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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Verschlusselement mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein Verschlusselement mit einer solchen Antriebseinheit gemäß Anspruch 5.
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Der Begriff des Verschlusselements ist vorliegend umfassend zu verstehen. Er betrifft insbesondere ein Gebäudetürblatt, aber auch ein Garagentor o. dgl. Betroffen sind nicht nur Außentüren, wie beispielsweise Terrassentüren, sondern auch Türen innerhalb von Wohnräumen. Letztlich geht es um alle Arten von Verschlusselementen an entsprechenden Trägern oder Rahmen.
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Es ist bekannt, dass Verschlusselemente der in Rede stehenden Art heutzutage zunehmend mit motorischen Antrieben für das Verschlusselement ausgerüstet werden.
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Eine bekannte Antriebseinheit für ein Garagentor als Verschlusselement ist Ausgangspunkt für die Lehre der vorliegenden Erfindung (
DE 100 38 568 C2 ). Hier ist vorgesehen, dass ein Antriebsmotor über ein schräg verzahntes Untersetzungsgetriebe mit einer Antriebswelle in Eingriff steht. Das auf der Antriebswelle aufgekeilte Ritzel ist auf der Antriebswelle axial verschiebbar gelagert, und zwar entgegen der Kraftwirkung einer Rückstellfeder in Form einer Schraubendruckfeder. Mit dem auf der Antriebswelle aufgekeilten Antriebsritzel drehfest verbunden ist ein Mitnehmer, der mit einem schräg verlaufenden Freischnitt versehen ist, in dem ein Zapfen läuft, der mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist. Dadurch ist ein Freilauf gewährleistet, der den Vorteil hat, dass der elektrische Antriebsmotor zunächst praktisch lastfrei anlaufen kann und danach erst das nötige Drehmoment an der Antriebswelle aufzubringen hat. Die Freilaufkupplung wird hier gleichzeitig dafür genutzt, dass der sich axial verschiebende Mitnehmer einen Verriegelungsbolzen bewegt, so dass zunächst das Garagentor entriegelt wird, bevor der elektromotorische Antrieb das Garagentor in Öffnungsrichtung zu bewegen beginnt.
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Die zuvor beschriebene Konstruktion mit einer Freilaufkupplung ist seit Langem bekannt, sie wird in verschiedenen, unterschiedlichen Varianten eingesetzt.
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Der Lehre der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die zuvor erläuterte, bekannte Antriebseinheit für ein Verschlusselement der in Rede stehenden Art hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Freilaufkupplung zu optimieren.
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Die erfindungsgemäße Antriebseinheit, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, zeichnet sich dadurch aus, dass das verstellbare Kupplungselement mittels mehrerer Magnetelemente weg von dem axial ortsfesten Kupplungselement mit Kraft beaufschlagt ist. Die Kraftbeaufschlagung des verstellbaren Kupplungselements erfolgt also nicht mehr oder jedenfalls nicht mehr nur mit einer mechanischen Rückstellfeder, sondern allein oder überwiegend mittels mehrerer Magnetelemente und damit berührungslos. Das hat für den praktischen Einsatz erhebliche Vorteile.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verschlusselement insgesamt mit einer derartigen Antriebseinheit.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im Rahmen der Erläuterung der Zeichnung werden auch weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung jeweils für sich und auch in ihrem Zusammenwirken näher beschrieben.
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In der Zeichnung zeigt
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1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit in einer perspektivischen Ansicht,
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2 einen Träger der Antriebseinheit aus 1 für sich, rechts geöffnet, um eine darin befindliche Freilaufkupplung erkennen zu lassen, sowie eine ausschnittweise, vergrößerte Darstellung des Bereichs der Freilaufkupplung, und zwar in entspannter, entkuppelter Position,
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3 eine Darstellung entsprechend dem Ausschnitt in 2, mit der Freilaufkupplung unmittelbar nach Anlaufen des Antriebsmotors,
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4 eine Darstellung entsprechend dem Ausschnitt in 2, mit der Freilaufkupplung unmittelbar nach Anlaufen des Antriebsmotors, vollständig eingekuppelt,
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5 eine Darstellung entsprechend dem Ausschnitt in 2, mit der Freilaufkupplung bei Stillstand des Antriebsmotors während der Rückstellung in die entkuppelte Position,
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1 zeigt zunächst in perspektivischer Ansicht und schematisch vereinfacht eine Antriebseinheit 1 mit ihrem Gehäuse 3 und einem elektrischen Antriebsmotor 4 mit nachgeschaltetem Untersetzungsgetriebe 5. Hier befinden sich der Antriebsmotor 4 und das Untersetzungsgetriebe 5 auf einem Träger 8, der im hier dargestellten Ausführungsbeispiel im Gehäuse 3 gelagert ist und gegenüber dem Gehäuse 3 unter Wirkung von Schraubendruckfedern 9 bis in die in 1 dargestellte, durch die Anschläge 10 definierte Ausfahrstellung verschiebbar ist.
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Am Träger 8 ist ein Antriebselement 7 gelagert. Bei dem Antriebselement 7 handelt es sich im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel um ein Antriebsreibrad. Im Stand der Technik ist das Antriebselement 7 eine Antriebswelle. Das Antriebselement 7 kann auch ein Ritzel oder irgendein anderes Antriebselement sein.
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Nachfolgend wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel, bei dem das Antriebselement 7 ein Antriebsreibrad ist, im Detail erläutert. Das Antriebsreibrad, das hier das Antriebselement 7 bildet, hat im dargestellten Ausführungsbeispiel vier aufgelegte Gummiringe nebeneinander, es ist also vierspurig ausgeführt.
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2 zeigt von oben in 1 aus gesehen den Träger 8 mit Antriebsmotor 4 und Untersetzungsgetriebe 5 sowie dem vierspurigen Antriebsreibrad als Antriebselement 7 an der rechten Seite, und mit einem zweispurigen Zusatzreibrad 26 an der linken Seite. Das Gehäuse des Trägers 8 ist zwischen dem Untersetzungsgetriebe 5 und dem Antriebsreibrad als Antriebselement 7 hier geöffnet. Den geöffneten Bereich sieht man in der vergrößerten, ausschnittweisen Darstellung unten in 2 genauer.
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3, 4 und 5 zeigen jeweils nur den Ausschnitt aus 2 mit verschiedenen Positionen einer hier dargestellten Freilaufkupplung 25.
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Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Freilaufkupplung 25 zwischen dem Antriebsmotor 4 und dem Antriebselement 7 in Form des hier dargestellten Antriebsreibrades vorgesehen. Konkret gesprochen befindet sich die Freilaufkupplung 25 bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Untersetzungsgetriebe 5 und dem Antriebselement 7. Sie greift erst bei Anlaufen des Antriebsmotors 4 ein und schließt den Antriebszug vom Antriebsmotor 4 zum Antriebselement 7.
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Im dargestellten und hier bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Freilaufkupplung 25, die erst bei Anlaufen des Antriebsmotors 4 eingreift, mehrere, koaxial zueinander axial entlang einer Achse 30 angeordnete, einander zugeordnete Eingriffselemente 31 aufweisende, vorzugsweise scheibenförmig gestaltete Kupplungselemente 32; 33; 34 aufweist, nämlich mindestens ein axial ortsfestes Kupplungselement 33 und ein axial verstellbares Kupplungselement 34, wobei das axial verstellbare Kupplungselement 34 axial in einer Richtung mit Kraft beaufschlagt ist, durch Anlaufen des Antriebsmotors 4 entgegen der axial in einer Richtung auf es wirkenden Kraft zunächst über eine begrenzte Wegstrecke axial verstellbar ist und am Ende der begrenzten axialen Wegstrecke mit dem axial ortsfesten Kupplungselements 33 in Drehmoment übertragenden Eingriff bringbar ist.
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Konkret im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen ist ein axial ortsfestes motorseitiges Kupplungselement 32, ein davon axial beabstandetes, ebenfalls axial ortsfestes, dem Antriebselement 7 zugeordnetes Kupplungselement 33 und ein axial dazwischen angeordnetes, axial verstellbares Kupplungselement 34. Das axial verstellbare Kupplungselement 34 ist axial in Richtung des motorseitigen Kupplungselements 32 mit Kraft beaufschlagt und steht mit diesem dauernd in Drehmoment übertragendem Eingriff. Das verstellbare Kupplungselement 34 ist durch Anlaufen des Antriebsmotors 4 axial in Richtung des dem Antriebselement 7 zugeordneten Kupplungselements 33 verstellbar und so auch mit diesem in Drehmoment übertragenden Eingriff bringbar.
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In der ausschnittweisen, vergrößerten Darstellung in 2 sieht man die Eingriffselemente 31 rechts und links am verstellbaren Kupplungselement 34 als sägezahnartige Erhöhungen, die in entsprechend passende Vertiefungen am jeweils gegenüberstehenden motorseitigen Kupplungselement 32 bzw. dem Antriebselement 7 zugeordneten Kupplungselement 33 eingreifen.
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2 zeigt die Stellung mit stehendem Antriebsmotor 4 und ganz links zum motorseitigen Kupplungselement 32 verstelltem Kupplungselement 34, das demzufolge vom rechts befindlichen, dem Antriebselement 7 zugeordneten Kupplungselement 33 komplett entkuppelt ist. In dieser Stellung kann man das Antriebsreibrad als Antriebselement 7 frei drehen.
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In 3 ist dargestellt, wie die Flanken der Eingriffselemente 31 der Kupplungselemente 32 und 34 soeben aneinander zur Anlage kommen. Durch die dabei aufeinandertreffenden Keilschrägen beginnt nun das verstellbare Kupplungselement 34, das, wie später noch erläutert wird, mittels einer Bremseinrichtung 35 ein wenig in seiner Drehbarkeit gebremst wird, nach rechts in 3 auf das dem Antriebselement 7 zugeordnete Kupplungselement 33 zuzuwandern, angedeutet durch einen Pfeil.
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4 zeigt die Endstellung mit laufendem Antriebsmotor 4, in der das verstellbare Kupplungselement 34 ganz nach rechts an das dem Antriebselement 7 zugeordnete Kupplungselement 33 herangerückt ist. Die dortigen Eingriffe der Elemente 31 stehen an ihren Flanken vollflächig miteinander in Eingriff. Die Drehung des verstellbaren Kupplungselements 34 um die Achse 30, initiiert von den miteinander in Eingriff stehenden Eingriffselementen 31 des motorseitigen Kupplungselements 32 und des verstellbaren Kupplungselements 34, wird auf das dem Antriebselement 7 zugeordnete Kupplungselement 33 und damit auf das Antriebsreibrad als Antriebselement 7 übertragen. Die Antriebseinheit 1 arbeitet.
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Bleibt der Antriebsmotor 4 schließlich stehen, so stellt sich das System von selbst zurück. Dieses ist in 5 durch den Pfeil angedeutet. Das verstellbare Kupplungselement 34 befindet sich in axialer Richtung auf dem Rückweg nach links in 5, und zwar unter Wirkung der Kraftbeaufschlagung. Die Eingriffselemente 31 der Kupplungselemente 32, 33, 34 liegen in dem in 5 gezeigten Augenblick nicht aneinander an. Unter Wirkung der Rückstellkraft bewegt sich das axial verstellbare Kupplungselement 34 nach links. Die voraussichtliche Endstellung ist die Stellung, die in 2 gezeigt ist. Dann ist das verstellbare Kupplungselement 34 vom dem Antriebselement 7 zugeordneten Kupplungselement 33 wieder entkoppelt.
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Die zuvor gegebene Schilderung ist auf das konkrete Ausführungsbeispiel abgestellt. Die Lehre der Erfindung kann in gleicher Weise eingesetzt werden bei einer Freilaufkupplung
25, wie sie im Stand der Technik der
DE 100 38 568 C2 verwirklicht ist. Dort sind nur zwei Kupplungselemente, ein axial ortsfestes Kupplungselement und ein axial verstellbares Kupplungselement, vorgesehen. Die Freilaufkupplung
25 ist dort in den Freischnitt des oben beschriebenen Mitnehmers integriert.
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In den 2 bis 5 sieht man eine Bremseinrichtung 35 am axial verstellbaren Kupplungselement 34, die dazu dient, das Kupplungselement 34 in seiner Drehung um die Achse 30 zu bremsen, und zwar in einigermaßen definierter Weise. Wenn das hier nicht so wäre, würde sich das axial verstellbare Kupplungselement 34 mit dem motorseitigen Kupplungselement 32 mitdrehen, sobald die Flanken der Eingriffselemente 31 aneinander zur Anlage kommen (3). Die Bremseinrichtung 35 schafft eine gewisse, definierte Gegenkraft, durch die die miteinander in Eingriff gekommenen Eingriffselemente 31 so in Wirkung treten können, dass letztlich das axial verstellbare Kupplungselement 34 in die nach rechts verschobene Position gemäß 4 gebracht wird. In dieser Position ist das System in sich stabil und die Kraftübertragung auf das Antriebsreibrad als Antriebselement 7 erfolgt kontinuierlich.
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Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Bremseinrichtung 35 als umfangsseitig in einer entsprechenden Nut um das verstellbare Kupplungselement gelegte Schlingfeder ausgeführt, die innen gleitend auf dem Außenumfang der Nut des Kupplungselements 34 anliegt und dadurch eine Reibungsbremse definiert.
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Bei einer Antriebseinheit, die eher wie die aus der
DE 100 38 568 C2 konstruiert ist, benötigt man eine solche Bremseinrichtung nicht, weil nur zwei Kupplungselemente vorhanden sind.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das verstellbare Kupplungselement 34 mittels mehrerer Magnetelemente 36 in Richtung des motorseitigen Kupplungselements 32 und weg von dem dem Antriebselement 7 zugeordneten Kupplungselement 33 mit Kraft beaufschlagt ist. Die Magnetelemente 36 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel gestrichelt angedeutet. Sie sind versteckt in den hier jeweils als Kupplungsscheiben ausgeführten Kupplungselementen 32, 33, 34 angeordnet.
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Beispielsweise kann man vorsehen, dass zwischen dem axial verstellbaren Kupplungselement 34 und dem motorseitigen Kupplungselement 32 gegensinnig gepolte Magnetelemente 36 wirksam sind, während zwischen dem verstellbaren Kupplungselement 34 und dem dem Antriebselement 7 zugeordneten Kupplungselement 33 gleichsinnig gepolte Magnetelemente 36 wirksam sind. Durch ersteres wird eine Anziehungskraft generiert, durch letzteres eine Abstoßungskraft.
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Es ist auch möglich, nur eine der beiden zuvor geschilderten Paarungen von Magnetelementen 36 vorzusehen (so in 2 bis 5 eingezeichnet), wenn die so generierte Rückstellkraft ausreicht. Schließlich ist es auch möglich, nur in einem Kupplungselement, beispielsweise im verstellbaren Kupplungselement 34, Magnetelemente 36 vorzusehen. Dann muss man das zweite Kupplungselement, insbesondere also das motorseitige Kupplungselement 32, nur entsprechend passiv magnetisch ausführen oder ausrüsten, insbesondere also aus ferromagnetischem Material herstellen, um bereits eine magnetische Rückstellung realisieren zu können.
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Bevorzugt wird also die Rückstellkraft auf das axial verstellbare Kupplungselement
34 ausschließlich mittels der Magnetelemente
36 generiert. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, zusätzlich noch eine axial wirkende Rückstellfeder, wie im Stand der Technik aus der
DE 100 38 568 C2 , vorzusehen. Die Lösung mit der reinen Magnet-Rückstellung ist aber besonders elegant und unempfindlich.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verschlusselement, vorzugsweise in Form eines Gebäudetürblatts, eines Garagentors o. dgl., das mit einer dementsprechend gestalteten Antriebseinheit ausgestattet ist. Diese ist vorzugsweise an diesem Verschlusselement unmittelbar angebracht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinheit
- 2
- Gebäudetürblatt
- 3
- Gehäuse
- 4
- Antriebsmotor
- 5
- Untersetzungsgetriebe
- 6
- Motorsteuerung
- 7
- Antriebsreibrad
- 8
- Träger
- 9
- Schraubendruckfeder
- 10
- Anschlag
- 25
- Freilaufkupplung
- 26
- Zusatzreibrad
- 30
- Achse
- 31
- Eingriffselemente
- 32
- motorseitiges Kupplungselement
- 33
- radseitiges Kupplungselement
- 34
- verstellbares Kupplungselement
- 35
- Bremseinrichtung
- 36
- Magnetelemente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10038568 C2 [0004, 0030, 0033, 0037]
