DE4444133A1 - Antrieb für Tür oder Fenster - Google Patents
Antrieb für Tür oder FensterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Tür oder Fenster, vorzugsweise Tür
schließer, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1
Aus DE-OS 36 38 353 ist ein Türschließer der eingangs genannten Art be
kannt. Das Ritzel und die Zahnstange weisen jeweils acht Zähne auf, welche
bei alternierender Drehung des Ritzels zwischen Achsdrehwinkeln von 0 bis ca.
190 Grad miteinander kämmen.
Aus der DE-GM 93 19 547 ist ein Türschließer mit einem ähnlichen Ritzel-
Zahnstangengetriebe bekannt. Das Ritzel und die Zahnstange weisen jeweils
6 Zähne auf, die bei der alternierenden Drehung des Ritzels zwischen 0 und
ca. 180 Grad miteinander kämmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Türschließer der eingangs ge
nannten Art so auszubilden, daß bei kompakter Baugröße des Türschließers
das Übersetzungsverhältnis des Ritzels über einen relativ kleinen Drehwinkelbe
reich stark variiert und das Getriebe einwandfrei bei gutem Wirkungsgrad ohne
Zahnbruch läuft.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Besondere Ausgestaltungen ergeben sich mit Merkmalen der Unteransprüche.
Im nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele anhand von Figuren erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Türschließers;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des in dem Türschließer in Fig. 1
zur Anwendung kommenden Ritzel-Zahnstangengetriebes bei einer
Stellung des Ritzels mit Achsdrehwinkel von 0 Grad, Schließstel
lung der Tür;
Fig. 3-5 entsprechende Darstellungen wie in Fig. 2, jedoch mit unter
schiedlichen Stellungen des Ritzels mit Achsdrehwinkel von
30 Grad (Fig. 3) bzw. 90 Grad (Fig. 4) bzw. 180 Grad (Fig. 5),
bei entsprechend fortschreitend geöffneter Tür;
Fig. 6-10 vergrößerte Darstellungen des Getriebes in Fig. 1 im Bereich der
in Eingriff kommenden Zähne bei den unterschiedlichen Stellungen
des Ritzels mit Achsdrehwinkel von 0 Grad (Fig. 6) bzw. 5 Grad
(Fig. 7) bzw. 18 Grad (Fig. 8) bzw. 30 Grad (Fig. 9) bzw.
40 Grad (Fig. 10);
Fig. 11 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit von Achsdrehwinkel
und Türöffnungswinkel bei einer Ausführung des Türschließers in
Fig. 1 als obenliegender Gleitarmtürschließer in Standardmontage
an einer Tür.
Der in Fig. 1 dargestellte Türschließer weist eine Kolben-Zylinder-Einheit auf.
Der Kolben 1 ist im Zylinder 2 verschiebbar angeordnet. In dem Zylinder 2 ist
ein Hydrauliköl eingefüllt. Der Kolben 1 wirkt mit einer Schließerfeder 3 zu
sammen, die in Fig. 1 rechts vom Kolben 1 im Zylinder 2 angeordnet ist. Die
Schließerfeder 3 ist in dem dargestellten Fall als Schraubendruckfeder ausge
bildet.
Beim Öffnen der Tür wird der Kolben 1 in Fig. 1 nach rechts in Richtung Pfeil
"Auf" entgegen der Wirkung der Schließerfeder 3 bewegt. Beim Schließen wird
der Kolben 1 unter Wirkung der Schließerfeder 3 in Gegenrichtung, also nach
links, entlang Pfeil "Zu" bewegt. Die Schließbewegung wird dabei hydraulisch
gedämpft.
Hierfür ist in dem Zylinderraum links vom Kolben 1 bei der Schließbewegung
ein Druckraum 2a ausgebildet. In einem nichtdargestellten Überströmkanal von
dem Druckraum 2a in einen Drucklosraum - z. B. ist der Federraum 2b als
Drucklosraum ausgebildet - sind Strömungsventile geschaltet, über die die
Strömungsgeschwindigkeit beim Überströmen und damit die Schließgeschwin
digkeit der Tür einstellbar ist.
Bei der Öffnungsbewegung läuft der Kolben in Fig. 1 nach rechts, dabei öff
net ein z. B. im Kolben angeordnetes Einwegventil.
Der Kolben 1 ist über einen Zahntrieb mit einer Schließerwelle 4 getriebemäßig
verbunden. Im vorliegenden Fall ist der Zahntrieb als Ritzel-/Zahnstangenge
triebe ausgeführt. Hierfür ist der Kolben 1 als Hohlkolben ausgebildet, der die
Zahnstange 1a trägt. Sie wirkt mit einem an der Schließerwelle 4 drehfesten
Ritzel 4a. Die Schließerwelle 4 ist in einem zylinderfesten Drehlager im Zylin
der 2 gelagert und unmittelbar oder über ein kraftübertragendes Gestänge mit
der Tür verbunden. Hierfür kann, wie an sich bekannt, je nach Montageart und
Ausführung des Türschließers der in einem Türschließergehäuse angeordnete
Zylinder 2 am Türblatt oder am Türrahmen montiert sein und die Schließerwel
le 4 unmittelbar oder über das kraftübertragende Gestänge am Türrahmen
bzw. am Türblatt angreifen, z. B. als Gleitarm, der in einer Gleitschiene geführt
ist.
Im folgenden wird das Ritzel-/Zahnstangengetriebe in Verbindung mit den
Fig. 2 bis 10 beschrieben, welches bei dem Türschließer in Fig. 1 eingesetzt
ist, jedoch grundsätzlich auch bei anderen Anwendungen als Getriebe einge
setzt werden kann.
Das Ritzel 4a ist ein unrundes Ritzel. Es wirkt mit einer entsprechenden Ge
genverzahnung 1a zusammen, welche translatorisch bewegt wird und im fol
genden Zahnstange 1a genannt wird. Die Kurven, die die theoretischen Kraft
übertragungspunkte von Ritzel und Zahnstange angeben, bei miteinander
kämmenden Verzahnungen üblicherweise als Wälz- oder Rollkurven bezeich
net, sind in den Fig. 2 bis 5 angegeben. Sie werden im folgenden Rollkur
ven genannt. Die ritzelseitige Rollkurve ist mit 40 und die zahnstangenseitige
Rollkurve mit 10 bezeichnet. Ferner sind die Winkelkoordinaten um die Ritzel
drehachse X eingezeichnet. Ferner sind die wirksamen Hebelarme bei den Rit
zelstellungen von 0 Grad, 90 Grad und 180 Grad mit den Bezeichnungen a, b
bzw. c im Ritzel 4 eingezeichnet.
Es ist zu erkennen, daß zwischen den Winkelkoordinaten 0 bis 50 Grad ein
starker Abfall des wirksamen Hebelarms vorliegt. Die Rollkurve 40 verläuft in
diesem Bereich linear, kann jedoch auch vorzugsweise in den Endabschnitten
dieses Bereichs gekrümmt verlaufen. Bei Winkelkoordinaten zwischen 50 bis
100 Grad ist der wirksame Hebelarm vergleichsweise gering und ungefähr
konstant. Mit größeren Winkelkoordinaten steigt er wieder an. Die Rollkurve
verläuft etwa spiralförmig gekrümmt. Bei abgewandelten Ausführungsbeispie
len kann der Rollkurvenverlauf auch anders sein, z. B. nach dem anfänglich li
nearen Verlauf kreisförmig gekrümmt, vorzugsweise mit Krümmungsmittel
punkt in der Ritzeldrehachse X. Es sind Abwandlungen möglich, bei denen also
der wirksame Hebelarm in diesem Bereich konstant ist oder zunimmt oder
abfällt, je nach gewünschtem Übertragungsverhältnis. Ferner sind Abwandlun
gen möglich, bei denen anstelle des linearen Anstiegs der Rollkurve bei kleinen
Winkelkoordinaten ein um die Ritzeldrehachse X konvex nach außen oder aber
auch konkav nach innen relativ zur Ritzeldrehachse X ausgebildeter Verlauf der
Rollkurve 40 im Bereich der kleinen Winkelkoordinaten vorgesehen ist.
Die in Fig. 2 eingezeichneten Winkelkoordinaten korrespondieren mit be
stimmten Türöffnungswinkeln abhängig von der Übersetzung zwischen der Rit
zeldrehachse X und der Tür, welche bestimmt ist durch die Geometrie des
kraftübertragenden Gestänges und die Montagegeometrie.
Bei herkömmlichen obenliegenden Gleitarmtürschließern in aufliegender
Standardmontage ergibt sich die in der graphischen Darstellung in Fig. 11
angegebene Abhängigkeit zwischen den Winkelkoordinaten des Ritzels und
dem Türöffnungswinkel. Aus dieser Abhängigkeit wird die Korrelation zwi
schen dem einerseits am Ritzel 4 und andererseits an der Tür auftretenden
Drehmomenten bestimmt.
Das Ritzel 4a in dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist 5 Zähne auf: R1
bis R 5. Die Zahnstange 1a bzw. der Kolben 1 weist 6 Zähne auf: K1 bis K6.
Über diese Zähne wirken Ritzel 4a und Zahnstange 1a zusammen, wobei sich
das Ritzel bei der Öffnungsbewegung im Gegenuhrzeigersinn und bei der
Schließbewegung im Uhrzeigersinn also alternierend dreht. Die Zahnstange 1
wird dabei in Richtung Pfeil "Auf" bzw. Pfeil "Zu" verschoben.
Um die Verteilung der Zähne R1 bis R5 über dem Umfang des Ritzels 4 bzw.
über der Rollkurve 40 durch Daten zu beschreiben, sind in Tabelle 1 die
Schnittpunkte der Flanken der Zähne R1 bis R5 mit der Rollkurve 40 in Winkel
koordinaten angegeben, wobei Ria den Schnittpunkt der rechten Flanke und
Ric den Schnittpunkt der linken Flanke darstellt. Ferner sind die Winkelkoordi
naten der Kopfscheitelpunkte der Zähne mit Rib angegeben und die Winkelko
ordinaten der Fußpunkte zwischen den Zähnen mit Ri, i + 1.
Die Zähne R2 bis R5 weisen eine herkömmliche Gestaltung mit einem Kopf
scheitelpunkt und beiderseits des Scheitelpunkts ähnlich gekrümmten Flanken
auf. Anders ausgebildet ist der Zahn R1, der in dem linearen Bereich der
Wälzkurve wirksam ist. Die Winkelkoordinaten der Punkte R1a, R1c und R1,2
betragen 1 Grad, 18 Grad bzw. 29 Grad. Es handelt sich hierbei um einen
nicht herkömmlichen Zahn, der sich in seiner Zahnformgestaltung und in seiner
Lage relativ zur Rollkurve und in seiner Funktionsweise bzw. Eingriffscharak
teristik von den herkömmlichen Zähnen unterscheidet, wie im nachfolgenden
noch näher erläutert werden wird.
Die kolbenseitigen Zähne K1 bis K6, d. h. die Zähne der Zahnstange 1a sind
passend zu den Ritzelzähnen R1 bis R5 ausgebildet.
Die Arbeitsweise des Getriebes mit dem Zusammenwirken der Ritzelzähne R1
bis R5 mit den Zahnstangenzähnen K1 bis K6 geht aus den Fig. 2 bis 5
hervor, welche die Drehstellungen des Ritzels in den unterschiedlichen Be
triebsstellungen zeigen.
Bei der Anwendung in dem Türschließer in Fig. 1 wirkt bei Drehung des Rit
zels im Gegenuhrzeigersinn, also bei der Öffnungsbewegung, sowie auch bei
Drehung des Ritzels im Uhrzeigersinn, also bei der Schließbewegung, jeweils
die Schließerfeder 3 auf die Verzahnung in gleicher Richtung ein, so daß in
beiden Richtungen jeweils dieselbe Zahnflanke belastet wird, in Fig. 2 jeweils
die rechte Zahnflanke der Ritzelzähne R1 bis R5 und die linke Zahnflanke der
Zahnstangenzähne K1 bis K5. Diese sogenannten druckseitigen Flanken sind in
Fig. 2 jeweils mit 41, 42, 43, 44, 45 an den Zähnen des Ritzels und mit 11,
12, 13, 14, und 15 an den Zähnen der Zahnstange bezeichnet. An diesen
Flanken liegen die zum Eingriff kommenden Eingriffsstellen bzw. Eingriffsflä
chen der Zähne.
Wie aus den Fig. 6 bis 10 zu erkennen ist, gibt es in jeder Drehstellung des
Ritzels im Eingriff mit der Zahnstange 1a mindestens einen Flankenberührungs
punkt. Er wird im folgenden als momentaner Eingriffspunkt EX bezeichnet. Er
wandert bei fortschreitender Drehung des Ritzels und liegt dabei jeweils auf
den miteinander zum Eingriff kommenden Flanken von Ritzel und Zahnstange,
und zwar jeweils auf den druckseitigen Flanken 11, 41, dann 12, 42, dann 13,
43, dann 14, 44, dann 15, 45 bei maximalem Öffnungswinkel.
Die Ritzelzähne R2 bis R5 kämmen mit den zahnstangenseitigen Zähnen K2 bis
K5 in herkömmlicher Weise im Unterschied zu dem Ritzelzahn R1 und Zahn
stangenzahn K1, welche in nicht herkömmlicher Weise zusammenwirken, wie
im nachfolgenden noch näher anhand der Figuren erläutert werden wird.
Das herkömmliche Eingriffsverhalten der Zähne R2 bis R5 und K2 bis K5 ergibt
sich aus den Fig. 9 und 10, welche den Übergang vom ersten Zahn R1, K1
zum zweiten Zahn R2, K2 zeigen.
Bei Drehung des Ritzels 4 im Gegenuhrzeigersinn (Öffnungsbewegung) wan
dert EX auf der druckseitigen Flanke 42 des Zahns R2 also vom Fuß zum Kopf
hin und auf der druckseitigen Flanke 12 des Zahns K2 vom Kopf zum Fuß hin.
Die dabei zum Eingriff kommenden Flächen auf den druckseitigen Flanken 12
und 42 sind mit E12 und E42 bezeichnet. Bei weiter fortschreitender Drehung
des Ritzels 4 kommen sodann die Zähne R3 und K3 miteinander in Eingriff,
wobei EX in entsprechender Weise auf den Flanken 13 und 43 wandert. Dies
setzt sich entsprechend fort bei weiterer Drehung, bei der die weiteren Zähne
R4, K4 und sodann R5, K5 miteinander in Eingriff kommen. Die Bewegungs
richtung von EX läuft also auf dem druckseitigen Zahnflanken 12, 13, 14, 15
entgegen der Bewegungsrichtung der Zahnstange.
Bei Drehung des Ritzels im Uhrzeigersinn (Schließbewegung) ist das Eingriffs
verhalten dieser herkömmlichen Zähne R2 bis R5, K2 bis K5 entsprechend. EX
wandert dabei an denselben Flanken wie bei der zuvor beschriebenen Öff
nungsbewegung, jedoch gerade in umgekehrter Richtung.
Dieses Eingriffsverhalten der Zähne R2 bis R5, K2 bis K5 ist bei herkömmlich
miteinander kämmenden Zähnen bekannt. Die miteinander in Eingriff kommen
den Zahnflanken rollen aufeinander ab bzw. wälzen aufeinander ab. Relativ
gering ist der Anteil an spezifischem Gleiten.
Ein anderes Eingriffsverhalten ergibt sich bei Zusammenwirken der Zähne R1
und K1. Dieses Eingriffsverhalten ist in den Fig. 6 bis 8 zu erkennen. Bei
Drehung des Ritzels im Gegenuhrzeigersinn (Öffnungsbewegung) wandert der
momentane Eingriffspunkt EX (Flankenberührungspunkt) auf der druckseitigen
Flanke 11 des zahnstangenseitigen Zahns K1 vom Fuß zum Kopf hin, wobei
bei fortschreitender Öffnungsbewegung bzw. Drehung des Ritzels in Öffnungs
richtung auf der Flanke 11 die zum Eingriff kommende Eingriffsfläche E11
überstrichen wird, welche sich auf der Zahnflanke 11 des Zahns K1 fast über
die gesamte Flanke 11 vom Fuß zum Kopf hin erstreckt. Auf dem Ritzelzahn
R1 wandert EX hingegen nur über einen engbegrenzten Bereich unter Aus
bildung einer engbegrenzten Eingriffsfläche E41. Sie kann im Grenzfall punkt-
oder linienförmig sein und wird im folgenden Eingriffsstelle E41 bezeichnet.
Im dargestellten Fall ist E11 also wesentlich größer als E41, d. h. EX über
streicht auf der Flanke 11 eine wesentlich größere Fläche als auf der Flan
ke 41. Es sei noch angemerkt, daß bei der dargestellten speziellen Zahnform
von R1 und K1 der momentane Eingriffspunkt EX auf der engbegrenzten rit
zelseitigen Eingriffsfläche E41 während der Drehung des Ritzels beim Öffnen
eine ganze Hin- und Herbewegung ausführt, wobei der Umkehrpunkt dieser
Hin- und Herbewegung bei sehr kleinem Öffnungswinkel liegt. Gleichzeitig läuft
der momentane Eingriffspunkt EX auf der deutlich größeren Eingriffs
fläche E11, wie bereits beschrieben, in nur eine Richtung, d. h. beim Öffnen
konstant vom Fuß zum Kopf hin.
Bei Drehung im Uhrzeigersinn (Schließbewegung) ist das Eingriffsverhalten
entsprechend, wobei EX dann auf derselben druckseitigen Flanke 11 des
Zahns K1 jedoch in umgekehrter Richtung, d. h. vom Kopf zum Fuß hin läuft
und EX auf der druckseitigen Flanke 41 des Zahns R1 wieder auf E41 unter
Hin- und Herbewegung ebenfalls in entsprechender Weise wie beim Öffnen,
jedoch in umgekehrter Richtung läuft.
Dieses besondere Eingriffsverhalten der Zähne R1 und K1 bedeutet, daß die
Zähne R1 und K1 überwiegend aufeinander gleiten. Der Anteil von Abrollen
und Abwälzen ist sehr gering; er kann gleich Null sein. Auffällig bei diesem
speziellen Eingriffsverhalten ist, daß der momentane Eingriffpunkt EX auf der
zum Eingriff kommenden Flanke 11 des Zahns K1 gerade in umgekehrte Rich
tung wandert wie bei den herkömmlichen Zähnen K2 bis K5, R2 bis R5, d. h.
bei derselben Drehrichtung des Ritzels und derselben Bewegungsrichtung der
Zahnstange - z. B. Drehung des Ritzels in Gegenuhrzeigersinn und damit Bewe
gung der Zahnstange in Richtung Auf - wandert der momentane Eingriffspunkt
EX auf der zahnstangenseitigen Flanke 11 vom Fuß zum Kopf hin und bei den
herkömmlichen Zähnen R2 bis R5, K2 bis K5, vom Kopf zum Fuß hin. Bei Dre
hung des Ritzels in Gegenrichtung und Bewegung der Zahnstange in Richtung
Zu gilt dies entsprechend gerade umgekehrt.
Ferner ist die zum Eingriff kommende Eingriffsstelle E41 auf der wirksamen
Flanke 41 des Zahns R1 eng begrenzt in engen Achswinkelkoordinaten, dies
bedeutet, der momentane Eingriffspunkt EX verbleibt in der eng begrenzten Ein
griffsstelle E41 in nahezu unveränderter Position in einem engen Bereich auf
der Flanke 41. Die Achswinkelkoordinaten von E41 liegen bei negativem Achs
winkel von wenigen Grad z. B. um -1 Grad. Der momentane Eingriffspunkt EX
führt eine Hin- und Herbewegung aus. Demgegenüber ist, wie bereits beschrie
ben, die zum Eingriff kommende Eingriffsfläche E42, E44 auf den herkömm
lichen Ritzelzähnen R2 bis R5 wesentlich größer und EX läuft bei Drehung des
Ritzels in Gegenuhrzeigersinn auf den Flanken 42, 43, 44, 45 vom Fuß zum
Kopf hin und bei Drehung in Uhrzeigersinn in Gegenrichtung.
Bei abgewandelter Zahnform von R1 und K1 kann der momentane Eingriffs
punkt EX auf der zahnstangenseitigen Eingriffsfläche E11 anstelle der beim
dargestellten Ausführungsbeispiel beschriebenen konstantgerichteten Bewe
gung eine Hin- und Herbewegung ausführen. Gleichzeitig kann EX auf der
ritzelseitigen Eingriffsfläche E41 ebenfalls eine solche Hin- und Herbewegung
ausführen oder aber auf E41 konstant in eine Richtung laufen oder nahezu
unbewegt auf der Flanke 41 an einer Stelle verbleiben unter Ausbildung einer
im Grenzfall punkt- oder linienförmigen Eingriffsstelle E41.
Ferner sind abgewandelte Ausführungen möglich, bei denen die zahnstangen
seitige Eingriffsfläche E11 eng begrenzt ist und die ritzelseitige Eingriffsflä
che E41 wesentlich größer ausgebildet ist, d. H. also gerade umgekehrt wie im
dargestellten Fall.
Claims (3)
1. Antrieb für Tür oder Fenster, vorzugsweise Türschließer, insbesondere mit
hydraulischer Dämpfung,
mit einer Kolben-Zylinder-Einrichtung, wobei der Kolben mit einer Ab triebswelle, z. B. Schließerwelle über ein Ritzel-Zahnstangengetriebe ge triebemäßig verbunden ist und mit einer Schließerfeder zusammenwirkt und zumindest beim Schließen hydraulisch gedämpft ist,
wobei das Ritzel-Zahnstangengetriebe ein mit der Schließerwelle verbun denes Ritzel und eine mit dem Kolben verbundene Zahnstange aufweist und das Ritzel auf seinem Umfang unterschiedlich lange wirksame Hebel arme aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (4) nur fünf Zähne (R1 bis R5) oder weniger als fünf Zähne aufweist, welche mit der Zahnstange (1) zusammenwirken.
mit einer Kolben-Zylinder-Einrichtung, wobei der Kolben mit einer Ab triebswelle, z. B. Schließerwelle über ein Ritzel-Zahnstangengetriebe ge triebemäßig verbunden ist und mit einer Schließerfeder zusammenwirkt und zumindest beim Schließen hydraulisch gedämpft ist,
wobei das Ritzel-Zahnstangengetriebe ein mit der Schließerwelle verbun denes Ritzel und eine mit dem Kolben verbundene Zahnstange aufweist und das Ritzel auf seinem Umfang unterschiedlich lange wirksame Hebel arme aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (4) nur fünf Zähne (R1 bis R5) oder weniger als fünf Zähne aufweist, welche mit der Zahnstange (1) zusammenwirken.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Drehung des Ritzels zwischen Achsdrehwinkeln von 0 bis 50 Grad nur
ein Zahn (R1) oder nur zwei Zähne (R1, R2) mit der Verzahnung (RA) der
Zahnstange (1) zusammenwirken.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der eine Zahn (R1) oder die beiden Zähne (R1, R2) bei Drehung des
Ritzels (4) wirksam werden unter relativ starker Variation des wirksamen
Hebelarms im Verlaufe der Drehung des Ritzels.
Priority Applications (1)
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DE19944444133 DE4444133A1 (de) | 1994-12-11 | 1994-12-11 | Antrieb für Tür oder Fenster |
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DE19944444133 DE4444133A1 (de) | 1994-12-11 | 1994-12-11 | Antrieb für Tür oder Fenster |
Publications (1)
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DE4444133A1 true DE4444133A1 (de) | 1996-06-13 |
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ID=6535541
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DE (1) | DE4444133A1 (de) |
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1994
- 1994-12-11 DE DE19944444133 patent/DE4444133A1/de not_active Withdrawn
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