-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, eine Antriebseinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
20 sowie ein Verschlußelement,
beispielsweise ein Fenster, eine Tür oder ein Tor gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 22.
-
Die
in Rede stehenden Antriebseinheiten werden seit langem für die motorische
Verstellung von Verschlußelementen
wie Fenstern, Türen
oder Toren verwendet.
-
Die
bekannte Antriebseinheit (
DE
200 10 610 U1 ), von der die vorliegende Erfindung ausgeht,
ist als Spindel-Antriebseinheit ausgestaltet. Die Antriebseinheit
weist hier ein Antriebselement in Form einer antreibbaren Gewindespindel
auf, die mit einer Spindelmutter in Eingriff steht. Bei einer Drehung
der Gewindespindel verfährt
die Spindelmutter in üblicher
Weise parallel zur Spindelachse. Spindel und Spindelmutter sind
von einer Umhüllung
in Form eines Spindelrohrs umschlossen, das gleichzeitig das Gehäuse der
Antriebseinheit bildet.
-
Nachteilig
bei der bekannten Antriebseinheit ist deren sperrige Ausführung. Die
Bauraumausnutzung ist systembedingt nicht optimal, da zwischen der
Gewindespindel und dem Spindelrohr ungenutzter "toter" Bauraum vorliegt, der allerdings für die Bewegung
der Spindelmutter "freigehalten" werden muß.
-
Eine
weitere bekannte Antriebseinheit (
DE 20 2004 015 472 U1 )
ist ebenfalls als Spindel-Antriebseinheit ausgestaltet. Ein irgendwie
geartetes Gehäuse
der Antriebseinheit ist hier allerdings nicht vorgesehen.
-
Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Antriebseinheit
derart auszugestalten und weiterzubilden, daß die Bauraumanforderungen reduziert
werden.
-
Das
obige Problem wird zunächst
bei einer Antriebseinheit gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von
Anspruch 1 gelöst.
-
Wesentlich
ist die Überlegung,
die Spindelmutter, die hier ganz allgemein als Schlitten bezeichnet
wird, im wesentlichen außerhalb
eines Spindelrohrs anzuordnen, in dem die Gewindespindel läuft. Dadurch
wird das oben beschriebene Freihalten von "totem" Bauraum für die Bewegung des Schlittens überflüssig. Mit
der Formulierung "im
wesentlichen außerhalb" wird der Tatsache
Rechnung getragen, daß der
Schlitten ja irgendwie in Eingriff mit der Gewindespindel kommen
muß. Nur
für diesen
Eingriff ragt ein Teil des Schlittens, der im folgenden als "Mitnehmer" bezeichnet wird,
in das Spindelrohr hinein. Dabei ist im Spindelrohr eine im wesentlichen
parallel zur Spindelachse verlaufende Ausnehmung vorgesehen, durch
die hindurch der Schlitten mit dem Gewinde der Gewindespindel in
Eingriff steht oder bringbar ist. Durch diesen Eingriff bewirkt
eine Drehung der Gewindespindel einen Vorschub des Schlittens parallel
zur Spindelachse.
-
Mit
der vorschlagsgemäßen Lösung werden die
Bauraumanforderungen auf ein minimales Maß reduziert, ohne daß die Leistungsfähigkeit
der Antriebseinheit irgendwie beschränkt wird. Ferner ist es vorteilhaft,
daß das
Antriebselement durch die Umhüllung
gewissermaßen
gekapselt ist, so daß das
Antriebselement vor Verschmutzung geschützt ist. Gleichzeitig werden
Verletzungsgefahren reduziert.
-
Bei
der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ist der Schlitten
am Spindelrohr entlang der Spindelachse längsgeführt, was die mechanische Stabilität der Anordnung
insgesamt erhöht.
-
Bei
der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 ist es so, daß das Spindelrohr
auch eine Drehlagerung für
die Gewindespindel bereitstellt. In bestimmten Anwendungsfällen kann
auf eine zusätzliche
Drehlagerung der Gewindespindel sogar vollständig verzichtet werden. Dies
reduziert den Kostenaufwand für
die Antriebseinheit erheblich.
-
Eine
zweite Lehre, der eigenständige
Bedeutung zukommt, betrifft ganz allgemein eine Antriebseinheit,
bei der das Antriebselement, beispielsweise also die Gewindespindel,
von einer Umhüllung
unmittelbar umgeben ist. Damit ist gemeint, daß sich die Umhüllung unmittelbar
an das Antriebselement anschließt,
soweit dies funktionell möglich
ist. Bei einer Zahnstange kann die Umhüllung beispielsweise berührend an
der Zahnstange anliegen, so daß beide Stirnflächen des
Ritzels der Zahnstange abgedeckt sind. Bei einer Gewindespindel
ist dagegen stets ein gewisses Spiel vorzusehen, um die Drehung
der Spindel innerhalb der Umhüllung
zu gewährleisten.
-
Eine
dritte Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, betrifft
ein Verschlußelement
wie ein Fenster, eine Tür
oder ein Tor, das mit der vorschlagsgemäßen Antriebseinheit ausgestattet ist.
Alle Ausführungen
zu der vorschlagsgemäßen Antriebseinheit
gelten für
dieses Verschlußelement entsprechend.
-
Im
folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung unter Bezugnahme
auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Im
Zuge dieser Erläuterungen
werden weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen und weitere Merkmale,
Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der Erfindung mit erläutert. In
der Zeichnung zeigt
-
1 eine
schematische, perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit,
-
2 die
erfindungsgemäße Antriebseinheit gemäß 1 a)
in einer Seitenansicht und b) in einer Draufsicht,
-
3 eine
schnittweise Darstellung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit entlang
der Schnittlinie III-III in 2 und
-
4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit
in einer Seitenansicht.
-
1 zeigt
einen typischen Anwendungsfall für
die vorschlagsgemäße Antriebseinheit,
nämlich den
Anwendungsfall einer motorischen Verstellung des Türflügels einer
Tür. Dies
ist nicht beschränkend zu
verstehen.
-
Im
folgenden wird zunächst
die Antriebseinheit als solche und anschließend die Funktionsweise der
Antriebseinheit im Rahmen des in der Zeichnung dargestellten Anwendungsfalls
erläutert.
-
Ganz
allgemein dient die vorschlagsgemäße Antriebseinheit zur Erzeugung
von Antriebsbewegungen. Hierfür
weist sie einen Antriebsmotor 1, ein durch den Antriebsmotor 1 antreibbares
Antriebselement 2, das hier als Gewindespindel ausgestaltet
ist und einen Schlitten 3 auf. Der Schlitten 3 steht
mit dem Gewinde der Gewindespindel 2 in Eingriff oder ist
jedenfalls in Eingriff mit dem Gewinde der Gewindespindel 2 bringbar.
Dadurch verfährt
der Schlitten 3 bei einer Drehung der Gewindespindel 2 relativ
zur Spindelachse 4, und zwar parallel zur Spindelachse 4.
Grundsätzlich
entspricht dies dem Prinzip eines Spindel-Spindelmutter-Antriebs, wobei die Funktion der
Spindelmutter vom Schlitten 3 übernommen wird.
-
Die
Gewindespindel 2 ist zumindest zum Teil von einer Umhüllung in
Form eines Spindelrohrs 5 umschlossen. Der Ausgestaltung
des Spindelrohrs 5 kommt vorliegend besondere Bedeutung
zu, wie aus den folgenden Ausführungen
hervorgeht.
-
Der
Schlitten 3 ist wie in 2 dargestellt
im wesentlichen außerhalb
des Spindelrohrs 5 angeordnet. Hierdurch ist es möglich, daß das Spindelrohr 5 schlank
ausgestaltet ist und vorzugsweise bis auf das notwendige Spiel an
der Gewindespindel 2 anliegt. Die Gewindespindel 2 ist
hier von dem Spindelrohr 5 unmittelbar umgeben.
-
Das
Spindelrohr 5 weist nun eine im wesentlichen parallel zur
Spindelachse 4 verlaufende, vorzugsweise schlitzförmige Ausnehmung 6 auf,
wobei der Schlitten 3 durch die Ausnehmung 6 hindurch
mit dem Gewinde der Gewindespindel 2 in Eingriff steht oder
bringbar ist. Die Ausnehmung 6 ermöglicht erst den Eingriff zwischen
dem Schlitten 3 einerseits und der Gewindespindel 2 andererseits.
-
In
bevorzugter Ausgestaltung ist die schlitzförmige Ausnehmung 6 so
schmal wie möglich
vorgesehen. Dies bedeutet, daß die
Ausnehmung 6 gerade noch den Eingriff zwischen dem Schlitten 3 und
dem Gewinde der Gewindespindel 2 ermöglicht. Verschiedene Realisierungsmöglichkeiten
für den
Eingriff zwischen dem Schlitten 3 einerseits und dem Gewinde der
Gewindespindel 2 andererseits werden weiter unten diskutiert.
-
Eine
besonders kompakte Ausgestaltung läßt sich dadurch erreichen,
daß der
Schlitten 2 am Spindelrohr 5 parallel zur Spindelachse 4 längsgeführt ist.
Dann ist es weiter vorzugsweise so, daß die Außenseite des Spindelrohrs 5 eine
Längsführungsfläche für den Schlitten 3 bereitstellt.
Bei einer besonders einfach zu realisierenden Ausgestaltung ist
es so, daß der
Schlitten 3 eine zu der Längsführungsfläche korrespondierende Ausnehmung
o.dgl. aufweist, deren Innenquerschnitt dem Außenquerschnitt des Spindelrohrs 5 im
wesentlichen entspricht. Mit dieser Ausnehmung, die beispielsweise
als Bohrung ausgestaltet sein kann, ist eine besonders einfache
Längsführung des
Schlittens 3 möglich.
-
Bei
der dargestellten und insoweit bevorzugten Variante einer Längsführung des
Schlittens 3 ist es aber vorgesehen, daß der Schlitten 3 eine
Andrückrolle 7 aufweist,
die auf die Außenseite
des Spindelrohrs 5 wirkt und dadurch zumindest einen Teil
der Längsführung des
Schlittens 3 bereitstellt.
-
Besonders
vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der das Spindelrohr 5 einen
runden Querschnitt aufweist. Es kann aber auch vorgesehen sein,
daß das
Spindelrohr 5 mit einem eckigen Querschnitt ausgestattet
ist. Dadurch läßt sich
auf einfache Weise eine Verdrehsicherung des Schlittens 3 gegenüber dem
Spindelrohr 5 realisieren.
-
Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
es so, daß das
Spindelrohr 5, insbesondere die Innenseite des Spindelrohrs 5,
auch eine Drehlagerung für
die Gewindespindel 2 bereitstellt. Eine besonders kostengünstige Variante
läßt sich
dadurch realisieren, daß das
Spindelrohr 5 die einzige Drehlagerung für die Gewindespindel 2 bereitstellt
(abgesehen von der Drehlagerung durch den an die Gewindespindel 2 angeschlossenen
Antriebsmotor 1). Dabei ist die Materialpaarung zwischen
der Gewindespindel 2 und dem Spindelrohr 5 so
zu wählen,
daß die
Reibung und der Verschleiß gering
sind. In bestimmten Anwendungsfällen
kann es aber vorteilhaft sein, daß die Drehlagerung der Gewindespindel 2 durch
eine zusätzliche
Lageranordnung bereitgestellt wird. Eine solche Lageranordnung kann
beispielsweise Wälzlager
aufweisen, die an beiden Enden der Gewindespindel 2 innerhalb
des Spindelrohrs 5 angeordnet sind.
-
Es
wurde schon angesprochen, daß eine schlanke
Ausgestaltung dadurch erreicht werden kann, daß die Gewindespindel 2 vom
Spindelrohr 5 unmittelbar umgeben ist.
-
Bei
bevorzugten Ausgestaltungen ist es daher vorgesehen, daß der Innendurchmesser
des Spindelrohrs 5 kleiner als der zweifache, vorzugsweise
als der 1.5-fache,
weiter vorzugsweise als der 1.3-fache Außendurchmesser der Gewindespindel 2 ist.
-
In
besonders bevorzugter Ausgestaltung jedoch entspricht der Innendurchmesser
des Spindelrohrs 5 im wesentlichen dem Außendurchmesser
der Gewindespindel 2. Mit "im wesentlichen" ist hier gemeint, daß ein hinreichendes
Spiel für
die Drehung der Gewindespindel 2 im Spindelrohr 5 vorgesehen sein
muß. Eine
solche Ausgestaltung ist der Darstellung in 3 zu entnehmen.
-
Der
Schlitten 3 weist nun einen Mitnehmer 8 auf, der
durch die Ausnehmung 6 des Spindelrohrs 5 hindurch
mit dem Gewinde der Gewindespindel 2 in Eingriff steht.
-
Der
Mitnehmer 8 ist im einfachsten Falle eine Nase, die in
dem Gewinde der Gewindespindel 2 läuft. In bevorzugter Ausgestaltung
ist es allerdings so, daß der
Mitnehmer 8 als Zahnrad oder als Zahnradsegment ausgestaltet
ist, wobei die Drehachse 9 des Zahnrads bzw. des Zahnradsegments
senkrecht zur Spindelachse 4 verläuft. Dies ist in der Zeichnung dargestellt.
Das Zahnrad bzw. das Zahnradsegment ist so angeordnet, daß es mit
dem Gewinde der Gewindespindel 2 kämmt. Im Normalfall ist der
Mitnehmer 8 gebremst, so daß eine Drehung der Gewindespindel 2 einen
Vorschub des Schlittens 3 bewirkt.
-
Die
Verzahnung des Zahnrads bzw. des Zahnradsegments ist auf die Gewindesteigung
der Gewindespindel 2 abzustimmen und wird entsprechend
schrägverzahnt
auszugestalten sein.
-
Für die Ausgestaltung
des Gewindes der Gewindespindel 2 sind zahlreiche Möglichkeiten
bekannt. Als besonders vorteilhaft hat sich die Ausgestaltung des
Gewindes als Trapezgewinde herausgestellt.
-
Es
läßt sich
der Darstellung in 2 entnehmen, daß im Betrieb
der drehbare Mitnehmer 8 wie oben beschrieben gebremst
werden muß.
Hierfür
ist es vorzugsweise vorgesehen, daß der Mitnehmer 8 im
Schlitten 3 mittels einer Kupplung 10 fixierbar
ist und daß es
sich bei der Kupplung 10 um eine Rutschkupplung handelt.
Eine solche Kupplung 10 ist in 3 dargestellt.
Diese Kupplung 10 ist mit einem Bremsbelag 11 ausgestattet,
der über
ein Tellerfederpaket 12 gegen das Zahnrad des Mitnehmers 8 drückt. Es
sind auch andere Ausführungsformen
für die
Kupplung 10 denkbar. Beispielsweise kann es sich hier auch
um eine schaltbare Kupplung handeln.
-
Es
läßt sich
der Darstellung in 2 ferner entnehmen, daß der Mitnehmer 8 zusammen
mit der Andrückrolle 7 und
der Außenseite
des Spindelrohrs 5 die Längsführung für den Schlitten 3 bildet.
Hier sind wie oben erläutert
andere Varianten denkbar.
-
Die
dargestellte Realisierung der Längsführung des
Schlittens 3 ist aber insoweit vorteilhaft, als der Schlitten 3 relativ
zum Spindelrohr 5 um eine senkrecht zu der Spindelachse 4 stehende
Schwenkachse jedenfalls um einen geringen Winkelbetrag schwenkbar
ist. Diese Verschwenkbarkeit ist beispielsweise bei der in 1 dargestellten
Anwendung gefordert.
-
Die
obige Schwenkbarkeit des Schlittens 3 relativ zum Spindelrohr 5 ist
dadurch möglich,
daß die
Andrückrolle 7 nachgiebig
ausgestaltet ist. Ggf. kann es auch vorgesehen sein, daß lediglich
die Lagerung der Andrückrolle 7 nachgiebig
ausgestaltet ist.
-
Je
nach Anwendungsfall ist die Schwenkbarkeit des Schlittens 3 relativ
zum Spindelrohr 5 nur um einen geringen Winkelbetrag, der
vorzugsweise kleiner als 10° ist,
gefordert.
-
Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung, mit der problemlos die Schwenkbarkeit
des Schlittens 3 relativ zum Spindelrohr 5 über einen
größeren Winkelbetrag
möglich
ist, zeigt 4. Hier ist es zunächst vorgesehen,
daß der
Schlitten 3 ein um eine senkrecht zu der Spindelachse 4 stehende
Schwenkachse schwenkbares Längsführungselement 13 aufweist,
das zusammen mit der Außenseite
des Spindelrohrs 5 die Längsführung des Schlittens 3 bereitstellt.
Hier ist es vorzugsweise so, daß die
Längsführung des
Schlittens 3 insgesamt in den Schlitten 3 im übrigen eingesetzt
ist und innerhalb des Schlittens 3 im übrigen schwenkbar ist. Der
Mitnehmer 8 ist weiter vorzugsweise einschließlich der
ggf. vorhandenen Kupplung 10 am Längsführungselement 13 angeordnet.
Der Schlitten 3 im übrigen
bildet also gewissermaßen
eine Aufnahme 14 für
das Längsführungselement 13.
-
Bei
beiden genannten Ausführungsbeispielen
ist das Spindelrohr 5 starr mit dem Antriebsmotor, insbesondere
mit dem Gehäuse
des Antriebsmotors 1 verbunden. Die axiale Lage des Spindelrohrs 5 relativ
zu der Gewindespindel 2 bleibt also stets unverändert.
-
Durch
die sehr kompakte Ausgestaltung eignet sich die vorschlagsgemäße Antriebseinheit
in besonderer Weise für
die motorische Verstellung eines Verschlußelements, vorzugsweise eines
Fensters, einer Tür
oder eines Tores. Diese Begriffe sind vorliegend weit zu verstehen.
Unter "Tor" fallen beispielsweise
Schwenktore mit einem einteiligen Torblatt bzw. -flügel oder
aber Sektionaltore mit einem mehrteiligen, aus einzelnen Sektionen,
die gelenkig miteinander verbunden sind, aufgebauten Torblatt bzw. -flügel. Ferner
sind dem Begriff "Tor" auch Gartentore mit
ein oder zwei schwenkbaren Torblättern
bzw. -flügeln
umfaßt.
-
Die
obigen Verschlußelemente
weisen einen Rahmen 15 und einen an dem Rahmen 15 um
eine Schwenkachse schwenkbar angelenkten Flügel 16 auf. Dabei
ist zu berücksichtigen,
daß es
sich bei dem Rahmen 15 nicht notwendigerweise um einen umlaufenden
bzw. geschlossenen Rahmen 15 handeln muß. Im einfachsten Falle besteht
der Rahmen 15 lediglich aus einem oder zwei Pfosten, an
dem oder an denen die Schwenkachse angeordnet ist.
-
Der
in 1 dargestellte Anwendungsfall betrifft eine Tür mit einem
Rahmen 15 und einem Türflügel 16,
der im folgenden lediglich als Flügel bezeichnet wird. Der Antriebsmotor 1 mit
dem Antriebselement 2, also der Gewindespindel 2,
ist hier am Rahmen 15 angeordnet, während der Schlitten 3 am Flügel 16 angeordnet
ist. Die Anordnung kann aber auch umgekehrt vorgesehen sein. Dann
ist der Antriebsmotor 1 mit dem Antriebselement 2 am
Flügel 16 und
der Schlitten 3 am Rahmen 15 angeordnet.
-
Bei
dem in 1 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Antriebsmotor 1 mit dem Antriebselement 2 schwenkbeweglich am
Rahmen 15 angeordnet. Der Schlitten 3 dagegen ist
starr am Flügel 16 angeordnet.
Entsprechend ist der Schlitten 3 so ausgestaltet, daß ein Verschwenken
des Schlittens 3 relativ zum Spindelrohr 5 um eine
senkrecht zur Spindelachse 4 stehende Schwenkachse möglich ist.
-
Eine
besonders in optischer Hinsicht vorteilhafte Ausgestaltung besteht
darin, daß im
montierten Zustand die Ausnehmung 6 im Spindelrohr 5 stets dem
Flügel 16 zugewandt
ist. Dies ist in 1 dargestellt.
-
Nach
einer zweiten Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird
ganz allgemein die besondere Ausgestaltung einer Antriebseinheit
beansprucht, ohne daß es
darauf ankommt, daß das
Antriebselement 2 als Gewindespindel ausgestaltet ist.
-
Wesentlich
für die
Ausgestaltung des Antriebselements 2 ist nach dieser zweiten
Lehre zunächst,
daß das
Antriebselement 2 für
dessen Verstellung eine Verzahnung oder ein Gewinde aufweist, wobei
sich die Verzahnung oder das Gewinde entlang einer Geraden oder
einer Kurve erstreckt.
-
Wesentlich
ist weiter, daß das
Antriebselement 2 von einer Umhüllung 5 in obigem
Sinne unmittelbar umgeben ist und daß die Umhüllung 5 eine für den Eingriff
mit der Verzahnung bzw. dem Gewinde notwendige Ausnehmung 6 oder
eine entsprechende Öffnung
aufweist.
-
Dabei
ist es, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, vorzugsweise
so, daß der
Außenquerschnitt
des Antriebselements 2 im wesentlichen dem Innenquerschnitt
der Umhüllung 5,
ggf. mit Ausnahme des Bereichs der Ausnehmung 6 bzw. der Öffnung,
entspricht.
-
Dies
ist nicht nur bei dem beschriebenen Anwendungsfall eines Spindelantriebs
vorteilhaft. Alternativ kann nämlich
auch eine gerade oder gebogene Zahnstange mit einer solchen Umhüllung ausgestattet
sein, so daß die
Umhüllung
die Stirnfläche
des Ritzels der Zahnstange beidseitig abdeckt. Dann kann die Umhüllung im
Querschnitt beispielsweise im wesentlichen U-förmig ausgestaltet sein. Durch die
hierdurch gebildete Öffnung
ist ein Eingriff mit dem Ritzel der Zahnstange ohne weiteres möglich. Die
hiermit verbundenen Vorteile wurden weiter oben im Zusammenhang
mit der Spindel-Antriebseinheit erläutert.
-
Nach
einer dritten Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird
ein Verschlußelement
in oder an einem Gebäude
mit einem Rahmen 15 und einem an dem Rahmen 15 um
eine Schwenkachse schwenkbar angelenkten Flügel 16 beansprucht,
wobei eine oben beschriebene Antriebseinheit für die motorische Verstellung
des Flügels 16 vorgesehen
ist. Für
das Verschlußelement kommen
alle oben angegebenen Varianten in Betracht. Auf die obigen Ausführungen
darf insoweit verwiesen werden.