DE102012200037A1 - Driving apparatus i.e. electrical pipe motor, for driving winding core of roller shutter, has brake exhibiting free-wheel function such that brake is mechanically released by function during unwinding or winding curtain device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum Auf- und Abwickeln einer Verdunkelungsvorrichtung, insbesondere eines Rollladens o. dgl., wobei die Antriebsvorrichtung einen Antriebsmotor, ein Getriebe und eine schaltbare Bremse aufweist, die vorzugsweise gemeinsam in einem Antriebsgehäuse angeordnet sind.The invention relates to a drive device for winding and unwinding a darkening device, in particular a roller shutter o. The like., Wherein the drive device comprises a drive motor, a transmission and a switchable brake, which are preferably arranged together in a drive housing.
Derartige Antriebsvorrichtungen sind hinlänglich bekannt und werden als sogenannte Gurtantriebe oder Rohrantriebe angeboten. Dabei treiben die Gurtantriebe die Wickelhülse bzw. das Wickelrohr, auf der der Rollladen aufgewickelt wird, mittelbar über ein Zugmittel, vorzugsweise einen Gurt, an. Ein solcher Gurtwickler für das Gurtband o. dgl. Zugelement einer Verdunkelungsvorrichtung, insbesondere eines Rollladens ist beispielsweise in der
Die Rohrantriebe hingegen treiben die Wickelhülse bzw. das Wickelrohr unmittelbar an und sind üblicherweise im Zentrum der Wickelhülse bzw. des Wickelrohrs angeordnet. Z. B. zeigt die
Eine wesentliche Anforderung an alle Antriebsvorrichtungen ist die permanente Sicherung gegen den Absturz des Wickels aus Rollladenlamellen. Die bekannten motorisch betriebenen Gurtantriebe für Rollläden weisen in der Regel alle ein Schneckengetriebe mit Selbsthemmung als Absturzsicherung auf. Rohrmotoren sind mit mehreren Planetengetriebestufen ausgestattet und besitzen mehrheitlich eine permanent bremsende Dauerbremse als Absturzsicherung.An essential requirement of all drive devices is the permanent protection against the fall of the roll of roller shutter slats. The known motorized belt drives for shutters usually have all a worm gear with self-locking as fall protection. Tubular motors are equipped with several planetary gear stages and have mostly a permanent braking continuous brake as fall protection.
Bei den Rohrmotoren richtet sich das Bremsmoment nach der maximalen Belastbarkeit des Antriebs. In der
Die
Daraus ergibt sich bei den genannten Antrieben als prinzipieller Nachteil zwangsläufig ein unangemessen hoher Energiebedarf für den Betrieb, insbesondere für den Hebevorgang. Für die Realisierung der Absturzsicherung des Wickels aus Rollladenlamellen muss das Antriebsmoment des Antriebsmotors entsprechend erhöht werden, was wiederum zu einem höheren Energieverbrauch führt.It follows inevitably in the said drives as a principal disadvantage an unreasonable high energy consumption for the operation, especially for the lifting operation. For the realization of fall protection of the roll of roller shutter slats, the drive torque of the drive motor must be increased accordingly, which in turn leads to a higher energy consumption.
Ausgeführte Rollladenantriebe mit einem selbsthemmenden Schneckengetriebe nutzen die erhöhte Reibung des Schneckengetriebes als Absturzsicherung, die jedoch beim Heben des Wickels aus Rollladenlamellen auch wirksam wird. Die Reibung eines Schneckengetriebes ist abhängig von der jeweiligen Last. Üblicherweise ist die Stromaufnahme beim Heben dreimal höher als beim Senken. Ohne die Reibung des Schneckengetriebes beim Heben würde sich die Stromaufnahme beim Heben um ca. 65% reduzieren.Executed roller shutter drives with a self-locking worm gear use the increased friction of the worm gear as fall protection, which is also effective when lifting the roll of roller shutter slats. The friction of a worm gear depends on the load. Usually, the power consumption when lifting is three times higher than when lowering. Without the friction of the worm gear during lifting, the current consumption during lifting would be reduced by approx. 65%.
Bei den Rollladenantrieben mit einer Dauerbremse ist der Energieverbrauch für das Heben und Senken etwa gleich groß. Benutzt man eine richtungsabhängig schaltende Bremse, wie sie beispielsweise in der
Der Leistungsbedarf bei allen bekannten Rollladenantrieben ist mehr als unangemessen hoch und entspricht nicht mehr den Erfordernissen der heutigen Zeit. Die aktuell erreichten Wirkungsgrade sind beispiellos schlecht. Insbesondere ist durch den schlechten Wirkungsgrad die Verwendung von solarbetriebenen Antrieben sehr problematisch bis unmöglich.The power requirement of all known roller shutter drives is more than unreasonably high and no longer meets the requirements of today. The currently achieved efficiencies are unprecedentedly poor. In particular, the use of solar-powered drives is very problematic to impossible due to the poor efficiency.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der der Leistungsbedarf sowie der Energieverbrauch drastisch reduziert und somit den Erfordernissen der heutigen Zeit angepasst sind, wobei eine Selbsthemmung der Antriebsvorrichtung als Absturzsicherung in vollem Umfang gegeben bzw. erhalten bleibt.The invention has for its object to provide a drive device of the specified type, in which the power consumption and energy consumption is drastically reduced and thus adapted to the needs of today, with self-locking of the drive device as fall protection in full or maintained.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Antriebsvorrichtung mit den Kennzeichnungsmerkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved with a drive device with the characterizing features of claim 1.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist die Bremse beim Abwickeln bzw. Senken der Verdunkelungsvorrichtung entsprechend der jeweilig auftretenden Last durch die Verdunkelungsvorrichtung mechanisch selbsthemmend betätigt. Dabei verfügt die Bremse über eine Freilauffunktion, mittels der die Bremse beim Aufwickeln bzw. Heben der Verdunkelungsvorrichtung mechanisch gelöst ist. Durch die selbsthemmende Auslegung der Antriebsvorrichtung wird beim Senken des Rollladens keine Energie zur Betätigung benötigt, wobei dabei der Antrieb nur einen Teil des Bremsmomentes überwinden muss. Das höhere, lastabhängige Bremsmoment bei Selbsthemmung wird nur im Stillstand von der Bremse erzeugt. Auf ein reibungsintensives Schneckengetriebe kann zu Gunsten eines reibungsarmen Zahnradgetriebes verzichtet werden. Beim Heben des Rollladens ist die Bremse durch eine Freilauffunktion ohne Wirkung. Das reduzierte Bremsmoment beim Senken und das Heben ohne Bremswirkung liefert ein erhebliches Potenzial zur Reduzierung des Energieverbrauchs. In the drive device according to the invention, the brake during unwinding or lowering of the darkening device according to the respective load occurring by the darkening device is operated mechanically self-locking. In this case, the brake has a freewheel function, by means of which the brake is mechanically released during winding or lifting the darkening device. Due to the self-locking design of the drive device no energy is required for actuation when lowering the shutter, while the drive only has to overcome part of the braking torque. The higher, load-dependent braking torque with self-locking is only generated by the brake when it is at a standstill. On a friction-intensive worm gear can be dispensed with in favor of a low-friction gear transmission. When lifting the shutter, the brake is by a freewheeling effect without effect. The reduced braking torque during lowering and lifting without braking effect offers considerable potential for reducing energy consumption.
Die Bremse kann als Scheibenbremse ausgebildet sein und weist zwei in einem Gehäuse koaxial angeordnete, aneinanderliegende Scheiben auf, wobei jeweils die voneinander abgewandten Seiten der Scheiben an den Innenseiten einer Aufnahme für die Scheiben im Gehäuse anliegen. Die aneinanderliegenden Seiten der Scheiben sind jeweils schraubenflächenförmig ausgebildet, wobei beim gegenseitigen Verdrehen der beiden Scheiben dieselben im Gehäuse bzw. an den Innenseiten der Aufnahme eingespannt sind. Die Bremse weist eine koaxial zu den Scheiben angeordnete Eingangswelle und eine koaxial zu den Scheiben angeordnete Ausgangswelle auf. Die Eingangswelle ist kupplungsartig mit den beiden Scheiben verbunden und diese Verbindungen weisen in Drehrichtung ein Drehspiel auf, wobei beim Verdrehen der Eingangswelle in eine erste Richtung zunächst die erste Scheibe und später zusätzlich die zweite Scheibe mitgenommen sowie beim Verdrehen der Eingangswelle in die entgegengesetzte Richtung zunächst die zweite Scheibe und später zusätzlich die erste Scheibe mitgenommen wird. Die Ausgangswelle kann vorzugsweise einstückig an die zweite Scheibe angeformt sein.The brake may be formed as a disc brake and has two coaxially arranged in a housing, adjacent discs, wherein in each case the mutually remote sides of the discs bear against the inner sides of a receptacle for the discs in the housing. The adjoining sides of the discs are each formed helically, wherein the mutual rotation of the two discs are clamped in the housing or on the inner sides of the receptacle. The brake has an input shaft arranged coaxially with the disks and an output shaft arranged coaxially with the disks. The input shaft is coupled to the two discs and these connections have a rotational play in the direction of rotation, with the input shaft in a first direction initially the first disc and later additionally taken the second disc and when turning the input shaft in the opposite direction first second disc and later additionally the first disc is taken. The output shaft may preferably be integrally formed on the second disc.
Die kupplungsartigen Verbindungen zwischen der Eingangswelle und der ersten Scheibe sowie zwischen der Eingangswelle und der zweiten Scheibe können zur Übertragung von Drehmomenten durch eine axial gerichtete Verzahnung der Eingangswelle und jeweils eine äquivalente Verzahnung in den Scheiben gebildet sein.The coupling-like connections between the input shaft and the first disc and between the input shaft and the second disc may be formed to transmit torques by an axially directed toothing of the input shaft and an equivalent toothing in the discs.
Das Drehspiel jeder kupplungsartigen Verbindung liegt im Bereich eines Drehwinkels von etwa 30° bis 45°, wobei bei an den Innenseiten der Aufnahme im Gehäuse anliegenden Scheiben die Eingangswelle ein Drehspiel im Bereich eines Drehwinkels von etwa 20° bis 30° aufweist und beim Verdrehen der Eingangswelle in eine erste Richtung die zweite Scheibe gegenüber der ersten Scheibe im Bereich eines Drehwinkels von etwa 5° bis 10° verspätet mitgenommen sowie beim Verdrehen der Eingangswelle in die entgegengesetzte Richtung die erste Scheibe gegenüber der zweiten Scheibe im Bereich eines Drehwinkels von etwa 5° bis 10° verspätet mitgenommen wird.The rotational play of each coupling-type connection is in the range of a rotation angle of about 30 ° to 45 °, wherein at input to the inner sides of the receptacle in the housing disks input shaft has a rotational play in the range of a rotation angle of about 20 ° to 30 ° and upon rotation of the input shaft in a first direction, the second disc with respect to the first disc in the range of an angle of rotation of about 5 ° to 10 ° late taken and upon rotation of the input shaft in the opposite direction the first disc relative to the second disc in the range of an angle of rotation of about 5 ° to 10th ° is taken late.
Der Drehmomentbedarf beim Heben des Rollladens ergibt sich nur aus dem aktuellen Lastmoment des jeweilig zu hebenden Rollladens, da die Bremse beim Heben des Rollladens unwirksam wird. Das aktuelle Lastmoment des Rollladens hängt von der aktuellen Öffnungsstellung des Rollladens ab. Das Lastmoment ist am größten, wenn die Rollladenlamellen eines geschlossenen Rollladens gerade alle gelüftet sind. Das Bremsmoment im Stillstand ist durch die selbsthemmende Keilwirkung der Bremsscheiben immer etwas größer als das aktuelle Lastmoment des Rollladens. Beim Senken des Rollladens ergibt sich ein Antriebsmoment, das geringer ist als das aktuelle Bremsmoment und möglichst geringer ist als das aktuelle Lastmoment des Rollladens.The torque requirement when lifting the shutter results only from the current load torque of each respective to be lifted shutter, as the brake when lifting the shutter is ineffective. The current load moment of the roller shutter depends on the current opening position of the roller shutter. The load moment is greatest when the roller shutter slats of a closed roller shutter are just all vented. The braking torque at standstill is always slightly larger than the current load torque of the roller shutter due to the self-locking wedge effect of the brake discs. When lowering the shutter results in a drive torque that is lower than the current braking torque and as low as possible is the current load torque of the shutter.
Zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe ist mindestens eine tangential wirkende Feder vorgesehen. Dabei ist die Feder bzw. sind die Federn in einem Spalt zwischen den Scheiben eingesetzt, wobei der Spalt aus einem Seitensprung der schraubenflächenförmig ausgebildeten Seiten der Scheiben gebildet ist. Vorzugsweise ist die Feder bzw. sind die Federn aus einem Körper aus Gummi gebildet. Die Feder bzw. Federn ist bzw. sind zur Unterstützung der Bremsung durch Selbsthemmung vorgesehen.At least one tangentially acting spring is provided between the first disc and the second disc. In this case, the spring or the springs are inserted in a gap between the discs, wherein the gap is formed from a side jump of the helical surface-shaped sides of the discs. Preferably, the spring or springs are formed of a body of rubber. The spring or springs is or are provided to support the braking by self-locking.
Die Antriebsvorrichtung kann entweder als elektrischer Gurtwickler für das Gurtband o. dgl. Zugelement der Verdunkelungsvorrichtung oder als elektrischer Rohrmotor für die Wickelhülse der Verdunkelungsvorrichtung ausgebildet sein.The drive device can either be designed as an electric belt winder for the webbing o. The like. Tensile element of the darkening device or as an electric tubular motor for the winding tube of the darkening device.
Nachfolgend werden anhand der z. T. schematischen Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtungen näher erläutert.Below are based on the z. T. schematic drawing preferred embodiments of drive devices according to the invention explained in more detail.
Es zeigenShow it
Die in den
Der Rohrmotor
Auch der Gurtwickler
Der Antriebsmotor
Die in den
Die Bremse
Für den antriebsseitigen Eingang weist die Bremse
Zwischen der ersten Scheibe
Wie bereits erwähnt, ist die Eingangswelle
Das Drehspiel jeder kupplungsartigen Verbindung liegt im Bereich eines Drehwinkels von etwa 30° bis 45°, wobei bei an den Innenseiten
Gegenüber den üblichen und bekannten Rohrantrieben wird eine Reduzierung des Energieverbrauchs von weit über 70% erreicht, wobei gegenüber den Rollladenantrieben mit einem selbsthemmenden Schneckengetriebe eine Energieersparnis von weit über 50% erreicht wird. Auch gegenüber den bekannten Rollladenantrieben mit schaltbaren Bremsen wird noch eine Energieersparnis von weit über 30% erreicht. Neben der Reduzierung des Energieverbrauchs, der nunmehr einen Solarantrieb ermöglicht, wird auch eine Reduzierung der installierten Leistung in ähnlichem Umfang erreicht. Die Reduzierung der installierten Leistung erlaubt eine kleiner dimensionierte Elektronik, Mechanik und Kühlung, so dass trotz eines zusätzlichen Aufwands keinerlei höhere Kosten entstehen.Compared with the usual and known tubular drives, a reduction in energy consumption of well over 70% is achieved, with energy savings of well over 50% being achieved with respect to roller shutter drives with a self-locking worm gear. Even compared to the known roller shutter drives with switchable brakes, an energy saving of well over 30% is still achieved. In addition to the reduction of energy consumption, which now allows a solar drive, also a reduction of the installed capacity is achieved in a similar extent. The reduction in installed power allows for smaller electronics, mechanics and cooling, so there are no additional costs, despite the extra effort involved.
Nachfolgend werden hinsichtlich des geringeren Energiebedarfs die verschiedenen bekannten Rollladenantriebskonzepte und die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung direkt miteinander verglichen, wobei sowohl der Hebe- als auch der Senkvorgang betrachtet werden. Stellvertretend für den Energieverbrauch werden in diesem Zusammenhang nur die äquivalenten Drehmomente der verschiedenen Antriebskonzepte betrachtet. Es wird jeweils die Welle im Antriebsstrang betrachtet, bei der die Bremse wirkt und diese Welle wird für diesen Vergleich an der gleichen Stelle im Antriebsstrang positioniert. Vor diesem Hintergrund kann man zusammenfassend die Rollladenantriebe wie folgt unterteilen:
- 1. Antrieb mit einem selbsthemmenden Schneckengetriebe (sämtliche bekannten Gurtwickler sowie Antriebseinrichtung nach
DE 20 2009 018 179 U1 - 2. Antrieb mit einer federbelasteten Dauerbremse (überwiegende Anzahl der Rohrantriebe): Das Bremsmoment beim Senken entspricht der maximalen Last, wobei das maximale Bremsmoment auch beim Heben wirkt.
- 3. Antrieb mit einer schaltbaren, federbelasteten Bremse (Rohrmotor-Antriebsbaugruppe nach
EP 1 326 000 A2 - 4. Antrieb mit einer schaltbaren und lastabhängigen Bremse (erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung): Das Bremsmoment beim Senken ist geringer als die aktuelle Last und wirkt nicht beim Heben.
- 1. Drive with a self-locking worm gear (all known Gurtwickler and drive device to
DE 20 2009 018 179 U1 - 2. Drive with a spring-loaded retarder (predominantly number of tubular drives): The braking torque during lowering corresponds to the maximum load, whereby the maximum braking torque also acts during lifting.
- 3. Drive with a switchable, spring-loaded brake (tubular motor drive module after
EP 1 326 000 A2 - 4. Drive with a switchable and load-dependent brake (drive device according to the invention): The braking torque when lowering is less than the current load and does not work when lifting.
Es zeigt sich klar, dass der Energiebedarf der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung am Geringsten ist. It is clear that the energy requirement of the drive device according to the invention is the lowest.
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- EP 1326000 A2 [0005, 0009, 0039] EP 1326000 A2 [0005, 0009, 0039]
- DE 202009018179 U1 [0006, 0039] DE 202009018179 U1 [0006, 0039]
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