DE102019206733A1 - DRIVE FOR A LEAF, IN PARTICULAR FOR A DOOR OR WINDOW - Google Patents
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Abstract
Ein Antrieb für einen Flügel einer Tür, eines Fenster oder dergleichen, umfasst ein Gehäuse, eine drehbar im Gehäuse gelagerte Abtriebswelle für die Drehung des Flügels, und einen Energiespeicher, der mit einem jeweiligen Öffnen des Flügels aufladbar und zum Schließen des Flügels entladbar ist, welcher eine Federeinheit in einem fluidfreien Raum aufweist, sowie ein Magnetsystem, welches mit der Federeinheit zusammen an der Abtriebswelle einen resultierenden, nichtlinearen Momentenverlauf erzeugt, und dazu eine Mehrzahl von zusammenwirkenden Magneten umfasst, wobei ein Teil der Magnete des Magnetsystems fest mit einer mit der Federeinheit wirkverbundenen Antriebswelle, und ein mit diesem Teil der Magnete zusammenwirkender weiterer Teil der Magnete des Magnetsystems fest mit dem Gehäuse verbunden ist.A drive for a wing of a door, a window or the like comprises a housing, an output shaft rotatably mounted in the housing for rotating the wing, and an energy storage device that can be charged with each opening of the wing and discharged for closing the wing, which has a spring unit in a fluid-free space, as well as a magnet system which, together with the spring unit, generates a resulting, non-linear torque curve on the output shaft, and for this purpose comprises a plurality of interacting magnets, part of the magnets of the magnet system being firmly connected to one that is operatively connected to the spring unit Drive shaft, and a further part of the magnets of the magnet system which cooperates with this part of the magnets is firmly connected to the housing.
Description
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für einen Flügel einer Tür, eines Tors, eines Fensters, eines Oberlichts oder einer Klappe, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drive for a wing of a door, a gate, a window, a skylight or a flap according to the preamble of claim 1.
Antriebe bzw. Türschließer der eingangs genannten Art besitzen üblicherweise ein hydraulisches Dämpfungsglied in Gestalt eines Dämpfungskolbens und eine unmittelbar auf diesen Dämpfungskolben wirkende Schließfeder, die in einem gemeinsamen Gehäuse zusammenwirken.Drives or door closers of the type mentioned at the beginning usually have a hydraulic damping element in the form of a damping piston and a closing spring which acts directly on this damping piston and which interact in a common housing.
Von Nachteil bei diesen herkömmlichen Antrieben ist unter anderem, dass sie zur Schmierung der bewegten Teile ein Hydraulikfluid wie insbesondere Öl benötigen und relativ viel Bauraum in Anspruch nehmen, der insbesondere bei einem elektromotorischen Antrieb für dessen Motor-Getriebeeinheit fehlt.A disadvantage of these conventional drives is, among other things, that they require a hydraulic fluid, such as oil in particular, to lubricate the moving parts and take up a relatively large amount of installation space, which is particularly lacking in an electric motor drive for its motor-gear unit.
In der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt sind. Dabei soll der Antrieb auch ohne Hydraulikfluid oder Schmiermittel auskommen und einen hohen Wirkungsgrad besitzen sowie im Aufbau bei möglichst geringem Platzbedarf für die einzelnen Bauelemente möglichst einfach gehalten sein.The invention is based on the object of specifying a drive of the type mentioned at the outset, in which the aforementioned disadvantages are eliminated. The drive should also manage without hydraulic fluid or lubricant and should have a high degree of efficiency and should be kept as simple as possible in construction with as little space as possible for the individual components.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Antriebs ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung sowie der Zeichnung.According to the invention, this object is achieved by a drive with the features of claim 1. Preferred embodiments of the drive according to the invention emerge from the subclaims, the present description and the drawing.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung wird kein Hydraulikmedium wie Öl zur Schmierung der bewegten Teile benötigt. Durch eine entsprechende Auslegung der Federeinheit und des Magnetsystems kann das jeweils über den Drehwinkel geforderte Moment an der Abtriebswelle des Antriebs erzeugt werden. Da sich die Magnete des Magnetsystems nicht berühren müssen, entstehen in deren Bereich keine Reibungsverluste. Insbesondere im Hinblick auf einen elektromechanischen Antrieb bringt die erfindungsgemäße Lösung zudem den Vorteil mit sich, dass vergleichsweise viel Bauraum für die Motor-Getriebeeinheit zur Verfügung steht.Due to the solution according to the invention, no hydraulic medium such as oil is required to lubricate the moving parts. With an appropriate design of the spring unit and the magnet system, the torque required in each case via the angle of rotation can be generated on the output shaft of the drive. Since the magnets of the magnet system do not have to touch each other, there are no friction losses in their area. In particular with regard to an electromechanical drive, the solution according to the invention also has the advantage that a comparatively large amount of installation space is available for the motor-gear unit.
Bevorzugt wirken die Federeinheit und das Magnetsystem des Energiespeichers auf eine über eine Getriebestufe mit der Abtriebswelle verbundene, zur Abtriebswelle insbesondere senkrechte Abtriebswelle. Bei einer vertikalen Abtriebswelle kann die Antriebswelle somit insbesondere waagerecht sein.The spring unit and the magnet system of the energy store preferably act on an output shaft connected to the output shaft via a gear stage and in particular perpendicular to the output shaft. In the case of a vertical output shaft, the drive shaft can thus in particular be horizontal.
Die zwischen der Abtriebswelle und der Antriebswelle vorgesehene Getriebestufe kann insbesondere einen Kronenradtrieb umfassen.The gear stage provided between the output shaft and the drive shaft can in particular comprise a crown gear drive.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs umfasst die Federeinheit eine Spiralfeder. Dabei sind deren Windungen vorteilhafterweise in einem Abstand voneinander angeordnet, wodurch die Reibungsverluste weiter minimiert werden und damit der Wirkungsgrad zusätzlich erhöht wird.According to a preferred practical embodiment of the drive according to the invention, the spring unit comprises a spiral spring. Their turns are advantageously arranged at a distance from one another, as a result of which the friction losses are further minimized and thus the efficiency is additionally increased.
Durch einen solchen Energiespeicher kann ein mit sich öffnendem Flügel stark abfallendes Moment an der Abtriebswelle erzeugt werden. Bei einer entsprechenden Auslegung der Spiralfeder und der Getriebestufe ist somit der Verschleiß auf ein Minimum herabgesetzt und eine sehr hohe Zyklenzahl des mechanischen Energiespeichers erreichbar.By means of such an energy storage device, a torque that drops sharply as the wing opens can be generated on the output shaft. With an appropriate design of the spiral spring and the gear stage, the wear is reduced to a minimum and a very high number of cycles of the mechanical energy store can be achieved.
Zweckmäßigerweise ist die Federeinheit bzw. Spiralfeder mit einem Ende mit der Antriebswelle und mit dem anderen Ende mit dem Gehäuse fest verbunden. Dabei ist die Federeinheit vorteilhafterweise über eine Vorspanneinrichtung mit dem Gehäuse verbunden. Über eine solche Vorspanneinrichtung ist dann der durch die Federeinheit an der Abtriebswelle erzeugte Momentenverlauf variabel einstellbar.The spring unit or spiral spring is expediently firmly connected at one end to the drive shaft and at the other end to the housing. The spring unit is advantageously connected to the housing via a pretensioning device. The torque curve generated by the spring unit on the output shaft can then be variably adjusted via such a pretensioning device.
Während durch die gespannte Federeinheit ein zumindest annähernd linearer Momentenverlauf an der Abtriebswelle erzeugbar ist, ist durch das Magnetsystem bevorzugt ein nicht linearer Momentenverlauf an der Abtriebswelle erzeugbar, sodass das resultierende Gesamtmoment an dieser Abtriebswelle nicht linear ist.While the tensioned spring unit can generate an at least approximately linear torque curve on the output shaft, the magnet system can preferably generate a non-linear torque curve on the output shaft, so that the resulting total torque on this output shaft is not linear.
Bevorzugt umfasst das Magnetsystem eine Mehrzahl von zusammenwirkenden Magneten.The magnet system preferably comprises a plurality of interacting magnets.
Dabei ist, gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs, ein Teil der Magnete des Magnetsystems fest mit der Antriebswelle und ein mit diesem Teil der Magnete zusammenwirkender weiterer Teil der Magnete des Magnetsystems fest mit dem Gehäuse verbunden.According to a preferred practical embodiment of the drive according to the invention, some of the magnets of the magnet system are firmly connected to the drive shaft and a further part of the magnets of the magnet system that interacts with this part of the magnets is firmly connected to the housing.
Mit einer jeweiligen Drehung der Abtriebswelle und einer damit einhergehenden jeweiligen Drehung der Antriebswelle können die miteinander zusammenwirkenden Magnete relativ zueinander verschoben weden, wodurch sich der nicht lineare Momentenverlauf an der Abtriebswelle ergibt.With a respective rotation of the output shaft and an associated respective rotation of the drive shaft, the interacting magnets can be displaced relative to one another, which results in the non-linear torque curve on the output shaft.
Von Vorteil ist insbesondere, wenn die Magnete des Magnetsystems auf zwei zur Achse der Antriebswelle konzentrischen Teilkreisen übereinander angeordnet sind.It is particularly advantageous if the magnets of the magnet system are arranged one above the other on two partial circles concentric to the axis of the drive shaft.
Dabei sind bevorzugt die auf dem inneren Teilkreis angeordneten Magnete des Magnetsystems fest mit der Antriebswelle und die auf dem äußeren Teilkreis angeordneten Magnete des Magnetsystems fest mit dem Gehäuse verbunden.The magnets of the magnet system arranged on the inner pitch circle are preferably fixedly connected to the drive shaft and the magnets of the magnet system arranged on the outer pitch circle are fixedly connected to the housing.
Die auf verschiedenen Teilkreisen angeordneten Magnete des Magnetsystems können zweckmäßigerweise so positioniert werden, dass sie bei einer jeweiligen Drehung der Antriebswelle zur Erzeugung eines nicht linearen Momentenverlaufs an der Abtriebswelle relativ zueinander tangential verlagert werden.The magnets of the magnet system, which are arranged on different pitch circles, can expediently be positioned in such a way that they are displaced tangentially relative to one another with a respective rotation of the drive shaft to generate a non-linear torque curve on the output shaft.
Die jeweils zusammenwirkenden Magnete des Magnetsystems sind relativ zueinander bevorzugt in einem Abstand angeordnet.The respectively interacting magnets of the magnet system are preferably arranged at a distance relative to one another.
Sind sowohl die zusammenwirkenden Magnete des Magnetsystems als auch die verschiedenen Windungen der Spiralfeder relativ zueinander in einem Abstand angeordnet, so entstehen lediglich in den Lagerstellen der Wellen sowie in der zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle vorgesehenen Getriebestufe Reibungsverluste, womit ein sehr guter Wirkungsgrad des die Federeinheit und das Magnetsystem umfassenden Energiespeichers erreicht wird. Bei einer entsprechenden Auslegung der Spiralfeder und der Getriebestufe ist somit der Verschleiß auf ein Minimum reduziert und eine sehr hohe Zyklenzahl des mechanischen Energiespeichers erreichbar.If both the interacting magnets of the magnet system and the various turns of the spiral spring are arranged at a distance from one another, friction losses occur only in the bearing points of the shafts and in the gear stage provided between the drive shaft and the output shaft, which results in a very good efficiency of the spring unit and the magnet system comprehensive energy storage is achieved. With an appropriate design of the spiral spring and the gear stage, wear is reduced to a minimum and a very high number of mechanical energy storage cycles can be achieved.
Bevorzugt ist der Abstand zwischen den jeweils zusammenwirkenden Magneten des Magnetsystems < 0,2 mm. Bevorzugt bleibt dabei jedoch stets ein minimaler Abstand zwischen den zusammenwirkenden Magneten bestehen.The distance between the respectively interacting magnets of the magnet system is preferably <0.2 mm. Preferably, however, there is always a minimal distance between the interacting magnets.
In bestimmten Fällen ist es von Vorteil, wenn die Federeinheit bzw. Spiralfeder so ausgeführt ist, dass sie über den gesamten - insbesondere einem Drehwinkelbereich der Abtriebswelle von etwa 180° entsprechenden - Drehwinkelbereich der Antriebswelle wirkt.In certain cases it is advantageous if the spring unit or spiral spring is designed in such a way that it acts over the entire angle of rotation range of the drive shaft, in particular corresponding to a rotation angle range of the output shaft of approximately 180 °.
Das Magnetsystem kann insbesondere so ausgeführt sein, dass es sein höchstes Moment in einem Flügelöffnungswinkelbereich von 0° bis 4° und daraufhin mit weiter zunehmendem Flügelöffnungswinkel ein insbesondere periodisch abfallendes Moment erzeugt.The magnet system can in particular be designed in such a way that it generates its highest moment in a vane opening angle range from 0 ° to 4 ° and then, as the vane opening angle continues to increase, an in particular periodically decreasing moment.
Von Vorteil ist insbesondere, wenn das Magnetsystem wenigstens ein Paar, insbesondere eine Mehrzahl von Paaren von jeweils zwei miteinander zusammenwirkenden bzw. übereinander angeordneten Magneten umfasst. So können beispielweise drei oder vier bis sechs solcher Paare von jeweils zwei miteinander zusammenwirkenden bzw. übereinander angeordneten Magneten vorgesehen sein. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Anzahl von zusammenwirkenden Magneten sowie eine andere Anordnung der Magnete denkbar.It is particularly advantageous if the magnet system comprises at least one pair, in particular a plurality of pairs of two magnets that interact with one another or are arranged one above the other. For example, three or four to six such pairs of two magnets interacting with one another or arranged one above the other can be provided. In principle, however, a different number of interacting magnets and a different arrangement of the magnets is also conceivable.
Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs ist die Schließkraft des Magnetsystems insbesondere durch Verändern der Überdeckung der jeweils miteinander zusammenwirkenden Magnete variabel verstellbar. Dabei kann die entsprechende Verstellung der Schließkraft des Magnetsystems insbesondere auch über eine der Federeinheit zugeordnete Schließkraftverstell- oder Vorspanneinrichtung erfolgen.According to an expedient practical embodiment of the drive according to the invention, the closing force of the magnet system can be variably adjusted in particular by changing the overlap of the magnets that interact with one another. The corresponding adjustment of the closing force of the magnet system can in particular also take place via a closing force adjustment or pretensioning device assigned to the spring unit.
Die Anzahl
Wie aus dieser Beziehung ersichtlich, erhöhen viele Magnetpole das relativ höchste Magnetmoment M1, während weniger Magnetpole das bzw. die Nachschwingmomente Mi verringern. Dabei kann das Magnetsystem beispielsweise mit einem Bereich für drei Pole, mit einem Bereich für vier bis sechs Pole und/oder mit einem Bereich von sechs Polen versehen sein.As can be seen from this relationship, many magnetic poles increase the relatively highest magnetic moment M 1 , while fewer magnetic poles reduce the post-oscillation moment or moments M i . The magnet system can for example be provided with an area for three poles, with an area for four to six poles and / or with an area of six poles.
Um das Schließmoment einstellen zu können, kann die Spiralfeder mit einem Arbeitswinkelbereich ausgeführt sein, der größer ist als der Flügelöffnungswinkelbereich von beispielsweise 180°.In order to be able to set the closing moment, the spiral spring can be designed with a working angle range that is larger than the blade opening angle range of 180 °, for example.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung des Grundaufbaus einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs, -
2 eine detailliertere schematische Längsschnittdarstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs, wobei der Antrieb beispielsweise als obenliegender Türschließer ausgeführt ist, -
3 eine nur schematische Querschnittsdarstellung des Antriebs gemäß2 , -
4 eine nur schematische Darstellung eines beispielhaften Magnetsystems eines erfindungsgemäßen Antriebs mit einer relativ höheren Anzahl von Magnetpolen, -
5 eine nur schematische Darstellung eines beispielhaften Magnetsystems eines erfindungsgemäßen Antriebs mit einer relativ geringeren Anzahl von Magnetpolen, -
6 eine nur schematische Darstellung des magnetischen Flusses des bei dem Antrieb gemäß den2 und3 vorgesehenen sechspoligen Magnetsystems mit sechs in einem inneren Teilkreis vorgesehenen und sechs in einem äußeren Teilkreis vorgesehenen Magneten, -
7 ein Diagramm, das einen beispielhaften Verlauf des durch die Federeinheit des Antriebs gemäß den2 und3 an der Abtriebswelle erzeugbaren Moments in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Antriebswelle wiedergibt, und -
8 ein Diagramm, das einen beispielhaften Verlauf des durch das Magnetsystem des Antriebs gemäß den2 und3 an der Abtriebswelle erzeugbaren Moments in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Antriebswelle wiedergibt.
-
1 a schematic representation of the basic structure of an exemplary embodiment of a drive according to the invention, -
2 a more detailed schematic longitudinal sectional view of a further exemplary embodiment of a drive according to the invention, the drive being designed, for example, as an overhead door closer, -
3 a schematic cross-sectional view of the drive according to FIG2 , -
4th a schematic representation of an exemplary magnet system of a drive according to the invention with a relatively higher number of magnetic poles, -
5 a schematic representation of an exemplary magnet system of a drive according to the invention with a relatively smaller number of magnet poles, -
6th a schematic representation of the magnetic flux of the drive according to the2 and3 provided six-pole magnet system with six magnets provided in an inner pitch circle and six magnets provided in an outer pitch circle, -
7th a diagram showing an exemplary course of the by the spring unit of the drive according to the2 and3 reproduces the torque that can be generated on the output shaft as a function of the angle of rotation of the drive shaft, and -
8th a diagram showing an exemplary course of the by the magnet system of the drive according to the2 and3 reproduces the torque that can be generated on the output shaft as a function of the angle of rotation of the drive shaft.
Der Antrieb
Die Federeinheit
Zur Erzeugung des geforderten Schließmoments ist somit eine Kombination aus einer Federeinheit
Der Antrieb
Wie insbesondere anhand des in den
Die Federeinheit bzw. Spiralfeder
Mit zunehmendem Flügelöffnungswinkel und einer entsprechenden Drehung der Antriebswelle
Dagegen erzeugt das Magnetsystem
In contrast, the magnet system generates
Wie insbesondere aus den
Dabei ist im vorliegenden Fall ein Teil der Magnete
Wie es insbesondere aus den
Die auf den beiden Teilkreisen
Die jeweils zusammenwirkenden Magnete
Dabei kann der Abstand zwischen den jeweils zusammenwirkenden Magneten
Die Federeinheit bzw. Spiralfeder
Das Magnetsystem
Das Magnetsystem
Die Schließkraft des Magnetsystems
Der Antrieb
Die zwischen der Abtriebswelle
Der Zusammenhang zwischen der Anzahl von Magnetpolen, dem beispielsweise in einem Flügelöffnungswinkelbereich von 0° bis 4° auftretenden höchsten Moment Mi an der Abtriebswelle
Daraus ist ersichtlich, dass mit einer höheren Anzahl von Magnetpolen (vgl.
Das Magnetsystem
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, besteht die Lösung aus einem Kompromiss zwischen einem möglichst hohen anfänglichen, auf die Abtriebswelle
Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb
Da sich die zusammenwirkenden Magnete
Ein entsprechender Türschließer kann am Türblatt oder am Rahmen befestigt und mit einem Gestänge oder einer Schiene oder dem Flügel direkt gekoppelt werden.A corresponding door closer can be attached to the door leaf or the frame and directly coupled with a linkage or a rail or the leaf.
Da sich die zusammenwirkenden Magnete
Bei einer entsprechenden Auslegung der Federeinheit bzw. Spiralfeder
Im Zusammenhang mit einem elektromechanischen Antrieb bzw. Türschließer
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Antriebdrive
- 1212
- Gehäusecasing
- 1414th
- AbtriebswelleOutput shaft
- 1616
- fluidfreier mechanischer Energiespeicherfluid-free mechanical energy storage
- 1818th
- Federeinheit, SpiralfederSpring unit, spiral spring
- 2020th
- MagnetsystemMagnet system
- 2222nd
- GetriebestufeGear stage
- 2424
- Antriebswelledrive shaft
- 2626th
- Magnetmagnet
- 2828
- innerer Teilkreisinner pitch circle
- 3030th
- äußerer Teilkreisouter pitch circle
- 3232
- Schließkraftverstell- oder VorspanneinrichtungClosing force adjustment or pre-tensioning device
- 3434
- Magnetpol Magnetic pole
- nPole n poles
- Anzahl von MagnetpolenNumber of magnetic poles
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 19831393 B4 [0004]DE 19831393 B4 [0004]
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Legal Events
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R079 | Amendment of ipc main class |
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R016 | Response to examination communication |