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Die Erfindung betrifft einen Türantrieb zur Bewegung einer Schiebetür.
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Als Türantriebe für Schiebetüren sind insbesondere Linearantriebe bekannt.
WO 2006/039971 A1 offenbart eine Schiebetür mit einem magnetischen Antriebssystem für mindestens einen Türflügel. Das Antriebssystem umfasst eine Linear-Antriebseinheit, die mindestens eine in Antriebsrichtung in bestimmten Abständen unterbrochene Reihe von weichmagnetischen Elementen und mindestens eine aus mehreren Einzelspulen bestehende Spulenanordnung aufweist. Die Spulenanordnung bewirkt bei entsprechender Ansteuerung der Einzelspulen eine Wechselwirkung mit der mindestens einen Reihe von weichmagnetischen Elementen, die Vorschubkräfte hervorruft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Türantrieb zur Bewegung einer Schiebetür anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erfindungsgemäßer Türantrieb zur Bewegung einer Schiebetür entlang einer Wegstrecke umfasst ein mit der Schiebetür verbindbares und entlang der Wegstrecke bewegbar gelagertes Antriebselement, durch das ein elektrischer Gleichstrom senkrecht zur Wegstrecke leitbar ist, und ein Magnetfeld zur Erzeugung einer auf das Antriebselement wirkenden Kraft, die das Antriebselement parallel zu der Wegstrecke bewegt, wenn ein elektrischer Gleichstrom senkrecht zur Wegstrecke durch das Antriebselement fließt.
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Die Erfindung basiert darauf, dass auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld eine so genannte Lorentzkraft senkrecht zu den Richtungen des Stroms und des Magnetfeldes wirkt. Diese Kraft wird gemäß dem Grundprinzip eines Homopolarmotors zum Antrieb der Schiebetür verwendet, indem die Schiebetür an ein Antriebselement gekoppelt wird, durch das in einem Magnetfeld ein elektrischer Gleichstrom zur Erzeugung der Lorentzkraft auf das Antriebselement geleitet wird. Dies ermöglicht vorteilhaft die Realisierung eines sehr einfachen und kostengünstigen Türantriebs, der überdies geräuscharm gestaltet werden kann und einen nur geringen Bauraum erfordert.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebselement auf zwei Tragschienen bewegbar gelagert ist, die entlang der Wegstrecke verlaufen. Vorzugsweise sind die Tragschienen dabei als Stromschienen zur Versorgung des Antriebselements mit einem senkrecht zur Wegstrecke durch das Antriebselement fließenden elektrischen Gleichstrom ausgebildet.
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Die Lagerung des Antriebselements auf zwei Tragschienen ermöglicht vorteilhaft eine einfache und kostengünstige Führung des Antriebselements, die problemlos an die Länge der Wegstrecke angepasst werden kann, entlang derer die Schiebetür bewegt werden soll. Die Tragschienen können ferner vorteilhaft gleichzeitig als Tragschienen der Schiebetür genutzt werden. Die Ausbildung der Tragschienen als Stromschienen für das Antriebselement macht einerseits vorteilhaft eine Verkabelung des Antriebselements überflüssig und ermöglicht außerdem vorteilhaft, mittels des von dem durch die Tragschienen fließenden Gleichstrom erzeugten Magnetfelds eine auf das Antriebselement wirkende Lorentzkraft zu erzeugen. Auf diese Weise können Tragschienen der Schiebetür auch zur Führung und Stromversorgung des Antriebselements und Erzeugung eines Magnetfelds genutzt werden.
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Eine Weitergestaltung der vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung sieht vor, dass jede Tragschiene in einer Jochschiene angeordnet ist, die entlang der Wegstrecke verläuft und dazu ausgebildet ist, eine Stärke eines Magnetfeldes, das von einem durch die Tragschiene fließenden elektrischen Gleichstrom erzeugt wird, an einem Ort des Antriebselements zu erhöhen. Vorzugsweise hat dabei wenigstens eine Jochschiene die Form einer zu dem Antriebselement offenen Rinne.
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Derartige Jochschienen dienen der Konzentration des magnetischen Flusses des von dem durch die Tragschienen fließenden Gleichstrom erzeugten Magnetfelds am Ort des Antriebselements und verstärken dadurch vorteilhaft die Kraftwirkung dieses Magnetfelds auf das Antriebselement.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens einen an dem Antriebselement angeordneten Permanentmagnet zur Erzeugung eines Magnetfelds vor, das eine auf das Antriebselement wirkende Kraft erzeugt, die das Antriebselement parallel zu der Wegstrecke bewegt, wenn ein elektrischer Gleichstrom senkrecht zur Wegstrecke durch das Antriebselement fließt.
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Diese Ausgestaltung der Erfindung bewirkt eine Lorentzkraft aufgrund des senkrecht zur Wegstrecke fließenden Gleichstroms in Wechselwirkung mit dem auf das Antriebselement wirkenden Magnetfeld durch einen an dem Antriebselement selbst angeordneten Permanentmagnet. Da der Permanentmagnet an dem Antriebselement angeordnet ist, wird dieses Magnetfeld zusammen mit dem Antriebselement bewegt, so dass seine Stärke am jeweiligen Ort des Antriebselements vorteilhaft konstant bleibt.
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Bei der vorgenannten Ausgestaltung der Erfindung ist vorzugsweise wenigstens ein an dem Antriebselement angeordneter Permanentmagnet als ein Scheibenmagnet ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist an wenigstens einem an dem Antriebselement angeordneten Permanentmagnet ein topfförmiges Ferritelement angeordnet, das zur Schiebetür hin offen ist und den Permanentmagnet einfasst.
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Ein als Scheibenmagnet ausgebildeter Permanentmagnet ist durch seine Form und die Symmetrie seines Magnetfelds insbesondere vorteilhaft, wenn das Antriebselement ein sich rotierend bewegendes Laufelement aufweist, an dem der Permanentmagnet angeordnet ist. Ein topfförmig einen Permanentmagnet einfassendes Ferritelement kann vorteilhaft zur Beeinflussung des Magnetfelds des Permanentmagneten eingesetzt werden, um die Kraftwirkung des Magnetfelds auf das Antriebselement zu erhöhen.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Türantriebs einer Schiebetür in einer perspektivischen Darstellung,
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2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Türantriebs einer Schiebetür in einer Frontansicht,
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3 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Türantriebs einer Schiebetür in einer Draufsicht,
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4 schematisch das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel in einer vereinfachten Seitenansicht,
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5 schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Türantriebs einer Schiebetür in einer Draufsicht,
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6 schematisch das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel in einer vereinfachten Seitenansicht, und
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7 schematisch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Türantriebs einer Schiebetür in einer Frontansicht.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Türantriebs 1 einer Schiebetür 3 in einer perspektivischen Darstellung. Der Türantrieb 1 ist zur Bewegung der Schiebetür 3 entlang einer Wegstrecke ausgebildet. Die Wegstrecke verläuft parallel zu einer X-Achse eines kartesischen Koordinatensystems mit kartesischen Koordinaten X, Y, Z.
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Der Türantrieb 1 umfasst ein mit der Schiebetür 3 verbundenes Antriebselement 5, das entlang der Wegstrecke bewegbar auf zwei Tragschienen 7 gelagert ist. Die Tragschienen 7 verlaufen auf verschiedenen Seiten der Schiebetür 3 jeweils parallel zur X-Achse.
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Das Antriebselement 5 umfasst ein sich senkrecht zu der Wegstrecke parallel zu einer Y-Achse des kartesischen Koordinatensystems erstreckendes Laufelement 9, das auf beiden Tragschienen 7 rollend oder gleitend bewegbar gelagert ist. Ferner umfasst das Antriebselement 5 einen Türmitnehmer 11, der zwischen den Tragschienen 7 an dem Laufelement 9 angeordnet und mit der Schiebetür 3 verbunden ist.
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Das Laufelement 9 ist zumindest tragschienenseitig elektrisch leitfähig ausgebildet, so dass ein elektrischer Gleichstrom 13 senkrecht zur Wegstrecke parallel zur Y-Achse durch das Laufelement 9 leitbar ist. Jede Tragschiene 7 ist als eine Stromschiene ausgebildet, die mit einem Pol einer Gleichstromquelle 15 verbunden ist. Die Tragschienen 7 stehen in elektrisch leitfähigem Kontakt mit dem Laufelement 9, so dass bei einer elektrischen Verbindung der Pole der Gleichstromquelle 15 mit jeweils einer Tragschiene 7 zwischen den Polen der Gleichstromquelle 15 ein elektrischer Gleichstrom 13 durch die Tragschienen 7 und das Laufelement 9 fließt. Ein derartiger Gleichstrom 13 erzeugt ein das Laufelement 9 durchsetzendes Magnetfeld, das eine zu der Z-Achse des kartesischen Koordinatensystems parallele Komponente aufweist. Diese Komponente des Magnetfeldes erzeugt eine auf das Laufelement 9 wirkende Lorentzkraft, die parallel zu der X-Achse gerichtet ist und dadurch das Antriebselement 5 und die mit ihm verbundene Schiebetür 3 entlang der Wegstrecke antreibt. Durch Umkehr der in 1 durch Pfeile dargestellten technischen Stromrichtung des Gleichstroms 13 wird die Richtung der auf das Laufelement 9 wirkenden Lorentzkraft umgekehrt.
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1 zeigt außerdem zwei Endschalter 17, die jeweils im Bereich eines Endes der Wegstrecke angeordnet sind, um das Erreichen einer Endposition der Schiebetür 3 zu erfassen, wenn das Antriebselement 5 einen Endschalter 17 erreicht.
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2 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Türantriebs 1 einer Schiebetür 3 in einer Frontansicht.
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Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass jede Tragschiene 7 in einer Jochschiene 19 angeordnet ist, die entlang der Wegstrecke verläuft und dazu ausgebildet ist, eine Stärke des Magnetfelds, das von dem durch die Tragschiene 7 fließenden Gleichstrom 13 erzeugt wird, an einem Ort des Antriebselements 5 zu erhöhen. Die Jochschienen 19 haben dabei jeweils die Form einer zu dem Antriebselement 5 offenen Rinne mit einem U-förmigen Querschnitt. Der Türmitnehmer 11 dieses Ausführungsbeispiels weist außerdem ein Kugellager 21 auf, in dem das Laufelement 9 um eine zur Y-Achse parallele Drehachse drehbar gelagert ist, so dass das Laufelement 9 rollend auf den Tragschienen 7 bewegbar ist.
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Die 3 und 4 zeigen schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Türantriebs 1 einer Schiebetür 3. Dabei zeigt 3 das dritte Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht und 4 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht des dritten Ausführungsbeispiels.
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Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass an den beiden tragschienenseitigen Enden des Laufelements 9 jeweils ein Permanentmagnet 23 angeordnet ist. Jeder Permanentmagnet 23 ist dabei als ein Scheibenmagnet ausgebildet und derart angeordnet, dass ein erster magnetischer Pol der Schiebetür 3 zugewandt und der zweite magnetische Pol von der Schiebetür 3 abgewandt ist, wobei die ersten magnetischen Pole der beiden Permanentmagnet 23 gleichnamige magnetische Pole sind. Ähnlich wie das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel weist auch der Türmitnehmer 11 des dritten Ausführungsbeispiels außerdem ein Kugellager 21 auf, in dem das Laufelement 9 um eine zur Y-Achse parallele Drehachse drehbar gelagert ist.
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Die 5 und 6 zeigen schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Türantriebs 1 einer Schiebetür 3. Dabei zeigt 5 das vierte Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht und 6 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht des vierten Ausführungsbeispiels.
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Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 3 und 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass an jedem an dem Laufelement 9 angeordneten Permanentmagnet 23 ein topfförmiges Ferritelement 25 angeordnet ist, das zur Schiebetür 3 hin offen ist und den Permanentmagnet 23 einfasst.
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7 zeigt schematisch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Türantriebs 1 einer Schiebetür 3 in einer Frontansicht.
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Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass jede Tragschiene 7 die Form einer schiebetürseitig offenen Rinne hat, in die ein tragschienenseitiger Endabschnitt des Laufelements 9 hineinragt. Dabei weisen die rinnenförmigen Tragschienen 7 jeweils einen C-förmigen Querschnitt auf. Dadurch werden die Kontaktbereiche der Tragschienen 7 mit dem Laufelement 9 vorteilhaft vor Schmutz geschützt. Außerdem sind diese Kontaktbereiche jeweils mit einer elektrisch leitfähigen Gleitschicht 27 versehen, wobei die Gleitschicht 27 beispielsweise aus einem leitfähigen Fett oder aus einem Flüssigmetall, z.B. aus Quecksilber oder Gallium, oder aus einer speziellen Kontaktbeschichtung, z.B. einer Silberbeschichtung, besteht. Die tragschienenseitigen Endabschnitte des Laufelements 9 dieses Ausführungsbeispiels bewegen sich jeweils auf einer Gleitschicht 27 gleitend in einer Tragschiene 7.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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