DE4442102A1 - Antrieb für Rolladen, Rolltore, Beschattungsanlagen u. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Rolladen, Beschattungsanlagen und der­ gleichen, der in ein Wickelrohr einschiebbar ist, mit einem in einem Gehäuserohr angeordneten Elektromotor und einem ebenfalls in dem Gehäuserohr angeordneten, mit dem Elektromotor verbundenen Untersetzungsgetriebe sowie einen Antrieb für Rolltore und dergleichen, der mit einem Wickelrohr verbindbar ist, mit einem Elektromotor und einem mit diesem verbundenen Untersetzungsgetriebe.

Derartige Antriebe sind allgemein bekannt und z. B. im Katalog 8/94 "Becker Rohrantriebe - Die bewährte Antriebstechnik für Rolladen, Markisen und Sonnen­ schutzanlagen" bzw. in einer "Technischen Information" zu einem "FALTEC AUFSTECKANTRIEB TYP AD1" der Fa. Becker beschrieben. Im Zuge eines gestei­ gerten Komfort- und Sicherheitsbedürfnisses sowie immer schwerer und größer werden der aufzuwickelnder Komponenten werden derartige Antriebe sehr häufig verwendet. Sie bestehen ganz allgemein aus den Baugruppen Elektromotor, Unter­ setzungsgetriebe und Endschalter.

Für den Einsatzfall des Antriebs von Rolladen und Markisen ist eine koaxiale Ausführung in Form sogenannter Rohrantriebe gebräuchlich. Diese Rohrantriebe werden raumsparend in das Wickelrohr eingeschoben und bilden dabei gleichzeitig eine Lagerstelle des Wickelmechanismus. Aufgrund der recht hohen Drehzahl der verwendeten Elektromotoren und der relativ niedrigen erforderlichen Drehzahl der Wickelrolle (zur Erzielung des notwendigen Drehmoments und zur Reduzierung der Wickelgeschwindigkeit) ist der Einsatz von Untersetzungsgetrieben notwendig, deren Untersetzungsverhältnisse typischerweise im Bereich von 40 bis 300 liegen. Aufgrund der koaxialen Bauart der Rohrantriebe werden als Getriebe meist mehr­ stufige Planetengetriebe verwendet.

Für größere Rolltore und vergleichbare Toranlagen sind Antriebe gebräuchlich, die auf den Wellenzapfen einer Wickelwelle aufgesteckt oder in eine Mehrkantöffnung in der Wickelwelle eingesteckt werden und als sogenannte Aufsteck- oder Achs­ antriebe bezeichnet werden. Auch hier ist insbesondere wegen der großen Massen der zu hebenden und senkenden Torsegmente an der Wickelwelle eine geringe Drehzahl, jedoch ein hohes Drehmoment erforderlich. Bei den Aufsteck- oder Achsantrieben ist es üblich, die Drehzahl des Elektromotors durch ein Schnecken­ getriebe, gegebenenfalls mittels einem nachgeschaltetem Stirnradgetriebe zu unter­ setzen. Das Schneckengetriebe bedingt dabei zwangsläufig eine Bauform, bei der die Abtriebswelle und die Motorwelle zueinander in einem rechten Winkel stehen.

Beiden Arten der zuvor beschriebenen elektromechanischen Antriebe ist der erhebliche Nachteil gemein, daß die für die hohe Untersetzung erforderlichen Untersetzungsgetriebe sehr aufwendig in ihrer Bauart und daher sehr kosteninten­ siv sind. So müssen die bei den Rohrantrieben verwendeten Planetengetriebe in der Regel dreistufig ausgebildet sein, woraus eine Zahl von dreizehn zu fertigenden Verzahnungen resultiert. Bei einem Schneckenantrieb mit vorgeschaltetem oder nachgeschaltetem Untersetzungsgetriebe liegt der Bauaufwand in ähnlich hohen Bereichen. Die Untersetzungsgetriebe stellen folglich bei beiden Bauarten einen bezüglich der Kosten solcher Antriebe dominanten Faktor dar. Des weiteren ist bei den Aufsteck- oder Achsantrieben als nachteilig anzusehen, daß, bedingt durch die Schneckengetriebe, die Welle des Elektromotors im rechten Winkel zum Wickelrohr steht und daher einen großen Bauraum in radialer Richtung benötigt.

Zur Verwendung für hoch präzise Stellantriebe sind seit geraumer Zeit sogenannte Spannungswellengetriebe oder Harmonic-Drive-Getriebe bekannt, die in der Druck­ schrift KEM, Heft August 1994, Seite 28. u. 29 unter dem Titel "Untersetzungs­ getriebe: Reduzierung von axialer Baulänge und Gewicht - Die Schere angesetzt" beschrieben sind. Die Funktionsweise solcher Spannungswellengetriebe basiert auf einer recht kompliziert erzeugten Relativbewegung zwischen zwei hülsen- oder ringförmigen Bauteilen, dem sogenannten Circularspline und dem sogenannten Flexspline. In dem innenverzahnten Circularspline ist koaxial der außenverzahnte und mit letztgenanntem partiell an zwei Stellen im Eingriff befindliche Flexspline angeordnet. Innerhalb des Flexsplines ist wiederum koaxial ein sogenannter Wave­ generator angeordnet, bei dem es sich z. B. um einen wälzkörpergelagerten Nocken mit elliptischer Außenkontur handeln kann. Das innere Umfangsmaß des Flexspline ist so auf den Umfang der Ellipse abgestimmt, daß die zur reibungsarmen Lagerung dienenden Wälzkörper mit geringem Spiel zwischen beiden Bauteilen gelagert sind. Dreht sich der Wavegenerator, so verformt er fortlaufend den Flexspline an zwei gegenüberliegenden Stellen, wodurch dessen Außenverzahnung in den umlaufen­ den Bereichen um die Schnittpunkte mit der großen Halbachse des Flexspline in die Innenverzahnung des Circularspline eingreift. Bei einer Umdrehung des Wavegene­ rators wird aufgrund einer geringen Differenz in den Zähnezahlen des Circularspline und des Flexspline auf diese Weise eine sehr feine Relativverdrehung zwischen dem Circularspline und dem Flexspline erreicht.

Derartige Getriebe weisen bereits bei einstufiger Bauweise Untersetzungsverhält­ nisse im Bereich von etwa 50 : 1 bis 320 : 1 auf und zeichnen sich dabei durch ihre außergewöhnliche Spielarmut aus, weshalb sie für einen Einsatz als Präzisions­ getriebe sehr geeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für Rolladen, Beschat­ tungsanlagen und dergleichen zu schaffen, der durch Reduzierung der Anzahl der für die Untersetzung erforderlichen Verzahnungen unter gleichzeitiger Beibehaltung konventioneller Elektromotoren und einer platzsparenden Bauweise kostengünstiger herstellbar ist.

Hinsichtlich eines Antriebs für Rolladen, Beschattungsanlagen und dergleichen ist die Aufgabe ausgehend von einem Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß das Untersetzungsgetriebe ein Spannungswellengetriebe ist, das einen Wavegenerator, einen Flexspline und einen Circularspline aufweist.

Hierdurch wird der enorme Vorteil erzielt, daß aufgrund des sehr hohen Unterset­ zungsverhältnisses des Spannungswellengetriebes das Untersetzungsgetriebe einstufig ausgeführt werden kann. Die Zahl der Verzahnungen kann von in der Regel dreizehn, bei Antrieben nach dem Stand der Technik, auf lediglich zwei reduziert werden, wobei jedoch das gleiche, sehr hohe Untersetzungsverhältnis wie bei einem dreistufigen Planetengetriebe erzielt werden kann. Des weiteren ist die Beibehaltung der platzsparenden koaxialen Bauweise, eine Unterbringung des gesamten Antriebs im Wickelrohr sowie die weitere Verwendung der bekannten Elektromotoren möglich. Unter Beibehaltung sämtlicher Vorteile der bekannten Antriebe für Rolladen, Beschattungsanlagen und dergleichen wird folglich mit der Erfindung ein Antrieb geschaffen, der zudem aufgrund des deutlich verminderten Fertigungsaufwands wesentlich kostengünstiger herstellbar ist.

Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebs wird vorgeschlagen, daß der Flexspline starr mit einem zum Gehäuserohr koaxialen Wellenzapfen zur Drehmomentausleitung verbunden ist, und der Circularspline von einem Bereich der Innenseite des Gehäuserohres gebildet ist. Diese Ausgestaltung stellt eine beson­ ders elegante Anpassung des Prinzips des Spannungswellengetriebes an die Verhältnisse bei Wickelantrieben dar, da der Circularspline von einem Teil des Gehäuserohres selbst gebildet ist und daher kein separates Bauteil mehr erforder­ lich ist. Die Verbindung des Flexsplines mit einer zum Gehäuserohr koaxialen Welle ermöglicht die zentrale Herausführung dieser Welle aus dem Gehäuserohr, wodurch sowohl die erforderliche Drehmomentausleitung aus dem Gehäuserohr als auch eine einseitige Einleitung von Teilen der Gewichtskräfte des Gehäuserohres ein­ schließlich des gesamten Antriebs in das übergeschobene Wickelrohr erreicht wird.

In Bezug auf einen Antrieb für Rolltore und dergleichen ist die Aufgabe ausgehend von einem Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 dadurch gelöst, daß das Untersetzungsgetriebe ein Spannungswellengetriebe ist, das einen Wavegene­ rator, einen Flexspline und einen Circularspline aufweist.

Analog zu dem oben beschriebenen Antrieb für Rolladen, Beschattungsanlagen und dergleichen ist auch in diesem Fall die Verwendung eines einstufigen Unterset­ zungsgetriebes möglich, bei dem nur zwei Verzahnungen zu fertigen sind. Diese erhebliche Reduzierung im Fertigungsaufwand führt zu einer drastischen Senkung der Kosten für das Untersetzungsgetriebe. Des weiteren ist im Gegensatz zu den Untersetzungsgetrieben mit Schneckenrädern die rechtwinklige Anordnung von Wickelrohr und Elektromotor nicht mehr erforderlich, so daß der erfindungsgemäße Antrieb für Rolltore und dergleichen mit einem deutlich verminderten Bauraum in radiale Richtung auskommt. Die Möglichkeit zur Entfernung des Antriebs von dem Wickelrohr, ohne dabei das gesamte Wickelrohr einschließlich der aufgewickelten Torsegmente ausbauen zu müssen, bleibt bei dem erfindungsgemäßen Antrieb vollständig erhalten, so daß es sich auch hierbei um einen echten Aufsteckantrieb handelt.

Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebs ist vorgesehen, daß der Flexspline starr mit einer Abtriebswelle verbunden ist, und der Circularspline von einem zur Abtriebswelle konzentrisch angeordneten Teilstück eines feststehenden Gehäuses gebildet wird. Die zentrale Ableitung des Drehmoments aus dem Gehäu­ se, in dem der Flexspline rotiert, stellt eine sinnvolle Möglichkeit dar und erlaubt eine einfache Befestigung des Gehäuses an einer Lagerung des Wickelrohrs. Die Ausbildung eines zur Abtriebswelle konzentrisch angeordneten Teilstücks des feststehenden Gehäuses als Circularspline führt dazu, daß letzterer nicht als separates Bauteil, das irgendwie mit dem Gehäuse verbunden werden müßte, hergestellt werden muß.

Die Erfindung weiter ausgestaltend wird vorgeschlagen, daß der Wavegenerator als kugelgelagerter Nocken ausgebildet ist. Dies stellt eine fertigungstechnisch sehr einfach herzustellende Art eines Wavegenerators dar, die sich zudem aufgrund der Lagerung mittels Kugeln durch ihre Reibungsarmut auszeichnet.

Schließlich wird nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß der Wavegenerator als Planetengetriebe mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Sonnenrad und zwei im Flexspline um dieses umlaufenden Planetenrädern ausgebildet ist. Auf diese Weise läßt sich durch entsprechende Wahl des Untersetzungsverhältnisses in diesem vorgeschalteten Planetengetriebe bei ein und demselben Untersetzungs­ verhältnis zwischen Flexspline und Circularspline das Gesamtübersetzungsverhält­ nis des Antriebs innerhalb gewisser Grenzen variieren. Hierdurch ist eine Anpas­ sung an die jeweils geforderten Werte für Wickelgeschwindigkeit bzw. Drehmo­ ment möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Antrieb für Rolladen, Beschattungsanlagen und dergleichen,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen Antrieb nach Fig. 1 entlang der Linie II-II, und

Fig. 3 einen Querschnitt nach Fig. 2 mit einer alternativen Ausgestaltung des Wavegenerators.

In Fig. 1 ist dargestellt, wie aus der Stirnseite 1 eines Gehäuserohres 3 ein Wellenzapfen 4 herausragt und an der Stirnseite 2 ein Wellenzapfen 5 befestigt ist, der zur Lagerung des Antriebs, z. B. in einem Rolladenkasten, dient. Über das Gehäuserohr 3 des dargestellten Antriebs wird das eigentliche, in der Zeichnung nicht abgebildete Wickelrohr, auf dem die Rolladenlamellen oder das Markisentuch aufgewickelt werden, geschoben. Eine Stirnseite dieses - z. B. eine Außenkontur in Form eines Mehrkants aufweisenden - Wickelrohres kommt dabei an einem Bund B einer drehbar um den Wellenzapfen 5 und das Gehäuserohr 3 gelagerten Hülse H zur Anlage. Die mit dem Wickelrohr um das Gehäuserohr 3 rotierende Hülse H ist mit einer nicht näher dargestellten, aber bekannten Einrichtung zur Endabschal­ tung des Antriebs nach einer gewissen Zahl von Umdrehungen verbunden. Das Wickelrohr ist je nach der horizontalen Erstreckung des Rolladens bzw. der Markise sehr viel länger als das im Inneren befindliche Gehäuserohr 3 des Antriebs. Letzte­ rer überträgt das Antriebsmoment über ein mit dem Wellenzapfen 4 und dem Innenquerschnitt des Wickelrohres formschlüssig verbundenes scheibenförmiges Übertragungselement auf das Wickelrohr, das an seiner der Hülse H abgewandten Stirnseite einen Wellenzapfen zur drehbaren Lagerung, z. B. in einem Rolladenka­ sten, aufweist.

Das im Innern des Gehäuserohres 3 angeordnete Untersetzungsgetriebe 6, das von einem Elektromotor 7 angetrieben wird, besteht im wesentlichen aus einem Wavegenerator 8, einem Flexspline 10 und einem Curcularspline 11. Der Elek­ tromotor 7 treibt zunächst einen Wavegenerator 8 an, der die Form eines ellipti­ schen Nockens aufweist. Der Wavegenerator 8 ist mittels einer Vielzahl von Kugeln 9 innerhalb eines Flexsplines 10 gelagert, der die Form eines Topfes aufweist. Während sich die Kugeln 9 auf der glatten Innenseite des oben offenen Endes des Flexsplines 10 abwälzen, weist letzterer auf der gegenüberliegenden Außenseite eine umlaufende Außenverzahnung auf. Diese Außenverzahnung ist mit der Innenverzahnung eines konzentrisch zu diesem angeordneten Circularspline 11 im Eingriff, wobei letzterer einen Teil der Innenseite des Gehäuserohres 3 bildet und mit diesem einstückig verbunden ist.

Aus Fig. 2 läßt sich entnehmen, wie der Wavegenerator 8 als eine elliptische Scheibe ausgebildet ist, die von dem in dieser Figur nicht dargestellten Elektromo­ tor angetrieben und mittels einer Vielzahl von Kugeln 9 innerhalb des aus einem flexiblen Material bestehenden Flexsplines 10 gelagert ist. Je nach der Winkel­ stellung der großen Halbachse 12 des Wavegenerators 8 wird die außenverzahnte Seite des Flexsplines 10 mit der Drehfrequenz des Wavegenerators um laufend an zwei verschiedenen Stellen verformt. In der Fig. 2 sind zwei mögliche Formen der Kontur des außenverzahnten Flexsplines 10 eingezeichnet, die zwei rechtwinklig aufeinanderstehenden Ausrichtungen der großen Halbachse 12 des Wavegenera­ tors 8 entsprechen. Bei der abgebildeten horizontalen Ausrichtung der großen Halbachse 12 ist der Flexspline 10 auf der rechten und linken Seite aufgeweitet und an diesen Stellen mit der Innenverzahnung des Circularsplines 11 im Eingriff.

Infolge der Drehbewegung des Wavegenerators 8 läuft die Verformung des Flexsplines 10 mit identischer Drehzahl um und führt so zu einem Umlauf der Eingriffsstellen der beiden Verzahnungen. Aufgrund einer relativ kleinen Differenz in den Zähnezahlen der beiden Verzahnungen entsteht mit jeder Umdrehung des Wavegenerators 8 eine sehr feine Relativbewegung zwischen dem Flexspline 10 und dem Circularspline 11, die zur Drehzahlreduzierung herangezogen wird. Auf diese Weise sind einstufige Untersetzungen im Bereich von 50 : 1 bis 320 : 1 erreichbar.

Aus Fig. 1 kann wiederum abgelesen werden, wie die Relativbewegung zwischen dem Circularspline 11 und dem Flexspline 10 zu einer langsamen Umdrehung des mit dem topfförmigen Flexspline 10 verbundenen Wellenzapfens 4 führt, weil das mit dem Circularspline 11 verbundene Gehäuserohr 3 an einer Drehung in einer nicht dargestellten Lagerung des Wellenzapfens 5 gehindert ist. Auf diese Weise wird die hohe Drehzahl des Elektromotors 7 mit Hilfe eines nur einstufigen Unter­ setzungsgetriebes 6 nach Art eines Spannungswellengetriebes in eine sehr langsa­ me Drehbewegung des Wellenzapfens 4 umgewandelt und aufgrund des Über­ tragungselements auf das Wickelrohr übertragen.

Ein nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebs für ein Rolltor und dergleichen hat im wesentlichen das Aussehen des in Fig. 1 abgebildeten Antriebs für Rolladen, Beschattungsanlagen und dergleichen, mit dem Unterschied, daß das z. B. rohrförmige Gehäuse (ähnlich dem Gehäuserohr 3) linear an eine Lagerung einer Wickelrolle angeflanscht und dabei der Wellenzapfen 4 in eine entsprechende Öffnung in der Wickelrolle eingesteckt wird.

Fig. 3 zeigt als alternative Ausgestaltung einen Wavegenerator 13, der die Form eines Planetengetriebes aufweist, das aus einem mit der nicht dargestellten Motor­ welle verbundenen Sonnenrad 14 sowie zwei im Inneren des Flexsplines 10 umlaufenden Sonnenrädern 15 besteht. Je nach der Stellung der beiden Planeten­ räder 15 wird der Flexspline 10 an verschiedenen Stellen verformt, so daß auch hier aufgrund einer umlaufenden Verformung eine Relativbewegung zwischen dem Flexspline 10 und dem Circularspline 11 erfolgt.

Claims (6)

1. Antrieb für Rolladen, Beschattungsanlagen u. dgl., der in ein Wickelrohr einschiebbar ist, mit einem in einem Gehäuserohr angeordneten Elektromo­ tor und einem ebenfalls in dem Gehäuserohr angeordneten, mit dem Elek­ tromotor verbundenen Untersetzungsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (6) ein Spannungswellengetriebe ist, das einen Wavegenerator (8), einen Flexspline (10) und einen Circularspline (11) auf­ weist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flexspline (10) starr mit einem zum Gehäuserohr (3) koaxialen Wellenzapfen (4) zur Dreh­ momentausleitung verbunden und der Circularspline (11) von einem Bereich der Innenseite des Gehäuserohres (3) gebildet ist.

3. Antrieb für Rolltore u. dgl., der mit einem Wickelrohr verbindbar ist, mit einem Elektromotor und einem mit diesem verbundenen Untersetzungs­ getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (6) ein Spannungswellengetriebe ist, das einen Wavegenerator (8), einen Flexspline (10) und einen Circularspline (11) aufweist.

4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flexspline (10) starr mit einer Abtriebswelle verbunden ist und der Circularspline (11) von einem zur Abtriebswelle konzentrisch angeordneten Teilstück eines fest­ stehenden Gehäuses gebildet ist.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wavegenerator (8) als wälzkörpergelagerter Nocken ausgebildet ist.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wavegenerator (13) als Planetengetriebe mit einem vom Elektromotor (7) angetriebenen Sonnenrad (14) und zwei im Flexspline (10) um dieses umlaufenden Planetenrädern (15) ausgebildet ist.