EP4314459A1

EP4314459A1 - Antrieb für eine tür oder ein fenster

Info

Publication number: EP4314459A1
Application number: EP23701387.5A
Authority: EP
Inventors: Benjamin Wörner
Original assignee: Geze GmbH
Current assignee: Geze GmbH
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2023-01-19
Publication date: 2024-02-07
Anticipated expiration: 2043-01-19
Also published as: DE102022200954A1; FI4314459T3; WO2023143999A1; EP4314459B1; DE102022200954B4

Abstract

Die Anmeldung betrifft einen Antrieb für eine Tür oder ein Fenster, umfassend ein Gehäuse, eine an dem Gehäuse rotierbar gelagerte Abtriebswelle mit einer Nockenscheibe, einen Elektromotor mit einem Getriebe zum Antreiben der Abtriebswelle aus einer Schließstellung in einer Öffnungsrichtung, um die Tür oder das Fenster zu öffnen, eine im Betrieb auf der rotierenden Nockenscheibe abrollende Laufrolle, einen Schwenkhebel, der um eine Schwenkachse schwenkbar an dem Gehäuse angelenkt ist, wobei die Laufrolle drehbar an dem Schwenkhebel angeordnet ist, und eine Energiespeichereinheit zum Antreiben der Abtriebswelle aus einer Offenstellung in einer Schließrichtung, um die Tür oder das Fenster zu schließen, wobei die Energiespeichereinheit einen eine Längsachse aufweisenden Energiespeicher und ein der Laufrolle zugewandtes, bewegliches erstes Widerlager sowie ein der Laufrolle abgewandtes, zweites Widerlager, an denen sich der Energiespeicher abstützt, aufweist, wobei die Laufrolle kraftübertragend zwischen der Nockenscheibe und dem beweglichen ersten Widerlager der Energiespeichereinheit wirkt, wobei die Nockenscheibe und die Energiespeichereinheit auf einander gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Schwenkhebels angeordnet sind, und wobei das bewegliche erste Widerlager der Energiespeichereinheit an einer Koppelstelle drehbar und verschiebefest mit dem Schwenkhebel gekoppelt und dadurch von dem Schwenkhebel auf einer Kreisbahn geführt ist.

Description

Antrieb für eine Tür oder ein Fenster

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Tür oder ein Fenster und insbesondere einen motorisch betriebenen Antrieb für eine Tür oder ein Fenster.

Solche motorisch betriebenen Antriebe, welche auch als automatische Antriebe bezeichnet werden können, übertragen zumindest einen Teil der Antriebsleistung des Antriebsmotors, in der Regel über ein Gestänge, auf einen Tür- oder Fenster- flügel, um diesen zu verschwenken. Ein zweiter Teil der Antriebsleistung kann über ein Nockenscheibengetriebe auf einen Energiespeicher, der als Druckfeder ausgeführt sein kann, übertragen werden. Das Nockenscheibengetriebe umfasst dabei eine in einem sogenannten Käfig befindliche Nockenscheibe. Der Käfig ist mit einer Laufrolle verbunden und die Laufrolle ist derart angeordnet, dass die Laufrolle auf einer Umfangsfläche der Nockenscheibe abrollt. Der Käfig ist wiede- rum mit einer Zugstange verbunden und die Zugstange ist über einen Kolben mit der Druckfeder verbunden. Beim Öffnen der Türe mittels des Antriebs wird die No- ckenscheibe verdreht. Dadurch wird der mit der Laufrolle verbundene Käfig, die Zugstange und der Kolben verschoben und folglich die Druckfeder gespannt.

Durch den Platzbedarf des Käfigs und der Zugstange gestaltet sich die konstruk- tive Anbindung der Motor-Getriebe-Einheit komplex und anderen Komponenten wie z.B. einer Lagerung des Käfigs und des Kolbens steht wenig Bau raum zur Verfügung. Somit besteht die Schwierigkeit, dass entweder eine kompaktere La- gerung verwendet werden muss, was zu höheren Reibungen und damit zu einem leistungsschwächeren Antrieb führt oder der gesamte Antrieb muss größer gebaut werden und benötigt mehr Bauraum. Zudem ist bei dem zuvor beschriebenen Antrieb die Mittelachse der Abtriebswelle nicht in der Flucht der Druckfeder angeordnet, sodass Biegemomente auf den Kä- fig und die Zugstange wirken, wodurch eine besonders aufwändige und kostenin- tensive Konstruktion zur Aufnahme der Biegekräfte benötigt wird.

Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Gestaltung des Käfigs, dessen Lagerung und die Anbindung der Zugstange an den Käfig und den Kolben aufwändig sind, was sich negativ auf die Herstellungskosten des Antriebs auswirkt.

Allgemein erzeugen die zahlreichen Lagerstellen viel Reibung, wodurch der Wir- kungsgrad des Antriebs verbesserungsbedürftig ist. Zudem erzeugt die viele Rei- bung Verschleiß und führt dazu, dass aufgrund der höheren benötigten An- triebsmomente größere und teurere Antriebsmotoren benötigt werden.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antrieb bereitzustel- len, der leistungsstark, kostengünstig und kompakt ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass der Antrieb einen Schwenkhebel aufweist, der um eine Schwenkachse schwenkbar an einem Gehäuse angelenkt ist, wobei die Laufrolle drehbar an dem Schwenkhebel angeordnet ist, dass eine Energiespei- chereinheit zum Antreiben der Abtriebswelte aus einer Offenstellung in einer Schließrichtung vorgesehen ist, um die Tür oder das Fenster zu schließen, wobei die Energiespeichereinheit einen eine Längsachse aufweisenden Energiespeicher und ein der Laufrolle zugewandtes, bewegliches erstes Widerlager sowie ein der Laufrolle abgewandtes, zweites Widerlager, an denen sich der Energiespeicher abstützt, aufweist, dass die Laufrolle kraftübertragend zwischen der Nocken- scheibe und dem beweglichen ersten Widerlager der Energiespeichereinheit wirkt, dass die Nockenscheibe und die Energiespeichereinheit auf einander gegenüber- liegenden Seiten bezüglich des Schwenkhebels angeordnet sind, und dass das bewegliche erste Widerlager der Energiespeichereinheit an einer Koppelstelle drehbar und verschiebefest mit dem Schwenkhebel gekoppelt und dadurch von dem Schwenkhebel auf einer Kreisbahn geführt ist.

Verschiebefest gekoppelt bedeutet, dass das erste Widerlager keine lineare Be- wegung relativ zu dem Schwenkhebel durchführen kann.

Ein Antrieb mit diesen Merkmalen weist einen einfachen Aufbau mit wenigen Rei- bungsverlusten auf, da nur wenige Lagerstellen benötigt werden, da das erste Wi- derlager ausschließlich durch den Schwenkhebel geführt und gelagert sein kann. Darüber hinaus kann die Kraft des Energiespeichers direkt auf die Nockenscheibe übertragen werden, ohne dass das erste Widerlager oder der Energiespeicher mit dem Gehäuse in Kontakt kommen und Reibungsverluste entstehen. Dadurch kann der Antrieb mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden, wodurch der Antrieb wiederum kompakt dimensionierbar und kostengünstig herstellbar ist

Die Nockenscheibe kann drehfest mit der Abtriebswelle gekoppelt oder einstückig mit der Abtriebswelle ausgebildet sein. Die Nockenscheibe kann auch als Kurven- scheibe oder Herzkurvenscheibe bezeichnet werden. Die Nockenscheibe kann, je nach gewünschtem Antriebsmomentenverlauf, eine symmetrische oder unsym- metrische Außenkontur aufweisen. Die Abtriebswelle kann aus einer Ruhelage heraus in beide Drehrichtungen drehbar sein, um verschiedene Einbauarten zu gewährleisten.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschrei- bung und der Zeichnung zu entnehmen. Allgemein kann ein Antriebsmotor des Antriebs über ein Getriebe mit der Ab- triebswelle gekoppelt sein. Das Getriebe kann als Stirnradgetriebe, als Kombina- tion aus Schneckengetriebe und Stirnradgetriebe, als Kombination aus bogen- o- der spiralverzahntem Kegelradgetriebe und Stirnradgetriebe, oder als Kombination aus Hypoidgetriebe oder Hypoidkegelradgetriebe und Stirnradgetriebe ausgeführt sein.

Gemäß einer besonders kompakt bauenden Ausführungsform umfasst das Ge- triebe ein Schneckengetriebe und ein Stirnradgetriebe.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Elektromotor und die Energie- speichereinheit auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der Abtriebswelte ange- ordnet. Dies ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise einen modularen Aufbau des Antriebs. Beispielsweise kann der Antrieb modular aufgebaut sein, in- dem der Schwenkhebel und die Energiespeichereinheit Teil eines Energiespei- chermoduls sind und in einem ersten Gehäuseabschnitt angeordnet sind und die Abtriebswelle und/oder der Elektromotor Teil eines Antriebsmoduls sind und in ei- nem separaten und mit dem ersten Gehäuse verbindbaren zweiten Gehäuseab- schnitt angeordnet ist. Ein solcher modularer Aufbau hat den Vorteil, dass der An- trieb auch ohne Energiespeichermodul verwendet werden kann. Weiterhin können das Getriebe und die Energiespeichereinheit durch die gegenüberliegende Anord- nung besonders einfach und kostengünstig ausgeführt sein, ohne Komponenten aus Platzgründen ineinander verschachteln / eingreifen lassen zu müssen. Gemäß einer Ausführungsform sind die Laufrolle und das bewegliche erste Wider- lager um die gleiche Achse drehbar an dem Schwenkhebel gelagert. Dies hat den Vorteil, dass der Antrieb kostengünstiger hergestellt werden kann und die Kraft- übertragung der Antriebsleistung auf den Energiespeicher sowie umgekehrt beim Schließen optimiert ist. Gemäß einer Ausführungsform weist der Schwenkhebel einen gabelförmigen Fort- satz auf, in dessen Freiraum sich ein Stift erstreckt, an dem das bewegliche erste Widerlager drehbar gelagert ist. Hierdurch kann der Schwenkhebel auf einfache Weise und reibungsarm mit dem beweglichen ersten Widerlager gekoppelt wer- den. Der Stift kann drehbar an dem gabelförmigen Fortsatz gelagert sein, insbe- sondere mittels eines Kugellagers, Zylinderrollenlagers, Nadellagers oder Gleitla- gers.

Gemäß einer Ausführungsform weist das bewegliche erste Widerlager eine, insbe- sondere durch einen gabelförmigen Fortsatz gebildete, Aufnahme für die Laufrolle auf. Die Laufrolle kann, insbesondere an dem vorgenannten Stift, drehbar in der Aufnahme angeordnet sein. Die Laufrolle ist vorzugsweise mittels eines Nadella- gers oder Gleitlagers drehbar gelagert.

Gemäß einer Ausführungsform ist in der Schließlage oder Schließstellung, d.h. in einer Stellung des Antriebs, in der die Tür oder das Fenster geschlossen ist, die Schwenkachse des Schwenkhebels in Richtung einer Längserstreckung des Ener- giespeichers gesehen weiter von der Abtriebswelle oder deren Mittelachse ent- fernt angeordnet als die Koppelstelle zwischen dem Schwenkhebel und dem be- weglichen ersten Widerlager. Vorzugsweise ist die Schwenkachse des Schwenk- hebels in Richtung der Längserstreckung des Energiespeichers gesehen um etwa die Hälfte der Distanz versetzt, welche das erste Widerlager beim vollständigen Öffnen der Türe oder des Fensters in Richtung der Längserstreckung des Energie- speichers zurücklegt. Hierdurch wird ein möglichst geringer Querversatz der Kop- pelstelle zwischen dem Schwenkhebel und dem beweglichen ersten Widerlager beim Verschwenken des Schwenkhebels gewährleistet. Mit Querversatz ist hier eine Bewegung der Koppelstelle quer zur Richtung der Längserstreckung des Energiespeichers zu verstehen. Insbesondere durchläuft bei einer Bewegung der Abtriebswelte von der Schließ- stellung in die Offenstellung und umgekehrt eine Auslenkung der Koppelstelle zwi- schen Schwenkhebel und beweglichem ersten Widerlager senkrecht zur Längs- achse des Energiespeichers einen Umkehrpunkt. In anderen Worten bewegt sich die Koppelstelle zwischen Schwenkhebel und beweglichem ersten Widerlager während des Öffnens oder Schließens zunächst von einer gedachten Linie weg und dann wieder auf die Linie zu, wobei die gedachte Linie der Längsachse des Energiespeichers in der Schließstellung entspricht.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Schwenkhebel gekrümmt ausgebildet. Dies ermöglicht eine kompaktere Bauform des ersten Widerlagers und des Antriebs, wobei eine Kraftaufnahmefläche des ersten Widerlagers in die Krümmung des Schwenkhebels eintauchen kann.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Energiespeicher als Feder, insbesondere Druckfeder, insbesondere Spiraldruckfeder, ausgebildet. Alternativ kann der Ener- giespeicher beispielsweise als Tellerfederpakete oder ähnliches ausgebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Durchmesser der Feder größer als 60% ei- nes Gehäusedurchmessers, vorzugsweise größer als 80% des Gehäusedurch- messers, speziell des die Feder umgebenden Gehäuseabschnitts. Als Gehäuse- durchmesser kann der Gehäuseinnendurchmesser oder der Gehäuseaußendurch- messer angesehen werden. Hierdurch wird unter Verwendung von möglichst we- nig Bauraum eine große Knickstabilität erreicht.

Es hat sich gezeigt, dass für die vorliegende Anwendung ein Verhältnis von unge- spannter Länge der Feder zu Durchmesser der Feder kleiner 3 bevorzugt ist. Be- sondere Vorteile ergeben sich, wenn das Verhältnis von ungespannter Länge der Feder zu Durchmesser der Feder kleiner oder gleich 2 ist. Hierdurch wird die Knickstabilität der Feder weiter verbessert. Gemäß einer Ausführungsform liegt eine Gesamtwindungszahl der Feder im Be- reich zwischen X,3 bis X,7. Das X steht dabei für eine natürliche Zahl. In anderen Worten ist der Anfang der Windungen der Feder in Umfangsrichtung versetzt zu dem Ende der Windungen der Feder angeordnet. Vorzugsweise sind der Anfang der Windungen der Feder und das Ende der Windungen der Feder in Umfangs- richtung gesehen maximal voneinander beabstandet. In diesem Fall beträgt die Gesamtwindungszahl der Feder X,5.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Enden der Feder angelegt und/oder ge- schliffen. Die Enden können 180° versetzt zueinander angeordnet sein, wie es bei einer Gesamtwindungszahl der Feder von X,5 der Fall ist

Gemäß einer Ausführungsform wird die Feder ausschließlich in ihren Endberei- chen von den beiden Widerlagern gehalten. In anderen Worten wird die Feder nur in ihren Endbereichen gehalten und liegt somit in ihrem mittleren Bereich an kei- nem Teil an.

Gemäß einer Ausführungsform ist das bewegliche erste Widerlager als Federteller ausgebildet. Der Federteller weist vorzugsweise eine stirnseitige Anlagefläche, d.h. eine Kraftaufnahmefläche, für die Feder und einen sich in die Feder hinein er- streckenden Halteabschnitt, welcher auch als Fixierabschnitt bezeichnet werden kann, auf.

Allgemein kann eine von dem Energiespeicher zum Schließen der Tür abgege- bene Kraft einstellbar sein. Vorzugsweise ist eine Schließkraftverstellungvorrich- tung vorgesehen, mittels der eine Vorspannkraft des Energiespeichers einstellbar ist. Vorzugsweise ist mittels der Schließkraftverstellungvorrichtung ein Abstand zwischen dem beweglichen ersten Widerlager und dem zweiten Widerlager, an denen sich der Energiespeicher abstützt, einstellbar. Die Schließkraftverstellvor- richtung ist vorzugsweise händisch bedienbar, beispielsweise mitels eines Werk- zeugs oder werkzeuglos durch ein Verstellelement. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Schließkraftverstelleinrichtung eine Spindel und einen durch Rotation der Spindel entlang der Spinde) verfahrbaren Federteller, welcher das zweite Widerlager für den Energiespeicher bildet. Der Fe- derteller ist vorzugsweise drehfest, aber axial verschieblich, in dem Gehäuse gela- gert.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Spindel entweder direkt oder über ein Schneckenrad, welches von einer Schnecke verdreht wird, antreibbar.

Die Spindel ist vorzugsweise über einen definierten Winkelbereich schwenkbar in dem Gehäuse gelagert, vorzugsweise mittels eines Kugelgelenks. Hierdurch wird ein Verklemmen der Spindel beim Verdrehen im Gehäuse verhindert, falls durch maßliche Abweichungen, welche bei der Fertigung der Bauteile einstehen, der Fe- derteller und die Spindel im montierten Zustand zum Gehäuse leicht schräg ange- ordnet sind.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Nockenscheibe zumindest teilweise in einer Flucht des Energiespeichers angeordnet. Insbesondere kann die Nockenscheibe zumindest teilweise in einer Flucht des Energiespeichers angeordnet sein, wenn sich die Abtriebswelle in der Schließstellung befindet. Vorzugsweise ist die No- ckenscheibe mit mehr als 60% ihrer Fläche in einer Flucht des Energiespeichers angeordnet, wenn sich die Abtriebswelte in der Schließstellung befindet. Hierdurch kann die Kraft von dem Energiespeicher auf die Nockenscheibe direkt übertragen werden, ohne ungewünschte Momente zu erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform ist in der Schließstellung die Mitelachse der Ab- triebswelle in der Flucht der Längsachse des Energiespeichers angeordnet. Alter- nativ dazu kann die Mittelachse der Abtriebswelle in der Schließstellung um höchstens den Durchmesser der Laufrolle oder der Antriebswelle versetzt zu der Längsachse des Energiespeichers angeordnet sein. Die Längsachse des Energie- speichers kann die Abtriebswelle, vorzugsweise eine Mittelachse der Ab- triebswelle, schneiden. Eine Mittelachse, insbesondere Symmetrieachse, der No- ckenscheibe kann parallel zu oder in der Längsachse des Energiespeichers positi- oniert sein. Alternativ dazu kann die Mittelachse der Nockenscheibe schräg zur Längsachse des Energiespeichers verlaufen.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Schwenkhebel mittels eines Kugellagers, ei- nes Zylinderrollenlagers, eines Nadellagers oder eines Gleitlagers an dem Ge- häuse gelagert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand rein beispielhafter Ausführungsformen un- ter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Türantriebs bei geöffnetem Gehäuse;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Türantriebs von Fig. 1 ;

Fig. 3A den Türantrieb von Fig. 1 in einer Schließstellung der Abtriebswelte in

Schnittdarstellung;

Fig. 3B den Türantrieb von Fig. 1 in einer Offenstellung der Abtriebswelle in Schnittdarstellung;

Fig. 4 einen Türantrieb gemäß einer zweiten Variante in einer Schließstel- lung der Abtriebswelte in Schnittdarstellung;

Fig. 5A eine Schnittdarstellung des Türantriebs von Fig. 1 ;

Fig. 5B eine Ansicht auf ein erstes Ende der Druckfeder des Türantriebs von Fig. 1 ; Fig. 5C eine Ansicht auf ein zweites Ende der Druckfeder des Türantriebs von Fig. 1 ;

Fig. 6A eine perspektivische Ansicht einer Koppefetelle zwischen Schwenkhe- bel und beweglichem ersten Widerlager gemäß einer ersten Variante;

Fig. 6B eine perspektivische Ansicht einer Koppelstelle zwischen Schwenkhe- bel und beweglichem ersten Widerlager gemäß einer zweiten Vari- ante;

Fig. 7 A eine Schnittansicht eines beweglichen ersten Widerlagers; und

Fig. 7B eine Schnittansicht eines zweiten Widerlagers.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Türan- triebs 10 gezeigt Der Türantrieb 10 umfasst einen Elektromotor 18, der über ein Getriebe 20 mit einer Abtriebswelle 14 gekoppelt ist, sodass ein von dem Elektro- motor 18 erzeugtes Antriebsdrehmoment auf die Abtriebswelle 14 übertragen wird, um ein mit der Abtriebswelle 14 gekoppeltes Gestänge (nicht gezeigt) derart zu verschwenken, dass ein mit dem Gestänge gekoppelter Türflügel von einer Ge- schlossenstellung in eine Offenstellung überführt wird. Das Getriebe 20 ist hierbei als Untersetzungsgetriebe ausgebildet, d.h. das vom Elektromotor 18 bereitge- stellte Drehmoment wird durch das Getriebe 20 erhöht, während die vom Elektro- motor 18 bereitgestellte Drehzahl durch das Getriebe 20 abgesenkt wird. Hierzu umfasst das Getriebe 20 eine Schneckenradstufe 40 sowie mehrere, hier zwei, Stirnradgetriebestufen 42 mit vorzugsweise schrägverzahnten Stirnzahn rädern.

Die Abtriebswelle 14 ist drehfest mit einer Nockenscheibe 16, im vorliegenden Bei- spiel einer symmetrischen Nockenscheibe 16, verbunden. Eine Außenumfangsflä- che 16a (siehe Fig. 2) der Nockenscheibe 16 liegt an einer Außenumfangsfläche 22a einer Laufrolle 22 an, sodass die Laufrolle 22 im Betrieb an der Außenum- fangsfläche 16a der Nockenscheibe 16 abrollen kann, Die Laufrolle 22 ist drehbar an einem Schwenkhebel 24 angebracht. Der Schwenkhebel 24, welcher bauraumbedingt gekrümmt ist, ist wiederum um eine Schwenkachse 26 schwenkbar an einem Gehäuse 12 des Türantriebs 10 befes- tigt. An dem Schwenkhebel 24, genauer gesagt an einer Koppelstelle 38 zwischen Schwenkhebel 24 und Laufrolle 22, ist zusätzlich zu der Laufrolle 22 auch ein ers- tes Widerlager 34 für einen Energiespeicher 32 in Form einer Spiraldruckfeder an- gebracht. Das erste Widerlager 34 ist um eine Achse 44, welche auch die Mittel- achse der Laufrolle 22 ist, schwenkbar an dem Schwenkhebel 24 gelagert. Zudem weist der Türantrieb 10 ein zweites Widerlager 36 für die Druckfeder 32 auf. Die Druckfeder 32 ist damit zwischen dem ersten Widerlager 34 und dem zweiten Widerlager 36 angeordnet. Während das erste Widerlager 34, durch den Schwenkhebel 24 geführt, um die Schwenkachse 26 herum verschwenkbar ist, ist das zweite Widerlager 36, bis auf eine kleine Ausgleichsbewegung, welche im Nachgang noch erläutert wird, ortsfest mit dem Gehäuse 12 verbunden, sodass das zweite Widerlager 36 eine von dem ersten Widerlager 34 auf die Druckfeder 32 aufgebrachte Spannkraft abstützen kann, um die Druckfeder 32 zu spannen. Um die Größe der von der Druckfeder 32 aufgenommenen Spannkraft während des Öffnens der Türe einstellen zu können, ist eine Schließkraftverstellungvorrich- tung 52 vorgesehen, welche in Bezug auf Fig. 7B genauer beschrieben wird.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, sind der Motor 18 und das Getriebe 20 auf einer Seite der Abtriebswelle 14 angeordnet und eine Energiespeichereinheit 28, die das erste Widerlager 34, den Energiespeicher 32, das zweite Widerlager 36 und - so- fern vorhanden - die Schließkraftverstellungvorrichtung 52 umfasst, ist auf einer dem Motor 18 und dem Getriebe 20 gegenüberliegenden Seite der Abtriebswelle 14 angeordnet. Dies vereinfacht die Konstruktion und Fertigung des Türantriebs 10 und ermöglicht eine modulare Bauweise, sodass der Türantrieb 10 auch ohne die Energiespeichereinheit 28 hergestellt und verkauft werden kann. In den Figuren 3A und 3B ist dargestellt, wie die Energiespeichereinheit 28 akti- viert wird, d.h. wie der Energiespeicher 32 aufgeladen wird. In Fig. 3A ist der Tür- antrieb 10 in seiner Schließstellung S gezeigt. Die Laufrolle 22 liegt an einem kon- kaven Bereich 17 der Nockenscheibe 16 an, welcher einen verhältnismäßig kur- zen Abstand zu einer Mittelachse 64 der Abtriebswelle 14 aufweist. Üblicherweise ist die Schließkraftverstellungvorrichtung 52 so eingestellt, dass der Energiespei- cher 32 in der Schließstellung S mit einer verhältnismäßig kleinen Kraft auf die Laufrolle 22 drückt und die Laufrolle 22 so in dem konkaven Bereich 17 der No- ckenscheibe 16 hält

Wenn der Elektromotor 18 die Abtriebswelle 14 antreibt, um den Türflügel zu öff- nen, wird die Nockenscheibe 16 relativ zu dem Gehäuse 12 verdreht (siehe Pfeil in Fig. 3B). Da sich der wirksame Abstand zwischen der Mitelachse 64 und der Umfangsfläche 16a der Nockenscheibe 16 durch das Verdrehen der Nocken- scheibe 16 vergrößert, wird die Laufrolle 22, während diese auf der Umfangsflä- che 16a abrollt, von der Nockenscheibe 16 verdrängt, d.h. von der Mittelachse 64 der Nockenscheibe 16 weggedrückt.

Da die Laufrolle 22 um die Schwenkachse 26 schwenkbar an dem Schwenkhebel 24 angebracht ist, bewegt sich die Laufrolle 22 entlang einer Kreisbahn, während die Laufrolle 22 von der Nockenscheibe 16 verdrängt wird. Zusammen mit der Laufrolle 22 bewegt sich auch das erste Widerlager 34 auf der Kreisbahn von der Mittelachse 64 der Abtriebswelle 14 weg und auf das zweite Widerlager 36 zu. Hierdurch wird der als Druckfeder ausgebildete Energiespeicher 32 komprimiert und somit gespannt. Um ein Knicken der Druckfeder 32 zu vermeiden, weist diese ein Verhältnis zwischen ungespannter Länge der Druckfeder und Durchmesser der Druckfeder von kleiner als 2 auf. Zudem ist die Schwenkachse 26 des Schwenkhebels 24 relativ zu der Position der Koppelstelle 38 zwischen Schwenk- hebel 24 und erstem Widerlager 34 in der Schließstellung S in Richtung des zwei- ten Widerlagers 36, d.h. in den Figuren nach rechts, versetzt angeordnet Dies führt dazu, dass sich die Koppelstelle 38 während des Verschwenkens des Schwenkhebels 24 zunächst von der in der Schließstellung S gebildeten Mittel- achse 30 des Energiespeichers 32 entfernt, nach Überschreitung eines Scheitel- punkts der Mittelachse 30 aber wieder annähert, so dass das erste Widerlager 34 insgesamt einen möglichst geringen Versatz in Querrichtung, d.h. weg von der Mittelachse 30, erfährt. Zudem ist die Schwenkachse 26 möglichst weit entfernt von der Mittelachse 30 im Gehäuse 12 angeordnet, um einen möglichst großen Schwenkradius und somit einen kleinen Versatz in Querrichtung zu erhalten.

Die von dem Energiespeicher 32 gespeicherte potentielle Energie kann dazu ver- wendet werden, den mit dem Türantrieb 10 gekoppelten Türflügel, beispielsweise in einem Brandfall, zu schließen. Um den Türantrieb von seiner Offenstellung O (Fig. 3B) zurück in die Schließstellung S (Fig. 3A) zu verstellen, drückt der Ener- giespeicher 32 auf das erste Widerlager 36, von dem die Kraft über die Laufrolle 22 direkt auf die Nockenscheibe 16 übertragen wird. Die Laufrolle 22 drückt dabei auf die Nockenscheibe 16, wodurch die Nockenscheibe 16 in Rotation versetzt wird und so ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 14 erzeugt wird, um den Türflü- gel zu verschwenken.

Während in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3A und 3B die Mittelachse 64 der Abtriebswelle 14 in der Schließstellung S in der Flucht der Mittelachse 30 des Energiespeichers 32 liegt, was zur Folge hat, dass sich je nach Drehrichtung der Abtriebswelte 14 unterschiedliche Momentenverläufe für den Türantrieb 10 erge- ben, liegt bei dem in Fig. 4 gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel die Mittel- achse 64' der Abtriebswelle 14‘ in der Schließstellung S versetzt zu der Mittel- achse 30‘ des Energiespeichers 32'. Zudem ist die Nockenscheibe 16* so ausge- richtet, dass ihre Symmetrieachse 66' schräg zu der Mittelachse 30' des Energie- speichers 32' angeordnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass sich bei den unterschiedlichen Drehrichtungen nahezu identische Momentenver- läufe ergeben. In Fig. 5A ist eine weitere Schnittansicht des Türantriebs 10 zu sehen, wobei der Türantrieb 10 entlang der Mittelachse 30 von Fig. 3A und senkrecht zu der Schnitt- ebene gemäß Fig. 3A geschnitten dargestellt ist. Es ist in Fig, 5A unter anderem zu sehen, dass zur Kopplung der Laufrolle 22 mit dem ersten Widerlager 34 und dem Schwenkhebel 26 ein Stift 48 vorgesehen ist. Zudem ist in dieser Schnittan- sicht zu sehen, dass die Laufrolle 22 mittels eines Nadellagers 68 auf dem Stift 48 drehbar gelagert ist. In Verbindung mit den Fig. 5B und 5C, welche die beiden Stirnseiten der Druckfe- der 32 darstellen, ist zudem zu sehen, dass die Enden der Druckfeder 32 angelegt und geschliffen sind und um 180° versetzt zueinander angeordnet sind. In anderen Worten ist die Gesamtwindungszahl der Druckfeder 32 nicht ganzzahlig, sondern endet bei ungefähr X,5 Windungen, wobei X eine natürliche Zahl ist.

In den Figuren 6A und 6B sind zwei verschiedene Ausführungsbeispiele für die Koppelstelle 38 zwischen dem Schwinghebel 24, der Laufrolle 22, und dem ersten Widerlager 34 gezeigt. Die beiden Ausführungsbeispiele haben gemeinsam, dass der Schwenkhebel 24 einen gabelförmigen Fortsatz 46 aufweist, in dessen Zwi- schenraum die Laufrolle 22 angeordnet ist. Der Stift 48 zu Lagerung der Laufrolle 22 erstreckt sich parallel zur Schwenkachse 26 des Schwenkhebels 24 von einem Abschnitt des gabelförmigen Fortsatzes 46 zu dem anderen Abschnitt des gabel- förmigen Fortsatzes 46. Die zwei verschiedenen Ausführungsbeispiele unterschei- den sich u.a. darin, wie eine Aufnahme 50 des ersten Widerlagers 34 ausgestaltet ist. Während im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6A die Aufnahme 50 durch einen gabelförmigen Abschnitt mit zwei separaten Halteplatten gebildet wird, wird die Aufnahme 50 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6B durch eine die Laufrolle 22 von vier Seiten umschließende Aufnahme 50 gebildet. Fig. 7A zeigt eine Detailansicht der Koppelstelle 38 und des ersten Widerlagers 34 aus Fig. 5A. Hinsichtlich der Koppelstelle 38 ist hier zu sehen, dass der Stift 48 über ein Wälzlager 69, beispielsweise ein Nadellager, drehbar an dem Schwenk- hebel 26 gelagert ist. Alternativ zu dem Wälzlager 69 kann ein Gleitlager vorgese- hen sein. Zudem ist in Fig. 7A zu sehen, dass das erste Widerlager 34 neben der Aufnahme 50 zur Kopplung des Widerlagers 34 mit dem Stift 48 eine stirnseitige Kraftaufnahmefläche 70 sowie einen radialen Fixierabschnitt 72 aufweist. Der radi- ale Fixierabschnitt 72 greift in die Druckfeder 32 stirnseitig ein, um die Druckfeder 32 radial zu lagern.

Fig. 7B zeigt eine Detailansicht des zweiten Widerlagers 36 und der mit dem zwei- ten Widerlager 36 verbundenen Schließkraftverstellungvorrichtung 52. Das zweite Widerlager 36 weist - spiegelbildlich zu dem ersten Widerlager 34 - eine stirnsei- tige Kraftaufnahmefläche 74 sowie einen radialen Fixierabschnitt 76 auf. Zudem weist das zweite Widerlager 36 zwei einander gegenüberliegende Fortsätze 78 auf (vgl. Fig. 2), die derart in entsprechende Ausnehmungen in dem Gehäuse 12 ein- greifen, dass das zweite Widerlager 36 gegen Rotation gesichert in dem Gehäuse 12 angeordnet ist. Das zweite Widerlager 36 weist zudem eine Gewindeöffnung 80 auf, deren Innengewinde kämmend mit einer Spindel 54 in Eingriff steht. Die Spindel 54 ist wiederum drehfest mit einem Schneckenrad 58 verbunden, welches über eine Schnecke 60 von außen in Rotation versetzbar ist (vgl. Fig. 2). Das zweite Widerlager 36 kann durch Rotation der Spindel 54 axial verschoben wer- den, sodass die Druckfeder 32 gespannt oder entspannt werden kann. Damit das zweite Widerlager 36, während sich das erste Widerlager 34 entlang der Kreis- bahn bewegt, eine Ausgleichsbewegung vollziehen kann, d.h. sich an die sich leicht verändernde axiale Ausrichtung der Druckfeder 32 anpassen kann, ist die Spindel 54 mittels eines Kugelgelenks 62 schwenkbar an dem Gehäuse 12, hier einem Gehäusedeckel 12a, gelagert. Das Kugelgelenk 62 dient also dazu, dass sich die Spindel 54 automatisch in Richtung der Druckfeder-Mittelachse 30 aus- richtet und hierdurch die Druckfeder 32 stets sicher zwischen den beiden Widerla- gern 34, 36 gehalten wird, ohne eine zusätzliche Lagerung für die Druckfeder 32 vorsehen zu müssen. Das Kugelgelenk 62 kann zudem dazu dienen, Fertigungs- toleranzen auszugleichen. Sofern keine Schließkraftverstellungvorrichtung vorge- sehen sein sollte, kann das zweite Widerlager 36 dennoch, beispielsweise über ein Kugelgelenk, über einen Winkelbereich schwenkbar in dem Gehäuse angeord- net sein.

Insgesamt fällt bei der vorliegenden Konstruktion auf, dass das erste Widerlager 34 ausschließlich durch den Schwenkhebel 24 geführt gelagert ist und somit ohne

Linearlager auskommt. Zudem fällt auf, dass die Druckfeder 32 nur durch die bei- den Widerlager 34, 36 in Position gehalten wird und somit quasi „schwebend“ im Türantrieb 10 verbaut ist. Hierdurch wird beim Betrieb des Türantriebs 10 beson- ders wenig Reibung erzeugt, was den Türantrieb 10 effizient und wartungsarm macht.

Bezugszeichenliste

10 Antrieb

12 Gehäuse

12a Gehäusedeckel

14 Abtriebswelte

16 Nockenscheibe

16a Außenumfangsfläche

17 konkaver Bereich

18 Elektromotor

20 Getriebe

22 Laufrolle

22a Außenumfangsfläche

24 Schwenkhebel

26 Schwenkachse

28 Energiespeichereinheit

30 Längsachse

32 Energiespeicher

34 erstes Widerlager

36 zweites Widerlager

38 Koppelstelle

40 Schneckengetriebe

42 Stirnradgetriebe

44 Achse

46 gabelförmiger Fortsatz (Schwenkhebel)

48 Stift

50 Aufnahme

52 Schließkraftverstellungvorrichtung

54 Spindel

58 Schneckenrad 60 Schnecke

62 Kugelgelenk

64 Mittelachse

66 Symmetrieachse 68 Nadellager

69 Wälzlager

70 Kraftaufnahmefläche

72 Fixierabschnitt

74 Kraftaufnahmefläche 76 Fixierabschnitt

78 Fortsatz

80 Gewindeöffnung

S Schließstellung

O Offenstellung

Claims

Ansprüche Antrieb (10) für eine Tür oder ein Fenster, umfassend ein Gehäuse (12), eine an dem Gehäuse (12) rotierbar gelagerte Abtriebswelle (14) mit einer Nockenscheibe (16), einen Elektromotor (18) mit einem Getriebe (20) zum Antreiben der Ab- triebswelle (14) aus einer Schließstellung (S) in einer Öffnungsrichtung, um die Tür oder das Fenster zu öffnen, eine im Betrieb auf der rotierenden Nockenscheibe (16) abrollende Laufrolle (22), einen Schwenkhebel (24), der um eine Schwenkachse (26) schwenkbar an dem Gehäuse (12) angelenkt ist, wobei die Laufrolle (22) drehbar an dem Schwenkhebel (24) angeordnet ist, und eine Energiespeichereinheit (28) zum Antreiben der Abtriebswelle (14) aus einer Offenstellung (0) in einer Schließrichtung, um die Tür oder das Fens- ter zu schließen, wobei die Energiespeichereinheit (28) einen eine Längs- achse (30) aufweisenden Energiespeicher (32) und ein der Laufrolle (22) zugewandtes, bewegliches erstes Widerlager (34) sowie ein der Laufrolle (22) abgewandtes, zweites Widerlager (36), an denen sich der Energiespei- cher (32) abstützt, aufweist, wobei die Laufrolle (22) kraftübertragend zwischen der Nockenscheibe (16) und dem beweglichen ersten Widerlager (34) der Energiespeichereinheit (28) wirkt, wobei die Nockenscheibe (16) und die Energiespeichereinheit (28) auf ei- nander gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Schwenkhebels (24) an- geordnet sind, und wobei das bewegliche erste Widerlager (34) der Energiespeichereinheit (28) an einer Koppelstelle (38) drehbar und verschiebefest mit dem Schwenkhebel (24) gekoppelt und dadurch von dem Schwenkhebel (24) auf einer Kreisbahn geführt ist. Antrieb (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (20) ein Schneckengetriebe (40) und ein Stirnradgetriebe (42) umfasst. Antrieb (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (18) und die Energiespeichereinheit (32) auf gegen- überliegenden Seiten bezüglich der Abtriebswelle (14) angeordnet sind. Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (22) und das bewegliche erste Widerlager (34) um die gleiche Achse (44) drehbar an dem Schwenkhebel (24) gelagert sind. Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (24) einen gabelförmigen Fortsatz (46) aufweist, in dessen Freiraum sich ein Stift (48) erstreckt, an dem das bewegliche erste Widerlager (34) drehbar gelagert ist. Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche erste Widerlager (34) eine, insbesondere durch einen gabelförmigen Fortsatz gebildete, Aufnahme (50) für die Laufrolle (22) auf- weist und wobei die Laufrolle (22) drehbar in der Aufnahme (50) angeordnet ist. Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließstellung (S) die Schwenkachse (26) des Schwenkhebels (24) in Richtung einer Längserstreckung des Energiespeichers (28) gese- hen weiter von der Abtriebswelle (14) entfernt angeordnet ist als die Kop- pelstelle (38) zwischen Schwenkhebel (24) und beweglichem ersten Wider- lager (34). Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bewegung der Abtriebswelle (14) von der Schließstellung (S) in die Offenstellung (O) und umgekehrt eine Auslenkung der Koppelstelle (38) zwischen Schwenkhebel (24) und beweglichem ersten Widerlager (34) senkrecht zur Längsachse (30) des Energiespeichers (32) einen Umkehr- punkt durchläuft. Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (24) gekrümmt ist. Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (32) als Feder, insbesondere Druckfeder, insbe- sondere Spiraldruckfeder, ausgebildet ist. Antrieb (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Feder (32) größer ist als 60% eines Gehäuse- durchmessers, vorzugsweise größer ist als 80% des Gehäusedurchmes- sers. Antrieb (10) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von ungespannter Länge der Feder zu Durchmesser der Feder kleiner 3 ist, insbesondere kleiner 2 ist. Antrieb (10) nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtwindungszahl der Feder im Bereich zwischen X,3 bis X,7 liegt, insbesondere X,5 beträgt, wobei X eine natürliche Zahl ist. Antrieb (10) nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Enden der Feder (32) angelegt und/oder geschliffen sind und/oder um 180° versetzt zueinander sind. Antrieb (10) nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (32) ausschließlich in ihren Endbereichen von den beiden Widerlagern (34, 36) gehalten wird. Antrieb (10) nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche erste Widerlager (34) als Federteller ausgebildet ist. Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schließkraftverstellungvorrichtung (52) vorgesehen ist, mittels der eine Vorspannkraft des Energiespeichers (32) einstellbar ist. Antrieb (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkraftverstelleinrichtung (52) eine Spindel (54) und einen durch Rotation der Spindel (54) entlang der Spindel (54) verfahrbaren Fe- derteller umfasst, welcher das zweite Widerlager (36) für den Energiespei- cher (32) bildet. Antrieb (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (54) entweder direkt oder über ein Schneckenrad (58), welches von einer Schnecke (60) verdreht wird, antreibbar ist. Antrieb (10) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (54) über einen definierten Winkelbereich, insbesondere mittels eines Kugelgelenks (60), schwenkbar in dem Gehäuse (12) gelagert ist. Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenscheibe (16) zumindest teilweise in einer Flucht des Ener- giespeichers (32) angeordnet ist. Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließstellung (S) die Mittelachse (64) der Abtriebswelle (14) in der Flucht der Längsachse (30) des Energiespeichers (32) angeordnet ist oder dass in der Schließstellung (S) die Mittelachse (64) der Abtriebswelle (14) um höchstens den Durchmesser der Laufrolle (22) oder Antriebswelle (14) versetzt zu der Längsachse (30) des Energiespeichers (32) angeordnet ist. Antrieb (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (24) mittels eines Kugellagers, eines Nadellagers oder eines Gleitlagers an dem Gehäuse (12) gelagert ist.