DE3202930C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Antrieb für Schwenkflügel von Türen oder dergleichen mit in einem gemein­ samen Gehäuse zwischen dem Elektromotor, vorzugsweise einem Gleichstrommotor, mit in Gehäuselängsrichtung verlaufender Rotorwelle, und dessen Steuereinheit angeordnetem selbst­ hemmungsfreien Getriebe, dessen Abtriebswelle quer zur Ge­ häuselängsrichtung verläuft und mit einem Gestänge zum Antrieb des Flügels kuppelbar ist, wobei das Gestänge als kniehebel­ artiges Gestänge ausgebildet ist, dessen Hebel in einer End­ lage (Schließstellung) des Flügels einen kleinen spitzen und in der anderen Endlage (Offenstellung) des Flügels einen großen stumpfen, annähernd gestreckten Winkel bilden.

Ein derartiger Antrieb ist im DE-GM 79 30 545 beschrieben, welcher sich durch ein vergleichsweise kleines Gehäuse mit horizontaler Längserstreckung auszeichnet und damit auch bei nachträglicher, sichtbarer Montage an Innentüren deren Er­ scheinungsbild nur relativ geringfügig beeinträchtigt.

Durch die vorzugsweise verwendeten Gleichstrommotoren kann der jeweils angetriebene Türflügel zügig aus seiner jeweiligen Endlage, d.h. Offen- oder Schließstellung heraus beschleunigt werden.

Das Getriebe ist bei dem bekannten Antrieb als relativ volu­ minöses, selbsthemmungsfreies, zweistufiges Stirnradgetriebe ausgebildet, das ein Öffnen und Schließen der Tür von Hand beispielsweise bei Stromausfall ermöglicht. Außerdem kann die Tür gegebenenfalls auch bei unter Spannung stehendem Motor von Hand entgegen der Laufrichtung des Motors bewegt werden, so daß sich Sicherheits-Rutschkupplungen erübrigen, um ein Ein­ klemmen von Personen bei sich motorisch schließender Tür zu verhindern.

Das Stirnradgetriebe ist zusammen mit der Abtriebswelle in einem Getriebegehäuseblock ineinander verschachtelt eingebaut.

Der bekannte Antrieb kann an eine rechte oder linke Tür mon­ tiert werden. Dabei kommt es darauf an, daß der Motor richtig gepolt bzw. umgepolt wird. Dies stellt eine Fehlerquelle bei der Montage dar und macht diese relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromecha­ nischen Antrieb der eingangs genannten Art so weiterzuent­ wickeln, daß er eine einfachere und sicherere Montage bei der Verwendung an rechten wie an linken Türen gewährleistet und dabei gedrungener und fertigungstechnisch günstiger auf­ gebaut ist.

Diese Aufgabe wird bei dem genannten elektromechanischen An­ trieb durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 gelöst.

Die zur Aufnahme des Gestänges an ihren beiden Enden zugäng­ liche Abtriebswelle ist damit als durchgehende Welle ausge­ bildet, die die Verwendung des Antriebs ohne Umrüstung so­ wohl für links als auch für rechts angeschlagene Türen er­ möglicht. Es ist lediglich eine jeweils umgekehrte Montage notwendig, d. h. im einen Fall wird das Gehäuse mit dem Motor auf der rechten und im anderen Fall mit dem Motor auf der linken Seite montiert, während das Gestänge in beiden Fällen auf der gleichen, beispielsweise unteren Gehäuseseite ange­ koppelt wird. Aufgrund der zur Mittelquerebene symmetrischen Ausbildung des Gehäuses ist dessen Erscheinungsbild von der Einbaulage des elektromechanischen Antriebs unabhängig.

Mit der durchgehenden Welle ergibt sich zwar ein größerer Raumbedarf, dieser wird aber durch die besondere Ausgestal­ tung des Planetengetriebes als mit dem Elektromotor koaxiale Baueinheit kompensiert.

Das Planetengetriebe ermöglicht auch bei sehr großen Über­ setzungsverhältnissen Selbsthemmungsfreiheit, so daß der Elektromotor ohne weiteres als relativ kleiner, schnell laufender Motor ausgebildet sein kann, um die für ein zügi­ ges Öffnen und Schließen der Flügel erforderliche Antriebs­ leistung zu erhalten.

Eine durchgehende Schließerwelle mit beidseitigen Anschluß­ enden für das Gestänge ist aus der US-PS 42 87 639 für einen rein mechanischen Schließer mit einer Schließfeder bekannt, dessen Drehrichtung beim Schließen durch die Anordnung der Schließfeder festgelegt ist. Bei diesem mechanischen Schlie­ ßer wird die Montage an einer rechten oder einer linken Tür dadurch vorgenommen, daß der Schließer entsprechend verdreht montiert wird und das Gestänge an dem einen oder anderen Ende der Schließerwelle angeschlossen wird.

Ein Planetengetriebe ist bei Türantrieben ebenfalls bekannt. Die DE-AS 11 85 085 beschreibt einen elektromechanischen Schiebetürantrieb für Fahrzeugtüren, der vergleichsweise voluminös aufgebaut ist und bei dem es auch auf eine ge­ drungene Bauweise nicht ankommt.

Ferner ist aus der CH-PS 5 33 229 ein elektromechanischer Falttorantrieb mit Planetengetriebe bekannt. Er ist in das Drehgelenk zwischen den Falttürflügeln integriert.

Erfindungsgemäß kann das jeweils freie, d.h. nicht an das Kniehebelgestänge gekuppelte Ende der Abtriebswelle zur Ankupplung eines auf dem Gehäuse anzuordnenden Rückstellfeder­ aggregates dienen, welches den Flügel der Tür oder dergleichen auch bei Stromausfall in die Schließstellung zurückschwenkt. Gegebenenfalls kann das Rückstellfederaggregat auch bei Nor­ malbetrieb zum Schließen des Flügels dienen, indem der Elek­ tromotor nur zum Öffnen des Flügels bzw. zum Offenhalten des­ selben mit einer Spannung entsprechender Polarität beauf­ schlagt und zum Schließen lediglich von seiner Spannungsquelle getrennt wird.

Vorzugsweise besitzt das Rückstellfederaggregat als Feder­ element eine Spiralfeder, deren freies inneres Ende direkt unter Vorspannung mittels eines geeigneten Kupplungsstückes an das freie Ende der Abtriebswelle gekuppelt ist. Bei die­ ser Anordnung kann das Rückstellfederaggregat als kleines, kreisscheibenförmiges Bauteil ausgebildet sein, dessen zy­ lindrische, mit dem Gehäuse des elektromechanischen Antriebs fest verbundene Umfangswand als festes Widerlager mit dem äußeren Ende der Spiralfeder gekuppelt ist. Außerdem ergibt die Federcharakteristik der Spiralfeder in Verbindung mit dem Kniehebelgestänge einen wünschenswert zügigen Bewegungsab­ lauf mit vergleichsweise hoher Anfangsbeschleunigung und sanfter Verzögerung beim Erreichen der Schließstellung, die der jeweilige Flügel zu Ende seiner Bewegungsphase mit ge­ ringer Geschwindigkeit und damit geringem Geräusch, gleich­ wohl jedoch sicher, erreicht.

Es ist möglich, einen Bewegungsdetektor anzuordnen, der mittels abgestrahlter Ultraschall-, Radarwellen oder der­ gleichen Bewegungen im Bereich des angetriebenen Flügels feststellt und ein entsprechendes Signal an die Steuerein­ heit weiterleitet, welche dann den Elektromotor in der je­ weils gewünschten Weise ansteuert, um den Flügel beispiels­ weise zu öffnen oder in Offenstellung zu halten.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen elektromechanischen Antriebes für Schwenkflügel von Türen oder dergleichen anhand der Zeichnung erläutert.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Frontansicht des er­ findungsgemäßen Antriebes bei abgenommener Abdeck­ haube des Gehäuses,

Fig. 2 eine ausschnittsweise geschnittene Darstellung ge­ mäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1 von miteinander zusammenwirkenden, auf der Abtriebswelle ange­ ordneten Kurvenscheiben und damit zusammenwirkenden Schaltelementen zur Steuerung der Motorspannung und

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Motorspannung.

Der erfindungsgemäße Antrieb besitzt eine rechteckige Grund- und Trägerplatte 1, die zusammen mit einer nicht dargestellten Abdeckung ein quaderförmiges Gehäuse mit annähernd quadra­ tischem Querschnitt bildet. Die Grund- und Trägerplatte 1 dient zur Montage des Antriebes an Wand- oder Türflächen so­ wie als Träger bzw. Rahmen von Antriebselementen.

Auf der Grund- und Trägerplatte 1 ist auf der einen Seite ein Niederspannungs-Gleichstrommotor 2 angeordnet, der mit einem Planetengetriebe 3 zu einer Montageeinheit zusammengefaßt ist. Die Achse der nicht sichtbaren Rotorwelle des Gleichstrom­ motors 2 verläuft parallel zur Längserstreckung der Grund- und Trägerplatte sowie koaxial zur Achse des Planetenge­ triebes 3, dessen nicht sichtbare Eingangswelle unmittelbar an die Rotorwelle des Gleichstrommotors 2 gekuppelt ist und auf dessen Ausgangswelle 4 ein kegelförmiges Zahnradritzel 5 angeordnet ist.

Das Zahnradritzel 5 kämmt mit einem Kegelzahnrad 6, welches auf einer Abtriebswelle 7 angeordnet ist, deren Achse quer zur Achse des Gleichstrommotors 2 und des Planetengetriebes 3 verläuft und von dieser Achse etwa in der Mitte der Abtriebs­ welle 7 durchsetzt wird. Zur axialen und radialen Lagerung der Abtriebswelle 7 dienen Rollenlager 8 oder dergleichen, die in auf der Grund- und Trägerplatte 1 verschraubten Lager­ schalen 9 laufen.

Der Gleichstrommotor 2 und das Planetengetriebe 3 bestimmen den Querschnitt des Gehäuses. Das Kegelzahnrad 6 hat etwa den gleichen Durchmesser wie der Gleichstrommotor 2 und ist auf­ grund der Kleinheit des Zahnradritzels 5 in Achsrichtung der Abtriebswelle 7 so angeordnet, daß die Lagerschalen 9 in Achsrichtung der Abtriebswelle 7 nicht oder nur geringfügig über die Kontur von Gleichstrommotor 7 bzw. Planetengetriebe 3 hinausragen.

Auf dem dem Gleichstrommotor 2 bezüglich der Abtriebswelle 7 gegenüberliegenden Teil der Grund- und Trägerplatte 1 ist eine elektronische Steuereinheit 10 mit eingangsseitig an die ortsübliche Netzspannung anschließbarem Transformator 11 an­ geordnet. Diese Steuereinheit 10 bewirkt mittels entspre­ chender Elemente, beispielsweise auf Halbleiterbasis, eine Gleichrichtung und Glättung der ausgangsseitig am Trans­ formator 11 erzeugten Niederspannung und erzeugt, gegebenen­ falls in Abhängigkeit von einem nachstehend erläuterten Steuerprogramm, eine Motorspannung mit gegebenenfalls wechselndem Pegel und wechselnder Polarität.

Die Steuereinheit 10 sowie der Transformator 11 sind gemein­ sam auf einer isolierenden Zwischenträgerplatte 12 ange­ ordnet, mit der sie als komplette Einheit auf der Grund- und Trägerplatte 1 verschraubt werden können.

Zum Anschluß des Gleichstrommotors 2 dient eine Kontakt­ leiste 13 am einen Ende der Zwischenträgerplatte 12, während eine Kontaktleiste 14 am anderen Ende der Zwischenträger­ platte 12 zum Anschluß einer nicht dargestellten Netzleitung dient.

Das dargestellte Gehäuse ist bei montierter Abdeckhaube sym­ metrisch zu einer die Achse der Abtriebswelle umfassenden Mittelquerebene. Falls also der Drehsinn der Abtriebswelle 7 umgekehrt werden soll bzw. muß, genügt es, den kompletten An­ trieb zu wenden, so daß rechts und links und oben und unten vertauscht sind, was ohne Änderung des äußeren Erscheinungs­ bildes des Antriebs möglich ist. Eine Abänderung der Lei­ tungsverbindungen zwischen Steuereinheit 10 und Gleichstrom­ motor 2 zur Umkehrung der Polarität und damit des Drehsinnes des Gleichstrommotors 2 entfällt somit.

Die im Querschnitt unrunden Endstücke 15 der Abtriebswelle 7 dienen zur Anordnung eines Armes eines Kniehebelgestänges 16, dessen anderer Arm in der Regel mit dem zu schwenkenden Tür­ flügel verbunden ist, während das in Fig. 1 dargestellte Ge­ häuse an einem feststehenden Gebäudeteil, z.B. am fest­ stehenden Türrahmen oberhalb des Flügels, befestigt ist. Je­ doch ist auch die umgekehrte Anordnung denkbar, d.h. das Ge­ häuse ist am Flügel befestigt und der andere Arm des Ge­ stänges 16 am feststehenden Türrahmen oder dergleichen. Der Antrieb ist gemäß Fig. 2 so ausgebildet, daß das Kniehebelge­ stänge 16 bei geschlossenem Flügel einen kleinen spitzen Win­ kel bildet, während bei geöffnetem Flügel ein großer stumpfer Winkel entsteht, welcher nur etwas kleiner als 180° ist.

Dadurch wird erreicht, daß nahe der Offen- bzw. Schließ­ stellung des Flügels eine Drehung der Abtriebswelle 7 nur eine vergleichsweise geringfügige Verschwenkung des Flügels verur­ sacht, so daß derselbe zu Beginn einer Bewegungsphase aus seiner Offen- bzw. Schließstellung heraus sanft beschleunigt und beim Einschwenken in die jeweils andere Endstellung auch bei annähernd konstanter Rotationsgeschwindigkeit der Ab­ triebswelle 7 sanft verzögert wird.

Zusätzlich kann die Beschleunigung bzw. Verzögerung des Flü­ gels durch eine entsprechende Veränderung der von der Steuer­ einheit 10 erzeugten Motorspannung unterstützt werden, wie in Fig. 3 dargestellt ist, welche die Motorspannung in Abhängig­ keit von der Schwenkstellung der Abtriebswelle 4 bzw. des Öffnungswinkels des Flügels zeigt. Dabei gibt die Kurve 17 den Spannungsverlauf beim Öffnen des Flügels wieder, während die Kurve 18 dem Spannungsverlauf beim Schließen des Flügels entspricht. Zum Öffnen des Flügels wird an dem Gleichstrom­ motor 2 eine zunächst zunehmend ansteigende Spannung ange­ legt, bis ein vorzugebender Maximalwert, beispielsweise 24 Volt, erreicht ist. Kurz vor Erreichen des vollen Öff­ nungswinkels des Flügels wird die Motorspannung U auf einen niedrigeren Wert von beispielsweise 11 Volt abgesenkt, so daß die Offenstellung des Flügels mit verminderter Motordrehzahl erreicht wird. Bei Erreichen der Offenstellung kann die Spannung U abgeschaltet werden, gegebenenfalls kann die Spannung zur Sicherung der Offenstellung am Gleichstrommotor 2 weiterhin anliegen. Bevorzugt ist entsprechend dem strichliert dargestellten Kurvenabschnitt 17′ vor Erreichen der Offen­ stellung der Tür eine Gegenbestromung des Gleichstrommotors 2, d.h. ein Anlegen einer elektrischen Spannung entsprechend um­ gekehrter Polarität, vorgesehen, um die Türbewegung verstärkt abzubremsen.

Das Schließen des Flügels erfolgt in entsprechender Weise, jedoch besitzt die am Gleichstrommotor 2 anliegende Spannung nunmehr umgekehrte Polarität und außerdem eine etwas ge­ ringere Größe, beispielsweise -18 Volt. Die Schließstellung der Tür wird wiederum mit verminderter Motordrehzahl bei einer Spannung von -11 Volt erreicht, wobei zuvor gemäß dem strichliert dargestellten Kurvenabschnitt 18′ eine Gegenbe­ stromung des Gleichstrommotors 2 erfolgen kann.

Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit 10 so programmiert, daß die Gegenbestromung während der Öffnungs- bzw. Schließ­ phase des Flügels nur einmal während einer begrenzten Zeit­ spanne erfolgt, um zu verhindern, daß der Flügel hin- und herschwingend angetrieben wird, wenn er kurz vor oder während der Gegenbestromung von Hand bei seiner Schwenkbewegung ange­ halten wurde.

Im übrigen kann die Veränderung der Motorspannung durch die Steuereinheit 10 in Abhängigkeit von der Stellung der Ab­ triebswelle 7 erfolgen. Dazu sind Abtastelemente 19 und 20 vorgesehen, die mit Kurvenscheiben 21 und 22 auf der Ab­ triebswelle 7 zusammenwirken, welche eine Abtastrolle oder dergleichen an den Abtastelementen 19 und 20 bezüglich der Achse der Abtriebswelle 7 radial nach auswärts drücken, wenn sich die Abtriebswelle 7 einer der Offen- bzw. Schließlage des Flügels entsprechenden Stellung nähert; gleichzeitig da­ mit erzeugt jeweils eines der Abtastelemente 19 bzw. 20 ein Ausgangssignal, welches die Steuereinheit 10 zu einer Verände­ rung der Motorspannung veranlaßt.

Im übrigen reagiert die Steuereinheit 10 auf Impulse nicht dargestellter Befehlsgeber, beispielsweise Schalter, Be­ wegungsdetektoren oder dergleichen, die im Bereich der Tür­ öffnung erregt bzw. betätigt werden können und deren Signale die Steuereinheit 10 veranlassen, an den Gleichstrommotor 2 die jeweils vorgesehene Spannung zum Öffnen bzw. Schließen des Flügels anzulegen.

Am jeweils für die Anordnung des Kniehebelgestänges 16 nicht benötigten Ende der Abtriebswelle 7 kann auf dem Gehäuse ein Rückstellfederaggregat 23 (Fig. 1) angeordnet werden, welches bei spannungslosem Motor die Abtriebswelle 7 im Sinne einer Schließung des Flügels zu verdrehen sucht. Als Federelement des Rückstellfederaggregates 23 ist vorzugsweise eine Spiralfeder 24 vorgesehen, deren inneres Ende mittels eines Kupplungsstückes mit der Abtriebswelle 7 gekuppelt ist und deren äußeres Ende an der Außenwandung eines kreisscheiben­ förmigen, die Spiralfeder 24 umschließenden Federgehäuses festgelegt ist. Dadurch läßt sich bei brandhemmenden und dergleichen Türen auch bei Stromausfall ein sicheres Schließen gewährleisten. Im übrigen kann gegebenenfalls auch beim Normalbetrieb darauf verzichtet werden, den Schließvor­ gang des Flügels mittels des Gleichstrommotors vorzunehmen, es genügt, wenn die Steuereinheit 10 den Motor 2 vor Schließen des Flügels spannungslos setzt.

Abweichend von der in Fig. 2 dargestellten Abtastung der Drehstellung der Abtriebswelle 7 mittels Abtastelementen 19, 20 sowie Kurvenscheiben 21 und 22 können auch andere Ist­ wertgeber vorgesehen werden, beispielsweise optische Ab­ taster, die einen auf der Abtriebswelle 7 oder auf einem mit derselben verbundenen Teil angeordneten Farbkontrast registrieren.

Claims (7)

1. Elektromechanischer Antrieb für Schwenkflügel von Türen oder dergleichen mit in einem gemeinsamen Gehäuse zwi­ schen dem Elektromotor, vorzugsweise einem Gleichstrom­ motor, mit in Gehäuselängsrichtung verlaufender Rotor­ welle, und dessen Steuereinheit angeordnetem selbst­ hemmungsfreien Getriebe, dessen Abtriebswelle quer zur Gehäuselängsrichtung verläuft und mit einem Gestänge zum Antrieb des Flügels kuppelbar ist, wobei das Gestänge als kniehebelartiges Gestänge ausgebildet ist, dessen Hebel in einer Endlage (Schließstellung) des Flügels einen kleinen spitzen und in der anderen Endlage (Offen­ stellung) des Flügels einen großen stumpfen, annähernd gestreckten Winkel bilden, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Gestänge (16) wahlweise auf einer der einander gegenüberliegenden Seiten des bezüglich einer durch die Achse der Abtriebswelle (7) verlaufenden Mittel­ querebene symmetrischen bzw. im wesentlichen sym­ metrischen Gehäuse an die dort zur Aufnahme des Gestänges (16) zugänglichen beiden Enden (15) der Ab­ triebswelle (7) kuppelbar ist;
• - daß die Abtriebswelle (7) mittels eines stark über­ setzten Planetengetriebes (3) mit dem Elektromotor (2) antriebsverbunden ist;
• - daß das Planetengetriebe (3) und der dazu gleich­ achsige Elektromotor (2) als gemeinsam montierbare Einheit angeordnet sind;
• - daß die quer zur Abtriebswelle (7) verlaufende Längs­ achse des Planetengetriebes (3) die Achse der Abtriebs­ welle (7) etwa in deren Mitte durchsetzt.

2. Elektromechanischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abtriebswelle (7) ein größeres Kegelzahnrad (6) und auf der Ausgangs­ welle (4) des Planetengetriebes (3) ein kleineres Kegelzahnrad (5) miteinander kämmend angeordnet sind.

3. Elektromechanischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß am dem Ge­ stänge (16) gegenüberliegenden Ende der Abtriebswelle (7) ein mit der Abtriebswelle (7) gekuppeltes Rückstell­ federaggregat (23) auf dem Gehäuse angeordnet ist.

4. Elektromechanischer Antrieb nach Anspruch 3, ge­ kennzeichnet durch ein kreisscheiben­ förmiges Rückstellfederaggregat (23) mit Spiralfeder (24).

5. Elektromechanischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) zur Beschleunigung des Flügels aus einer Endlage (Schließ-, Offenstellung) heraus mit hoher Spannung entsprechender Polarität und beim Einschwenken des Flügels in die andere Endlage mit einer geringeren Spannung beaufschlagbar ist (Fig. 3).

6. Elektromechanischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) vor Erreichen der jeweiligen Endlage des Flügels - z.B. zwischen einer Bewegungsphase des Flügels, bei der am Elektromotor (2) eine hohe Spannung anliegt, und einer nachfolgenden Bewegungsphase des Flügels, bei der am Elektromotor (2) eine geringere Spannung anliegt - mit einer der jeweiligen Bewegungs­ richtung entgegenwirkenden Spannung beaufschlagbar ist.

7. Elektromechanischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) den Elektromotor (2) in Abhängigkeit von Befehlsgebern, wie Schaltern, Bewegungsdetektoren oder dergleichen, steuert.