DE69324270T2

DE69324270T2 - Toreinheit mit verstärktem gewichtsausgleich

Info

Publication number: DE69324270T2
Application number: DE69324270T
Authority: DE
Inventors: Robert Lyons
Original assignee: Bilco Co
Current assignee: Bilco Co
Priority date: 1993-04-09
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2013-10-23
Also published as: EP0693156B1; EP0693156A4; CA2160126A1; US5373665A; EP0693156A1; CN1097836A; DE69324270D1; CN1059251C; WO1994024394A1; ES2131126T3; TW234731B; JPH08509040A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf um eine nicht-vertikale Achse schwenkbare Türen und zugehörige Gewichtskompensationsmechanismen. Insbesondere bezieht sie sich auf Gewichtskompensationsmechanismen, die das Gewicht der Tür bei allen Winkeln ihres Bewegungsbogens im wesentlichen genau kompensieren.

STAND DER TECHNIK

Es gibt zahlreiche Anwendungen, bei denen eine Tür mit einer nicht-vertikalen Scharnierlinie angebracht ist und eine Gewichtskompensation erfordert. Zu diesen Anwendungen gehören unter anderen Lukendeckel für Dachöffnungen, bündig angebrachte Gehwegtüren, und äußere Kellereingangstüren.
Die Türen für diese Anwendungen bestehen wegen der Festigkeit und der Haltbarkeit oft aus Metall und können daher sehr schwer sein. Eine Gewichtskompensation ermöglicht, die Tür leichter zu öffnen und zu schließen, und verbessert die Sicherheit, da die Tür weniger dazu neigt, sich rasch und mit großer Kraft zu schließen, wenn sie freigegeben wird.
Gewöhnlich wird eine partielle Gewichtskompensation von Drehstäben, Federn, Gaszylindern oder Gewichten abgeleitet. Drehstäbe werden besonders häufig verwendet, da sie infolge der Drehung von einem Ende relativ zu dem anderen ein Gewichtskompensations- Drehmoment erzeugen. Die entgegengesetzten Enden des Drehstabes können daher mit der Tür bzw. dem Türrahmen verbunden werden, um einen einfachen, aber zuverlässigen Gewichtskompensationsmechanismus zu erhalten. Durch geeignete Auswahl des Durchmessers und der Länge des Drehstabes kann bei einer Vielfalt von Türen von verschiedenem Gewicht und verschiedener Größe nach dieser Direktverbindungsmethode eine ungefähre Gewichtskompensation erreicht werden.
Drehstäbe haben auch den Vorteil, daß sie infolge ihrer langen, dünnen Form außerhalb des Durchgangs hinter dem Türrahmen, oder innerhalb der Dicke des Türrahmens angeordnet werden können, wodurch eine Türeinheit erhalten wird, die einen minimalen Platz erfordert, wenn sie gelagert wird, und leicht durch die Verteilungskette hindurch zu transportieren ist. Außerdem sind die Drehstäbe äußerst robust und zuverlässig, ein wichtiger Gesichtspunkt bei Türen, die oft für den Zugang von außen oder an exponierten Stellen verwendet werden.
Bei einer Drehstab-Gewichtskompensationskonstruktion, bei der die einfache, direkte Verbindung zwischen der Tür und dem Rahmen verwendet wird, wird jedoch keine vollkommene Gewichtskompensation erhalten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein Drehstab ein Gewichtskompensations-Drehmoment erzeugt, das in dem üblichen Betriebsbereich linear proportional zu dem Betrag der Drehung oder Verdrehung des Drehstabes ist. Im Gegensatz dazu erfordert eine um eine nicht-vertikale Achse schwenkbare Tür ein Gewichtskompensations-Drehmoment, das in einer nicht-linearen Beziehung zu dem Öffnungswinkel der Tür steht. Das von einer nicht-vertikalen Scharnierlinie nicht getragene Gewicht der Tür nimmt wie eine Sinusfunktion des Öffnungswinkels zu.
Dies hat zur Folge, daß die Gewichtskompensationssysteme, bei denen Drehstäbe verwendet werden, die direkt zwischen der Tür und dem Rahmen angebracht sind, nur bei zwei verschiedenen Öffnungswinkeln der Tür eine genaue Gewichtskompensation ergeben. Diese Winkel können in einem Diagramm, in dem das (bei der Scharnierachse gemessene) Drehmoment in Abhängigkeit von dem Öffnungswinkel (null Grad entspricht der geschlossenen Position) aufgetragen ist, dort gefunden werden, wo die Linie des durch den Drehstab erzeugten Gewichtskompensations-Drehmoments die Cosinuskurve des Drehmoments für das nicht getragene Gewicht der Tür schneidet. Bei einer um eine horizontale Achse schwenkbaren Tür wird das gesamte Gewicht der Tür von dem Scharnier nicht getragen, wenn die Tür gerade geöffnet wird, und das ganze Gewicht von dem Scharnier getragen, wenn die Tür die vollständig offene Neunzig-Grad-Position erreicht.
Während die spezifischen zwei Öffnungswinkel, bei denen das Gewicht der Tür bei einem linearen Gewichtskompensationssystem genau kompensiert wird, der Kontrolle des Konstrukteurs unterliegen, werden sie gewöhnlich bei der vollständig offenen und der vollständig geschlossenen Position gewählt. Bei der vollständig offenen Position ist kein Gewichtskompensations-Drehmoment erforderlich, und der Drehstab ist nicht verdreht. Bei der vollständig geschlossenen Position wird der Drehstab so eingestellt, daß das genaue Gewichtskompensations-Drehmoment, das für das volle Gewicht der Tür erforderlich ist, erhalten wird. Außer bei diesen zwei Winkeln ist das Gewicht der Tür jedoch ungenügend kompensiert, und die Tür kann sich zu bewegen beginnen, wenn sie freigegeben wird.
Um diese Unzulänglichkeit zu beheben, wurde bei den späteren Konstruktionen von Gewichtskompensationssystemen ein Nockensystem mit einem oder mehreren Drehstäben verwendet, um das Gewicht der Tür über ihren Bewegungsbereich nahezu genau zu kompensieren. Bei diesen Konstruktionen ist der Drehmomentstab nicht direkt zwischen der Tür und dem Rahmen angebracht, sondern er wirkt über eine Nocke, die das von dem Drehstab erzeugte, lineare Drehmoment so ändert, daß es mit dem sinusförmigen Drehmoment übereinstimmt, das erforderlich ist, um das Gewicht der Tür zu kompensieren. Türen mit Gewichtskompensationsmechanismen von dem Nockentyp sind in den US-Patenten 4873791 und 5136811 wiedergegeben.
Bei solchen Nockenkonstruktionen wird die gesamte Gewichtskompensationskraft für die Tür über den Nockenmechanismus aufgebracht. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine hybride Direktverbindungs/Nocken-Konstruktion verwendet. Ein Teil des Gewichtskompensations-Drehmoments wird von einem oder mehreren Drehstäben erzeugt, die zwischen der Tür und dem Türrahmen direkt angebracht sind, und das restliche Gewichtskompensations-Drehmoment (das "verstärkende" Drehmoment), das benötigt wird, um eine nahezu genaue sinusförmige Gewichtskompensation zu erhalten, wird von einem oder mehreren zusätzlichen Drehstäben über ein Nockensystem aufgebracht.
Wenn der größte Teil des Gewichtskompensations-Drehmoments über den direkt angebrachten Drehstab aufgebracht wird, wird weniger Kraft über das Nockensystem übertragen, wodurch die Reibung und die Abnutzung im Vergleich zu früheren Konstruktionen verringert werden. Ein weiterer Vorteil besteht in der Flexibilität der Wahlmöglichkeiten, die eine hybride Direktverbindungs/Nocken-Drehstabkonstruktion bietet. Da Drehstäbe oft nur in Standarddurchmessern verfügbar sind, kann es schwierig sein, die Gewichtskompensations-Anforderungen mancher Türen zu erfüllen. Bei der hybriden Konstruktion können verschieden dimensionierte Drehstäbe miteinander kombiniert werden, um die Gewichtskompensations-Anforderungen einer großen Vielfalt von Türen optimal zu erfüllen.
Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Gewichtskompensationssystem mit verstärkendem Drehmomentstab bei einer Tür, die auch mit nur einer direkten Drehstab- Gewichtskompensation verkauft wird, als eine im Werk installierte Option vorgesehen werden kann, oder als zusätzliches, beim Kunden installiertes Zubehör für eine vorhandene Tür mit direkter Gewichtskompensation verwendet werden kann.
Unter Berücksichtigung der obigen Ausführungen ist es daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue, verbesserte Tür mit Gewichtskompensation, und eine neue, verbesserte Gewichtskompensationseinheit zu verwirklichen, bei denen die Gewichtskompensation teilweise durch einen Gewichtskompensationsmechanismus erfolgt, der eine lineare Gewichtskompensation erzeugt, und teilweise durch einen verstärkenden Gewichtskompensationsmechanismus erfolgt, der das Gewicht der Tür über ihren Bewegungsbogen kompensiert.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Gewichtskompensationseinheit, um die Gewichtskompensation einer Tür mit partieller Gewichtskompensation zu verstärken, und eine vollständige Türeinheit, die mit der Gewichtskompensationseinheit versehen ist. Die Türeinheit umfaßt einen Rahmen, eine Tür, die längs einer nicht-vertikalen Scharnierachse mit dem Rahmen schwenkbar verbunden ist, zwecks Bewegung von einer offenen Position nach einer geschlossenen Position, und ein zwischen der Tür und dem Rahmen angebrachtes, erstes Gewichtskompensationsmittel, das ein partielles Gewichtskompensations-Drehmoment um die Scharnierachse herum erzeugt. Das erste Gewichtskompensationsmittel kann einen Drehstab oder irgendeinen anderen linearen Gewichtskompensationsmechanismus aufweisen, und es kann zwischen dem Rahmen und der Tür oder den Scharnierblättern des Scharniermechanismus, auf denen die Tür befestigt ist, direkt angebracht sein.
Die Türeinheit umfaßt weiterhin ein verstärkendes Gewichtskompensationssystem, das eine Nocke mit einer Nockenoberfläche aufweist, und ein zweites Gewichtskompensationsmittel, das eine Kraft auf die Nockenoberfläche aufbringt, um das verstärkende Gewichtskompensations-Drehmoment um die Scharnierachse der Tür zu erzeugen. Die Summe aus dem partiellen Gewichtskompensations-Drehmoment des ersten Gewichtskompensationsmittels und dem verstärkenden Gewichtskompensations-Drehmoment kompensiert das Gewicht der Tür zwischen der offenen und der geschlossenen Position.
Bei der bevorzugten Konstruktion sind das erste und das zweite Gewichtskompensationsmittel Drehstäbe, die in entgegengesetzte Richtungen verdreht werden, wenn die Tür von der offenen Position nach der geschlossenen Position geschwenkt wird. Der zweite Drehstab ist an einem ersten Ende mit dem Rahmen nicht-drehbar verbunden, und an einem zweiten Ende mit dem Rahmen drehbar verbunden. Ein Bereich des zweiten Drehstabes ist von der Drehachse des zweiten Endes nach außen gebogen und berührt die Nockenoberfläche bei einem gegenüber der Drehachse versetzten Punkt, um das verstärkende Drehmoment zu erzeugen.
Bei der am meisten bevorzugten Konstruktion sind insgesamt vier Drehstäbe bei der Gewichtskompensationseinheit vorgesehen. Das erste Gewichtskompensationsmittel umfaßt einen ersten und einen dritten Drehstab, die ein Paar bilden, und zwischen der Tür und dem Rahmen direkt angebracht sind. Das zweite Gewichtskompensationsmittel umfaßt einen zweiten und einen vierten Drehstab, die ein zweites Paar bilden, und auf die erste und die zweite Nockenoberfläche wirken, um das verstärkende Drehmoment zu erzeugen.
Die erste und die zweite Nocke sind vorzugsweise integral gebildet als, Teil der Türscharniere. Die Scharniere können als S-förmige Scharniere gebildet sein, so daß die Scharnierachse der Tür unterhalb eines Bereichs des Rahmens gelegen ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Einheit aus einer um eine horizontale Achse schwenkbaren Tür und einem Rahmen, wobei diese Einheit mit dem Gewichtskompensationsmechanismus der vorliegenden Erfindung versehen ist.
Die Fig. 2 ist eine Detail-Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Bereichs des Scharniermechanismus und der Gewichtskompensationseinheit, wobei diese Ansicht die Tür der Fig. 1 in der vollständig geöffneten Position wiedergibt.
Die Fig. 3, 4 und 5 sind Seitenansichten, teilweise im Schnitt, die der Fig. 2 entsprechen, aber die Tür bei verschiedenen Öffnungswinkelpositionen wiedergeben, wenn die Tür von der vollständig geöffneten Position in der Fig. 2 nach der vollständig geschlossenen Position in der Fig. 5 bewegt wird.
Die Fig. 6 ist eine Detail-Seitenansicht, in vergrößertem Maßstab, eines S- förmigen Scharnierblatts von dem in den Fig. 1-5 wiedergegebenen Typ, mit einer integralen Nocke und einer Nockenoberfläche.
Die Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des ersten und dritten Drehstabes der Fig. 1, die direkt zwischen der Tür und dem Rahmen wirken, um eine partielle Gewichtskompensation der Tür zu erzeugen.
Die Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht des zweiten und vierten Drehstabes der Fig. 1, die über die Nockenoberflächen von zwei S-förmigen Scharnieren, wie in der Fig. 6 wiedergegeben, wirken, um die verstärkende Gewichtskompensation für die Tür zu erzeugen.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Die Fig. 1 gibt eine perspektivische Ansicht einer Türeinheit wieder, die mit dem verstärkenden Gewichtskompensationssystem der vorliegenden Erfindung versehen ist. Die Türeinheit 10 umfaßt einen Rahmen 12 und eine Tür 14, die mittels S-förmiger Scharniere 16 und 18, die in der Fig. 6 in einem vergrößerten Maßstab wiedergegeben sind, längs einer nicht-vertikalen Scharnierachse schwenkbar ist. Die S-förmigen Scharniere 16 und 18 sind an der Tür 14 befestigt, und drehen sich um Scharnierstifte 28, 30, die sich durch eine Öffnung 20 in dem Scharnier (siehe Fig. 6) und in eine entsprechende Öffnung in der Scharnierbefestigung 22 erstrecken.
Bei der bevorzugten Konstruktion sind die Scharnierstifte 28, 30 ein Teil der (in der Fig. 7 wiedergegebenen) Direktverbindungs-Drehstäbe 24, 26. Die Scharnierstifte 28, werden von dem Ende der Drehstäbe 24. 26 gebildet, die umgebogen sind, um mit einer direkten Verbindung, die auch als ein Scharnierstift wirkt, in ihr zugehöriges Scharnierblatt einzugreifen. Die in der Fig. 1 dargestellte Türeinheit umfaßt vier (4) Drehstäbe 24, 26, 32 und 34, die in den Fig. 7 und 8 einzeln wiedergegeben sind. Die Drehstäbe 24 und 26 bilden ein erstes Gewichtskompensationsmittel, das die linear kompensierende Kraft durch eine direkte Verbindung zwischen der Tür und dem Rahmen erzeugt. Die Drehstäbe 32 und 34 bilden ein zweites Gewichtskompensationsmittel, das eine verstärkende Gewichtskompensationskraft dadurch erzeugt, daß es über entsprechende Nockenoberflächen auf den S-förmigen Scharnieren zwischen der Tür und dem Rahmen wirkt.
Die S-förmige Konstruktion der Scharniere 16 und 18 in der Fig. 6 ermöglicht, den Drehpunkt unterhalb des Rahmens 12 anzuordnen, wobei die Tür dennoch die vollständig offene Position erreicht.
In der Fig. 7 ist der Drehstab 26 ein Spiegelbild des Drehstabes 24. In der Figur ist der Drehstab 32 ein Spiegelbild des Drehstabes 34. Der erste Drehstab 26 und der zweite Drehstab 32 wirken auf das S-förmige Scharnier 18 in der gleichen Weise, wie ihre Spiegelbilder, der dritte Drehstab 24 und der vierte Drehstab 34, auf das S-förmige Scharnier 16 wirken. Daher werden über jedes Scharnier 16, 18 fünfzig Prozent des gesamten Gewichtskompensations-Drehmomentes aufgebracht. Infolge dieser Symmetrie, und zwecks klarer Darstellung, wurden bei den Querschnittansichten der Fig. 2 bis 5 der dritte und der vierte Drehstab 24, 34 weggelassen, und nur der erste und der zweite Drehstab 26 und 32 wiedergegeben.
In den Fig. 1, 2 und 7, auf die nun Bezug genommen wird, ist der erste Drehstab 26 an seinen entgegengesetzten Enden mittels eines an dem Rahmen 12 befestigten, nach oben gebogenen Endes 36, und eines umgebogenen Endes 30, 42, das in das auf der Tür angebrachte Scharnier 18 eingreift, zwischen der Tür und dem Rahmen angebracht. Das nach oben gebogene Ende 36 wird in einem Halter 38 gehalten, der an dem Rahmen 12 dauerhaft befestigt ist und durch den Stift 40 darin zurückgehalten wird. Das umgebogene Ende umfaßt einen 180º-Bogen von dem Bereich 42 bis zu dem Bereich 30.
Der Bereich 30 geht, wie oben beschrieben wurde, durch das Loch 20 in dem Scharnier 18 hindurch, und wirkt längs der Scharnierachse als ein Scharnierstift. Der Bereich 42 greift in die Aussparung 44 in dem Scharnier 18 ein. Auf diese Weise ist das Ende 30, 42 über das Scharnier 18 mit der Tür nicht-drehbar verbunden, und das andere Ende mit dem Rahmen nicht-drehbar verbunden.
Diese direkte Verbindung zwischen dem Rahmen und der Tür bewirkt, daß der Drehstab linear verdreht wird, wenn die Tür von der vollständig offenen Position der Fig. 2 (Drehstab 26 nicht verdreht) nach der vollständig geschlossenen Position der Fig. 5 (Drehstab 26 maximal verdreht) bewegt wird. Die Länge und der Durchmesser des Drehstabes werden so ausgewählt, daß das Gewicht der Tür ungefähr vollständig kompensiert wird, wenn die Tür die in der Fig. 5 wiedergegebene, vollständig geschlossene Position erreicht. Fünfzig Prozent des Gewichtskompensations-Drehmoments werden dabei von dem Drehstab 26 erzeugt, und fünfzig Prozent des Gewichtskompensations-Drehmoments bei dieser Position werden von dem Spiegelbild-Drehstab 24 erzeugt.
Wie oben beschrieben wurde, wird das Gewicht der Tür bei der in der Fig. 2 wiedergegebenen, vollständig offenen Position, und der in der Fig. 5 wiedergegebenen, vollständig geschlossenen Position selbst bei Abwesenheit der Drehstäbe 32 und 34 durch die Drehstäbe 24 und 26 nahezu vollkommen kompensiert. Daher erzeugen die Drehstäbe 32 und 34 bei diesen zwei Positionen kein verstärkendes Gewichtskompensations-Drehmoment. Bei den in den Fig. 3 und 4 wiedergegebenen Zwischenpositionen wird das Gewicht der Tür jedoch durch die Drehstäbe 24 und 26 nur teilweise kompensiert, und die Drehstäbe 32 und 34 müssen ein verstärkendes Drehmoment erzeugen, das nicht-linear mit dem Öffnungswinkel variiert, um das zusätzliche Drehmoment zu erzeugen, das benötigt wird, um eine nahezu vollkommene Gewichtskompensation über den Bewegungsbogen der Tür zu erzeugen.
Dieses verstärkende Drehmoment wird durch Änderung der Kraft der Drehstäbe 32 und 34 über die auf den Scharnieren 16, 18 vorgesehenen Nocken erzeugt, wobei das gewünschte Gewichtskompensations-Drehmoment erhalten wird. In den Fig. 2 und 6, auf die nun Bezug genommen wird, umfassen die Scharniere 16. 18 einen Nockenbereich 46, der eine Nockenoberfläche 48 hat.
In der Fig. 8, auf die nun Bezug genommen wird, umfaßt der Drehstab 32 ein gebogenes Ende 50, das in einem Halter 52 angebracht ist, der wie der Halter 36 an dem Rahmen 12 dauerhaft befestigt ist. Das andere Ende des Drehstabes 32 umfaßt von dem Bereich 54 bis zu dem Bereich 56 eine doppelte Biegung. Der Bereich 54 berührt die auf dem Scharnier 18 vorgesehene Nockenoberfläche 48, und der Bereich 56 ist in eine Öffnung in dem Rahmen 12 eingesetzt, um eine Drehverbindung relativ zu dem Rahmen 12 zu bilden. Wenn die Tür 14 von der offenen Position in der Fig. 2 nach der geschlossenen Position in der Fig. 5 bewegt wird, drückt die Nockenoberfläche 48 nach unten gegen den Bereich 54 des Drehstabes 32, der dadurch um das Ende 56 gedreht wird. Diese Drehung definiert eine zweite Drehachse durch den Bereich 56.
Wie in den Fig. 2-5 angegeben ist, dreht sich der Drehstab 32 im Uhrzeigersinn, wenn sich der Drehstab 26 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn dreht. Wenn die Tür geschlossen wird, dreht die Nockenoberfläche 48 den Bereich 54 um das Ende 56, wobei der Drehstab 32 verdreht wird. Diese Verdrehung erzeugt bei jedem der in den Fig. 3-5 dargestellten Öffnungswinkeln eine verstärkende Gewichtskompensationskraft F&sub1;-F&sub3;, die in einer zu der Nockenoberfläche senkrechten Richtung ausgeübt wird.
Die Gewichtskompensationskraft wird durch die Form der Nockenoberfläche 48 so gerichtet, daß sie in einem Abstand d von der ersten Scharnierachse wirkt. Der Abstand d ist der senkrechte Abstand zwischen der Scharnierachse der Tür und der durch die Senkrechte auf der Nockenoberfläche definierte Kraftlinie bei dem Kontaktpunkt 54 mit dem Drehstab 32. Diese Beziehung erzeugt ein verstärkendes Gewichtskompensations-Drehmoment um die Scharnierachse, das das Produkt aus der verstärkenden Gewichtskompensationskraft und dem Abstand d ist.
Dieses Produkt aus der Kraft und dem Abstand variiert genau so, wie erforderlich ist, um das von dem Drehstab 26 erzeugte, partielle Gewichtskompensations-Drehmoment zu verstärken. Dies ist leichter ersichtlich, wenn auf die Zeichnungen und die Winkel in den Fig. 2 bis 5 Bezug genommen wird. In der vollständig offenen Position wird das Gewicht über der Scharnierachse kompensiert, und weder der erste Drehstab 26, noch der zweite Drehstab 32 ist verdreht. Wenn die Tür 14 um 90º nach der geschlossenen Position geschwenkt wird, wird der Drehstab 26 ebenfalls um 90º gedreht, wie durch den Winkel θ&sub2; angegeben ist. Der Drehstab 32 dreht sich jedoch infolge des Zusammenhang mit der Nocke um weniger als 90º. Der maximale Drehwinkel des Drehstabes 32 ist in der Fig. 2 als θ&sub1; angegeben.
Bei der in der Fig. 3 wiedergegebenen, ersten Zwischenposition hat der Drehstab 32 begonnen, sich zu verdrehen, wobei er eine kleine Gewichtskompensationskraft F&sub1; erzeugt, die in einem Abstand d&sub1; von der ersten Scharnierachse wirkt. In der Fig. 4 ist die Tür weiter geschlossen, wodurch eine Zunahme der Gewichtskompensationskraft F&sub2; hervorgerufen wird, die in einem neuen Abstand d&sub2; wirkt, um ein neues Gewichtskompensations-Drehmoment zu erzeugen. In der Fig. 5 hat die Tür die vollständig geschlossene Position erreicht, und der Drehstab 32 hat seinen maximalen Verdrehwinkel erreicht, wobei er eine maximale Kraft F&sub3; erzeugt. Die Nockenoberfläche 48 hat jedoch eine solche Form, daß F&sub3; direkt zu der Scharnierachse der Tür hin gerichtet ist. Folglich ist der Abstand d&sub3; null, wodurch bei diesem Winkel eine verstärkende Netto- Gewichtskompensationskraft von null erzeugt wird.
Auf diese Weise erzeugt der verstärkende Gewichtskompensations-Drehstab ein Gewichtskompensations-Drehmoment, das in der vollständig geöffneten Position ein Minimum ist, bei einer Zwischenposition ein Maximum erreicht, und bis auf ein weiteres Minimum abnimmt, wenn die Tür die vollständig geschlossene Position erreicht. Dies ist genau die verstärkende Kraft, die benötigt wird, um das fehlende Gewichtskompensations-Drehmoment bei der von den Drehstäben 24 und 26 bewirkten, partiellen Gewichtskompensation hinzuzufügen.
Der Drehstab 32 kann die Nockenoberfläche 48 bei dem Punkt 54 direkt berühren, aber die Gleitreibung und die Abnutzung können verringert werden, und die Türbetätigung kann leiser gemacht werden, wenn eine Plastikmuffe 55 bei dem Punkt 54 um den Drehstab 32 herum aufgesteckt wird. In alternativer Weise kann ein Rad bei diesem Punkt um den Drehstab herum angebracht werden.
Bei der Tür und dem Rahmen der Fig. 1 sind außerdem ein Verriegelungsmechanismus 58, ein Arm 62, um die Tür offen zu halten, und ein Griff 60, der in einer Bahn 64 gleitet, wiedergegeben. Alternative Konstruktionen für diese Elemente sind auch geeignet, und variieren je nach der Art von Tür und den gewünschten Verriegelungs- und Schließmechanismen.

Claims

1. Türeinheit mit verstärkter Gewichtskompensation, aufweisend:

einen Rahmen;

eine Tür, die längs einer nicht-vertikalen Scharnierachse mit dem Rahmen schwenkbar verbunden ist zwecks Bewegung von einer offenen Position nach einer geschlossenen Position;

ein erstes Gewichtskompensationsmittel, das zwischen der Tür und dem Rahmen angebracht ist, wobei das erste Gewichtskompensationsmittel ein im wesentlichen lineares, partielles Gewichtskompensations-Drehmoment um die Scharnierachse erzeugt;

eine Nocke, die eine Nockenoberfläche hat; und

ein zweites Gewichtskompensationsmittel, das eine Kraft auf die Nockenoberfläche aufbringt, wobei die Nocke und das zweite Gewichtskompensationsmittel als eine verstärkende Gewichtskompensationseinheit zusammenwirken, wobei die verstärkende Gewichtskompensationseinheit zwischen der Tür und dem Rahmen angebracht ist, um ein nichtlineares, verstärkendes Gewichtskompensations-Drehmoment um die Scharnierachse zu erzeugen, wobei die Summe des partiellen und des verstärkenden Gewichtskompensations- Drehmoments das Gewicht der Tür über einen Bewegungsbogen zwischen der offenen und der geschlossenen Position im wesentlichen kompensiert.

2. Türeinheit gemäß Anspruch 1, wobei das erste Gewichtskompensationsmittel einen ersten Drehstab umfaßt, und das zweite Gewichtskompensationsmittel einen zweiten Drehstab umfaßt, wobei der erste und der zweite Drehstab verdreht werden, wenn die Tür von der offenen nach der geschlossenen Position geschwenkt wird.

3. Türeinheit gemäß Anspruch 2, wobei der erste und der zweite Drehstab in entgegengesetzte Richtungen verdreht werden, wenn die Tür von der offenen nach der geschlossenen Position geschwenkt wird.

4. Türeinheit gemäß Anspruch 2, wobei der zweite Drehstab ein erstes Ende hat, das mit dem Rahmen nicht-drehbar verbunden ist, und ein zweites Ende hat, das mit dem Rahmen drehbar verbunden ist zwecks Drehung um eine gegenüber der Scharnierachse versetzte, zweite Achse.

5. Türeinheit gemäß Anspruch 4, wobei der zweite Drehstab von der zweiten Achse nach außen gebogen ist und die Nockenoberfläche bei einem gegenüber der zweiten Achse versetzten Punkt berührt.

6. Türeinheit gemäß Anspruch 2, die weiterhin eine zweite Nocke umfaßt, die eine zweite Nockenoberfläche hat, und wobei:

das erste Gewichtskompensationsmittel den ersten Drehstab und einen zwischen der Tür und dem Rahmen angebrachten, dritten Drehstab umfaßt, wobei der dritte Drehstab verdreht wird, wenn der erste Drehstab verdreht wird; und

das zweite Gewichtskompensationsmittel den zweiten Drehstab und einen vierten Drehstab, der eine Kraft auf die zweite Nockenoberfläche aufbringt, umfaßt, wobei der vierte Drehstab verdreht wird, wenn der zweite Drehstab verdreht wird.

7. Türeinheit gemäß Anspruch 6, wobei der erste und der dritte Drehstab an einem Ende gebogen sind, wobei der gebogene Bereich jedes Drehstabes durch die Scharnierachse hindurchgeht und Scharnierstifte zwischen der Tür und dem Rahmen bildet.

8. Türeinheit gemäß Anspruch 7, wobei die erste und die zweite Nocke integral gebildet ist als Teil eines an der Tür befestigten Scharniers, um die Tür längs der Scharnierachse mit dem Rahmen schwenkbar zu verbinden.

9. Türeinheit gemäß Anspruch 8, wobei die Scharniere als S-förmige Scharniere gebildet sind, wobei die Scharnierachse unterhalb eines Bereichs des Rahmens gelegen ist, wenn der Rahmen horizontal angebracht ist.

10. Türeinheit gemäß Anspruch 1, wobei das erste Gewichtskompensationsmittel ein partielles Gewichtskompensations-Drehmoment erzeugt, das in einer linearen Beziehung zu einem Öffnungswinkel steht, der zwischen der Tür und dem Rahmen um die Scharnierlinie herum gemessen wird, und das zweite Gewichtskompensationsmittel über die Nocke ein verstärkendes Gewichtskompensations-Drehmoment erzeugt, das in einer sinusförmigen Beziehung zu dem Öffnungswinkel steht, wobei die Summe des partiellen Gewichtskompensations-Drehmoments und des verstärkenden Gewichtskompensations-Drehmoments das Gewicht der Tür bei allen Winkeln zwischen der offenen und der geschlossenen Position im wesentlichen kompensiert.

11. Türeinheit gemäß Anspruch 10, wobei das zweite Gewichtskompensationsmittel ein verstärkendes Gewichtskompensations-Drehmoment erzeugt, das bei einer mittleren Position zwischen der offenen und der geschlossenen Position ein Maximum erreicht.

12. Türeinheit gemäß Anspruch 11, wobei das zweite Gewichtskompensationsmittel ein verstärkendes Gewichtskompensations-Drehmoment erzeugt, das in der offenen und der geschlossenen Position ungefähr null ist.

13. Türeinheit mit verstärkter Gewichtskompensation, aufweisend:

einen Rahmen;

eine Tür, die längs einer Scharnierachse mit dem Rahmen schwenkbar verbunden ist zwecks Bewegung von einer offenen nach einer geschlossenen Position;

einen ersten Drehstab, der zwischen der Tür und dem Rahmen angebracht ist, wobei der erste Drehstab verdreht wird, wenn die Tür zwischen der offenen und der geschlossenen Position geschwenkt wird, um ein partielles Gewichtskompensations-Drehmoment um die Scharnierachse herum zu erzeugen;

einen zweiten Drehstab; und

eine Nocke, die eine Nockenoberfläche hat;

wobei der zweite Drehstab und die Nocke als eine verstärkende Gewichtskompensationseinheit zusammenwirken, die verstärkende Gewichtskompensationseinheit zwischen der Tür und dem Rahmen angebracht ist, die Nockenoberfläche den zweiten Drehstab berührt und in einer bezüglich des ersten Drehstabes entgegengesetzten Richtung verdreht, um ein verstärkendes Gewichtskompensations-Drehmoment um die Scharnierachse herum zu erzeugen.

14. Türeinheit gemäß Anspruch 13, die weiterhin eine zweite Nocke, einen dritten Drehstab und einen vierten Drehstab umfaßt, wobei der dritte Drehstab verdreht wird, wenn der erste Drehstab verdreht wird, und der vierte Drehstab und die zweite Nocke zwischen der Tür und dem Rahmen angebracht sind, wobei die zweite Nockenoberfläche den vierten Drehstab berührt und verdreht, wenn die Tür zwischen der offenen und der geschlossenen Position geschwenkt wird.

15. Türeinheit gemäß Anspruch 14, wobei der erste und der dritte Drehstab an einem Ende gebogen sind, wobei der gebogene Bereich jedes Drehstabes durch die Scharnierachse hindurchgeht und Scharnierstifte zwischen der Tür und dem Rahmen bildet.

16. Türeinheit gemäß Anspruch 15, wobei die erste und die zweite Nocke integral gebildet ist als Teil eines an der Tür befestigten Scharniers, um die Tür längs der Scharnierachse mit dem Rahmen schwenkbar zu verbinden.

17. Türeinheit gemäß Anspruch 16, wobei die Scharniere als S-förmige Scharniere gebildet sind, wobei die Scharnierachse unterhalb eines Bereichs des Rahmens gelegen ist, wenn der Rahmen horizontal angebracht ist.

18. Türeinheit gemäß Anspruch 13, wobei der zweite Drehstab ein erstes Ende hat, das mit dem Rahmen nicht-drehbar verbunden ist, und ein zweites Ende hat, das mit dem Rahmen drehbar verbunden ist zwecks Drehung um eine gegenüber der Scharnierachse versetzte, zweite Achse.

19. Türeinheit gemäß Anspruch 18, wobei der zweite Drehstab von der zweiten Achse nach außen gebogen ist und die Nockenoberfläche bei einem gegenüber der zweiten Achse versetzten Punkt berührt.

20. Türeinheit mit verstärkter Gewichtskompensation, aufweisend:

einen Rahmen;

ein Scharnier;

eine Tür, die längs einer nicht-vertikalen Scharnierachse mit dem Rahmen durch die Scharnier schwenkbar verbunden ist zwecks Bewegung von einer offenen Position nach einer geschlossenen Position;

ein erstes Gewichtskompensationsmittel, das zwischen der Tür und dem Rahmen angebracht ist, um ein partielles Gewichtskompensations-Drehmoment um die Scharnierachse herum zu erzeugen, das in einer linearen Beziehung zu dem Winkel zwischen der Tür und dem Rahmen steht;

eine Nocke, die eine Nockenoberfläche hat; und

ein zweites Gewichtskompensationsmittel, das eine Kraft auf die Nockenoberfläche aufbringt, wobei die Nocke und das zweite Gewichtskompensationsmittel als eine verstärkende Gewichtskompensationseinheit zusammenwirken, die verstärkende Gewichtskompensationseinheit zwischen der Tür und dem Rahmen angebracht ist, um ein verstärkendes Gewichtskompensations-Drehmoment um die Scharnierachse herum zu erzeugen, das in einer sinusförmigen Beziehung zu dem Winkel zwischen der Tür und dem Rahmen steht, und die Summe des partiellen Gewichtskompensations-Drehmoments und des verstärkenden Gewichtskompensations-Drehmoments das Gewicht der Tür über einen Bewegungsbogen zwischen der offenen und der geschlossenen Position im wesentlichen kompensiert.

21. Türeinheit gemäß Anspruch 20, wobei das erste Gewichtskompensationsmittel einen ersten Drehstab umfaßt, und das zweite Gewichtskompensationsmittel einen zweiten Drehstab umfaßt, wobei der erste und der zweite Drehstab in entgegengesetzte Richtungen verdreht werden, wenn die Tür von der offenen nach der geschlossenen Position geschwenkt wird.

22. Verstärkende Gewichtskompensationseinheit für eine Tür mit partiell kompensiertem Gewicht, die mit einem Rahmen schwenkbar verbunden ist, aufweisend:

einen verstärkenden Drehstab, der ausgelegt ist, um an einem Ende mit dem Rahmen fest verbunden zu werden, und an dem anderen Ende mit dem Rahmen drehbar verbunden zu werden; und

eine Nocke, die ausgelegt ist, um mit der Tür verbunden zu werden, wobei die Nocke eine Nockenoberfläche hat, die den verstärkenden Drehstab von einem ersten, minimalen Verdrehwinkel bis zu einem maximalen Verdrehwinkel, und zurück zu einem zweiten, minimalen Verdrehwinkel verdreht, wenn die Tür von einer offenen Position über eine Zwischenposition nach einer geschlossenen Position geschwenkt wird,

wobei der verstärkende Drehstab in der bezüglich der Tür entgegengesetzten Richtung verdreht wird, wenn die Tür von der offenen nach der geschlossenen Position geschwenkt wird.