DE19617084A1

DE19617084A1 - Antriebsvorrichtung für den Flügel eines Fensters, einer Tür oder dergleichen mit einem elektrochemischen Aktor

Info

Publication number: DE19617084A1
Application number: DE19617084A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Kuhnen; Wolfgang Dipl Ing Kennel; Daniel Dr Jendritza; Hartmut Prof Janocha
Original assignee: Geze GmbH
Current assignee: Geze GmbH
Priority date: 1996-04-29
Filing date: 1996-04-29
Publication date: 1997-10-30

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Antriebsvorrichtung für den Flügel eines Fensters, einer Tür oder dergleichen und die Verwendung eines elektrochemischen Aktors in einer elektrischen Antriebsvorrichtung für den Flügel eines Fensters, einer Tür oder dergleichen.

Ein herkömmlicher Antrieb ist z. B. bekannt aus der DE OS 35 10 445. Bei der dort beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um einen Spindelantrieb mit einer Schubstange zur Betätigung des Flügels. Die Motorabtriebswelle ist mit einer im Antriebsgehäuse drehbar aber axial unverschiebbar gelagerten Spindel gekoppelt, auf der eine mit der Schubstange starr verbundene Spin delmutter linear geführt ist. Die Ausstellbewegung wird dabei über einen Elek tromotor gesteuert.

Nachteilig ist die mechanisch aufwendige Konstruktion, welche die Motordre hung in eine Ausstellbewegung umsetzt. Da zudem meist hochtourige Elek tromotoren verwendet werden, macht sich deren Betriebsgeräusch störend bemerkbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, einfache alternative Antriebsmittel zu entwic keln.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stellbewegung durch einen elektrochemischen Aktor erfolgt. Der Antrieb arbeitet dabei völlig geräuschlos, besteht aus wenigen einfachen Komponenten und ist praktisch wartungsfrei.

Der elektrochemische Aktor ist dazu in einem Antriebsgehäuse aufgenommen und bewegt einen im Gehäuse axial verschiebbaren Kolben gegen die Kraft einer Rückstellfeder. Über ein Ritzel wird die Längsbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Abtriebswelle umgesetzt, welche über ein herkömmli ches Scherengestänge mit dem Flügel verbunden ist.

Der elektrochemische Aktor selbst stützt sich mit einer Basisfläche am Gehäu se und mit einer beweglichen Druckfläche am Kolben ab. Zur Anpassung an eine Volumensänderung der enthalteben Substanzen weist er einen dehnbaren Faltenbalg auf.

In einer alternativen Ausführungsform werden zwei elektrochemische Aktoren im Gegentaktprinzip betrieben. Bei dieser Anordnung wird die Rückstellfeder durch den zweiten elektrochemischen Aktor ersetzt.

Die Erfindung wird in den Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine geschnitten dargestellte Seitenansicht eines Fensters mit Klappflügel und Stellantrieb;

Fig. 2 ein schematischer Schnitt durch das Antriebsgehäuse mit dem elek trochemischen Aktor in Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 mit zwei im Gegentaktprinzip arbeitenden elektrochemischen Aktoren.

Fig. 1 zeigt eine geschnittene Darstellung eines Fensters 1 mit einem Klappflügel 1a in geschlossener Stellung. Der Flügel 1a ist über Bänder 11 am Blendrahmen 12 angelenkt und kann nach außen hin in die gestrichelt darge stellte Öffnungsstellung 1a′ schwenken. Der Flügel wird von einem an der rückwärtigen Mauer 2 befestigten Stellantrieb 3 betätigt. Dazu ist die Ab triebswelle 32 des Stellantriebs 3 über ein herkömmliches Scherengestänge 33 mit dem Flügel 1a verbunden und stützt sich dort in einem Drehgelenk 34 ab. Bei einer Drehbewegung der Abtriebswelle 32 im Uhrzeigersinn erfolgt eine Aufspreizung des Scherengestänges 33 und dadurch ein Ausstellen des Flügels 1a. Bei der entsprechenden Gegenbewegung wird der Flügel 1a ge schlossen.

Der Aufbau des Stellantriebs 3 ist in Fig. 2 in einer schematischen Schnitt darstellung zu sehen. In dem langgestreckten Antriebsgehäuse 31 ist mittig ein Kolben 4 axial verschiebbar gelagert. Über ein nicht dargestelltes Ritzel wird die Längsbewegung des Kolbens 4 in eine Drehbewegung der mit dem Ritzel drehfest verbundenen Abtriebswelle 32 umgesetzt. Zwischen dem Kol ben 4 und dem Stirnende 31a des Antriebsgehäuses 31 befindet sich zur Erzeugung der Stellkräfte ein elektrochemischer Aktor 6 mit zugehöriger Steu erelektronik 7. Dazu ist der Aktor 6 mit seiner Basisfläche 62 fest mit dem Gehäuse 31 verbunden und liegt mit der Druckfläche 63 am Kolben 4 an. Die durch einen dehnbaren Faltenbalg 61 gebildeten Seitenflächen des Aktors 6 ermöglichen eine Volumensanpassung. Zwischen dem Kolben 4 und dem ge genüberliegenden Gehäuseende 31b ist eine Rückstellfeder 5 angeordnet.

Die Arbeitsweise des elektrochemischen Aktors 6 beruht auf einer Gasent wicklung, die auf Grund einer chemischen Reaktion bei Anlegen einer Gleich spannung einsetzt. Dazu enthalten elektrochemische Aktoren enthalten spe zielle, elektrisch aktivierbare chemische Substanzen. Man unterscheidet dabei Brennstoffzellenreaktionen, welche im einfachsten Fall mit der Elektrolyse von Wasser arbeiten, Gaspumpenreaktionen und Festkörper-Gasreaktionen. Im spannungslosen Zustand ist der Aktor 6 inaktiv und die enthaltenen Substan zen befinden sich im chemischen Gleichgewicht. Durch das Anlegen einer elektrischen Gleichspannung an den Aktor 6 verschiebt sich das chemische Gleichgewicht. Daraufhin kommt im Innern des Aktors eine chemische Reakti on, vorzugsweise eine Elektrolyse, in Gang. Dabei wird durch Gasentwicklung in einem geschlossenen System Druck aufgebaut. Der eigentliche Stellweg des Aktors 6 wird durch die Dehnung eines metallenen gasdichten Faltenbalges 61 erzeugt. Dabei wird über die Druckfläche 63 auch der Kolben 4 gegen die Kraft der Rückstellfeder 5 nach rechts verschoben. Bei dieser Bewegung wird zudem über die Abtriebswelle 32 der Flügel 1a ausgestellt. Die Bewegung des Kolbens 4 kommt zum Stillstand, sobald die Druckkraft des Aktors 6 durch die Rückstellkraft der Feder 5 oder das Drehmoment der Abtriebswelle 32 kom pensiert wird. Dieser Prozeß ist völlig reversibel und beliebig reproduzierbar. Beim Abschalten der am Aktor 6 anliegenden Spannung erfolgt eine chemi sche Rückreaktion und somit eine Druckreduzierung im elektrochemischen Aktor 6. Dadurch bewegt die Rückstellfeder 5 den Kolben 4 in die Ausgangs position zurück, wobei auch der Faltenbalg 61 wieder komprimiert und der Flügel 1a geschlossen wird. Die im Aktor 6 enthaltenen Substanzen befinden sich damit wieder im ursprünglichen Gleichgewichtszustand. Hauptvorteil dieser Vorrichtung ist die völlige Geräuschlosigkeit des Antriebs 3 und der einfache mechanische Aufbau.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 arbeiten zwei elektrochemische Akto ren 6a und 6b im Gegentaktprinzip. Dazu ist die Rückstellfeder 5 (Fig. 2) durch den zweiten elektrochemischen Aktor 6b ersetzt. Zum Öffnen des Flü gels 1a wird an den ersten elektrochemischen Aktor 6a eine Spannung ange legt während der zweite 6b spannungslos geschaltet ist. Dabei dehnt sich der erste Aktor 6a aus und bewegt den Kolben 4 nach rechts wobei dieser pro blemlos den Faltenbalg 61 des zweiten dabei inaktiven und drucklosen Aktors 6b zusammenschiebt. Umgekehrt ist beim Schließen des Flügels 1a der erste elektrochemische Aktor 6a spannungslos und der zweite 6b unter Spannung aktiv. Er schiebt bei seiner Ausdehnung den Kolben 4 zurück nach links und komprimiert den Faltenbalg 61 des ersten Aktors 6a.

Bezugszeichenliste

1 Fenster
1a Flügel
11 Band
12 Blendrahmen
2 Mauer
3 Stellantrieb
31 Antriebsgehäuse
31a Stirnende des Gehäuses
31b Gegenende des Gehäuses
32 Abtriebswelle
33 Scherengestänge
34 Drehgelenk
4 Kolben
5 Rückstellfeder
6 Elektrochemischer Aktor
6a erster elektrochemischer Aktor
6b zweiter elektrochemischer Aktor
61 Faltenbalg
62 Basisfläche des Aktors
63 Druckfläche des Aktors
7 Steuerelektronik

Claims

1. Elektrische Antriebsvorrichtung für den Flügel eines Fensters, einer Tür oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellbewegung über einen elektrochemischen Aktor (6) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der elektrochemische Aktor (6) einen Faltenbalg (6) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der elektrochemische Aktor (6) eine bewegliche Druckfläche (63) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Aktor (6) einen Kolben (4) bewegt, wobei vor zugsweise die Druckfläche (63) mit dem Kolben (4) zusammenwirkt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) axial beweglich in einem Antriebsgehäuse (31) ange ordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgehäuse (31) den elektrochemischen Aktor (6) enthält.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) vorzugsweise über ein Ritzel drehfest mit der Ab triebswelle (32) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (32) über ein kraftübertragendes Gestänge, vor zugsweise ein Scherengestänge (33), mit dem Flügel (1a) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgehäuse (31) ortsfest am Blendrahmen (12) oder an der Mauer (2) angeordnet ist und das kraftübertragende Gestänge (33) sich in einem flügelfest gelagerten Drehgelenk (34) abstützt, oder umgekehrt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß über die Bewegung der Druckfläche (63), bzw. des Kolbens (4) ein Ausstellen oder Schließen des Flügels (1a) erfolgt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Aktor (6) gegen die Kraft einer Rückstellfeder (5) arbeitet.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß zwei elektrochemische Aktoren (6a, 6b) angeordnet sind, welche vorzugsweise im Gegentaktprinzip arbeiten.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemischen Aktoren (6a, 6b) an den gegenüberliegenden Enden des Kolbens (4) angeordnet sind.

14. Verwendung eines elektrochemischen Aktors in einer elektrischen An triebsvorrichtung für den Flügel eines Fensters, einer Tür oder derglei chen.

15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß der elektrochemische Aktor (6) ein veränderliches Volumen besitzt.

16. Verwendung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn zeichnet, daß der elektrochemische Aktor (6) einen Faltenbalg (6) aufweist.

17. Verwendung nach einem der Ansprüche 14 bis 16 , dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Aktor (6) eine bewegliche Druckfläche (63) aufweist.

18. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Aktor (6) einen Kolben (4) vorzugsweise gegen die Kraft einer Rückstellfeder (5) bewegt.

19. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) axial beweglich in einem Antriebsgehäuse (31) ange ordnet ist.

20. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgehäuse (31) den elektrochemischen Aktor (6) enthält.

21. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) vorzugsweise über ein Ritzel drehfest mit der Ab triebswelle (32) verbunden ist.

22. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (32) über ein kraftübertragendes Gestänge, vor zugsweise ein Scherengestänge (33), mit dem Flügel (1a) verbunden ist.

23. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgehäuse (31) ortsfest am Blendrahmen (12) oder an der Mauer (2) angeordnet ist und das kraftübertragende Gestänge (33) sich in einem flügelfest gelagerten Drehgelenk (34) abstützt, oder umgekehrt.

24. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß zwei Aktoren (6a, 6b) im Gegentaktprinzip angesteuert werden.