruppe im Schnitt entlang der Ebene B1-B1 in 5,
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7 zeigt die Baugruppe im Schnitt entlang der Ebene B2-B2 in 5,
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8 zeigt einen Aktuator,
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9 zeigt Schnitt entlang der Ebene C1-C1 in 8,
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10 zeigt Schnitt entlang der Ebene C2-C2 in 8 und
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11 zeigt eine Explosionszeichnung des Aktuators.
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Die 1 und 2 zeigen wesentliche Teile einer Baugruppe eines Türschlosses als Explosionszeichnung. Standarteile, die zum Verständnis der Funktionsweise nicht erforderlich sind wurden weggelassen, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen. Die Baugruppe hat einen Träger 10, der an einer Seite, z. B. der Außenseite eines Türblatts befestigt wird.
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Die Baugruppe hat eine erste Drückerwelle 20 mit einem nach außen weisenden Vierkantabschnitt auf den ein üblicher Türdrücker aufgesetzt werden kann. In diesem Sinne kann die Drückerwelle 20 auch als erstes Betätigungselement 20 bezeichnet werden obwohl streng genommen natürlich der Türdrücker selber das Betätigungselement ist, jedoch wird die Bewegung des Türdückers über die Drückerwelle 20 in die Baugruppe eingeleitet und darauf kommt es hier an.
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Über einen Adapter 60, der eine Aufnahme 64 (vgl. 2) für eine zweite Drückerwelle aufweist, kann ein zweites Betätigungselement, z. B. ein innenliegender zweiter Türdrücker mit der Baugruppe gekoppelt werden. Diese Vierkantwelle durchsetzt meist dabei einen Mitnehmer eines üblichen Kastenschlosses. Lediglich der Einfachheit halber wird der Adapter 60, soweit es um die Einleitung einer Drehbewegung in die Baugruppe geht auch als zweites Betätigungselement bezeichnet, obwohl streng genommen der zweite Türdrücker das zweite Betätigungselement ist. Der Adapter 60 ist ein zweiter Rotor 60 im Sinne der Patentansprüche. Natürlich kann der Adapter 60 auch einstückig mit der zweiten Drückerwelle und ggf. auch mit dem zweiten Drücker ausgebildet sein. Dann bilden diese Bauteile zusammen den zweiten Rotor 60.
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Das erste Betätigungselement 20 ist mit einem Mitnehmer 21 drehfest gekoppelt, d. h. bei einer Drehung um die Längsachse der Drückerwelle 20 nimmt diese den Mitnehmer 21 mit und umgekehrt. Die drehfeste Kopplung erfolgt über zwei Vorsprünge an der Drückerwelle 20, die in komplementäre Ausnehmungen des Mitnehmers 21 eingreifen (vgl. 1, 4). Der Mitnehmer 21 hat eine Anlagefläche 25 an der sich eine Rückstellfeder 22 abstützt und über die die Rückstellfeder 22 bei einer Drehung des Mitnehmers 21 bzw. des ersten Betätigungselements 20 ein rückstellendes Drehmoment auf diese ausübt (vgl. 1–3). Entsprechend stützt sich das andere Ende der Rückstellfeder 22 an einer Anlagefläche 13 des Trägers 10 ab. Zwei zusammenwirkende Anschläge 12, 24 definieren eine Ausgangstellung, wobei der Anschlag 12 am Träger 10 und der Anschlag 24 am Mitnehmer 21 angeordnet ist (vgl. 1–3). Der Anschlag 12 ist im gezeigten Beispiel ein Stift, der mittels einer Abdeckung 11 in zwei Positionen am Träger 10 befestigt werden kann (1, 2). Dadurch kann die Rückstellfeder 22 auch um 180° gedreht eingesetzt und so die Richtung des rückstellenden Drehmoments umgekehrt werden. Die Baugruppe kann auch deshalb für Türen mit Linksanschlag als auch mit Rechtsanschlag eingestellt werden. Natürlich können der Mitnehmer, die Drückerwelle 20 und ggf. der erste Türdrücker auch einstückig ausgebildet sein.
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Der Mitnehmer 21 hat auf seiner dem ersten Betätigungselement 20 abgewandten Seite zwei Koppelfortsätze 23 (vgl. 2), die je in eine Ausnehmung 33 eines hier beispielhaft scheibenförmigen Innenkörpers 31 eines Freilaufs eingreifen. Die Ausnehmungen 33 haben die Form von kreissegmentförmigen Schlitzen, wodurch der Mitnehmer 21 bei einer Betätigung des ersten Betätigungselements 20 zwar den Innenkörper 31 mitnimmt, aber eine Drehung des Innenkörpers 31 in die gleiche Richtung nicht den Mitnehmer 21 und somit auch nicht das erste Betätigungselement 20 mitnimmt. In gleicher Weise greifen zwei Koppelfortsätze 63 des Adapters 60 durch Längsschlitze 43 eines Außenkörpers 40 vorzugsweise in die gleichen Ausnehmungen 33 ein. Dann liegen sich im unbetätigten Ruhezustand des Türschlosses die Koppelfortsätze 63 und die Koppelfortsätze 23 in den Ausnehmungen 33 diametral gegenüber. Dazu kann ein elastisches Rückstellelement auf den Innenkörper 31 wirken. Wird eines der beiden Betätigungselemente betätigt, wird folglich der Innenkörper 31 um den Betätigungswinkel gedreht, ohne dass das jeweils andere Betätigungselement mitgenommen wird. Die Bogenlänge der kreissegmentförmigen Ausnehmungen entspricht vorzugsweise zumindest dem maximalen Betätigungswinkel (im Bogenmaß) zuzüglich der Dicke der Koppelfortsätze 23, 63 (genauer: mindestens dem Produkt aus dem Winkel und dem Radius bei dem die größte Bogenlänge benötigt wird, was u. a. von der Form der Querschnittsfläche der Koppelfortsätze 23, 63 abhängt, zuzüglich eines Aufschlags für die Koppelfortsätze).
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Der Innenkörper 31 sitzt in einer Aufnahme 41, also einem Freiraum 41 des Außenkörpers 40. Der Außenkörper 40 ist ein erster Rotor im Sinne der Patentansprüche. Die Aufnahme 41 hat eine zylindrische Begrenzung 42. Über Klemmrollen 32, die in entsprechend ausgeformten Ausnehmungen des Innenkörpers 31 sitzen, sind der Innenkörper 31 und der Außenkörper 40, also der erste Rotor, miteinander gekoppelt, so dass ein Freilauf gebildet wird. Um das Türschloss von Rechtsanschlag auf Linksanschlag der Tür umzustellen, kann der Innenkörper 31 um 180° gedreht werden. Bei einer Betätigung eines der beiden Betätigungselemente 20 sperrt der Freilauf und das entsprechende Betätigungselement nimmt den Außenkörper 40, d. h. den ersten Rotor mit. Auf dem Außenkörper 40 sitzt ein Zahnkranz 51, der mit einem Generator 58 gekoppelt ist. Eine Betätigung eines der Betätigungselemente treibt daher über den ersten oder den zweiten Rotor 40, 60 den Generator 58 an. Die Kopplung des Freilaufs mit dem Generator 58 kann beispielsweise durch Zahnräder und vorzugsweise ein Federelement 56, das die Funktion einer elastischen Kupplung hat, erfolgen. Um das erste Bedienteil drehfest mit einem Schließelement eines Türschlosses verbinden zu können genügt es also den ersten Rotor 40 drehfest mit dem zweiten Rotor 60 zu verbinden. Dazu hat die Baugruppe eine elektromechanische Kupplung, also eine elektrisch gesteuerte Kupplung. Der Adapter 60 (= zweiter Rotor) sitzt zunächst drehbar in einer komplementären Ausnehmung 49 des Außenkörpers 40, also des ersten Rotors. Diese Ausnehmung 49 ist auf der dem ersten Betätigungselement 20 abgewandten Seite angeordnet, hat eine zumindest im Wesentlichen zylindrische Wandung und ist koaxial zur Längsachse des zweiten Rotors 60 angeordnet. Der zweite Rotor 60 hat eine radiale Ausnehmung 65, z. B. eine gestufte Bohrung oder ein Sackloch in dem ein nach außen federbelastetes Kupplungselement 62 sitzt, z. B. ein Kupplungsbolzen 62. In der zylindrischen Wandung 48 des ersten Rotors ist eine Öffnung 45 in der eine Kugel 46 als Beispiel für ein Blockierelement angeordnet ist. Bei geöffneter Kupplung wird der Kugel 46 durch das federbelastete Kupplungselement 62 auf der einen Seite der Öffnung und durch einen Steuerschieber auf der anderen Seite der Öffnung das Blockierelement in der Öffnung gehalten. Dadurch kann das Kupplungselement nicht in die Öffnung eingreifen, wodurch die Kupplung geschlossen würde. Der Steuerschieber 71 ist Teil eines Aktuators 70 zum Öffnen und Schließen der Kupplung.
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Der Aktuator 70 hat einen (Montage)Körper 80 der zusammen mit dem Träger 10 einen Kanal 15 ausbildet in dem der Steuerschieber 71 sitzt (vgl. 4 und 8 bis 11). Wenn der Steuerschieber die Mündung des Kanals verschließt, kann der erste Rotor 40 relativ zum zweiten Rotor 60 frei rotieren. Folglich wird auch eine Betätigung des ersten Betätigungselements 20 nicht auf den zweiten Rotor 60 übertragen. Wird nun der Steuerschieber 71 des Aktuators 70 in die gezeigte Stellung zurückgezogen, dann drückt (anders als dargestellt) das federbelastete Kupplungselement 62 die Kugel 46 in den Kanal 15 des Trägers, so dass das Kupplungselement 62 den zweiten Rotor 60 drehfest mit dem ersten Rotor 40 verbindet. Wird nun die erste Drückerwelle 20 und somit der erste Rotor 21 gegen die Kraft der Rückstellfeder 22 gedreht, dann sperrt der Freilauf und die erste Drückerwelle 20 nimmt den ersten Rotor 40 (zumindest mittelbar) mit. Weil das Kupplungselement 62 den ersten Rotor 40 mit dem zweiten Rotor 60 drehfest verbindet, nimmt die erste Drückerwelle 20 den Adapter 60 (= zweiten Rotor 60) mit. Dieser ist wie zuvor beschrieben beispielsweise über eine Welle mit wenigstens einem Schließelement gekoppelt, z. B. mit einem Mitnehmer eines Kastenschlosses. Zum Lösen, also Öffnen der Kupplung genügt es mit dem Steuerschieber 71 die Kugel 46 aus dem Kanal 15 zurück in die Öffnung 45 zu verschieben. Nun sind die erste Drückerwelle 20, d. h. das erste Betätigungselement und das wenigstens eine Schließelement wieder voneinander getrennt. Der Steuerschieber 71 kann z. B. durch einen Motor verschoben werden, wobei dieser bevorzugt ein federelastisches Element spannt, falls der Steuerschieber 71 in Richtung der Öffnung verschoben werden soll und der Kanal 15 und die Öffnung 45 nicht ausreichend fluchten so dass die Kugel 46 nicht verschoben werden kann (vgl. 8–11). Das federelastische Element wirkt auf den Steuerschieber 71, so dass die Kugel 46 in die Öffnung 45 zurückverschoben wird, sobald die Öffnung 45 mit dem Kanal 15 ausreichend fluchten. Dadurch kann die Ansteuerung des Aktuator unabhängig von der Relativstellung der Öffnung 45 zu dem Kanal 15 erfolgen. Ohne die Zwischenschaltung eines federelastischen Elements zwischen den Motor und den Steuerschieber 71 müsste entweder die Leistungsaufnahme des Motors gemessen werden, um ein Blockieren desselben zu verhindern und/oder die Relativstellung der Öffnung 45 zu dem Kanal 15 bestimmt werden und der Steuerschieber 71 nur dann (durch Ansteuerung des Motors) verschoben werden, wenn die Öffnung 45 und der Kanal 15 miteinander zumindest in etwa fluchten.
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Die Kupplung kann wie folgt verkürzt und verallgemeinert beschrieben werden: Ein erster Rotor 40 der Kupplung übergreift einen anderen koaxial dazu angeordneten zweiten Rotor 60 der Kupplung. In einem der beiden Rotoren sitzt ein in Richtung des verbleibenden Rotors vorgespanntes Kupplungselement 62. Der verbleibende Rotor hat eine zum Kupplungselement komplementäre Öffnung in der im geöffneten Zustand der Kupplung ein Sperrelement, z. B. eine Kugel oder eine Rolle angeordnet ist. Wird ein Kanal auf der dem Kupplungselement abgewandten Seite freigegeben, drückt das Kupplungselement das Sperrelement in den Kanal und kann dadurch in die Öffnung eingreifen, wodurch die beiden Rotoren drehfest miteinander gekuppelt werden. Zum Öffnen der Kupplung genügt es, das Sperrelement in die Öffnung zurückzuschieben, dabei wird das Kupplungselement in seinen Sitz in dem einen Rotor zurückverschoben und die drehfeste Kupplung des einen mit dem verbleibenden Rotor aufgehoben. In der Zeichnung entspricht der Adapter 60 dem einen Rotor und der Außenkörper 40 dem anderen Rotor. Natürlich ist die Kupplung nicht auf den in der Zeichnung dargestellten Anwendungsfall beschränkt.
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Die Funktion des Aktuators zum Schalten der Kupplung kann anhand der 8 bis 11 nachvollzogen werden: Der Aktuator hat einen Montagekörper 80, kurz Körper 80 an dem ein Motor 94 mit einer Schnecke 91 auf der Motorwelle angeordnet ist (8 u. 10). Die Schnecke kämmt mit einem Zahnrad 741, das Teil einer Welle 74 ist (s. 8 bis 10). Die Welle 74 ist drehbar an dem Körper 80 gelagert (9). Die Welle 74 ist eine Hohlwelle mit einem koaxialen Längskanal 743, der einen Teil des Steuerschiebers 71 lagert (9).
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Der Steuerschieber 71 hat einen ersten Abschnitt 711 von dem ein Teil in dem koaxialen Längskanal 743 drehbar angeordnet ist. Das gegenüberliegende Ende des ersten Abschnitts greift in einen zweiten Abschnitt 712 des Steuerschiebers 71 ein. Über Vorsprünge 714 sind der erste und der zweite Abschnitt 711, 712 miteinander drehfest gekoppelt, jedoch in der Längsrichtung des Steuerschiebers gegeneinander verschiebbar (9, 11). Der zweite Abschnitt 712 sitzt in einem Kanal des Körpers 80 und hat ein Gegengewinde 717, dass mit einem auf einen Fortsatz 802 eines in den Körper eingeschraubten Stifts 801 reduzierten Gewindes kämmt. Bei einer Drehung des ersten Abschnitts 711 um seine Längsachse nimmt dieser folglich den zweiten Abschnitt 712 mit, wodurch der zweite Abschnitt 712 entsprechend der Drehrichtung in dem Kanal 15 verschoben wird.
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Um den Steuerschieber 71 zu drehen, ist dieser über eine elastische Kupplung mit der Welle 74 verbunden (9). Dazu hat der Steuerschieber einen Mitnehmer 715, der koaxial auf dem ersten Abschnitt 711 sitzt und drehfest mit diesem verbunden ist. Der Mitnehmer 715 übergreift eine Scheibe 73, die über Stifte 749 drehfest mit der Welle 74 gekoppelt ist. Zwischen der Scheibe 73 und dem Zahnrad 741 ist ein Federelement 72, genauer eine Spiralfeder deren eines (inneres) Ende 721 in die Scheibe 73 eingreift und deren anderes (äußeres) Ende 722 mit dem Mitnehmer 715 verbunden ist (9 und 10). Dadurch hat das Federelement 72 die Funktion einer elastischen Kupplung zwischen der Welle 74 und dem Steuerschieber 71. Wenn der Motor 94 die Welle 74 antreibt, der Steuerschieber 71 aber blockiert ist, dann wird die elastische Kupplung gespannt. Wird die Blockierung aufgehoben, z. B. weil die oben beschriebene Ausnehmung 65 des zweiten Rotors 60 mit der Öffnung 45 des ersten Rotors 40 und dem Kanal 15 in einer Linie liegen, dann wird die in dem Federelement 72 gespeicherte potentielle Energie in eine Drehung und damit eine Verschiebung des Steuerschiebers 71 umgesetzt.
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Auf der Welle ist ein weiteres Gewinde 742 bzw. eine Schnecke 742 auf der eine Positionsmarke 81 angeordnet ist. Die Positionsmarke 81 sitzt verschiebbar in einer Führung des Körpers 80 und hat ein auf einen Dorn 811 reduziertes Gegengewinde zu einem Gewinde 742 des Körpers. Daher kämmt die Positionsmarke 81 (genauer dessen Dorn 811) mit dem Gewinde 742 und wird folglich bei einer Drehung der Welle 74 in der Führung entsprechend der Drehrichtung verschoben. Die Positionsmarke kann z. B. durch Taster oder andere Sensoren erfasst werden wodurch auf die Stellung des Steuerschiebers rückgeschlossen werden kann. Diese Daten können von einer Steuerung ausgewertet werden, z. B. um zu verhindern dass der Steuerschieber bzw. dessen zweiter Abschnitt 712 aus dem Körper soweit herauswandert, dass sein Gewinde nicht mehr mit dem Körper 80 kämmt und folglich nicht mehr zurückgezogen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Träger
- 11
- Abdeckung
- 12
- Anschlag
- 13
- Anlagefläche
- 15
- Kanal
- 20
- erste Drückerwelle/erstes Betätigungselement
- 21
- Mitnehmer
- 22
- Rückstellfeder
- 24
- Anschlag
- 25
- Anlagefläche
- 23
- Koppelfortsatz
- 31
- Innenkörper/dritter Rotor
- 32
- Klemmrolle
- 33
- Ausnehmung
- 40
- Außenkörper/erster Rotor
- 41
- Aufnahme/Freiraum für Innenkörper
- 42
- Begrenzung des Freiraums 41
- 43
- Längsschlitze
- 45
- Öffnung
- 46
- Kugel (alternativ Rolle)
- 48
- zylindrische Wandung der Ausnehmung
- 49
- Ausnehmung für Adapter
- 51
- Zahnkranz
- 52
- Zahnrad
- 53
- Zahnrad
- 54
- Zahnrad z. B. Kegelrad
- 55
- Zahnrad z. B. Kegelrad
- 56
- elastische Kupplung/Federelement
- 57
- Lager/Lagerhülse
- 58
- Generator/Getriebemotor
- 59
- Verbindungswelle zwischen Zahnrädern 53, 54
- 60
- Adapter/zweiter Rotor
- 61
- Feder
- 62
- Kupplungselement z. B. Kupplungsbolzen
- 63
- Koppelfortsatz
- 64
- Aufnahme
- 65
- Ausnehmung
- 70
- Aktuator
- 71
- Steuerschieber
- 711
- erster Abschnitt
- 712
- zweiter Abschnitt
- 713
- Abflachung
- 714
- Vorsprung
- 715
- Mitnehmer
- 716
- Befestigungselement/Madenschraube
- 717
- Gegengewinde
- 72
- Federelement/Spiralfeder
- 721
- ein Ende des Federelementes/inneres Ende der Spiralfeder
- 722
- anderes Ende des Federelementes/äußeres Ende der Spiralfeder
- 73
- Scheibe
- 731
- Aufnahme für Stifte 749
- 74
- Welle
- 741
- Zahnrad
- 742
- Gewinde
- 749
- Stift zur Kopplung von Welle und Scheibe
- 743
- Längskanal
- 80
- Montagekörper/Körper
- 801
- Gewinde/Stift
- 802
- Fortsatz
- 81
- Positionsmarke
- 811
- Dorn
- 91
- Schnecke
- 94
- Motor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011009003 [0003]
- DE 102004048467 B4 [0004]
