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Technisches Umfeld
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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für den dreh- und kippbar an einem Blendrahmen angeordneten Flügel eines Fensters oder einer Tür zur motorischen Kippbewegung des Flügels zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung mit einem Elektromotor, der über eine zugehörige Getriebevorrichtung eine innerhalb eines Speicherkastens aufnehmbare und geführte schubsteife Kette antreibt, wobei die Kette durch die Bewegung ihres freien, aus dem Speicherkasten herausführbaren Endes die Kippbewegung des Flügels bewirkt.
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Stand der Technik
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Antriebsvorrichtungen der eingangs geschilderten gattungsgemäßen Art sind aufgrund gestiegener Komfortanforderungen bereits seit längerer Zeit aus dem Stand der Technik in unterschiedlicher Ausführung bekannt.
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So ist beispielsweise aus der
DE 103 00 654 A1 ein elektromotorischer Antrieb für ein Dreh-/Kippfenster bekannt, der einen Elektromotor aufweist, welcher über ein Getriebe auf eine schubsteife bzw. schubfeste Antriebskette einwirkt, die dazu dient, den Flügel eines Fensters oder einer Tür aus einer Verschlussstellung in eine Kippstellung zu bewegen. Die Kette drückt dabei den Flügel beim Ausfahren aufgrund ihrer Schubsteifigkeit in seine Kippstellung und zieht beim Schließen des Flügels diesen wieder in seine Verschlussstellung, wobei die Kette durch den elektromotorischen Antrieb in einen Speicherkasten gefahren wird, wobei das Innenleben des Speicherkastens gleichzeitig eine Führungsfunktion für die Kette übernimmt.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsvorrichtungen werden in aller Regel im Tür- oder Fensterflügel untergebracht, wo sie vorrangig im seitlichen Außenfalzbereich des Rahmens angeordnet werden, um die Zugänglichkeit im Montage- und Wartungsfall zu erleichtern. Der Falzbereich ist dabei naturgemäß auch sowohl für den Einsatz der herkömmlichen Verschlussvorrichtungen als auch für die beispielsweise durch Drehkippscheren verwirklichte wahlweise Dreh- oder Kippöffnungsmöglichkeit des Fenster- oder Türflügels vorgesehen.
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Dies führt insbesondere bei kleineren Fensterabmessungen mitunter dazu, dass der Platz für eine Antriebsvorrichtung zur motorischen Kippbewegung des Flügels nur durch spezielle konstruktive Maßnahmen zusätzlich im Falzbereich des Fenster- oder Türrahmens geschaffen werden kann.
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Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die bislang eingesetzten Antriebsvorrichtungen aufgrund ihrer darin verwendeten Elektromotoren, bei denen es sich um Motorbauarten mit Permanentmagneten im Stator und einem genuteten Anker aus Elektroblechen handelt, nicht unerhebliche Geräuschbelastungen hervorrufen. Diese Geräuschbelastungen resultieren aus sogenannten Rastmomenten, die bauartbedingt bei derartigen elektrischen Motoren vorhanden sind und zu schwankenden Drehmomenten und einem unruhigen Lauf insbesondere bei kleinen Drehzahlen führen. Dieser unruhige Lauf ruft Schwingungen hervor, die nur durch aufwändige schwingungstechnische Dämpfungsmaßnahmen herabgesetzt werden können, was jedoch wiederum einen erhöhten Bau- und Platzaufwand innerhalb der Antriebsvorrichtungen erfordert.
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Darüber hinaus besteht bei herkömmlichen Antriebsvorrichtungen der Nachteil, dass zur Erbringungen ausreichender Zug- und Druckkräfte auf die schubsteife Kette Motoren ausreichender Leistung verwendet werden müssen, die wiederum entsprechende Gesamtbauabmaße erfordern. Die Antriebsvorrichtungen werden deshalb aufgrund der Motorengrößen so aufgebaut, dass Motor, Getriebevorrichtung und Speicherkasten in Längsrichtung der Antriebsvorrichtung hintereinander angeordnet werden müssen, um innerhalb des begrenzten Querschnitts des Falzraumes der Fenster- und Türflügel Platz zu finden.
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Aufgabe der Erfindung
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Ausgehend von den geschilderten Problemen der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist es Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung mit den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruches 1 hinsichtlich ihrer Bauabmaße, ihrer Geräuschemissionen und ihrer Funktionssicherheit weiter zu entwickeln.
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Lösung der Aufgabe
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Die gestellte Aufgabe wird in Zusammenschau mit den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruches 1 durch die im kennzeichnenden Teil offenbarte technische Lehre gelöst.
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Erfindungswesentlich dabei ist, dass der Elektromotor und die Getriebevorrichtung innerhalb des Speicherkastens in einem gemeinsamen Gehäuse so aufgenommen sind, dass die schubsteife Kette innerhalb des Speicherkastens seitlich am Elektromotor vorbeigeführt ist.
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Durch die neuartige Anordnung der zur Antriebsvorrichtung gehörigen Bauteile ist es erstmals möglich, die gesamte Antriebsvorrichtung baulich äußerst kompakt zu gestalten, da die Hintereinanderanordnung von Speicherkasten, Getriebevorrichtung und Antriebsmotor infolge der seitlichen Vorbeiführung der schubsteifen Kette am Elektromotor überflüssig ist. Die Längsausdehnung der Antriebsvorrichtung lässt sich somit signifikant senken, der Bereich der Maßeinsparung kann bis zu 50 % betragen.
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Weitere besondere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich im Zusammenhang mit der erfinderischen Lehre des Anspruches 1 aus den auf den Hauptanspruch rückbezogenen Untermerkmalen.
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Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn der innerhalb der Antriebsvorrichtung verwendeten Elektromotor als Glockenankermotor ausgebildet ist. Die geschilderte Ausgestaltung birgt Vorteile in zweifacher Hinsicht. Zum einen sind die Abmaße von Glockenankermotoren aufgrund ihrer kompakten Bauweise bei zu herkömmlichen Elektromotoren vergleichbarer Leistungsabgabe im allgemeinen nicht unwesentlich geringer, insbesondere hinsichtlich des Durchmessers, so dass die erfindungsgemäße Anordnung sich im gleichen Querschnittsrahmen herkömmlicher Antriebsvorrichtungen bewegen kann.
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Darüber hinaus besitzen Glockenankermotoren den Vorteil, dass aufgrund ihres speziellen Aufbaus mit einem hohlen, selbsttragend gewickelten und eisenlosen Rotor und einem im Innern des Rotors liegenden Permanentmagnet-Stators ein Rastmoment nicht mehr gegeben ist. Das fehlende Rastmoment aufgrund der Tatsache, dass durch den eisenlosen Aufbau des Rotors im Betrieb keine Eisenteile ummagnetisiert werden müssen, führt zum einen zu einer wesentlichen Reduzierung der Schwingungen auch bei kleinen Drehzahlen. Darüber hinaus ist aufgrund des geringeren Rotationsträgheitsmomentes die Realisierung hochdynamischer leichter Antriebe möglich, die bei insbesondere hohen Drehzahlen höhere Wirkungsgrade erzielen können.
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Die heutige Fertigungstechnik erlaubt dabei trotz der hohen technologischen Anforderungen an die Herstellung derartiger Glockenankermotoren aufgrund der Tatsache, dass ein nachträgliches Auswuchten des Ankers durch Materialabtrag nicht mehr möglich ist, dennoch eine kostengünstige Fertigung, die ihn insbesondere für Antriebsvorrichtungen der gattungsgemäßen Art und die dabei erforderlichen Leistungen geeignet machen.
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Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der verwendete Elektromotor zur Schwingungsreduzierung und somit zur Verminderung von Geräuschemissionen zusätzlich mit mindestens einem Schwingungsdämpfungselement versehen ist. Dies trifft sowohl auf herkömmliche Elektromotoren als auch auf die bereits schwingungstechnisch vorteilhaften Glockenankermotoren zu. Die Schwingungsdämpfungselemente können dabei als das Motorgehäuse umschließende elastische Dämpfungsringe ausgebildet sein und zusätzlich als zwischen Motorgehäuse und Getriebevorrichtung angeordnetes Schwingungsdämpfungselement.
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Insbesondere das letztgenannte Schwingungsdämpfungselement bietet darüber hinaus die Möglichkeit, es mit einer Lagereinheit für die Abtriebswelle des Elektromotors zu einer Bauteilgruppe zu vereinigen, was zusätzlich die Längenabmaße des Elektromotors reduziert.
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Als zusätzlich zweckmäßig hat sich ergeben, wenn der Elektromotor mit einer Abtastvorrichtung zur Erkennung und/oder Zählung Motordrehzahl bzw. zur Erkennung der Drehrichtung und/oder Drehzahl der Motorwelle versehen ist. Eine derartige Abtastvorrichtung kann beispielsweise mit Hilfe einer Hallsensorik aufgebaut werden.
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Um den Montagsaufwand und die gegebenenfalls notwendige Wartungstätigkeit zu reduzieren kann es ergänzend zweckmäßig sein, das den Motor und die Getriebevorrichtung aufnehmende Gehäuse des Speicherkastens zweiteilig mit einem Bodenteil, in den die zugehörigen Bauteile eingesetzt sind und einer Abdeckung zu versehen. Durch das Entfernen der Abdeckung sind alle Bauteile der Antriebsvorrichtung frei zugänglich und können gegebenenfalls vor Ort gewartet werden, da das Gehäuse des Speicherkastens zweckmäßigerweise an einem senkrechten Holm des Flügels im Falzbereich angeordnet ist. Diese Anordnung macht die Antriebsvorrichtung bei geschlossenem Fenster von aussen unsichtbar.
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Figurenbeschreibung
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Teilbereiches des Flügels eines Fensters oder einer Tür mit daran angeordneter Antriebsvorrichtung zur motorischen Kippbewegung des Flügels.
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2A eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung in Einzeldarstellung in der Öffnungsstellung für einen kippbaren Fenster- oder Türflügel,
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2B die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung aus 2A in Schließstellung für einen kippbaren Fenster- oder Türflügel,
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3 eine Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung entlang der Linie A-A aus 2A und
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4 eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung entsprechend der Schnittlinie C-C aus 2B
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Die in der 1 darstellte Situation verdeutlicht den Einsatz der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 am Flügel 2 eines Fensters oder einer Tür, die dreh- und kippbar an einem Blendrahmen angeordnet ist, der aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 1 nicht dargestellt ist.
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Der Flügel 2 besteht aus rechtwinklig zueinander angeordneten Holmen 8, 9, wobei jeweils zwei waagerecht angeordnete Holme 8 und zwei senkrecht angeordnete Holme 9 einen in aller Regel rechteckförmigen Flügel 2 bilden. In der Darstellung der 1 ist an der Oberseite des Holmes 8 eine Öffnungsschere 10 zu sehen, die zusammen mit anderen aus dem Stand der Technik bekannten Bauteilen eine Kippbewegung des Flügels 2 gegenüber einem zugehörigen festen Blendrahmen ermöglicht. Im unmittelbaren Eckbereich des Flügels 2 ist ein Befestigungselement 11 befindlich, welches einerseits am nicht dargestellten Blendrahmen festgelegt ist und andererseits mit einer schubsteifen Kette 12 verbunden ist.
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Die Kette 6 ist Bestandteil der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung und tritt mit ihrem am Befestigungselement 11 festgelegten freien Ende aus einer Öffnung 13 im Gehäuse 7 der Antriebsvorrichtung aus. Zur Energieversorgung ist die Antriebsvorrichtung 1 an ihrer der Öffnung 13 gegenüberliegenden Seite mit einem elektronischen Anschlussbauteil 14 verbunden.
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Durch das Ein- und Ausfahren der Kette 6 aus der Antriebsvorrichtung 1 kann in Verbindung mit der Festlegung des Befestigungselementes 11 am Blendrahmen der Flügel 2 eines Fensters oder einer Tür in eine Öffnungsstellung, wie in 1 dargestellt oder eine Schließstellung gebracht werden.
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In den 2A und 2B ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 im einzelnen ersichtlich. Dabei ist das Innere des Gehäuses 7 mit den einzelnen innenliegenden Bauteilen dargestellt, was sich dadurch ergibt, dass das zweiteilig ausgeführte Gehäuse 7 durch Entfernen der zum Gehäuse gehörenden Abdeckung geöffnet ist.
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Wesentliche Elemente der Antriebsvorrichtung 1 sind ein Elektromotor 3, der mit einer einseitig aus dem Motorgehäuse herausragenden Antriebsschnecke 15 versehen ist. Die Antriebsschnecke 15 ist mit einer Getriebevorrichtung 4 gekoppelt, die einer Drehzahl- und Drehmomentveränderung de vom Elektromotor 3 bereitgestellten Antriebskraft dient. Die Getriebevorrichtung 4 besteht dabei in herkömmlicher Weise aus einer Mehrzahl von miteinander kämmenden Stirnrädern, wobei der Elektromotor 3 letztlich für die Drehung eines am Ende der Getriebevorrichtung befindlichen Kettenrades 16 verantwortlich ist.
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Über das Kettenrad 16 ist im wesentlichen in einem Bereich von 90 Grad die Kette 6 geführt, die mit ihrem einen Ende aus der Öffnung 13 des Gehäuses 7 der Antriebsvorrichtung herausgeführt ist. Das gegenüberliegende Ende der Kette 6 verläuft hinter dem Kettenrad 16 in einen Speicherkasten 5. Der Speicherkasten 5 umgreift beidseitig den Elektromotor 3 und die daran angeschlossene Getriebevorrichtung mit dem endseitigen Kettenrad 16. An dem der Antriebsschnecke 15 abgewandten Ende des Elektromotors 3 befindet sich zur Aufnahme der Kette 6 eine um 180 Grad umgelenkte Kettenbahn 17, die so ausgelegt ist, dass die gesamte Kette 6 im Gehäuse 7 des Speicherkastens 5 Platz findet, wenn sich der Flügel 2 in geschlossener Position befindet, in der wiederum das Befestigungselement 11 sich unmittelbar vor der Öffnung 13 des Gehäuses 7 befindet.
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Die Schließstellung des Flügels 2 mit in den Speicherkasten 5 eingefahrener Kette 6 ist in der 2B dargestellt. Die Antriebsvorrichtung 1 besitzt somit durch die Anordnung des Elektromotors 3 und der zugehörigen Getriebevorrichtung 4 innerhalb des Speicherkastens 5 dergestalt, dass die Kette 6 seitlich am Elektromotor 3 vorbeigeführt ist, eine äußerst kompakte Bauform.
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Eine derartige kompakte Bauform lässt sich entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung besonders einfach durch den Einsatz eines Glockenankermotors als Elektromotor 3 verwirklichen. Der spezielle Aufbau eines Glockenankermotors ermöglicht darüber hinaus die Vermeidung eines sogenannten Rastmomentes, welches bei herkömmlichen Elektromotoren zu Schwingungen und somit zu unerwünschter Geräuschentwicklung führt.
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Um die eventuell noch auftretenden Schwingungen des Elektromotors zusätzlich zu reduzieren, ist entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Elektromotor 3 an seinem hinteren, der Antriebsschnecke 15 abgewandten Ende, mit einem Schwingungsdämpfungselement 18 versehen. Das Schwingungsdämpfungselement 18 ist in seinem Aufbau der 4 zu entnehmen und besteht im wesentlichen aus einem das Motorgehäuse ringförmig umgreifenden Dämpfungsring. Zusätzlich befindet sich im vorderen Bereich des Elektromotors unmittelbar zwischen Motorgehäuse und Antriebsschnecke 15 ein weiteres Schwingungsdämpfungselement 19, welches sich im Aufbau vom hinteren Schwingungsdämpfungselement 18 unterscheidet. Das vordere Schwingungsdämpfungselement 19 ist zwar ebenfalls als ringförmiges Bauteil ausgeführt, umgreift dabei aber eine im Inneren des Ringes angeordnete Lagereinheit 20, die als Wälzlagereinheit ausgeführt werden kann und der Drehlagerung der Antriebsschnecke 15 dient.
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Zum Elektromotor 3 gehört darüber hinaus eine an seinem hinteren Ende angeordnete Abtastvorrichtung 21, die so ausgebildet sein kann, dass sie beispielsweise mittels einer Hallsensorik die Drehrichtung und Drehzahl der Motorwelle erfasst. Die Abtastung der Kennwerte der Motorwelle kann zur Bestimmung der Drehposition der Motorwelle genutzt werden und dient so zu einer feinfühligen Einstellung und Kontrolle der Kippstellung des Flügels 2, da eine bestimmte Antriebswellenposition direkt einer bestimmten Position der Kette 6 innerhalb des Speicherkastens 5 entspricht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- Flügel
- 3
- Elektromotor
- 4
- Getriebevorrichtung
- 5
- Speicherkasten
- 6
- Kette
- 7
- Gehäuse
- 8
- Holm
- 9
- Holm
- 10
- Öffnungsschere
- 11
- Befestigungselement
- 13
- Öffnung
- 14
- elektrisches Anschlussbauteil
- 15
- Antriebsschnecke
- 16
- Kettenrad
- 17
- Kettenbahn
- 18
- Schwingungsdämpfungselement
- 19
- Schwingungsdämpfungselement
- 20
- Lagereinheit
- 21
- Abtastvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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