EP0757145A2 - Elektrisch schaltbare Zuhaltevorrichtung für ein Fenster oder eine Tür sowie Anwendung eines piezoelektrischen Aktors und/oder eines magnetostriktiven Aktors und/oder eines Shape-Memory-Aktors - Google Patents

Elektrisch schaltbare Zuhaltevorrichtung für ein Fenster oder eine Tür sowie Anwendung eines piezoelektrischen Aktors und/oder eines magnetostriktiven Aktors und/oder eines Shape-Memory-Aktors Download PDF

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EP0757145A2
EP0757145A2 EP96112067A EP96112067A EP0757145A2 EP 0757145 A2 EP0757145 A2 EP 0757145A2 EP 96112067 A EP96112067 A EP 96112067A EP 96112067 A EP96112067 A EP 96112067A EP 0757145 A2 EP0757145 A2 EP 0757145A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
locking device
actuator
designed
bolt
striking plate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96112067A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0757145A3 (de
Inventor
Klaus Dipl.-Ing. Kuhnen
Wolfgang Dipl.-Ing. Kennel
Daniel Dr. Jendritza
Hartmut Prof. Janocha
Martin Reuter
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Geze GmbH
Original Assignee
Geze GmbH
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Publication date
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Application filed by Geze GmbH filed Critical Geze GmbH
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Publication of EP0757145A3 publication Critical patent/EP0757145A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/0001—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof
    • E05B47/0011—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof with piezoelectric actuators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/0001—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof
    • E05B47/0009—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof with thermo-electric actuators, e.g. heated bimetals
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/0046—Electric or magnetic means in the striker or on the frame; Operating or controlling the striker plate
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B2047/0048—Circuits, feeding, monitoring
    • E05B2047/0067—Monitoring
    • E05B2047/0068—Door closed

Definitions

  • the invention relates to an electrically switchable locking device for a window or a door with a leaf, preferably a rotating leaf, which can be opened and closed, and an application of a piezoelectric actuator and / or a magnetostrictive actuator and / or a shape memory actuator.
  • a conventional door opener which has an electromagnet for actuating a pivotally mounted striking plate.
  • EP-OS 0 280 845 a conventional electric lock with an electric motor for actuating the bolt is known.
  • a similar electrical control actuator is known from DE-GM 94 03 769. It has a DC electric motor as an actuating device.
  • the invention has for its object to provide an electrically switchable locking device of the type mentioned, which is simpler. It should preferably be able to be carried out with a small size.
  • the invention achieves the object with the subject matter of claim 1. Furthermore, the invention provides, according to claim 42, new applications of a piezoelectric actuator and / or a magnetostrictive actuator and / or a shape memory actuator.
  • the locking device has a striking plate and a bolt which interacts with the striking plate, the striking plate and / or the bolt having the actuator.
  • the striking plate can - as with a conventional door opener - be designed as a movably mounted door opener latch.
  • a movable striking plate is preferably mounted in the frame.
  • the bolt cooperating with the striking plate can be mounted as a spring-loaded catch, in the manner of a so-called lock latch, preferably in the door leaf, or as a fixed bolt on the door leaf, preferably engaging behind the striking plate or engaging in the striking plate. It can also be provided that the bolt can be operated using a key. This results in designs which can be used in the manner of a conventional door opener and can preferably be mounted on the door in the same arrangement as this.
  • Preferred versions of the locking device can also be used in an electrical door lock, which is designed and assembled essentially like a conventional electrical lock for escape and rescue route doors.
  • the invention provides a piezoelectric actuator or a magnetostrictive actuator or a shape memory actuator for actuating the lock. This results in smaller sizes, so that this lock also elsewhere in the door, for. B. can also be installed internally.
  • the energy required for the electrical application can be provided by a battery which is preferably arranged in the locking housing.
  • the actuator is designed as a piezo bending transducer and blocks a movably mounted latching element when it is acted upon electrically.
  • This locking element is in operative connection with the actual latch of the door opener latch.
  • This operative connection is preferably carried out via pairs of cylindrical rollers interacting in the manner of a lever or via a lever linkage. This allows a particularly compact and low-friction design to be implemented.
  • the switching can take place depending on the room temperature.
  • an electrical heater can be provided, which can be switched on or off accordingly to actuate the actuator.
  • a piezoelectric actuator 17 is mounted in a holder 12 which is fixed to the wall 2 in a stationary manner. When a voltage is applied, the actuator 17 expands. The force thereby acting on a lever arm 16c of a lever 16 mounted in a fulcrum 16a is converted in such a way that a profile iron 15 located on the door 1 is clamped by the second lever arm 16b. If the voltage fails or is interrupted, door 1 is released immediately. In order to separate lever 16 and door 1 in this released position, a return spring 14 is attached to lever 16.
  • the construction described here can also be realized with a magnetostrictive actuator (Tefenol D-rod).
  • the spring 27 carries at its free-standing end 27a a locking bolt 28 which engages in a groove 29 in the door frame 2 for locking.
  • a force F acts.
  • k 0.2
  • the spring 27 must be designed for 20% of the force F.
  • tension and compression shape memory springs 27 are available, one is the realization open in case of danger "and on the other hand the realization close in case of danger ".
  • the use of the shape memory springs 27 is only useful in temperature-critical areas, since otherwise an electrical heating source is required to set the springs 27.
  • a conventional electric door opener is based on the electromagnetic principle. By closing the excitation circuit, a coil generates a magnetic field. This magnetic field releases a locking mechanism so that the door can be opened.
  • FIG. 3 an alternative solution based on the piezoelectric principle is shown in principle.
  • the rotating body 35 (door lock unit) is rotatably mounted about an axis 33.
  • the torsion spring 34 ensures that the rotary body 35, after having moved from the starting position to the left about the axis of rotation 33 by opening the door, returns to the starting position.
  • a movement of the rotating body 35 is, however, only possible if the guided blocking pin 36 (guide not shown in FIG. 3) releases the rotating body 35.
  • the blocking pin 36 engages in the recess 35a in the rotating body 35 and prevents its rotating movement.
  • the rotary movement is released by applying a voltage U to the piezo bending transducer 37.
  • the voltage U in the piezo bending transducer 37 causes a change in shape such that the blocking pin 36 moves upward.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment according to the invention of a door opener with a piezo bending transducer 7.
  • a section of the frame 2 with the locking device 3 mounted therein is shown. This interacts with the bolt 51 of the lock latch 5 located in the door leaf 1.
  • the latch 51 is designed as a spring catch.
  • the locking device 3 consists of a housing 31 of cuboid shape, in which the piezo-bending transducer 7 and a plurality of transmission elements interacting in a lever-like manner are accommodated.
  • the transmission elements are the retaining latch 61, which is designed as a rocker arm and is rotatably mounted about an axis 61a.
  • the holding bolt 61 is designed as a two-armed lever with the lever arms 61b and 61c.
  • the lever arm 61b acts together with two displaceably mounted pairs of cylindrical rollers 62, 63, which are each acted upon by a spring 64, 65 and are each positively guided in a cage (not shown). Apart from the executives in the cage, only rolling friction occurs, which means that the device can be designed with very little friction.
  • the two rollers of the roller pairs 62, 63 are each arranged next to one another transversely to their direction of displacement.
  • the spring 64, 65 assigned to the respective pair of rollers 62, 63 acts along the direction of displacement.
  • the first pair of rollers 62 with the rollers 62a and 62b is displaceably mounted in the housing 31 in a direction perpendicular to the direction of movement of the lever arm 61b, that is to say in the longitudinal direction of the housing, and the second pair 63 with the rollers 63a and 63b in a direction perpendicular to the first pair 62, in the transverse direction of the housing.
  • the second pair of rollers 63 is also firmly connected via the cage (not shown) to a likewise movable latching element 66, which together with the piezo bending transducer 7 forms the actual locking mechanism.
  • FIG. 5 shows an enlarged illustration of the piezo bending transducer 7.
  • the illustration shows the idle state, ie without electrical loading in the unlocked state.
  • This rod-shaped piezo bending transducer 7 is firmly connected to the housing 31 at one end 7a (can be seen in FIG. 7) and carries a metal nose 71 with a bevelled edge 71a near its freely protruding other end 7b.
  • the latching element 66 with a groove 66a is arranged opposite this metal nose 71.
  • the position and design of the groove 66a is designed in such a way that the piezo-bending transducer 7 engages with the groove 66a during a bending movement in the direction of the latching element 66 and thereby blocks movement of the latching element 66 and the connected pair of rollers 63.
  • the metal nose 71 and the groove 66a form one in relation to the pivoting direction of the voltage-actuated piezo bending transducer 7 inclined plane ", the wedge angle is selected so that self-locking or jamming of the mechanism when releasing the block is avoided in any case.
  • the nose 71 engages in the groove 66a of the latching element 66 and the door 1 is locked.
  • the pairs of cylindrical rollers 62, 63 are then in the position shown by solid lines in FIG.
  • the holding bolt 61 is also held in the position shown, engaging behind the bolt 51 of the lock latch 5 and preventing the door 1 from opening.
  • the first pair of cylindrical rollers 62 prevents the holding bolt 61 from pivoting back into the open position 61 ′ (shown in broken lines).
  • This pair 62 is axially movable in the housing 31 and is urged by the spring 64 (FIG. 4) into the path of movement of the holding bolt 61.
  • This first pair of cylindrical rollers 62 is itself prevented from evasive movement by the second pair of cylindrical rollers 63 in the locking state shown.
  • This second pair 63 is acted upon by the spring 65 (FIG. 4) and is mounted in the housing 31 such that it can move in the transverse direction of the housing.
  • the second pair of cylindrical rollers 63 is firmly connected to the locking element 66, not shown in FIG. 6, so that when the locking element 66 is blocked, the pair of cylindrical rollers 63 is also blocked.
  • the locked state Fig.
  • the design must be very low-friction. This is ensured by the use of the cylinder rollers 62a, 62b, 63a, 63b, preferably steel rollers, rolling on one another. As a further advantage of using rollers 62a, 62b, 63a, 63b, the device can be made very compact. In alternative embodiments, individual rollers or pairs of more than two rollers can also be used instead of the roller pairs 62, 63.
  • Figure 7 shows a representation of the embodiment in Figure 4 in plan view.
  • a printed circuit board 8 which has the electronic control (not shown) for the piezo bending transducer 7, is also accommodated in the housing. If the energy is supplied by a battery, this can also be arranged in the area of the printed circuit board 8.
  • a switch contact 82 is provided as a sensor for the locked state of the door 1 and as a feedback unit. The switching contact 82 is triggered via a contact pin 81.

Landscapes

  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Abstract

Es wird ein Türöffner beschrieben. Er weist eine mit der Schloßfalle 51 zusammenwirkende Türöffnerfalle 61 auf. Diese wird bei herkömmlichen Türöffnern über Haftmagnete oder Elektromotoren betätigt. Um einfacheren Aufbau und besonders kompakte Baugröße zu erhalten, ist vorgesehen, daß zur Betätigung der Türöffnerfalle 61 ein Piezoaktor 7 verwendet wird. Anstelle des Piezoaktors 7 kann auch ein magnetostriktiver Aktor oder ein Shape-Memory-Aktor verwendet werden. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrisch schaltbare Zuhaltevorrichtung für ein Fenster oder eine Tür mit einem Flügel, vorzugsweise Drehflügel, der geöffnet und geschlossen werden kann, sowie eine Anwendung eines piezoelektrischen Aktors und/oder eines magnetostriktiven Aktors und/oder eines Shape-Memory-Aktors.
  • Aus der DE-OS 28 53 027 ist ein herkömmlicher Türöffner bekannt, der einen Elektromagneten aufweist zur Betätigung eines schwenkbar gelagerten Schließblechs.
  • Aus der EP-OS 0 280 845 ist ein herkömmliches elektrisches Schloß mit einem Elektromotor zur Betätigung des Riegels bekannt. Eine ähnliche elektrische Regelbetätigungsvorrichtung ist aus der DE-GM 94 03 769 bekannt. Sie weist als Stelleinrichtung einen Gleichstrom-Elektromotor auf.
  • Aus der DE-PS 38 34 538 und DE-OS 37 16 021 sind Türverriegelungen für Flucht- und Rettungswege bekannt. Sie verwenden einen Elektromagneten oder einen elektrischen Sperriegel im Bereich der Türoberkante.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch schaltbare Zuhaltevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist. Sie soll vorzugsweise mit kleiner Baugröße ausgeführt werden können.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe mit dem Gegenstand des Anspruchs 1. Ferner sieht die Erfindung gemäß Anspruch 42 neue Anwendungen eines piezoelektrischen Aktors und/oder eines magnetostriktiven Aktors und/oder eines Shape-Memory-Aktors vor.
  • Bei bevorzugten Ausführungen weist die Zuhaltevorrichtung ein Schließblech und einen mit dem Schließblech zusammenwirkenden Riegel auf, wobei das Schließblech und/oder der Riegel den Aktor aufweist. Das Schließblech kann - wie bei einem herkömmlichen Türöffner - als beweglich gelagerte Türöffnerfalle ausgebildet sein. Vorzugsweise ist ein solches bewegliches Schließblech im Blendrahmen gelagert. Der mit dem Schließblech zusammenwirkende Riegel kann als federbeaufschlagter Schnäpper, in Art einer sogenannten Schloßfalle, vorzugsweise im Türblatt, gelagert sein, oder auch als ein mit dem Schließblech, vorzugsweise hintergreifend oder in das Schließblech eingreifender, fester Riegel am Türblatt ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, daß der Riegel über einen Schlüssel betätigbar ist. Es ergeben sich damit Ausführungen, die in Art eines herkömmlichen Türöffners eingesetzt und vorzugsweise in gleicher Anordnung wie diese an der Tür montiert werden können.
  • Bevorzugte Ausführungen der Zuhaltevorrichtung können auch in einer elektrischen Türverriegelung eingesetzt werden, die im wesentlichen wie eine herkömmliche elektrische Verriegelung für Flucht- und Rettungswegtüren ausgebildet und montiert wird.
  • Anstelle des bei den herkömmlichen Einrichtungen verwendeten Haftmagneten oder magnetisch oder motorisch betätigten elektrischen Sperriegels sieht die Erfindung zur Betätigung der Verriegelung einen piezoelektrischen Aktor oder einen magnetostriktiven Aktor oder einen Shape-Memory-Aktor vor. Es ergeben sich damit kleinere Baugrößen, so daß diese Verriegelung auch an anderer Stelle der Tür, z. B. auch innenliegend, installiert werden kann.
  • Bei Verwendung des piezoelektrischen Aktors oder des magnetostriktiven Aktors ergibt sich ein wesentlich geringerer Verbrauch an elektrischer Energie bei kontinuierlicher Einschaltdauer. Ferner tritt nahezu keine Erwärmung bei der kontinuierlichen elektrischen Beaufschlagung auf, so daß besondere Kühlkonstruktionen entfallen können. Die zur elektrischen Beaufschlagung erforderliche Energie kann über eine Batterie bereitgestellt werden welche vorzugsweise im Verriegelungsgehäuse angeordnet ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Türöffnerfalle ist der Aktor als Piezo-Biegewandler ausgeführt und sperrt bei elektrischer Beaufschlagung ein beweglich gelagertes Rastelement. Dieses Rastelement steht mit dem eigentlichen Halteriegel der Türöffnerfalle in Wirkverbindung. Vorzugsweise wird diese Wirkverbindung über hebelartig zusammenwirkende Zylinderrollenpaare oder über ein Hebelgestänge ausgeführt. Damit läßt sich eine besonders kompakte und reibungsarme Ausführung realisieren.
  • Bei Verwendung des Shape-Memory-Aktors kann die Schaltung raumtemperaturabhängig erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine elektrische Heizung vorgesehen sein, die zur Betätigung des Aktors entsprechend ein- oder ausgeschaltet werden kann.
  • Im Unterschied zu herkömmlichen Türöffnern kann bei den Türöffnern mit den genannten neuartigen Aktoren, z. b. piezoelektrischer Aktor, der genannte übliche Spannungsbereich mit einem einzigen Gerät abgedeckt werden. Derartige Ausführungen ergeben sich z. B. gemäß Anspruch 37.
  • Im nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    eine elektrische Verriegelungsvorrichtung mit piezoelektrischem Aktor im verriegelten Zustand, eingesetzt als Verriegelung einer Flucht- und Rettungswegtür;
    Figur 2
    eine Verriegelungsvorrichtung mit Shape-Memory-Feder; links im verriegelten Zustand, rechts im entriegelten Zustand;
    Figur 3
    ein Schließblech mit Piezo-Biegewandler im verriegelten Zustand, wie er bei einem Türöffner zum Einsatz kommen kann;
    Figur 4
    ein blendrahmenseitig montiertes Ausführungsbeispiel eines Türöffners mit einem Piezo-Biegewandler im verriegelten Zustand in Seitenansicht;
    Figur 5
    eine Detaildarstellung des Ausschnitts V in Figur 4 mit dem Piezo-Biegewandler im entriegelten Zustand;
    Figur 6
    eine Prinzipskizze zur Wirkungsweise der Türöffnerfalle in Figur 4, wobei der verriegelte Zustand mit ausgezogenen Linien und der entriegelte Zustand mit gestrichelten Linien eingezeichnet ist;
    Figur 7
    eine Darstellung der Türoffnerfalle in Figur 4 in Draufsicht.
  • Durch Piezostapel kann man große Kräfte erzeugen. Der Energieaufwand zum Halten der Kraft ist dabei minimal. Bei dem in Figur 1 dargestellten Lösungsvorschlag ist ein piezoelektrischer Aktor 17 in einer Halterung 12 gelagert, welche an der Wand 2 ortsfest befestigt ist. Bei Anlegen einer Spannung dehnt sich der Aktor 17 aus. Die dadurch auf einen Hebelarm 16c eines in einem Drehpunkt 16a gelagerten Hebels 16 wirkende Kraft wird so umgesetzt, daß ein an der Tür 1 befindliches Profileisen 15 vom zweiten Hebelarm 16b festgeklemmt wird. Bei Ausfall oder Unterbrechung der Spannung wird die Tür 1 unverzüglich freigegeben. Um Hebel 16 und Tür 1 in dieser freigegebenen Stellung voneinander zu trennen, ist an dem Hebel 16 eine Rückholfeder 14 befestigt.
  • Die hier beschriebene Konstruktion ist prinzipiell auch mit einem magnetostriktiven Aktor (Tefenol D-Stab) zu realisieren.
  • Bei Rettungswegsystemen muß sichergestellt sein, daß im Notfall die Tür 1 auch geöffnet werden kann, wenn eine Kraft auf sie wirkt. Dies heißt, daß bei einem Verriegelungsmechanismus der Riegel die Tür 1 auch freigibt, wenn auf die Tür 1 eine Kraft wirkt.
  • In Figur 2 ist die prinzipielle Konstruktion einer Verriegelungsvorrichtung mit einer Shape-Memory-Feder 27 dargestellt. Die Feder 27 trägt an ihrem freistehenden Ende 27a einen Verriegelungsbolzen 28, der zur Verriegelung in eine Nut 29 in dem Türrahmen 2 eingreift. Bei der Auslegung der Feder 27 muß berücksichtigt werden, daß die Entriegelung bei Wirkung einer Kraft F gewährleistet sein muß. Geht man von einem Reibungskoeffizienten k = 0,2 aus, so muß die Feder 27 für 20% der Kraft F ausgelegt werden.
    Bei einer solchen Realisierung sind, um die geforderte Kraft zu erreichen, vier Federn parallel anzuordnen. Somit ergäbe sich eine Federkraft von F-ges = 560 N, womit eine Querkraft F = 560 x 5 = 2.800 N (k = 0,2) beherrschbar ist.
  • Da Zug- und Druck-Shape-Memory-Federn 27 erhältlich sind, ist einerseits die Realisierung
    Figure imgb0001
    im Gefahrenfall öffnen" und andererseits die Realisierung
    Figure imgb0001
    im Gefahrenfall schließen" möglich. Der Einsatz der Shape-Memory-Federn 27 ist aber nur in temperaturkritischen Bereichen sinnvoll, da andernfalls eine elektrische Heizquelle zum Stellen der Federn 27 benötigt wird.
  • Ein herkömmlicher elektrischer Türöffner basiert auf dem elektromagnetischen Prinzip. Durch Schließen des Erregerstromkreises erzeugt eine Spule ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld bewirkt die Freigabe eines Blockiermechanismus, so daß die Tür geöffnet werden kann. In Figur 3 ist nun prinzipiell eine alternative Lösung, basierend auf dem piezoelektrischen Prinzip dargestellt.
  • Der Drehkörper 35 (Türverschlußeinheit) ist drehbar um eine Achse 33 gelagert. Die Torsionsfeder 34 stellt sicher, daR der Drehkörper 35, nachdem er sich von der Ausgangsposition durch Öffnen der Tür nach links um die Drehachse 33 bewegt hat, wieder in die Ausgangsposition zurückkehrt.
  • Eine Bewegung des Drehkörpers 35 ist allerdings nur möglich, wenn der geführte Blockierstift 36 (Führung in Figur 3 nicht dargestellt) den Drehkörper 35 freigibt. Im dargestellten verriegelten Zustand greift der Blockierstift 36 in die Ausnehmung 35a im Drehkörper 35 und verhindert dessen Drehbewegung. Die Freigabe der Drehbewegung wird durch Anlegen einer Spannung U an den Piezo-Biegewandler 37 erreicht. Die Spannung U bewirkt bei dem Piezo-Biegewandler 37 eine Formänderung dergestalt, daß sich der Blockierstift 36 nach oben bewegt.
  • Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Türöffners mit einem Piezo-Biegewandler 7. Dargestellt ist ein Ausschnitt des Blendrahmens 2 mit der darin montierten Zuhaltevorrichtung 3. Diese wirkt mit dem Riegel 51 der im Türflügel 1 befindlichen Schloßfalle 5 zusammen. Der Riegel 51 ist als Federschnäpper ausgebildet. Die Zuhaltevorrichtung 3 besteht aus einem Gehäuse 31 von quaderförmiger Gestalt, in welchem der Piezo-Biegewandler 7 sowie mehrere hebelartig zusammenwirkende Übertragungselemente aufgenommen sind. Bei den Übertragungselementen handelt es sich um den als Kipphebel ausgebildeten Halteriegel 61, welcher um eine Achse 61a drehbar gelagert ist. Der Halteriegel 61 ist als zweiarmiger Hebel mit den Hebelarmen 61b und 61c ausgebildet. Der Hebelarm 61b wirkt zusammen mit zwei verschiebbar gelagerten Zylinderrollenpaaren 62, 63, welche jeweils von einer Feder 64, 65 beaufschlagt werden und jeweils in einem nicht dargestellten Käfig zwangsgeführt werden. Von den Führungskräften im Käfig abgesehen tritt nur Rollreibung auf, wodurch die Vorrichtung sehr reibungsarm ausgeführt werden kann. Die beiden Rollen der Rollenpaare 62, 63 sind jeweils quer zu ihrer Verschieberichtung nebeneinander angeordnet. Die dem jeweiligen Rollenpaar 62, 63 zugeordnete Feder 64, 65 wirkt entlang der Verschieberichtung. Das erste Rollenpaar 62 mit den Rollen 62a und 62b ist im Gehäuse 31 in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Hebelarms 61b, also in Gehäuselängsrichtung, verschieblich gelagert und das zweite Paar 63 mit den Rollen 63a und 63b in einer Richtung senkrecht zum ersten Paar 62, also in Gehäusequerrichtung. Das zweite Rollenpaar 63 ist über den nicht dargestellten Käfig weiterhin mit einem ebenfalls beweglichen Rastelement 66 fest verbunden, welches gemeinsam mit dem Piezo-Biegewandler 7 den eigentlichen Riegelmechanismus bildet.
  • In Figur 5 ist eine vergrößerte Abbildung des Piezo-Biegewandlers 7 zu sehen. Die Darstellung zeigt den Ruhezustand, d.h. ohne elektrische Beaufschlagung im nicht verriegelten Zustand. Dieser stabförmig ausgebildete Piezo-Biegewandler 7 ist an seinem einen Ende 7a (in Figur 7 zu erkennen) fest mit dem Gehäuse 31 verbunden und trägt nahe seines frei hervorragenden anderen Endes 7b eine Metallnase 71 mit einer abgeschrägten Kante 71a. Dieser Metallnase 71 gegenüberliegend angeordnet ist das Rastelement 66 mit einer Nut 66a. Die Lage und Ausführung der Nut 66a ist so gestaltet, daß der Piezo-Biegewandler 7 bei einer Biegebewegung in Richtung des Rastelementes 66 mit der Nut 66a in Eingriff kommt und dadurch eine Bewegung des Rastelementes 66 und des verbundenen Rollenpaares 63 blockiert. Die Metallnase 71 und die Nut 66a bilden bezogen auf die Schwenkrichtung des spannungsbetätigten Piezo-Biegewandlers 7 eine
    Figure imgb0001
    schiefe Ebene", deren Keilwinkel so gewählt ist, daß eine Selbsthemmung oder ein Verklemmen des Mechanismus beim Lösen der Blockierung auf jeden Fall vermieden wird.
  • Im aktiv angesteuerten Zustand des Piezo-Biegewandlers 7 greift die Nase 71 in die Nut 66a des Rastelementes 66 und die Tür 1 ist verriegelt. Die Zylinderrollenpaare 62, 63 befinden sich dann in der in Figur 6 mit durchgezogenen Linien dargestellten Position. Dadurch wird auch der Halteriegel 61 in der dargestellten Position gehalten, wobei er den Riegel 51 der Schloßfalle 5 hintergreift und ein Öffnen der Tür 1 verhindert. Ein Zurückschwenken des Halteriegels 61 in die Öffnungsstellung 61'(Darstellung in gestrichelten Linien) wird durch das erste Paar Zylinderrollen 62 verhindert. Dieses Paar 62 ist axial beweglich im Gehäuse 31 gelagert und wird von der Feder 64 (Figur 4) in die Bewegungsbahn des Halteriegels 61 gedrängt. Dieses erste Paar Zylinderrollen 62 wird im abgebildeten Verriegelungszustand seinerseits durch das zweite Paar Zylinderrollen 63 an einer Ausweichbewegung gehindert. Dieses zweite Paar 63 wird von der Feder 65 (Figur 4) beaufschlagt und ist in Gehäusequerrichtung beweglich in dem Gehäuse 31 gelagert. Das zweite Paar Zylinderrollen 63 ist mit dem in Figur 6 nicht dargestellten Rastelement 66 fest verbunden, so daß bei einer Blockierung des Rastelementes 66 auch das Zylinderrollenpaar 63 blockiert wird. Im verriegelten Zustand (Fig. 4, 6), also wenn die Nase 71 des Piezo-Biegewandlers 7 in die Nut 66a des Rastelementes 66 greift kann die Tür 1 auch gewaltsam nicht geöffnet werden, da eine Öffnungsbewegung des Halteriegels 61 über das Zusammenspiel der Zylinderrollen 62, 63 verhindert wird.
  • Erst nach Abschalten oder auch bei einem Ausfall der nicht dargestellten Spannungsversorgung für den Piezo-Biegewandler 7 schwenkt dieser in seine Ruheposition (Figur 5) zurück und gibt damit das Rastelement 66, als auch die Zylinderrollenpaare 62, 63 frei. Wird nach der dadurch erfolgten Entriegelung des Rastelementes 66 versucht die Tür 1 zu öffnen, so wirkt über den Hebelarm 61b des Halteriegels 61 eine Kraft auf das erste Zylinderrollenpaar 62. Der Hebelarm 61b ist als schiefe Ebene mit geringem Neigungswinkel von etwa 2 bis 3 Grad ausgebildet. Dadurch wird das Rollenpaar 62 entgegen der Wirkung der Feder 64 (Figur 5) in die gestrichelt dargestellte Position 62' zurückgedrängt. Da die Achse der Rolle 63b gegenüber der Achse der Rolle 62a so versetzt ist, daß sich auch hier wieder ein Keilwinkel von ca. 2 Grad ergibt, verdrängt die Bewegung des Rollenpaares 62 auch das zweite Rollenpaar 63 entgegen der Wirkung der Feder 65 (Figur 5) in die Position 63'. Der Halteriegel kann nunmehr in seine Öffnungsstellung 61' schwenken und die Tür 1 geöffnet werden.
  • Da das gesamte Untersetzungsverhältnis der Vorrichtung sehr groß ist, muß die Ausführung sehr reibungsarm sein. Dies wird durch die Verwendung der aufeinander abrollenden Zylinderollen 62a, 62b, 63a, 63b, vorzugsweise Stahlrollen, gewährleistet. Als weiterer Vorteil der Verwendung von Rollen 62a, 62b, 63a, 63b kann die Vorrichtung sehr kompakt ausgeführt werden. In alternativen Ausführungen können auch an Stelle der Rollenpaare 62, 63 jeweils Einzelrollen oder Paare von mehr als zwei Rollen eingesetzt werden.
  • Da die beschriebenen Untersetzungsverhältnisse nur für den verriegelten Zustand mit gehemmter Bewegung gelten verringert sich die Untersetzung unmittelbar nach einem gewaltsamen Aufdrücken, wenn das Rollenpaar 63 auszuweichen beginnt. Dies ermöglicht ein
    Figure imgb0001
    Aufspringen" des Mechanismus.
  • Figur 7 zeigt eine Darstellung des Ausführungsbeispiels in Figur 4 in Draufsicht. Im Gehäuse aufgenommen ist auch eine Leiterplatte 8, welche die elektronische Ansteuerung (ohne Abbildung) für den Piezo-Biegewandler 7 aufweist. Sofern die Energieversorgung über eine Batterie erfolgt, so kann diese auch im Bereich der Leiterplatte 8 angeordnet sein. Ferner ist ein Schaltkontakt 82 vorgesehen als Sensor für den Verriegelungszustand der Tür 1 und als Rückmeldeeinheit. Ausgelöst wird der Schaltkontakt 82 über einen Kontaktstift 81.

Claims (47)

  1. Elektrisch schaltbare Zuhaltevorrichtung für ein Fenster oder eine Tür mit einem Flügel, vorzugsweise Drehflügel, der geöffnet und geschlossen werden kann,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zuhaltevorrichtung (3) einen Piezoaktor (7, 17) und/oder einen magnetostiktiven Aktor und/oder einen Shape-Memory-Aktor (27) aufweist.
  2. Zuhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuhaltevorrichtung (3) ein Schließblech (61) und einen mit dem Schließblech zusammenwirkenden Riegel (51) aufweist, wobei das Schließblech (61) und/oder der Riegel (51) den Aktor (7) aufweist.
  3. Zuhaltevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließblech (61) blendrahmenseitig und der Riegel (51) flügelseitig gelagert ist oder umgekehrt.
  4. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuhaltevorrichtung (3) ein vorzugsweise bewegliches Schließblech (61), insbesondere schwenkbares Schließblech, aufweist, das der Riegel (51) in der Schließstellung der Tür (1) hintergreift.
  5. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuhaltevorrichtung (3) ein Schließblech zur Aufnahme eines Riegels (51) aufweist, wobei das Schließblech eine Zentrierung für den Riegel, z. B. als Einführtrichter oder dergleichen ausgebildet, aufweist.
  6. Zuhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließblech (61) beweglich ausgebildet ist und mit dem Aktor (7) zusammenwirkt, vorzugsweise betätigbar ist oder feststellbar, insbesondere festklemmbar ist.
  7. Zuhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (51) beweglich ausgebildet ist und über den Aktor (7) betätigbar, vorzugsweise feststellbar, insbesondere festklemmbar ist.
  8. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blockierung der Zuhaltevorrichtung (3) bzw. Feststellung des Schließblechs (61) und/oder des Riegels (51) über den Aktor (7) unter Ausbildung einer reibschlüssigen Verbindung, vorzugsweise Klemmverbindung erfolgt.
  9. Zuhaltevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierung der Zuhaltevorrichtung (3) bzw. die Feststellung des Schließblechs (61) und/oder des Riegels (51) durch eine formschlüssige Verbindung erfolgt, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, daß sie über eine Klemmverbindung gehalten wird.
  10. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuhaltevorrichtung ein Schließblech (61) und einen mit dem Schließblech (61) zusammenwirkenden, vorzugsweise als federbeaufschlagter Schnäpper ausgebildeten, Riegel (5) aufweist, der beim Schließen des Flügels selbsttätig in das Schließblech (61) eingreift, insbesondere hintergreifend.
  11. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuhaltevorrichtung (3) in Art einer herkömmlichen elektrischen Türverriegelung im Bereich einer Flügeloberkante und/oder im oberen Bereich des Blendrahmens montiert ist.
  12. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuhaltevorrichtung (3) in Art eines herkömmlichen elektrischen Türöffners ausgebildet ist und vorzugsweise im Bereich eines herkömmlichen Schloßkastens im Bereich einer Türklinke oder dergleichen montiert ist.
  13. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (17) mit einer Feder (14), vorzugsweise Rückstellfeder, zusammenwirkt, die die Zuhaltevorrichtung (3) aus der Blockier- bzw. Feststellung herausgerichtet beaufschlagt.
  14. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (17) mit einem Hebel (16) zusammenwirkt, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, daß der Hebel (16) als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, mit einem Hebelarm (16a), der durch den Aktor (17) beaufschlagt wird und mit einem anderen Hebelarm (16b), der von einer Feder (14) in Gegenrichtung beaufschlagt wird.
  15. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (37) mit einem Drehkörper (35) zusammenwirkt.
  16. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (37) als Blockiereinrichtung des Drehkörpers, vorzugsweise als axial beweglicher Blockierstift (36), ausgebildet ist.
  17. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (35) mit einer Feder (34) zusammenwirkt, die als Druck-, Zug- oder Torsionsfeder ausgebildet ist.
  18. Zuhaltevorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die als Torsionsfeder ausgebildete Feder (34) um die Drehachse (33) des Drehkörpers (35) angeordnet ist.
  19. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 37) als Piezo-Biegewandler ausgebildet ist.
  20. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (17) als Piezostapel ausgebildet ist.
  21. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (37) mit einem axial beweglichen Blockierstift (36) zusammenwirkt, vorzugsweise als solcher ausgebildet ist.
  22. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuhaltevorrichtung (3) insbesondere der Aktor (7, 17, 27, 37), bei eingeschalteter elektrischer Beaufschlagung den Flügel blockiert und/oder festhält, vorzugsweise in Schließlage festhält und bei ausgeschalteter elektrischer Beaufschlagung den Flügel nicht blockiert bzw. nicht festhält und/oder freigibt oder umgekehrt.
  23. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließblech (61) und/oder der Riegel (51) den Flügel unter Wirkung des Aktors (7, 17, 27, 37) freigibt, wobei die Freigabe erfolgt, wenn der Aktor angesteuert wird, vorzugsweise unabhängig davon, ob der Flügel von außen her über eine Last beaufschlagt wird.
  24. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7) mit einem Rastelement (66) oder Klemmelement zusammenwirkt.
  25. Zuhaltevorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenwirken darin besteht, daß der Aktor (7) bei eingeschalteter elektrischer Beaufschlagung formschlüssig in das Rastelement (66) eingreift oder umgekehrt.
  26. Zuhaltevorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (66) eine Nut (66a) aufweist, in die der Aktor (7) eingreift.
  27. Zuhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7) eine Nase (71) aufweist.
  28. Zuhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (71) bei eingeschalteter elektrischer Beaufschlagung des Aktors (7) in die Nut (66a) eingreift.
  29. Zuhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (71) eine abgeschrägte Kante (71a) aufweist.
  30. Zuhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (66) beweglich ausgebildet ist, vorzugsweise relativ beweglich gegenüber dem Aktor (7)
  31. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn-zeichnet, daß das Rastelement (66) mit dem Schließblech (61) und/oder dem Riegel (51) in Wirkverbindung steht.
  32. Zuhaltevorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung über miteinander zusammenwirkende Wälzkörper, vorzugsweise Zylinderrollen (62a, 62b, 63a, 63b) ausgeführt ist.
  33. Zuhaltevorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Wälzkörper (62a, 62b, 63a, 63b) in einem Käfig zwangsgeführt werden.
  34. Zuhaltevorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper verschieblich gelagert sind.
  35. Zuhaltevorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung als Hebelgestänge ausgeführt ist.
  36. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 17, 27, 37) eine Stromaufnahme kleiner 90 mA aufweist.
  37. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 17, 37) eine Anschlußspannung von 5 bis 30 V Gleich- oder Wechselspannung aufweist.
  38. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 17, 37) 100 % Einschaltdauer aufweist.
  39. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung des Aktors (7) als Batterie ausgebildet ist und vorzugsweise vorgesehen ist, daß die Batterie im Verriegelungsgehäuse (3) angeordnet ist.
  40. Zuhaltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließblech (61) als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist.
  41. Zuhaltevorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hebelarm (61b) des zweiarmigen Hebels (61) als schiefe Ebene gegenüber einem Wälzkörper (62a) ausgebildet ist.
  42. Anwendung eines piezoelektrischen Aktors und/oder eines magnetostriktiven Aktors und/oder eines Shape-Memory-Aktors, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 17, 27, 37) in einer Zuhaltevorrichtung (3) für Türen oder Fenster eingesetzt wird.
  43. Anwendung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 17, 27, 37) als Riegel (51) der Zuhaltevorrichtung (3) eingesetzt wird oder mit dem Riegel (51) der Zuhaltevorrichtung (3) zusammenwirkt und/oder als Schließblech (61) der Zuhaltevorrichtung (3) eingesetzt wird oder mit diesem zusammenwirkt.
  44. Anwendung nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 17, 37) elektrisch geschaltet wird, wobei vorzugsweise vorgesehen wird, daß durch Einschalten der elektrischen Beaufschlagung die Zuhaltevorrichtung (3) ausgeschaltet wird und durch Ausschalten der elektrischen Beaufschlagung die Zuhaltevorrichtung (3) eingeschaltet wird oder umgekehrt.
  45. Anwendung nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 17, 37) in einem elektrischen Türöffner verwendet wird.
  46. Anwendung nach einem der Ansprüche 42 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 17, 37) in einer elektrischen Verriegelung einer Tür oder eines Fensters, vorzugsweise in Fluchtwegen, Rettungswegen, in Notausgängen oder dergleichen, verwendet wird.
  47. Anwendung nach einem der Ansprüche 42 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (7, 17, 37) unter Gleich- oder Wechselspannung betrieben wird, vorzugsweise Anschlußspannung 5 bis 30 V und/oder vorzugsweise Stromaufnahme kleiner 90 mA und/oder mit 100 % Einschaltdauer.
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