EP3239446A1 - Antriebseinheit und verfahren zum schliessen eines flügels einer tür oder eines fensters - Google Patents

Antriebseinheit und verfahren zum schliessen eines flügels einer tür oder eines fensters Download PDF

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EP3239446A1
EP3239446A1 EP17161657.6A EP17161657A EP3239446A1 EP 3239446 A1 EP3239446 A1 EP 3239446A1 EP 17161657 A EP17161657 A EP 17161657A EP 3239446 A1 EP3239446 A1 EP 3239446A1
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EP
European Patent Office
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wing
drive unit
closing
closing speed
electric motor
Prior art date
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Pending
Application number
EP17161657.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dr. Matthias Hucker
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Geze GmbH
Original Assignee
Geze GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a drive unit for closing a wing of a door or a window according to the preamble of claim 1.
  • Door closers are usually used to close a door by means of potential energy, which was previously fed, for example, when opening the door in an energy storage such as a spring.
  • a door closer can initially close the door, starting from its open position against the force of a damper, upon reaching a certain angle, the so-called final impact angle ⁇ end , the damping is reduced so that the door accelerates and at an increased speed meets the frame.
  • This speed with which the door meets the frame is also referred to here as the final impact velocity ⁇ end .
  • a drive unit operating according to this principle comprises a piston-cylinder unit, with the piston, upon reaching a position corresponding to the end impact angle, releasing a valve bore as an additional outflow opening for hydraulic fluid, which was previously closed by the piston. This reduces the damping effect of the piston-cylinder unit, so that the closing speed of the door leaf increases, with the result that the door leaf with an increased speed and an increased momentum hits the frame.
  • regenerated damped door closers make use of the braking effect of an electric motor operating as a generator.
  • a short-circuited DC motor can be used, whose so-called counter electromotive force (short counter-EMF) counteracts the closing force of the closing spring, so as to provide the desired damping.
  • short counter-EMF counter electromotive force
  • a switch is actuated by means of a cam, which eliminates the short circuit of the motor and thus also the damping caused by the back EMF so that the door leaf is accelerated and with increased speed on the frame meets.
  • the final impact speed can be set both for hydraulically and for regeneratively damped door closers. This is done with hydraulically damped door closers, for example, by the flow opening of the additional outflow opening is changed.
  • the end impact angle can be adjusted by adjusting the position of the switching cam, for example, in order to set the final impact speed.
  • the actual end impact velocity also depends on external influences such as the friction of the striker spring or the door leaf, the temperature of the damping oil or the engine, the differential pressure across the door, wind influences, and other external variables that may vary over time.
  • the invention is therefore based on the object to provide for a reliable collapse of a latch in a strike plate.
  • this object is achieved by a drive unit having the features of claim 1 and in particular by the drive unit comprising a control module for the electric motor, which is set up in such a way that the electric motor is dependent on the electric motor, at least over a predetermined opening range of the blade the actual closing speed of the wing controls so that the wing moves at a desired closing speed in the direction of its closed position.
  • the object underlying the invention is further achieved by a method having the features of claim 11 and in particular by controlling the electric motor as a function of the actual closing speed of the blade, at least over a predetermined opening range of the blade in that the wing moves in the direction of its closed position at a set closing speed.
  • a preferably designed as a DC motor electric motor can be short-circuited, causing it due to the rotation of his Rotor generates a back EMF, which counteracts the closing force of the closing spring as a damping force. If the short circuit were now canceled uncontrollably, this can cause the wing either too fast or too slow to hit the frame, which can result in that the door is not reliably closed thereafter.
  • the electric gate is controlled in dependence on the actual closing speed of the wing of the door so that the wing moves at a desired target closing speed in the direction of its closed position and meets the frame.
  • the closing speed of the door leaf is specifically controlled, in fact, so that it corresponds to a predetermined target speed. Since for the safe collapse of the latch bolt in the strike plate of the pulse is decisive, in which the final impact velocity and the mass moment of inertia of the door flows, the latter is constant, the closing speed of the door leaf is the only variable size, the influence on the plunge of the latch in the Has strike plate. It is therefore sufficient to specify a relatively low end impact speed for the target closing speed or to set the target closing speed to a relatively low end impact speed, since the regulation of the control module ensures that the desired end impact speed is maintained even with changing external influences.
  • control module is set up such that it intermittently short-circuits the electric motor, preferably designed as a DC motor, as a function of the control deviation between the set closing speed and the actual closing speed.
  • control module can be configured such that it adjusts the back EMF of the electric motor via a pulse width modulation of the short circuit of the electric motor as a function of the control deviation between the target closing speed and the actual closing speed.
  • the short circuit of the electric motor is thus repeatedly interrupted by the control module, so that short-circuit phases and short-circuit interruption phases alternate with each other.
  • the electric motor generates in a manner known per se a counter-EMF which dampens or counteracts the closing force of the closing spring. If, in the context of the control performed by the control module, it is ascertained here that the actual closing speed is less than the set closing speed and becomes progressively smaller, which means that the damping effect of the electric motor tends to be too great, the control module can determine the length of the short-circuit phases reduce and / or extend the length of the short-circuit interruption phases.
  • the control module increases the length of the short circuit phases and / or the length of the short circuit phases Short-circuit interruption phases is reduced.
  • the duty cycle decreases if the actual closing speed becomes progressively smaller than the desired closing speed, whereas the duty cycle increases as the actual closing speed becomes progressively greater than the target closing speed.
  • the control module is arranged such that it adjusts an electrical resistance between the terminals of the electric motor in response to the control deviation between the target closing speed and the actual closing speed.
  • the electrical resistance of the control module between the terminals of the electric motor can be reduced, which sets a larger current flow and consequently a larger back EMF. If, however, the actual closing speed is increasingly smaller than the set closing speed, the control module can increase the electrical resistance between the terminals of the electric motor, whereby both the current flow between the terminals of the electric motor and the back EMF decreases.
  • the regulation of the actual closing speed both by intermittently connecting an electrical resistance between the terminals of the electric motor and by varying the electrical resistance between the terminals of the electric motor in dependence of the control deviation between the target closing speed and the actual closing speed takes place.
  • a variable electrical resistance can be switched intermittently, both the duration of the connection of the resistor and the size of the resistance of the control deviation between the target and the actual closing speed of the wing is varied.
  • the drive unit may be configured such that it only controls the electric motor when the vane has reached a predetermined closed position. So if, for example, the door has reached a final impact angle of 10 °, the control module begins to control the closing speed of the door by controlling the motor control, whereas the wing before reaching the final impact angle without regulatory intervention by the control module of the closing spring in the direction of its closed position is urged.
  • the drive unit may comprise a device for detecting a predetermined closed position of the wing.
  • the drive unit may comprise a switch actuated by a cam, wherein the cam is located at a position representative of the predetermined closed position of the wing, so that the control module is activated by the cam-operated switch when the wing reaches its predetermined closed position Has.
  • the predetermined closed position of the wing can also be measured by means of a position sensor such as a potentiometer, a Hall sensor, a magnetic field sensor or the like, wherein the control module only becomes active when the position thus measured corresponds to a predetermined closed position.
  • a position sensor such as a potentiometer, a Hall sensor, a magnetic field sensor or the like
  • a device for direct measurement of the actual closing speed of the wing such as a tachogenerator include whose output uses the control module as a controlled variable. If the means for detecting the predetermined closed position of the wing, however, includes a position sensor for determining the position of the wing, not necessarily a separate means for measuring the actual closing speed of the wing is required because of the position signal of the position sensor, for example by differentiation, the actual closing speed of the wing can be determined.
  • the position sensor thus has a dual function in favor of reducing the required components of the drive unit.
  • the desired closing speed of the wing may be different as a reference variable of the regulation of the control module as a function of the closed position of the wing.
  • the desired closing speed of the wing may be variable as a function of the closed position of the wing. So it can be specified a specific trajectory, which assigns each closing position of the wing a certain target closing speed, which uses the control of the control module as a reference variable in the regulation of the actual speed. In this way, different trajectories or speed profiles can be specified, provided that the energy stored by the closing spring sufficient for this purpose.
  • the control of the closing speed takes place accordingly
  • the electric motor may optionally be temporarily energized as a motor, if the energy stored by the closing spring should not be sufficient to ensure a certain, dependent on the closed position of the wing target closing speed.
  • the Fig. 1 shows a mounted on a revolving door drive unit 1.
  • the revolving door has a door leaf 6, which is mounted on belts 8 about a vertical axis of rotation rotatably mounted on a stationary door frame 7.
  • the drive unit 1, which can also be referred to as a door closer, has a housing 2, which is mounted on an upper horizontal cross member of the door frame 7.
  • the housing 2 designed as an output shaft output member 3 is rotatably mounted about a vertical axis, wherein the ends of the output member 3 protrude from the housing 2.
  • the door leaf 6 facing the end of the output member 3, the one end of a trained as sliding arm power transmission element 4 is rotatably mounted.
  • the other end of the power transmission element 4 is guided linearly displaceable by means of a slider in a mounted in the region of the upper horizontal edge of the door leaf 6 slide rail 5.
  • a rotational movement of the output member 3 of the drive unit 1 thus causes the force transmission element 4 is pivoted and moves the door leaf 6 via the slide guided in the slide 5, and vice versa.
  • a closing spring 12 (see, for example Fig. 2 ) so that it is biased when the door leaf 6 is opened, starting from the illustrated closed position of the door.
  • the closing spring 12 thus potential energy is stored when opening the door, through which the door 6, if necessary, for example, in case of fire, can be closed again.
  • a damping unit 14 which comprises a generator-operable DC motor 16 which generates in particular one of the closing force of the closing spring 12 counteracting damping force when the motor 16 is short-circuited.
  • the damping device 14 has a control module 18, by means of which the DC motor 16 is controlled as a function of the closing speed ⁇ (t) of the door leaf 6 so that the door leaf 6 moves with a SollSchmony- or end impact velocity ⁇ end in the direction of its closed position and hits the door frame 7.
  • a variable representative of the actual closing speed ⁇ (t) of the door leaf 6 is measured directly by means of a speed sensor 20, for example a tachogenerator, and fed to a summing node 22 which, as a control deviation e, is the difference between the desired end impact speed ⁇ end and the measured one Actual closing speed ⁇ (t) determined.
  • the control deviation e calculated in this way is supplied to the control module 18 which, on the basis of this control deviation e, adjusts the counter-EMF of the DC motor 16 acting as damping force by pulse-width modulation of the short-circuit of the DC motor 16.
  • the control module 18 intervenes to compensate for this control deviation e by, for example, the duty cycle for the pulse width modulation of the short circuit of the DC motor
  • the length of the short-circuit phases can be reduced and / or the length of the short-circuit interruption phases can be increased.
  • the drive unit 10 further comprises a switch 24 through which the control module 18 can be activated.
  • the switch 24 is in turn actuated by a cam (not shown), which is located at a final end angle ⁇ end representative position. Therefore, if the cam is overrun when closing the door leaf 6 in the direction of its closed position, it is characterized by the Switch 24 is actuated, so that the control module 18 begins from reaching the final impact angle ⁇ end , for example by pulse-width modulation of the short circuit to act on the DC motor 16.
  • the door leaf 6 can thus be accelerated until reaching the final impact angle ⁇ end by the closing spring 12 before subsequently the control module 18 is acting regulating to the actual closing speed ⁇ (t) to regulate so that the door 6 with the desired final impact speed or ., Target closing speed ⁇ end strikes the frame 7.
  • the measured actual position ⁇ (t) is also fed to the control module 18, which continuously compares the actual position obtained in this way with the final impact angle ⁇ end in order to then actively regulate by pulse width modulation of the short circuit of the DC motor 16 act on this when the actual position ⁇ (t) has reached the final impact position or the final impact angle ⁇ end .
  • the final impact velocity ⁇ end was a constant size, which in advance by appropriate parameter selection or potentiometer setting can be adjusted.
  • the target closing speed is not constant; rather, in this embodiment, the target closing speed ⁇ depends on the closed position ⁇ of the door leaf 6 and can according to the in the Fig. 5 illustrated trajectory vary in particular as a function of the closed position ⁇ of the door leaf 6.
  • the target closing speed at a fully open door position of 90 ° initially has a value of zero, when the door 6 is from this position in the direction of its closed position in motion. Subsequently, the target closing speed continuously increases up to a closing angle of about 70 °, in order thereafter to decrease continuously to a desired end impact velocity ⁇ end , with which the door leaf should strike the door frame in its closed position at 0 °.
  • This dependence of the target closing speed ⁇ of the closed position ⁇ can at the in the Fig. 4 illustrated embodiment, for example, be deposited in a look-up table 32, which is also supplied by a position sensor 26 actual closed position of the door leaf 6, whereupon the lookup table 32 to the summing node 22 for determining the control deviation e dependent on the position of the door leaf target closing speed supplies.
  • the dependence of the target closing speed .omega. From the closed position .alpha. Can also be stored as a trajectory in the form of a function, by means of which the desired speed can be calculated as a dependent variable using the closed position .alpha.
  • the regulating module 18 can thus regulate the actual closing speed ⁇ (t) of the door leaf by pulse-width modulation of the short-circuit of the direct-current motor 16 in such a way that it is essentially in every position of the door leaf 6 the target closing speed ⁇ ( ⁇ ) corresponds.
  • the purpose of the invention is not limited to swing doors, but that the invention can also be used in sliding doors are used, the wings are biased towards their closed position by means of a closing spring or other energy storage.

Landscapes

  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit und ein Verfahren zum Schließen eines Flügels einer Tür oder eines Fensters mit einem Energiespeicher zur Speicherung potentieller Energie zum Bereitstellen einer Kraft zum Schließen des Flügels und einer der Schließkraft entgegenwirkenden Dämpfungseinrichtung mit einem generatorisch betriebenen Elektromotor. Die Antriebseinheit umfasst ein Regelmodul für den Elektromotor, welches derart eingerichtet ist, dass es den Elektromotor in Abhängigkeit der Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels so ansteuert, dass sich der Flügel mit einer Soll-Schließgeschwindigkeit in Richtung seiner Schließlage bewegt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit zum Schließen eines Flügels einer Tür oder eines Fensters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Türschließer dienen üblicherweise dazu, eine Tür mittels potentieller Energie zu schließen, die zuvor beispielsweise beim Öffnen der Tür in einen Energiespeicher wie beispielsweise eine Feder eingespeist wurde.
  • Ganz allgemein, insbesondere jedoch bei Brandschutztüren, ist es dabei wichtig, dass nach dem Schließen der Tür die Schlossfalle derselben zuverlässig mit dem Schließblech der Türzarge in Eingriff steht, die Tür also wirklich geschlossen ist.
  • Um dies sicherzustellen, kann ein Türschließer die Tür ausgehend von ihrer geöffneten Stellung zunächst entgegen der Kraft eines Dämpfers schließen, wobei bei Erreichen eines bestimmten Winkels, dem sogenannten Endschlagwinkel αend, die Dämpfung reduziert wird, so dass der Türflügel beschleunigt und mit einer erhöhten Geschwindigkeit auf die Zarge trifft. Diese Geschwindigkeit, mit der der Türflügel auf die Zarge trifft, wird hier auch als Endschlaggeschwindigkeit ωend bezeichnet.
  • Eine nach diesem Prinzip arbeitende Antriebseinheit umfasst eine Kolben-Zylinder-Einheit, wobei der Kolben bei Erreichen einer dem Endschlagwinkel entsprechenden Stellung eine Ventilbohrung als zusätzliche Abströmöffnung für Hydraulikfluid freigibt, die durch den Kolben bis dahin verschlossen war. Hierdurch reduziert sich die Dämpfungswirkung der Kolben-Zylinder-Einheit, so dass die Schließgeschwindigkeit des Türflügels zunimmt, was zur Folge hat, dass der Türflügel mit einer erhöhten Geschwindigkeit und einem erhöhten Impuls auf die Zarge trifft.
  • Im Unterschied zu hydraulisch gedämpften Türschließern machen sich generatorisch gedämpfte Türschließer die Bremswirkung eines als Generator arbeitenden Elektromotors zunutze. Insbesondere kann hierbei ein kurzgeschlossener Gleichstrommotor zum Einsatz kommen, dessen sogenannte Gegenelektromotorische Kraft (kurz Gegen-EMK) der Schließkraft der Schließerfeder entgegenwirkt, um so für die gewünschte Dämpfung zu sorgen. Erreicht der Türflügel während des Schließvorgangs den Endschlagwinkel, wird ein Schalter mittels einer Nocke betätigt, wodurch der Kurzschluss des Motors und damit auch die durch die Gegen-EMK bewirkte Dämpfung aufgehoben wird, so dass der Türflügel beschleunigt wird und mit einer erhöhten Geschwindigkeit auf die Zarge trifft.
  • Zwar kann sowohl bei hydraulisch als auch bei generatorisch gedämpften Türschließern die Endschlaggeschwindigkeit eingestellt werden. Dies erfolgt bei hydraulisch gedämpften Türschließern, indem beispielweise die Durchströmöffnung der zusätzlichen Abströmöffnung verändert wird. Bei generatorisch gedämpften Türschließern kann hingegen beispielweise der Endschlagwinkel durch Verstellung der Position des Schaltnockens eingestellt werden, um die Endschlaggeschwindigkeit einzustellen.
  • Die tatsächliche Endschlaggeschwindigkeit hängt jedoch auch von äußeren Einflüssen wie beispielsweise der Reibung der Schließerfeder oder des Türflügels, der Temperatur des Dämpfungsöls oder des Motors, dem Differenzdruck über die Tür hinweg, Windeinflüssen und anderen externen Größen ab, die sich mit der Zeit verändern können.
  • Um die Schlossfalle des Türflügels zuverlässig mit dem Schließblech der Türzarge in Eingriff zu bringen, werden Türschließer daher häufig so eingestellt, dass der Türflügel mit einer Geschwindigkeit auf die Zarge trifft, die höher ist, als sie eigentlich für einen zuverlässigen Eingriff der Schlossfalle in das Schließblech sein müsste. Mit anderen Worten wird also der Endschlag häufig zu stark eingestellt, was nicht nur zu lauten Knallgeräuschen führen kann, wenn der Türflügel auf die Zarge trifft, sondern sogar zu einem Zurückspringen bzw. Abprallen des Türflügels von der Zarge, so dass die Tür dann unter Umständen nicht geschlossen ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, für ein zuverlässiges Einfallen einer Schlossfalle in ein Schließblech zu sorgen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass die Antriebseinheit ein Regelmodul für den Elektromotor umfasst, welches derart eingerichtet ist, dass es zumindest über einen vorgegebenen Öffnungsbereich des Flügels den Elektromotor in Abhängigkeit der Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels so ansteuert, dass sich der Flügel mit einer Soll-Schließgeschwindigkeit in Richtung seiner Schließlage bewegt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgabe ferner mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und insbesondere dadurch gelöst, dass zumindest über einen vorgegebenen Öffnungsbereich des Flügels der Elektromotor in Abhängigkeit der Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels so angesteuert wird, dass sich der Flügel mit einer Soll-Schließgeschwindigkeit in Richtung seiner Schließlage bewegt.
  • Wie bei herkömmlichen generatorisch gedämpften Türschließern wird also die bremsende Gegen-EMK eines als Generator arbeitenden Elektromotors genutzt, um der Schließkraft der Schließerfeder entgegenzuwirken und diese zu dämpfen. Insbesondere kann hierzu ein vorzugsweise als Gleichstrommotor ausgebildeter Elektromotor kurzgeschlossen werden, wodurch dieser infolge der Drehung seines Rotors eine Gegen-EMK erzeugt, die der Schließkraft der Schließerfeder als Dämpfungskraft entgegenwirkt. Würde der Kurzschluss nun unkontrolliert aufgehoben werden, kann dies dazu führen, dass der Flügel entweder zu schnell oder zu langsam auf die Zarge trifft, was zur Folge haben kann, dass die Tür danach nicht zuverlässig geschlossen ist.
  • Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dass der Elektromtor in Abhängigkeit der Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels der Tür so angesteuert wird, dass sich der Flügel mit einer gewünschten Soll-Schließgeschwindigkeit in Richtung seiner Schließlage bewegt und auf die Zarge trifft. Mit anderen Worten wird also die Schließgeschwindigkeit des Türflügels gezielt geregelt, und zwar so, so dass diese einer vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit entspricht. Da für das sichere Einfallen der Schlossfalle in das Schließblech der Impuls maßgeblich ist, in den die Endschlaggeschwindigkeit und das Massenträgheitsmoment des Türflügels einfließt, wobei letzteres konstant ist, ist die Schließgeschwindigkeit des Türflügels die einzige variable Größe, die Einfluss auf das Einfallen der Schlossfalle in das Schließblech hat. Es ist daher ausreichend, für die Soll-Schließgeschwindigkeit eine verhältnismäßig geringe Endschlaggeschwindigkeit vorzugeben bzw. die Soll-Schließgeschwindigkeit auf eine verhältnismäßig geringe Endschlaggeschwindigkeit einzustellen, da die Regelung des Regelmoduls selbst bei sich ändernden äußeren Einflüssen dafür sorgt, dass die gewünschte Endschlaggeschwindigkeit eingehalten wird.
  • Im Folgenden wird nun auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Detail eingegangen. Weitere Ausführungsformen können sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Figurenbeschreibung sowie den Figuren selbst ergeben. An dieser Stelle sei angemerkt, dass sich die nachfolgenden Ausführungen bezüglich bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebseinheit in analoger Weise auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen lassen.
  • So ist es gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Regelmodul derart eingerichtet ist, dass es den vorzugsweise als Gleichstrommotor ausgebildeten Elektromotor in Abhängigkeit der Regelabweichung zwischen der Soll-Schließgeschwindigkeit und der Ist-Schließgeschwindigkeit intermittierend kurzschließt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Regelmodul derart eingerichtet sein, dass es die Gegen-EMK des Elektromotors über eine Puls-Weiten-Modulation des Kurzschlusses des Elektromotors in Abhängigkeit der Regelabweichung zwischen der Soll-Schließgeschwindigkeit und der Ist-Schließgeschwindigkeit einstellt.
  • Der Kurschluss des Elektromotors wird also durch das Regelmodul wiederholt unterbrochen, so dass sich Kurzschlussphasen und Kurzschlussunterbrechungsphasen gegenseitig abwechseln. Während der Kurzschlussphasen erzeugt dabei der Elektromotor in an sich bekannter Weise eine Gegen-EMK, die die Schließkraft der Schließerfeder dämpft bzw. dieser entgegenwirkt. Wird hierbei im Rahmen der von dem Regelmodul durchgeführten Regelung festgestellt, dass die Ist-Schließgeschwindigkeit kleiner ist als die Soll-Schließgeschwindigkeit und zunehmend kleiner wird, was bedeutet, dass die Dämpfungswirkung des Elektromotors tendenziell zu groß ist, so kann das Regelmodul die Länge der Kurzschlussphasen reduzieren und/oder die Länge der Kurzschlussunterbrechungsphasen verlängern. Wird hingegen die Ist-Schließgeschwindigkeit zunehmend größer als die Soll-Schließgeschwindigkeit, so deutet dies darauf hin, dass die Dämpfungswirkung des Elektromotors tendenziell zu gering ist, woraufhin von dem Regelmodul im Rahmen der erfindungsgemäßen Regelung die Länge der Kurzschlussphasen erhöht und/oder die Länge der Kurzschlussunterbrechungsphasen reduziert wird.
  • Wird als Tastgrad beispielweise das Verhältnis der Kurzschlussphasendauer zur Periodendauer definiert, so nimmt also der Tastgrad ab, wenn die Ist-Schließgeschwindigkeit zunehmend kleiner als die Soll-Schließgeschwindigkeit wird, wohingegen der Tastgrad zunimmt, wenn die Ist-Schließgeschwindigkeit zunehmend größer als die Soll-Schließgeschwindigkeit wird.
  • Im Unterschied zu den voranstehenden Ausführungen, gemäß denen der Elektromotor intermittierend kurzgeschlossen wird bzw. der Kurzschluss des Elektromotors über eine Puls-Weitenmodulation des Kurzschlusses in Abhängigkeit der Regelabweichung zwischen der Soll-Schließgeschwindigkeit und der Ist-Schließgeschwindigkeit eingestellt wird, kann es gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Regelmodul derart eingerichtet ist, dass es einen elektrischen Widerstand zwischen den Klemmen des Elektromotors in Abhängigkeit der Regelabweichung zwischen der Soll-Schließgeschwindigkeit und der Ist-Schließgeschwindigkeit einstellt. Wird also bei der Puls-Weiten-Modulation des Kurzschlusses des Elektromotors dafür gesorgt, dass während der Kurzschlussphasen ein Strom fließen kann, wohingegen während der Kurzschlussunterbrechungsphasen kein Strom fließen kann, was bedeutet, dass über ein längeres Zeitintervall hinweg gemittelt ein rechnerischer Strom mittlerer Größe fließt, so wird bei der Ausführungsform, bei der ein elektrischer Widerstand zwischen den Klemmen des Elektromotors in Abhängigkeit der Regelabweichung zwischen Soll-und Ist-Schließgeschwindigkeit eingestellt wird, direkt dafür gesorgt, dass sich ein kontinuierlicher Stromfluss mittlerer Größe zwischen den Klemmen des Elektromotors einstellen kann.
  • Wird also beispielsweise die Ist-Schließgeschwindigkeit zunehmend größer als die Soll-Schließgeschwindigkeit, so kann der elektrische Widerstand von dem Regelmodul zwischen den Klemmen des Elektromotors reduziert werden, wodurch sich ein größerer Stromfluss und folglich eine größere Gegen-EMK einstellt. Wird hingegen die Ist-Schließgeschwindigkeit zunehmend kleiner als die Soll-Schließgeschwindigkeit, so kann das Regelmodul den elektrischen Widerstand zwischen den Klemmen des Elektromotors vergrößern, wodurch sowohl der Stromfluss zwischen den Klemmen des Elektromotors als auch die Gegen-EMK abnimmt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Regelung der Ist-Schließgeschwindigkeit sowohl durch intermittierendes Zuschalten eines elektrischen Widerstands zwischen die Klemmen des Elektromotors als auch durch Variation des elektrischen Widerstands zwischen den Klemmen des Elektromotors in Abhängigkeit der Regelabweichung zwischen der Soll-Schließgeschwindigkeit und der Ist-Schließgeschwindigkeit erfolgt. Zwischen den Klemmen des Elektromotors kann also ein elektrischer Widerstand variabler Größe intermittierend zugeschaltet werden, wobei sowohl die Dauer der Zuschaltung des Widerstands als auch die Größe des Widerstands von der Regelabweichung zwischen der Soll- und der Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels variiert wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Antriebseinheit derart eingerichtet sein, dass sie den Elektromotor erst dann regelnd ansteuert, wenn der Flügel eine vorbestimmte Schließstellung erreicht hat. Wenn also beispielsweise der Türflügel einen Endschlagwinkel von 10° erreicht hat, beginnt das Regelmodul die Schließgeschwindigkeit des Türflügels durch entsprechende Ansteuerung des Motors regelnd zu beeinflussen, wohingegen der Flügel vor dem Erreichen des Endschlagwinkels ohne regelnden Eingriff durch das Regelmodul von der Schließerfeder in Richtung seiner Schließlage gedrängt wird.
  • Um eine Entscheidung darüber treffen zu können, ob der Flügel beispielsweise einen gewünschten Endschlagwinkel erreicht hat, ab dem dann das Regelmodul aktiv werden kann, kann die Antriebseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Einrichtung zur Erfassung einer vorbestimmten Schließstellung des Flügels umfassen. Beispielsweise kann die Antriebseinheit einen durch einen Nocken betätigten Schalter umfassen, wobei sich der Nocken an einer für die vorbestimmte Schließstellung des Flügels repräsentativen Position befindet, so dass das Regelmodul durch den Nocken-betätigten Schalter dann aktiv geschaltet wird, wenn der Flügel seine vorbestimmte Schließstellung erreicht hat.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die vorbestimmte Schließstellung des Flügels jedoch auch mittels eines Stellungssensors wie beispielsweise eines Potentiometers, eines Hallsensors, eines Magnetfeldsensors oder dergleichen gemessen werden, wobei das Regelmodul erst dann regelnd tätig wird, wenn die so gemessene Stellung einer vorbestimmten Schließstellung entspricht.
  • Zwar kann die Antriebseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Einrichtung zur direkten Messung der Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels wie beispielsweise einen Tachogenerator umfassen, deren bzw. dessen Ausgang das Regelmodul als Regelgröße verwendet. Wenn die Einrichtung zur Erfassung der vorbestimmten Schließstellung des Flügels jedoch einen Stellungssensor zur Bestimmung der Stellung des Flügels umfasst, wird nicht unbedingt eine gesonderte Einrichtung zur Messung der Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels benötigt, da aus dem Stellungssignal des Stellungssensors beispielsweise durch Differentiation die Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels ermittelt werden kann. Dem Stellungssensor kommt somit zugunsten der Reduzierung der erforderlichen Komponenten der Antriebseinheit eine Doppelfunktion zu.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Soll-Schließgeschwindigkeit des Flügels als Führungsgröße der Regelung des Regelmoduls in Abhängigkeit der Schließstellung des Flügels unterschiedlich sein. Mit anderen Worten kann die Soll-Schließgeschwindigkeit des Flügels als Funktion der Schließstellung des Flügels veränderlich sein. Es kann also eine bestimmte Bahnkurve vorgegeben werden, die jeder Schließstellung des Flügels eine bestimmte Soll-Schließgeschwindigkeit zuordnet, die die Regelung des Regelmoduls als Führungsgröße im Rahmen der Regelung der Ist-Geschwindigkeit verwendet. Auf diese Weise können unterschiedliche Bahnkurven bzw. Geschwindigkeitsprofile vorgegeben werden, sofern hierzu die von der Schließerfeder gespeicherte Energie ausreicht. Auch hier erfolgt die Regelung der Schließgeschwindigkeit entsprechend den voranstehenden Ausführungen wiederum beispielsweise durch eine Puls-Weiten-Modulation des Kurzschlusses des Elektromotors und/oder durch Einstellung des elektrischen Widerstands zwischen den Klemmen des Elektromotors, wobei der Elektromotor jedoch gegebenenfalls temporär auch als Motor bestromt werden kann, falls die von der Schließerfeder gespeicherte Energie nicht ausreichend sein sollte, um eine bestimmte, von der Schließstellung des Flügels abhängige Soll-Schließgeschwindigkeit sicherzustellen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung nun rein exemplarisch unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ausgestatteten Tür zeigt;
    Fig. 2
    ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
    Fig. 3
    ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
    Fig. 4
    ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt; und
    Fig. 5
    eine Bahnkurve zeigt, gemäß der die Soll-Geschwindigkeit als Funktion der Schließstellung des Flügels veränderlich ist.
  • Die Fig. 1 zeigt eine an einer Drehtür montierte Antriebseinheit 1. Die Drehtür weist einen Türflügel 6 auf, welcher über Bänder 8 um eine vertikale Drehachse drehbar an einer ortsfesten Türzarge 7 gelagert ist. Die Antriebseinheit 1, die auch als Türschließer bezeichnet werden kann, weist ein Gehäuse 2 auf, das an einem oberen horizontalen Querholm der Türzarge 7 montiert ist. In dem Gehäuse 2 ist ein als Abtriebswelle ausgebildetes Abtriebsglied 3 drehbar um eine vertikale Achse gelagert, wobei die Enden des Abtriebsglieds 3 aus dem Gehäuse 2 hinausragen. Am unteren, dem Türflügel 6 zugewandten Ende des Abtriebsglieds 3 ist das eine Ende eines als Gleitarm ausgebildeten Kraftübertragungselements 4 drehfest montiert. Das andere Ende des Kraftübertragungselements 4 ist mittels eines Gleiters in einer im Bereich der oberen horizontalen Kante des Türflügels 6 montierten Gleitschiene 5 linear verschiebbar geführt. Eine Drehbewegung des Abtriebsglieds 3 der Antriebseinheit 1 bewirkt somit, dass das Kraftübertragungselement 4 verschwenkt wird und über den in der Gleitschiene 5 geführten Gleiter den Türflügel 6 bewegt, und umgekehrt.
  • Mit dem Abtriebsglied 3 ist eine Schließerfeder 12 (siehe beispielsweise Fig. 2) antriebswirksam gekoppelt, so dass diese vorgespannt wird, wenn der Türflügel 6 ausgehend aus der dargestellten Schließlage der Tür geöffnet wird. In die Schließerfeder 12 wird somit beim Öffnen der Tür potentielle Energie eingespeichert, durch die der Türflügel 6 bei Bedarf, beispielsweise im Brandfall, wieder geschlossen werden kann.
  • Um hierbei sicherzustellen, dass der Türflügel 6 mit einer gewünschten Schließgeschwindigkeit auf die Türzarge 7 trifft, so dass die Schlossfalle zuverlässig mit dem Schließblech an der Türzarge 7 in Eingriff gelangt, weist die Antriebseinheit 10 gemäß der Fig. 2 eine Dämpfungseinheit 14 auf, die einen generatorisch betreibbaren Gleichstrommotor 16 umfasst, der insbesondere eine der Schließkraft der Schließerfeder 12 entgegenwirkende Dämpfungskraft erzeugt, wenn der Motor 16 kurzgeschlossen ist.
  • Des Weiteren verfügt die Dämpfungseinrichtung 14 über ein Regelmodul 18, durch das der Gleichstrommotor 16 in Abhängigkeit der Schließgeschwindigkeit ω(t) des Türflügels 6 so angesteuert wird, dass sich der Türflügel 6 mit einer SollSchließ- bzw. Endschlaggeschwindigkeit ωend in Richtung seiner Schließlage bewegt und auf die Türzarge 7 trifft. Gemäß der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird eine für die Ist-Schließgeschwindigkeit ω(t) des Türflügels 6 repräsentative Größe direkt mittels eines Geschwindigkeitssensors 20, beispielsweise eines Tachogenerators, gemessen und einem Summierknoten 22 zugeführt, der als Regelabweichung e die Differenz zwischen der gewünschten Endschlaggeschwindigkeit ωend und der gemessenen Ist-Schließgeschwindigkeit ω(t) ermittelt. Die auf diese Weise berechnete Regelabweichung e wird dem Regelmodul 18 zugeführt, das auf Grundlage dieser Regelabweichung e die als Dämpfungskraft wirkende Gegen-EMK des Gleichstrommotors 16 durch Puls-Weiten-Modulation des Kurzschlusses des Gleichstrommotors 16 einstellt.
  • Ist also beispielsweise die gemessene Ist-Schließgeschwindigkeit kleiner als die gewünschte Soll-Schließ- bzw. Endschlaggeschwindigkeit ωend, so greift zum Ausgleich dieser Regelabweichung e das Regelmodul 18 regelnd ein, indem es beispielsweise den Tastgrad zur Puls-Weiten-Modulation des Kurzschlusses des Gleichstrommotors reduziert, wozu beispielsweise die Länge der Kurzschlussphasen verringert und/oder die Länge der Kurzschlussunterbrechungsphasen vergrößert werden kann.
  • Wie dem Blockdiagramm der Fig. 2 des Weiteren entnommen werden kann, umfasst die Antriebseinheit 10 ferner einen Schalter 24, durch den das Regelmodul 18 aktiv geschaltet werden kann. Der Schalter 24 wird dabei seinerseits durch einen Nocken (nicht dargestellt) betätigt, der sich an einer für den Endschlagwinkel αend repräsentativen Position befindet. Wird daher beim Schließen des Türflügels 6 in Richtung seiner Schließlage der Nocken überfahren, so wird durch diesen der Schalter 24 betätigt, so dass das Regelmodul 18 ab Erreichen des Endschlagwinkels αend beginnt, beispielweise durch Puls-Weiten-Modulation des Kurzschlusses regelnd auf den Gleichstrommotor 16 einzuwirken. Der Türflügel 6 kann somit bis zum Erreichen des Endschlagwinkels αend durch die Schließerfeder 12 beschleunigt werden, bevor anschließend das Regelmodul 18 regelnd tätig wird, um die Ist-Schließgeschwindigkeit ω(t) so zu regeln, dass der Türflügel 6 mit der gewünschten Endschlaggeschwindigkeit bzw. Soll-Schließgeschwindigkeit ωend auf die Zarge 7 trifft.
  • Bei der zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform wird der nockenbetätigte Schalter 24 benötigt, um das Regelmodul 18 ab Erreichen des Endschlagwinkels αend aktiv schalten zu können. Bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird hingegen kein gesonderter Schalter zur Aktivierung des Regelmoduls 18 benötigt. Bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird im Unterschied zu der Fig. 2 nicht die Ist-Schließgeschwindigkeit sondern die Ist-Stellung bzw. der Ist-Winkel α(t) des Türflügels 6 beispielsweise mittels eines Stellungssensors 26 wie beispielsweise eines Potentiometers, eines Hallsensors, eines Magnetfeldsensors oder dergleichen gemessen, woraus ein Ableitungsmodul 30 die Ist-Schließgeschwindigkeit ω(t) durch Differentiation bilden kann. Gleichzeitig wird die gemessene Ist-Stellung α(t) auch dem Regelmodul 18 zugeführt, welches die auf diese Weise erhaltene Ist-Stellung kontinuierlich mit dem Endschlagwinkel αend vergleicht, um erst dann aktiv regelnd durch Puls-Weiten-Modulation des Kurzschlusses des Gleichstrommotors 16 auf diesen einzuwirken, wenn die Ist-Stellung α(t) die Endschlagstellung bzw. den Endschlagwinkel αend erreicht hat.
  • Bei den beiden zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschriebenen Ausführungsformen war die Endschlaggeschwindigkeit ωend eine konstante Größe, welche vorab durch entsprechende Parameterauswahl oder Potentiometereinstellung eingestellt werden kann. Demgegenüber ist bei der unter Bezugnahme auf die Fig. 4 beschriebenen Ausführungsform die Soll-Schließgeschwindigkeit nicht konstant; vielmehr hängt bei dieser Ausführungsform die Soll-Schließgeschwindigkeit ω von der Schließstellung α des Türflügels 6 ab und kann gemäß der in der Fig. 5 dargestellten Bahnkurve insbesondere als Funktion der Schließstellung α des Türflügels 6 variieren.
  • Wie der Fig. 5 entnommen werden kann, weist die Soll-Schließgeschwindigkeit bei einer vollständig geöffneten Türflügelstellung von 90° zunächst einen Wert von Null auf, wenn der Türflügel 6 aus dieser Stellung sich in Richtung seiner Schließstellung in Bewegung setzt. Anschließend nimmt die Soll-Schließgeschwindigkeit bis zu einem Schließwinkel von etwa 70° kontinuierlich zu, um danach kontinuierlich bis auf eine gewünschte Endschlaggeschwindigkeit ωend abzunehmen, mit der der Türflügel in seiner Schließlage bei 0° auf die Türzarge treffen soll.
  • Diese Abhängigkeit der Soll-Schließgeschwindigkeit ω von der Schließstellung α kann bei der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform beispielsweise in einer Nachschlagetabelle 32 hinterlegt sein, der die auch von einem Stellungssensor 26 gemessene Ist-Schließstellung des Türflügels 6 zugeführt wird, woraufhin die Nachschlagetabelle 32 an den Summierknoten 22 zur Bestimmung der Regelabweichung e die von der Stellung des Türflügels abhängige Soll-Schließgeschwindigkeit liefert. Die Abhängigkeit der Soll-Schließgeschwindigkeit ω von der Schließstellung α kann jedoch auch als Bahnkurve in Form einer Funktion hinterlegt sein, anhand derer die Soll-Geschwindigkeit als abhängige Größe unter Verwendung der Schließstellung α berechnet werden kann. Sofern die von der Schließerfeder 12 gespeicherte potentielle Energie ausreicht, kann somit das Regelmodul 18 die Ist-Schließgeschwindigkeit ω(t) des Türflügels durch Puls-Weiten-Modulation des Kurzschlusses des Gleichstrommotors 16 so regeln, dass diese in jeder Stellung des Türflügels 6 im Wesentlichen der Soll-Schließgeschwindigkeit ω(α) entspricht.
  • Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle angemerkt, dass der Einsatzzweck der Erfindung nicht auf Drehflügeltüren beschränkt ist, sondern dass die Erfindung auch bei Schiebetüren zum Einsatz kommen kann, deren Flügel in Richtung ihrer Schließlage mittels einer Schließerfeder oder eines sonstigen Energiespeichers vorgespannt sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinheit
    2
    Gehäuse
    3
    Abtriebsglied
    4
    Kraftübertragungselement
    5
    Gleitschiene
    6
    Flügel
    7
    Türzarge
    8
    Bänder
    10
    Antriebseinheit
    12
    Schließerfeder
    14
    Dämpfungseinrichtung
    16
    Gleichstrommotor
    18
    Regelmodul
    20
    Geschwindigkeitssensor
    22
    Summierknoten
    24
    Schalter
    26
    Stellungssensor
    30
    Ableitungsmodul
    32
    Nachschlagetabelle

Claims (11)

  1. Antriebseinheit (1, 10) zum Schließen eines Flügels (6) einer Tür oder eines Fensters mit einem Energiespeicher, insbesondere einer Schließerfeder (12), zur Speicherung potentieller Energie zum Bereitstellen einer Kraft zum Schließen des Flügels (6) und einer der Schließkraft entgegenwirkenden Dämpfungseinrichtung (16), die einen generatorisch betriebenen Elektromotor, insbesondere Gleichstrommotor (16), umfasst;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Antriebseinheit (1, 10) ein Regelmodul (18) für den Elektromotor umfasst, welches derart eingerichtet ist, dass es zumindest über einen vorgegebenen Öffnungsbereich des Flügels (6) den Elektromotor in Abhängigkeit der Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels (6) so ansteuert, dass sich der Flügel (6) mit einer Soll-Schließgeschwindigkeit in Richtung seiner Schließlage bewegt.
  2. Antriebseinheit nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Regelmodul (18) derart eingerichtet ist, dass es den Elektromotor in Abhängigkeit der Regelabweichung zwischen der Soll- und der Ist-Schließgeschwindigkeit intermittierend kurzschließt.
  3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Regelmodul (18) derart eingerichtet ist, dass es eine gegenelektromotorische Kraft des Elektromotors über eine Puls-Weiten-Modulation des Kurschlusses des Elektromotors in Abhängigkeit der Regelabweichung zwischen der Soll-Schließgeschwindigkeit und Ist-Schließgeschwindigkeit einstellt.
  4. Antriebseinheit nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Regelmodul (18) derart eingerichtet ist, dass es einen elektrischen Widerstand zwischen den Klemmen des Elektromotors in Abhängigkeit der Regelabweichung zwischen der Soll-Schließgeschwindigkeit und der Ist-Schließgeschwindigkeit einstellt.
  5. Antriebseinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Antriebseinheit (1, 10) derart eingerichtet ist, dass sie den Elektromotor erst dann regelnd ansteuert, wenn der Flügel (6) eine vorbestimmte Schließstellung erreicht hat.
  6. Antriebseinheit nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Antriebseinheit (1, 10) eine Einrichtung zur Erfassung der vorbestimmten Schließstellung des Flügels (6) umfasst.
  7. Antriebseinheit nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung zur Erfassung der vorbestimmten Schließstellung des Flügels einen Stellungsensor (26) zur Bestimmung der Stellung des Flügels (6) umfasst.
  8. Antriebseinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (1, 10) eine Einrichtung zur Messung der Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels (6) umfasst, deren Ausgang das Regelmodul (18) als Regelgröße verwendet.
  9. Antriebseinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Soll-Schließgeschwindigkeit als Führungsgröße der Regelung des Regelmoduls (18) in Abhängigkeit der Schließstellung des Flügels (6) unterschiedlich ist.
  10. Antriebseinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Soll-Schließgeschwindigkeit einstellbar ist.
  11. Verfahren zum Schließen eines Flügels (6) einer Tür oder eines Fensters mit einem Energiespeicher, insbesondere einer Schließerfeder (12), zur Speicherung potentieller Energie zum Bereitstellen einer Kraft zum Schließen des Flügels (6) und einer der Schließkraft entgegenwirkenden Dämpfungseinrichtung (14), die einen generatorisch betriebenen Elektromotor, insbesondere Gleichstrommotor (16), umfasst;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest über einen vorgegebenen Öffnungsbereich des Flügels (6) der Elektromotor in Abhängigkeit der Ist-Schließgeschwindigkeit des Flügels (6) so angesteuert wird, dass sich der Flügel (6) mit einer Soll-Schließgeschwindigkeit in Richtung seiner Schließlage bewegt.
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