DE102015209725A1 - Hydraulically operated barrier - Google Patents
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Abstract
Um eine Schranke mit einem Antrieb anzugeben, der zuverlässig und robust, gleichzeitig aber technisch einfach und kostengünstig zu realisieren ist, wir erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Schrankenantrieb ein koaxial zur Drehachse des Schrankenbaums angeordnetes Zylinderkolbenaggregat umfasst, welches einen Hydraulikzylinder und einen darin längs beweglich gelagerten und gegenüber dem Hydraulikzylinder gedichteten Kolben aufweist. Erfindungsgemäß ist der Kolben mit einem Gewindetrieb gekoppelt, der eine Bewegung des Kolbens in eine auf den Schrankenbaum übertragene Drehbewegung umsetztIn order to provide a barrier with a drive that is reliable and robust, but at the same time technically simple and inexpensive to implement, we proposed according to the invention that the barrier drive comprises a coaxial with the axis of rotation of the barrier boom arranged cylinder piston unit comprising a hydraulic cylinder and a longitudinally movably mounted and Having sealed against the hydraulic cylinder piston. According to the invention, the piston is coupled to a screw drive, which converts a movement of the piston into a rotational movement transmitted to the barrier boom
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Schranke mit einem Schrankenbaum und einem hydraulischen Schrankenantrieb.The present invention relates to a hydraulically operated barrier with a barrier boom and a hydraulic barrier drive.
Automatisch öffnende und schließende Schranken werden häufig beispielsweise als Ein- und Ausfahrkontrolle an Parkplätzen und Parkhäusern eingesetzt. Meist dient zum Öffnen und Schließen der Schranke ein elektrischer Antrieb. Derartige Schranken sind jedoch, zumindest wenn diese viel frequentiert werden, aufgrund der zahlreichen Lastspiele relativ reparaturanfällig und wartungsintensiv. Ein Ausfall einer solchen Schranke ist für die betroffenen Benutzer besonders ärgerlich, da er zu langen Wartezeiten führt.Automatically opening and closing barriers are often used, for example, as entry and exit control at parking lots and multi-storey car parks. Usually, an electric drive is used to open and close the barrier. Such barriers are, however, at least when they are frequented, due to the numerous load cycles relatively prone to repair and maintenance. A failure of such a barrier is particularly annoying for the users concerned, as it leads to long waiting times.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Schranke mit einem Antrieb anzugeben, der zuverlässig und robust, gleichzeitig aber technisch einfach und kostengünstig zu realisieren ist.The invention has set itself the task of specifying a barrier with a drive that is reliable and robust, but at the same time technically simple and inexpensive to implement.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The object is solved by the features of
Bei einer Schranke der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schrankenantrieb ein koaxial zur Drehachse des Schrankenbaums angeordnetes Zylinderkolbenaggregat umfasst, welches einen Hydraulikzylinder und einen darin längs beweglich gelagerten und gegenüber dem Hydraulikzylinder gedichteten Kolben aufweist. Erfindungsgemäß ist der Kolben mit einem Gewindetrieb gekoppelt, der eine Bewegung des Kolbens in eine auf den Schrankenbaum übertragene Drehbewegung umsetzt. Der Schrankenantrieb wird somit durch ein integriertes hydraulisches Drehmodul realisiert, das direkt im Drehpunkt des Schrankenbaums angeordnet wird. Die Verwendung eines Gewindetriebs in Kombination mit einem Hydraulikzylinder ermöglicht somit eine direkte Ankopplung des Schrankenbaums, so dass Untersetzungsgetriebe oder andere mechanische Anlenkungsmittel wie Schwenk- oder Scherenhebel entfallen können. Dies führt zu einem besonders störunanfälligen und robusten Schrankenantrieb.In a barrier of the type mentioned, the object is achieved in that the barrier drive comprises a coaxial with the axis of rotation of the barrier boom arranged cylinder piston unit having a hydraulic cylinder and a longitudinally movably mounted and sealed relative to the hydraulic cylinder piston. According to the invention, the piston is coupled to a screw drive, which converts a movement of the piston into a rotational movement transmitted to the barrier boom. The barrier drive is thus realized by an integrated hydraulic rotary module, which is located directly in the pivot point of the barrier boom. The use of a screw drive in combination with a hydraulic cylinder thus allows a direct coupling of the barrier boom, so that reduction gear or other mechanical linkage means such as pan or scissors lever can be omitted. This leads to a particularly störunanfälligen and robust barrier drive.
Eine besonders vorteilhafte kombinatorische Wirkung ergibt sich, indem der Gewindetrieb durch Hydraulikflüssigkeit, mit der das Zylinderkolbenaggregat betätigt wird, gleichzeitig geschmiert ist. Dies ist insbesondere möglich, indem der Gewindetrieb innerhalb des Hydraulikzylinders oder dessen Zylinderkopfs angeordnet wird. Neben der Schmierwirkung durch das Hydraulikmittel ist der Gewindetrieb hierbei gleichzeitig vor Umwelteinflüssen und Verschmutzung geschützt, so dass ein verschleißfreier bzw. -armer Betrieb möglich wird.A particularly advantageous combinatorial effect results from the fact that the screw drive is simultaneously lubricated by hydraulic fluid with which the cylinder piston unit is actuated. This is possible, in particular, by arranging the screw drive within the hydraulic cylinder or its cylinder head. In addition to the lubricating effect of the hydraulic fluid, the screw drive is at the same time protected against environmental influences and contamination, so that a wear-free or -armer operation is possible.
Vorzugsweise wird der Gewindetrieb dadurch realisiert, dass der Kolben eine zumindest abschnittsweise als Gewindespindel ausgebildete Kolbenstange trägt, die mit einer im Zylinderkopf des Hydraulikzylinders integrierten Gewindemutter zusammenwirkt. Dies führt zu einem besonders kompakten und technisch einfach zu realisierenden Aufbau.Preferably, the screw is realized in that the piston carries at least partially formed as a threaded spindle piston rod which cooperates with a built-in cylinder head of the hydraulic cylinder threaded nut. This leads to a particularly compact and technically easy to implement construction.
Um eine Umsetzung der linearen Hubbewegung in eine Drehbewegung zu ermöglichen, ist das Gewinde des Gewindetriebs nicht selbsthemmend. Grundsätzlich wäre somit der Einsatz eines einseitig wirkenden Zylinderkolbenaggregates denkbar, wobei die Rückbewegung selbsttätig durch beispielsweise die Gewichtskraft des Schrankenbaumes oder die Federkraft einer Rückstellfeder erfolgt. Vorzugsweise ist das Zylinderkolbenaggregat jedoch doppeltwirkend ausgebildet und weist zwei Zylinderräume beiderseits des Kolbens auf, die zum Öffnen und Schließen wechselseitig mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagt werden. Dies ermöglicht einen zuverlässigen und raschen Betrieb in beide Betätigungsrichtungen auch bei sehr häufigen bzw. rasch aufeinanderfolgenden Lastwechseln.In order to enable an implementation of the linear lifting movement in a rotary motion, the thread of the screw drive is not self-locking. In principle, therefore, the use of a single-acting cylinder piston unit would be conceivable, the return movement is carried out automatically by, for example, the weight of the barrier boom or the spring force of a return spring. Preferably, however, the cylinder piston unit is double-acting and has two cylinder chambers on both sides of the piston, which are mutually pressurized to open and close with hydraulic fluid. This allows reliable and rapid operation in both operating directions even with very frequent or rapidly successive load changes.
Der Gewindetrieb kann jedoch auch als schraubengangförmige Kulissenführung ausgebildet sein, in die mit dem Kolben gekoppelte Kulissensteine eingreifen. Anstelle eines Vollgewindes erfolgt die Kraftübertragung hier punktuell über einzelne in dem Kulissengang laufende Kulissensteine bzw. Zapfen. Dies ermöglicht eine Reduzierung von Reibungskräften in dem Gewindetrieb. Vorzugsweise können die Kulissensteine als Rollzapfen ausgebildet sein.However, the screw can also be designed as a helical slide guide, engage in the coupled with the piston sliding blocks. Instead of a full thread, the power transmission takes place here selectively over individual running in the sliding gallery sliding blocks or pins. This allows a reduction of frictional forces in the screw drive. Preferably, the sliding blocks may be formed as a rolling pin.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung kann der Gewindetrieb als Kugelgewindetrieb ausgebildet sein, der eine besonders reibungsarme Umsetzung der linearen Hubbewegung des Zylinderkolbenaggregats in eine Drehbewegung zur Betätigung der Schranke bewirkt.In another advantageous embodiment, the screw can be configured as a ball screw, which causes a particularly low-friction implementation of the linear lifting movement of the cylinder piston unit in a rotary motion for actuating the barrier.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Steigung des Gewindetriebs zwischen 40 und 80 mm, vorzugsweise zwischen 50 und 70 mm, höchst vorzugsweise etwa 60 mm. Da zum Öffnen und Schließen der Schranke leidglich ein Schwenkwinkel von 90 Grad ausgeführt werden muss, lässt sich mit einer derart groß gewählten Steigung der Schwenkwinkel bei einem Hydraulikhub von 10 bis 20 mm realisieren, was zu einem kompakten aber dennoch kraftvollen Antrieb führt. Der Gewindetrieb ist bei einer bevorzugten Ausführungsform als mehrgängiges Trapezgewinde ausgeführt, welches vorzugsweise mindestens 4, weiter vorzugsweise mindestens 6 und höchst vorzugsweise 10 Gewindegänge aufweist. Die Verwendung eines mehrgängigen Gewindes führt bei den erforderlichen großen Steigungen zu einer sicheren Kraftübertragung und einem robusten Aufbau.In a preferred embodiment, the pitch of the screw drive is between 40 and 80 mm, preferably between 50 and 70 mm, most preferably about 60 mm. Since a pivoting angle of 90 degrees has to be carried out to open and close the barrier, a swivel angle of 10 to 20 mm can be achieved with such a large pitch, resulting in a compact but nevertheless powerful drive. The screw drive is designed in a preferred embodiment as a multi-start trapezoidal thread, which preferably has at least 4, more preferably at least 6 and most preferably 10 threads. The use of a multi-thread thread leads to a safe power transmission and a robust construction with the required large gradients.
Vorzugsweise weist die Schranke einen Druckspeicher und mindestens einen Druckerzeuger auf. Der Druckspeicher ermöglicht hierbei beispielsweise auch bei Stromausfall zumindest noch einen eingeschränkten Notbetrieb zum Öffnen der Schranke. Zudem kann als Druckerzeuger eine Überfahrplatte vorgesehen werden, die die bei einer Überfahrt eines Fahrzeugs wirkende Gewichtskraft auf ein Hydraulikmodul überträgt, welches den Druckspeicher speist. Dies ermöglicht eine von einer Versorgungsspannung unabhängige hydraulische Betätigung der Schranke. Lediglich für die Ansteuerung entsprechender Verteilventile und für eine Computersteuerung zur Autorisierung von Öffnung- und Schließvorgängen wird in geringem Umfang elektrische Energie benötigt, die beispielsweise sehr einfach über ein Solarmodul und eine von diesem gespeiste Batterie realisiert werden kann. Somit erlaubt die erfindungsgemäße Schranke einen autarken Betrieb. Preferably, the barrier has an accumulator and at least one pressure generator. The pressure accumulator allows, for example, even in case of power failure at least a limited emergency operation to open the barrier. In addition, as a pressure generator, a drive-over plate can be provided which transmits the weight force acting on a passage of a vehicle to a hydraulic module which feeds the pressure accumulator. This allows independent of a supply voltage hydraulic actuation of the barrier. Only for the control of appropriate distribution valves and for a computer control to authorize opening and closing electrical energy is required to a small extent, which can be realized for example very easily via a solar module and a battery powered by this. Thus, the barrier according to the invention allows a self-sufficient operation.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren und anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt:Further features, advantages and features of the present invention will be explained below with reference to the figures and embodiments. Showing:
Die in
Der Hydraulikblock
Der hydraulische Schrankenantrieb
Der Kolben
Der Kolben
Dadurch, dass der Gewindetrieb
Ein Abstreifer
Gewindebohrungen
Der Druckspeicher bzw. Hydraulikspeicher
Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Schranke besitzt einen ungeteilten Schrankenbaum. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen jedoch auch Schranken mit einem sogenannten Knickarm oder mit einem zusätzlichen Sperrgitter, beispielsweise in Form eines Scherengitters, die mit einem erfindungsgemäßen Hydraulikantrieb ausgestattet werden können.The barrier shown in the embodiment has an undivided barrier boom. In the context of the present invention, however, are also barriers with a so-called articulated arm or with an additional barrier grid, for example in the form of a scissor lattice, which can be equipped with a hydraulic drive according to the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 97/28312 [0017] WO 97/28312 [0017]
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- 2015-05-27 DE DE102015209725.0A patent/DE102015209725A1/en not_active Withdrawn
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