EP1340877A2 - Türantrieb - Google Patents

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EP1340877A2
EP1340877A2 EP03004486A EP03004486A EP1340877A2 EP 1340877 A2 EP1340877 A2 EP 1340877A2 EP 03004486 A EP03004486 A EP 03004486A EP 03004486 A EP03004486 A EP 03004486A EP 1340877 A2 EP1340877 A2 EP 1340877A2
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EP
European Patent Office
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drive device
wing
designed
movement
sensor
Prior art date
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EP03004486A
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English (en)
French (fr)
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EP1340877A3 (de
EP1340877B1 (de
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Stefan Fischbach
Matthias Dr. Hucker
Günter ANDRASCHKO
Joachim Augenstein
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Geze GmbH
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Geze GmbH
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Application filed by Geze GmbH filed Critical Geze GmbH
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    • E05Y2900/13—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof characterised by the type of wing
    • E05Y2900/132—Doors

Definitions

  • the invention relates to a drive device according to the preamble of the claim 1.
  • DE 91 02 344 U1 shows a trained as a door closer drive device for automatically closing a rotatably mounted, designed as a door leaf Wing.
  • An energy storage acts on a displaceable in the door closer housing guided piston in the closing direction, so that the wing under the effect of Energy storage is closable.
  • the closing process is by means of a hydraulic Damping device formed influencing device damped.
  • the damping device has various subfunctions, for example a closing dampening and a so-called final stroke shortly before reaching the Closed position;
  • Each of these sub-functions requires the need for a separate one Housing channels and a separate control valve. This is elaborate in the Manufacture and in the setting on the mounted drive device.
  • US 4,148,111 is designed as a door closer drive for automatic Close a rotatably mounted door known.
  • This one has Housing on, in which a trained as a closer shaft output member is rotatably mounted.
  • the closer shaft acts as a pinion and rack trained transmission with a linearly displaceably guided in the housing Pistons together, with a e.g. designed as a closing spring mechanical Energy storage applied to the piston in the closing direction.
  • An influencing device as a hydraulic, one in an overflow between two of the piston limited housing chambers arranged valve having Damping device is formed, is for damping the closing operation intended.
  • the damping device is designed so that the damping the movement of the sash in the closing direction automatically to changes in the Ambient temperature is adjusted by the valve a the flow cross section having plastic element defining, which changes the ambient temperature changes its volume.
  • the plastic element expands at temperature increase, so that the flow cross-section reduced accordingly. This ensures that regardless of Changes in the ambient temperature and the resulting changes in viscosity the damping medium a constant flow of the damping medium is ensured by the valve and the damping of the closing movement thus independent of temperature.
  • a disadvantage of the drive device shown is that while an adaptation ensured to the described changes in viscosity of the damping medium is an automatic adaptation to other special, through the changes
  • other operating conditions triggered ambient conditions not is provided. For example, it may be due to draft within a building or by wind come to that the wing is not completely closed is, especially if when reaching the closed position, the resistance a latch is overcome.
  • the closing loss is due to manual adjustment of the valve adjustable; however, this attitude always arises a compromise, because at low closing loss, which is a safe Closing the wing even while draft ensures that the wing, if the Draft just does not exist, violently and loudly fall into its closed position.
  • the invention has for its object to provide a drive device, which is flexible for different types and sizes of wings, easy to install is a comfortable and independent of the environmental conditions Actuating and at the same time ensuring safe closing of the sash. moreover the drive device should be inexpensive to manufacture.
  • the influencing device has an electrically controllable influencing element on, whereby the movement of the wing directly or indirectly by a Sensor is detected, the output signal to an input of a control device is supplied, which controls the influencing Elemeht.
  • the Control device is designed so that the influencing element dependent from the movement of the wing in its influence on the energy output of the energy storage is changeable. This will be a to the actual wing movement in the sense of a regulation adapted movement sequence of the door drive allows.
  • the movement of the wing detecting sensor is in preferred embodiments the drive device as a rotary encoder, for example as an incremental encoder or designed as absolute value encoder.
  • the encoder can be on the output element be arranged of the door drive.
  • the movement of other, with the output member geared connected Components e.g. a linearly displaceable in the drive housing piston, be recorded.
  • This can be done, for example, by means of Hall sensors or reed switches respectively.
  • the drive device may instead of the or in addition to detecting the output member movement detection of the Pivoting movement of the sash:
  • the sensor can then in the range of Rotary axis of the door arranged and designed as a rotary encoder.
  • the sensor can also be the linear Detect movement of the slider in the slide, for which Hall sensors or Reed switches are suitable.
  • the control device can be a computer device, a memory device and have an electrical energy storage.
  • the electrical energy storage can be designed as a replaceable battery. In preferred Designs, the electrical energy storage is designed as a battery.
  • the electrical energy store can be used as a capacitive energy store, i. when Capacitor, for example, designed as a so-called gold-cap capacitor be. Another way to provide electrical power to the drive device consists in the use of a fuel cell.
  • the Door drive is connected to a power supply network.
  • the output signal of the example designed as a multi-pole encoder Sensor is directed to an input of the controller.
  • nonvolatile memory device of the control device are Parameter for the possible operating states of the drive device deposited.
  • the computer device of the control device are stored Parameter compared with the output signals of the sensor. From these signals are in the computer device directly the opening angle position and the ' Movement speed of the connected to the drive device wing derived.
  • the wing allowed a high speed of movement of the wing is that, however, from a certain small opening angle, the movement speed of the wing to a predetermined lower value is slowed down.
  • the Shock absorption - especially in the case of doors with a latching latch - is on the way Reaching the closed position again reduced or completely canceled, so that the lock latch can engage reliably.
  • the opening movement For example, it may be provided that the wing until reaching a certain opening angle unattenuated, i. alone against the power of the compressed Closing spring is opened that from this particular opening angle but a damping of the opening movement sets in, which is a striking of the Wing against a building part, e.g. against a wall, prevented.
  • a movement velocity profile of the wing be deposited wherein each opening angle position of the wing is an optimum moving speed is assigned for the ⁇ ffriungs- and for the closing movement.
  • the opening speed depending on the opening speed of the flying ice is adjustable with change of the movement speed profile, i.e.
  • Each opening angle of the wing is an adjustable and changeable Value of the opening damping can be assigned.
  • the opening loss can be increased and decreased be switched off.
  • a hold-open time can be defined so that the wing does not close immediately after the opening process, but only is released after closing the hold open time.
  • the hold-open time can be set and changed as well as switched on and off.
  • the influencing element can completely fulfill the function of a conventional one Take over locking device and replace it thus. After manual opening of the wing this remains in a predeterminable open position until the Determination is repealed by, for example, the energization of the influencing element is interrupted. It is thus an insert of the drive device on fire doors possible, wherein after evaluation of a smoke sensor signal or in case of power failure, a reliable closure the wing is ensured by the drive device.
  • a lifting of the determination of the wing can also by manual Moving the sash to be triggered in the closing direction.
  • - with activated Detection a movement of the output member over a predetermined Path detected and as triggering signal for the cancellation of the finding get ranked.
  • - with additional housing chamber pressure detection that with activated determination and manual wing operation occurring increase in pressure in one of the housing chambers as triggering the determination.
  • Another application of the drive device is - in conjunction with a special freewheel linkage - in a so-called "free swing” function.
  • the influencing element locks the closing spring similarly to the above-described locking function in the cocked position.
  • the linkage coupling to the output shaft of the drive device allows a relative movement between detected output shaft and the force-transmitting Linkage, allowing the wing to overcome without the force of the closer spring must, is freely movable, as long as the shutter spring is locked.
  • a cancellation of the energization of the influencing element a repeal the locking of the closing spring, so that the wing then spring-loaded is closed.
  • the influencing element must be designed so that it is fast and accurate can respond to the control signals of the control device.
  • An advantageous Design of the influencing element is an electrically controllable Valve, which in an overflow channel, which two in the housing on both sides of Piston connects existing housing chambers, is arranged.
  • the electrically controllable valve can, for example, as a bistable solenoid valve be formed, the flow cross section through the clocked switching between the two positions "open” and “closed” can be regulated. Depending on the ratio of the "open” and “closed” pulses to each other, the Flow rate can be adjusted continuously, with a change in the flow rate can be realized very quickly.
  • valve cascade instead of a single solenoid valve a valve cascade consisting of several valves connected in parallel be arranged.
  • the valves of the valve cascade preferably as bistable solenoid valves are formed, are individually controllable, wherein the flow cross-section the valve cascade is greater, the more valves are opened.
  • the gradation The achievable flow cross sections depend on the number of individual valves, i. the more valves in the cascade are arranged parallel to each other are, the finer is the gradation of the flow cross sections.
  • valve actuators are suitable with appropriate suitability, for example, piezoelectric actuators or thermal actuators.
  • the influencing element as a mechanical Brake device be designed so that optionally on the filling the drive device can be dispensed with a damping medium.
  • the mechanical braking device can be mounted on a movable element of the drive device act, for example, directly on the closer shaft or on a rotatably mounted on the closer shaft brake disc or on the Piston.
  • the influencing element as an electric Generator be formed.
  • the drive device can be dispensed with a damping medium.
  • the generator generated during regenerative braking electrical energy, which an electrical resistance is supplied.
  • the electrical energy can alternatively or in addition to the electrical energy storage of the control device be supplied.
  • the electrical energy store is replaceable or charged via the building's power grid.
  • the latter Case may be the supply of electrical energy - if the drive device mounted on the wing - done for example via the force-transmitting linkage.
  • the drive device on the wing or fixed solar cells may be arranged, which the electrical energy storage supply with electrical energy.
  • the control device of the drive device may also further electrical Have inputs and outputs, e.g. for the connection of the drive device to a central control center. It is thus a central monitoring of the operating state the connected drive devices and optionally Interventions in the operating modes of the drive devices possible.
  • a safety sensor device can be arranged in the movement region of the wing be whose output signal is processed in the control device and at a located in the range of motion of the wing obstacle strong damping of the wing movement, possibly leading to a standstill, which avoids impact of the wing against the obstacle. It can be provided that the safety sensor in the housing of the drive device is arranged integrated. This results in the advantage that the evaluation the signals of the safety sensor in the control device of the drive device takes place and thus waives a separate evaluation can be.
  • the safety sensor device can in particular the secondary closing edge of the Wing, which forms a crushing and shearing, secure, i. when a Body part or an object with closing wing in the area of Mauschurgikante device, the wing movement is stopped.
  • sensors for the environmental conditions for example for Temperature, rain or wind
  • the drive device can then be operated adapted to the ambient conditions; e.g. can the Closing movement in cold outside temperatures, rain or strong wind faster than warmer outside temperatures, dryness or calm, to cool the interior closed by the wing, drafts or to prevent the ingress of moisture into the interior.
  • the measuring cell of the smoke sensor in the housing of the drive device is arranged integrated;
  • the evaluation of the Signals of the measuring cell in the control device of the drive device takes place and thus to a separate transmitter for the measuring cell of the Smoke sensor can be dispensed with.
  • operating parameters can already be stored by the manufacturer become. It may additionally be provided that the parameters also at already mounted drive device at any time entered, changeable and storable are.
  • an interface may be present on the control device be, wherein the input or change of the operating parameters, for example via a connectable service terminal or via a conventional service terminal PC can be done.
  • the PC does not necessarily have to be in close proximity be arranged to the drive device, as well as a data transfer over building-side computer networks or over the Internet is possible.
  • the input or Change of the operating parameters also take place from there. It is also conceivable one wireless data transmission for entering or changing the operating parameters, the control device for this purpose a transmitter / receiver device can have.
  • the interface may be in an advantageous embodiment of the drive device be designed as a bus interface, which is the connection of the drive device to a building side existing bus system allows. Also the preceding described external sensors may be bus capable and about this Bus interface connected to the control device of the drive device which reduces the cabling effort significantly.
  • the drive device may alternatively or in addition to the aforementioned connection options also directly facilities for data display and / or data entry exhibit.
  • the memory device to storing operating parameters when commissioning the drive device by a manual movement of the wing according to the desired movement are stored, the signals of the movement of the output member detected sensor in the computer device and evaluated the operating parameters are processed for the movement.
  • the memory device may further comprise a time detection device, by means of which the operating conditions of the drive device can be logged. These stored logs may be retrievable for diagnostic purposes.
  • the drive device includes a motorized spring force adjustment.
  • the closing spring is supported on the one hand on the piston and on the other hand on a displaceably guided in the drive housing spring plate from.
  • the spring plate is powered by an electrically actuated actuator, for example by an electric motor whose spindle engages in the spring plate, emotional. Alternatively, this is also the use of an electrochemical actuator conceivable. It is essential that a movement of the spring plate the bias changed the closing spring. In conjunction with the previously described Detecting the movement of the output member of the drive device as well with the actual lst comparison of these measured values with a stored one Movement profile, it is possible to increase the force of the closing spring, if necessary or diminish.
  • the closing spring in the closed position of the wing relatively little biased, and when opening the wing then becomes the spring - in addition to the compulsory compression by the movement of the piston - if necessary by the spring plate in addition compressed.
  • This additional compression can take place only if the wing is already fully open, so that for the subsequent Closing enough spring force is available, or it can be provided be that the additional compression only when spring-loaded closing of the wing, especially if the closing speed falls below the setpoint stored in the motion profile.
  • the operating parameters in the context of a feasible at startup of the drive device "Learning" or by entering door parameters (e.g., dimensions and Weight of the wing).
  • door parameters e.g., dimensions and Weight of the wing.
  • Another embodiment of the drive device includes a motorized opening assistance.
  • an electrically controllable valve is in the overflow arranged a hydraulic pump;
  • the pump is powered by an electric motor driven, wherein the electric motor with the control device connected is.
  • the electric motor via the control device, which is the manual Opening the wing connected to the drive device by means of a Signal of the sensor has detected, so controlled that the hydraulic medium from the shrinking when opening the wing housing chamber in the is promoted when opening the wing magnifying housing chamber. This creates in the latter housing chamber, an overpressure, the piston in Applied opening direction; for manual opening the wing is thus less Required effort.
  • the control of the pump can depend on the opening speed and the opening position of the wing done. This can - as previously described several times - in the memory device the control device be deposited a movement profile. Based on the comparison of the actual wing movement with the stored Movement profile, the electric motor of the pump is driven.
  • the pump is reversible, i. in both Flow directions operable pump is formed. Then it is possible that the electric motor of the pump shortly before reaching the open position of the wing - again possibly taking into account the speed of movement of the grand piano - is reversed, i. that the conveying direction of the pump is reversed becomes. This is an opening damping function can be realized.
  • the pump acts in the manner of a turbine, i.e. the flowing through. Hydraulic fluid causes the pump to rotate.
  • Hydraulic fluid causes the pump to rotate.
  • the Electric motor acts as a regenerative brake, the braking effect from the controller based on the comparison of the actual Wing movement is regulated with the stored movement profile.
  • a "Final Cut" function is feasible by the braking effect just before reaching the closed position of the wing is withdrawn or canceled.
  • the pump can be reversed again, so they then the When closing occurring flow of the hydraulic medium and thus the mechanical Energy storage in the sense of a reliable closure of the wing supported.
  • the drive device Due to the fact that the functions of the drive device are learning or programmable and the influencing element a Can take on a variety of functions at the same time, is the drive device extremely flexible. For example, the "end-impact" feature is when needed switchable, without that on the mechanical structure of the drive device changes must be made. On a variety of additional components, such as separate locking devices can be omitted because the influencing element takes over this function.
  • the drive housing itself can be dispensed with a variety of hydraulic channels, for example the functions of conventional valves and hydraulic ducts for opening damping, Closing damping and final impact in the influencing element united.
  • FIG. 1 shows a drive device 1 designed as a door closer.
  • the drive device 1 has a housing 2; this is arranged on a rotatably mounted wing or on a stationary door frame. Alternatively, an integrated in the frame assembly of the housing 2 is conceivable.
  • the linearly displaceable in the housing 2 piston 3 is formed as a hollow piston and provided in its interior with a toothing 4, which cooperates with a pinion 6 of a rotatably mounted in the housing 2, designed as a closer shaft output member 5.
  • a non-illustrated force-transmitting linkage is arranged rotationally fixed; this can be designed as a sliding arm or as a scissor arm and connects the drive device 1 - depending on the type of mounting - with the stationary door frame or with the wing.
  • the piston 3 divides the interior of the housing 2 in two housing chambers 9, 11.
  • two closing springs formed as mechanical energy storage 7, 8 are arranged, which with its right in the drawing end on a wall of the housing. 2 and support with its left end on the right end face of the piston 3.
  • the mechanical energy storage 7, 8 act on the piston 3 thus to the left; a movement of the piston 3 to the right leads to a compression of the mechanical energy storage 7, 8.
  • a damping medium e.g. filled with hydraulic oil.
  • the piston 3 moves to the left during the closing movement, it displaces Damping medium from the left housing chamber 9 by the in a longitudinal wall of the housing 2 arranged overflow channel 12 in the right housing chamber 11th
  • an electrically controllable valve 20 (schematically ) Shown. This is e.g. designed as a solenoid valve; the valve body Alternatively, it can also be with a rotating electric motor or with piezo actuators or the like can be controlled. An electrical control of the valve 20 - irrespective of its actual implementation - effects a change its flow cross-section. The electrical control of the valve 20 possible modes of the drive device 1 are elsewhere described in detail.
  • a sensor 22 is arranged.
  • the signals of the sensor 22 are arranged via an electrical line 23 of an arranged in the housing 2 electronic Control device 24 supplied; This receives them to their operation required electrical energy via an electrical line 26 from a also arranged in the housing 2 electrical energy storage 25, as Battery can be formed.
  • About another running in the housing 2 electrical Line 21 is an output of the controller 24 to the actuator of Valve 20 connected.
  • Figures 2 and 3 show different embodiments of a drive device 1.
  • the basic structure of the drive device 1 with housing 2, piston 3 with toothing 4, output member 5 with pinion 6 and mechanical energy storage 7, 8 corresponds to the embodiment shown in Figure 1.
  • the arrangement of the sensor 22 of a shaft and the supply of the signals of the sensor 22 via an electrical line 23 to one in the... Described therein also the arrangement of movements of the output member 5 and piston 3 Housing 2 arranged, powered by an energy storage 25 electronic control device 24 correspond to the previous embodiment.
  • the drive device 1 instead of the valve arranged in the hydraulic circuit, the drive device 1 according to FIG. 2 has a mechanical braking device 27.
  • a mechanical braking device 27 On a filling of the housing 2 with a damping medium can thus possibly even be dispensed with in this embodiment, unless the medium is required for lubrication of the moving parts.
  • the electrically controllable braking device 27 is connected via an electrical line 28 to an output of the control device 24 and acts directly on the output member 5 or on a non-rotatably connected thereto brake element, for example on a brake disc.
  • the drive device 1 shown in FIG. 3 has a blowing device containing a generator 29.
  • the generator 29 is connected by means of a translating gear 31 to the output member 5, so that a slow rotation of the output member 5 causes a rapid rotation of the generator 29.
  • the generator 29 is also connected via an electrical line 30 to the controller 24.
  • the rotational movement of the output member 5 detected sensor 22 is arranged in this embodiment of the high-speed shaft of the generator 29.
  • the braking effect of the generator 29 is achieved in that the control device 24 switches the generator 29 to a variable electrical resistance contained in the control device.
  • the electrical energy generated in the regenerative braking can be supplied to the electrical energy storage 25.
  • FIG. 4 shows a vane 32 rotatably mounted on a door frame 34 via a hinge 33.
  • the total opening angle A of the vane 32 which is equipped with a drive device according to the preceding exemplary embodiments, is limited on the one hand by the closed position of the vane 32 and on the other hand a wall 35.
  • a complete opening and closing cycle of the driving device will be described.
  • the wing 32 During its complete opening movement, the wing 32 passes through the opening angle partial areas B, C, D, E and F counterclockwise. In the first Opening angle portions B to E, the wing 32 is only against the force the mechanical energy storage without effective damping moves, and at Achieving the last opening angle partial area F becomes the influencing device effectively switched to bounce the wing 32 against the wall 35 or to prevent against the stop buffer. It can be used throughout the opening angle section F be provided for a constant damping, or the Damping can be continuous when passing through the opening angle portion F increase. In particular, the actual opening speed can be through Comparison with a stored target opening speed by continuous Damping control is slowed down to this setpoint.
  • the damping of the closing movement is relatively low, so that a rapid Closing movement of the wing 32 in these first opening angle partial areas F until D is reached. If the wing 32 reaches the penultimate opening angle portion C, so sets a higher damping to the wing 32 from the high closing speed decelerate to a lower closing speed.
  • the Damping can again be constant in the entire opening angle portion C be or continuously increase - with or without regulation by Soll-lst comparison the closing speed.
  • the closing movement may deviate run: Here is in the first four opening angle sections F to C the Damping the closing movement relatively low, allowing a rapid closing movement of the wing 32 reaches in these first opening angle partial areas F to C. becomes. If the wing 32 reaches the last opening angle portion B, so uses a higher damping to the wing 32 of the high closing speed decelerate to a lower closing speed.
  • the Damping can again be constant in the entire opening angle portion B be or continuously increase - with or without regulation by Soll-lst comparison the closing speed. Notwithstanding the embodiment With lock latch here sets the deceleration of the high closing speed at a lower closing speed later, so that's, wings 32 so go through a further opening angle range with high closing speed can and thus realized the fastest possible closure of the wing 32 becomes.
  • the end stop may, depending on the type of door, on which the drive device is used, switched on or off.
  • Another special operating behavior of the drive device can, for example be required if the last opening angle portion in the opening direction F is blocked by a parked item.
  • the influencing device now has already in the penultimate opening angle portion E become effective to bounce the wing 32 on the object to prevent.
  • the necessary operating parameters like the total opening angle, the opening angle portions - optionally with the individual opening angle partial areas assigned Target movement speeds - and optionally a continuous Movement velocity profile deposited.
  • the movement of the grand piano causes a movement corresponding output signal of the controller, which the position of the wing and its direction of movement and speed includes.
  • the switched to an input of the control device Sensor signal is in the computer device of the control device compared with the stored operating parameters (setpoint).
  • the Influencing device is controlled so that any deviations be compensated between actual and setpoint.
  • the drive device 1 shown in FIG. 5 faces the drive device according to the embodiment of Figure 1 additional pressure sensors 40, 42 on.
  • a pressure sensor 40 is in the housing chamber 9, in which at Closing of the wing by the displacement of the piston 3 creates an overpressure, arranged.
  • the other pressure sensor 42 detects the pressure in the housing chamber 11, in which the mechanical energy storage 7, 8 are arranged; here When opening the sash, an overpressure is created with active opening damping.
  • the pressure sensors 40, 42 are by means of electrical lines 41, 43 with the control device 24 connected.
  • the pressures detected in the housing chambers 9, 11. This can be applied for one Protection of the drive mechanism against impermissibly high pressures, such as for example, in the case of rapid manual overpressing of the closing ones Door or when too fast opening with effective opening damping done can.
  • the closing damping can then be temporarily withdrawn be so that the pressure in the housing chambers 9, 11 a predetermined Limit does not exceed.
  • Another application of the pressure sensors 40, 42 is that when activated locking function of the drive device 1 a manual pressing of the wing in the closing direction the determination by overshooting caused by manual wing operation an adjustable pressure limit in the housing chamber 9 as a triggering Signal for canceling the locking function is evaluated.
  • an adjustable pressure limit in the housing chamber 9 as a triggering Signal for canceling the locking function is evaluated.
  • FIG. 6 shows a drive device 1 with a motorized closing force adjustment.
  • the drive device 1 is constructed in principle as the drive device shown in Figure 1; Deviating from this, however, the end of the mechanical energy store 7, 8 facing away from the piston 3 is not supported on the housing 2, but on a spring plate 38 which is linearly displaceable in the housing 2 parallel to its longitudinal axis.
  • the spring plate 38 has a threaded bore into which engages a rotationally fixed to the output shaft of an electric motor 36 connected threaded spindle 37.
  • the threaded spindle 37 rotates and causes a displacement of the spring plate 38 in the housing 2.
  • a device for detecting the position of the spring plate This can for example be designed as a rotary encoder on the output shaft of the electric motor 36 or as a linear, the position of the spring plate directly detecting displacement sensor.
  • the detected position of the spring plate is evaluated by the control device.
  • Upon movement of the spring plate 38 to the piston 3 towards the mechanical energy storage 7, 8 are compressed, thereby increasing the piston 3 acting force.
  • a directed away from the piston 3 movement of the spring plate 38 relaxes the mechanical energy storage 7, 8 and reduces their force acting on the piston 3 force.
  • This additional Compression can take place only when the wing already is fully open, so that enough spring force for the subsequent closing is available, or it may be provided that the additional Compression only when caused by the mechanical energy storage 7, 8 Closing the sash is done, especially if the closing speed falls below the setpoint stored in the movement profile. It is essential So even with this design, that the drive device - based on comparing the actual movement with the stored movement profile - reacts flexibly and quickly to deviations from this to ensure a secure Close the sash to ensure.
  • FIG. 7 shows a drive device 1 with motorized opening assistance.
  • the drive device 1 is constructed in principle as shown in Figure 1 Drive device; deviating from this is instead of the electrically controllable Valve in the overflow 12, a hydraulic pump 44 is arranged.
  • the pump 44 is driven via a coupling 46 by an electric motor 45, wherein the electric motor 45 via an electrical line 47 to the controller 24 is connected.
  • the electric motor 45 When manual opening of the wing, the force in a first opening angle portion starting from the closed position as low as possible be, the electric motor 45 via the controller 24 after it the manual opening of the wing connected to the drive device detected by a signal from the sensor 22, so controlled that the Hydraulic medium from the middle housing chamber 11 in the drawing in the on the opening of the wing enlarging, in the drawing left housing chamber 9 is promoted.
  • the control the pump 44 may, depending on the opening speed and of the Opening position of the wing done. For this purpose, in the memory device of Control device 24 be deposited a movement profile. Based on the Comparison of the actual wing movement with the stored movement profile the electric motor 45 of the pump 44 is activated.
  • the pump 44 is reversible, i. in It is then possible to operate the pump 44 which can be operated in both directions of flow possible that the electric motor 45 of the pump 44 shortly before reaching the open position of the wing - again, if necessary, taking into account the movement speed of the grand piano - is reversed, i. that the conveying direction the pump 44 is reversed. This is an opening damping function realizable.
  • a hold-open function is feasible.
  • a valve not shown here to realize a hold-open function by shutting off the overflow channel 12 may be arranged.
  • the pump 44 acts in the manner of a turbine, i.e. the flowing hydraulic medium causes the pump 44 to rotate.
  • the electric motor 45 acts as a regenerative brake, the Braking action by the controller 24 based on the comparison of actual wing movement with the stored motion profile regulated becomes.
  • An "Endschlag" function is feasible by the braking effect shortly before Reaching the closed position of the wing withdrawn or canceled becomes.
  • the pump 44 can be reversed again, so they then the occurring during closing flow of the hydraulic medium and thus the mechanical energy storage in the sense of a reliable closure of the Wing supported.

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Abstract

Es wird eine Antriebsvorrichtung für einen beweglichen Flügel, insbesondere für eine Tür oder ein Fenster, beschrieben. Die Antriebseinrichtung weist mindestens einem Energiespeicher auf, durch dessen Energieabgabe der Flügel bewegt wird. Der Energiespeicher ist hierbei durch eine Beeinflussungseinrichtung in seiner Energieabgabe beeinflussbar. Die Beeinflussungseinrichtung weist ein elektrisch ansteuerbares Beeinflussungselement auf. Die Bewegung des Flügels wird direkt oder indirekt durch einen Sensor erfasst, dessen Ausgangssignal einer Steuerungseinrichtung zugeleitet wird, welche das Beeinflussungselement steuert. Die Steuerungseinrichtung ist so ausgebildet, dass das Beeinflussungselement abhängig von der Bewegung des Flügels in seinem Einfluss auf die Energieabgabe des Energiespeichers veränderbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die DE 91 02 344 U1 zeigt eine als Türschließer ausgebildete Antriebsvorrichtung zum automatischen Schließen eines drehbar gelagerten, als Türflügel ausgebildeten Flügels. Ein Energiespeicher beaufschlagt einen im Türschließergehäuse verschiebbar geführten Kolben im Schließsinn, so dass der Flügel unter Wirkung des Energiespeichers schließbar ist. Der Schließvorgang wird mittels einer als hydraulische Dämpfungseinrichtung ausgebildeten Beeinflussungseinrichtung gedämpft.
Die Dämpfungseinrichtung weist verschiedene Teilfunktionen auf, beispielsweise eine Schließdämpfung und einen sogenannten Endschlag kurz vor Erreichen der Schließlage; Jede dieser Teilfünktionen bedarf der Notwendigkeit eines separaten Gehäusekanals sowie eines separaten Steuerventils. Dies ist aufwändig in der Herstellung sowie in der Einstellung an der montierten Antriebsvorrichtung.
Nachteilig ist außerdem die Tatsache, dass das Dämpfungsverhalten der Dämpfungseinrichtung, z.B. das Einsetzen des Endschlags, von der geometrischen Anordnung der entsprechenden Kanalmündungen im Antriebsvorrichtungsgehäuse bestimmt ist. Änderungen des Dämpfungsverhaltens sind nur durch Änderungen an Kolben oder,Gehäuse der Antriebsvorrichtung, z.B. durch Austausch derselben, möglich.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Durchflussquerschnitte der Dämpfungssteuerventile zwar manuell einstellbar sind, dass jedoch Änderungen der Umgebungsbedingungen, insbesondere der Umgebungstemperatur, nicht ausgeglichen werden. Die Viskosität des Dämpfungsmediums ist aber abhängig von dessen Temperatur, so dass sich damit auch das Dämpfungsverhalten ändert. Zur Beibehaltung des gewünschten Dämpfungsverhaltens ist bei Temperaturänderungen also eine manuelle Nachjustierung der Dämpfungssteuerventile erforderlich.
Aus der US 4,148,111 ist ein als Türschließer ausgebildeter Antrieb zum automatischen Schließen eines drehbar gelagerten Türflügels bekannt. Dieser weist ein Gehäuse auf, in welchem ein als Schließerwelle ausgebildetes Abtriebsglied drehbar gelagert ist. Die Schließerwelle wirkt über ein als Ritzel und Zahnstange ausgebildetes Getriebe mit einem in dem Gehäuse linear verschiebbar geführten Kolben zusammen, wobei ein z.B. als Schließerfeder ausgebildeter mechanischer Energiespeicher den Kolben im Schließsinn beaufschlagt. Eine Beeinflussungseinrichtung, die als hydraulische, ein in einem Überströmkanal zwischen zwei von dem Kolben begrenzten Gehäusekammern angeordnetes Ventil aufweisende Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist, ist zur Dämpfung des Schließvorgangs vorgesehen. Die Dämpfungseinrichtung ist so ausgebildet, dass die Dämpfung der Bewegung des Flügels in Schließrichtung automatisch auf Änderungen der Umgebungstemperatur angepasst wird, indem das Ventil ein den Durchströmungsquerschnitt definierendes Kunststoffelement aufweist, welches bei Änderungen der Umgebungstemperatur sein Volumen ändert. Das Kunststoffelement dehnt sich bei Temperaturerhöhung aus, so dass sich der Durchströmungsquerschnitt entsprechend verringert. Hierdurch wird erreicht, dass unabhängig von Änderungen der Umgebungstemperatur und den dadurch bedingten Viskositätsänderungen des Dämpfungsmediums eine konstante Durchströmung des Dämpfungsmediums durch das Ventil sichergestellt ist und die Dämpfung der Schließbewegung somit temperaturunabhängig ist.
Nachteilig bei der gezeigten Antriebsvorrichtung ist, dass zwar eine Anpassung an die beschriebenen Viskositätsänderungen des Dämpfungsmediums sichergestellt ist, eine automatische Anpassung an andere besondere, durch die Änderungen weiterer Umgebungsbedingungen ausgelöste Betriebszustände jedoch nicht vorgesehen ist. Beispielsweise kann es durch Luftzug innerhalb eines Gebäudes oder durch Wind dazu kommen, dass der Flügel nicht vollständig geschlossen wird, insbesondere dann, wenn bei Erreichen der Geschlossenlage der Widerstand einer Schlossfalle zu überwinden ist. Zwar ist die Schließdämpfung durch manuelle Justierung des Ventils einstellbar; diese Einstellung stellt jedoch immer einen Kompromiss dar, denn bei geringer Schließdämpfung, welche ein sicheres Schließen des Flügels auch bei Luftzug sicherstellt, würde der Flügel, wenn der Luftzug gerade nicht vorliegt, heftig und lautstark in seine Geschlossenlage fallen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung zu schaffen, welcher flexibel für verschiedene Flügeltypen und -großen verwendbar ist, montagefreundlich ist sowie unabhängig von den Umgebungsbedingungen ein komfortables Betätigen und gleichzeitig sicheres Schließen des Flügels sicherstellt. Zudem soll die Antriebsvorrichtung kostengünstig in der Herstellung sein.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Beeinflussungseinrichtung weist ein elektrisch ansteuerbares Beeinflussungselement auf, wobei die Bewegung des Flügels direkt oder indirekt durch einen Sensor erfasst wird, dessen Ausgangssignal einem Eingang einer Steuerungseinrichtung zugeleitet wird, welche das Beeinflussungselemeht steuert. Die Steuerungseinrichtung ist so ausgebildet, dass das Beeinflussungselement abhängig von der Bewegung des Flügels in seinem Einfluss auf die Energieabgabe des Energiespeichers veränderbar ist. Hierdurch wird ein an die tatsächliche Flügelbewegung im Sinne einer Regelung angepasster Bewegungsablauf des Türantriebs ermöglicht.
Der die Bewegung des Flügels erfassende Sensor ist in bevorzugten Ausführungen der Antriebsvorrichtung als Drehgeber, beispielsweise als Inkrementalgeber oder als Absolutwertdrehgeber ausgebildet. Der Drehgeber kann am Abtriebsglied des Türantriebs angeordnet sein.
Alternativ kann die Bewegung anderer, mit dem Abtriebsglied getrieblich verbundener Komponenten, z.B. eines linear im Antriebsgehäuse verschiebbaren Kolbens, erfasst werden. Dies kann beispielsweise mittels Hallsensoren oder Reedschaltern erfolgen.
Bei einer abweichenden Ausführung der Antriebsvorrichtung kann anstelle der oder zusätzlich zur Erfassung der Abtriebsgliedbewegung eine Erfassung der Schwenkbewegung des Flügels erfolgen: Der Sensor kann dann im Bereich der Drehachse der Tür angeordnet und als Drehgeber ausgebildet sein. Bei einer Antriebsvorrichtung mit Gleitarm und Gleitschiene kann der Sensor auch die lineare Bewegung des Gleiters in der Gleitschiene erfassen, wofür sich Hallsensoren oder Reedschaltern eignen.
Alternativ oder zusätzlich können - bei mit Hydraülikmedium gefüllten Antrieben - in den Gehäusekammern des Antriebsgehäuses Drucksensoren angeordnet sein. Die erfassten Drücke werden der Steuerungseinrichtung zugeleitet und als Messgröße für die Betriebsstati der Antriebsvorrichtung ausgewertet. Bei paralleler Erfassung der Flügelbewegung und der Gehäusekammerdrücke ist eine besonders sensible Verarbeitung der Betriebsstati der Antriebsvorrichtung und somit schnelle Reaktionen auf Änderungen gegenüber Sollwerten möglich.
Ebenso denkbar ist eine Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikmediums im Kanal zwischen den Gehäusekammern. Hierzu kann in diesem Kanal ein Sensor zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit angeordnet sein. Die erfasste Strömungsgeschwindigkeit wird der Steuerungseinrichtung zugeleitet und als Messgröße für die Betriebsstati Antriebsvorrichtung ausgewertet. Auch hier ist bei paralleler Erfassung der Abtriebsgliedbewegung und Strömungsgeschwindigkeit eine besonders empfindliche Verarbeitung der Betriebsstati der Antriebsvorrichtung und somit schnelle Reaktionen auf Änderungen gegenüber Sollwerten möglich.
Die Steuerungseinrichtung kann eine Rechnereinrichtung, eine Speichereinrichtung sowie einen elektrischen Energiespeicher aufweisen. Der elektrische Energiespeicher kann als austauschbare Batterie ausgebildet sein. Bei bevorzugten Ausführungen ist der elektrische Energiespeicher als Akku ausgebildet. Alternativ kann der elektrische Energiespeicher als kapazitiver Energiespeicher, d.h. als Kondensator, beispielsweise als sogenannter Gold-Cap-Kondensator ausgebildet sein. Eine weitere Möglichkeit zur elektrischen Energieversorgung der Antriebsvorrichtung besteht in der Verwendung einer Brennstoffzelle.
Alternativ oder zusätzlich kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass der Türantrieb an ein Energieversorgungsnetz angeschlossen ist.
Das Ausgangssignal des beispielsweise als vielpoliger Drehgeber ausgebildeten Sensors wird auf einen Eingang der Steuerungseinrichtung geleitet. In der vorteilhafterweise nichtflüchtigen Speichereinrichtung der Steuerungseinrichtung sind Parameter für die möglichen Betriebszustände der Antriebsvorrichtung hinterlegt. In der Rechnereinrichtung der Steuerungseinrichtung werden die gespeicherten Parameter mit den Ausgangssignalen des Sensors verglichen. Aus diesen Signalen werden in der Rechnereinrichtung direkt die Öffnungswinkelstellung sowie die' Bewegungsgeschwindigkeit des an die Antriebsvorrichtung angeschlossenen Flügels hergeleitet.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass in Schließrichtung bei großen Öffnungswinkeln des Flügels eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit des Flügels zugelassen ist, dass jedoch ab einem bestimmten kleinen Öffnungswinkel die Bewegungsgeschwindigkeit des Flügels auf einen vorbestimmten geringeren Wert abgebremst wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Schließdämpfung - insbesondere bei Türen mit rastender Schlossfalle - kurz vor Erreichen der Geschlossenlage wieder verringert oder ganz aufgehoben wird, so dass die Schlossfalle zuverlässig einrasten kann. Für die Öffnungsbewegung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Flügel bis zum Erreichen eines bestimmten Öffnungswinkels ungedämpft, d.h. allein gegen die Kraft der komprimierten Schließerfeder geöffnet wird, dass ab diesem bestimmten Öffnungswinkel aber eine Dämpfung der Öffnungsbewegung einsetzt, die ein Anschlagen des Flügels gegen einen Gebäudeteil, z.B. gegen eine Wand, verhindert.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands kann in der Speichereinrichtung ein Bewegungsgeschwindigkeitsprofil der Flügels hinterlegt sein, wobei jeder Öffnungswinkelposition des Flügels eine optimale Bewegungsgeschwindigkeit für die Öffriungs- sowie für die Schließbewegung zugeordnet ist. Durch dieses kontinuierliche Profil von Referenzwerten kann erreicht werden, dass die Dämpfung nicht ab einem bestimmten Punkt stoßartig einsetzt, sondern dass schon geringe Abweichungen der Bewegungsgeschwindigkeit von dem hinterlegten Bewegungsprofil eine sofortige und exakte Anpassung der Dämpfung bewirken und somit eine feinfühlige Regelung erreicht wird. Eine hohe Geschwindigkeit beim Öffnen des Flügels kann zu einer höheren Öffnungsdämpfung als bei einer langsamen Flügelbewegung führen. Andererseits kann bei einer sehr langsamen Öffnungsbewegung des Flügels gegebenenfalls auf eine Öffnungsdämpfung verzichtet werden. Außerdem wird eine Kompensation von umwelteinflussbedingten Änderungen des Bewegungsverhaltens der Antriebsvorrichtung ermöglicht, beispielsweise bei temperaturbedingten Viskositätsänderungen des Dämpfungsmediums. Die Von der Öffnungsgeschwindigkeit des Flugeis abhängige Öffnungsdämpfung ist mit Änderung des Bewegungsgeschwindigkeitsprofils einstellbar, d.h. jedem Öffnungswinkel des Flügels ist ein einstellbarer und änderbarer Wert der Öffnungsdämpfung zuordenbar. Die Öffnungsdämpfung kann zu- und abschaltbar sein.
Neben den für die Flügelbewegungsgeschwindigkeiten relevanten Parametern können auch weitere Parameter in der Speichereinrichtung der Steuerungseinrichtung hinterlegt sein. Beispielsweise kann eine Offenhaltezeit definiert werden, so dass der Flügel nach dem Öffnungsvorgang nicht sofort schließt, sondern erst nach Ablauf der Offenhaltezeit zum Schließen freigegeben wird. Die Offenhaltezeit kann einstellbar und änderbar sowie zu- und abschaltbar sein.
Das Beeinflussungselement kann vollständig die Funktion einer herkömmlichen Feststellvorrichtung übernehmen und diese somit ersetzen. Nach manuellem Öffnen des Flügels verbleibt dieser in einer vorbestimmbaren Offenposition, bis die Feststellung aufgehoben wird, indem beispielsweise die Bestromung des Beeinflussungselements unterbrochen wird. Es ist somit ein Einsatz der Antriebsvorrichtung an Feuerschutztüren möglich, wobei nach Auswertung eines Rauchsensorsignals oder bei Ausfall der Energieversorgung eine zuverlässige Schließung des Flügels durch die Antriebsvorrichtung gewährleistet ist.
Eine Aufhebung der Feststellung des Flügels kann außerdem durch manuelles Bewegen des Flügels in Schließrichtung ausgelöst werden. Hierzu kann - bei aktivierter Feststellung - eine Bewegung des Abtriebsglieds über einen vorbestimmten Weg erfasst und als auslösendes Signal für die Aufhebung der Feststellung gewertet werden. Alternativ oder zusätzlich kann - bei zusätzlicher Gehäusekammerdruckerfassung - das bei aktivierter Feststellung und manueller Flügelbetätigung auftretende Ansteigen des Drucks in einer der Gehäusekammern als auslösendes Signal für die Aufhebung der Feststellung gewertet werden.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Antriebsvorrichtung besteht - in Verbindung mit einem speziellen Freilaufgestänge - in einer sogenannten "Free-Swing"-Funktion. Das Beeinflussungselement arretiert die Schließerfeder ähnlich wie bei der vorangehend beschriebenen Feststellfunktion in gespannter Position. Die Gestängeankopplung an die Abtriebswelle der Antriebsvorrichtung erlaubt eine Relativbewegung zwischen festgestellter Abtriebswelle und dem kraftübertragenden Gestänge, so dass der Flügel, ohne die Kraft der Schließerfeder überwinden zu müssen, frei bewegbar ist, solange die Schließerfeder arretiert ist. Auch hier bewirkt eine Aufhebung der Bestromung des Beeinflussungselements eine Aufhebung der Arretierung der Schließerfeder, so dass der Flügel dann federbeaufschlagt geschlossen wird.
Das Beeinflussungselement muss so ausgebildet sein, dass es schnell und exakt auf die Ansteuersignale der Steuerungseinrichtung reagieren kann. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Beeinflussungselements ist ein elektrisch ansteuerbares Ventil, welches in einem Überströmkanal, welcher zwei im Gehäuse beidseits des Kolbens vorhandene Gehäusekammern verbindet, angeordnet ist.
Das elektrisch ansteuerbare Ventil kann beispielsweise als bistabiles Magnetventil ausgebildet sein, dessen Durchflussquerschnitt durch die getaktete Umschaltung zwischen den beiden Stellungen "offen" und "geschlossen" regulierbar sein kann. Je nach Verhältnis der "Offen" und "Geschlossen"-lmpulse zueinander kann die Durchflussmenge stufenlos eingestellt werden, wobei eine Änderung der Durchflussmenge sehr schnell realisierbar ist.
Bei einer abweichenden Ausgestaltung kann anstelle eines einzelnen Magnetventils eine aus mehreren parallelgeschalteten Ventilen bestehende Ventilkaskade angeordnet sein. Die Ventile der Ventilkaskade, die bevorzugt als bistabile Magnetventile ausgebildet sind, sind einzeln ansteuerbar, wobei der Durchflussquerschnitt der Ventilkaskade umso größer ist, je mehr Ventile geöffnet sind. Die Abstufung der realisierbaren Durchflussquerschnitte ist abhängig von der Anzahl der einzelnen Ventile, d.h. je mehr Ventile in der Kaskade parallel zueinander angeordnet sind, desto feiner ist die Abstufung der Durchflussquerschnitte.
Alternativ ist die Verwendung eines Ventils denkbar, dessen Durchflussquerschnitt mittels eines schnelllaufenden Servomotors stufenlos regulierbar ist und nach dem letzten Ansteuerungssignal auf diesem entsprechenden Wert verbleibt; hier sind also Ansteuersignale nur zur Änderung des Durchflussquerschnitts erforderlich. Auch die Verwendung anderer, hier nicht beschriebener Ventilaktoren ist bei entsprechender Eignung denkbar, beispielsweise piezoelektrischen Aktoren oder thermische Aktoren.
Bei einer weiteren Ausgestaltung kann das Beeinflussungselement als mechanische Bremseinrichtung ausgebildet sein, so dass gegebenenfalls auf die Füllung der Antriebsvorrichtung mit einem Dämpfungsmedium verzichtet werden kann. Die mechanische Bremseinrichtung kann auf ein bewegliches Element der Antriebsvorrichtung einwirken, beispielsweise direkt auf die Schließerwelle oder auf eine auf der Schließerwelle drehfest angeordnete Bremsscheibe oder auf den Kolben.
Bei einer weiteren Ausgestaltung kann das Beeinflussungselement als elektrischer Generator ausgebildet sein. Auch hier kann gegebenenfalls auf die Füllung der Antriebsvorrichtung mit einem Dämpfungsmedium verzichtet werden. Der Generator erzeugt bei der generatorischen Bremsung elektrische Energie, welche einem elektrischen Widerstand zugeleitet wird. Die elektrische Energie kann alternativ oder zusätzlich dem elektrischen Energiespeicher der Steuerungseinrichtung zugeführt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der elektrische Energiespeicher austauschbar ist oder über das Energieversorgungsnetz des Gebäudes geladen wird. Im letzteren Fall kann die Zuführung der elektrischen Energie - falls die Antriebsvorrichtung am Flügel montiert ist - beispielsweise über das kraftübertragende Gestänge erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können an der Antriebsvorrichtung, am Flügel oder ortsfest Solarzellen angeordnet sein, welche den elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgen.
Die Steuerungseinrichtung der Antriebsvorrichtung kann außerdem weitere elektrische Ein- und Ausgänge aufweisen, z.B. für die Anbindung der Antriebsvorrichtung an eine zentrale Leitstelle. Es sind somit eine zentrale Überwachung des Betriebszustands der angeschlossenen Antriebsvorrichtungen sowie gegebenenfalls auch Eingriffe in die Betriebsmodi der Antriebsvorrichtungen möglich.
Im Bewegungsbereich des Flügels kann eine Sicherheitssensoreinrichtung angeordnet sein, deren Ausgangssignal in der Steuerungseinrichtung verarbeitet wird und bei einem im Bewegungsbereich des Flügels befindlichen Hindernis eine starke Dämpfung der Flügelbewegung gegebenenfalls bis hin zum Stillstand bewirkt, womit ein Aufprallen des Flügels gegen das Hindernis vermieden wird. Es kann vorgesehen sein, dass der Sicherheitssensor im Gehäuse der Antriebsvorrichtung integriert angeordnet ist. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass die Auswertung der Signale des Sicherheitssensors in der Steuerungseinrichtung der Antriebsvorrichtung erfolgt und somit auf eine separate Auswerteelektronik verzichtet werden kann.
Die Sicherheitssensoreinrichtung kann insbesondere die Nebenschließkante des Flügels, welche eine Quetsch- und Scherstellen bildet, absichern, d.h. wenn ein Körperteil oder ein Gegenstand bei sich schließendem Flügel in den Bereich der Nebenschließkante gerät, wird die Flügelbewegung angehalten.
Außerdem können Sensoren für die Umgebungsbedingungen, beispielsweise für Temperatur, Regen oder Wind, vorgesehen sein. Die Antriebsvorrichtung kann dann angepasst an die Umgebungsbedingungen betrieben werden; z.B. kann die Schließbewegung bei kalten Außentemperaturen, Regen oder starkem Wind schneller erfolgen als bei wärmeren Außentemperaturen, Trockenheit oder Windstille, um ein Auskühlen des durch den Flügel abgeschlossenen Innenraums, Zugluft oder das Eindringen von Nässe in den Innenraum zu vermeiden.
Bereits erwähnt wurde der Anschluss von Rauchsensoren, um bei aktivierter Feststellfunktion im Brandfall den Flügel zu schließen. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass die Messzelle des Rauchsensors im Gehäuse der Antriebsvorrichtung integriert angeordnet ist; es ergibt sich der Vorteil, dass die Auswertung der Signale der Messzelle in der Steuerungseinrichtung der Antriebsvorrichtung erfolgt und somit auf eine separate Auswerteelektronik für die Messzelle des Rauchsensors verzichtet werden kann.
Prinzipiell ist der Anschluss aller geeigneten externen Ansteuerelemente oder Sensoren möglich, welche - an passender Stelle des Flügels oder in dessen Umgebung angeordnet - zur Aufhebung der Feststellung oder zu einer anderen Änderung des Betriebsstatus der Antriebsvorrichtung vorgesehen sind, z.B. Türdrückerkontakte, oder auch Berechtigungsschalter, z.B. Schlüsselschalter, Tastaturen, Codeleser oder Biometriesensoren.
Alle vorangehend beschriebenen, in der Speichereinrichtung der Steuerungseinrichtung hinterlegten Betriebsparameter können bereits herstellersejtig dort gespeichert werden. Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Parameter auch bei bereits montierter Antriebsvorrichtung jederzeit eingebbar, änderbar und speicherbar sind. Hierzu kann an der Steuerungseinrichtung eine Schnittstelle vorhanden sein, wobei die Eingabe bzw. Veränderung der Betriebsparameter beispielsweise über ein anschließbares Serviceterminal oder über einen herkömmlichen PC erfolgen kann. Der PC muss hierzu nicht zwingend in räumlicher Nähe zur Antriebsvorrichtung angeordnet sein, da auch eine Datenübertragung über gebäudeseitige Rechnernetzwerke oder über das Internet möglich ist. Bei Anschluss der Antriebsvorrichtung an eine zentrale Leitstelle kann die Eingabe bzw. Veränderung der Betriebsparameter auch von dort erfolgen. Denkbar ist auch eine drahtlose Datenübertragung zur Eingabe bzw. Veränderung der Betriebsparameter, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eine Sender-/Empfängervorrichtung aufweisen kann.
Die Schnittstelle kann in einer vorteilhaften Ausführung der Antriebsvorrichtung als Busschnittstelle ausgebildet sein, welche den Anschluss der Antriebsvorrichtung an ein gebäudeseitig vorhandenes Bussystem ermöglicht. Auch die vorangehend beschriebenen externen Sensoren können busfähig sein und über diese Busschnittstelle an die Steuerungseinrichtung der Antriebsvorrichtung angeschlossen werden, womit sich der Verkabelungsaufwand deutlich verringert.
Die Antriebsvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Anschlussmöglichkeiten auch direkt Einrichtungen zur Datenanzeige und/oder Dateneingabe aufweisen.
Als weitere Ausführung ist es möglich, dass die in der Speichereinrichtung zu speichernden Betriebsparameter bei Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung durch ein manuelles Bewegen des Flügels gemäß dem gewünschten Bewegungsablauf gespeichert werden, wobei die Signale des die Bewegung des Abtriebsglieds erfassenden Sensors in der Rechnereinrichtung ausgewertet und zu den Betriebsparametern für den Bewegungsablauf verarbeitet werden.
Die Speichereinrichtung kann ferner eine Zeiterfassungseinrichtung aufweisen, mittels derer die Betriebszustände der Antriebsvorrichtung protokollierbar sind. Diese,gespeicherten Protokolle können für Diagnosezwecke abrufbar sein.
Eine weitere Ausführung der Antriebsvorrichtung beinhaltet eine motorische Federkraftverstellung. Die Schließerfeder stützt sich hierbei einerseits an dem Kolben und andererseits an einem im Antriebsgehäuse verschiebbar geführten Federteller ab. Der Federteller wird durch einen elektrisch betätigbaren Aktor, beispielsweise durch einen Elektromotor, dessen Spindel in den Federteller eingreift, bewegt. Alternativ ist hierzu auch die Verwendung eines elektrochemischen Aktors denkbar. Wesentlich ist, dass eine Bewegung des Federtellers die Vorspannung der Schließerfeder verändert. In Verbindung mit der vorangehend beschriebenen Erfassung der Bewegung des Abtriebsglieds der Antriebsvorrichtung sowie mit dem Soll-lst-Vergleich dieser gemessenen Werte mit einem gespeicherten Bewegungsprofil ist es möglich, die Kraft der Schließerfeder bei Bedarf zu erhöhen oder zu vermindern.
So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass beim manuellen Öffnen des Flügels der Kraftaufwand in einem ersten Öffnungswinkelteilbereich ausgehend von der Geschlossenlage möglichst gering sein soll, wobei es im weiteren Verlauf des Öffnens durchaus tolerierbar oder sogar gewünscht sein kann, dass die Federkraft ansteigt, gegebenenfalls sogar im Sinne einer Öffnungsdämpfung kurz vor Erreichen der vollständigen Offenlage stark ansteigt. Hierzu ist die Schließerfeder in Geschlossenlage des Flügels relativ wenig vorgespannt, und beim Öffnen des Flügels wird die Feder dann - neben der zwangsweisen Komprimierung durch die Bewegung des Kolbens - bei Bedarf durch den Federteller zusätzlich komprimiert. Diese zusätzliche Komprimierung kann aber auch erst stattfinden, wenn der Flügel schon vollständig geöffnet ist, damit für den nachfolgenden Schließvorgang genug Federkraft zur Verfügung steht, oder es kann vorgesehen sein, dass die zusätzliche Komprimierung erst beim federbeaufschlagten Schließen des Flügels erfolgt, insbesondere dann, wenn die Schließgeschwindigkeit den im Bewegungsprofil gespeicherten Sollwert unterschreitet.
Es wird also erreicht, dass - bei kleinstmöglichem Öffnungswiderstand des Flügels - eine möglichst große Schließkraft zur Verfügung steht. Wesentlich ist also auch bei dieser Ausführung, dass die Antriebsvorrichtung - basierend auf dem Vergleich der tatsächlichen Bewegung mit dem gespeicherten Bewegungsprofil - flexibel und schnell auf Abweichungen hiervon reagiert, um ein sicheres Schließen des Flügels zu gewährleisten.
Auch bei dieser Ausführung kann es vorgesehen sein, dass die Betriebsparameter im Rahmen eines bei Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung durchführbaren "Lernvorgangs" oder durch Eingabe von Türparametern (z.B. Abmessungen und Gewicht des Flügels) ermittelt werden. Hierdurch ist eine individuelle Anpassung der Antriebsvorrichtung an die mit ihm betätigte Tür möglich, beispielsweise dass die Schließkraft für den Normalbetrieb so eingestellt wird, dass sie gerade ausreicht, um den Flügel im Normalbetrieb zuverlässig zu schließen. Für bestimmte Notbetriebssituationen kann die Federkraft aber jederzeit auf den größtmöglichen Wert erhöht werden, um eine besonders schnelle Schließung mit hoher Kraft zu bewirken.
Eine weitere Ausführung der Antriebsvorrichtung beinhaltet eine motorische Öffnungsunterstützung. Anstelle eines elektrisch ansteuerbaren Ventils ist im Überströmkanal eine hydraulische Pumpe angeordnet; Die Pumpe wird von einem Elektromotor angetrieben, wobei der Elektromotor mit der Steuerungseinrichtung verbunden ist. Soll beim manuellen Öffnen des Flügels der Kraftaufwand in einem ersten Öffnungswinkelteilbereich ausgehend von der Geschlossenlage möglichst gering sein, wird der Elektromotor über die Steuerungseinrichtung, die das manuelle Öffnen des an die Antriebsvorrichtung angeschlossenen Flügels mittels eines Signals des Sensors detektiert hat, derart angesteuert, dass das Hydraulikmedium aus der sich beim Öffnen des Flügels verkleinernden Gehäusekammer in die sich beim Öffnen des Flügels vergrößernde Gehäusekammer gefördert wird. Hierdurch entsteht in letzterer Gehäusekammer ein Überdruck, der den Kolben in Öffnungsrichtung beaufschlagt; für das manuelle Öffnen das Flügels ist somit weniger Kraftaufwand erforderlich. Die Ansteuerung der Pumpe kann abhängig von der Öffnungsgeschwindigkeit sowie von der Öffnungsposition des Flügels erfolgen. Hierzu kann - wie vorangehend schon mehrmals beschrieben - in der Speichereinrichtung der Steuerungseinrichtung ein Bewegungsprofil hinterlegt sein. Basierend auf dem Vergleich der tatsächlichen Flügelbewegung mit dem gespeicherten Bewegungsprofil wird der Elektromotor der Pumpe angesteuert.
Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Pumpe als reversible, d.h. in beiden Strömungsrichtungen betreibbare Pumpe ausgebildet ist. Dann ist es möglich, dass der Elektromotor der Pumpe kurz vor Erreichen der Offenlage des Flügels - wiederum gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Bewegungsgeschwindigkeit des Flügels - umgesteuert wird, d.h. dass die Förderrichtung der Pumpe umgekehrt wird. Hiermit ist eine Öffnungsdämpfungsfunktion realisierbar.
Zur Realisierung einer Offenhaltefunktion kann zusätzlich vorgesehen sein, dass das Fördervolumen der Pumpe bei vollständiger Offenstellung des Flügels so geregelt wird, dass der Flügel gegen die Kraft des mechanischen Energiespeichers in dieser Position gehalten wird.
Bei der Schließbewegung des Türflügels wirkt die Pumpe in der Art einer Turbine, d.h. das durchströmende. Hydraulikmedium versetzt die Pumpe in Drehung. Der Elektromotor wirkt hierbei als generatorische Bremse, wobei die Bremswirkung von der Steuerungseinrichtung basierend auf dem Vergleich der tatsächlichen Flügelbewegung mit dem gespeicherten Bewegungsprofil geregelt wird. Eine "Endschlag"-Funktion ist realisierbar, indem die Bremswirkung kurz vor Erreichen der Geschlossenlage des Flügels zurückgenommen oder aufgehoben wird.
Falls die Schließgeschwindigkeit des Türflügels unter einen vorbestimmten Sollwert absinkt, kann die Pumpe wiederum reversiert werden, so dass sie dann die beim Schließen auftretende Strömung des Hydraulikmediums und somit den mechanischen Energiespeicher im Sinne einer zuverlässigen Schließung des Flügels unterstützt.
Für alle Ausführungsbeispiele gilt: Dadurch, dass die Funktionen der Antriebsvorrichtung lern- oder programmierbar sind und das Beeinflussungselement eine Vielzahl von Funktionen gleichzeitig übernehmen kann, ist die Antriebsvorrichtung äußerst flexibel einsetzbar. Beispielsweise ist die "Endschlag"-Funktion bei Bedarf zuschaltbar, ohne dass am mechanischen Aufbau der Antriebsvorrichtung Änderungen vorgenommen werden müssen. Auf eine Vielzahl von Zusatzkomponenten, wie beispielsweise separate Feststellvorrichtungen, kann verzichtet werden, da das Beeinflussungselement diese Funktion übernimmt. Im Antriebsgehäuse selbst kann auf eine Vielzahl von Hydraulikkanälen verzichtet werden, da beispielsweise die Funktionen herkömmlicher Ventile und Hydraulikkanäle für Öffnungsdämpfung, Schließdämpfung und Endschlag im Beeinflussungselement vereinigt sind.
Bei Anordnung zweier Antriebsvorrichtungen an einer zweiflügeligen Tür mit unterschlagendem Standflügel und überschlagendem Gangflügel ist es möglich, dass die beiden Antriebsvorrichtungen über die elektrischen Ein- und Ausgänge bzw. Schnittstellen im Sinne einer Schließfolgeregelung miteinander kommunizieren, so dass der Gangflügel solange in einer zumindest teilweise oder vollständig geöffneten Position blockiert wird, bis der Standflügel seine Geschlossenlage erreicht hat. Bei Inbetriebnahme wird durchentsprechende Programmierung die eine Antriebsvorrichtung dem Gangflügel und die andere Antriebsvorrichtung dem Standflügel zugeordnet. Die minimale Teiloffenposition des Gangflügels wird in dem vorangehend bereits beschriebenen Bewegungsprofil gespeichert. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung der einen Antriebsvorrichtung, beispielsweise der Standflügel-Antriebsvorrichtung, eine "Master"-Funktion übernimmt und die Steuerungseinrichtung der anderen Antriebsvorrichtung sich als "Slave"-Steuerungseinrichtung unterordnet. Die Kommunikation der,Steuerungseinrichtungen der Antriebsvorrichtungen kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen, wobei letztere Möglichkeit den Verkabelungsaufwand deutlich verringert.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele in der Zeichnung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1
eine Antriebsvorrichtung mit hydraulischer Dämpfung in Schnittdarstellung;
Figur 2
eine Antriebsvorrichtung mit mechanischer Bremse (Dämpfung) in Schnittdarstellung;
Figur 3
eine Antriebsvorrichtung mit generatorischer Bremse (Dämpfung) in Schnittdarstellung;
Figur 4
die Öffnungswinkelteilbereiche eines an die Antriebsvorrichtung angeschlossenen Flügels in Draufsicht;
Figur 5
eine Antriebsvorrichtung mit zusätzlicher Gehäusekammerdruckerfassung in Schnittdarstellung;
Figur 6
eine Antriebsvorrichtung mit motorischer Schließkraftverstellung in Schnittdarstellung;
Figur 7
eine Antriebsvorrichtung mit elektrohydraulischer Pumpe in Schnittdarstellung.
Figur 1 zeigt eine als Türschließer ausgebildete Antriebsvorrichtung 1. Die Antriebsvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf; dieses ist an einem drehbar gelagerten Flügel oder an einem ortsfesten Türrahmen angeordnet. Alternativ ist auch eine im Rahmen integrierte Montage des Gehäuses 2 denkbar. Der im Gehäuse 2 linear verschiebbare Kolben 3 ist als Hohlkolben ausgebildet und in seinem Inneren mit einer Verzahnung 4 versehen, welche mit einem Ritzel 6 eines im Gehäuse 2 drehbar gelagerten, als Schließerwelle ausgebildeten Abtriebsglieds 5 zusammenwirkt. Auf einem Ende des Abtriebsglieds 5 ist ein nicht dargestelltes kraftübertragendes Gestänge drehfest angeordnet; dieses kann als Gleitarm oder als Scherenarm ausgebildet sein und verbindet die Antriebsvorrichtung 1 - je nach Montageart - mit dem ortsfesten Türrahmen bzw. mit dem Flügel. Der Kolben 3 unterteilt den Innenraum des Gehäuses 2 in zwei Gehäusekammern 9, 11. In der rechten Gehäusekammer 11 sind zueinander koaxial zwei als Schließerfedern ausgebildete mechanische Energiespeicher 7, 8 angeordnet, welche sich mit ihrem in der Zeichnung rechten Ende auf einer Wandung des Gehäuses 2 und mit ihrem linken Ende auf der rechten Stirnfläche des Kolbens 3 abstützen. Die mechanischen Energiespeicher 7, 8 beaufschlagen den Kolben 3 somit nach links; eine Bewegung des Kolbens 3 nach rechts führt zu einer Kompression der mechanischen Energiespeicher 7, 8. Dies entspricht einer Drehung des Abtriebsglieds 5 im Uhrzeigersinn, welche bei einem manuellen Öffnen des angeschlossenen Flügels auftritt. Die durch die Kompression der mechanischen Energiespeicher 7, 8 gespeicherte Energie steht für das automatische Schließen des Flügels nach dessen Loslassen zur Verfügung. Der Kolben 3 wird dann unter Entspannung der mechanischen Energiespeicher 7, 8 nach links gedrängt bei Drehung des Abtriebsglieds 5 entgegen dem Uhrzeigersinn.
Um eine gedämpfte Schließbewegung des Flügels zu ermöglichen, ist der Innenraum des Gehäuses 2 mit einem Dämpfungsmedium, z.B. mit Hydrauliköl gefüllt. Da sich der Kolben 3 bei der Schließbewegung nach links bewegt, verdrängt er Dämpfungsmedium aus der linken Gehäusekammer 9 durch den in einer Längs- wandung des Gehäuses 2 angeordneten Überströmkanal 12 in die rechte Gehäusekammer 11.
Im Überströmkanal 12 befindet sich ein elektrisch ansteuerbares Ventil 20 (schematisch dargestellt). Dieses ist z.B. als Magnetventil ausgebildet; der Ventilkörper kann alternativ aber auch mit einem rotierenden Elektromotor oder mit Piezoaktoren oder ähnlichem angesteuert werden. Eine elektrische Ansteuerung des Ventils 20 bewirkt - unabhängig von dessen konkreter Ausführung - eine Änderung seines Durchflussquerschnitts. Die durch die elektrische Ansteuerung des Ventils 20 möglichen Betriebsarten der Antriebsvorrichtung 1 werden an anderer Stelle noch detailliert beschrieben.
Drehfest an dem Abtriebsglied 5 ist ein Sensor 22 angeordnet. Dieser Sensor 22, der als vielpoliger Inkrementalgeber ausgebildet sein kann, wandelt die Drehbewegung des Abtriebsglieds 5 in elektrische Signale um. Die Signale des Sensors 22 werden über eine elektrische Leitung 23 einer im Gehäuse 2 angeordneten elektronischen Steuerungseinrichtung 24 zugeführt; diese erhält die zu ihrem Betrieb benötigte elektrische Energie über eine elektrische Leitung 26 aus einem ebenfalls im Gehäuse 2 angeordneten elektrischen Energiespeicher 25, der als Akku ausgebildet sein kann. Über eine weitere im Gehäuse 2 verlaufende elektrische Leitung 21 ist ein Ausgang der Steuerungseinrichtung 24 mit dem Aktor des Ventils 20 verbunden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen abweichende Ausführungsbeispiele einer Antriebsvorrichtung 1. Der grundsätzliche Aufbau der Antriebsvorrichtung 1 mit Gehäuse 2, Kolben 3 mit Verzahnung 4, Abtriebsglied 5 mit Ritzel 6 und mechanischen Energiespeichern 7, 8 entspricht dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Die dort beschriebenen Montagearten sowie die dort beschriebenen Bewegungsabläufe von Abtriebsglied 5 und Kolben 3 gelten ebenso für die Ausführungsbeispiele gemäß Figuren 2 und 3. Auch die Anordnung des Sensors 22 einer Welle sowie die Zuführung der Signale des Sensors 22 über eine elektrische Leitung 23 zu einer im Gehäuse 2 angeordneten, über einen Energiespeicher 25 versorgten elektronischen Steuerungseinrichtung 24 entsprechen dem vorangehenden Ausführungsbeispiel.
Anstelle des im Hydraulikkreislauf angeordneten Ventils weist die Antriebsvorrichtung 1 gemäß Figur 2 eine mechanische Bremseinrichtung 27 auf. Auf eine Füllung des Gehäuses 2 mit einem Dämpfungsmedium kann also bei diesem Ausführungsbeispiel gegebenenfalls sogar verzichtet werden, es sei denn, das Medium ist zur Schmierung der beweglichen Teile erforderlich. Die elektrisch ansteuerbare Bremseinrichtung 27 ist über eine elektrische Leitung 28 mit einem Ausgang der Steuerungseinrichtung 24 verbunden und wirkt direkt auf das Abtriebsglied 5 oder auf ein mit dieser drehfest verbundenes Bremselement, z.B. auf eine Bremsscheibe.
Die in Figur 3 dargestellte Antriebsvorrichtung 1 weist eine einen Generator 29 enthaltende Beeinflüssungseinrichtung auf. Der Generator 29 ist mittels eines übersetzenden Getriebes 31 mit dem Abtriebsglied 5 verbunden, so dass eine langsame Drehung des Abtriebsglieds 5 eine schnelle Drehung des Generators 29 bewirkt. Der Generator 29 ist außerdem über eine elektrische Leitung 30 mit der Steuerungseinrichtung 24 verbunden. Der die Drehbewegung des Abtriebsglieds 5 erfassende Sensor 22 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an der schnelldrehenden Welle des Generators 29 angeordnet. Die Bremswirkung des Generators 29 wird dadurch erzielt, dass die Steuerungseinrichtung 24 dem Generator 29 einen in der Steuerungseinrichtung enthaltenen variablen elektrischen Widerstand zuschaltet. Alternativ oder zusätzlich kann die bei der generatorischen Bremsung erzeugte elektrische Energie dem elektrischen Energiespeicher 25 zugeleitet werden.
Figur 4 zeigt einen über ein Drehgelenk 33 an einer Türzarge 34 drehbar gelagerten Flügel 32. Der Gesamtöffnungswinkel A des Flügels 32, welcher mit einer hier nicht dargestellten Antriebsvorrichtung gemäß der vorangehenden Ausführungsbeispiele ausgestattet ist, ist begrenzt einerseits durch die Geschlossenlage des Flügels 32 und andererseits durch eine Wand 35. Nachfolgend wird ein Beispiel für einen vollständigen Öffnungs- und Schließzyklus der Antriebsvorrichtung beschrieben:
Bei seiner vollständigen Öffnungsbewegung durchläuft der Flügel 32 die Öffnungswinkelteilbereiche B, C, D, E und F im Gegenuhrzeigersinn. In den ersten Öffnungswinkelteilbereichen B bis E wird der Flügel 32 lediglich gegen die Kraft des mechanischen Energiespeichers ohne wirksame Dämpfung bewegt, und bei Erreichen des letzten Öffnungswinkelteilbereichs F wird die Beeinflussungseinrichtung wirksam geschaltet, um ein Aufprallen des Flügels 32 gegen die Wand 35 bzw. gegen den Anschlagpuffer zu verhindern. Es kann im gesamten Öffnungswinkelteilbereich F eine konstante Dämpfung vorgesehen sein, oder die Dämpfung kann beim Durchlaufen des Öffnungswinkelteilbereichs F kontinuierlich zunehmen. Insbesondere kann die tatsächliche Öffnungsgeschwindigkeit durch Vergleich mit einer gespeicherten Soll-Öffnungsgeschwindigkeit durch kontinuierliche Regelung der Dämpfung auf diesen Sollwert heruntergebremst werden.
Bei der Schließbewegung durchläuft der Flügel 32 die Öffnungswinkelteilbereiche F, E, D, C und B im Uhrzeigersinn. In den ersten drei Öffnungswinkelteilbereichen F bis D ist die Dämpfung der Schließbewegung relativ gering, so dass eine rasche Schließbewegung des Flügels 32 in diesen ersten Öffnungswinkelteilbereichen F bis D erreicht wird. Erreicht der Flügel 32 den vorletzten Öffnungswinkelteilbereich C, so setzt eine höhere Dämpfung ein, um den Flügel 32 von der höhen Schließgeschwindigkeit auf eine niedrigere Schließgeschwindigkeit abzubremsen. Die Dämpfung kann wiederum im gesamten Öffnungswinkelteilbereich C konstant sein oder kontinuierlich zunehmen - mit oder ohne Regelung durch Soll-lst-Vergleich der Schließgeschwindigkeit. Erreicht der Flügel 32 den letzten Öffnungswinkelteilbereich B, so wird die Dämpfung wieder zurückgenommen, um den Widerstand der Schlossfalle zu überwinden und somit den sogenannten Endschlag zu realisieren. Auch hier ist sowohl eine konstante als auch eine kontinuierlich abnehmende Dämpfung - mit oder ohne Regelung durch Soll-lst-Vergleich der Schließgeschwindigkeit - denkbar.
Weist die Tür keine Schlossfalle auf, so kann die Schließbewegung abweichend verlaufen: Hier ist in den ersten vier Öffnungswinkelteilbereichen F bis C die Dämpfung der Schließbewegung relativ gering, so dass eine rasche Schließbewegung des Flügels 32 in diesen ersten Öffnungswinkelteilbereichen F bis C erreicht wird. Erreicht der Flügel 32 den letzten Öffnungswinkelteilbereich B, so setzt eine höhere Dämpfung ein, um den Flügel 32 von der hohen Schließgeschwindigkeit auf eine niedrigere Schließgeschwindigkeit abzubremsen. Die Dämpfung kann wiederum im gesamten Öffnungswinkelteilbereich B konstant sein oder kontinuierlich zunehmen - mit oder ohne Regelung durch Soll-lst-Vergleich der Schließgeschwindigkeit. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel mit Schlossfalle setzt hier die Abbremsung von der hohen Schließgeschwindigkeit auf eine niedrigere Schließgeschwindigkeit später ein, so dass der, Flügel 32 also einen weiteren Öffnungswinkelbereich mit hoher Schließgeschwindigkeit durchlaufen kann und somit eine schnellstmögliche Schließung des Flügels 32 realisiert wird.
Der Endschlag kann, abhängig von der Art der Tür, an der die Antriebsvorrichtung verwendet wird, zu- oder abgeschaltet werden.
Ein weiteres besonderes Betriebsverhalten der Antriebsvorrichtung kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn der in Öffnungsrichtung letzte Öffnungswinkelteilbereich F durch einen abgestellten Gegenstand blockiert ist. Die Beeinflussungseinrichtung muss nunmehr bereits im vorletzten Öffnungswinkelteilbereich E wirksam werden, um ein Aufprallen des Flügels 32 auf den Gegenstand zu verhindern.
Abweichend von den in Figur 4 gezeigten fünf festen Öffnungswinkelteilbereichen können alternativ weniger oder auch mehr feste Öffnungswinkelteilbereiche vorgesehen sein. Wenn der Gesamtöffnungswinkel A in sehr viele Öffnungswinkelteilbereiche eingeteilt ist, ergibt sich sowohl für die Öffnungs- als auch für die Schließbewegung ein annähernd kontinuierliches Bewegungsgeschwindigkeitsprofil. Dieses annähernd kontinuierliche Bewegungsgeschwindigkeitsprofil ermöglicht durch die Vielzahl der Soll-lst-Vergleiche eine äußerst feinfühlige Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit, wobei bei eventuellen Abweichungen vom Sollwert umgehend eine Anpassung der Dämpfung erfolgt.
In der Speichereinrichtung der Steuerungseinrichtung sind die notwendigen Betriebsparameter wie der Gesamtöffnungswinkel, die Öffnungswinkelteilbereiche - gegebenenfalls jeweils mit den den einzelnen Öffnungswinkelteilbereichen zugeordneten Soll-Bewegungsgeschwindigkeiten - sowie gegebenenfalls ein kontinuierliches Bewegungsgeschwindigkeitsprofil hinterlegt. Die Bewegung des Flügels bewirkt ein der Bewegung entsprechendes Ausgangssignal der Steuerung, welches die Stellung des Flügels sowie dessen Bewegungsrichtung und - geschwindigkeit beinhaltet. Das auf einen Eingang der Steuerungseinrichtung geschaltete Sensorsignal (Istwert) wird in der Rechnereinrichtung der Steuerungseinrichtung mit den gespeicherten Betriebsparametern (Sollwert) verglichen. Die Beeinflussungseinrichtung wird so angesteuert, dass eventuell Abweichungen zwischen Ist- und Sollwert ausgeglichen werden.
Die in Figur 5 gezeigte Antriebsvorrichtung 1 weist gegenüber der Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 zusätzliche Drucksensoren 40, 42 auf. Ein Drucksensor 40 ist in der Gehäusekammer 9, in welcher beim Schließen des Flügels durch die Verschiebung des Kolbens 3 ein Überdruck entsteht, angeordnet. Der andere Drucksensor 42 erfasst den Druck in der Gehäusekammer 11, in der die mechanischen Energiespeicher 7, 8 angeordnet sind; hier entsteht beim Öffnen des Flügels bei aktiver Öffnungsdämpfung ein Überdruck. Die Drucksensoren 40, 42 sind mittels elektrischer Leitungen 41, 43 mit der Steuerungseinrichtung 24 verbunden.
Neben der bereits vorangehend beschriebenen Erfassung der Bewegung des Abtriebsglieds 5. mittels des Sensors 22 werden bei dieser Ausführung also die Drücke in den Gehäusekammern 9, 11 erfasst. Dies kann angewendet werden für eine Absicherung der Antriebsmechanik gegenüber unzulässig hohen Drücken, wie es beispielsweise beim schnellen manuellen Überdrücken der sich schließenden Tür oder beim zu schnellen Öffnen bei wirksamer Öffnungsdämpfung erfolgen kann. In diesem Fall kann die Schließdämpfung dann vorübergehend zurückgenommen werden, so dass der Druck in den Gehäusekammern 9, 11 einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet. Eine weitere Anwendung der Drucksensoren 40, 42 besteht darin, dass bei aktivierter Feststellfunktion der Antriebsvorrichtung 1 ein manuelles Drücken des Flügels in Schließrichtung die Feststellung aufhebt, indem das durch die manuelle Flügelbetätigung verursachte Überschreiten eines einstellbaren Druckgrenzwerts in der Gehäusekammer 9 als auslösendes Signal für das Aufheben der Feststellfunktion gewertet wird. Insbesondere in Verbindung mit der Erfassung der Abtriebsgliedbewegung werden äußerst sensible und schnelle Reaktionen der Antriebsvorrichtung 1 auf Abweichungen seiner Betriebsstati gegenüber dem gespeicherten Bewegungsprofil ermöglicht.
Figur 6 zeigt eine Antriebsvorrichtung 1 mit motorischer Schließkraftverstellung. Die Antriebsvorrichtung 1 ist prinzipiell aufgebaut ist wie die in Figur 1 dargestellte Antriebsvorrichtung; hiervon abweichend ist das dem Kolben 3 abgewandte Ende der mechanischen Energiespeicher 7, 8 aber nicht am Gehäuse 2, sondern an einem im Gehäuse 2 parallel zu dessen Längsachse linear verschiebbaren Federteller 38 abgestützt. Der Federteller 38 weist eine Gewindebohrung auf, in welche eine mit der Abtriebswelle eines Elektromotors 36 drehfest verbundene Gewindespindel 37 eingreift. Bei Bestromung des Elektromotors 36 über die elektrische Leitung 39, über die der Elektromotor 36 mit der Steuerungseinrichtung 24 verbunden ist, dreht sich die Gewindespindel 37 und bewirkt eine Verschiebung des Federtellers 38 im Gehäuse 2. Nicht dargestellt ist eine Einrichtung zur Erfassung der Position des Federtellers; diese kann beispielsweise als Drehgeber auf der Abtriebswelle des Elektromotors 36 oder als linearer, die Position des Federtellers direkt erfassender Weggeber ausgebildet sein. Die erfasste Position des Federtellers wird der Steuerungseinrichtung ausgewertet. Bei Bewegung des Federtellers 38 zum Kolben 3 hin werden die mechanischen Energiespeicher 7, 8 komprimiert, wodurch sich deren den Kolben 3 beaufschlagende Kraft erhöht. Eine vom Kolben 3 weg gerichtete Bewegung des Federtellers 38 entspannt die mechanischen Energiespeicher 7, 8 und verringert deren auf den Kolben 3 wirkende Kraft.
Soll beim manuellen Öffnen des Flügels der Kraftaufwand in einem ersten Öffnungswinkelteilbereich ausgehend von der Geschlossenlage möglichst gering sein, befindet sich der Federteller 38 in der vom Kolben 3 entferntesten Position, und die mechanischen Energiespeicher 7, 8 sind somit relativ entspannt, so dass der manuelle Kraftaufwand zum Öffnen des Flügels relativ gering ist. Im weiteren Verlauf des Öffnens ist es tolerierbar oder sogar gewünscht, dass die Kraft der mechanischen Energiespeicher 7, 8 ansteigt, gegebenenfalls sogar im Sinne einer Öffnungsdämpfung kurz vor Erreichen der vollständigen Offenlage stark ansteigt. Beim Öffnen des Flügels werden die mechanischen Energiespeicher 7, 8 dann - neben der zwangsweisen Komprimierung durch die Bewegung des Kolbens 3 - bei Bedarf durch den Federteller 38 zusätzlich komprimiert. Diese zusätzliche Komprimierung kann aber auch erst stattfinden, wenn der Flügel schon vollständig geöffnet ist, damit für den nachfolgenden Schließvorgang genug Federkraft zur Verfügung steht, oder es kann vorgesehen sein, dass die zusätzliche Komprimierung erst beim durch die mechanischen Energiespeicher 7, 8 bewirkten Schließen des Flügels erfolgt, insbesondere dann, wenn die Schließgeschwindigkeit den im Bewegungsprofil gespeicherteri Sollwert unterschreitet. Wesentlich ist also auch bei dieser Ausführung, dass die Antriebsvorrichtung - basierend auf dem Vergleich der tatsächlichen Bewegung mit dem gespeicherten Bewegungsprofil - flexibel und schnell auf Abweichungen hiervon reagiert, um ein sicheres Schließen des Flügels zu gewährleisten.
Figur 7 zeigt eine Antriebsvorrichtung 1 mit motorischer Öffnungsunterstützung. Die Antriebsvorrichtung 1 ist prinzipiell aufgebaut ist wie die in Figur 1 dargestellte Antriebsvorrichtung; hiervon abweichend ist anstelle des elektrisch ansteuerbaren Ventils im Überströmkanal 12 eine hydraulische Pumpe 44 angeordnet. Die Pumpe 44 wird über eine Kupplung 46 von einem Elektromotor 45 angetrieben, wobei der Elektromotor 45 über eine elektrische Leitung 47 mit der Steuerungseinrichtung 24 verbunden ist.
Soll beim manuellen Öffnen des Flügels der Kraftaufwand in einem ersten Öffnungswinkelteilbereich ausgehend von der Geschlossenlage möglichst gering sein, wird der Elektromotor 45 über die Steuerungseinrichtung 24, nachdem sie das manuelle Öffnen des än die Antriebsvorrichtung angeschlossenen Flügels mittels eines Signals des Sensors 22 detektiert hat, derart angesteuert, dass das Hydraulikmedium aus der in der Zeichnung mittleren Gehäusekammer 11 in die sich beim Öffnen des Flügels vergrößernde, in-der Zeichnung linke Gehäusekammer 9 gefördert wird. Hierdurch entsteht in der linken Gehäusekammer ein Überdruck, der den Kolben 3 in Öffnungsrichtung beaufschlagt; für das manuelle Öffnen das Flügels ist somit weniger Kraftaufwand erforderlich. Die Ansteuerung der Pumpe 44 kann abhängig von der Öffnungsgeschwindigkeit sowie von der Öffnungsposition des Flügels erfolgen. Hierzu kann in der Speichereinrichtung der Steuerungseinrichtung 24 ein Bewegungsprofil hinterlegt sein. Basierend auf dem Vergleich der tatsächlichen Flügelbewegung mit dem gespeicherten Bewegungsprofil wird der Elektromotor 45 der Pumpe 44 angesteuert.
Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Pumpe 44 als reversible, d.h. in beiden Strömungsrichtungen betreibbare Pumpe 44 ausgebildet ist.Dann ist es möglich, dass der Elektromotor 45 der Pumpe 44 kurz vor Erreichen der Offenlage des Flügels - wiederum gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Bewegungsgeschwindigkeit des Flügels - umgesteuert wird, d.h. dass die Förderrichtung der Pumpe 44 umgekehrt wird. Hiermit ist eine Öffnungsdämpfungsfunktion realisierbar.
Indem das Fördervolumen der Pumpe 44 bei vollständiger Offenstellung des Flügels so geregelt wird, dass der Flügel gegen die Kraft der mechanischen Energiespeichers 7, 8 in dieser Position gehalten wird, ist eine Offenhaltefunktion realisierbar. Alternativ kann im Überströmkanal 12 ein hier nicht dargestelltes Ventil zum Realisieren eine Offenhaltefunktion durch Absperren des Überströmkanals 12 angeordnet sein.
Bei der Schließbewegung des Türflügels wirkt die Pumpe 44 in der Art einer Turbine, d.h. das durchströmende Hydraulikmedium versetzt die Pumpe 44 in Drehung. Der Elektromotor 45 wirkt hierbei als generatorische Bremse, wobei die Bremswirkung von der Steuerungseinrichtung 24 basierend auf dem Vergleich der tatsächlichen Flügelbewegung mit dem gespeicherten Bewegungsprofil geregelt wird. Eine "Endschlag"-Funktion ist realisierbar, indem die Bremswirkung kurz vor Erreichen der Geschlossenlage des Flügels zurückgenommen oder aufgehoben wird.
Falls die Schließgeschwindigkeit des Türflügels unter einen vorbestimmten Sollwert absinkt, kann die Pumpe 44 wiederum umgesteuert werden, so dass sie dann die beim Schließen auftretende Strömung des Hydraulikmediums und somit den mechanischen Energiespeicher im Sinne einer zuverlässigen Schließung des Flügels unterstützt.
Liste der Referenzzeichen
1
Antriebsvorrichtung
2
Gehäuse
3
Kolben
4
Verzahnung
5
Abtriebsglied
6
Ritzel
7
Energiespeicher
8
Energiespeicher
9
Gehäusekammer
10
Innenraum
11
Gehäusekammer
12
Überströmkanal
20
Ventil
21
elektrische Leitung
22
Sensor
23
elektrische Leitung
24
Steuerungseinrichtung
25
Energiespeicher
26
elektrische Leitung
27
Bremseinrichtung
28
elektrische Leitung
29
Generator
30
elektrische Leitung
31
Getriebe
32
Flügel
33
Gelenk
34
Türzarge
35
Wand
36
Elektromotor
37
Gewindespindel
38
Federteller
39
elektrische Leitung
40
Drucksensor
41
elektrische Leitung
42
Drucksensor
43
elektrische Leitung
44
Pumpe
45
Elektromotor
46
Kupplung
47
elektrische Leitung
A
Gesamtöffnungswinkel
B
Öffnungswinkelteilbereich
C
Öffnungswinkelteilbereich
D
Öffnungswinkelteilbereich
E
Öffnungswinkelteilbereich
F
Öffnungswinkelteilbereich

Claims (17)

  1. Antriebsvorrichtung (1) für einen beweglichen Flügel, insbesondere für eine Tür oder ein Fenster,
    mit mindestens einem Energiespeicher (7, 8), durch dessen Energieabgabe der Flügel bewegt wird,
    wobei der Energiespeicher (7, 8) durch eine Beeinflussungseinrichtung in seiner Energieabgabe beeinflussbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungseinrichtung ein elektrisch ansteuerbares Beeinflussungselement (20, 27, 29) aufweist,
    wobei die Bewegung des Flügels (32) direkt oder indirekt durch einen Sensor (22) erfasst wird, dessen Ausgangssignal einem Eingang einer Steuerungseinrichtung (24) zugeleitet wird, welche das Beeinflussungselement (20, 27, 29) steuert, und
    wobei die Steuerungseinrichtung (24) so ausgebildet ist, dass das Beeinflussungselement (20, 27, 29) abhängig von der Bewegung des Flügels (32) in seinem Einfluss auf die Energieabgabe des Energiespeichers veränderbar ist.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (24) eine Rechnereinrichtung und eine Speichereinrichtung sowie einen elektrischen Energiespeicher (25) aufweist, wobei die Speichereinrichtung so ausgebildet ist, dass in ihr die Betriebsparameter der Antriebsvorrichtung (1) speicherbar sind, und wobei die Rechnereinrichtung so ausgebildet ist, dass in ihr Vergleiche der gespeicherten Betriebsparameter der Antriebsvorrichtung (1) mit den gemessenen Signalen des Sensors (22) durchführbar sind.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (24) so ausgebildet ist, dass beim Auftreten von Abweichungen der tatsächlichen Betriebsstati der Antriebsvorrichtung (1) von den gespeicherten Betriebsparametern eine automatische Reaktion im Sinne einer Regelung erfolgt, insbesondere durch entsprechendes Ansteuern der Beeinflussungseinrichtung.
  4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1 ) eine Schließdämpfung aufweist, wobei jedem Öffnungswinkel des Flügels (32) ein einstellbarer und änderbarer Wert der Schließdämpfung zuordenbar ist.
  5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtüng (1) eine Endschlagfunktion aufweist, wobei die Schließdämpfung kurz vor Erreichen der Geschlossenlage des Flügels (32) verringert oder aufgehoben wird und wobei der Öffnungswinkel des Flügels (32), bei der die Endschlagfunktion einsetzt, einstellbar und änderbar ist.
  6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1 ) eine einstellbare Öffnungsdämpfung aufweist.
  7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1.) eine Feststellfunktion aüfweist, wobei der Feststellwinkel des Flügels (32) einstellbar und änderbar ist.
  8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch, 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (22) als Drehgeber ausgebildet ist.
  9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (22) als linearer Weggeber ausgebildet ist.
  10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Drucksensor (40, 42) ausgebildet ist.
  11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Sensor für die Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikmediums ausgebildet ist.
  12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Beeinflussungselement als elektrisch ansteuerbares Ventil (20) ausgebildet ist.
  13. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Beeinflussungselement als mechanische Bremseinrichtung (27) ausgebildet ist.
  14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Beeinflussungselement als elektrischer Generator (29) ausgebildet ist.
  15. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (24) elektrische Ein- und Ausgänge zum Anschluss externer elektrischer Elemente aufweist.
  16. ; Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass ,die Antriebsvorrichtung (1) über eine Schnittstelle an eine externe Einrichtung zur Datenanzeige und/oder Dateneingabe anschließbar ist.
  17. ; Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1) eine fremdkraftbetätigte Einrichtung zur Verstellung der Federvorspannung aufweist.
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