EP4517036B1

EP4517036B1 - Antrieb für einen flügel eines fensters oder einer tür

Info

Publication number: EP4517036B1
Application number: EP24195860.2A
Authority: EP
Inventors: Benjamin Wörner
Original assignee: Geze GmbH
Current assignee: Geze GmbH
Priority date: 2023-09-04
Filing date: 2024-08-22
Publication date: 2026-01-14
Anticipated expiration: 2044-08-22
Also published as: EP4517036C0; DE102023208503A1; RS67955B1; EP4517036A1; DE102023208503B4

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für einen Flügel eines Fensters oder einer Tür, insbesondere Türschließer, mit einem Antriebsmechanismus zum Bewegen des Flügels, einem Antriebsgehäuse, in welchem der Antriebsmechanismus zumindest teilweise angeordnet ist, und einem Hydraulikfluid, insbesondere Öl, das in dem Antriebsgehäuse aufgenommen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Antrieb der eingangs genannten Art ist aus DE 195 15 169 A1 bekannt.
Der Antriebsmechanismus umfasst üblicherweise eine um eine Drehachse drehbar gelagerte Abtriebswelle, einen linear verschiebbaren Kolben, welcher mit der Abtriebswelle gekoppelt ist und bei einer Verschiebung die Abtriebswelle verdreht, und eine Druckfeder mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, welche sich mit ihrem ersten Ende an dem Kolben abstützt und diesen mit einer Druckfederkraft beaufschlagt.
Antriebe zur Bewegung eines Flügels eines Fensters oder einer Tür, insbesondere Türschließer, sind typischerweise mit einem Hydraulikfluid (zumeist auf Mineralölbasis) befüllt, um ein definiertes Dämpfungsverhalten des Antriebs erreichen zu können. Bei einer Erwärmung des Hydraulikfluids, beispielsweise auf Grund klimatischer Gegebenheiten oder eines Brandfalls, möchte sich das Hydraulikfluid entsprechend ausdehnen. Da das Hydraulikfluid nicht komprimierbar ist, führt die Erwärmung des Hydraulikfluids zu einem Druckanstieg innerhalb des Antriebs. Bei zu hohen Drücken können Dichtungen des Antriebs versagen und das Hydraulikfluid austreten (Leckage). Außerdem könnte ein zu hoher Druck auch zu einem Bersten des Antriebs führen.
Um einen Druckanstieg zu vermeiden, ist es bekannt, den Antrieb nicht vollständig mit Hydraulikfluid zu befüllen, sodass in dem Antrieb eine geringe Menge Luft vorgehalten wird. Diese kann bei einer Ausdehnung des Hydraulikfluids komprimiert werden, ohne dass der Druck im Antrieb unzulässig ansteigt. Durch die Luft im Antrieb kann ein Druckausgleich für Temperaturschwankungen bis beispielsweise 70°C erreicht werden.
Im Betrieb des Antriebs treten bei einer Betätigung des Antriebsmechanismus oftmals hohe Druckveränderungen und/oder Strömungsgeschwindigkeiten des Hydraulikfluids auf, wodurch die Position und/oder die Verteilung der Luft im Antrieb nicht genau definiert ist. Infolgedessen kann sich die Luft an einer Stelle innerhalb des Antriebs sammeln, an welcher sie zu einer Störung der hydraulischen Funktionen des Antriebs und/oder zu hörbaren Geräuschen führt.
DE 195 15 169 A1 offenbart eine Türsteuereinrichtung zur Verwendung an der einem Feuer abgewandten Seite einer Brandschutztür, die in einem Türrahmen in einer Brandschutztür-Sicherheitsanordnung angebracht ist. Die Türsteuereinrichtung weist eine Türschließeranordnung auf, die mit einem hydraulischen Dämpfungsfluid gefüllt ist und an der vom Feuer abgewandten Seite der Brandschutztür mit Hilfe wenigstens eines Befestigungsglieds angebracht ist, sowie einen Türsteuerarm, der schwenkbar an einem ersten Ende mit dem Türrahmen und an einem zweiten Ende mit der Türschließeranordnung verbunden ist, wobei das hydraulische Dämpfungsfluid ein gegen Feuer widerstandsfähiges hydraulisches Fluid aufweist. Des Weiteren weist die Türsteuereinrichtung eine Einrichtung zum Schaffen eines Druckausgleichs auf, derart, dass bei Erhitzung durch Berührung des Türschließers mit der Brandschutztür das hydraulische Dämpfungsfluid innerhalb des Türschließers ein Volumen mit niedrigem Druck einnimmt und dass ein darin entstehender Druck aufgrund thermischer Ausdehnung entlastet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zu schaffen, bei welchem die Nachteile des Stands der Technik nicht auftreten, insbesondere bei welchem der Druck innerhalb des Antriebs über einen großen Temperaturbereich nicht unzulässig ansteigt, wobei die hydraulischen Funktionen nicht gestört werden.
Diese Aufgabe wird durch einen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Antrieb weist ein Volumenausgleichselement auf, welches innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet ist, wobei das Volumenausgleichselement ein Ausgleichsgehäuse umfasst, das zumindest teilweise mit einem Gas, insbesondere Luft, befüllt ist, wobei das Ausgleichsgehäuse eine Abströmöffnung besitzt, durch welche das Hydraulikfluid bei einer Erhöhung der Fluidtemperatur unter Kompression des Gases in das Volumenausgleichselement hineinströmt und bei einer Verringerung der Fluidtemperatur unter Expansion des Gases aus dem Volumenausgleichselement hinausströmt, wobei innerhalb des Ausgleichsgehäuses eine Rollmembran vorgesehen ist, die das Gas in dem Ausgleichsgehäuse eingeschlossen hält und von dem Hydraulikfluid hermetisch trennt und die, wenn das Hydraulikfluid durch die Abströmöffnung strömt, eine durch das strömende Hydraulikfluid verursachte Hubbewegung ausführt, bei der ein Kopf der Rollmembran linear verlagert wird.
Erhöht sich die Temperatur des Hydraulikfluids, beispielsweise durch Sonneneinstrahlung, dehnt sich das Hydraulikfluid aus und strömt in das Volumenausgleichselement hinein. Dabei führt die Rollmembran eine durch das strömende Hydraulikfluid verursachte Hubbewegung aus, bei der der Kopf der Rollmembran durch ein Abrollen der Rollmembran linear verlagert wird, wodurch das Gas komprimiert wird. Dadurch wird ein zusätzliches Volumen für das Hydraulikfluid freigegeben, sodass der Druck im Antrieb nicht ansteigt.
Der erfindungsgemäße Antrieb ermöglicht also, da das Gas von der Rollmembran in dem Ausgleichsgehäuse eingeschlossen gehalten und von dem Hydraulikfluid hermetisch getrennt ist, einen Druckausgleich über einen großen Temperaturbereich ohne freie Luft im Antrieb und damit ohne Störung der hydraulischen Funktionen.
Des Weiteren kann die Abströmöffnung als Drosselstelle wirken, sodass der Volumenstrom des Hydraulikfluids durch die Abströmöffnung begrenzt werden kann. Dadurch können plötzlich auftretende Druckanstiege, wie sie beim Bewegen des Flügels in dem Antrieb auftreten können, nur begrenzt auf die Rollmembran wirken. Hingegen erzeugen langsame, temperaturbedingte Volumenänderungen des Hydraulikfluids einen Volumenstrom, der durch die Abströmöffnung grundsätzlich ungehindert strömen kann. Folglich wird auf Grund der Abströmöffnung zum einen die hydraulische Funktion beim Betrieb des Antriebs - trotz der an sich bereitgestellten Volumenausgleichsfunktionalität - nicht wesentlich beeinflusst. Zum anderen werden auch die auf die Rollmembran wirkende Drücke begrenzt, woraus sich eine hohe Lebensdauer des Antriebs ergibt.
Darüber hinaus erfährt, da erfindungsgemäß eine Rollmembran vorgesehen ist, diese auf Grund der Hubbewegung der Rollmembran keine nennenswerte Dehnung, da die Rollmembran wegen des Abrollens nur gering belastet wird, wodurch die Zuverlässigkeit sowie die Funktionssicherheit des Antriebs erhöht ist. Demgegenüber wäre bei einer Dehnung, beispielsweise ähnlich eines Luftballons, die Materialbelastungen deutlich höher und damit die Zuverlässigkeit sowie die Funktionssicherheit reduziert.
Neben den genannten Vorteilen zeichnet sich das erfindungsgemäße Volumenausgleichselement auf Grund seiner Konstruktion durch einen einfachen Aufbau und eine einfache Montage aus, wodurch sich letztlich auch der Aufbau und die Montage des erfindungsgemäßen Antriebs zur Realisierung des Volumenausgleichs vereinfacht.
Das Ausgleichsgehäuse umfasst ein Verschlusselement, das ein strömungsabhängiges Rückschlagventil aufweist, welches die Abströmöffnung verschließt, wenn ein außerhalb des Volumenausgleichselements auftretender Staudruck des Hydraulikfluids über einem vorgegebenen Wert liegt, sodass kein Hydraulikfluid in das Volumenausgleichselement hineinströmen kann. Grundsätzlich gilt, dass der Staudruck insbesondere von der Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikfluids abhängig ist, wobei im Betrieb des Antriebs durch eine Bewegung des Kolbens hohe Strömungsgeschwindigkeiten und damit ein hoher Staudruck auftreten. Da das strömungsabhängige Rückschlagventil die Abströmöffnung bei einem außerhalb des Volumenausgleichselements auftretenden Staudruck des Hydraulikfluids über dem vorgegebenen Wert, der insbesondere in Abhängigkeit von im Betrieb des Antriebs auftretenden Staudrücke vorgegeben ist, verschließt, können plötzlich auftretende Druckanstiege, wie sie beim Bewegen des Flügels in dem Antrieb auftreten können, nicht auf die Rollmembran wirken. Hingegen erzeugen langsame, temperaturbedingte Volumenänderungen des Hydraulikfluids grundsätzlich keine oder nur unwesentliche Staudrücke unterhalb des vorgegebenen Werts, bei welchen das strömungsabhängige Rückschlagventil die Abströmöffnung nicht verschließt, sodass das Hydraulikfluid in das Volumenausgleichselement hineinströmen kann. Folglich wird durch das strömungsabhängige Rückschlagventil zum einen die hydraulische Funktion beim Betrieb des Antriebs - trotz der an sich bereitgestellten Volumenausgleichsfunktionalität - nicht gestört. Zum anderen wird auch die Rollmembran selbst vor hohen Drücken geschützt, woraus sich eine besondere hohe Lebensdauer des Antriebs ergibt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Es kann vorgesehen sein, dass die Rollmembran eine Innenseite, welche das Gas zumindest teilweise berührt, und eine Außenseite, mit welcher die Rollmembran zumindest teilweise an der Innenwandung des Ausgleichsgehäuses anliegt, umfasst und derart ausgebildet ist, dass ein Walkbereich der Rollmembran bei der Hubbewegung unter Bildung einer Rollfalte mit der Außenseite oder mit der Innenseite an der Innenwandung abrollt. Demnach ist das Abrollverhalten der beiden Ausgestaltungen verschieden, wobei jeweils ein kontrolliertes Abrollen ermöglicht wird und damit die Zuverlässigkeit des Antriebs erhöht ist.
Vorteilhafterweise weist die Rollmembran an dem Kopf eine gegenüber der Materialstärke des Walkbereichs erhöhte Materialstärke auf. Durch die die Verstärkung kann eine Krafteinleitung in die Rollmembran verbessert und eine Deformation in bestimmten Bereichen, insbesondere im Kopf, verhindert und so das kontrollierte Abrollen der Rollmembran verbessert werden.
Ferner kann innerhalb des Ausgleichsgehäuses ein Stützelement vorgesehen sein, das mit dem Kopf fest verbunden ist, insbesondere wobei das Stützelement linear verschiebbar an dem Ausgleichsgehäuse abgestützt ist. Durch das Stützelement kann das kontrollierte Abrollen der Rollmembran unterstützt werden, wobei insbesondere das linear verschiebbar abgestützte Stützelement durch eine Führung der Rollmembran das kontrollierte Abrollen verbessert. Außerdem stellt das Stützelement eine Verstärkung mit den vorstehend beschriebenen Vorteilen dar.
Mit Vorteil umfasst die Rollmembran einen Dichtring, mit welchem die Rollmembran an dem Ausgleichsgehäuse befestigt, insbesondere angespritzt, ist. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Volumenausgleichselements erhöht und dessen Herstellung vereinfacht werden. Außerdem kann hierdurch auch für besonders große Temperaturschwankungen ein Druckausgleich realisiert werden.
Bevorzugt umfasst das Ausgleichsgehäuse eine erste Gehäuseschale und eine zweite Gehäuseschale, welche an einer Verbindungsstelle derart miteinander verbunden sind, dass das Hydraulikfluid an der Verbindungsstelle nicht in das Ausgleichsgehäuse eindringen kann. Durch den Schalenaufbau kann die Herstellung des Volumenausgleichselements, wie beispielsweise das Vorsehen der Rollmembran, vereinfacht werden.
Außerdem kann an der Verbindungsstelle die erste Gehäuseschale eine erste Dichtfläche und die zweite Gehäuseschale eine zweite Dichtfläche aufweisen, wobei der Dichtring der Rollmembran zwischen der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche eingeklemmt ist. Durch diesen Aufbau die kann Zuverlässigkeit des Volumenausgleichselements weiter erhöht werden.
Bevorzugt besteht die Rollmembran aus einem thermoplastischen Elastomer, besonders bevorzugt aus einem thermoplastischen Polyurethan. Hierdurch können eine hohe Flexibilität in einem weiten Temperaturbereich, eine hohe Verschleißfestigkeit und somit eine hohe Funktionssicherheit gewähreistet werden. Alternativ kann die Rollmembran aus einem Kautschuk-Elastomer bestehen, wodurch auf Grund deren Materialeigenschaften eine noch höhere Funktionssicherheit erreicht werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Gewebe in die Membran eingearbeitet. Hierdurch kann die Robustheit erhöht und die Dehnbarkeit der Rollmembran herabgesetzt werden, wodurch auch die Funktionssicherheit erhöht und das kontrollierte Abrollen verbessert werden kann.
Vorteilhafterweise ist die Stoffmenge des Hydraulikfluids derart bemessen, dass bei einer Hydraulikfluidtemperatur, welche einer vordefinierten Temperatur, insbesondere von 20°C, entspricht, das Gas von dem Hydraulikfluid teilweise komprimiert ist, wodurch das Hydraulikfluid bei einer Abkühlung unter die vordefinierte Temperatur unter Expansion des Gases aus dem Volumenausgleichselement hinausströmt. Beispielsweise kann hierfür bei der Herstellung des Antriebs unter Druck eine erhöhte Menge des Hydraulikfluids oder unter die vordefinierte Temperatur abgekühltes Hydraulikfluid, welches sich beim Erwärmen ausdehnt, in dem Antriebsgehäuse aufgenommen werden, sodass das Gas bei einer Fluidtemperatur, welche der vordefinierten Temperatur entspricht, teilweise komprimiert, also vorgespannt ist. Sinkt die Temperatur unter die vordefinierte Temperatur, nimmt das Volumen des Hydraulikfluids ab, wobei das Hydraulikfluid unter Expansion des Gases aus dem Volumenausgleichselement hinausströmen kann, ohne dass ein Unterdruck im Antrieb entsteht. Würde stattdessen ein Unterdruck im Antrieb auftreten, könnten im Hydraulikfluid gelöste Gase ausgeschieden werden, wodurch die hydraulische Dämpfungsfunktionen gestört oder sogar ausfallen könnten. Durch die vorteilhafte Vorspannung des Gases wird dies vermieden und so eine besonders zuverlässige Funktion des Antriebs über einen großen Temperaturbereich, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, gewährleistet.
Selbstverständlich ist es von Vorteil, wenn die vordefinierte Temperatur beispielsweise der üblichen Raumtemperatur am Betriebsort des Antriebs entspricht.
Bevorzugt umfasst das strömungsabhängige Rückschlagventil eine Dichtstelle und ein Sperrelement, mittels welchem die Dichtstelle abdichtbar ist, wobei auf das Sperrelement eine von dem Staudruck abhängige Druckkraft wirkt und das Sperrelement mit einer der Druckkraft entgegengesetzten Gegenkraft derart beaufschlagt wird, dass, wenn der Staudruck unter dem vorgegebenen Wert liegt, das Sperrelement die Dichtstelle nicht abdichtet, wodurch das strömungsabhängige Rückschlagventil die Abströmöffnung nicht verschließt, oder, wenn der Staudruck über dem vorgegebenen Wert liegt, das Sperrelement die Dichtstelle abdichtet, wodurch das strömungsabhängige Rückschlagventil die Abströmöffnung verschließt. Liegt der Staudruck wieder unter dem vorgegebenen Wert - beispielsweise nach Beendigung einer Bewegung des Flügels - bewirkt die Gegenkraft, dass das Sperrelement die Dichtstelle nicht abdichtet. Dies erlaubt eine besonders einfache technische Umsetzung der Funktionsweise des strömungsabhängigen Rückschlagventils. Über die Gegenkraft wird also erreicht, dass das Sperrelement die Dichtstelle nicht abdichtet, wenn der Staudruck unter dem vorgegebenen Wert liegt.
Das Sperrelement kann als ein geometrischer Körper, insbesondere als eine Kugel oder ein Kegel, ausgeführt sein, welcher aus einer Ruheposition, in welcher der geometrische Körper die Dichtstelle nicht abdichtet, von dem Staudruck verlagert werden kann, und es kann eine separat ausgebildete Rückstellfeder vorgesehen sein, welche den geometrischen Körper beaufschlagt, wobei die Federkraft der Rückstellfeder die Gegenkraft bereitstellt. Durch die Rückstellfeder wird sichergestellt, dass sich das strömungsabhängige Rückschlagventil in jeder Lage des Antriebs in einem - sofern der Staudruck unter dem vorgegebenen Wert liegt - kontrollierten geöffneten Zustand befindet, wodurch die Funktionssicherheit des Antriebs erhöht wird. Das strömungsabhängige Rückschlagventil könnte aber auch ohne die Rückstellfeder ausgeführt sein, wobei die Gegenkraft beispielsweise maßgeblich von der auf das Sperrelement wirkenden Gewichtskraft bereitgestellt werden könnte.
Außerdem kann das Verschlusselement eine erste Kammer, in welcher der geometrische Körper aufgenommen ist, eine zweite Kammer, in welche die Abströmöffnung mündet und in welcher die Rückstellfeder angeordnet ist, und einen Verjüngungsabschnitt, über welchen sich die erste Kammer zu der zweiten Kammer verjüngt, aufweisen. Diese Anordnung erlaubt einen besonders einfachen und robusten Aufbau des strömungsabhängigen Rückschlagventils. Es versteht sich dabei von selbst, dass sich der geometrische Körper nicht vollumfänglich in der ersten Kammer und die Rückstellfeder nicht vollumfänglich in der zweiten Kammer befinden müssen, sondern, insbesondere je nach Position des geometrischen Körpers, auch in den Verjüngungsabschnitt und/oder in die zweite und/oder erste Kammer ragen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass an dem Verjüngungsabschnitt die Dichtstelle, insbesondere als eine kreisförmige Dichtkante, ausgebildet ist und der geometrische Körper derart in der ersten Kammer aufgenommen ist, dass der geometrische Körper in der Ruheposition zur Dichtstelle beabstandet ist, wobei der geometrische Körper bei einem Staudruck über dem vorgegebenen Wert in eine Endposition verlagert wird, in welcher der geometrische Körper die Dichtstelle abdichtet. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Funktionsweise gewährleistet.
Das Sperrelement kann alternativ oder zusätzlich als ein längliches, insbesondere zungenförmiges, elastisch biegbares Flachteil, insbesondere aus Federblech oder elastischem Kunststoff bestehend, ausgeführt sein, welches aus einem Ruhezustand, in welchem das Flachteil die Dichtstelle nicht abdichtet, von dem Staudruck elastisch gebogen werden kann, wobei die Rückstellkraft des Flachteils die Gegenkraft bereitstellt. Hierdurch wird ein besonders einfacher und langlebiger Aufbau des strömungsabhängigen Rückschlagventils erreicht.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Dichtstelle die Abströmöffnung flächig umgebend, insbesondere als kreisringförmiger Vorsprung, ausgebildet ist und das Flachteil mit einem ersten Abschnitt an dem Verschlusselement derart befestigt ist, dass ein zweiter Abschnitt des Flachteils im Ruhezustand zur Dichtstelle beabstandet ist, wobei das Flachteil bei einem Staudruck über dem vorgegebenen Wert derart in einen Endzustand gebogen wird, dass der zweite Abschnitt die Dichtstelle abdichtet. Da das strömungsabhängige Rückschlagventil eine flächige Dichtstelle aufweist und nicht lediglich eine Dichtkante, ist diese Ausführung besonders robust und verschleißarm.
Ferner kann das Sperrelement alternativ oder zusätzlich als ein Aufnehmer mit einem Gleitabschnitt ausgeführt sein, wobei der Gleitabschnitt in die Abströmöffnung eingesteckt und in dieser axial verschiebbar geführt ist, wodurch der Aufnehmer axial verschiebbar an dem Verschlusselement angeordnet ist. Dies erlaubt eine besonders einfache Herstellung des strömungsabhängigen Rückschlagventils.
Vorteilhafterweise sind elastische Federarme, deren freie Enden an dem Verschlusselement anliegen, an dem Aufnehmer ausgebildet, welcher aus einer Ruhestellung, in welcher der Aufnehmer die Dichtstelle nicht abdichtet, von dem Staudruck verschoben werden kann, wodurch die Federarme verbogen werden, wobei die Rückstellkraft der Federarme die Gegenkraft bereitstellt. Hierdurch wird ein besonders einfacher und langlebiger Aufbau des strömungsabhängigen Rückschlagventils erreicht.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Aufnehmer ein elastisches Dichtelement, insbesondere einen O-Ring, aufweist, wobei der Aufnehmer bei einem Staudruck über dem vorgegebenen Wert in eine Endstellung verschoben wird, in welcher das elastische Dichtelement flächig an dem Verschlusselement anliegt, wodurch der Aufnehmer die Dichtstelle abdichtet, wobei die Auflagefläche des Verschlusselements, an welcher das elastische Dichtelement zur Abdichtung aufliegt, die Dichtstelle bildet. Da das strömungsabhängige Rückschlagventil eine flächige Dichtstelle aufweist und nicht lediglich eine Dichtkante, ist diese Ausführung besonders robust und verschleißarm. Des Weiteren können Verschmutzungen im Dichtbereich von dem elastischen Dichtelement überdeckt werden, wodurch die Dichtfunktion auch bei verschmutzter Dichtstelle aufrechterhalten wird.
Ferner ist der Antrieb vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass der Antriebsmechanismus eine um eine Drehachse drehbar gelagerte Abtriebswelle, einen linear verschiebbaren Kolben, welcher mit der Abtriebswelle gekoppelt ist und bei einer Verschiebung die Abtriebswelle verdreht, und eine Druckfeder mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, welche sich mit ihrem ersten Ende an dem Kolben abstützt und diesen mit einer Druckfederkraft beaufschlagt, umfasst, insbesondere wobei der Antriebsmechanismus zusätzlich eine Spindel mit einem Spindelteller, an welchem sich das zweite Ende der Druckfeder abstützt und über welche Spindel die Druckfederkraft eingestellt werden kann, umfasst, wobei das Volumenausgleichselement in einem von der Druckfeder umwundenen Raum und/oder innerhalb der Spindel angeordnet ist und/oder zumindest teilweise durch die Spindel gebildet ist. Dies ermöglicht einen besonders einfachen und kompakten Aufbau des Antriebs.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigen schematisch

Fig. 1: eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs mit einem Volumenausgleichselement mit einer Rollmembran,
Fig. 2: eine Schnittdarstellung des Volumenausgleichselements aus Fig. 1 in zwei verschiedenen Zuständen,
Fig. 3: eine Schnittdarstellung eines Volumenausgleichselements einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs in zwei verschiedenen Zuständen,
Fig. 4: eine Schnittdarstellung eines Volumenausgleichselements einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs in zwei verschiedenen Zuständen,
Fig. 5: eine Schnittdarstellung eines Volumenausgleichselements einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs,
Fig. 6: eine Schnittdarstellung eines Volumenausgleichselements einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs mit bei einer vordefinierten Temperatur bereits komprimiertem Gas,
Fig. 7: eine geschnittene Detailansicht eines strömungsabhängigen Rückschlagventils mit einer Rückstellfeder und einer Kugel in einer Ruheposition und einer Endposition,
Fig. 8: eine geschnittene Detailansicht einer beispielhaften alternativen Anordnung des strömungsabhängigen Rückschlagventils aus Fig. 7,
Fig. 9: eine geschnittene Detailansicht eines strömungsabhängigen Rückschlagventils mit einem länglichen Flachteil in einem Ruhezustand und einem Endzustand,
Fig. 10: eine perspektivische Detailansicht des strömungsabhängigen Rückschlagventils aus Fig. 9,
Fig. 11: eine geschnittene Detailansicht eines strömungsabhängigen Rückschlagventils mit einem Aufnehmer in einer Ruhestellung und einer Endstellung, und
Fig. 12: eine perspektivische Detailansicht des strömungsabhängigen Rückschlagventils aus Fig. 11.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs 11 mit einem zumindest teilweise in einem Antriebsgehäuse 15 angeordneten Antriebsmechanismus 13 und einem Volumenausgleichselement 19. Der Antriebsmechanismus 13 umfasst eine um eine Drehachse drehbar gelagerte Abtriebswelle 77, einen linear verschiebbaren Kolben 79, welcher mit der Abtriebswelle 77 gekoppelt ist und bei einer Verschiebung die Abtriebswelle 77 verdreht, und eine Druckfeder 81. Die Druckfeder 81 besitzt ein erstes Ende 83 sowie ein zweites Ende 85, wobei sich die Druckfeder 81 mit ihrem ersten Ende 83 an dem Kolben 79 abstützt und diesen mit einer Druckfederkraft beaufschlagt. Zusätzlich ist eine Spindel 87 mit einem Spindelteller 89 vorgesehen, an welchem sich das zweite Ende 85 der Druckfeder 81 abstützt und über welche Spindel 87 die Druckfederkraft eingestellt werden kann. Wird der Antrieb 11 mit einem Flügel gekoppelt, geht eine Drehbewegung der Abtriebswelle 77 mit einer Bewegung des Flügels einher. Insbesondere um dabei ein definiertes Dämpfungsverhalten einstellen zu können, ist innerhalb des Antriebsgehäuses 15 ein Hydraulikfluid 17 in Form von einem Öl aufgenommen. Von der Druckfeder 81 ist ein Raum 91 umwunden. Auch der Raum 91 ist von dem Öl 17 geflutet, wobei außerdem das Volumenausgleichselement 19 in dem Raum 91 angeordnet ist. Das Volumenausgleichselement 19 dient dem Ausgleich von Volumenänderungen des Öls 17 infolge von Temperaturänderungen, insbesondere auf Grund klimatischer Gegebenheiten, wodurch der Druck innerhalb des Antriebs 11 konstant gehalten wird.
Fig. 2 zeigt das Volumenausgleichselement 19 aus Fig. 1 in zwei verschiedenen Zuständen, wobei zunächst der konstruktive Aufbau anhand der oberen Darstellung erläutert wird.
Das Volumenausgleichselement 19 umfasst ein Ausgleichsgehäuse 23 mit einer ersten Gehäuseschale 23a und einer zweiten Gehäuseschale 23b, welches teilweise mit einem Gas 20 in Form von Luft befüllt ist. Innerhalb des Ausgleichsgehäuses 23 ist ferner eine Rollmembran 21, welche aus einem thermoplastischen Polyurethan besteht, vorgesehen. Die Rollmembran 21 weist einen Dichtring 34 auf, mit welchem die Rollmembran 21 an dem Ausgleichsgehäuse 23, insbesondere der zweiten Gehäuseschale 23b, angespritzt ist. Die Rollmembran 21 besitzt ferner einen Kopf 30, der auch als Membranboden bzw. Boden bezeichnet werden kann, und einen Walkbereich 31, wobei die Rollmembran 21 an dem Kopf 30 eine gegenüber der Materialstärke des Walkbereichs 31 erhöhte Materialstärke aufweist. Darüber hinaus umfasst die Rollmembran 21 eine Innenseite 21a, welche die Luft 20 berührt, und eine Außenseite 21b, mit welcher die Rollmembran 21 an der Innenwandung des Ausgleichsgehäuses 23, insbesondere der zweiten Gehäuseschale 23b, anliegt. Die erste Gehäuseschale 23a und die zweite Gehäuseschale 23b sind an einer Verbindungsstelle 75 derart miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt, dass das Öl 17 an der Verbindungsstelle 75 nicht in das Ausgleichsgehäuse 23 eindringen kann. Auch hierzu weisen bei dieser Ausführungsform an der Verbindungsstelle 75 die erste Gehäuseschale 23a eine erste Dichtfläche 35 und die zweite Gehäuseschale 23b eine zweite Dichtfläche 36 auf, wobei der Dichtring 34 der Rollmembran 21 zwischen der ersten Dichtfläche 35 und der zweiten Dichtfläche 36 eingeklemmt ist. Andererseits besitzt das Ausgleichsgehäuse 23, insbesondere die zweite Gehäuseschale 23b, eine Abströmöffnung 27, durch welche das Öl 17 grundsätzlich hindurchströmen kann. Die Luft 20 ist hingegen von der Rollmembran 21 in dem Ausgleichsgehäuse 23 eingeschlossen gehalten und von dem Öl 17 hermetisch getrennt.
Die obere Darstellung in Fig. 2 zeigt das Volumenausgleichselement 19 in einem Zustand, in welchem noch kein Öl 17 durch die Abströmöffnung 27 in das Volumenausgleichselement 19 hineingeströmt ist.
Mit einer Temperaturerhöhung des Öls 17 dehnt sich dieses, wodurch dessen Volumen zunimmt. Die untere Darstellung in Fig. 2 zeigt das Volumenausgleichselement 19 in einem Zustand, in welchem das Öl 17 bei einer Erhöhung der Fluidtemperatur unter Ausdehnung durch die Abströmöffnung 27 in das Volumenausgleichselement 19 hineinströmt. Dabei führt die Rollmembran 21 eine durch das strömende Öl 17 verursachte Hubbewegung aus, bei der der Kopf 30 der Rollmembran 21 in der gezeigten Darstellung linear nach rechts verlagert wird. Zugleich verringert sich bei der Hubbewegung der Rollmembran 21 das Volumen der von der Rollmembran 21 in dem Ausgleichsgehäuse 23 eingeschlossen gehaltenen Luft 20. Somit strömt in der unteren Darstellung in Fig. 2 das Öl 17 bei der Erhöhung der Fluidtemperatur durch die Abströmöffnung 27 unter Kompression der Luft 20 in das Volumenausgleichselement 19 hinein. Hierbei wird auf Grund der Hubbewegung der Rollmembran 21 ein der Ausdehnung des Öls 17 bei der Temperaturerhöhung entsprechendes zusätzliches Volumen für das Öl 17 freigegeben, sodass der Druck im Antrieb 11 nicht ansteigt.
Verringert sich die Fluidtemperatur wieder, nimmt auch das Volumen des Öls 17 wieder ab. Dabei führt die Rollmembran 21 auf Grund des Druckverhältnisses zwischen der komprimierten Luft 20 einerseits und dem abkühlenden Öl 17 andererseits eine Hubbewegung aus, bei der der Kopf 30 der Rollmembran 21 in der unteren Darstellung in Fig. 2 linear nach links verlagert wird. Somit strömt bei dieser Hubbewegung das Öl 17 bei der Verringerung der Fluidtemperatur durch die Abströmöffnung 27 unter Expansion der Luft 20 aus dem Volumenausgleichselement 19 hinaus.
Bei Hubbewegungen dieser Ausführungsform rollt der Walkbereich 31 der Rollmembran 21 unter Bildung einer Rollfalte 33 mit der Außenseite 21b der Rollmembran 21 an der Innenwandung des Ausgleichsgehäuses 23, insbesondere der zweiten Gehäuseschale 23b, ab. Generell gilt, dass die Rollmembran 21 aufgrund der Hubbewegung der Rollmembran 21 keine nennenswerte Dehnung erfährt, da die Rollmembran 21 wegen des Abrollens nur gering belastet wird, wodurch die Zuverlässigkeit sowie die Funktionssicherheit des Antriebs 11 erhöht ist. Zu einem kontrollierten Abrollen ist die Rollmembran 21 insbesondere durch den Walkbereich sowie die demgegenüber erhöhte Materialstärke des Kopfs 30 ausgebildet, wobei auch andere Arten einer Verstärkung des Kopfs 30, beispielsweise durch ein eingearbeitetes Gewebe oder ein Stützelement, denkbar sind.
Kommt es zu einem Brandfall, führt die Rollmembran 21 wegen der für einen Brand typischerweise hohen Temperaturen eine Hubbewegung aus, welche über einen üblichen Arbeitshub, beispielsweise durch Sonneneinstrahlung, hinausgeht. Auf diese Weise kann auch für den Brandfall ein weiteres Volumen für das sich ausdehnende Öl 17 bereitgestellt werden, wodurch der Antrieb 11 auch derartig hohen Temperaturen ohne Leckage standhalten kann.
Fig. 3 zeigt das Volumenausgleichselement 19 einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs 11, wobei im Unterschied zu dem Volumenausgleichselement 19 aus Fig. 2 ein Walkbereich 31 der Rollmembran 21 bei einer Hubbewegung unter Bildung einer Rollfalte 33 mit einer Innenseite 21a der Rollmembran 21 an einer Innenwandung des Ausgleichsgehäuses 23, insbesondere der ersten Gehäuseschale 23a, abrollt. In Fig. 3 sind hierbei zugleich zwei Zustände dargestellt, nämlich ein Zustand, in welchem kein Hydraulikfluid 17 in das Volumenausgleichselement 19 hineinströmt, und ein Zustand, in welchem die Rollmembran 21 eine durch das strömende Hydraulikfluid 17 verursachte Hubbewegung ausführt, bei der der Kopf 30 der Rollmembran 21 in der Darstellung gemäß Fig. 3 linear nach rechts verlagert wird.
Fig. 4 zeigt das Volumenausgleichselement 19 einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs 11, bei welchem im Unterschied zu dem Volumenausgleichselement 19 aus Fig. 3 ein Stützelement 93 vorgesehen ist, das mit dem Kopf 30 der Rollmembran 21 fest verbunden, beispielsweise verklebt, ist. Wie in Fig. 3 sind auch in Fig. 4 zugleich zwei Zustände des Volumenausgleichselements 19 dargestellt. Da durch das Stützelement 93 ein kontrolliertes Abrollen der Rollmembran 21 unterstützt wird, weist die Rollmembran 21 an dem Kopf 30 keine gegenüber der Materialstärke eines Walkbereichs 31 der Rollmembran 21 erhöhte Materialstärke auf. Zudem kann das Stützelement 93 linear verschiebbar an dem Ausgleichsgehäuse 23 abgestützt sein, was in Fig. 4 allerdings nicht dargestellt ist.
Fig. 5 zeigt das Volumenausgleichselement 19 einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs 11, welches sich in einem gleichen Zustand wie das Volumenausgleichselement 19 der unteren Darstellung aus Fig. 2 befindet. Auch die Rollmembran 21 des Volumenausgleichselement 19 aus Fig. 5 umfasst einen Dichtring 34, der an einer Verbindungsstelle 75 zwischen einer ersten Dichtfläche 35 einer ersten Gehäuseschale 23a und einer zweiten Dichtfläche 36 einer zweiten Gehäuseschale 23b eingeklemmt ist. Die Rollmembran 21 besteht dabei im Unterschied zu der in Fig. 2 gezeigten Rollmembran 21 aus einem Kautschuk Elastomer, wobei zudem ein in Fig. 5 nicht dargestelltes Gewebe in die Rollmembran 21 eingearbeitet ist.
Fig. 6 zeigt das Volumenausgleichselement 19 einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs 11, bei welchem das Gas 20 bei einer vordefinierten Temperatur von 20 °C bereits teilweise komprimiert ist. Hierfür wurde bei der Herstellung des Antriebs 11 das Hydraulikfluid 17 mit einer Fluidtemperatur von beispielsweise 10 °C in dem Antriebsgehäuse 15 aufgenommen. Bei einer Erwärmung des Hydraulikfluids 17 auf die vordefinierte Temperatur von 20 °C hat sich dieses dann derart ausgedehnt, dass das Gas 20 in Folge einer Hubbewegung der Rollmembran 21 teilweise komprimiert beziehungsweise vorgespannt ist. Verringert sich die Temperatur des Hydraulikfluids 17 unter die vordefinierte Temperatur von 20°C, nimmt das Volumen des Hydraulikfluids 17 entsprechend ab, wobei das Hydraulikfluid 17 unter Expansion des Gases 20 durch die Abströmöffnung 27 aus dem Volumenausgleichselement 19 hinausströmen kann, ohne dass ein Unterdruck im Antrieb 11 entsteht. Würde stattdessen ein Unterdruck im Antrieb 11 auftreten, könnten im Hydraulikfluid 17 gelöste Gase ausgeschieden werden, wodurch die hydraulische Dämpfungsfunktionen gestört oder sogar ausfallen könnten. Durch die vorteilhafte Vorspannung des Gases 20 wird dies vermieden und so eine besonders zuverlässige Funktion des Antriebs 11 über einen großen Temperaturbereich, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, gewährleistet.
Neben den vorstehend beschriebenen temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydraulikfluids 17 treten beim Betrieb des Antriebs 11 durch die Bewegung des Kolbens 79 und die damit verbundene Bewegung des Hydraulikfluids 17 erhöhte Drücke innerhalb des Antriebs 11 auf. Die betriebsbedingten Drücke weisen typischerweise einen hohen Druckanstieg innerhalb kurzer Zeit und einen hohen Absolutwert auf. Sie stellen jedoch keine Gefahr für den Antriebsmechanismus 13 oder das Antriebsgehäuse 15 dar, sondern sind für ein definiert eingestelltes Dämpfungsverhalten vielmehr erforderlich und stehen in enger Wechselwirkung mit dem Dämpfungsverhalten. Um also einerseits das Dämpfungsverhalten nicht durch eine Kompression des Gases 20 zu stören, und andererseits die Rollmembran 21 vor betriebsbedingten erhöhten Drücken zu schützen, ist bei dem Volumenausgleichselement 19 vorgesehen, dass das Ausgleichsgehäuse 23 ein Verschlusselement 25 umfasst, das ein strömungsabhängiges Rückschlagventil 29 aufweist. Das strömungsabhängiges Rückschlagventil 29 verschließt die Abströmöffnung 27, wenn ein außerhalb des Volumenausgleichselements 19 auftretender Staudruck des Hydraulikfluids 17 über einem vorgegebenen Wert liegt, sodass kein Hydraulikfluid 17 in das Volumenausgleichselement 19 hineinströmen kann. Der vorgegebene Wert ist in Abhängigkeit der betriebsbedingten Drücke vorgegeben, insbesondere in Abhängigkeit der im Betrieb an dem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 auftretenden Staudrücke. Der Staudruck ist insbesondere von der Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikfluids 17 abhängig, wobei der Staudruck mit der Strömungsgeschwindigkeit zunimmt.
Fig. 7 betrifft eine sechste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs 11, dessen Ausgleichsgehäuse 23 des Volumenausgleichselements 19 ein Verschlusselement 25 mit einem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 umfasst, wobei lediglich eine Detailansicht des Verschlusselements 25 mit dem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 dargestellt ist. Das Verschlusselement 25 weist eine erste Kammer 65, eine zweite Kammer 67, in welche die Abströmöffnung 27 mündet, und einen Verjüngungsabschnitt 69, über welchen sich die erste Kammer 65 zu der zweiten Kammer 67 verjüngt, auf. Innerhalb der ersten Kammer 65 ist ein geometrischer Körper 47 in Form einer Kugel 47a aufgenommen, welche von einer Rückstellfeder 63, welche in der zweiten Kammer 67 angeordnet ist, beaufschlagt wird. Außerdem ist an dem Verjüngungsabschnitt 69 eine kreisförmige Dichtkante 39 ausgebildet, welche von der Kugel 47a abdichtbar ist und damit eine Dichtstelle bildet.
Die linke Darstellung in Fig. 7 zeigt das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 in einer geöffneten Position, in welcher das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 die Abströmöffnung 27 nicht verschließt. Die Kugel 47a befindet sich in einer Ruheposition, in welcher die Kugel 47a zur Dichtkante 39 beabstandet ist und die Dichtkante 39 nicht abdichtet. Das Hydraulikfluid 17 kann bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten somit an der Kugel 47a vorbei und durch die Abströmöffnung 27 in das Volumenausgleichselement 19 hineinströmen. Dabei baut sich an der Kugel 47a ein Staudruck auf, der insbesondere von der Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikfluids 17 abhängig ist. Auf Grund des Staudrucks wirkt auf die Kugel 47a eine Druckkraft, welche die Kugel 47a in Richtung der Dichtkante 39 zu verlagern versucht. Demgegenüber wird die Kugel 47a mit einer Gegenkraft beaufschlagt, die von der Federkraft der Rückstellfeder 63 bereitgestellt wird.
Übersteigt die Druckkraft die Federkraft der Rückstellfeder 63, kann die Kugel 47a aus der Ruheposition verlagert werden, wobei die Rückstellfeder 63 gestaucht wird.
Liegt der Staudruck über dem vorgegebenen Wert, ist die Druckkraft gegenüber der Federkraft der Rückstellfeder 63 so hoch, dass die Kugel 47a in eine Endposition verlagert wird, die in der rechten Darstellung der Fig. 7 gezeigt ist. In dieser dichtet die Kugel 47a die Dichtkante 39 ab, wodurch das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 die Abströmöffnung 27 verschließt. Nimmt die Druckkraft wieder unter die Federkraft der Rückstellfeder 63 ab, kann die Kugel 47a von der Federkraft der Rückstellfeder 63 wieder zurückverlagert werden. Die Kugel 47a ist dann wieder zu der Dichtkante 39 beabstandet, wodurch das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 die Abströmöffnung 27 nicht verschließt. Der vorgegebene Wert ist derart vorgegeben und insbesondere die Rückstellfeder 63 in Abhängigkeit des vorgegebenen Werts derart dimensioniert, dass betriebsbedingte Staudrücke die Kugel 47a in die Endposition verlagern. Bei temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydraulikfluids 17 hingegen entstehen keine oder nur unwesentliche Staudrücke.
Fig. 8 betrifft eine siebte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs 11, dessen Ausgleichsgehäuse 23 des Volumenausgleichselements 19 ein alternatives Verschlusselement 25 mit einem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 umfasst, wobei lediglich eine Detailansicht des Verschlusselements 25 mit dem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 dargestellt ist. Die Funktionsweise des strömungsabhängigen Rückschlagventils 29 ist dabei analog zu der vorstehend zu Fig. 7 beschriebenen Funktionsweise. Auch das Verschlusselement 25 gemäß Fig. 8 weist insbesondere eine erste Kammer 65, eine zweite Kammer 67 und einen Verjüngungsabschnitt 69, über welchen sich die erste Kammer 65 zu der zweiten Kammer 67 verjüngt, auf, wobei die Abströmöffnung 27 quer zur Richtung der Verjüngung in die zweite Kammer 67 mündet.
Fig. 9 betrifft eine achte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs 11, dessen Ausgleichsgehäuse 23 des Volumenausgleichselements 19 ein alternatives Verschlusselement 25 mit einem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 umfasst, wobei lediglich eine Detailansicht des Verschlusselements 25 mit dem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 dargestellt ist. Das Verschlusselement 25 weist ein aus Federblech bestehendes zungenförmiges, elastisch biegbares Flachteil 49 auf, welches mit einem ersten Abschnitt 51 an dem Verschlusselement 25 befestigt ist. Darüber hinaus ist an dem Verschlusselement 25 die Dichtstelle in Form eines die Abströmöffnung 27 umgebenden kreisringförmigen Vorsprungs 41 vorgesehen, welcher von einem zweiten Abschnitt 53 des Flachteils 49 abdichtbar ist.
Die linke Darstellung in Fig. 9 zeigt das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 in einem geöffneten Zustand, in welchem das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 die Abströmöffnung 27 nicht verschließt. Das Flachteil 49 befindet sich in einem Ruhezustand, in welcher der zweite Abschnitt 53 zu dem Vorsprung 41 beabstandet ist und den Vorsprung 41 nicht abdichtet. Demgemäß kann das Hydraulikfluid 17 bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten an dem Flachteil 49 vorbei und durch die Abströmöffnung 27 in das Volumenausgleichselement 19 hineinströmen. Dabei baut sich an dem Flachteil 49 ein Staudruck auf, der insbesondere von der Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikfluids 17 abhängig ist. Auf Grund des Staudrucks wirkt auf das Flachteil 49 eine Druckkraft, welche das Flachteil 49 insbesondere mit dem zweiten Abschnitt 53 in Richtung des Vorsprungs 41 zu biegen versucht. Demgegenüber wird das Flachteil 49 mit einer Gegenkraft beaufschlagt, die von der Rückstellkraft des Flachteils 49 bereitgestellt wird. Übersteigt die Druckkraft die Rückstellkraft des Flachteils 49, kann das Flachteil 49 aus dem Ruhezustand elastisch gebogen werden.
Liegt der Staudruck über dem vorgegebenen Wert, ist die Druckkraft gegenüber der Rückstellkraft des Flachteils 49 so hoch, dass das Flachteil 49 in einen Endzustand gebogen wird, welcher in der rechten Darstellung der Fig. 9 gezeigt ist. In dieser dichtet der zweite Abschnitt 53 den Vorsprung 41 ab, wodurch das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 die Abströmöffnung 27 verschließt. Nimmt die Druckkraft wieder unter die Rückstellkraft des Flachteils 49 ab, kann sich das Flachteil 49 wieder zurückstellen, sodass der zweite Abschnitt 53 zu dem Vorsprung 41 beabstandet ist, wodurch das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 die Abströmöffnung 27 nicht verschließt. Der vorgegebene Wert ist derart vorgegeben und insbesondere das Flachteil 49 in Abhängigkeit des vorgegebenen Werts derart dimensioniert, dass betriebsbedingte Staudrücke das Flachteil 49 in den Endzustand biegen. Bei temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydraulikfluids 17 hingegen entstehen keine oder nur unwesentliche Staudrücke.
Fig. 10 zeigt das in Fig. 9 dargestellte Verschlusselement 25 mit dem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 in einer perspektivischen Detailansicht, in welcher insbesondere der Vorsprung 41 sowie die zungenförmige Ausgestaltung und die Befestigung des Flachteils 49 an dem Verschlusselement 25 gezeigt sind.
Fig. 11 betrifft eine neunte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs 11, dessen Ausgleichsgehäuse 23 des Volumenausgleichselements 19 ein alternatives Verschlusselement 25 mit einem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 umfasst, wobei auch hier lediglich eine Detailansicht des Verschlusselements 25 mit dem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 dargestellt ist. Das Verschlusselement 25 weist einen Aufnehmer 55 mit einem Gleitabschnitt 57 auf, wobei der Gleitabschnitt 57 in die Abströmöffnung 27 eingesteckt und in dieser axial verschiebbar geführt ist. Folglich ist auch der Aufnehmer 55 axial verschiebbar an dem Verschlusselement 25 angeordnet. Ferner sind an dem Gleitabschnitt 57 nicht näher bezeichnete Rastnasen ausgebildet, um ein ungewolltes Entgleiten des Gleitabschnitts 57 aus der Abströmöffnung 27 zu verhindern. Darüber hinaus sind an dem Aufnehmer 55 zwei elastische Federarme 59 ausgebildet, deren freie Enden 61 jeweils an dem Verschlusselement 25 anliegen. Außerdem weist der Aufnehmer 55 ein elastisches Dichtelement 71 in Form eines O-Rings und das Verschlusselement 25 eine für das Dichtelement 71 vorgesehene Auflagefläche 43 auf, welche von dem Dichtelement 71 abdichtbar ist und die Dichtstelle bildet.
Die linke Darstellung in Fig. 11 zeigt das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 in einer geöffneten Stellung, in welchem das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 die Abströmöffnung 27 nicht verschließt. Der Aufnehmer 55 befindet sich in einer Ruhestellung, in welcher das Dichtelement 71 zu der Auflagefläche 43 beabstandet ist und die Auflagefläche 43 nicht abdichtet. Entsprechend kann das Hydraulikfluid 17 bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten an dem Dichtelement 71 vorbei und durch die Abströmöffnung 27 in das Volumenausgleichselement 19 hineinströmen. Dabei baut sich an dem Aufnehmer 55 ein Staudruck auf, der insbesondere von der Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikfluids 17 abhängig ist. Auf Grund des Staudrucks wirkt auf den Aufnehmer 55 eine Druckkraft, welche den Aufnehmer 55 mit dem Dichtelement 71 in Richtung der Auflagefläche 43 zu verschieben versucht, wobei die Federarme 59 verbogen werden. Demgegenüber wird der Aufnehmer 55 mit einer Gegenkraft beaufschlagt, die von der Rückstellkraft der Federarme 59 bereitgestellt wird. Übersteigt die Druckkraft die Rückstellkraft der Federarme 59, kann der Aufnehmer 55 aus der Ruhestellung verschoben werden.
Liegt der Staudruck über dem vorgegebenen Wert, ist die Druckkraft gegenüber der Rückstellkraft der Federarme 59 so hoch, dass der Aufnehmer 55 in eine Endstellung verschoben wird, welche in der rechten Darstellung der Fig. 11 gezeigt ist. In dieser dichtet das Dichtelement 71 die Auflagefläche 43 ab, wodurch das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 die Abströmöffnung 27 verschließt. Nimmt die Druckkraft wieder unter die Rückstellkraft der Federarme 59 ab, kann der Aufnehmer 55 durch die Rückstellkraft der Federarme 59 wieder zurückverschoben werden, sodass das Dichtelement 71 zu der Auflagefläche 43 beabstandet ist, wodurch das strömungsabhängige Rückschlagventil 29 die Abströmöffnung 27 nicht verschließt. Der vorgegebene Wert ist derart vorgegeben und insbesondere sind die Federarme 59 in Abhängigkeit des vorgegebenen Werts derart dimensioniert, dass betriebsbedingte Staudrücke den Aufnehmer 55 in die Endstellung verschieben. Bei temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydraulikfluids 17 hingegen entstehen keine oder nur unwesentliche Staudrücke.
Fig. 12 zeigt das in Fig. 11 dargestellte Verschlusselement 25 mit dem strömungsabhängigen Rückschlagventil 29 in einer perspektivischen Detailansicht, in welcher insbesondere der Aufnehmer 55 mit dem Dichtelement 71 sowie die Ausgestaltung der Federarme 59 gezeigt sind.

Bezugszeichenliste

11: Antrieb
13: Antriebsmechanismus
15: Antriebsgehäuse
17: Hydraulikfluid
19: Volumenausgleichselement
20: Gas
21: Rollmembran
21a: Innenseite
21b: Außenseite
23: Ausgleichsgehäuse
23a: erste Gehäuseschale
23b: zweite Gehäuseschale
25: Verschlusselement
27: Abströmöffnung
29: strömungsabhängiges Rückschlagventil
30: Kopf
31: Walkbereich
33: Rollfalte
34: Dichtring
35: erste Dichtfläche
36: zweite Dichtfläche
39: Dichtkante
41: Vorsprung
43: Auflagefläche
47: geometrischer Körper
47a: Kugel
49: Flachteil
51: erster Abschnitt
53: zweiter Abschnitt
55: Aufnehmer
57: Gleitabschnitt
59: Federarm
61: freies Ende
63: Rückstellfeder
65: erste Kammer
67: zweite Kammer
69: Verjüngungsabschnitt
71: Dichtelement
75: Verbindungsstelle
77: Abtriebswelle
79: Kolben
81: Druckfeder
83: erstes Ende
85: zweites Ende
87: Spindel
89: Spindelteller
91: Raum
93: Stützelement

Claims

Antrieb (11) für einen Flügel eines Fensters oder einer Tür, insbesondere Türschließer, mit
einem Antriebsmechanismus (13) zum Bewegen des Flügels,

einem Antriebsgehäuse (15), in welchem der Antriebsmechanismus (13) zumindest teilweise angeordnet ist,

einem Hydraulikfluid (17), insbesondere Öl, das in dem Antriebsgehäuse (15) aufgenommen ist, und

einem Volumenausgleichselement (19), welches innerhalb des Antriebsgehäuses (15) angeordnet ist,

wobei das Volumenausgleichselement (19) ein Ausgleichsgehäuse (23) umfasst, das zumindest teilweise mit einem Gas (20), insbesondere Luft, befüllt ist,

wobei das Ausgleichsgehäuse (23) eine Abströmöffnung (27) besitzt, durch welche das Hydraulikfluid (17) bei einer Erhöhung der Fluidtemperatur unter Kompression des Gases (20) in das Volumenausgleichselement (19) hineinströmt und bei einer Verringerung der Fluidtemperatur unter Expansion des Gases (20) aus dem Volumenausgleichselement (19) hinausströmt, wobei innerhalb des Ausgleichsgehäuses (23) eine Rollmembran (21) vorgesehen ist, die das Gas (20) in dem Ausgleichsgehäuse (23) eingeschlossen hält und von dem Hydraulikfluid (17) hermetisch trennt und die, wenn das Hydraulikfluid (17) durch die Abströmöffnung (27) strömt, eine durch das strömende Hydraulikfluid (17) verursachte Hubbewegung ausführt, bei der ein Kopf (30) der Rollmembran (21) linear verlagert wird,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Ausgleichsgehäuse (23) ein Verschlusselement (25) umfasst, das ein strömungsabhängiges Rückschlagventil (29) aufweist, welches die Abströmöffnung (27) verschließt, wenn ein außerhalb des Volumenausgleichselements (19) auftretender Staudruck des Hydraulikfluids (17) über einem vorgegebenen Wert liegt, sodass kein Hydraulikfluid (17) in das Volumenausgleichselement (19) hineinströmen kann.
Antrieb (11) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rollmembran (21) eine Innenseite (21a), welche das Gas (20) zumindest teilweise berührt, und eine Außenseite (21b), mit welcher die Rollmembran (21) zumindest teilweise an der Innenwandung des Ausgleichsgehäuses (23) anliegt, umfasst und derart ausgebildet ist, dass ein Walkbereich (31) der Rollmembran (21) bei der Hubbewegung unter Bildung einer Rollfalte (33) mit der Außenseite (21b) oder mit der Innenseite (21a) an der Innenwandung abrollt.
Antrieb (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rollmembran (21) an dem Kopf (30) eine gegenüber der Materialstärke des Walkbereichs (31) erhöhte Materialstärke aufweist.
Antrieb (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass innerhalb des Ausgleichsgehäuses (23) ein Stützelement (93) vorgesehen ist, das mit dem Kopf (30) fest verbunden ist, insbesondere wobei das Stützelement (93) linear verschiebbar an dem Ausgleichsgehäuse (23) abgestützt ist.
Antrieb (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rollmembran (21) einen Dichtring (34) umfasst, mit welchem die Rollmembran (21) an dem Ausgleichsgehäuse (23) befestigt, insbesondere angespritzt, ist.
Antrieb (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ausgleichsgehäuse (23) eine erste Gehäuseschale (23a) und eine zweite Gehäuseschale (23b) umfasst, welche an einer Verbindungsstelle (75) derart miteinander verbunden sind, dass das Hydraulikfluid (17) an der Verbindungsstelle (75) nicht in das Ausgleichsgehäuse (23) eindringen kann.
Antrieb (11) nach Anspruch 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Verbindungsstelle (75) die erste Gehäuseschale (23a) eine erste Dichtfläche (35) und die zweite Gehäuseschale (23b) eine zweite Dichtfläche (36) aufweist, wobei der Dichtring (34) der Rollmembran (21) zwischen der ersten Dichtfläche (35) und der zweiten Dichtfläche (36) eingeklemmt ist.
Antrieb (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rollmembran (21) aus einem thermoplastischen Elastomer, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan, oder aus einem KautschukElastomer besteht, und/oder dass ein Gewebe in die Rollmembran (21) eingearbeitet ist.
Antrieb (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stoffmenge des Hydraulikfluids (17) derart bemessen ist, dass bei einer Hydraulikfluidtemperatur, welche einer vordefinierten Temperatur, insbesondere von 20°C, entspricht, das Gas (20) von dem Hydraulikfluid (17) teilweise komprimiert ist, wodurch das Hydraulikfluid (17) bei einer Abkühlung unter die vordefinierte Temperatur unter Expansion des Gases (20) aus dem Volumenausgleichselement (19) hinausströmt.
Antrieb (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das strömungsabhängige Rückschlagventil (29) eine Dichtstelle (39; 41; 43) und ein Sperrelement (47; 49; 55) umfasst, mittels welchem die Dichtstelle (39; 41; 43) abdichtbar ist, wobei auf das Sperrelement (47; 49; 55) eine von dem Staudruck abhängige Druckkraft wirkt und das Sperrelement (47; 49; 55) mit einer der Druckkraft entgegengesetzten Gegenkraft derart beaufschlagt wird, dass, wenn der Staudruck unter dem vorgegebenen Wert liegt, das Sperrelement (47; 49; 55) die Dichtstelle (39; 41; 43) nicht abdichtet, wodurch das strömungsabhängige Rückschlagventil (29) die Abströmöffnung (27) nicht verschließt, oder, wenn der Staudruck über dem vorgegebenen Wert liegt, das Sperrelement (47; 49; 55) die Dichtstelle (39; 41; 43) abdichtet, wodurch das strömungsabhängige Rückschlagventil (29) die Abströmöffnung (27) verschließt;

optional wobei das Sperrelement als ein geometrischer Körper (47), insbesondere als eine Kugel (47a) oder ein Kegel, ausgeführt ist, welcher aus einer Ruheposition, in welcher der geometrische Körper (47) die Dichtstelle (39) nicht abdichtet, von dem Staudruck verlagert werden kann, und eine separat ausgebildete Rückstellfeder (63) vorgesehen ist, welche den geometrischen Körper (47) beaufschlagt, wobei die Federkraft der Rückstellfeder (63) die Gegenkraft bereitstellt;

weiter optional wobei das Verschlusselement (25) eine erste Kammer (65), in welcher der geometrische Körper (47) aufgenommen ist, eine zweite Kammer (67), in welche die Abströmöffnung (27) mündet und in welcher die Rückstellfeder (63) angeordnet ist, und einen Verjüngungsabschnitt (69), über welchen sich die erste Kammer (65) zu der zweiten Kammer (67) verjüngt, aufweist;

weiter optional wobei an dem Verjüngungsabschnitt (69) die Dichtstelle (39), insbesondere als eine kreisförmige Dichtkante (39), ausgebildet ist und der geometrische Körper (47) derart in der ersten Kammer (65) aufgenommen ist, dass der geometrische Körper (47) in der Ruheposition zur Dichtstelle (39) beabstandet ist, wobei der geometrische Körper (47) bei einem Staudruck über dem vorgegebenen Wert in eine Endposition verlagert wird, in welcher der geometrische Körper (47) die Dichtstelle (39) abdichtet.
Antrieb (11) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sperrelement als ein längliches, insbesondere zungenförmiges, elastisch biegbares Flachteil (49), insbesondere aus Federblech oder elastischem Kunststoff bestehend, ausgeführt ist, welches aus einem Ruhezustand, in welchem das Flachteil (49) die Dichtstelle (41) nicht abdichtet, von dem Staudruck elastisch gebogen werden kann, wobei die Rückstellkraft des Flachteils (49) die Gegenkraft bereitstellt;

optional wobei die Dichtstelle (41) die Abströmöffnung (27) flächig umgebend, insbesondere als kreisringförmiger Vorsprung (41), ausgebildet ist und das Flachteil (49) mit einem ersten Abschnitt (51) an dem Verschlusselement (25) derart befestigt ist, dass ein zweiter Abschnitt (53) des Flachteils (49) im Ruhezustand zur Dichtstelle (41) beabstandet ist, wobei das Flachteil (49) bei einem Staudruck über dem vorgegebenen Wert derart in einen Endzustand gebogen wird, dass der zweite Abschnitt die Dichtstelle (41) abdichtet.
Antrieb (11) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sperrelement als ein Aufnehmer (55) mit einem Gleitabschnitt (57) ausgeführt ist, wobei der Gleitabschnitt (57) in die Abströmöffnung (27) eingesteckt und in dieser axial verschiebbar geführt ist, wodurch der Aufnehmer (55) axial verschiebbar an dem Verschlusselement (25) angeordnet ist.
Antrieb (11) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass elastische Federarme (59), deren freie Enden (61) an dem Verschlusselement (25) anliegen, an dem Aufnehmer (55) ausgebildet sind, welcher aus einer Ruhestellung, in welcher der Aufnehmer (55) die Dichtstelle (43) nicht abdichtet, von dem Staudruck verschoben werden kann, wodurch die Federarme (59) verbogen werden, wobei die Rückstellkraft der Federarme (59) die Gegenkraft bereitstellt; und/oder

dass der Aufnehmer (55) ein elastisches Dichtelement (71), insbesondere einen ORing, aufweist, wobei der Aufnehmer (55) bei einem Staudruck über dem vorgegebenen Wert in eine Endstellung verschoben wird, in welcher das elastische Dichtelement (71) flächig an dem Verschlusselement (25) anliegt, wodurch der Aufnehmer (55) die Dichtstelle (43) abdichtet, wobei die Auflagefläche (43) des Verschlusselements, an welcher das elastische Dichtelement (71) zur Abdichtung aufliegt, die Dichtstelle (43) bildet.
Antrieb (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antriebsmechanismus (13) eine um eine Drehachse drehbar gelagerte Abtriebswelle (77), einen linear verschiebbaren Kolben (79), welcher mit der Abtriebswelle (77) gekoppelt ist und bei einer Verschiebung die Abtriebswelle (77) verdreht, und eine Druckfeder (81) mit einem ersten Ende (83) und einem zweiten Ende (85), welche sich mit ihrem ersten Ende (83) an dem Kolben (79) abstützt und diesen mit einer Druckfederkraft beaufschlagt, umfasst, insbesondere wobei der Antriebsmechanismus (13) zusätzlich eine Spindel (87) mit einem Spindelteller (89), an welchem sich das zweite Ende (85) der Druckfeder (81) abstützt und über welche Spindel (87) die Druckfederkraft eingestellt werden kann, umfasst, wobei das Volumenausgleichselement (19) in einem von der Druckfeder (81) umwundenen Raum (91) und/oder innerhalb der Spindel (87) angeordnet ist und/oder zumindest teilweise durch die Spindel (87) gebildet ist.