EP1362157A1 - Elektromechanischer drehflügelantrieb - Google Patents

Elektromechanischer drehflügelantrieb

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Publication number
EP1362157A1
EP1362157A1 EP02704705A EP02704705A EP1362157A1 EP 1362157 A1 EP1362157 A1 EP 1362157A1 EP 02704705 A EP02704705 A EP 02704705A EP 02704705 A EP02704705 A EP 02704705A EP 1362157 A1 EP1362157 A1 EP 1362157A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rack
closing
teeth
pinion
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02704705A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen HOMBERG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dorma Deutschland GmbH
Original Assignee
Dorma Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dorma Deutschland GmbH filed Critical Dorma Deutschland GmbH
Publication of EP1362157A1 publication Critical patent/EP1362157A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E05Y2900/13—Type of wing
    • E05Y2900/132—Doors

Definitions

  • the invention relates to an electromechanical swing door drive with a door closer.
  • DE 41 24 282 C2 describes an electromechanical swing door drive in which an electric motor - possibly with the interposition of a clutch - drives a transmission which is connected directly or with the interposition of a gear train to a closer shaft of a door closer.
  • the door closer can be designed as a slide rail door closer. Since the electric motor acts directly on the closer shaft of the door closer via a gear train or several gear trains, additional pulse generators, timers, detectors and limit switches controlling the electric motor are required to achieve the required opening and closing characteristics.
  • manually operable slide rail closers in which a piston guided in the housing and supported against a closing spring is provided, a toothed pinion arranged on the closer shaft meshing with a toothed rack of the piston.
  • slide rail closers also known as pinion closers
  • pinion closers have the advantage over conventional door closers that they have no linkage that projects freely into the room, but only an actuating arm lying flat against the door frame or door leaf, which interacts with a slide that can be moved in a slide rail ,
  • the actuating arm lying flat on the door frame or door leaf in conjunction with the conventional, symmetrical pinion mechanism leads to an unfavorable force curve on the door.
  • There is therefore a desire for an optimal design of the pinion so that the pinion on the associated rack and pinion runs as smoothly and smoothly as possible during the opening and closing process of the door to achieve the piston in the piston housing, which also corresponds to an ideal torque curve.
  • a door closer with an eccentrically mounted pinion has become known from EP 0 856 628 A1, the toothing of the toothed rack forming a linear rolling line running at an angle between 4.5 ° and 7.2 ° to the direction of movement of the piston.
  • the choice of the angle depends on the size of the door closer or the force of the closing spring.
  • An eccentrically mounted pinion is also shown in DE 36 45 313 C2 and DE 36 45 314 C2 using a pitch curve arranged on the pinion with different lever arms to the axis of rotation.
  • the pitch curve of the assigned rack is correspondingly curved.
  • the closer shaft is connected to an eccentrically mounted elliptical gear that meshes with an oblique rack on the piston side. Due to the different long lever arms of the elliptical gearwheel, a translation adapted to the desired torque curve to a certain extent is achieved by means of the elliptical gear.
  • the pneumatic door closer according to US Pat. No. 1,359,144 has a circular, eccentrically mounted pinion, which meshes with an odd toothed rack on the piston.
  • the circular pinion is provided with regular teeth on a circular pitch curve, where with different lever arms due to the eccentric bearing.
  • EP 0 056 256 A2 Centrally mounted pinions are known from EP 0 056 256 A2 and from EP 0 350 568 A2.
  • EP 0 056 256 A2 is concerned with a door closer, the piston of which has two mirror-symmetrically opposite toothed racks, a centrally mounted pinion in the closed position with shortened teeth engaging in both toothed racks of the piston.
  • the door closer according to EP 0 350 568 A2 has a centrally mounted pinion, which has teeth with a progressively increasing tooth height that extend over the circumference and engage between the rods of a correspondingly curved toothed rack.
  • DE 44 44 131 A1 and DE 44 44 133 A1 disclose essentially centrally mounted pinions of a drive for a door or a window, the pinion itself having toothing over approximately half its circumference, the teeth of which are arranged on and on lever arms of different lengths a correspondingly curved pitch curve of a rack.
  • the object of the invention is to use a electromechanical drive for the opening process of the connected door, the closing process not to be realized by the electromechanical drive but by an energy store (power transmission unit) to create a small and inexpensive swing door drive which demanded opening and closing characteristics as guaranteed with a sliding arm door closer, ie the movement of the piston of the door closer during the opening and closing process within the To optimize the door closer housing, ie in particular to ensure a pinch-free and therefore low-friction running of the pinion on the rack of the piston.
  • an improvement in the closing characteristics of the slide rail closer is to be additionally achieved by an improvement in the oil exchange from the piston chamber to the spring chamber during the closing process.
  • either a device which essentially consists of individual modules of a door closer, transmission and motor or a whole which contains a motor, a transmission and a power transmission unit in a housing, the power transmission unit including the functions of a door closer.
  • a rack or its teeth are optimally adapted to the course of a toothing of a pinion, taking into account its eccentric bearing and its circular rolling curve, so that a smooth transition to the next tooth in each case during the opening and the closing process is guaranteed. This applies in particular to the area of the pinion which exceeds the rotation by 180 °.
  • a separate door closer it preferably has a two-sided axle outlet, one axle outlet being used to connect a lever that interacts with a slide rail via a slide, and the opposite axle outlet is used with a power transmission element in a manner known per se with the transmission a corresponding motor is connected.
  • the gearbox can be attached to the door closer either directly or indirectly. be flanged.
  • a corresponding mounting plate here, which allows the individual modules, such as. B.
  • Door closer gear and motor can be designed individually to ensure flexible replacement in the event of a defect in individual modules.
  • the rotation of the pinion from the closed position to the maximum open position can be more or less than approximately 180 ° without adversely affecting the required efficiency.
  • any tooth shapes can be used in an embodiment of the invention; d. H. the pinion and / or the rack can have teeth with straight, angled or convexly curved tooth flanks.
  • the invention also includes an improvement in the oil exchange between the piston spaces separated by the piston.
  • different closing phases can be assigned to the closing process of the connected door. This can e.g. B. two or four closing phases with different speeds of the door leaf. As very comfortable B. proved four closing phases.
  • the closing process then comprises four closing phases, each closing phase being assigned a closing angle in a manner known per se, including a certain tolerance.
  • both the first and the third closing phase can be controlled by means of a single valve, so that the achievable low-friction sequence of the pinion on the rack is supported by an advantageous configuration of the oil exchange from the piston chamber to the spring chamber during the closing process, a valve usually required for the third closing phase can be dispensed with.
  • a swing door operator is to be regarded as an opening aid, the closing process of the door z. B. is realized by the door closer described above.
  • a door closer which is equipped with a cam disc, can also be used, but much higher powers are required for the drive motor, which would inevitably lead to an increase in price and an increase in the rotary leaf drive.
  • Figure 1 A schematic front view of an electromechanical rotary leaf drive.
  • Figure 2 A vertical section through a closer housing.
  • Figure 3 The section along the line A-A according to Figure 1.
  • FIGS. 5-7 three phases of a running of the pinion on a toothed rack
  • FIGS. 8-11 a schematic representation of four positions of the piston during the closing delay.
  • Figure 12 A second possibility of delayed closing.
  • Figure 1 shows the schematic representation of an electromechanical swing door operator 100, wherein in the illustrated embodiment, a drive device on the door leaf 111 and a slide rail 109 are arranged on a door frame 110.
  • the drive has an electric motor 102 acting on a gear 101.
  • a transmission output shaft 103 is connected to an axis of rotation D of a pinion 6 not shown in FIG. 1 (see FIG. 4) via a gear train 104 designed as a chain, cable or toothed belt.
  • the pinion 6 is guided in the piston 4, also not shown in FIG. 1, which is loaded by a closing spring 3 arranged in a spring chamber 18.
  • a free end 106 of an arm 105 engages in a rotationally fixed manner, the other free end 107 of which is guided in the slide rail 109 by means of a slide piece 108.
  • the slide rail 109 can be arranged on the door leaf 111 and the drive on the door handle 110.
  • the piston 4, on which a closing spring 3 acts, is guided in a housing 2 of a door closer 1.
  • the piston 4 has a toothed rack 5 which meshes with the pinion 6 which has an involute toothing 7.
  • the pinion 6 is mounted eccentrically in the region of a central longitudinal axis designated 23 in the axis of rotation designated D, wherein in the closed position of the pinion 6 shown in FIG. 3 the center M of the pitch circle of the pinion 6 is offset in the direction of the rack 5 and in the The center position M of the pitch circle of the pinion 6 shown in FIG. 4 is offset in the opposite direction.
  • the rolling curve of the pinion 6 is circular.
  • the teeth of the rack 5, generally designated 9, have tooth flanks on the opening side and tooth flanks on the closing side, the tooth flanks 8 on the closing side last two teeth 9 are angled.
  • the tooth flanks of the remaining teeth 9 have a straight course.
  • the aforementioned measure ensures that when the piston 4 moves in the direction of the arrow X (opening direction) when the pinion 6 runs on the rack 5, also in the area in which the pinion 6 has slightly exceeded the rotation by 180 °, A low-friction engagement of the involute toothing 7 in the teeth 9 of the rack 5 takes place.
  • the rolling curve of the rack 5 is moreover adapted to the eccentric mounting of the pinion 6 and accordingly has a slight S-shaped course, with all teeth 9 of the rack 5 having different flank angles on the opening side and on the closing side.
  • FIGS. 4 shows the closed position, i. H. with the door closed, namely the position of the piston 4 and the pinion 6 again.
  • the pinion 6 is located in the right area of the recess of the piston 4.
  • the axis of rotation D is located on the central longitudinal axis 23. If the piston 4 is now moved in the opening direction (arrow direction X), the pinion 6 rotates about the axis of rotation D. Due to the eccentricity of the pinion 6, a position approximately in the central region, which corresponds to a specific door opening position, can be seen from FIG. Due to the running of the pinion 6 on the rack 5, the piston 4 has moved further in the opening direction.
  • FIG. 6 An end position of the pinion 6, which corresponds to the maximum opening side of the door, which is not shown, is shown in FIG. 6.
  • FIGS. 4 to 6 make the course of the eccentrically mounted pinion with involute toothing very clear, the constant engagement of the teeth 7 of the pinion 6 in the rack 5 with its teeth 9 being recognizable at the same time.
  • FIG. 2 and FIGS. 8 to 11 in particular, three regulating valves 11, 12 and 13 serving for the closing delay are arranged in the housing wall 10 of the door closer 1, the function of which is explained below with reference to FIGS. 8 to 11.
  • the door closer 1 instead of the door closer 1 also another device can be used, e.g. B. a power transmission unit that has the same or equivalent internal structure as a door closer or slide rail door closer.
  • the piston 4 passes over an oil drain line 14, which is connected via a line 19 to a regulating valve 11 and a line 20 to a piston chamber 24.
  • the oil emerging from the piston chamber 24 can pass into the spring chamber 18 via a longitudinal groove 16 in a piston jacket 15 and a radial bore 17 in the piston 4.
  • the lines 25, 21 and 22 assigned to the regulating valve 12 lie on a different plane.
  • the oil in turn passes from the piston chamber 24 via the line 20 and the same regulating valve 11 and the lines 19 and 14 into the region of an overflow edge of the piston 4, not shown, in the spring chamber 18. Since this is the same Valve 11 is acting, the closing speed is the same in the first and third deceleration phases.
  • the line 20 of the valve 11 leading to the piston chamber 24 is closed; the oil from the piston chamber 24 passes through the line 25, the regulating valve 12, the line 21 and the line 22 via the aforementioned overflow edge into the spring chamber 18.
  • the regulating valve designated 13 is usually closed during the closing delay; However, there is the possibility of reducing the delay period by correspondingly opening this valve during the second closing phase (in which an oil exchange takes place only via the leakage between the piston and the housing wall), the oil emerging from the piston chamber 24 being throttled via the line 26 the regulation Lierventil 13, the line 27 and the line 28 is passed into the spring chamber 18.
  • FIG. 12 shows a variant with regard to the oil drain lines and the valves for controlling the closing process.
  • this variant only two different closing phases are implemented, so that a modification compared to the four closing phases shown above is possible. Only the valves 11 and 12 are necessary for this.
  • the oil drain line 19 is continued and merges into an oil drain line 29, which ends behind the overflow edge of the piston 4 in the region of the toothed rack 5, which is not shown in any more detail.

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)
  • Closing And Opening Devices For Wings, And Checks For Wings (AREA)

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf einen elektromechanischen Drehflügelantrieb mit einem Türschliesser (1) mit einem exzentrisch gelagerten, eine kreisrunde Wälzkurve aufweisenden Ritzel (6), welches mit einer am Kolben (4) angeordneten Zahnstange (5) kämmt, wobei eine besondere Ausgestaltung der Wälzkurve und der Zähne (9) der Zahnstange (5) in Anpassung an eine Verzahnung des Ritzels (6) erfolgt. Zur Erzielung eines optimalen Bewegungsablaufes des Kolbens (4) im Gehäuse (2) des Türschliessers (1) ist eine verbessernde Ausgestaltung des Schlie<verzögerung vorgesehen.

Description

Titel: Elektromechanischer Drehflügelantrieb
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Drehflügelantrieb mit einem Türschließer.
Die DE 41 24 282 C2 beschreibt einen elektromechanischen Drehtürantrieb, bei dem ein Elektromotor - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Kupplung - ein Getriebe antreibt, welches unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Getriebezuges mit einer Schließerwelle eines Türschließers verbunden ist. Der Türschließer kann dabei als Gleitschienentürschließer ausgebildet sein. Da der Elektromotor über einen Getriebezug oder mehrere Getriebezüge unmittelbar auf die Schließerwelle des Türschließers wirkt, sind zur Erzielung der erforderlichen Öff- nungs- und Schließcharakteristik den Elektromotor steuernde zusätzliche Impulsgeber, Zeitglieder, Melder und Endschalter erforderlich.
Ferner sind manuell betätigbare Gleitschienenschließer bekannt, bei denen ein im Gehäuse geführter, gegen eine Schließfeder abgestützter Kolben vorgesehen ist, wobei ein auf der Schließerwelle angeordnetes ver- zahntes Ritzel mit einer Zahnstange des Kolbens kämmt.
Vorgenannte auch als Zahntriebschließer bezeichnete Gleitschienenschließer besitzen gegenüber herkömmlichen Türschließern den Vorteil, dass sie kein frei in den Raum ragendes Gestänge, sondern lediglich einen flach am Türrahmen oder Türblatt anliegenden Betätigungsarm auf- weisen, der mit einem Gleitstück, dass in einer Gleitschiene verschiebbar ist, zusammenwirkt. Allerdings haftet ihnen der Nachteil an, dass der flach am Türrahmen oder Türblatt anliegende Betätigungsarm in Verbindung mit der konventionellen, symmetrischen Zahntriebmechanik zu einem ungünstigen Kraftverlauf an der Tür führt. Es besteht deshalb das Bestreben nach einer optimalen Ausgestaltung des Zahntriebes, um während des Öffnungs- und Schließvorganges der Tür einen möglichst reibungsarmen und stoßfreien Ablauf des Ritzels an der zugeordneten Zahnstange und damit des Kolbens im Kolbengehäuse zu erreichen, was gleichzeitig einem idealen Momentenverlauf entspricht.
Bei bekannten Türschließern finden zentrisch oder exzentrisch gelagerte Ritzel Verwendung.
Ein Türschließer mit einem exzentrisch gelagerten Ritzel ist durch die EP 0 856 628 A1 bekannt geworden, wobei die Verzahnung der Zahnstange eine linear verlaufende, unter einem Winkel zwischen 4,5° und 7,2° zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufende Wälzgerade bildet. Die Wahl des Winkels ist abhängig von der Größe des Türschließers bzw. der Kraft der Schließfeder. Ein optimaler, insbesondere reibungsarmer und stoßfreier Ablauf der Zähne des Ritzels an der Zahnstange ist aufgrund der exzentrischen Lagerung des Ritzels und des linearen Verlaufes der Zahnstange nicht gewährleistet, es kommt somit zu Sprüngen im Verlauf der Kurve der Momente.
Eine vergleichbare Lösung unter Verwendung einer unter einem Winkel linear verlaufenden Zahnstange beschreibt das US Patent 633,682.
Ein exzentrisch gelagertes Ritzel zeigen femer die DE 36 45 313 C2 und DE 36 45 314 C2 unter Verwendung einer am Ritzel angeordneten Wälzkurve mit unterschiedlichen Hebelarmen zur Drehachse. Die Wälzkurve der zugeordneten Zahnstange verläuft entsprechend bogenförmig.
Bei einem aus der DE 82 17 72 C2 bzw. der französischen Patentanmeldung 96 69 45 bekannten Türschließer ist die Schließerwelle an einem exzentrisch gelagerten elliptischen Zahnrad angeschlossen, dass mit einer schrägen kolbenseitigen Zahnstange kämmt. Mittels des elliptischen Ge- triebes wird aufgrund der unterschiedlichen langen Hebelarme des elliptischen Zahnrades eine dem gewünschten Momentenverlauf in gewissem Umfang angepasste Übersetzung erreicht.
Der pneumatische Türschließer gemäß der US-PS 1 ,359,144 weist ein kreisrundes exzentrisch gelagertes Ritzel auf, welches mit einer ungera- den Zahnstange am Kolben kämmt. Das kreisrunde Ritzel ist mit einer regelmäßigen Verzahnung auf einer kreisförmigen Wälzkurve versehen, wo- bei durch die exzentrische Lagerung unterschiedliche Hebelarme wirksam werden.
Verschiedene Ausgestaltungsformen eines Kolbenantriebes bei Türschließern beschreiben die DE 36 38 353 A1 , die EP 0 207 251 A2, die DE 94 12 64 und die US 2,933,755, wobei in Verbindung mit exzentrisch oder zentrisch gelagerten Ritzeln - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines übersetzenden Zahntriebes - mittels eines Kurbeltriebes eine direkte Beaufschlagung der Schließfeder erfolgt.
Zentrisch gelagerte Ritzel sind durch die EP 0 056 256 A2 sowie durch die EP 0 350 568 A2 bekannt geworden. Die EP 0 056 256 A2 befasst sich mit einem Türschließer, dessen Kolben zwei spiegelbildlich diametral gegenüberliegende Zahnstangen aufweist, wobei ein zentrisch gelagertes Ritzel in der Schließposition mit verkürzten Zähnen in beide Zahnstangen des Kolben eingreift.
Der Türschließer gemäß der EP 0 350 568 A2 weist ein zentrisch gelagertes Ritzel auf, welches über den Umfang verlaufend Zähne mit progressiv steigender Zahnhöhe aufweist, die zwischen die Stäbe einer entsprechend kurvenförmig verlaufenden Zahnstange eingreifen.
Im Wesentlichen zentrisch gelagerte Ritzel eines Antriebes für eine Tür oder ein Fenster offenbaren die DE 44 44 131 A1 und DE 44 44 133 A1 , wobei das Ritzel selbst über etwa seinen halben Umfang eine Verzahnung aufweist, deren Zähne an unterschiedlich langen Hebelarmen angeordnet sind und auf einer entsprechend gekrümmten Wälzkurve einer Zahnstange ablaufen.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei Verwendung eines elektromechanischen Antriebes für den Öffnungsvorgang der angeschlossenen Tür, wobei der Schließvorgang nicht durch den elektromechanischen Antrieb, sondern durch einen Kraftspeicher (Kraftübertragungseinheit) realisiert werden soll, einen kleinen und preiswerten Drehflügelantrieb zu schaffen, der die ge- forderte öffnungs- und Schließcharakteristik wie bei einem Gleitarmtürschließer gewährleistet, d. h. den Bewegungsablauf des Kolbens des Türschließers während des Öffnungs- und Schließvorganges innerhalb des Türschließergehäuses zu optimieren, d. h. insbesondere einen klemmfreien und damit reibungsarmen Ablauf des Ritzels an der Zahnstange des Kolbens zu gewährleisten. Durch die Verwendung eines Ritzels mit geeigneter Wälzkurve sollen die Herstellungskosten des Ritzels minimiert wer- den, wobei durch eine besondere Ausgestaltung der Zahnstange gegenüber bekannten Zahnstangen aufgrund der angestrebten Reibungsarmut eine längere Lebensdauer und ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden sollen, was die Verwendung einer schwächeren Schließfeder ermöglicht. In Ausgestaltung der Erfindung soll eine Verbesserung der Schließcha- rakteristik des Gleitschienenschließers zusätzlich durch eine Verbesserung des Ölaustausches vom Kolbenraum zum Federraum während des Schließvorganges erreicht werden.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit der Lehre der Ansprüche 1 bis 3.
Nach Maßgabe der Erfindung wird entweder eine Vorrichtung verwendet, die im Wesentlichen aus einzelnen Modulen eines Türschließers, Getriebes und Motors oder einer Gesamtheit besteht, die in einem Gehäuse einen Motor, ein Getriebe und eine Kraftübertragungseinheit beinhaltet, wobei die Kraftübertragungseinheit die Funktionen eines Türschließers bein- haltet. Dabei sind bei der Kraftübertragungseinheit oder dem Türschließer eine Zahnstange bzw. deren Zähne optimal an den Ablauf einer Verzahnung eines Ritzels unter Berücksichtigung dessen exzentrischer Lagerung und dessen kreisrunder Wälzkurve angepasst, so dass ein stoßfreier Übergang zum jeweils nächstfolgenden Zahn sowohl beim Öffnungs- als auch beim Schließvorgang gewährleistet ist. Dies gilt insbesondere auch für den die Drehung um 180° überschreitenden Bereich des Ritzels.
Bei einer Verwendung eines separaten Türschließers weist dieser vorzugsweise einen zweiseitigen Achsaustritt auf, wobei ein Achsaustritt zum Anschluss eines Hebels, der über ein Gleitstück mit einer Gleitschiene zusammenwirkt, ausgenutzt wird und der gegenüberliegende Achsaustritt mit einem Kraftübertragungsglied in an sich bekannter Art und Weise mit dem Getriebe eines entsprechenden Motors verbunden wird. Dabei kann das Getriebe sowohl an den Türschließer direkt als auch indirekt an- geflanscht werden. Ferner ist es denkbar, hier eine entsprechende Montageplatte zu verwenden, die es erlaubt, die einzelnen Module, wie z. B. Türschließergetriebe und Motor einzeln aufsetzbar zu gestalten, um eine flexible Auswechselung im Falle eines Defektes einzelner Module ge- währleisten zu können.
Darüber hinaus ist es auch möglich, die vorbeschriebenen einzelnen Module, wie Türschließer, Getriebe und Motor in einem Gesamtblock unterzubringen, wobei hier der innere Aufbau des Türschließers und der der Kraftübertragungseinheit gleich oder gleichwirkend aussehen kann. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Zahnstange so auszubilden, dass deren öffnungsseitige Flankenwinkel der Zähne im Wesentlichen etwa bis zur halben Länge der Zahnstange ansteigen und folgend im Wesentlichen gleichbleibend oder abfallend verlaufend ausgebildet sind. Der abfallende Verlauf führt hierbei insbesondere zu einer Verbesserung der Reibungs- armut.
Die Drehung des Ritzels von der Schließposition bis zur maximalen Öffnungsposition kann mehr oder weniger als etwa 180° betragen, ohne den geforderten Wirkungsgrad negativ zu beeinflussen. Hierbei ist jedoch wesentlich, dass die in dem 180° benachbarten Bereich angeordneten schließseitigen Zahnflanken, deren Öffnungsrichtung letzten Zähne der Zahnstange, abgewinkelt oder gerundet sind.
Grundsätzlich können in Ausgestaltung der Erfindung beliebige Zahnformen verwendet werden; d. h. das Ritzel und/oder die Zahnstange können Zähne mit geraden, abgewinkelten oder konvex gekrümmten Zahnflanken aufweisen. Es hat sich jedoch - insbesondere auch aus fertigungstechnischen Gründen - als vorteilhaft erwiesen, der Zahnstange im Wesentlichen eine Geradverzahnung und dem Ritzel eine Evolventenverzahnung zuzuordnen.
Um eine Optimierung der Schließcharakteristik zu erreichen, beinhaltet die Erfindung ferner eine Verbesserung des Olaustausches zwischen den durch den Kolben getrennten Kolbenräumen. Je nach Einsatzgebiet des Drehflügelantriebes können dem Schließvorgang der angeschlossenen Tür unterschiedliche Schließphasen zugeordnet werden. Dieses können z. B. zwei oder vier Schließphasen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Türflügels sein. Als sehr komfortabel haben sich z. B. vier Schließphasen erwiesen.
Der Schließvorgang umfasst hiernach vier Schließphasen, wobei jeder Schließphase unter Einschluss einer gewissen Toleranz in an sich bekannter Weise ein Schließwinkel zugeordnet ist. Durch die im Kolbenmantel angeordnete Längsnut kann mittels eines einzigen Ventiles sowohl die erste als auch die dritte Schließphase gesteuert werden, so dass der erreichbare reibungsarme Ablauf des Ritzels an der Zahnstange durch eine vorteilhafte Ausgestaltung des Olaustausches vom Kolbenraum zum Federraum während des Schließvorganges unterstützt wird, wobei auf ein üblicherweise für die dritte Schließphase erforderliches Ventil verzichtet werden kann. Ein derartiger Drehflügelantrieb ist als Öffnungshilfe anzusehen, wobei der Schließvorgang der Tür z. B. durch den vorbeschriebenen Türschließer realisiert wird. Ein Türschließer, der mit einer Hubkurvenscheibe ausgestattet ist, kann auch verwendet werden, doch sind für den Antriebsmotor wesentlich höhere Leistungen erforderlich, was zwangsweise eine Verteuerung und eine Vergrößerung des Drehflügelantriebes mit sich bringen würde.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines schematisch dargestellten, möglichen Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 : Eine schematische Vorderansicht eines elektromechanischen Drehflügelantriebes.
Figur 2: Einen Vertikalschnitt durch ein Schließergehäuse.
Figur 3: Den Schnitt nach der Linie A-A gemäß Figur 1.
Figur 4: Eine Draufsicht auf den Kolben mit zwei Endstellungen des Ritzels. Figur 5 - 7: Drei Phasen eines Ablaufes des Ritzels auf einer Zahnstange- Figur 8 - 11: In schematischer Darstellung vier Stellungen des Kolbens während der Schließverzögerung.
Figur 12: Eine zweite Möglichkeit der Schließverzögerung.
Figur 1 zeigt die schematische Darstellung eines elektromechanischen Drehflügelantriebes 100, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Antriebsvorrichtung am Türblatt 111 und eine Gleitschiene 109 an einer Türzarge 110 angeordnet sind. Der Antrieb weist einen auf ein Getriebe 101 wirkenden Elektromotor 102 auf. Eine Getriebeausgangswelle 103 ist mit einer Drehachse D eines in Figur 1 nicht dargestellten Ritzels 6 (siehe Figur 4) über einen als Kette, Seil oder Zahnriemen ausgebildeten Getriebezug 104 verbunden. Das Ritzel 6 ist entsprechend den Figuren 2 bis 4 in dem ebenfalls in Figur 1 nicht dargestellten Kolben 4 geführt, welcher von einer in einem Federraum 18 angeordneten Schließfeder 3 belastet ist. An der Drehachse D des Ritzels 6 greift ein freies Ende 106 eines Armes 105 drehfest an, dessen anderes freies Ende 107 mittels eines Gleitstückes 108 in der Gleitschiene 109 geführt ist. Es versteht sich, dass bei geeigneten räumlichen Verhältnissen die Gleitschiene 109 am Türblatt 111 und der Antrieb an der Türzage 110 angeordnet sein kann.
Ausweislich der Figuren 2 bis 7 ist in einem Gehäuse 2 eines Türschließers 1 der Kolben 4 geführt, auf den eine Schließfeder 3 wirkt. Wie die Figuren 3 und 4 erkennen lassen, besitzt der Kolben 4 eine Zahnstange 5, welche mit dem, eine Evolventenverzahnung 7 aufweisenden Ritzel 6 kämmt. Das Ritzel 6 ist im Bereich einer mit 23 bezeichneten Mittellängsachse in der mit D bezeichneten Drehachse exzentrisch gelagert, wobei in der in Figur 3 dargestellten Schließposition des Ritzels 6 der Mittelpunkt M des Wälzkreises des Ritzels 6 in Richtung auf die Zahnstange 5 versetzt ist und in der in Figur 4 dargestellten Öffnungsposition der Mittelpunkt M des Wälzkreises des Ritzels 6 entgegengesetzt versetzt ist. Die Wälzkurve des Ritzels 6 ist ersichtlich kreisrund. Die allgemein mit 9 bezeichneten Zähne der Zahnstange 5 besitzen öffnungsseitige Zahnflanken und schließseitige Zahnflanken, wobei die schließseitigen Zahnflanken 8 der letzten beiden Zähne 9 abgewinkelt ausgebildet sind. Die Zahnflanken der übrigen Zähne 9 besitzen einen geraden Verlauf. Mit der vorgenannten Maßnahme wird sichergestellt, dass bei einer Bewegung des Kolbens 4 in Pfeilrichtung X (Öffnungsrichtung) beim Ablauf des Ritzels 6 auf der Zahn- stange 5 auch in dem Bereich, in dem das Ritzel 6 die Drehung um 180° geringfügig überschritten hat, ein reibungsarmer Eingriff der Evolventenverzahnung 7 in die Zähne 9 der Zahnstange 5 erfolgt. Die Wälzkurve der Zahnstange 5 ist im übrigen der exzentrischen Lagerung des Ritzels 6 an- gepasst und besitzt entsprechend einen leichten S-förmigen Verlauf, wo- bei alle Zähne 9 der Zahnstange 5 öffnungsseitig und schließseitig unterschiedliche Flankenwinkel aufweisen.
In den Figuren 4 bis 6 sind jeweils getrennt Positionen des Ritzels 6 dargestellt. Dabei gibt die Figur 4 die Schließposition, d. h. bei geschlossener Tür, nämlich die Stellung des Kolbens 4 und des Ritzels 6 wieder. Dabei befindet sich das Ritzel 6 im rechten Bereich der Ausnehmung des Kolbens 4. Die Drehachse D befindet sich dabei auf der Mittellängsachse 23. Wird nun der Kolben 4 in die Öffnungsrichtung (Pfeilrichtung X) bewegt, so dreht sich das Ritzel 6 um die Drehachse D. Aufgrund der Exzentrizität des Ritzels 6 kann aus der Figur 5 eine etwa im mittleren Bereich ange- ordnete Stellung, der einer bestimmten Türöffnungsstellung entspricht, entnommen werden. Durch den Ablauf des Ritzels 6 auf der Zahnstange 5 hat sich der Kolben 4 weiter in die Öffnungsrichtung bewegt.
Eine Endstellung des Ritzels 6, die der maximalen Öffnungsseite der Tür, die nicht dargestellt ist, entspricht, wird in der Figur 6 wiedergegeben. Durch diese drei Figuren 4 bis 6 wird der Ablauf des exzentrisch gelagerten Ritzels mit einer Evolventenverzahnung sehr deutlich, wobei auch gleichzeitig der stete Eingriff der Zähne 7 des Ritzels 6 in die Zahnstange 5 mit ihren Zähnen 9 erkennbar ist.
Wie insbesondere die Figur 2 und die Figuren 8 bis 11 ausweisen, sind in der Gehäusewandung 10 des Türschließers 1 drei der Schließverzögerung dienende Regulierventile 11 , 12 und 13 angeordnet, deren Funktion anhand der Figuren 8 bis 11 nachfolgend erläutert wird. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass statt des Türschließers 1 auch eine andere Vorrichtung verwendet werden kann, z. B. eine Kraftübertragungseinheit, die den gleichen oder wirkungsgleichen inneren Aufbau wie ein Türschließer bzw. Gleitschienentürschließer aufweist.
Während des Beginns des Schließvorganges gemäß Figur 8 überfährt der Kolben 4 eine Ölablaufleitung 14, welche über eine Leitung 19 mit einem Regulierventil 11 und eine Leitung 20 mit einem Kolbenraum 24 verbunden ist. Das aus dem Kolbenraum 24 austretende Öl kann über eine Längsnut 16 in einem Kolbenmantel 15 und einer Radialbohrung 17 im Kolben 4 in den Federraum 18 übertreten. Die dem Regulierventil 12 zu- geordneten Leitungen 25, 21 und 22 liegen in einer anderen Ebene.
Ausweislich Figur 7 hat die Längsnut 16 die Leitung 14 überfahren, so dass ein Ölübertritt vom Kolbenraum 24 zum Federraum 18 lediglich aufgrund des Spieles zwischen Kolben 5 und Gehäusewandung 10 möglich ist, was eine starke Verzögerung der Schließgeschwindigkeit zur Folge hat (zweite Phase der Schließverzögerung).
In der dritten Phase der Schließverzögerung gelangt das Öl wiederum vom Kolbenraum 24 über die Leitung 20 und das gleiche Regulierventil 11 sowie die Leitungen 19 und 14 in den Bereich einer nicht näher dargestellten Überströmkante des Kolbens 4 in den Federraum 18. Da es sich um das gleiche Ventil 11 handelt, ist die Schließgeschwindigkeit in der ersten und dritten Verzögerungsphase gleich.
In der vierten Phase der Schließverzögerung (Beginn des Schließbereiches) ist die zum Kolbenraum 24 führende Leitung 20 des Ventiles 11 verschlossen; hierbei gelangt das Öl aus dem Kolbenraum 24 über die Lei- tung 25, das Regulierventil 12, die Leitung 21 und die Leitung 22 über die vorgenannte Überströmkante in den Federraum 18. Das mit 13 bezeichnete Regulierventil ist üblicherweise während der Schließverzögerung geschlossen; es besteht jedoch die Möglichkeit, durch entsprechendes Öffnen dieses Ventiles während der zweiten Schließphase (in der ein Ölaus- tausch nur über die Leckage zwischen Kolben und Gehäusewandung stattfindet) den Verzögerungszeitraum zu verringern, wobei das aus dem Kolbenraum 24 austretende Öl gedrosselt über die Leitung 26 das Regu- lierventil 13, die Leitung 27 und die Leitung 28 in den Federraum 18 geleitet wird.
In der Figur 12 wird eine Variante hinsichtlich der ausgeführten Ölablauf- leitungen und der Ventile zur Steuerung des Schließvorganges wiederge- geben. In dieser Variante sind nur zwei unterschiedliche Schließphasen realisiert, so dass eine Modifikation gegenüber der voraufgezeigten vier Schließphasen möglich ist. Hierzu sind nur die Ventile 11 und 12 notwendig. Die Ölablaufleitung 19 wird weiter geführt und geht in eine Ölablauf- leitung 29 über, die hinter der nicht näher bezeichneten Überströmkante des Kolbens 4 im Bereich der Zahnstange 5 endet.
Neben den vorbeschriebenen zwei Ausführungsbeispielen hinsichtlich unterschiedlicher Schließphasen der angeschlossenen Türen ist es natürlich im Wege der Erfindung auch möglich, eine andere Anzahl von Schließphasen mit unterschiedlichen Schließgeschwindigkeiten zu reali- sieren.
Bezugszeichenliste
1 Türschließer
2 Gehäuse 3 Schließfeder
4 Kolben
5 Zahnstange
6 Ritzel
7 Evolventenverzahnung 8 schließseitige Zahnflanken
9 Zähne der Zahnstange
10 Gehäusewandung
11 Regulierventil
12 Regulierventil 13 Regulierventil
14 Ölablaufleitung
15 Kolbenmantel
16 Längsnut
17 Radialbohrung 18 Federraum
19 Ölablaufleitung
20 Ölablaufleitung
21 Ölablaufleitung
22 Ölablaufleitung 23 Mittellängsachse
24 Kolbenraum
25 Ölablaufleitung
26 Ölablaufleitung
27 Ölablaufleitung 28 Ölablaufleitung
29 Ölablaufleitung 100 Drehflügelantrieb
101 Getriebe
102 Elektromotor
103 Getriebeausgangswelle
104 Getriebezug
105 Arm
106 freies Ende
107 freies Ende
108 Gleitstück
109 Gleitschiene
110 Türzarge
111 Türblatt
M Mittelpunkt des Wälzkre
D Drehachse des Ritzels
X Pfeilrichtung in Öffnung;

Claims

Patentansprüche
1. Elektromechanischer Drehflügelantrieb (100) mit einem über ein
Getriebe (101 ) von einem Elektromotor (102) angetriebenen, ex- zentrisch an einem Gehäuse (2) eines Türschließers (1 ) oder einer geeigneten Kraftübertragungseinheit drehbar gelagerten, eine kreisrunde Wälzkurve aufweisenden Ritzel (6), welches mit einer Zahnstange (5) eines im Gehäuse (2) geführten, gegen eine Schließfeder (3) abgestützten Kolbens (4) kämmt, wobei ein Mit- telpunkt (M) der Wälzkurve gegenüber einer Drehachse (D) des
Ritzels (6) in der Schließposition in Richtung auf die Zahnstange (5) und in der Öffnungsposition gegenüber der Drehachse (D) entgegen versetzt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, das Ritzel (6) eine Verzahnung (7) aufweist; die Zahnstange (5) als Zahnstangenprofil ausgebildet ist und die schließseitigen Zahnflanken (8) der in Öffnungsrichtung (Pfeil X) letzten Zähne (9) abgewinkelt ausgebildet sind, die Zähne (9) der Zahnstange (5) auf einer S-förmigen Wälzkurve angeordnet sind, wobei jeweils ausgehend von der Schließpositi- on, die Wälzkurve im Wesentlichen bis zur halben Länge der
Zahnstange (5) ansteigend und folgend abfallend ausgebildet ist, alle Zähne (9) der Zahnstange (5) öffnungsseitig und schließseitig unterschiedliche Flankenwinkel aufweisen, der öffnungsseitige Flankenwinkel der Zähne (9) im Wesentlichen etwa bis zur halben Länge der Zahnstange (5) ansteigt und folgend im Wesentlichen gleichbleibend verläuft, der schließseitige Flankenwinkel der Zähne (9) im Wesentlichen etwa bis zur halben Länge der Zahnstange (5) abfällt und folgend ansteigend verläuft, die Zahnkopfbreite der Zähne (9) im Wesentlichen bis zur halben
Länge der Zahnstange (5) ansteigt und folgend abfallend verläuft, die Drehung des Ritzels (6) von der Schließposition bis zur maximalen Öffnungsposition mehr als 180° beträgt, wobei die dem 180° übersteigenden Bereich des Ritzels (6) zugeordneten schließseitigen Zahnflanken (8) der in Öffnungsrichtung (Pfeil X) letzten Zähne (9) abgewinkelt sind und der Kolben (4) in dem Gehäuse (2) mittels wenigstens eines Regulierventiles (1 1 , 12, 13) schließverzögert geführt ist.
2. Elektromechanischer Drehflügelantrieb (100) mit einem über ein Getriebe (101) von einem Elektromotor (102) angetriebenen, exzentrisch an einem Gehäuse (2) eines Türschließers (1 ) oder einer geeigneten Kraftübertragungseinheit drehbar gelagerten, eine kreisrunde Wälzkurve aufweisenden Ritzel (6), welches mit einer Zahnstange eines im Gehäuse (2) geführten, gegen eine Schließfeder (3) abgestützen Kolben (4) kämmt, wobei ein Mittelpunkt (M) der Wälzkurve gegenüber einer Drehachse (D) des Ritzels (6) in der Schließposition in Richtung auf die Zahnstange (5) und in der Öffnungsposition gegenüber der Drehachse (D) entgegengesetzt versetzt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, das Ritzel (6) eine Verzahnung (7) aufweist; die Zahnstange (5) als Zahnstangenprofil ausgebildet ist und die schließseitigen Zahnflanken (8) der in Öffnungsrichtung (Pfeil X) letzten Zähne (9) abgewinkelt ausgebildet sind, die Zähne (9) der Zahnstange (5) auf einer S-förmigen Wälzkurve angeordnet sind, wobei jeweils ausgehend von der Schließposition, die Wälzkurve im Wesentlichen bis zur halben Länge der Zahnstange (5) ansteigend und folgend abfallend ausgebildet ist, alle Zähne (9) der Zahnstange (5) öffnungsseitig und schließseitig unterschiedliche Flankenwinkel aufweisen, der öffnungsseitige Flankenwinkel der Zähne (9) im Wesentlichen etwa bis zur halben Länge der Zahnstange (5) ansteigt und folgend abfallend verläuft, der schließseitige Flankenwinkel der Zähne (9) im Wesentlichen etwa bis zur halben Länge der Zahnstange (5) abfällt und folgend ansteigend verläuft, die Zahnkopfbreite der Zähne (9) im Wesentlichen etwa bis zur halben Länge der Zahnstange (5) ansteigt und folgend abfallend verläuft, die Drehung des Ritzels (6) von der Schließposition bis zur maximalen Öffnungsposition mehr als 180° beträgt, wobei die dem 180° übersteigenden Bereich des Ritzels (6) zugeordneten schließseitigen Zahnflanken (8), deren Öffnungsrichtung (Pfeil X) letzten Zähne (9) abgewinkelt sind und der Kolben (4) in dem Gehäuse (2) mittels wenigstens eines Regulierventiles (11 , 12, 13) schließverzögert geführt ist.
3. Elektromechanischer Drehflügelantrieb (100) mit einem über ein
Getriebe (101) von einem Elektromotor (102) angetriebenen, ex- zentrisch an einem Gehäuse (2) eines Türschließers (1 ) oder einer geeigneten Kraftübertragungseinheit drehbar gelagerten, eine kreisrunde Wälzkurve aufweisenden Ritzel (6), welches mit einer Zahnstange eines im Gehäuse (2) geführten, gegen eine Schließfeder (3) abgestützen Kolben (4) kämmt, wobei ein Mittel- punkt (M) der Wälzkurve gegenüber einer Drehachse (D) des Ritzels (6) in der Schließposition in Richtung auf die Zahnstange (5) und in der Öffnungsposition gegenüber der Drehachse (D) entgegengesetzt versetzt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, die Zahnstange (5) ist als Zahnstangenprofil ausgebildet, wobei deren schließseitigen Zahnflanken (8), deren Öffnungsrichtung (Pfeil X) letzten Zähne (9) abgewinkelt oder konvex gekrümmt ausgebildet sind, die Zähne (9) der Zahnstange (5) sind auf einer S-förmigen Wälzkurve angeordnet, wobei jeweils ausgehend von der Schließposi- tion: die Wälzkurve im Wesentlichen etwa bis zur halben Länge der Zahnstange (5) ansteigend und folgend abfallend ausgebildet ist, alle Zähne (9) der Zahnstange (5) öffnungsseitig und schließseitig unterschiedliche Flankenwinkel aufweisen, der öffnungsseitige Flankenwinkel der Zähne (9) im Wesentlichen etwa bis zur halben Länge der Zahnstange (5) ansteigt und folgend im Wesentlichen gleichbleibend verläuft, der schließseitige Flankenwinkel der Zähne (9) im Wesentlichen etwa bis zur halben Länge der Zahnstange (5) abfällt und folgend ansteigend verläuft, die Drehung des Ritzels (6) von der Schließposition bis zur maximalen Öffnungsposition beträgt weniger als etwa 180°, wobei die dem 180° annähernden Bereich des Ritzels (6) zugeordneten schließseitigen Zahnflanken (8), deren Öffnungsrichtung (Pfeil X) letzten Zähne (9) der Zahnstange (5) abgewinkelt sind, und der Kolben (4) in dem Gehäuse (2) mittels wenigstens eines
Regulierventiles (11 , 12, 13) schließverzögert geführt ist.
4. Drehflügelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (6) und/oder die Zahnstange (5) Zähne mit geraden, abgewinkelten oder konvex gekrümmten
Zahnflanken aufweisen.
5. Drehflügelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (6) eine Evolventenverzahnung (7) aufweist.
6. Drehflügelantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch unterschiedliche Anordnung von Ölablauf- leitungen (19, 20, 21 , 22, 25, 26, 27, 28, 29) und den Regulierventilen (11 , 12, 13) verschiedene Schließcharakteristiken realisiert werden können.
7. Drehflügelantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierventile (11 , 12, 13) in einer Gehäusewandung (10) des Gehäuses (2) angeordnet sind, wobei minde- stens einem der Regulierventile (11 , 12, 13) zwei Schließphasen zugeordnet sind.
8. Drehflügelantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließvorgang vier Phasen der Schließverzö- gerung umfasst, wobei unter Verwendung von der Regulierventile
(11 , 12) das erste Regulierventil (1 1 ) sowohl eine erste Schließphase zwischen etwa 180° und 100° als auch eine dritte Schließphase zwischen etwa 70° und 20° mit gleicher Schließgeschwindigkeit steuert, während das zweite Regulierventil (12) die vierte Schließphase zwischen etwa 20° und 0° steuert und in der zweiten Schließphase zwischen etwa 100° und 70° die Funktion beider Regulierventile (1 1 , 12) aufgehoben ist.
9. Drehflügelantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölablaufleitung
(14) des ersten Regulierventiles (11 ) in der ersten Phase der Schließverzögerung in eine in einem Kolbenmantel (15) angeordnete Längsnut (16) mündet, welche über eine federraumseitig die Längsnut (16) begrenzende Radialbohrung (17) des Kolbens (4) mit dem Federraum (18) in Verbindung steht.
10. Drehflügelantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölablaufleitung (14) in eine Ölablaufleitung (19) mündet, die über das Regulierventil (11 ) mit der Ölablaufleitung (20) verbunden ist, die in einen Kol- benraum (24) mündet.
11. Drehflügelantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Phase der Schließverzögerung ein Druckausgleich von dem Kolbenraum (24) zum Federraum (18) aufgrund eines Spieles zwischen dem
Kolben (5) und der Gehäusewandung (10) möglich ist.
12. Drehflügelantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Schließ- phase das Öl vom Kolbenraum (24) über die Ölablaufleitung (20), das Regulierventil (11) und die Ölablaufleitungen (14, 19) und einer Überströmkante des Kolbens (5) in den Federraum (18) gelangt.
13. Drehflügelantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vierten Phase des Schließvorganges die Ölablaufleitung (20) verschlossen ist und das Öl aus dem Kolbenraum (24) über die Ölablaufleitung (25), das Regulierventil (12) und die Ölablaufleitungen (21 und 22) und über die Überströmkante in den Federraum (18) gelangt.
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