DE102015006957A1

DE102015006957A1 - Elektrischer Türschließer

Info

Publication number: DE102015006957A1
Application number: DE102015006957.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Krumhauer
Original assignee: SOFTGRAPH GmbH
Current assignee: SOFTGRAPH GmbH
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2016-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen selbstversorgenden, elektrischen Türschließer zum Öffnen und/oder Schließen einer Tür. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen besonders wirtschaftlich herstellbaren elektrischen Türöffner bereitzustellen, der ohne äußere elektrische Energiezufuhr auskommt, der auch nach längerer Nichtbenutzung einsatzbereit ist und ein sauberes Schließen unabhängig vom Öffnungswinkel der Tür ermöglicht. Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, einen sich selbstversorgenden elektrischen Türschließer bereitzustellen, der in der Lage ist, ungenutzte Energie für zukünftige Öffnungs- und/oder Schließvorgänge zu speichern und eine deutlich höhere Öffnungs- als Schließkraft besitzt. Das Ziel wird mit einem Aufbau gemäß 1 erreicht.

Description

Funktion des Türschließers
1 zeigt den schematischen Aufbau des elektrischen Türschließers.
Das obere (1) und das untere (nicht dargestellt) Türlager sind mit dem Türrahmen 4 verbunden – der obere (2) und der untere (nicht dargestellt) Türzapfen sind mit der Tür 3 verbunden.
Zwischen dem starren unteren Türlager (nicht dargestellt) und dem sich mit der Tür drehenden oberen Türzapfen 2 befindet sich die Torsionsfeder 7, die bei einer Türöffnung Drehenergie speichert und diese beim Schließen wieder abgibt.
Das obere Türlager 1 trägt ein starres Zahnrad 6, das in ein Getriebe 8 eingreift und hierdurch bei einer Türdrehung in diesem eine ins Schnelle übersetzte Drehung erzeugt und diese über eine Drehachse auf einen Generator 9 wirken lässt, der hierdurch sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen der Tür einen Strom erzeugt, der über eine Elektronik mit Computerchip 14 in einem Akkumulator 12 gespeichert wird.
Durch die Welligkeit des Ausgangsstroms des Generators kann die Elektronik sowohl die Lage der Tür wie auch seine Geschwindigkeit erfassen.
Bei einer anderen Bestromung kann der Generator auch als Asynchronmotor verwendet werden, z. B. um die Tür motorisch zu öffnen.
Getriebe, Generator, Akkumulator und die Elektronik mit Programmchip sind im Gehäuse 5 angeordnet, das an der Tür 3 befestigt ist.
Auf der anderen Seite der Tür 3 trägt diese an dem Halter 13 eine Spule 11 und einen am Türrahmen 4 befestigten Weicheisenkern (10).
Nachfolgend wird die Funktion des neuen Türschließers näher erläutert.
Türöffnung
Bei der Öffnung der Tür wird die Torsionsfeder 7 gespannt und hierdurch ein Schließmoment erzeugt. Bei Überschreitung der eingestellten Maximal-Öffnungsgeschwindigkeit wird durch den Generator elektrische Energie auf den Akkumulator 9 geladen und hierdurch ein Bremsmoment auf die Tür übertragen: Je höher die Differenz zwischen maximaler und tatsächlicher Öffnungsgeschwindigkeit ist, um so größer ist die dem Generator entnommene elektrische Energie und somit das Bremsmoment. Es wird hierbei die eingestellte maximale Ladung des Akkumulators überprüft – wird diese erreicht, wird ein Teil des Strom (oder der ganze) durch die Elektronik 14 durch Kurzschluss beseitigt.
Türschließung
Die Tür wird durch das Moment der Torsionsfeder 7 geschlossen. Hierbei wird über den Generator Energie auf den Akkumulator geladen – die Schließbewegung wird hierbei durch den Generator so gedämpft, dass eine voreingestellte Soll-Schließgeschwindigkeit erreicht wird.
Die Elektronik überprüft hierbei den Ladungsinhalt des Akkumulators:
Sinkt dieser unter einen eingestellten Wert – z. B. dadurch, dass die Tür mehrmals mit geringem Winkel geöffnet wird – wird die Soll-Schließgeschwindigkeit gesenkt, so dass eine größere Dämpfung durch den Generator erzeugt und hierdurch mehr elektrische Energie geladen wird.
Tritt im Schließbereich der Weicheisenkern 10 in die Spule 11 ein (nachdem das Sperrglied 17 durch die Anschrägung 20 des Weicheisenkerns nach unten gedrückt wurde), die über den Halter 13 mit der Tür 3 verbunden ist, erzeugt er in ihr einen induzierten Strom, der über die Zuleitung 15 der Elektronik 14 gemeldet wird, die daraufhin elektrische Energie aus dem Akkumulator abruft und in die Spule 11 leitet, die in ihr zur Erzeugung einer Induktionskraft und damit zum sicheren Schließen der Tür führt.
Elektrische Türschließung und -Öffnung
Der Weicheisenkern 10 hat eine keilförmige Aussparung 19, in die ein Sperrglied 17 durch eine Sperrfeder 18 gedrückt werden kann, so dass ein Öffnen der Tür mit dem Halter 13 nicht möglich ist.
Über eine Magnetspule 16 kann das Sperrglied 17 gegen die Kraft seiner Sperrfeder nach unten gezogen werden, so dass der Weicheisenkern 10 frei ist und die Tür geöffnet werden kann.
Die Magnetspule 16 ist mit der Elektronik 14 verbunden und kann somit über sie betätigt werden.
Vorteile der Ausführung

Das Öffnungsmoment ist deutlich kleiner als das Schließmoment
Sicheres Schließen der Tür auch bei kleinen Öffnungswinkeln
Sicheres Schließen auch nach langer Schließ- oder Offenhaltungszeit (durch Wahl eines Akkumulators mit geringen Leckverlusten und durch Wahl einer hohen Minimal-Ladung des Akkumulators – siehe oben)
Relativ einfacher und preisgünstiger Aufbau

Bezugszeichenliste

1: Oberes Türlager (mit Rahmen verbunden)
2: Oberer Türzapfen (mit Tür verbunden)
3: Tür
4: Türrahmen
5: Gehäuse
6: Zahnrad
7: Torsionsfeder
8: Getriebe
9: Asynchron-Motor/Generatoreinheit
10: Weicheisenkern
11: Spule
12: Akkumulator
13: Halter
14: Elektronik mit Computerchip
15: Verbindungsleitung
16: Magnetspule
17: Keil
18: Keil-Feder

Claims

Elektrischer Türschließer, umfassend – ein mit dem Türrahmen (4) verbundenes oberes (1) und unteres Türlager – ein mit der Tür (3) verbundenen oberen (1) und unteren Türzapfen – eine mit dem oberen Türzapfen (2) und dem unteren Türlager verbundene Torsionsfeder (7) – ein mit dem oberen Türlager (1) verbundenes Zahnrad (6), das in ein Getriebe (8) eingreift und dort eine höhere Drehgeschwindigkeit erzeugt, die über eine Welle in einer – Asynchron-Motor/Generatoreinheit (9) bei Türdrehung einen elektrischen Strom erzeugt, der über eine Elektronik mit Programmchip (14) einen elektrischen Energiespeicher (Akkumulator) (12) auflädt – ein an der Tür (3) befestigter Halter (13), der eine Spule (11) trägt, die über eine Verbindungsleitung (15) mit der Elektronik mit Programmchip (14) verbunden ist – ein am Türrahmen (4) befestigten Weicheisenkern (10).
Elektrischer Türschließer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (8), die Asynchron-Motor/Generatoreinheit (9), der Akkumulator (12) und die Elektronik mit Programmchip (14) in einem Gehäuse (5) angeordnet sind.
Elektrischer Türschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass die Asynchron-Motor/Generatoreinheit (9) dazu ausgebildet ist, dass sie sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen der Tür als Generator zur Erzeugung elektrischer Energie oder auch als Motor bei einer durch Entladung des elektrischen Energiespeichers (Akkumulator) unterstützten Türöffnung eingesetzt wird.
Elektrischer Türschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließbereich derart gestaltet ist, dass der Weicheisenkern (10) beim Schließen in die elektromagnetische Spule (11) eintritt.
Elektrischer Türschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Spule dazu ausgebildet ist, bei Bestromung die Tür in ihre Schließposition zu ziehen.
Elektrischer Türschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung dazu ausgebildet ist, den Gesamtvorgang des Öffnens und Schließens zu steuern.
Elektrischer Türschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung dazu ausgebildet ist, den Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers (Akkumulator) zu erkennen.
Elektrischer Türschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung durch Analyse der Welligkeit des Ausgangsstroms des Generators (9) dazu ausgebildet ist, die jeweilige Lage und die Winkelgeschwindigkeit der Tür zu erkennen.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Türbewegung die Drehung des Zahnrads (6) in eine schnelle Drehbewegung des Getriebes (8) übersetzt wird, diese Drehbewegung anschließend auf eine Asynchron-Motor/Generatoreinheit (9) übertragen wird, der dabei sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen der Tür elektrische Energie erzeugt, die anschließend in einem elektrischen Energiespeicher (Akkumulator) (12) gespeichert wird.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür nach Anspruch 10 mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tür sowohl manuell als auch nicht-manuell durch Entladung des elektrischen Energiespeichers in die Asynchron-Motor/Generatoreinheit geöffnet werden kann.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung bei der nicht-manuell unterstützen Türöffnung die Öffnungsgeschwindigkeit erfasst und beim Überschreiten einer voreingestellten Maximalgeschwindigkeit den Motor abschaltet.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Weicheisenkern (10) während des Schließvorgangs in die elektromagnetische Spule eintaucht und dabei einen Strom induziert, der über eine Zuleitung (15) der Elektronik gemeldet wird, die daraufhin elektrische Energie aus dem Akkumulator abruft, die anschließend in die elektromagnetische Spule gelenkt wird und dort eine Induktionskraft erzeugt, die zum sicheren Schließen der Tür führt.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Öffnen der Tür die Torsionsfeder (7) gespannt und hierdurch ein Schließmoment erzeugt wird.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür nach einem der Ansprüche 10–13 mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungsmoment kleiner als das Schließmoment ist.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Sinken des Ladungszustandes des elektrischen Energiespeichers unter einen voreingestellten Schwellenwert die Soll-Schließgeschwindigkeit gesenkt wird.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen und Schließen der Tür über einen elektro-magnetischen Türöffner (vergleichbar mit dem Türöffner eines Kraftfahrzeugs) ausgelöst wird.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass für Behinderte einen speziellen elektronische Zusatz gibt, der bei seiner Betätigung nach der Entsperrung der Tür diese automatisch öffnet.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Türschließer zusätzlich über eine Funkeinheit verfügt, die in einer Zentrale anzeigt, ob diese Tür geöffnet oder geschlossen ist.
Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Tür mit einem elektrischen Türschließer gemäß Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass über die Funkeinheit die Tür aus einer Zentrale heraus geöffnet oder geschlossen werden kann