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Die
Erfindung betrifft einen Antrieb für einen vorzugsweise nur in
eine Richtung in eine Öffnungsstellung
und in entgegengesetzter Richtung in Schließstellung verdrehbaren Drehflügel, insbesondere
Drehantrieb für
eine Tür,
ein Fenster oder dergleichen, nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Ein
elektromechanischer Drehflügelantrieb
für Schwenkflügel von
Türen oder
dergleichen ist beispielsweise aus der
EP 0 565 565 B1 bekannt
geworden. Dieser Antrieb umfasst vorzugsweise einen Gleichstrommotor
mit einem sich in axialer Verlängerung
des Gleichstrommotors anschließenden
Getriebe, wobei das Getriebe ausgangsseitig mit einem Winkelgetriebe
in Wirkverbindung steht. Eine Abtriebswelle ist senkrecht zur Gehäuselängsachse
angeordnet und mit einem Gestänge
zum Antrieb eines Drehflügels
koppelbar. Auch ein Rückstellfederaggregat
ist vorgesehen, welches gemäß der Vorveröffentlichung
entsprechend dimensioniert ist und im axialen Inneren den Elektromotor
und/oder das Getriebe umgibt. Getriebeausgangsseitig ist die an ihrem
anderen Ende gehäuseseitig
abgestützte
Schraubenfeder an einem Mitnehmer abgestützt, der drehfest mit einer
eine Ausgangswelle des Getriebes darstellende Zwischenwelle verbunden
ist.
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Mit
einem derartigen elektromechanischen Antrieb kann auf komfortable
Art und Weise, insbesondere unter Verwendung von Sensoren, ein automatischer
Türöffnungs-
und schließbetrieb
durchgeführt
werden. Dabei wird die entsprechende mechanische Federanordnung
stets mitgespannt und wieder entspannt. Die Rückstellfedereinrichtung ist
lediglich vorgesehen, um in einer Notfallsituation (insbesondere
bei Stromausfall oder bei Ausfall von Steuerungskomponenten) ein
sicheres Schließen
der Tür
zu gewährleisten.
Da allerdings derartige Antriebe in der Regel mit einer Dämpfungseinrichtung
versehen sind, muss die Schließkraft
der Feder ausreichend hoch bemessen sein, um nicht nur ein Zurückführen der
Tür in
die Schließposition,
sondern vor allem auch bei Erreichen der Schließstellung ein sicheres Einrasten
oder Verriegeln, ggf. Einschnappen etc. in der Schließstellung
zu ermöglichen
(wie dies in der EG-Norm EN1154 geregelt ist).
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Bei
Verwendung von Kniehebel- oder Scherenhebelgestängen ist dies in der Regel
deshalb möglich, weil
ein derartiges Kniehebel- oder Scherengestänge aufgrund der Kinematik
in der letzten Phase der Schließbewegung
eines Flügels
eine hohe Kraftübersetzung
aufweist, so dass am Schluss die Schließkräfte nochmals deutlich ansteigen.
Soll aber ein derartiger Antrieb zumindest teilweise oder ausschließlich nur
zusammen mit einer Gleitschiene verwendet werden, so lassen sich
dann die gewünschten
hohen Schließkräfte vor
allem in der letzten Phase der Schließbewegung nicht mehr realisieren.
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Von
daher sind bereits eine Vielzahl von Lösungen vorgeschlagen worden,
um insbesondere bei Türschließern (ohne
elektromechanischen oder hydraulischen Antrieb) aber auch bei motorisch
antreibbaren Antrieben erhöhte
Schließkräfte, vor
allem in der letzten Schließphase
zur Verfügung
zu stellen.
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Gemäß der
DE 199 56 005 A1 ,
der WO 02/064932 A1 sowie der
EP 0 856 628 A1 wird beispielsweise ein Türschließer zur
Montage an einer Tür
mit Drehflügeln
vorgeschlagen, dessen Schließfeder
mittelbar oder unmittelbar auf einem Kolben, oder einer Kolben-Zylindereinrichtung
abgestützt
ist, und dabei der Kolben über eine
innere Getriebevorrichtung mit einer im Gehäuse gelagerten Schließwelle zusammenwirkt.
Die Schließwelle
ist zur Erzielung einer verbesserten Krafterzeugung vor allem im
letzten Bereich der Schließphase
mit einem Teleskop-Gleitarm gekoppelt, der als äußere Getriebevorrichtung mit
einem äußeren Übersetzungsverhältnis ausgebildet
ist, welches den über
den Drehwinkel der Schließwelle
konstanten Momentenverlauf an der Schließwelle in einem Momentverlauf
an der Tür
transformiert, der in einem Bereich kleiner Türöffnungswinkel im Wesentlichen
derart abfällt,
dass bei einem kleinen Türöffnungswinkel
ein relativ großes
Moment an der Tür und
bei einem großen
Türöffnungswinkel
ein relatives kleines Moment an der Tür erzeugt wird.
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All
diese Lösungen
erfordern aber einen hohen Fertigungs aufwand, da die zahnstangenähnliche
Konstruktion zum einen und die damit kämmenden Zahnräder zum
anderen unterschiedliche Zahngrößen, Zahndicken
und Zahnfolge-Abstände
aufweisen, um diese kontinuierliche unterschiedliche Momentenerzeugung
zu generieren.
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Gemäß der
DE 196 41 799 A1 ist
zur Verbesserung des Momentenverlaufs sogar versucht worden, die
Führungskurve
in einer Gleitschiene in Abweichung zu herkömmlichen Türschließern nicht parallel zur Flügelebene
bzw. Blendrahmenebene, sondern kurvenförmig auszubilden.
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Daneben
sind eine Reihe von anderen Vorveröffentlichungen bekannt geworden,
die mit einem anderen Konstruktionsprinzip arbeiten. Beispielsweise
ist aus der
DE 40 38
720 C2 ein Obertürschließer mit
einem Gleitschienengestänge,
mit einer Federanordnung und mit einem Dämpfungskolben bekannt geworden.
Die Schließwelle
weist eine Hubkurvenscheibe auf, deren in Öffnungsrichtung zugehörige Kurvenbahn
von wenigsten einer druckbeaufschlagten Rolle und deren in Schließrichtung
zugehörige
Kurvenbahn von einem Dämpfungskolben über eine
weitere Rolle druckbeaufschlagt wird. Die Hubkurvenbahn ist dabei
mit sich änderndem
Radius so versehen, dass durch Einleitung der Schließkraft über die
Federanordnung die Hubkurvenscheibe und damit die Schließwelle in
Schließrichtung
verstellt wird. Bei Erreichen der endgültigen Schließstellung
weist die Hubkurvenscheibe einen tiefliegenden konvexen Krümmungsbereich
auf, der der Schließstellung
der Tür
entspricht, wodurch die Tür
in dieser Lage kraftbeaufschlagt gehalten ist.
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Die
entsprechende Hubkurvenscheibe weist in Seitenansicht eine der Herzform
angenäherte
Kurvenform auf. Der jeweilige Radialabstand der Lauffläche kann
an die Gegebenheiten vor Ort so angepasst werden, dass ein jeweils
gewünschter
Kraftverlauf, mit dem die zu schließende Tür beaufschlagt wird, erzeugt
werden kann.
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Auf
diesem Prinzip basierend sind weitere Abwandlungen bekannt geworden,
beispielsweise gemäß der
DE 100 31 785 C2 ,
bei der anstelle einer Federanordnung zwei parallel zueinander verlaufende
Federanordnungen verwendet werden, die auf die entsprechende Hubkurvenscheibe
einwirken.
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Gemäß der WO
00/42282 A1 (entspricht der
DE 100 01 950 A1 ) werden ebenfalls zwei Kraftspeicher verwendet,
die jedoch, bezogen auf die Ausgangswelle, gegenüberliegend um 180° versetzt
zueinander angeordnet sind, wodurch der gesamte Bauraum nochmals
vergrößert wird.
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Im
Falle eines motorischen Antriebes, insbesondere eines automatischen
Flügel-
und insbesondere Türflügelantriebes,
wird zunächst
ein entsprechender Bauraum, beispielsweise für eine elektromotorische Antriebseinheit
sowie für
eine nachgeordnete Getriebeeinheit benötigt. Darüber hinaus soll eine Dämpfungseinrichtung
vorgesehen sein, um die Tür
entsprechend gedämpft
und langsam in Schließstellung
zu verschwenken. Dies kann beispielsweise durch eine hydraulische
Dämpfungseinrichtung,
allerdings bevorzugt durch eine elektromechanische Dämpfungseinrichtung
erzielt werden, indem beispielsweise der zum Öffnen der Tür benötigte Elektromotor in den Generatorbetrieb
umgeschaltet und gegebenenfalls kurzgeschlossen wird. Nur für den Fall,
dass durch Kurzschaltung des Generators die Schließbewegung
zu langsam wird, kann im einen oder anderen Falle zwischen den Eingängen des
Elektromotors auch eine entsprechende Last geschaltet werden, beispielsweise
eine niederohmige Last, um dadurch je nach Wahl der Größe der Last
eine bevorzugte und optimale Schließgeschwindigkeit erzielen zu
können.
Soll daneben eine weitere für
den Stromausfall oder allgemein für den Notfallbetrieb benötigte, mit
einem Energiespeicher arbeitende Schließeinrichtung vorgesehen sein,
so erfordert dies einen beachtlich hohen Bauaufwand.
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Ferner
besteht das Problem, eine Möglichkeit
zu schaffen, dass vor allem am Ende des Schließvorganges die benötigten und
gewünschten
hohen Schließkräfte erzeugt
werden, wenn der Schließmechanismus nicht
mit einem Scheren- oder Kniehebelgestänge, sondern auch mit einer
Gleitschiene zusammenwirkt oder als Direktantrieb Verwendung finden
soll.
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Schließlich ist
aus der
DE 936912 B eine
Schließvorrichtung
für Pendeltüren bekannt,
die ohne einen separaten elektromotorischen Antrieb arbeitet. Diese
Schließvorrichtung
für Pendeltüren weist
einen Nocken mit einer Nockenkurve auf, welche auf der einen Seite
mit einem in Umfangsrichtung sich änderndem Radius und auf der
gegenüberliegenden
Seite mit einem zylindrischen Nockenabschnitt versehen ist, so dass
insbesondere ein in Form einer Rolle ausgebildetes Rastglied aufgrund
der zylindrischen Ausgestaltung der Nocke keine Rückstellkräfte auf
den Flügel
ausüben
kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, einen verbesserten Antrieb
für einen
Drehflügel
für Türen, insbesondere
einen verbesserten Drehflügelantrieb
für Türen oder
dergleichen zu schaffen, der eine Kraftspei chereinrichtung umfasst,
die bei Ausfall des Antriebs und insbesondere in einer Notfallsituation
ein Schließen
eines Flügels
gewährleistet.
Dabei soll der Antrieb für
unterschiedliche Einsatzfälle
geeignet sein, beispielsweise im Zusammenspiel mit einer Gleitschiene
oder aber im Zusammenspiel mit einem Scherengestänge. Dabei soll der Kraftverlauf,
entsprechend dem ein Flügel
geschlossen werden kann, in beiden Fällen vergleichbar sein. Bevorzugt
sollen die Schließkräfte, die
auf den Flügel
einwirken, insbesondere bei kleinen Öffnungswinkeln, vorzugsweise
kurz vor und bis zu Erreichen der Schließstellung möglichst hoch sein, um ein sicheres
Verschließen
stets zu gewährleisten.
Diese Schließkräfte sollen
ferner bevorzugt so hoch und ausreichend sein, dass sie trotz vorhandener
Dämpfungseinrichtung
ein sicheres Verschließen
ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend
den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Durch
die vorliegende Erfindung wird ein Antrieb für einen Flügel, insbesondere ein elektromechanischer
Antrieb für
einen Flügel,
geschaffen, der – wie
im Stand der Technik auch – einen
Kraftspeicher, bevorzugt in Form einer Federanordnung, umfasst,
der mit einer Nocken- oder Hubkurvenscheibe zur Herbeiführung eines
mechanischen Schließvorganges
eines Türflügels zusammenwirkt.
Nach dem manuellen Öffnen
einer Tür
wirkt die entsprechende Kraftspeichereinrichtung mit der Hubkurve
im Sinne eines Türschließers, um
bevorzugt selbst beim Vorhandensein einer Dämpfungseinrichtung die Tür vor allem
am Schluss der Schließbewegung
sicher in die Schließstellung
zu bringen.
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Im
Falle eines automatischen Türantriebes,
insbesondere eines automatischen Drehflügelantriebes, wird die erwähnte mechanische
Schließeinrichtung
unter Verwendung des Kraftspeichers und der Hubkurvenscheibe als
Sicherheitseinrichtung bei Stromausfall oder Ausfall einer Steuerungskomponente,
also allgemein bei einer Notfallsituation verwendet.
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Erfindungsgemäß ist die
Hubkurvenscheibe asymmetrisch ausgebildet. Dadurch kann sie für unterschiedliche
Einsatzfälle
verwendet werden. So kann die Nocken- oder Hubkurvenscheibe so asymmetrisch
gestaltet sein, dass der eine annähernd hälftige Bereich der Scheibe
dann verwendet wird, wenn die Antriebseinrichtung zusammen mit einer
Gleitschiene arbeitet und die Öffnungsbewegung
ziehend erfolgt. Die andere Hälfte
der Hubkurvenscheibe kann verwendet werden, wenn ein Kniehebel-
oder Scherengestänge
eingesetzt wird, welches die Tür
stoßend öffnet. Ebenso
kann aber auch eine Hubkurvenscheibe verwendet werden, deren gegenüberliegende
Kurvenflächen
so ausgelegt sind, dass der Antrieb mit einer stoßend arbeitenden
Gleitschiene oder mit einer ziehend arbeitenden Gleitschiene zusammenwirkt.
Ebenso kann die Erfindung auch für eine
Pendeltüre
verwendet werden, die also nach beiden Seiten hin geöffnet werden
kann. Auch im Falle einer derartigen Pendeltüre kann im Rahmen der Erfindung
jeweils der Flügel
wieder in Schließrichtung
sicher rückverschwenkt
werden.
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Somit
kann der erfindungsgemäß Flügelantrieb
für unterschiedlichste
Einsatzzwecke konzipiert sein, nämlich
zum Einbau im Zusammenhang mit einer Gleitschiene (die beispielsweise
im Betrieb "ziehen" montiert ist), sowie
im Zusammenhang mit einem Scherengestänge, welches beispiels weise
im Betrieb "stoßen" eingesetzt wird.
Eine Umrüstung
für den
einen oder anderen Anwendungsfall ist nicht notwendig.
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Grundsätzlich wäre aber
auch denkbar, dass eine Hubkurven- oder Nockenscheibe verwendet wird, deren
Asymmetrie so aufgebaut und angepasst ist, dass ein derartiger Antrieb
beispielsweise einmal mit einer Gleitschiene im Betrieb "stoßen" oder der andere
Teil der asymmetrisch geformten Hubkurvenscheibe im Zusammenspiel
mit einer Gleitschiene in der Funktionsweise "ziehen" angepasst ist.
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Schließlich könnte eine
derartige asymmetrische Hubkurvenscheibe auch für eine Pendeltür verwendet
werden, die beispielsweise im Zusammenhang mit einer Gleitschiene
arbeitet. Denn in der einen Öffnungsrichtung
der Pendeltür
wird die Funktion "Gleitschiene
ziehend" vorliegen,
während
für die
Pendeltür,
wenn sie in der andere Richtung aufgestoßen ist, die Funktion "Gleitschiene stoßend" vorliegt. Auch derartige
Anwendungsfälle
sind bisher nicht denkbar gewesen.
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Überraschend
ist, dass es bei einem motorischen Flügelantrieb nunmehr möglich war,
die gewünschte Kraftspeicher-Schließeinrichtung
zum einen äußerst kompakt
und raumsparend unterzubringen und zum anderen darüber Schließkräfte vor
allem am Ende der Schließbewegung
erzeugen zu können,
so dass eine derartige Antriebs- und Schließeinrichtung nicht nur unter
Verwendung eines Kniehebel- oder Scherengestänges, sondern auch im Zusammenhang
mit einer Gleitschiene und der Erfüllung der Norm EN 1154 eingesetzt
werden kann.
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Vorzugsweise
ist dazu vorgesehen, dass die Längsachse
oder Wirkrichtung des Kraftspeichers für die mechanische Schließeinrichtung
axial versetzt zu einer Abtriebs- oder Zwischenwelle angeordnet
ist, auf der die Hubkurven- oder Nockenscheibe mitrotierend sitzt.
Ferner ist eine Übertragungseinrichtung
oder ein Übertragungsgetriebe
vorgesehen, um die vom Kraftspeicher erzeugte Kraftbeaufschlagung
auf eine am Umfang der Hubkurvenscheibe oder Nockenwelle ablaufenden
Andruckeinrichtung zu übertragen.
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Die Übertragungseinrichtung
oder das Übertragungsgetriebe
können
beispielsweise auch aus einer Hydraulikanordnung bestehen, um den
Druck vom Kraftspeicher auf die Hubkurvenwellen weiterzuleiten.
Bevorzugt wird aber ein Übertragungsgetriebe,
insbesondere ein Hebelgetriebe in Form eines einarmigen oder zweiarmigen
Hebels (Wippe) verwendet.
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Vorzugsweise
kann dabei die Drehachse zum einen und der relative Abstand des
an dem Hebelgetriebe abgestützten
Andruckgliedes zum anderen so gewählt werden, dass hierüber nochmals
eine weitere Kraftübersetzung
erzielt wird, wodurch die Anpresskräfte, mit denen eine Andrückrolle
auf die Hubkurvenscheibe gedrückt
wird, nochmals erhöht
wird und damit am Ende der Schließbewegung die gewünschten
hohen Rückschwenkkräfte aufgebracht
werden können.
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Die
Anordnung kann so aufgebaut sein, dass der Kraftspeicher vorzugsweise
in Form des Federkraftspeichers auf Druck oder auf Zug wirksam ist.
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Über die
Abtriebswelle kann im Rahmen der Erfindung sowohl ein Kniehebel-
oder Scherengestänge, aber
gleichermaßen auch
eine Gleitschiene verwendet werden, um einen Flügel, insbesondere eine Tür bei Ausfall
der sonstigen Antriebseinheit oder in einer Notfallsituation sicher
zu schließen.
Diese mechanische Schließeinrichtung
für die
erwähnte
Notfallsituation kann auch im Fall eines Direktantriebes verwendet
werden, wenn die Nockenscheibe beispielsweise direkt auf die Drehachse
eines Flügels
wirkt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand; der Zeichnung würde dargestellt. Dabei
zeigen im Einzelnen:
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1:
eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebes
für einen Flügel, der
in sogenannter Kopfmontage mit einem Gleitgestänge in der Funktion "ziehend" montiert ist;
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2:
eine zu 1 vergleichbare Darstellung,
bei der der Antrieb in Kopfmontage im Zusammenspiel mit einem Gleitgestänge montiert
ist, und zwar in der Funktion "drückend";
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3:
eine entsprechende Darstellung eines Antriebes, montiert in Kopfmontage
im Zusammenspiel mit einem Scherengestänge in der Funktion "drückend";
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4:
eine schematische perspektivische Darstellung eines in Kopfmontage
montierten Antriebes im Zusammenspiel mit einen Scherengestänge in der
Funktion "ziehend";
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5:
eine schematische perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebes
bei abgenommenen Gehäuse;
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6:
eine perspektivische Darstellung der wesentlichen Teile des erfindungsgemäßen Antriebes;
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7:
eine perspektivische Darstellung der mechanisch wirkenden Schließeinheit;
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8a eine
schematische Seitenansicht auf die Nockenscheibe oder Hubkurvenscheibe
in einer ersten Ausführungsform;
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8b:
eine entsprechende Darstellung zu 8 für ein abgewandeltes
Ausführungsbeispiel;
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9a:
eine perspektivische Darstellung einer Hubkurvenscheibe, die aus
vier Einzelscheiben zusammengesetzt ist;
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9b:
die in 9a gezeigte Hubkurvenscheibe,
bei der die vier Einzelscheiben in Abstand voneinander einzeln dargestellt
sind;
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10a: ein Diagramm zur Erläuterung des Momentenverlaufs
bei einem Drehflügelantrieb
nach dem Stand der Technik, welcher mit einem Gleitgestänge "ziehend" arbeitet;
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10b: ein Diagramm zur Verdeutlichung des Momentenverlaufs
bei einem Drehflügelantrieb
mit Gleitgestänge "ziehend" gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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11a: ein entsprechendes Diagramm bezüglich des
Momentenverlaufs bei einem herkömmlichen Drehflügelantrieb,
welcher mit einem Gleitgestänge "stoßend" arbeitet;
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11b: ein Diagramm zur Verdeutlichung des Momentenverlaufs
bei einem Drehflügelantrieb
mit Gleitgestänge "stoßend" entsprechend der
vorliegenden Erfindung;
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12:
ein zu den 1 bis 7 abgewandeltes
Ausführungsbeispiel
mit einer Übertragungseinrichtung
in Form eines Übersetzungsgetriebes
nach Art eines einarmigen Hebels;
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13:
eine Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebes in Form eines
Direktantriebes, bei der die Abtriebswelle direkt mit der Türachse gekoppelt
ist;
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14:
ein zu 13 abgewandeltes Ausführungsbeispiel;
und
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15:
ein nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel
eines indirekten Kettenantriebes, der mit dem erfindungsgemäßen Antrieb
gekoppelt ist.
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In 1 ist
zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Einsatzweisen ein Türstock 1 gezeigt,
in welchem an einer rechtsliegenden Drehachse 3 ein Flügel 5 verschwenkbar
aufgehängt
ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen Türflügel der
Drehflügeltür.
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Über den
Antrieb 7, der über
eine vertikale Abtriebsachse 9 verfügt, kann gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
eine Tür
in ihre Schließstellung
mittels einer Kraftspeichereinrichtung – auf die noch später eingegangen
wird – verstellt
werden, wobei in dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 am
oberen horizontalen Flügelrahmen 5' eine Gleitschiene 11 montiert
ist, in welche ein Ende 13'a eines
mit der Abtriebswelle 9 drehfest verbundenen Schwenkhebels 13 eingreift.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 ist
die Montage nach Art einer sogenannten "Kopfmontage" in der Funktionsstellung "Gleitgestänge ziehend" montiert, wobei
beim Öffnen
der Tür über den
Schwenkhebel 13 die Tür
in Öffnungsstellung
gezogen wird.
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2 zeigt
eine Kopfmontage des Antriebes 7 in der Funktionsstellung "Gleitgestänge drückend", da hier zum Öffnen der
Tür der
Schwenkhebel 13 die Tür "aufdrückt".
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Der
gleiche Antrieb 7 kann aber grundsätzlich auch verwendet werden,
um im Zusammenhang mit einem Kniehebel- und Scherengestänge 17 eine
Tür zu öffnen oder
zu schließen.
Dabei ist in 3 der in Rede stehende Antrieb
in Kopfmontage am oberen Horizontalbereich eines Türstockes
montiert, wobei das Scherengestänge 17 an
seinem einen Ende an der vertikalen Abtriebsachse 9 des
Antriebes verbunden ist und das gegenüberliegende Ende des Kniehebelgestänges 17 an
einer Vertikalachse 10 am oberen Horizontalrahmen 5' des Türflügels 5 fest
montiert ist. 3 zeigt die Kopfmontage im Zusammenspiel
mit einem Scherengestänge
in der Position "drückend" (da die Tür in Öffnungsstellung über den
Kniehebel aufgedrückt
wird) und in 4 in Kopfmontage in der Funktion "ziehend". In diesem Fall
ist das zur Abtriebsachse 9 gegenüberliegende Ende des Kniehebelgestänges 17 an
einem Querarm 19 um eine Vertikalachse drehend abgestützt, der
am Flügel 5 fest
montiert ist.
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Anhand
von 5 ist der Antrieb 1 bei abgenommenem
Gehäuse
gezeigt. Mit anderen Worten ist bei dem in 5 wiedergegebenen
Antrieb die in dieser perspektivischen Darstellung unten liegende
Bodenplatte (die bei den Darstellungen des Antriebes in 1 bis 4 an
der vertikalen Seite des Türstockes
montiert ist) weggelassen. Dabei können die gegenüberliegenden
Stirnseiten 21 (1 bis 4) bezogen
auf die Boden- oder Basisplatte gegenüber der Darstellung des Antriebs
in 5 noch weiter links- bzw. weiter rechtsliegend positioniert
sein, so dass dadurch innerhalb des Gehäuses noch mehr Bauraum für weitere
Komponenten, insbesondere von elektrischen Komponenten, Transformatoren
etc., zur Verfügung
steht.
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In 5 ist
der von der Abtriebsachse 9 durchsetzte Antriebsblock 23 gezeigt.
Wie insbesondere auch im Zusammenspiel mit 6 zu ersehen
ist, umfasst die Antriebseinheit 25 einen Elektromotor 25a,
insbesondere einen Gleichstrommotor, dessen Motorausgangsachse 27 im
gezeigten Ausführungsbeispiel über ein Zwischengetriebe 29 mit
einem nachfolgenden Übersetzungsgetriebe 31 in
Triebverbindung steht. Die Getriebeeingangsachse 31a wird über einen
umlaufenden Riemen 33 von der Motorausgangswelle 25a angetrieben. Da
die Motorausgangswelle oder die Motorausgangsscheibe kleiner dimensioniert
ist als die Getriebeeingangswelle bzw. Getriebeeingangsscheibe 31a,
ergibt sich ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis hin
zu kleineren Abtriebszahlen.
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Am
Ausgang des Übersetzungsgetriebes 31 (das
ebenfalls beliebig aufgebaut sein kann und im einfachsten Fall lediglich
in Form einer Übertragungseinrichtung
ausgebildet ist) ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Kegelzahnrad 35 angeordnet,
welches mit einem größer dimensionierten
kegligen Abtriebszahnrad 37 kämmt. Die beiden Kegelzahnräder 35 und 37 bilden
dabei auch eine Getriebeübersetzung.
Auch hier kann lediglich eine einfache Übertragung vorgesehen sein.
Eine derartige Übertragung
oder übersetzende Übertragung
kann mittels aller geeigneter Maßnahmen erfolgen, beispielsweise
auch über
Reibräder,
gegebenenfalls Riemenantrieb etc. Das Abtriebszahnrad 37 sitzt
dabei auf der Abtriebswelle 9, die das Abtriebszahnrad 37 durchsetzt,
so dass an beiden gegenüberliegenden
Enden der Abtriebswelle 9 eine Anschlussmöglichkeit
A1 und A2 besteht, um hier beispielsweise ein Scherengestänge oder
einen mit einer Gleitschiene zusammenarbeitenden öffnungs- bzw. Schließhebel drehfest
anzubringen. Dies eröffnet
auch die Möglichkeit,
die Antriebsanordnung sowohl bei einem rechts wie auch bei einem
links angelenkten Flügel
zu verwenden, da der Antrieb problemlos um 180° gedreht am oberen Türstock an
dessen Vertikalfläche
montiert werden kann.
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In 5 ist
schematisch eine Elektronikbox 39 gezeigt, in der alle
oder wesentliche Teile einer automatischen Türsteuerung untergebracht sein
können.
Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 5 könnten beispielsweise
links neben dem Antriebsblock 23 noch weitere elektronische
Komponenten und vor allem ein Transformator innerhalb des Gehäuses untergebracht
sein, der für
einen automatischen Drehflügelantrieb
benötigt
wird. Bezüglich
der elektrisch/elektronischen Betriebsweise wird auf die vorbekannten
Türsteuerungsantriebe
verwiesen.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
könnte
mit einem derartigen Drehflügelantrieb
eine automatische Türsteuerung
durchgeführt
werden. Insbesondere im Zusammenspiel mit einem Sensor, der oberhalb
einer Tür
angebracht ist, könnte
bei Näherschreiten
einer Person die Tür
automatisch geöffnet
und nach dem Durchschreiten wieder automatisch geschlossen werden.
Der Antrieb kann dabei entsprechend den vorbekannten Antrieben erfolgen.
Während
einer elektromotorisch gesteuerten Schließbewegung, wie aber auch beim
Ausfall von Strom insbesondere in einer Notfallsituation, ist dabei
ferner eine Dämpfungseinrichtung
wirksam. Die zusätzlich
vorgesehene Dämpfungseinrichtung,
um eine kontrollierlangsame Schließbewegung der Tür oder des
Türflügels zu
gewährleisten,
kann beispielsweise unter Verwendung eines hydraulischen Dämpfers erfolgen.
Bevorzugt wird die Dämpfung
jedoch dadurch realisiert, dass der zum Öffnen der Tür benötigte Elektromotor beim Schließen des
Türflügels als
Generator verwendet wird, der dazu kurzgeschlossen werden kann. Gegebenenfalls
empfiehlt sich aber, den Generator nicht widerstandslos kurzuschließen, sondern
unter Zwischenschaltung einer niederohmigen Last, um dadurch eine
zwar gedämpfte,
aber noch als ausreichend empfundene Schließgeschwindigkeit erzeugen zu
können.
Letztlich wird durch beide Maßnahmen
die Schließbewegung hin
zu einem optimalen Wert verlangsamt.
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Um
aber bei Ausfall des Stroms oder Ausfall der Antriebseinheit in
einer Notfallsituation, allgemein also in einer Notfallsituation,
ein sicheres Rückschwenken
der Tür
in die Schließstellung
und möglicherweise
ein Einrasten der Tür
in Schließstellung
zu gewährleisten,
ist eine mechanische Schließeinheit 41 vorgesehen,
die einen Kraftspeicher 43, eine Übertragungseinrichtung oder Übertragungsgetriebe 45 und
eine Nocken- oder Hubkurvenscheibe 47 umfasst, die im gezeigten
Ausführungsbeispiel
auf der Abtriebsachse 9 drehfest angeordnet sind. Diese
Nocken- oder Hubkurvenscheibe 47 kann
aber auch auf einer zur Abtriebsachse 19 versetztliegenden
Zwischenwelle angeordnet sein, die mit der Abtriebswelle 9 lediglich
in Triebverbindung steht. Bevorzugt würde es sich dabei um eine zur
Abtriebswelle 9 parallele Zwischenwelle handeln.
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Wie
aus den Darstellungen gemäß 5, 6 und
vor allem 7 zu entnehmen ist, besteht
der Kraftspeicher 43 im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Schraubenfeder 43', die unter
Druck stehend einmal gehäusefest
an ihrer rückwärtigen,
der Antriebseinheit 25 zugewandt liegenden Seite an einem
dort befindlichen Anschlag 51 abgestützt ist, und an der gegenüberliegenden
Seite an einem Anschlag 53, der um eine parallel zur Abtriebsachse 9 verlaufenden
Achse 55 verschwenkbar abgestützt ist.
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Die
Achse 55 ist dabei Teil des Übertragungsgetriebes 45,
welches im gezeigten Ausführungsbeispiel aus
einem zweiarmigen Hebel 57, d.h. einen Doppelhebel oder
eine Wippe 57a gebildet ist, welcher um eine Kippachse 59 verschwenkbar
ist.
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An
dem zur Achse 55 gegenüberliegenden
Ende des Hebels 57 ist eine weitere Achse 61 verankert und
gehalten, um welche eine Anpressrolle 63 frei drehbar ist,
die an einer Umfangsfläche 65 der
Nocken- oder Hubkurvenscheibe 47 abläuft.
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In 6 und 7 ist
dabei die Nockenscheibe 47 in ihrer Ausgangsstellung gezeigt,
in der der Flügel 5 sich
in seiner Verschließstellung
befindet. Würde
der Flügel 5 bei
einem der Ausführungsbeispiele
gemäß 1 bis 4 manuell
oder mittels der motorischen Antriebseinrichtung in Öffnungsstellung
verschwenkt werden, und würde
dann eine Notfallsituation eintreten, so würde über den unter Druck stehenden
Kraftspeicher 43 in Form der Schraubenfeder 43' ein Anpressdruck
auf den beweglichen Anschlag 53 ausgeübt werden, der dann auf das
eine freie Ende des Hebelgetriebes 45 wirkt, so dass der
gegenüberliegende
Hebelarm des Hebelgetriebes über
die Anpressrolle 63 auf die Umfangsfläche 65 angepresst
wird. Der Kurvenverlauf der Umfangsfläche 65 ist dabei derart,
dass sich über
den gesamten Verstellweg der radiale Abstand der Lauffläche zur
Achse 9 ändert
und stets weiter abnimmt, bis in der endgültigen Schließstellung
die Anpressrolle 63 in einem konkav verlaufenden, vertieft
festliegenden Abschnitt 67 oder kurz davor zu liegen kommt,
in welchem sich die Tür
exakt in Schließstellung
befindet (8a und 8b). Im
Falle einer Pendeltüre
wird die Anpressrolle 63 tatsächlich in dem konkav vertieft
verlaufenden Abschnitt 67 zu liegen kommen. Im Falle einer
nur in eine Richtung zu öffnenden
Türe wird
die Einstellung in der Regel so vorgenommen, dass bei Erreichen
der Schließstellung
des Flügels
sich die Anpressrolle 63 in einer Lage befindet, bei der
sie kurz vor Erreichen der tiefsten Stelle des vertieft ausgebildeten Abschnittes 67 zu
liegen kommt. Dadurch wird auf den Flügel noch eine in Schließstellung
weiter aufrecht erhaltene Vorspannkraft erzeugt. Insgesamt ergibt
sich die höchst
kompakte Anordnung auch dadurch, dass die Schraubenfeder 43 in
ihrer axialen Erstreckung an der quer dazu, im gezeigten Ausführungsbeispiel
senkrecht dazu ausgerichteten Abtriebswelle 9 vorbeiläuft, ohne
diese zu schneiden. Dadurch kann der gesamte Raum innerhalb des
Gehäuses
der Antriebseinrichtung optimal ausgenutzt werden. Am Ende des bevorzugt
aus einer Schraubenfeder gebildeten Kraftspeichers schließt sich
dann das Übersetzungs-
oder Umlenkgetriebe an, welches so ausgebildet ist, dass die Kraftübersetzung
quasi wieder zurück
in entgegengesetzter Richtung erfolgt, nämlich auf die Nockenscheibe 47 zu
verlaufend. Die gesamte Anordnung aus der Schraubenfeder, der Nockenscheibe 47 und
dem Hebel-Übersetzungs-Getriebe 57, 57a bzw. 57b ist
dabei bevorzugt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, was den kompakten
Aufbau insgesamt unterstützt.
Die Abtriebswelle 9 ist dabei bevorzugt senkrecht zu dieser
sich in Längsrichtung
des Antriebsgehäuses
erstreckenden Ebene verlaufend ausgerichtet. Denn bei dieser Anordnung
kann die Nockenscheibe 47 direkt neben und unterhalb der
Schraubenfeder 43' untergebracht
werden.
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Die
erwähnte
Abtriebswelle 9 kann in einem abgewandelten Ausführungsbeispiel
auch nur eine Zwischenwelle darstellen, so dass beispielsweise über eine
weitere Triebverbindung (beispielsweise über zwei miteinander kämmenden
Zahnräder)
ein Abtrieb auf eine weitere Welle erfolgen kann, die als endgültige Abtriebswelle
dient.
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In 8a und 8b sind
dabei zwei mögliche
Ausführungsformen
der Nocken- oder Hubkurvenscheibe 47 gezeigt.
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Die
Hubkurvenscheibe 47 ist dabei asymmetrisch ausgebildet.
In 8a ist beispielsweise die linke Umfangsfläche 65a so
ausgebildet, dass sie bevorzugt im Zusammenspiel mit einem Scheren-
oder Kniehebelgestänge
verwendet werden kann, wenn dieses im sogenannten Betrieb "stoßend" eingesetzt wird.
Die demgegenüber
rechts liegende Umfangs- oder
Lauffläche 65b der
Nockenscheibe 47 soll zum Einsatz kommen, wenn beispielsweise
der mechanische Sicherheits-Schließmechanismus
mit einem Gleitgestänge
in der Funktionsstellung "ziehend" zusammenwirkt.
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Natürlich kann
auch eine andere Hubkurvenscheibe 47 zum Einsatz kommen,
wie sie beispielsweise in schematischer Seitenansicht in 8b wiedergegeben
ist. Dort sind die Laufflächen
anders ausgestaltet und optimiert, nämlich derart, dass beispielsweise
die Umfangsfläche 65a (in 8b linksliegend),
insbesondere für
einen Einsatz mit einem Gleitgestänge, in der Funktionsstellung "stoßend" und die rechte Fläche 65b im
Zusammenspiel mit einem Gleitgestänge in der Funktionsstellung "ziehend" optimiert ist.
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Die
vorstehend erläuterten
Hubkurvenscheiben 47 können
beispielsweise innenliegend mit einer Öffnung 47a versehen
sein, in welcher eine Innenverzahnung 47b ausgebildet ist.
Weist die Abtriebs- oder Zwischenwelle 9 eine entsprechende
Außenverzahnung
mit gleicher Zahnfolge auf, so kann eine so gebildete Hubkurvenscheibe 47 für die Herstellung
einer Drehverbindung mit der zugehörigen Abtriebs- oder Zwischenwelle 9 allein
durch Aufstecken realisiert werden.
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Eine
derartige Hubkurvenscheibe 47 wird üblicherweise in einem aufwendigen,
mehrere Arbeitsschritte umfassenden spanabhebenden Prozess hergestellt.
Ebenso kann eine derartige Hubkurvenscheibe aber auch in einem Feinstanzverfahren
komplett in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Um das Feinschneiden und
damit eine ausreichend gute zylindrische Oberfläche zu erhalten, wird die Kurvenscheibe
bevorzugt aus mehreren dünnwandigen
Scheiben 47' zusammengesetzt.
Die 9a und 9b zeigen
eine derartige aus vier Teilscheiben zusammengesetzte Hubkurvenscheibe.
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Grundsätzlich können aber
anstelle des erwähnten
Kraftspeichers 43, beispielsweise in Form der Schraubenfeder 43,
auch andere Kraftspeichereinrichtungen verwendet werden, beispielsweise
hydraulische Kraftspeicher, Gasdruckfedern etc.
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In
all den Fällen
kann eine Anpassung der Druckkraft durch eine integrierte Einstelleinrichtung 71 (6 und 7)
erfolgen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einer Einstellschraube 73 besteht, die über einen
Gewindesitz mit ihrem beweglichen Anschlag 53 in Richtung
des Kraftspeichers 43 ein- und ausgedreht werden kann,
wodurch die Anpresskräfte
erhöht
oder minimiert werden. Die Einstelleinrichtung 71 in Form
der Einstellschraube 73 stützt sich dabei bevorzugt direkt
oder mittelbar an einem Gewinde an der Achse 55 ab.
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Durch
den erläuterten
Aufbau ergibt sich eine höchst
kompakte Gesamtanordnung, da der Federkraftspeicher einerseits ausreichend
Raum zur Verfügung
hat, um eine entsprechende ausreichend groß dimensionierte Schraubenfeder
zu verwenden, andererseits aber durch das erwähnte Hebelgetriebe eine optimale Rückführung und
Krafteinleitung auf eine Hubkurvenscheibe 47 möglich wird,
die unmittelbar unter einer unterhalb des Federspeichers sitzenden
Abtriebsachse rotieren kann.
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Dadurch,
dass die Kraft des Kraftspeichers 43 über das Zwischengetriebe 45 jeweils über parallele Achsen 45, 59 und 61 auf
die Anpressrolle 33 und dann auf die Hubkurvenscheibe 47 übertragen
wird, ergibt sich damit eine optimale Seitenabstützung und Aufnahme der beachtlich
hohen Kräfte.
Die Schraubenfeder 43' wird
dabei durch einen inneren Zentrierstab 44 vor einem seitlichen
Ausweichen axial gehalten und gestützt. Durch die Übertragungseinrichtung
in Form des Übersetzungsgetriebes
kann zudem eine Kraftübersetzung
beispielsweise um den Faktor 1,5 bis 10,5, vorzugsweise 1,5 bis
5 erzielt werden, vorzugsweise beispielsweise um etwa 2. Bei einem Übersetzungsfaktor
von 2 heißt
dies, dass die Federanordnung oder allgemein der Kraftspeicher um
den Faktor 2 kleiner dimensioniert werden kann als beim Stand der
Technik.
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Nachfolgend
wird zunächst
auf die 10a und 10b eingegangen.
In 10a ist der Momentenverlauf für einen Flügel, insbesondere Türflügel, wiedergegeben
und zwar in dem Bereich von 0° (entspricht der
Schließstellung
bis 90° Öffnungsstellung
für eine
bestimmte Größe, beispielsweise
EN6).
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Diese
Kurve gemäß 10a gibt auf der Y-Achse den jeweiligen Moment-Betrag
in Newton-Millimetern bezüglich
des erzeugten Momentenverlaufs an, und zwar für einen Drehflügeltürantrieb,
welcher mit einem "Gleitgestänge" ziehend arbeitet,
und nach dem Stand der Technik eine lineare Federcharakteristik
aufweist.
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Der
Kurve gemäß 10a liegen folgende Parameter zugrunde:
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Türöffnungswinkel |
=
90 Grd. |
Gleithebellänge |
=
450 mm |
Achsabstand
Abtrieb-Türband |
=
280 mm |
Reibungsmoment |
=
5 Nm am Abtrieb |
Federvorspannung |
=
38.3 Nm am Abtrieb |
Zunahme
der Federvorspannung |
=
30% auf 180 Grd. am Abtrieb |
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Vergleich
Minimal-Werte am Türflügel gemäß EN 1145
für Größe 6
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Diese
Kurve gemäß 10a wird nunmehr mit dem Momentenverlauf gemäß 10b verglichen, wobei der Momentenverlauf gemäß 10b den Momentenverlauf wiedergibt, wenn ein Flügelantrieb
entsprechend der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt. Daraus
ist zu ersehen, dass nicht nur die Schließkräfte unmittelbar in dem letzten
Winkelbereich vor Erreichen der Schließstellung deutlich größer sind,
sondern dass – wie
stets gewünscht
ist – im Öffnungsbereich
von 90° zunächst von
einer Ausgangs-Schließkraft
ausgegangen wird, wobei die im nachfolgenden Winkelbereich die Schließkräfte während des
Schließvorganges dann
geringer werden, um schließlich
unmittelbar in dem letzten Winkelbereich vor Erreichen der eigentlichen Schließstellung
die Schließkräfte nochmals
deutlich ansteigen zu lassen, und dies selbst dann, wenn eine Dämpfungseinrichtung
vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall wird als Dämpfungseinrichtung der Elektro-Antriebsmotor
verwendet, der beim Schließen
des Flügels
als Generator eingesetzt wird, dessen elektrische Anschlüsse unmittelbar
kurzgeschlossen oder unter Zwischenschaltung einer bevorzugt niederohmigen
Last elektrisch verbunden sind, um die gewünschte Schließgeschwindigkeit
zu erzeugen.
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Ferner
wird nachfolgend auf die 11a und 11b verwiesen, wobei die 11a den
Momentenverlauf nach einer bisherigen Lösung wiedergibt und zwar für einen
Drehflügelantrieb,
der mit einer "Gleitstange" im Betriebsmodus "stoßend" arbeitet. 11b gibt dabei den Momentenverlauf wieder, wenn
die vorliegende Erfindung angewendet wird. Die Kurven gemäß 11a und 11b ergeben
sich dabei, wenn folgende Eckdaten zugrunde gelegt werden:
-
Türöffnungswinkel |
=
90 Grd. |
Gleithebellänge |
=
450 mm |
Achsabstand
Abtrieb-Türband |
=
280 mm |
Reibungsmoment |
=
5 Nm am Abtrieb |
Federvorspannung |
=
39 Nm am Abtrieb |
Zunahme
der Federvorspannung |
=
30% auf 180 Grd. am Abtrieb |
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Vergleich
Minimal-Werte am Türflügel gemäß EN 1145
für Größe 6
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Anhand
von 12 ist lediglich gezeigt, dass anstelle eines
zweiseitigen Hebels oder einer Wippe 57a auch ein einseitiger
Hebel 57b als Hebelgetriebe 47 eingesetzt werden
kann. In diesem Fall muss jedoch ein Kraftspeicher 43,
beispielsweise in Form einer Schraubenfeder 43, verwendet
werden, der auf Zug die Anpresskräfte erzeugt. Auch dadurch wird
die an dem Hebelgetriebe 47 in Form des einseitigen Hebels 57b gelagerte
Andrückrolle 63 auf
die Umfangsfläche 65 der
Nockenscheibe 47 angepresst und bewirkt darüber die gleiche
Rückverschwenkung
einer geöffneten
Tür. Auch
hier kann durch die Positionierung der die Anpressrolle 63 haltenden
Achse 61 eine zusätzliche
Kraftübersetzung
auf die Nockenscheibe 47 erzeugt werden, und zwar entsprechend
dem Abstand zwischen der Achse 61 zur Kippachse 59 im
Verhältnis
zu dem Abstand zwischen der Achse 55 (an welcher die Zugfeder 43' ansetzt) und
der Kippachse 59.
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Ein
ggf. etwas anders geformter Doppelhebel kann in Abweichung zu 7 nicht
mit einer Druckfeder, sondern mit einer auf Zug belasteten Federeinrichtung
zum Einsatz kommen, wenn nämlich
dann die Nockenwelle abweichend zu 7 auf der
gegenüberliegenden
Seite der Anpressrolle 63 zu liegen kommt. In Abweichung
zu 11 kann aber ebenso bei Verwendung
eines einarmigen Hebels eine Druckfedereinrichtung um Einsatz kommen,
wenn auch dort die Nockenscheibe auf der gegenüberliegenden Seite der Anpressrolle
montiert wird. Zur Erzielung eines jeweils möglichst wenig raumgreifenden
Aufbaus würden
in diesem Fall die Hebelgestaltungen und/oder die Kippachsen 59 der Hebel
an anderer Stelle als in dem Ausführungsbeispiel nach 7 und 11 angeordnet werden, d.h., die Kippachsen 59 würden in
den zuletzt genannten beiden Anwendungsfällen bevorzugt weiter links
liegend vorgesehen sein.
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Anhand
der 13 ff. ist lediglich noch gezeigt, dass ein derartig
aufgebauter Antrieb auch als Direktantrieb verwendet werden kann,
beispielsweise in 13 als Direktantrieb, der mit
einer Türachse
gekoppelt ist. Der mechanische Schließmechanismus kann bei einem
derartigen elektromechanischen Antrieb bei einem Flügel zum
Einsatz kommen, bei welchem die Öffnungsbewegung "ziehend", "drückend" oder auch "pendelnd" realisiert wird.
Auch bei sogenannten Fluchtwegtüren
käme eine
sogenannte breakout-Lösung
in Betracht, bei welcher beispielsweise eine Flügeltür über den elektromechanischen
Antrieb in einen Innenraum hinein öffnet und schließt und in
einem Notfall nach außen
hin aufgedreht werden kann. Auch in diesem Fall würde die
erläutere
mechanische Rückstelleinrichtung über den
Kraftspeicher der Flügel
wieder in seine Schließstellung zurückgeführt werden.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 14 ist
der erläuterte
Antrieb so aufgebaut, dass er indirekt mit einem Hebel oder einer
Gleitschiene im Flügel
zusammenwirkt. Auch hier kann der Aufbau so sein, dass die Funktion "ziehend", "drückend" oder "pendelnd" bzw. "break out" realisiert wird.
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Anhand
des Ausführungsbeispieles
gemäß 15 ist
gezeigt, dass der Antrieb auch indirekt mittels eines Kettenantriebes,
Vorgeleges oder einer sonstigen Getriebekon struktion direkt mit
der Drehachse eines Flügels
zusammenwirken kann. Der erläuterte,
der Sicherheit dienende mechanische Schließmechanismus kann wirksam arbeiten,
unabhängig
davon, ob der Flügel
auch hier bezüglich
seines elektromechanischen Öffnungs-
und Schließvorganges
gemäß des Konstruktionsprinzips "ziehend", "drückend", "pendelnd" oder unter Realisierung
einer "break-out" Lösung, umgesetzt
ist.