DE69123316T2

DE69123316T2 - Türanordnung mit Drehstabfederausgleich

Info

Publication number: DE69123316T2
Application number: DE69123316T
Authority: DE
Inventors: Lyons, Sr
Original assignee: Bilco Co
Current assignee: Bilco Co
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2011-09-07
Also published as: EP0474503A1; CA2046988A1; JPH07100990B2; DE69123316D1; JPH04281976A; EP0474503B1; ES2097191T3; US5136811A; US5301469A; MX9100759A; CA2046988C

Description

Diese Erfindung betrifft Türanordnungen, in welchen eine Tür scharnierartig an einem Rahmen längs einer nichtvertikalen Scharnierlinie angelenkt ist und Torsionsstäbe verwendet sind, um die Tür so auszuwiegen, daß sie leicht gegen die Kraft der Schwerkraft angehoben werden kann. Die Erfindung betrifft insbesondere große, schwere, lastentragende Türen, wie bündig angebrachte Gehsteig- oder Boden-Zugangstüren, wo es wünschenswert ist, Tür und Rahmen in einer Betonplatte vorzugießen.
Es gibt zahlreiche Anwendungsfälle, bei denen eine Tür längs einer nicht-vertikalen Scharnierlinie angelenkt ist und gegen die Kraft der Schwerkraft geöffnet und geschlossen werden muß. Solche Anwendungsfälle umfassen Gehsteig- Zugangstüren, Bodenklappen, Dachklappen, Aufzugs- und Maschinenraum-Zugangswände und dergleichen. Solche Türen werden oft in Bereichen benutzt, wo Fußgänger erwartet sind oder wo Fahrzeugverkehr auftreten kann, und sie müssen deshalb äußerst kräftig und üblicherweise recht schwer sein.
Türen dieser Art können infolge ihrer Neigung, rasch und mit großer Kraft zu schließen, gefährlich sein, wenn sie losgelassen werden, und es ist üblich geworden, irgendwelche Mittel des Gewichtsausgleichs vorzusehen, um diese Gefahr auszuräumen. Ein zusätzlicher Vorteil, der durch das Auswiegen erhalten wird, ist der, daß die Tür leichter von Personen mit weniger Gefahr der Rückenbelastung geöffnet werden kann oder mit weniger Leistung und kleineren Motoren motorisiert und geöffnet werden kann.
In Türen dieser Art wurde der Gewichtsausgleich üblicherweise durch rohrförmige Druckfeder-Betätigungseinrichtungen vorgesehen. Wo die Türen besonders schwer sind, wurden mehrere Druckfeder-Betätigungseinrichtungen benutzt.
Mehrere Druckfeder-Betätigungseinrichtungen wurden für schwere Einsätze bevorzugt, wegen der Kraft, die erzeugt werden kann, und der Einfachheit, mit der sie zusammengefaßt werden können, um für den notwendigen Gewichtsausgleich zu sorgen. Um die notwendige Gewichtsausgleichskraft über die geforderte Strecke zu erzielen, müssen sich jedoch Druckfedern beträchtlich unterhalb des Niveaus von Tür und Rahmen erstrecken. Eine typische Federlänge betrug zwölf (12) Zoll (30 Zentimeter), während Türrahmen üblicherweise nur drei bis vier Zoll (8 bis 10 Zentimeter) hoch sind und Betonplatten üblicherweise nur 6 Zoll (15 Zentimeter) dick sind.
Somit haben Druckfedern in bestimmten Anwendungsfällen Nachteile, besonders dort, wo die Tür in eine Betonplatte hinein vorgegossen werden soll oder wo der Raum unter der Tür als Arbeitsraum benutzt wird und der Kopfraum begrenzt ist. Bei den Arbeitsgängen des Vorgießens, wo die Normplatte sechs (6) Zoll (15 Zentimeter) dick ist, passen die Druckfedern nicht unter die Vorgußformen und Löcher müssen in die Form geschnitten werden, um die Länge der Feder aufzunehmen.
Für leichtere Türen wurden gelegentlich Torsionsstäbe im Gewichtsausgleichsmechanismus verwendet. Es liegt jedoch dahingehend ein Problem vor, daß Torsionsstäbe ein Gewichtsausgleichs-Drehmoment liefern, das eine lineare Funktion ihrer Verdrillung ist, während eine in einem nicht-vertikalen Scharnier angelenkte Tür ein Gewichtsausgleichs-Drehmoment erfordert, das eine Sinusfunktion des Öffnungswinkels ist.
Nichtsdestoweniger waren frühere Torsionsstab-Gewichtsausgleichssysteme so ausgelegt, daß sie den Stab unmittelbar um dasselbe Maß wie den Öffnungswinkel der Tür dadurch verdrillt haben, daß sie ein Ende des Stabes mit der Tür und ein Ende mit dem Rahmen verbunden haben. Dies war ein bequemer Weg zum Verdrillen des Stabes und zum Aufbringen eines gewissen Gewichtsausgleichs-Drehmoments, aber es führte nur zu einem teilweisen Gewichtsausgleich. Üblicherweise war die Tür in der Mitte ihres Bereichs unterkompensiert, was das Torsionsstabsystem schlecht geeignet machte für den Gewichtsausgleich schwerer Türen, wo das Maß unkompensierten Gewichts hoch war.
Das US-Patent US-A-4 873 791, übertragen auf The Bilco Company, von dem her der Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt ist, beschreibt eine ausgewogene Türanordnung, die zwei torsionsstab-betätigte Scharniere verwendet, die jeweils ein erstes und zweites Scharnierteil aufweisen, die an einem Scharnierpunkt miteinander verbunden sind, wobei das zweite Scharnierteil gekrümmt ist, mit einer Nockenfläche zum ersten Scharnierteil hin, und das andere Ende relativ zu einem Schwenkpunkt schwenkbar ist, der an einer Stelle angeordnet ist, die gegenüber der Lage des Scharnierpunkts versetzt ist. Ein Hebelarm ist mit dem einen Ende schwenkbar am Scharnierpunkt angebracht und das andere Ende hat eine Auflagefläche zum Berühren der Nockenfläche Das rotierende Ende des Torsionsstabes ist relativ zum Hebelarm festgelegt, wodurch die Scharnier-Drehbewegung des ersten Scharnierteils relativ zum zweiten Scharnierteil die Nockenfläche veranlaßt, gegen die Auflagefläche durch einen sich bewegenden Berührungspunkt anzudrücken, der den Hebelarm schwenkt, um ein gewichtsausgleichendes Verdrillen des Torsionsstabes zu erzeugen. Dies sorgt für eine Türanordnung, die im wesentlichen über ihren gesamten Öffnungsbereich hinweg ausgewogen ist, aber das US-Patent offenbart keine Türanordnung, die zum Eingießen in eine Betonplatte geeignet ist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte, ausgewogene Tür- und Rahmenanordnung vorzusehen, die zur Verwendung mit großen, schweren, in nichtvertikalen Scharnieren angelenkten Türen geeignet ist, worin die Tür im wesentlichen über ihren gesamten Öffnungsbereich hinweg von Torsionsstäben ausgewogen ist.
Ein weiteres Ziel einer der Ausführungsformen der Erfindung ist es, eine ausgewogene Tür- und Rahmenanordnung vorzusehen, die zum Vorgießen in eine Betonplatte geeignet ist.
Die Erfindung weist eine ausgewogene Türanordnung auf, mit:
einer Tür und einem Rahmen;
einem Scharnier, das die Tür mit dem Rahmen zur Drehung zwischen einer geschlossenen Lage und einer offenen Lage um eine erste, nicht-vertikale Scharnierachse verbindet; und Auswäge- bzw. Ausgleichsmitteln, mit:
einem Torsionsstabarm mit einem kraftaufbringenden Ende und einem rotierenden Ende, wobei das rotierende Ende zur Drehung um eine zweite Achse angebracht ist, die gegenüber der ersten Achse versetzt ist;
einem Torsionsstab mit einem festen Ende und einem rotierenden Ende, wobei das rotierende Ende des Torsionsstabarmes in betrieblichem Eingriff mit dem rotierenden Ende des Torsionsstabes angebracht ist, um den Torsionsstab zu verdrillen, wenn sich der Torsionsstabarm um die zweite Achse dreht, und um eine Auswäge- bzw. Ausgleichskraft am kraftaufbringenden Ende des Torsionsstabarmes zu erzeugen; und
einem Kraftsteuermechanismus zum Aufbringen der Ausgleichskraft vom Torsionsstabarm her in einer gesteuerten Richtung über einen gesteuerten, wirksamen Momentenarm relativ zur ersten Achse, um ein gewünschtes Auswäge bzw. Ausgleichs-Drehmoment um die erste Achse zu erzeugen, wobei der Kraftsteuermechanismus und das feste Ende des Torsionsstabes eine Verbindung zwischen der Tür und dem Rahmen bilden;
wobei der Torsionsstabarm und der Torsionsstab getrennte Bestandteile bilden, und ist gekennzeichnet durch einen weiteren Torsionsstab, der vom ersten Torsionsstab getrennt und parallel zu diesem angeordnet ist, wobei der weitere Torsionsstab ein festgelegtes Ende und ein rotierendes Ende aufweist, das rotierende Ende in betrieblichem Eingriff mit dem Torsionsstabarm an einem Punkt hiervon angebracht ist, der einen Abstand zum rotierenden Ende des ersten Torsionsstabes bezüglich der zweiten Achse aufweist, sowie das festgelegte Ende des weiteren Torsionsstabes und der Kraftsteuermechanismus ebenfalls eine Verbindung zwischen der Tür und dem Rahmen so bilden, daß das gesamte Ausgleichsmoment der Ausgleichsmittel im wesentlichen die Tür auswägt bzw. ausgleicht.
In Ausführungsformen der Erfindung zum Gießen in eine Betonplatte weist die ausgewogene Türanordnung eine Tiefe auf, die nicht größer ist als die Tiefe des Rahmens, wenn die Tür geschlossen ist, wobei der Rahmen dazu eingerichtet ist, als Beton-Formwand zu dienen und einen im wesentlichen durchgehenden Umfang rund um die Tür bildet, wenn sie geschlossen ist.
Der Kraftsteuermechanismus kann ein Nocken mit einer in geeigneter Weise geformten Nockenfläche oder ein Gelenkhebel sein, der an jedem Ende angelenkt ist, um die Ausgleichskraft vom Drehmomentarm zu empfangen und sie in einer gesteuerten Richtung über einen gesteuerten, wirksamen Momentenarm relativ zur ersten Achse aufzubringen, um das gewünschte Ausgleichs-Drehmoment um die erste Achse zu erzeugen.
Die Enden der Torsionsstäbe sind bevorzugt durch Umbiegen geformt, um für zuverlässige Mittel der Verdrillung der Torsionsstäbe zu sorgen. Die Torsionsstäbe werden in einer einzigen Ebene ohne linke und rechte Version gebogen und können nebeneinanderliegend angebracht werden, um das Ausgleichs-Drehmoment zu erhöhen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Für ein volleres Verständnis der Erfindung sollte Bezug auf die folgende Beschreibung genommen werden, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen wird, worin:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer doppelflügeligen, bündig montierten Tür- und Rahmenanordnung ist (nicht in Übereinstimmung mit der Erfindung, obwohl Merkmale verkörpert sind, die hierin enthalten sein können), wobei ein Flügel offen ist, um die Nocken des Ausgleichsmechanismus zu zeigen, und wobei ein Torsionsstab für jeden Torsionsstabarm benutzt ist;
Fig. 2 eine Frontansicht längs eines Schnitts durch eine vorgegossene Platte ist und eine voll offene Tür (größer als die Tür, die in Fig. 1 gezeigt ist) zeigt, wobei jeder Torsionsstabarm durch zwei Torsionsstäbe in Übereinstimmung mit der Erfindung angetrieben ist;
Fig. 3a bis 3c Detailansichten von der Seite her sind, die einen Ausgleichsmechanismus aus einem Torsionsstab, einem Torsionsstabarm und einem Nocken unter drei (3) unterschiedlichen Winkeln der Tür zeigen;
Fig. 4a bis 4c Detailansichten von der Seite her sind, die einen alternativen Ausgleichsmechanismus mit Scherenwirkung unter drei (3) unterschiedlichen Türwinkeln zeigen;
Fig. 5 eine Perspektiv-Detailansicht einer Ausführungsform der Erfindung ist und zeigt, wie zwei (2) Torsionsstäbe mit einem einzigen Torsionsstabarm verbunden sind, wobei ein Abschnitt des mittigen Querschnitts des Torsionsstabes weggelassen ist;
Fig. 6 und 6a die festen Enden zweier Torsionsstäbe in einer Ausführungsform der Erfindung und die verbleibende Tasche im Rahmen zeigen, in der sie gehalten sind; und
Fig. 7 ein Querschnitt des Nockenverlaufs ist, der das Doppelrad am Ende eines jeden Torsionsstabarmes führt und den Arm unter schweren Lasten stabilisiert.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine ausgewogene Tür- und Rahmenanordnung, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist und zwei Türflügel 12 und 14 aufweist. Die Anordnung ist gemäß der Darstellung in einem Betonboden 16 an Ort und Stelle eingegossen, wobei der eine Türflügel 12 offen ist, um den inneren Trageaufbau und den Ausgleichsmechanismus zu zeigen.
Das Türblatt 14 ist am Rahmen 20 längs einer Scharnierachse 22 angelenkt, die durch Scharniere 24, 26 am Türflügel 14 hindurchläuft Entsprechende Scharniere halten den Türflügel 12 am Rahmen 20, so daß die Tür 12 um die erste Scharnierachse schwenken kann, wie angegeben.
Die oberen Flächen der Türen 12 und 14 sind mit drei (3) Querrippen 28 und zwei (2) Längsrippen 30 ausgesteift. Dies sorgt für die Abstützung, die für bewegte Lasten auf der oberen Oberfläche erforderlich ist, erhöht aber das auszugleichende Gewicht. Ein L-förmiger Schlitz 32 ist in der End-Querrippe ausgebildet und wirkt mit einem Lösehandgriff 34 und einer Abstützstrebe 36 zusammen, um die Tür in der offenen Lage zu verriegeln.
Fig. 1 zeigt die Nockenausbildung des Ausgleichsmechanismus, in welchem ein einziger Torsionsstab für jeden Torsionsstabarm verwendet wurde. Eine Ausführungsform der Erfindung für eine schwerere Tür mit zwei (2) Torsionsstäben pro Arm ist in Fig. 2 gezeigt und ein Koppelgliedmechanismus mit Scherenwirkung, der eine Alternative zum Nocken bildet, ist in den Fig. 4a bis 4c zu sehen.
Es wird noch immer auf Fig. 1 Bezug genommen; der auf einem Ausgleichsnocken beruhende Mechanismus kann an der Basis der offenen Tür 12 gesehen werden. Der Mechanismus umfaßt ein Paar Torsionsstäbe 38 und 40, und zwar einen für jeden zweier Torsionsstabarme 42 und 44. Ein Ende eines jeden Torsionsstabes (das feste Ende) ist unter neunzig (90) Grad gebogen und ist am Eck des Rahmens 20 angebracht. Das andere Ende (das rotierende Ende) ist an seinem jeweiligen Torsionsstabarm angebracht.
Die Torsionsstabarme 42, 44 sind mit dem einen Ende (dem schwenkenden Ende) am Rahmen angelenkt und schwenken um eine Achse (die zweite Scharnierachse) , die um einen kurzen Abstand zur ersten Scharnierachse versetzt ist, um welche die Tür 12 angelenkt ist.
Die Torsionsstabarme 42, 44 wirken gegen einen Kraftsteuermechanismus, welcher in dieser Ausführungsform Nocken 46 und 48 aufweist, und zwar auf eine solche Weise, daß die lineare Kraft des Torsionsstabes in ein sinusähnliches Ausgleichsmoment umgewandelt wird, um das Gewicht der Tür gegen die Kraft der Schwerkraft auszugleichen. Die Trennung zwischen der ersten Scharnierachse zur Drehbewegung der Tür und der zweiten Scharnierachse zum Verdrillen des Torsionsarmes ist ein wesentlicher Faktor bei dieser Umwandlung, da sie für einen Unterschied zwischen dem Schwenkwinkel der Tür und dem Verdrillungswinkel des Torsionsstabes sorgt.
Der Umwandlungsvorgang kann unter Bezugnahme auf die Fig. 3a bis 3c noch besser verstanden werden, die eine Detailansicht des Torsionsarmes und Nockens zeigen.
Obwohl diese Ansichten eine geringfügig unterschiedliche Ausführungsform des Rahmens zeigen, ist der Mechanismus doch identisch zu dem, der in Fig. 1 gezeigt ist, und gleiche Bezugszeichen wurden verwendet, um gleiche Bestandteile zu bezeichnen.
Das rotierende Ende des Torsionsstabes 40 ist um 180º zu einer U-Form gebogen. Das freie Ende des U ist durch das rotierende Ende des Torsionsstabarmes hindurch zurückgeschlagen, um als ein Schwenkzapfen für den Torsionsstabarm 44 längs der zweiten Scharnierachse 50 zu dienen. Das andere Ende des U steht im Eingriff mit dem Torsionsstabarm.
Wenn sich somit der Torsionsstabarm 44 an der zweiten Scharnierachse 50 dreht, verdrillt er das rotierende Ende des Torsionsstabes und erzeugt eine Ausgleichskraft, die niedrig ist, wenn die Tür nahezu voll offen ist, wie in Fig. 3a, und die hoch ist, wenn die Tür nahezu geschlossen ist, wie in Fig. 3c. Die relativen Größen dieser Kraft, die ein unmittelbares Ergebnis der Verdrillung des Torsionsstabes ist, ist durch Kraftvektoren F&sub1; in Fig. 3a und F&sub2;-F&sub3; in den Fig. 3b bzw. 3c bezeichnet. Es wurde kein Versuch gemacht, diese Kraftvektoren maßstabsgerecht zu zeichnen, mit der Ausnahme, daß F&sub1; in Fig. 3a kleiner gezeichnet wurde als F&sub2;, welches kleiner gezeichnet wurde als F&sub3;.
Die Ausgleichskräfte F&sub1;-F&sub3; werden vom oberen Ende des Torsionsstabarmes 44 (dem kraftaufbringenden Ende) gegen die Oberfläche des Nockens 48 mittels einer Doppelradrolle 52 ausgeübt. Der Aufbau der Doppelradrolle und des Nockens ist besser in Fig. 5 und 7 zu sehen und wird unten noch eingehender beschrieben.
Wie in den Fig. 3a bis 3c zu sehen ist und jene, die mit der Wirkungsweise von Nocken vertraut sind, verstehen werden, werden die Kräfte F&sub1;-F&sub3; in einer Richtung aufgebracht, die senkrecht zur Oberfläche des Nockens 48 steht. Durch Steuern der Richtung der Kraft steuert man den wirksamen Momentenarm D&sub1;-D&sub3;, der als Abstand zwischen der Richtung des Kraftvektors und der Linie gemessen wird, die parallel zum Kraftvektor gezeichnet ist, der durch die erste Scharnierachse 54 hindurchläuft
Durch die Anwendung herkömmlicher Maschinenbaugrundlagen und die geeignete Auswahl der Länge des Torsionsstabes, des Durchmessers des Torsionsstabes, der Form der Nockenfläche und des Abstands zwischen der ersten Scharnierachse 54 und der zweiten Scharnierachse 50 kann die Tür genau über ihren gesamten Bereich ausgewogen werden.
Es sollte jedoch vermerkt werden, daß in manchen Anwendungsfällen kleine Abweichungen von dem genauen Ausgleich gewünscht sind. Beispielsweise ist es oft erwünscht, das Gleichgewicht der Tür am oberen Ende zu überkompensieren, um die Tür in der voll offenen Lage zu halten. Es kann auch erwünscht sein, das untere Ende leicht zu unterkompensieren, um sicherzustellen, daß die Tür voll schließt, und es kann gewünscht sein, das Gewicht der Tür zu überkompensieren, wenn sie voll geschlossen ist, so daß die Tür aus ihrer eingelassenen, bündigen Lage aufspringt, wenn sie entriegelt wird, und hierdurch für eine Handhabe an der Kante der Tür sorgt, wenn an der oberen Oberfläche kein Handgriff vorliegt.
Diese und andere Modifizierungen, wie etwa die Anordnung von Zwischen-Rastanschlägen für die Tür, können dadurch vorgesehen werden, daß man die Form der Nockenoberfläche wunschgemäß modifiziert.
Fig. 2 entspricht der Erfindung und zeigt eine schwerere Tür als sie in Fig. 1 zu sehen ist, und die Tür wurde mit einem Rahmen 20 ausgebildet, der besonders für die Verwendung bei einem Vorgieß-Vorgang geeignet ist. In dieser Figur wurden gleiche Bezugszeichen auch verwendet, um gleiche Bestandteile zu bezeichnen, die in Fig. 1 gezeigt sind.
Die Tür in Fig. 2 umfaßt vier (4) Querrippen 28, um den größeren Oberflächenbereich der Tür abzustützen, und benutzt mehrere Torsionsstäbe für jeden Torsionsstabarm. Der Torsionsstabarm 44 wird nun von zwei (2) Torsionsstäben 40 und 56 angetrieben, und der Arm 42 wird von Torsionsstäben 38 und 58 angetrieben.
Jeder der Torsionsstäbe 38, 40, 56 und 58 ist in der Form identisch. Das rotierende Ende ist um 180º zu einer U- Form gebogen und das feste Ende ist um 90º gebogen. Die rechtwinklige Biegung des festen Endes liegt an derselben Stelle wie die 180º-Biegung des rotierenden Endes. Dies vermeidet das Erfordernis für linke und rechte Torsionsstäbe. Durch Biegen der Enden der Torsionsstäbe ist eine einfache, aber höchst zuverlässige und robuste Methode vorgesehen, um die Verdrillung auf den Stab aufzubringen, die geeignet ist für hohe Lasten und Kräfte, auf die man beim Ausgleichen von Metalltüren trifft.
Die ersten Torsionsstäbe 38 und 40 sind mit den Torsionsstabarmen 42 und 44 so verbunden, wie dies vorher mit dem rotierenden Ende der Torsionsstäbe beschrieben wurde, die als Scharnierstifte für die rotierenden Enden der Torsionsstabarme dienen. Die zweiten Torsionsstäbe 56 und 58 greifen in Bohrungen in den Torsionsstabarmen 44, 42 gerade oberhalb der zweiten Scharnierachse 50 ein und werden auch verdrillt, wenn die Torsionsstabarme um die zweite Scharnierachse schwenken.
Zusätzliche Torsionsstäbe können zu den zwei Torsionsstäben an jedem Torsionsstabarm hinzugefügt werden, um das gewünschte Ausgleichsmoment zu erzielen.
Die festen Enden der Torsionsstäbe sind in Taschen 60, 61 gehalten, die in der Ecke des Rahmens 20 befestigt sind. Diese Stelle sorgt für die maximale Festigkeit, um jeder Verdrillung des Rahmens zu widerstehen. Die Taschen halten jedoch nicht die festen Enden der Torsionsstäbe stramm gegen den Rahmen 20. Dies kann am besten in den Fig. 5 und 6 gesehen werden. Stattdessen haben die Taschen eine Öffnung, die weiter ist als die Dicke des Torsionsstabes, so daß die festen Enden leicht nach außen schwenken und den Torsionsstab vom Rahmen 20 weg abwinkeln.
Dies ermöglicht die rechtwinklige Biegung am festen Ende des Torsionsstabes, um unmittelbar in der Ebene der 180º-Biegung am rotierenden Ende des Torsionsstabes zu rotieren. Die 180º-Biegung ist infolge der Breite der Torsionsstabarme 42, 44 nicht parallel zur Wand des Rahmens.
Auf diese Weise können identische Stäbe für alle vier Torsionsstäbe benutzt werden, und spezialisierte Stäbe für die Anwendung links und rechts sind nicht erforderlich. Die Verwendung des Endes des Torsionsstabes als ein Scharnier für die Torsionsstabarme verringert die Anzahl von Bestandteilen und verringert hierdurch die Kosten der Tür.
Wie im einzelnen in den Fig. 6 und 6a zu sehen ist, ist die Tasche klein genug, um den Torsionsstabarm festzuhalten, aber groß genug, um es dem Torsionsstab zu gestatten, von der Vertikalen weg abgewinkelt zu werden. Dies verringert die Vorbelastung des Torsionsstabes wegen der Dicke der Torsionsstabarme oder hebt sie auf. Eine gewisse Vorspannung wird üblicherweise beibehalten, um die Tür in der voll offenen Lage zu halten, diese Wirkung kann aber auch dadurch erreicht werden, daß man die Form des Nockens anpaßt.
Fig. 5 zeigt das festgelegte 90º-Ende des oberen Torsionsstabes 58, der Deutlichkeit halber leicht von der Tasche 60 entfernt. In manchen Anwendungen ist es auch erwünscht, eine kleine Schraube (nicht gezeigt) oberhalb der Torsionsarme anzuordnen, um sie daran zu hindern, aus der Tasche 60 freizukommen, doch dies ist im allgemeinen nicht erforderlich.
Es wird auf Fig. 7 Bezug genommen; eine Detailansicht im Querschnitt der Doppelradrolle am Ende des Torsionsstabes 42 ist zu sehen. Die Rolle weist ein Paar Einsätze 62, 64 auf, die von einer Schraube 66 und einer Mutter 68 fest am kraftaufbringenden Ende des Torsionsstabarmes 42 gehalten sind. Die Einsätze 62, 64 drehen sich nicht, dienen jedoch als Achse und Halter für die Räder 70, 74. Die Einsätze können aus Messung, rostfreiem Stahl usw. hergestellt sein, und die Räder können aus einem Kunststoff hergestellt sein, der imstande ist, unter Last seine Form beizubehalten. Ein geeignetes Material wird unter dem Handelsnamen "Delrin" verkauft, das von E.I. Du Pont de Nemours & Co. verkauft wird.
Der Torsionsstabarm ist bevorzugt aus rostfreiem Stahl hergestellt und der Nocken 46 ist bevorzugt aus extrudiertem Aluminium hergestellt, mit zwei (2) Seitenwänden 76, 78, die die Doppelradrolle zwischeneinander führen (die allgemein mit dem Bezugszeichen 52 bezeichnet ist). Die Doppelradrolle und die Führungswirkung der Führungsbahn sind besonders für sehr schwere Lasten wünschenswert, die beim Ausgleichen von Türen dieser Art auftreten. Die Doppelräder verteilen die Last und sorgen für einen sanften Gang, während die Bewegungsbahn die Räder daran hindert, sich so zu bewegen, wie dies unter sehr hohen Lasten geschehen mag oder nachdem die Lager an jedem Ende des Armes verschlissen sind.
Es wird wieder auf Fig. 2 Bezug genommen; diese Ausführungsform zeigt die Tür, die in eine Betonplatte 16 eingegossen ist, die in typischer Weise sechs Zoll dick ist und die mit der Höhe des Rahmens 20 übereinstimmt. Der Rahmen 20 umfaßt eine Wand 80 und einen rechtwinkligen Schenkel 82. Die Wand 80 umgibt mit den anderen Abschnitten des Rahmens 20 den Umfang der Tür und erstreckt sich zwischen der oberen und unteren Oberfläche der Platte 16. Wenn die Tür voll geschlossen ist, dann passen der Rahmen und die Tür gemeinsam genau zur Höhe der Platte, die zu gießen ist, und können innerhalb einer Gußform ohne Schwierigkeit und ohne Ändern der Form in irgendeiner Weise eingesetzt werden. Somit dient der Rahmen als Wand der Form, was den Beton daran hindert, in den offenen Bereich der Tür einzudringen.
Der abgewinkelte Abschnitt 82 greift in den Beton ein und hält die Türanordnung zuverlässig in der geschlossenen Platte, die zum Einbau am Arbeitsplatz transportiert werden kann.
Der Rahmen 20 umfaßt eine Wasserrinne 84, die vollständig rund um den Umfang der Tür herumläuft und jeden Regen auffängt. Die Wasserrinne 84 ist mit einem Ablaufrohr (nicht gezeigt) an der einen Ecke verbunden, um zu verhindem, daß sie überläuft oder Wasser für längere Zeit zurückhält.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform für den Kraftsteuermechanismus, der die Nocken 46 und 48 ersetzt. In der in Fig. 4a gezeigten Ausführungsform ist der Torsionsstabarm 44 an seinem rotierenden Ende mit dem Torsionsstab 40 in der herkömmlichen Weise verbunden. Das kraftaufbringende Ende ist jedoch scharnierartig mit einem Verbindungshebel 86 um eine dritte Achse 88 verbunden. Der Verbindungshebel 86 ist scharnierartig an einer vierten Achse 90 mit der Tür 12 verbunden.
Wenn die Tür um die erste Scharnierachse 54 schwenkt und sich aus der offenen Lage der Fig. 4a in die Zwischenlage der Fig. 4b und dann in die nahezu geschlossene Lage der Fig. 4c bewegt, dann dreht sich der Torsionsstabarm um die zweite Scharnierachse 50 und erhöht ständig die Verdrillung des Torsionsstabes.
Wie es in Zusammenhang mit Fig. 3a beschrieben wurde, werden die Kraftvektoren F&sub1;-F&sub3;, die vom verdrillten Torsionsstab erzeugt werden, auf die Tür in einer gesteuerten Richtung aufgebracht. In dieser Ausführungsform ist jedoch die Richtung der Kraft definiert durch die Linie zwischen der dritten Achse 88 und der vierten Achse 90 statt durch die Senkrechte auf die Nockenoberfläche. Es wird auf Fig. 4a Bezug genommen; das Ausgleichsmoment, das um die erste Scharnierachse 54 aufgebracht wird, ist das aufgebrachte Moment F&sub1; mal dem wirksamen Momentenarm D&sub1;.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit niedrigerem Profil als in Fig. 2 zu sehen ist, mit einem L-förmigen Hilfsteil 92, das verwendet wird, um in den Beton einzugreifen, wenn die Tür an Ort und Stelle eingegossen wird.
Obwohl die Ausführungsformen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, die Erfindung zeigen, wobei das festgelegte Ende des Torsionsstabes mit dem Rahmen verbunden ist, und der Kraftsteuermechanismus (das Nockensystem oder die Scherenanordnung) an der Tür angebracht sind, kann auch die entgegengesetzte Ausrichtung benutzt werden.
Während die Erfindung anhand dessen dargestellt und beschrieben wurde, was als die praktischsten und bevorzugten Ausführungsformen angesehen wird, ist zu erkennen, daß viele Abänderungen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche möglich sind.

Claims

1. Ausgewogene Turanordnung mit:

einer Tür (12) und einem Rahmen (20);

einem Scharnier (54), das die Tür mit dem Rahmen zur Drehung zwischen einer geschlossenen Lage und einer offenen Lage um eine erste, nicht-vertikale Scharnierachse verbindet; und Auswäge- bzw. Ausgleichsmitteln, mit:

einem Torsionsstabarm (42) mit einem kraftaufbringenden Ende und einem rotierenden Ende, wobei das rotierende Ende zur Drehung uin eine zweite Achse angebracht ist, die gegenüber der ersten Achse versetzt ist;

einem Torsionsstab (38) mit einem festen Ende und einem rotierenden Ende, wobei das rotierende Ende des Torsionsstabarmes in betrieblichem Eingriff mit dem rotierenden Ende des Torsionsstabes angebracht ist, um den Torsionsstab zu verdrillen, wenn sich der Torsionsstabarin um die zweite Achse dreht, und um eine Auswäge- bzw. Ausgleichskraft am kraftaufbringenden Ende des Torsionsstabarmes zu erzeugen; und

einem Kraftsteuermechanismus (46, 52) zum Aufbringen der Ausgleichskraft vom Torsionsstabarm her in einer gesteuerten Richtung über einen gesteuerten, wirksamen Momentenarm relativ zur ersten Achse, um ein gewünschtes Auswäge- bzw. Ausgleichs-Drehmoment uin die erste Achse zu erzeugen, wobei der Kraftsteuermechanismus (46, 52) und das feste Ende des Torsionsstabes (38) eine Verbindung zwischen der Tür (12) und dem Rahmen (20) bilden;

wobei der Torsionsstabarm (42) und der Torsionsstab (38) getrennte Bestandteile sind,

gekennzeichnet durch einen weiteren Torsionsstab (58) der vom ersten Torsionsstab getrennt und parallel zu diesem angeordnet ist, wobei der weitere Torsionsstab ein festgelegtes Ende und ein rotierendes Ende aufweist, das rotierende Ende in betrieblichem Eingriff mit dem Torsionsstabarm (42) an einem Punkt hiervon angebracht ist, der einen Abstand zum rotierenden Ende des ersten Torsionsstabes bezüglich der zweiten Achse aufweist, sowie das festgelegte Ende des weiteren Torsionsstabes und der Kraftsteuermechanismus ebenfalls eine Verbindung zwischen der Tür und dem Rahmen so bilden, daß das gesamte Ausgleichsmoment der Ausgleichsmittel im wesentlichen die Tür auswägt bzw. ausgleicht.

2. Ausgewogene Türanordnung nach Anspruch 1, worin die Anordnung eine Tiefe aufweist, die nicht größer ist als die Tiefe des Rahmens (20), wenn die Tür (12) geschlossen ist, wobei der Rahmen dazu eingerichtet ist, als Beton-Formwand wirksam zu sein, und einen im wesentlichen durchgehenden Umfang rund um die Tür bildet, wenn sie geschlossen ist.

Ausgewogene Türanordnung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Kraftsteuermechanismus ein Nocken- bzw. ein Steuerglied (46) mit einer Steuerfläche aufweist, wobei das kraftaufbringende Ende des Torsionsstabarmes (42) die Ausgleichskraft auf die Steuerfläche aufbringt und die Steuerfläche so geformt ist, daß sie die Richtung der Aufbringung der Ausgleichskraft relativ zur ersten Achse steuert.

4. Ausgewogene Türanordnung nach Anspruch 3, worin der Torionsstabarm (42) ein Rad (52) umfaßt, das von der Bahnspur geführt ist, welche die Steuerfläche bildet.

5. Ausgewogene Türanordnung nach Anspruch 4, worin die Steuerbahnkurve einen Kanal mit entgegengesetzten, aufrechten Wänden (74, 76) umfaßt und der Torsionsstabarm mindestens zwei Räder (70, 74) umfaßt, die zwischen den Wänden der Steuerbahnspur geführt sind.

6. Ausgewogene Türanordnung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch und mit mindestens zwei Torsionsstabarmen (42, 44) und mindestens vier Torsionsstäben (38, 40, 56, 58), wobei jeder Torsionsstabarm jeweils mit einem genannten ersten (38, 40) und weiteren (58, 56) Torsionsstäben verbunden ist.

7. Ausgewogene Türanordnung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Kraftsteuermechanismus einen Verbindungshebel (86) umfaßt, der am einen Ende gelenkig am kraftaufbringenden Ende des Torsionsstabarmes (44) zur Drehung um eine dritte Achse (88) angebracht ist, wobei das andere Ende des Verbindungshebels zur Drehung um eine vierte Achse (90) angelenkt ist, und das andere Ende des Verbindungshebels und das festgelegte Ende des Torsionsstabes (40) eine Verbindung zwischen der Tür und dem Rahmen so bilden, daß das erzeugte Ausgleichsmoment im wesentlichen die Tür ausgleicht.

8. Ausgewogene Türanordnung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, worin ein Abschnitt des oder eines jeden ersten Torsionsstabes (38, 40) längs der zweiten Achse verluft und als ein Scharnierstift wirksam ist, um seinen jeweiligen Torsionsstabarm (46, 48) zur Drehung um die zweite Achse anzulenken.

9. Ausgewogene Türanordnung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, worin das sich drehende Ende des oder eines jeden ersten Torsionsstabes (38, 40) U-förmig ist, der eine Abschnitt des U durch das Torsionsstabarm-Scharnier längs der zweiten Achse hindurchgeht, um den Torsionsstabarm anzulenken, und der andere Abschnitt des U in den Arm des Torsionsstabes (46, 48) eingreift, um den Torsionsstab zu verdrillen, wenn sich der Torsionsstabarm um die zweite Achse dreht.

10. Ausgewogene Türanordnung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, worin das festgelegte Ende eines jeden Torsionsstabes gebogen ist und der gebogene Abschnitt am Rahmen (20) der Tür festgelegt ist.

11. Ausgewogene Türanordnung nach Anspruch 10, worin das festgelegte Ende des Torsionsstabes in derselben Ebene gebogen ist wie sein rotierendes Ende.

12. Ausgewogene Türanordnung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, worin das festgelegte Ende des Torsionsstabes in einer Tasche (60, 61) gehalten ist und die Tasche eine Öffnung aufweist, die breiter ist als die Dicke des Torsionsstabes.

13. Ausgewogene Türanordnung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, worin alle Torsionsstäbe im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.