EP4520910A1 - Automatischer antrieb und drehtür mit einem solchen automatischen antrieb - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an automatic drive for a revolving door and a revolving door with such an automatic drive.
- An automatic drive for a revolving door in particular for a smoke and/or fire door, conventionally comprises a drive unit which, in the assembled state, is designed to actively pivot the revolving door from its closed position to its open position and/or to hold it in its open position, a control unit for controlling the electric drive unit and a gear which couples the electric drive unit to a rotatably mounted output shaft of the automatic drive.
- the encoder can be placed on the electric motor of the drive unit or in the gearbox. It typically consists of a magnetic or perforated disk attached to the motor shaft or a gear wheel and an electronic circuit board that counts the angular pulses and transmits them to the drive's control unit.
- the encoder typically consists of a magnetic or perforated disk attached to the motor shaft or a gear wheel and an electronic circuit board that counts the angular pulses and transmits them to the drive's control unit.
- an automatic drive for a revolving door in particular for a smoke and/or fire door, comprises a drive unit which, when installed, is designed to actively pivot the revolving door from its closed position to its open position and/or to hold it in its open position.
- the automatic drive comprises a control unit for controlling the electric drive unit and a gear that couples the electric drive unit to a rotatably mounted output shaft of the automatic drive.
- the electric drive unit comprises an electric motor with a motor housing, a stator with magnetic coils, and a rotor with a set of first permanent magnets arranged in a circle around the stator for generating a drive torque.
- the electric motor has a rotary encoder arranged within the motor housing, which comprises a magnetic sensor device and an encoder track detectable by the magnetic sensor device and consisting of a set of second permanent magnets which are connected in a rotationally fixed manner to the rotor.
- the control unit is coupled to the magnetic sensor device and is designed to control the magnetic coils of the stator based on the output signal of the magnetic sensor device.
- Integrating the rotary encoder into the electric motor results in cost savings and enables a particularly compact overall design, as a separate encoder is no longer required.
- the motor with its integrated rotary motion monitoring, forms a single component and can be easily replaced in the event of problems.
- the gearbox directly links the motor's rotary motion to the alignment of the output shaft and thus to the opening angle of the revolving door. This enables reliable and precise control of the revolving door's opening angle. A separate magnet or perforated disc is not required.
- the electric motor is preferably a DC motor, especially a brushless one.
- a DC motor can be driven by a simple DC power source, such as a battery, which can be built into the automatic drive itself. This allows for a simple, self-sufficient power supply for the electric motor.
- a brushless motor is particularly efficient and durable.
- the electric motor is preferably an external rotor motor.
- External rotor motors deliver particularly high torques compared to corresponding internal rotor motors.
- the direct generation of high torques by the electric motor enables the use of gearboxes with fewer gear stages, which allows for overall space savings.
- the sensor track consisting of the set of second permanent magnets is provided radially circumferentially on a top surface of the rotor perpendicular to a motor axis, and preferably, the set of first permanent magnets is provided circumferentially along a side wall of the rotor radially surrounding the motor axis.
- Such a configuration is particularly simple to form and, at the same time, particularly robust and reliable.
- the magnetic sensor device can, in particular, be attached to the stator.
- the magnetic sensor device preferably comprises at least one immovably mounted Hall sensor.
- the magnetic sensor device comprises at least two and preferably three immovably mounted Hall sensors. These Hall sensors are particularly aligned with the aforementioned encoder track. Hall sensors are relatively insensitive to water, dust, and dirt, which enables a reliable and robust overall design.
- the use of two Hall sensors makes it possible to determine the direction of rotation of the rotor or motor shaft.
- a third sensor can be used redundantly to take over the function of one of the other two Hall sensors in the event of its failure. This enables a particularly robust and durable overall design.
- the gear unit is preferably designed with three stages.
- the gear units are preferably arranged axially offset from one another.
- the first gear unit is a toothed belt gear unit.
- the second gear unit is a spur gear unit, preferably with helical teeth.
- the third and final gear unit is a spur gear unit, preferably with straight teeth.
- a three-stage gear unit has been identified as a good compromise between sufficient transmission ratio and saved installation space for automatic drives for revolving doors.
- a toothed belt gear unit is relatively inexpensive.
- a helical spur gear unit has particularly smooth running and, at the same time, low noise levels.
- a straight-toothed gear unit is particularly simple and therefore inexpensive. The combination of these three enables the creation of a particularly quiet and reliable, yet comparatively inexpensive, overall transmission.
- the driven gear of the last gear stage is rotationally fixedly connected to the output shaft and designed as a spur gear stage with at least one, in particular exactly one, intermediate gear.
- the rotationally fixed coupling can be achieved, for example, via a positive connection between said driven gear and the output shaft and enables a relatively compact yet robust overall design.
- the intermediate gear makes it possible to increase the distance between the output shaft and the second gear stage in order to create installation space for a movable component of a return device, in particular in the form of a piston, as is known from purely mechanical door closers (see below), without the movable component running the risk of striking the second gear stage.
- the automatic drive preferably comprises a reset device with a non-electrical energy storage device.
- the reset device is designed, when installed, to urge the revolving door toward its closed position.
- the non-electrical energy storage device is coupled to the output shaft via a component that can move perpendicular to the axis of rotation of the output shaft.
- a reset device can correspond to or be modeled on a reset device of a purely mechanical door closer.
- components such as a mechanical spring and/or a piston (as a movable component) from a reset device of a purely mechanical door closer can be installed in the reset device.
- Such a design is particularly robust, reliable, and cost-effective.
- the revolving door preferably comprises a previously described resetting device with a non-electrical energy storage device.
- the non-electrical energy storage device of the resetting device is designed to be charged with energy by an opening movement of the door leaf, which is caused or at least assisted by the electric drive unit, and to pivot the door leaf back into its closed position with the aid of the charged energy after it has been released.
- Such a design is particularly reliable, yet cost-effective and functional.
- an automatic drive 1 for a revolving door, in particular for a smoke and/or fire door, is shown with housings and panels not shown.
- the automatic drive 1 has an electric drive unit 3, which is coupled to an output shaft 7 via a gear 5. Furthermore, a return device 9 is coupled to the output shaft 7. To control the electric drive unit 3, the automatic drive 1 further comprises a control unit 11. All these components are connected, in particular via housings, to a Base body 13 is mounted, which is designed to fasten the automatic drive 1 to a door leaf or a door frame of the respective revolving door.
- the drive unit 3 comprises an electric motor 100, in the present case in the form of a brushless external rotor DC motor 100 with a motor housing (not shown) and a motor axis M.
- the electric motor 100 further comprises a rotor in the form of a bell 102 with a set of (for example, 14) first permanent magnets 104 arranged in a circle around a stator 106 with (for example, 12) magnetic coils 114.
- the commutation of the electric motor 100 is sensor-controlled, with a magnetic sensor device 112 consisting of three Hall sensors, each offset by 120° from one another and only one of which is shown, being provided.
- the BLDC motor 100 has a rated speed of approximately 3700-5600 revolutions per minute. Other DC motors have comparable rated speeds of 1500-2500 revolutions per minute. To achieve the same speed at the output shaft 7, the overall gear ratio of the gearbox 5 is approximately 500-600 instead of 250-300.
- the motor 100 shown comprises a rotary encoder arranged within the motor housing, i.e., integrated in the motor, which comprises a magnetic sensor device 108 and a magnetic encoder track comprising a set of second permanent magnets 110, which can be detected by the magnetic sensor device 108 and is connected in a rotationally fixed manner to the rotor 102.
- the magnetic sensor device 108 is aligned with the permanent magnets 110 of the encoder track.
- the magnetic sensor device 108 comprises two Hall sensors, which are arranged offset from one another, in particular, by half the width of a second permanent magnet 110, and of which only one is shown.
- the encoder track comprising the set of second permanent magnets 110 is arranged radially circumferentially on a plane perpendicular to the motor axis M vertical cover surface 102a of the rotor 102 and the set of first permanent magnets 104 is provided circumferentially along a side wall 102b of the rotor 102 radially surrounding the motor axis M.
- the control unit 11 is coupled to the magnetic sensor device 108 and is configured to receive and evaluate an output signal from the magnetic sensor device 108 of the electric motor 100. Specifically, based on the output signal from the magnetic sensor device 108, the control unit 11 regulates the rotational movement of the rotor 102 of the motor 100 and thus of the output shaft 7, which is coupled to the electric motor 100 of the drive unit 3 via the transmission 5. Based on the determined information, the control unit 11 supplies the magnetic coils 114 of the stator 106 with current for the targeted rotation of the rotor 102 and thus of the output shaft 7.
- the encoder track is formed by at least 40, in particular between 80 and 120, second permanent magnets 110.
- the transmission 5 comprises three interconnected gear stages 15, 17 and 19.
- the belt 23 can in particular be designed as a toothed belt.
- the pulley 25 is rotationally fixedly connected to a first pinion 26, and both are mounted rotatably about a first rotation axis R1. This first pinion 26 meshes with a pinion 26 rotatable about a second rotation axis R2. mounted first gear 27 to form the second gear stage 17 in the form of a helical spur gear stage.
- the first gear 27 is rotationally fixedly coupled to a second pinion 29.
- This second pinion 29 meshes with a straight-toothed intermediate gear 31 to form the third and final gear stage 19 in the form of a spur gear stage, which intermediate gear 31 itself meshes with a second gear 33.
- the intermediate gear 31 is rotatably mounted about a third rotation axis R3.
- the second gear 33 is rotatably mounted about a fourth rotation axis R4 via a rolling bearing 35 in the form of a ball bearing on a sleeve 37 of a housing cover of the gear housing 39.
- the second gear 33 comprises a central funnel-shaped projection 41 (cf.: FIG. 4 ), in the neck of which a central recess 34 is formed, which is designed in the opposite direction to a pinion 43 formed on the output shaft 7 (cf.: FIG. 6 , 8 ).
- the second gear 33 is pushed onto the output shaft 7.
- the teeth of the pinion 43 of the output shaft 7 on the side facing the second gear 33 are machined to reduce the tooth height (by machining) in order to create an axial stop for the second gear 33.
- the second gear 33 is rotationally fixedly coupled to the pinion 43 and consequently to the output shaft 7, forming a spline.
- the output shaft 7 is rotatably mounted relative to the gear housing 39 via a lower roller bearing and an upper roller bearing 45, each in the form of a needle bearing, so that a rotational axis A of the output shaft 7 coincides with the fourth rotational axis R4 (cf.: FIG. 3 ).
- the motor axis M, the rotation axes R1 to R3 and the rotation axis R4 or the rotation axis A are spaced apart from one another, in particular along a common plane, but aligned parallel to one another.
- the lower roller bearing 45 of the output shaft 7 is provided on the previously described sleeve 37 of the gear housing 39 in the same plane (i.e. at the same height) as the roller bearing 35 of the second gear 33 (cf.: FIG. 4 ). With it The rolling bearing 35 of the second gear 33 surrounds the lower rolling bearing 45 of the output shaft 7, forming a particularly compact design. Alternatively, the rolling bearing 35 of the second gear 33 could also surround the upper rolling bearing 45 of the output shaft 7.
- the designations lower rolling bearing 45 and upper rolling bearing 45 refer to the FIG. 4 illustrated orientation of the automatic drive 1.
- the second gear 33 functions as the driven gear of the last gear stage 19 within the meaning of the present invention. It should be noted that in a case in which a transmission 5 with only a single gear stage is to be provided, this one gear stage would also be considered the last gear stage within the meaning of the present invention.
- the drive shaft 21 of the electric drive unit 3 is rotationally fixedly coupled to the output shaft 7 via the gear 5 in a predetermined fixed transmission ratio, whereby the electric drive unit 3, when mounted on a revolving door, can actively pivot the door and/or hold it in a specific position, in particular in its open position.
- the automatic drive 1 shown here includes the reset device 9.
- the reset device 9 implemented here comprises a movable component 49 and a mechanical, non-electrical energy storage device 51 in the form of a helical spring.
- One (left) end of the helical spring 51 is supported on a spring plate 53, the axial position of which can be adjusted via a worm gear 55.
- the other (right) end of the helical spring 51 presses against the movable component 49 perpendicular to the axis of rotation A of the output shaft 7.
- the preload of the helical spring 51 can be adjusted via a screw movement on the worm gear 55.
- the movable component 49 is designed in the present case as a piston or in the manner of a piston, which together with the coil spring 51 is located in a bore within a corresponding piston housing 57 (cf.: FIG. 3 ) is provided.
- the piston housing 57 is a piston housing 57 in which the movable component 49 is movably mounted perpendicular to the rotational axis A of the output shaft 7.
- the movable component 49 has a play of preferably 0.1 to 0.2 mm with respect to the inner surface of the piston housing 57 and can be grease-lubricated.
- the control unit 11 is attached to the base body 13 via the piston housing 57.
- roller-bearing rollers 59 are provided, arranged side by side and aligned parallel to one another along the axial direction of movement of the movable component 49.
- the roller axes RA1 to RA3 of the roller-bearing rollers 59 are all aligned perpendicular to the axial direction of movement of the movable component 49 and are spaced apart from one another in a common plane. They are each rigidly connected to the gear housing 39 via a needle roller sleeve 60a and a corresponding cylindrical pin 60b (cf.: FIG. 4 ).
- the radially encircling running surfaces 59a of the roller bearings 59 are each shaped in the opposite direction to a corresponding running surface 49a on the movable component 49 and bear against it.
- the running surface 49a of the movable Component 49 is convex transversely, in particular perpendicularly, to the axial direction of movement of the movable component 49, and the running surfaces 59a of the roller-bearing rollers 59 are correspondingly concave. This enables a particularly reliable and stable mounting of the movable component 49.
- roller bearings 59 As an alternative to the embodiment shown with three roller bearings 59 arranged in one plane, more or fewer roller bearings 59, which in particular do not necessarily have to be located in a single plane, can also be provided to support the movable component 49.
- the movable component 49 For coupling with the pinion 43 of the output shaft 7, the movable component 49 has an opening 61 through which the pinion 43 of the output shaft 7 extends.
- the movable component 49 has an axially extending rack section 63 along the inner wall of this opening 61.
- the teeth of this rack section 63 are in permanent engagement with the teeth of the pinion 43 of the output shaft 7 in order to couple the movable component 49, and thus the return device 9, to the output shaft 7 via a rack gear 65 thus formed.
- the following describes the integration of the automatic drive 1 described above into a revolving door, in particular into a smoke and/or fire door.
- a revolving door with a corresponding automatic drive 1 comprises a door frame and a door leaf pivotably suspended relative to the door frame.
- the door leaf can be pivoted between a closed position and an open position.
- the previously described automatic drive 1 is fixed or attached to one of the door frame and the door leaf via its base body 13.
- either an upper or a lower end of the output shaft 7 is connected in a rotationally fixed manner to a first end 67a of a lever 67. connected (cf.: FIG. 5 ).
- the second end 67b of the lever 67 is rotatably coupled to a sliding block (not shown).
- Said sliding block is slidably mounted along a sliding rail (not shown), which is fixed or attached to the other of the door frame and the door leaf.
- the door leaf is in its closed position, thus closing the opening of the revolving door framed by the door frame.
- the automatic drive 1 is in the position shown in the Figures 1 to 3 shown condition.
- the door leaf In order to pass through the revolving door, the door leaf is pivoted from its closed position to its open position by a corresponding control of the electric drive unit 3. During this opening movement, the output shaft 7 rotates with its pinion 43 about the axis of rotation A. Via the rack and pinion gear 65, which acts between the pinion 43 of the output shaft 7 and the movable component 49, this rotary movement of the output shaft 7 results in a translational movement of the movable component 49 perpendicular to the axis of rotation A of the output shaft 7 (to the left in the Figures 1 to 3 ). This in turn leads to a compression of the coil spring 51 and thus to a charging of it with potential energy.
- the coil spring 51 uses the previously absorbed potential energy, presses the movable component 49 perpendicular to the axis of rotation A of the output shaft 7 back into its original position (i.e. to the right into the Figures 1 to 3 ).
- the intermediate gear 31 of the last gear stage 19 of the transmission 5 creates the installation space required for the free movement of the movable component 49.
- the intermediate gear 31 enables the further gear stages 15 and 17 of the transmission 5 as well as the electric drive unit 3 to be moved away from the output shaft 7 (into the Figures 1 to 3 to the right).
- roller bearings 59 serve to support the axially movable component 49 with as little friction as possible, yet still reliably.
- a roller bearing is subject to less friction than a plain bearing.
- the revolving door formed can be designed to open automatically upon each passage and immediately close again automatically.
- Such doors are known, for example, from hospitals, wherein a separate button can be provided to activate the electric drive unit 3 to open the revolving door.
- the energy storage device 51 of the resetting device 9 is charged or tensioned each time the door is opened.
- the motor of the drive unit 3 operated as a generator, thereby slowing or damping the closing movement. This eliminates the need for a separate damping hydraulic system.
- the revolving door Before closing, the revolving door can, under certain circumstances, be held open for a specified time by the drive unit 3 or a holding device. It would also be conceivable for the drive unit 3 to hold the revolving door open permanently.
- the pinion 43 of the output shaft 7 is rotationally non-uniform.
- the recess 34 in the second gear 33 and the opening 61 with the rack section 63 in the movable component 49 are correspondingly non-uniform, in particular wave-shaped, designed.
- This specific design of the FIG. 6 The components shown are based on the FIG. 5
- the illustrated use of the automatic drive 1 in a revolving door with a lever 67 with a sliding block (not shown) and a sliding rail (not shown) is tailored. This irregular shape allows the torque characteristic of the automatic drive 1 to be adapted to the requirements of such revolving doors in a particularly simple and reliable manner.
- such a linkage 69 comprises, for example, a first arm 71 which is connected at its first end 71a in a rotationally fixed manner to the output shaft 7 and at its second end 71b opposite the first end 71a via a rotary joint to a first end 73a of a second arm 73.
- the second end 73b of the second arm 73, opposite the first end 73a, is coupled via a further pivot joint to a foot 75 of the linkage 69.
- the foot 75 is designed to be immovably attached to the door frame or door leaf in order to couple the automatic drive 1 thereto.
- the pinion 43 of the output shaft 7 is preferably designed to be rotationally symmetrical. Accordingly, the recess 34 in the second gear 33 is also designed to be rotationally symmetrical, and the rack section 63 in the opening 61 of the movable component 49 is designed to be uniform, in particular straight.
- FIG. 8 Such a configuration is exemplified in FIG. 8 shown.
- the components 33, 43 and 49 of the automatic drive 1 shown allow the formed automatic drive 1 to be adapted to the specifically intended use (i.e. either with a slide-rail mounted lever 67 or with a rod 69) without a complex adaptation of the other components of the automatic drive 1.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen automatischer Antrieb 1 für eine Drehtür, insbesondere für eine Rauch- und/oder Feuerschutztür. Der automatische Antrieb 1 umfasst eine elektrische Antriebseinheit 3, eine Steuereinheit 11 und ein Getriebe 5. Die elektrische Antriebseinheit 3 umfasst einen elektrischen Motor 100 mit einem Motorgehäuse, einem Stator 106 mit Magnetspulen 114 und einem Rotor 102 mit einem Satz von kreisförmig um den Stator 106 herum angeordneten ersten Permanentmagneten 104 zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments. Der elektrische Motor 100 weist einen innerhalb des Motorgehäuses angeordneten Drehgeber auf, der eine Magnetsensoreinrichtung 108 und eine von der Magnetsensoreinrichtung 108 erfassbare Geberspur aus einem Satz von zweiten Permanentmagneten 110 umfasst, welche drehfest mit dem Rotor 102 verbunden sind. Die Steuereinheit 11 ist mit der Magnetsensoreinrichtung 108 gekoppelt und dazu ausgebildet, die Magnetspulen 114 des Stators 106 basierend auf dem Ausgabesignal der Magnetsensoreinrichtung 108 anzusteuern.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen automatischen Antrieb für eine Drehtür und eine Drehtür mit einem solchen automatischen Antrieb.
- Ein automatischer Antrieb für eine Drehtür, insbesondere für eine Rauch- und/oder Feuerschutztür, umfasst herkömmlicher Weise eine Antriebseinheit, welche dazu ausgebildet ist, im montierten Zustand die Drehtür aktiv von ihrer geschlossenen Stellung in ihre offenen Stellung zu verschwenken und/oder in ihrer offenen Stellung zu halten, eine Steuereinheit zur Steuerung der elektrischen Antriebseinheit und ein Getriebe, welches die elektrische Antriebseinheit mit einer drehbar gelagerten Abtriebswelle des automatischen Antriebs koppelt.
- Für die Regelung von Drehtürantrieben ist es erforderlich, den Öffnungswinkel der Drehtür zu ermitteln. Hierzu wird ein Encoder benötigt. Der Encoder kann am elektrischen Motor der Antriebseinheit oder im Getriebe platziert werden. Er besteht üblicherweise aus einer an der Motorwelle oder einem Getrieberad befestigten Magnet- oder Lochscheibe und einer Elektronikplatine, die die Drehimpulse zählt und an die Steuereinheit des Antriebs weitergibt. Eine derartige Ausgestaltung benötigt jedoch relativ viel Bauraum und ist aufwendig und teuer.
- Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kompakten und kostengünstigen automatischen Antrieb bereitzustellen, welcher gleichwohl eine zuverlässige Ermittlung und Steuerung des Öffnungswinkels der durch ihn angetriebenen Drehtür erlaubt.
- Diese Aufgabe wird durch einen automatischen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Vorteilhafte Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
- Erfindungsgemäß umfasst ein automatischer Antrieb für eine Drehtür, insbesondere für eine Rauch- und/oder Feuerschutztür, eine Antriebseinheit, welche dazu ausgebildet ist, im montierten Zustand die Drehtür aktiv von ihrer geschlossenen Stellung in ihre offene Stellung zu verschwenken und/oder in ihrer offenen Stellung zu halten. Ferner umfasst der automatische Antrieb eine Steuereinheit zur Steuerung der elektrischen Antriebseinheit und ein Getriebe, welches die elektrische Antriebseinheit mit einer drehbar gelagerten Abtriebswelle des automatischen Antriebs koppelt. Die elektrische Antriebseinheit umfasst einen elektrischen Motor mit einem Motorgehäuse, einem Stator mit Magnetspulen und einem Rotor mit einem Satz von kreisförmig um den Stator herum angeordneten ersten Permanentmagneten zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments. Der elektrische Motor weist einen innerhalb des Motorgehäuses angeordneten Drehgeber auf, der eine Magnetsensoreinrichtung und eine von der Magnetsensoreinrichtung erfassbare Geberspur aus einem Satz von zweiten Permanentmagneten umfasst, welche drehfest mit dem Rotor verbunden sind. Die Steuereinheit ist mit der Magnetsensoreinrichtung gekoppelt und dazu ausgebildet, die Magnetspulen des Stators basierend auf dem Ausgabesignal der Magnetsensoreinrichtung anzusteuern.
- Die Integration des Drehgebers in den elektrischen Motor führt zu Kosteneinsparungen und ermöglicht eine besonders kompakte Gesamtausgestaltung, da ein separater Encoder entfällt. Dabei bildet der Motor mit seiner integrierten Drehbewegungsüberwachung eine einzelne Baugruppe und kann bei Problemen besonders einfach ausgetauscht werden. Über das Getriebe ist die Drehbewegung des Motors unmittelbar mit der Ausrichtung der Abtriebswelle und damit mit dem Öffnungswinkel der Drehtür gekoppelt. Dies ermöglicht eine zuverlässige sowie genaue Regelung des Öffnungswinkels der Drehtür. Eine separate Magnet- oder Lochscheibe ist hierfür nicht notwendig.
- Bevorzugt handelt es sich bei dem elektrischen Motor um einen, insbesondere bürstenlosen, Gleichstrommotor. Ein Gleichstrommotor ist über eine einfache Gleichstromquelle, beispielsweise auch einen Akku, welcher in dem automatischen Antrieb selbst verbaut sein kann, antreibbar. Dies ermöglicht eine einfache autarke Energieversorgung des elektrischen Motors. Ein bürstenloser Motor ist besonders effizient und langlebig.
- Bevorzugt handelt es sich bei dem elektrischen Motor um einen Außenläufermotor. Außenläufermotoren liefern im Vergleich zu entsprechenden Innenläufermotoren besonders große Drehmomente. Die unmittelbare Erzeugung großer Drehmomente durch den elektrischen Motor ermöglich den Einsatz von Getrieben mit weniger Getriebestufen, was es insgesamt ermöglicht, Bauraum einzusparen.
- Bevorzugt ist die Geberspur aus dem Satz von zweiten Permanentmagneten radial umlaufend auf einer zu einer Motorachse senkrechten Deckfläche des Rotors vorgesehen und bevorzugt ist der Satz von ersten Permanentmagneten umfänglich entlang einer die Motorachse radial umgebenen Seitenwand des Rotors vorgesehen. Eine derartige Ausgestaltung ist besonders einfach zu bilden und dabei besonders robust und zuverlässig. Die Magnetsensoreinrichtung kann dabei insbesondere an dem Stator befestigt sein.
- Bevorzugt ist die Geberspur durch mindestens 40, insbesondere zwischen 80 und 120, zweite Permanentmagnete gebildet. Der Rotor eines elektrischen Motors umfasst üblicherweise beispielsweise lediglich 14 erste Permanentmagnete. Damit ermöglicht die Geberspur eine deutlich höhere Auflösung für die Regelung der Drehbewegung des Motors und damit der Drehtür, als dies bei Verwendung der ersten Permanentmagnete des Rotors möglich wäre.
- Bevorzugt umfasst die Magnetsensoreinrichtung wenigstens einen unbeweglich montierten Hallsensor. Insbesondere umfasst die Magnetsensoreinrichtung wenigstens zwei und bevorzugt drei unbeweglich montierte Hallsensoren. Diese Hallsensoren sind insbesondere auf die oben genannte Geberspur ausgerichtet. Hallsensoren sind relativ unempfindlich gegenüber Wasser, Staub und Schmutz, was eine zuverlässige und robuste Gesamtausgestaltung ermöglicht. Der Einsatz von zwei Hallsensoren ermöglicht, die Drehrichtung des Rotors bzw. der Motorwelle zu bestimmen. Zum anderen kann ein dritter Sensor redundant eingesetzt werden, um im Versagensfall eines der beiden anderen Hallsensoren dessen Funktion zu übernehmen. Dies ermöglicht eine besonders robuste und langlebige Gesamtausgestaltung.
- Bevorzugt ist das Getriebe zur schlupffreien Übertragung einer Rotationsbewegung des Rotors des elektrischen Motors der elektrischen Antriebseinheit auf die Abtriebswelle, insbesondere lediglich über formschlüssige Getriebestufen, ausgebildet. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine besonders genaue und damit zuverlässige Steuerung der Öffnungsbewegung der Drehtür. Formschlüssige Getriebestufen stellen dabei eine besonders robuste und langlebige Möglichkeit zur Verwirklichung der schlupffreien Übertragung der Rotationsbewegung dar.
- Bevorzugt ist das Getriebe dreistufig ausgebildet. Bevorzugt sind die Getriebestufen axial zueinander versetzt angeordnet. Insbesondere ist die erste Getriebestufe eine Zahnriemengetriebestufe. Insbesondere ist die zweite Getriebestufe eine, bevorzugt schrägverzahnte, Stirnradgetriebestufe. Insbesondere ist die dritte und letzte Getriebestufe eine, bevorzugt geradverzahnte, Stirnradgetriebestufe. Ein 3-stufiges Getriebe wurde als guter Kompromiss zwischen ausreichender Übersetzung und eingespartem Bauraum für automatische Antriebe für Drehtüren identifiziert. Dabei ist eine Zahnriemengetriebestufe relativ günstig. Eine schrägverzahnte Stirnradgetriebestufe weist eine besondere Laufruhe und gleichzeitig eine geringe Geräuschentwicklung auf. Eine geradverzahnte Getriebestufe hingegen ist besonders einfach und damit günstig. Die Kombination dieser drei ermöglicht die Bildung eines besonders geräuscharmen und zuverlässigen, dennoch vergleichsweise günstigen Gesamtgetriebes.
- Bevorzugt ist das getriebene Zahnrad der letzten Getriebestufe rotationsfest mit der Abtriebswelle verbunden und als eine Stirnradgetriebestufe mit wenigstens einem, insbesondere genau einem, Zwischenrad ausgebildet. Die rotationsfeste Kopplung kann beispielsweise über einen Formschluss des besagten getriebenen Zahnrads mit der Abtriebswelle erfolgen und ermöglicht eine relativ kompakte und dennoch robuste Gesamtausgestaltung. Das Zwischenzahnrad ermöglicht es, den Abstand der Abtriebswelle zu der zweiten Getriebestufe zu erhöhen, um Bauraum für ein bewegliches Bauteil einer Rückstelleinrichtung, insbesondere in Form eines Kolbens, wie er aus rein mechanischen Türschließern bekannt ist, zu schaffen (siehe unten), ohne dass das bewegliche Bauteil Gefahr läuft, an der zweiten Getriebestufe anzustoßen.
- Bevorzugt umfasst der automatische Antrieb eine Rückstelleinrichtung mit einem nicht-elektrischen Energiespeicher. Die Rückstelleinrichtung ist dazu ausgebildet, im montierten Zustand die Drehtür in Richtung ihrer geschlossenen Stellung zu beaufschlagen. Insbesondere ist vorgesehen, dass der nicht-elektrische Energiespeicher über ein senkrecht zur Drehachse der Abtriebswelle bewegliches Bauteil mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Beispielsweise kann eine solche Rückstelleinrichtung einer Rückstelleinrichtung eines rein mechanischen Türschließers entsprechen oder nachempfunden sein. Insbesondere können in der Rückstelleinrichtung Bauteile, wie beispielsweise eine mechanische Feder und/oder ein Kolben (als bewegliches Bauteil), einer Rückstelleinrichtung eines rein mechanischen Türschließers verbaut sein. Eine solche Ausgestaltung ist besonders robust, zuverlässig und günstig.
- Bevorzugt ist das besagte bewegliche Bauteil wälzgelagert. Eine derartige Ausgestaltung ist besonders zuverlässig und robust. Insbesondere besitzt eine Wälzlagerung gegenüber einer Gleitlagerung den Vorteil, einen höheren Wirkungsgrad aufzuweisen, da weniger Reibung auftritt. Gegenüber öl- oder fettgeschmierten Gleitlagerungen ist eine Wälzlagerung bei längerem Betrieb auch weniger störungsanfällig.
- Bevorzugt sind die Drehachse der Abtriebswelle, eine Motorachse des elektrischen Motors und alle Rotationsachsen der Zahnräder und Ritzel des Getriebes parallel zueinander ausgerichtet. Eine solche Ausgestaltung ist besonders übersichtlich und damit einfach umzusetzen, sowie robust und zuverlässig.
- Bevorzugt ist der Außendurchmesser des elektrischen Motors der elektrischen Antriebseinheit quer zu seiner Motorachse größer als die Länge des elektrischen Motors entlang seiner Motorachse. Dies ermöglicht eine besonders flache und dennoch leistungsstarke Gesamtausgestaltung. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist der elektrische Motor der elektrischen Antriebseinheit vorzugsweise dazu ausgebildet, bei einem Verschwenken der Drehtür in Richtung ihrer geschlossenen Stellung als Generator zu wirken, um eine Schließbewegung der Drehtür zu dämpfen. Für eine Dämpfungswirkung des automatischen Antriebs ist daher kein Hydraulikfluid erforderlich.
- Erfindungsgemäß umfasst eine Drehtür, insbesondere eine Rauch- und/oder Feuerschutztür, einen Türrahmen, ein Türblatt, welches relativ zu dem Türrahmen zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung verschwenkbar aufgehängt ist, einen zuvor beschriebenen automatischen Antrieb und ein Gestänge oder einen Hebel mit einem Gleitstein und einer Gleitschiene. Der automatische Antrieb ist entweder an dem Türrahmen fixiert und über das Gestänge oder den Hebel mit dem Gleitstein und der Gleitschiene mit dem Türblatt gekoppelt, oder an dem Türblatt fixiert und über das Gestände oder den Hebel mit dem Gleitstein und der Gleitschiene mit dem Türrahmen gekoppelt.
- Eine solche Drehtür profitiert von den zuvor beschriebenen Vorteilen des jeweils eingesetzten automatischen Antriebs.
- Bevorzugt umfasst die Drehtür eine zuvor beschriebene Rückstelleinrichtung mit einem nicht-elektrischen Energiespeicher. Dabei ist der nicht-elektrische Energiespeicher der Rückstelleinrichtung dazu ausgebildet, durch eine Öffnungsbewegung des Türblatts, welche durch die elektrische Antriebseinheit hervorgerufen oder zumindest unterstützt wird, mit Energie aufgeladen zu werden und nach einer Freigabe des Türblatts dieses mit Hilfe der aufgeladenen Energie zurück in seine geschlossene Stellung zu verschwenken. Eine derartige Ausgestaltung ist besonders zuverlässig und dennoch günstig und funktionell. Durch die Schließung mittels der aufgeladenen Energie kann ein, insbesondere durch Stromausfall hervorgerufener, Ausfall der Rückstelleinrichtung sicher vermieden werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt,
- FIG. 1
- einen automatischen Antrieb für eine Drehtür gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ohne Gehäuse und Blenden von oben;
- FIG. 2
- den automatischen Antrieb aus
FIG. 1 von schräg unten; - FIG. 3
- den automatischen Antrieb aus
FIG. 1 mit dargestellten Gehäusen und Blenden in einem Längsschnitt entlang der Abtriebswelle; - FIG. 4
- den automatischen Antrieb aus
FIG. 1 mit dargestellten Gehäusen und Blenden in einem Querschnitt auf Höhe der Abtriebswelle; - FIG. 5
- den automatischen Antrieb aus
FIG. 1 mit montiertem Hebel; - FIG. 6
- links das getriebene Zahnrad der letzten Getriebestufe, rechts oben die Abtriebswelle mit seinem Ritzel und rechts unten das bewegliche Bauteil des automatischen Antriebs aus
FIG. 1 ; - FIG. 7
- eine Abwandlung des automatischen Antriebs aus
FIG. 1 mit montiertem Gestänge; - FIG. 8
- links das getriebene Zahnrad der letzten Getriebestufe, rechts oben die Abtriebswelle mit seinem Ritzel und rechts unten das bewegliche Bauteil des automatischen Antriebs aus
FIG. 7 ; und - FIG. 9
- eine schematische Zeichnung der Komponenten eines beispielhaften elektrischen Motors als elektrische Antriebseinheit für die gezeigten auto-matischen Antriebe.
- In den
Figuren 1 und2 ist ein automatischer Antrieb 1 für eine Drehtür, insbesondere für eine Rauch- und/oder Feuerschutztür, mit nicht dargestellten Gehäusen und Blenden gezeigt. - Der automatische Antrieb 1 weist eine elektrische Antriebseinheit 3 auf, welche über ein Getriebe 5 mit einer Abtriebswelle 7 gekoppelt ist. Ferner ist eine Rückstelleinrichtung 9 mit der Abtriebswelle 7 gekoppelt. Zur Steuerung der elektrischen Antriebseinheit 3 umfasst der automatische Antrieb 1 ferner eine Steuereinheit 11. All diese Komponenten sind, insbesondere über Gehäuse, an einem Grundkörper 13 montiert, welcher zur Befestigung des automatischen Antriebs 1 an einem Türblatt oder einem Türrahmen der jeweiligen Drehtür ausgebildet ist.
- Entsprechend
FIG. 9 umfasst die Antriebseinheit 3 einen elektrischen Motor 100, vorliegend in Gestalt eines bürstenlosen Außenläufer-Gleichstrommotors 100 mit einem Motorgehäuse (nicht gezeigt) und einer Motorachse M. Der elektrische Motor 100 umfasst ferner einen Rotor in Gestalt einer Glocke 102 mit einem Satz von (beispielsweise 14) ersten Permanentmagneten 104, die kreisförmig um einen Stator 106 mit (beispielsweise 12) Magnetspulen 114 herum angeordnet sind. Die Kommutierung des elektrischen Motors 100 erfolgt sensorgesteuert, wobei eine Magnetsensoreinrichtung 112 bestehend aus drei Hall-Sensoren, die jeweils um 120° zueinander versetzt sind und von denen nur einer dargestellt ist, vorgesehen ist. - Der BLDC-Motor 100 hat eine Nenndrehzahl von etwa 3700-5600 Umdrehungen pro Minute. Bei anderen Gleichstrommotoren liegen vergleichbare Nenndrehzahlen bei 1500-2500 Umdrehungen pro Minute. Um die gleiche Drehzahl an der Abtriebswelle 7 zu erhalten, ist die Gesamtübersetzung des Getriebes 5 etwa 500-600 statt 250-300.
- Ferner umfasst der gezeigte Motor 100 einen innerhalb des Motorgehäuses angeordneten, d.h. in dem Motor integrierten, Drehgeber, der eine Magnetsensoreinrichtung 108 und eine von der Magnetsensoreinrichtung 108 erfassbare, mit dem Rotor 102 drehfest verbundene magnetische Geberspur aus einem Satz von zweiten Permanentmagneten 110 umfasst. Dabei ist die Magnetsensoreinrichtung 108 auf die Permanentmagnete 110 der Geberspur ausgerichtet. Die Magnetsensoreinrichtung 108 umfasst zwei Hall-Sensoren, die insbesondere um eine halbe Breite eines zweiten Permanentmagneten 110 zueinander versetzt angeordnet sind und von denen nur einer dargestellt ist. Die Geberspur aus dem Satz von zweiten Permanentmagneten 110 ist radial umlaufend auf einer zur Motorachse M senkrechten Deckfläche 102a des Rotors 102 vorgesehen und der Satz von ersten Permanentmagneten 104 ist umfänglich entlang einer die Motorachse M radial umgebenen Seitenwand 102b des Rotors 102 vorgesehen.
- Die Steuereinheit 11 ist mit der Magnetsensoreinrichtung 108 gekoppelt und dazu ausgebildet, ein Ausgabesignal der Magnetsensoreinrichtung 108 des elektrischen Motors 100 zu empfangen und auszuwerten. Konkret regelt die Steuereinheit 11 auf Basis des Ausgabesignals der Magnetsensoreinrichtung 108 die Drehbewegung des Rotors 102 des Motors 100 und damit der Abtriebswelle 7, welche über das Getriebe 5 mit dem elektrischen Motor 100 der Antriebseinheit 3 gekoppelt ist. Basierend auf den ermittelten Informationen versorgt die Steuereinheit 11 die Magnetspulen 114 des Stators 106 zur gezielten Drehung des Rotors 102 und damit der Abtriebswelle 7 mit Strom.
- Somit ist eine zuverlässige und genaue Regelung der Drehbewegung der Abtriebswelle 7 des automatischen Antriebs 1 auf nur engem Bauraum verwirklicht. Insbesondere ist es dann nicht notwendig, eine separate Magnet- oder Lochscheibe in dem automatischen Antrieb vorzusehen.
- Bevorzugt ist die Geberspur durch mindestens 40, insbesondere zwischen 80 und 120, zweite Permanentmagnete 110 gebildet.
- Das Getriebe 5 umfasst drei miteinander gekoppelte Getriebestufen 15, 17 und 19. Eine um die Motorachse M drehbar gelagerte Antriebswelle 21 der elektrischen Antriebseinheit 3 ist zur Bildung der ersten Getriebestufe 15 in Gestalt einer Riemengetriebestufe rotatorisch über einen Riemen 23 mit einer Riemenscheibe 25 gekoppelt. Der Riemen 23 kann dabei insbesondere als Zahnriemen ausgebildet sein. Die Riemenscheibe 25 ist rotationsfest mit einem ersten Ritzel 26 verbunden und beide sind um eine erste Rotationsachse R1 drehbar gelagert. Dieses erste Ritzel 26 kämmt mit einem um eine zweite Rotationsachse R2 drehbar gelagerten ersten Zahnrad 27 zur Bildung der zweiten Getriebestufe 17 in Gestalt einer schrägverzahnten Stirnradgetriebestufe. Das erste Zahnrad 27 ist rotationsfest mit einem zweiten Ritzel 29 gekoppelt. Dieses zweite Ritzel 29 kämmt zur Bildung der dritten und letzten Getriebestufe 19 in Gestalt einer Stirnradgetriebestufe mit einem geradverzahnten Zwischenrad 31, welches selbst mit einem zweiten Zahnrad 33 kämmt. Das Zwischenrad 31 ist um eine dritte Rotationsachse R3 drehbar gelagert. Das zweite Zahnrad 33 ist über ein Wälzlager 35 in Gestalt eines Kugellagers an einer Hülse 37 eines Gehäusedeckels des Getriebegehäuses 39 um eine vierte Rotationsachse R4 drehbar gelagert.
- Das zweite Zahnrad 33 umfasst einen zentralen trichterförmigen Vorsprung 41 (vgl.:
FIG. 4 ), in dessen Hals eine zentrale Aussparung 34 gebildet ist, welche gegenförmig zu einem an der Abtriebswelle 7 gebildeten Ritzel 43 ausgebildet ist (vgl.:FIG. 6 ,8 ). Das zweite Zahnrad 33 ist auf die Abtriebswelle 7 aufgeschoben. Dabei sind die Zähne des Ritzels 43 der Abtriebswelle 7 auf der dem zweiten Zahnrad 33 zugewandten Seite zur Zahnhöhenreduktion (spanend) abgedreht, um einen axialen Anschlag für das zweite Zahnrad 33 zu schaffen. Somit ist das zweite Zahnrad 33 unter Bildung einer Passverzahnung drehfest mit dem Ritzel 43 und folglich mit der Abtriebswelle 7 gekoppelt. Die Abtriebswelle 7 ist über ein unteres Wälzlager und ein oberes Wälzlager 45, jeweils in Gestalt eines Nadellagers, gegenüber dem Getriebegehäuse 39 drehbar gelagert, sodass eine Drehachse A der Abtriebswelle 7 mit der vierten Rotationsachse R4 zusammenfällt (vgl.:FIG. 3 ). Die Motorachse M, die Rotationsachsen R1 bis R3 und die Rotationsachse R4 bzw. die Drehachse A sind dabei, insbesondere entlang einer gemeinsamen Ebene, voneinander beanstandet, jedoch zueinander parallel ausgerichtet, vorgesehen. - Das untere Wälzlager 45 der Abtriebswelle 7 ist an der zuvor beschriebenen Hülse 37 des Getriebegehäuses 39 in derselben Ebene (also auf der gleichen Höhe) vorgesehen, wie das Wälzlager 35 des zweiten Zahnrads 33 (vgl.:
FIG. 4 ). Damit umgibt das Wälzlager 35 des zweiten Zahnrads 33 das untere Wälzlager 45 der Abtriebswelle 7 unter Bildung einer besonders kompakten Ausgestaltung. Alternativ dazu könnte das Wälzlager 35 des zweiten Zahnrads 33 auch das obere Wälzlager 45 der Abtriebswelle 7 umgeben. Die Bezeichnungen unteres Wälzlager 45 und oberes Wälzlager 45 beziehen sich auf die inFIG. 4 dargestellte Orientierung des automatischen Antriebs 1. - Durch diese spezielle Ausgestaltung ist eine bevorzugte Gehäusehöhe von 70 mm einzuhalten.
- In der hier beschriebenen Ausgestaltung fungiert das zweite Zahnrad 33 als getriebenes Zahnrad der letzten Getriebestufe 19 im Sinne der vorliegenden Erfindung. Hierzu sei angemerkt, dass in einem Fall, in welchem ein Getriebe 5 mit nur einer einzelnen Getriebestufe vorgesehen sein sollte, diese eine Getriebestufe zugleich auch als letzte Getriebestufe im Sinne der vorliegenden Erfindung zu betrachten wäre.
- Die Antriebswelle 21 der elektrischen Antriebseinheit 3 ist über das Getriebe 5 in einem vorgegebenen festen Übersetzungsverhältnis rotationsfest mit der Abtriebswelle 7 gekoppelt, womit die elektrische Antriebseinheit 3 im montierten Zustand an einer Drehtür diese aktiv verschwenken und\oder in einer bestimmten Stellung, insbesondere in ihrer offenen Stellung, halten kann.
- Um die Drehtür automatisch in ihre geschlossene Stellung zu verschwenken, umfasst der hier gezeigte automatische Antrieb 1 die Rückstelleinrichtung 9.
- Die konkrete strukturelle Ausgestaltung sowie Funktionsweise dieser Rückstelleinrichtung 9 wird im Folgenden genauer beschrieben.
- Wie besonders gut in
FIG. 1 zu sehen ist, umfasst die hier verwirklichte Rückstelleinrichtung 9 ein bewegliches Bauteil 49 und einen mechanischen, nicht-elektrischen Energiespeicher 51 in Gestalt einer Schraubenfeder. Das eine (linke) Ende der Schraubenfeder 51 ist auf einem Federteller 53 abgestützt, dessen axiale Position über ein Schneckengetriebe 55 einstellbar ist. Das andere (rechte) Ende der Schraubenfeder 51 drückt senkrecht zur Drehachse A der Abtriebswelle 7 gegen das bewegliche Bauteil 49. Eine Vorspannung der Schraubenfeder 51 ist über eine Schraubbewegung an dem Schneckengetriebe 55 einstellbar. - Das bewegliche Bauteil 49 ist vorliegend als Kolben bzw. nach Art eines Kolbens ausgebildet, welcher zusammen mit der Schraubenfeder 51 in einer Bohrung innerhalb eines entsprechenden Kolbengehäuses 57 (vgl.:
FIG. 3 ) vorgesehen ist. Bei dem Kolbengehäuse 57 handelt es sich um ein Kolbengehäuse 57, in welchem das bewegliche Bauteil 49 senkrecht zur Drehachse A der Abtriebswelle 7 beweglich gelagert ist. Dabei weist das bewegliche Bauteil 49 ein Spiel von bevorzugt 0,1 bis 0,2 mm zur Innenfläche des Kolbengehäuses 57 auf und kann fettgeschmiert sein. Die Steuereinheit 11 ist hierbei über das Kolbengehäuse 57 an dem Grundkörper 13 befestigt. - Zur Lagerung des beweglichen Bauteils 49 sind drei entlang der axialen Bewegungsrichtung des beweglichen Bauteils 49 nebeneinander vorgesehene und parallel zueinander ausgerichtete, wälzgelagerte Rollen 59 vorgesehen. Die Rollenachsen RA1 bis RA3 der wälzgelagerten Rollen 59 sind dabei allesamt senkrecht zur axialen Bewegungsrichtung des beweglichen Bauteils 49 ausgerichtet und liegen voneinander beabstandet in einer gemeinsamen Ebene. Sie sind jeweils über eine Nadelhülse 60a und einen entsprechenden Zylinderbolzen 60b translatorisch starr mit dem Getriebegehäuse 39 verbunden (vgl.:
FIG. 4 ). Die radial umlaufenden Laufflächen 59a der wälzgelagerten Rollen 59 sind dabei jeweils gegengleich zu einer entsprechenden Lauffläche 49a an dem beweglichen Bauteil 49 geformt und liegen an dieser an. Konkret ist dabei die Lauffläche 49a des beweglichen Bauteils 49 quer, insbesondere senkrecht, zur axialen Bewegungsrichtung des beweglichen Bauteils 49 konvex und sind die Laufflächen 59a der wälzgelagerten Rollen 59 entsprechend konkav geformt. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige und stabile Lagerung des beweglichen Bauteils 49. - Alternativ zu der gezeigten Ausgestaltung mit drei in einer Ebene angeordneten wälzgelagerten Rollen 59 können auch mehr oder weniger wälzgelagerte Rollen 59, welche insbesondere auch nicht unbedingt in einer einzelnen Ebene liegen müssen, vorgesehen werden, um das bewegliche Bauteil 49 zu lagern.
- Zur Kopplung mit dem Ritzel 43 der Abtriebswelle 7 weist das bewegliche Bauteil 49 einen Durchbruch 61 auf, durch welchen das Ritzel 43 der Abtriebswelle 7 verläuft. Das bewegliche Bauteil 49 weist entlang der Innenwand dieses Durchbruchs 61 einen sich axial erstreckenden Zahnstangenabschnitt 63 auf. Die Zähne dieses Zahnstangenabschnitts 63 stehen in permanentem Eingriff mit den Zähnen des Ritzels 43 der Abtriebswelle 7, um über ein so gebildetes Zahnstangengetriebe 65 auch das bewegliche Bauteil 49 und damit die Rückstelleinrichtung 9 mit der Abtriebswelle 7 zu koppeln.
- Im Folgenden wird die Einbindung des oben beschriebenen automatischen Antriebs 1 in eine Drehtür, insbesondere in eine Rauch- und/oder Feuerschutztür geschrieben.
- Eine Drehtür mit einem entsprechenden automatischen Antrieb 1 umfasst einen Türrahmen sowie ein relativ zu dem Türrahmen verschwenkbar aufgehängtes Türblatt. Das Türblatt ist zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung verschwenkbar. Der zuvor beschriebene automatische Antrieb 1 ist über seinen Grundkörper 13 an einem von dem Türrahmen und dem Türblatt fixiert bzw. befestigt. Je nach konkretem Einsatz ist entweder ein oberes oder ein unteres Ende der Abtriebswelle 7 drehfest mit einem ersten Ende 67a eines Hebels 67 verbunden (vgl.:
FIG. 5 ). Das zweite Ende 67b des Hebels 67 ist drehbar mit einem Gleitstein (nicht dargestellt) gekoppelt. Der besagte Gleitstein ist entlang einer Gleitschiene (nicht gezeigt) verschieblich gelagert, wobei die Gleitschiene an dem anderen von dem Türrahmen und dem Türblatt fixiert bzw. befestigt ist. - Nun wird kurz die Funktionsweise des beschriebenen automatischen Antriebs 1 in einer solchen Drehtür, insbesondere in einer entsprechenden Rauch- und/oder Brandschutztür, beschrieben.
- Anfangs befindet sich das Türblatt in seiner geschlossenen Stellung und verschließt damit die durch den Türrahmen umrahmte Durchgangsöffnung der Drehtür. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der automatische Antrieb 1 in dem in den
Figuren 1 bis 3 gezeigten Zustand. - Um die Drehtür passieren zu können, wird das Türblatt durch eine entsprechende Ansteuerung der elektrischen Antriebseinheit 3 aus seiner geschlossenen Stellung in seine offene Stellung verschwenkt. Während dieser Öffnungsbewegung dreht sich die Abtriebswelle 7 mit seinem Ritzel 43 um die Drehachse A. Über das gebildete Zahnstangengetriebe 65, welches zwischen dem Ritzel 43 der Abtriebswelle 7 und dem beweglichen Bauteil 49 wirkt, resultiert diese Drehbewegung der Abtriebswelle 7 in einer translatorischen Bewegung des beweglichen Bauteils 49 senkrecht zur Drehachse A der Abtriebswelle 7 (nach links in den
Figuren 1 bis 3 ). Dies wiederum führt zu einer Stauchung der Schraubenfeder 51 und damit zu einer Aufladung dieser mit potentieller Energie. - Eine Antriebskraft der Antriebseinheit 3, welche zum Öffnen und/oder anschließenden Offenhalten der Drehtür erzeugt wird, wird dabei über das Getriebe 5 auf die Abtriebswelle 7 übertragen.
- Sobald das Türblatt freigegeben wird, insbesondere indem der Motor der elektrischen Antriebseinheit 3 nicht mehr bestromt wird, drückt die Schraubenfeder 51 unter Aufwendung der zuvor aufgenommenen potentiellen Energie das bewegliche Bauteil 49 senkrecht zur Drehachse A der Abtriebswelle 7 zurück in seine ursprüngliche Stellung (also nach rechts in den
Figuren 1 bis 3 ). - Dies führt aufgrund des Zahnstangengetriebes 65 zu einer Drehung der Abtriebswelle 7 in der zur vormaligen Drehung entgegengesetzten Richtung und damit zu einer Verschwenkung des Türblatts zurück in seine geschlossene Stellung.
- Dabei schafft das Zwischenrad 31 der letzten Getriebestufe 19 des Getriebes 5 den zur freien Bewegung des beweglichen Bauteils 49 notwendigen Bauraum. Insbesondere ermöglicht das Zwischenrad 31 nämlich die weiteren Getriebestufen 15 und 17 des Getriebes 5 sowie die elektrische Antriebseinheit 3 von der Abtriebswelle 7 weg (in den
Figuren 1 bis 3 nach rechts) zu verlagern. - Die wälzgelagerten Rollen 59 hingegen dienen zur möglichst reibungsarmen und dennoch zuverlässigen Lagerung des axial beweglichen Bauteils 49. Eine Wälzlagerung ist gegenüber einer Gleitlagerung weniger reibungsbehaftet.
- Somit wird eine besonders platzsparende, zuverlässige und dabei noch kostengünstige Gesamtausgestaltung geschaffen.
- Insbesondere kann die gebildete Drehtür dazu ausgebildet sein, bei jeder Begehung automatisch geöffnet und unmittelbar wieder automatisch geschlossen zu werden. Solche Türen sind beispielsweise aus Krankenhäusern bekannt, wobei zur Aktivierung der elektrischen Antriebseinheit 3 zum Öffnen der Drehtür ein separater Taster vorgesehen sein kann. Bei einer solchen Ausgestaltung wird der Energiespeicher 51 der Rückstelleinrichtung 9 bei jedem Öffnen gespannt bzw. aufgeladen. Beim Schließen der Tür kann der Motor der Antriebseinheit 3 generatorisch betrieben werden und dabei die Schließbewegung abbremsen bzw. dämpfen. Dies ermöglicht den Verzicht auf eine separate Dämpfungshydraulik. Vor dem Schließen kann die Drehtür unter Umständen durch die Antriebseinheit 3 oder eine Haltevorrichtung eine vorgegebene Zeit lang offengehalten werden. Auch ein permanentes Offenhalten der Drehtür durch die Antriebseinheit 3 wäre denkbar.
- Abschließend sei darauf hingewiesen, dass in der oben beschriebenen Ausgestaltung, das getriebene Zahnrad 33 der letzten Getriebestufe 19, das Ritzel 43 der Abtriebswelle 7 und das bewegliche Bauteil 49 die in
FIG. 6 gezeigte Ausgestaltung aufweisen. Konkret ist hierbei das Ritzel 43 der Abtriebswelle 7 rotatorisch ungleichmäßig ausgebildet. Die Aussparung 34 in dem zweiten Zahnrad 33 sowie der Durchbruch 61 mit dem Zahnstangenabschnitt 63 im beweglichen Bauteil 49 sind hierzu entsprechend ungleichmäßig, insbesondere wellenförmig, ausgebildet. Diese spezifische Ausbildung der inFIG. 6 gezeigten Komponenten ist auf den inFIG. 5 gezeigten Einsatz des automatischen Antriebs 1 in einer Drehtür mit einem Hebel 67 mit einem Gleitstein (nicht gezeigt) und einer Gleitschiene (nicht gezeigt) zugeschnitten. Durch diese ungleichmäßige Form kann auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise die Drehmomentkennlinie des automatischen Antriebs 1 an die Anforderungen in derartigen Drehtüren angepasst werden. - Alternativ zu der in
FIG. 5 gezeigten Ankopplung mittels eines Hebels 67 mit einem Gleitstein und einer Gleitschiene sind auch Ausgestaltungen möglich, bei welchen der automatische Antrieb 1 über ein Gestänge 69 mit dem Türrahmen bzw. dem Türblatt gekoppelt ist. - Wie hierzu beispielsweise in
FIG. 7 gezeigt ist, umfasst ein solches Gestänge 69 beispielsweise einen ersten Arm 71, welcher an seinem ersten Ende 71a drehfest mit der Abtriebswelle 7 und an seinem, dem ersten Ende 71a gegenüberliegenden, zweiten Ende 71b über ein Drehgelenk mit einem ersten Ende 73a eines zweiten Arms 73 gekoppelt ist. Das dem ersten Ende 73a gegenüberliegende zweite Ende 73b des zweiten Arms 73 ist über ein weiteres Drehgelenk mit einem Fuß 75 des Gestänges 69 gekoppelt. Der Fuß 75 ist dazu ausgebildet, unbeweglich an dem Türrahmen bzw. an dem Türblatt befestigt zu werden, um den automatischen Antrieb 1 mit diesem zu koppeln. - Um bei einer solchen Ausgestaltung mit einem Gestänge 69 eine vorteilhafte Drehmomentkennlinie zu erhalten, ist das Ritzel 43 der Abtriebswelle 7 bevorzugt rotationssymmetrisch auszubilden. Dementsprechend ist auch die Aussparung 34 in dem zweiten Zahnrad 33 rotationssymmetrisch und der Zahnstangenabschnitt 63 in dem Durchbruch 61 des beweglichen Bauteils 49 gleichmäßig, insbesondere gerade, auszubilden. Eine derartige Ausgestaltung ist beispielhaft in
FIG. 8 gezeigt. - Durch die konkrete Wahl der Ausgestaltung bzw. durch den einfachen Austausch der drei in den
Figuren 6 und8 gezeigten Komponenten 33, 43 und 49 des automatischen Antriebs 1 kann der gebildete automatische Antrieb 1 ohne eine aufwändige Anpassung der übrigen Komponenten des automatischen Antriebs 1 an den konkret vorgesehenen Einsatz (also entweder mit gleitschienen-gelagertem Hebel 67 oder mit Gestänge 69) angepasst werden. - Abschließend sei darauf hingewiesen, dass einem Fachmann im Lichte der obigen Beschreibung der Ausführungsbeispiele ohne weiteres eine Vielzahl von naheliegenden Kombinationen und/oder äquivalenten Modifikationen dieser in den Sinn kommen. Solche sind vorliegend gegebenenfalls nicht explizit beschrieben, jedoch nichtsdestotrotz von dem Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche umfasst.
-
- 1
- automatischer Antrieb
- 3
- elektrische Antriebseinheit
- 5
- Getriebe
- 7
- Abtriebswelle
- 9
- Rückstelleinrichtung
- 11
- Steuereinheit
- 13
- Grundkörper
- 15
- erste Getriebestufe
- 17
- zweite/mittlere Getriebestufe
- 19
- dritte/letzte Getriebestufe
- 21
- Antriebswelle
- 23
- Riemen
- 25
- Riemenscheibe
- 26
- erstes Ritzel
- 27
- erstes Zahnrad
- 29
- zweites Ritzel
- 31
- Zwischenrad
- 33
- zweites/getriebenes Zahnrad
- 34
- Aussparung
- 35
- Wälzlager des zweiten Zahnrads 33
- 37
- Hülse
- 39
- Getriebegehäuse
- 41
- Vorsprung
- 43
- Ritzel der Abtriebswelle 7
- 45
- unteres und oberes Wälzlager
- 49
- bewegliches Bauteil/ Kolben
- 49a
- Lauffläche entlang des beweglichen Bauteils 49
- 51
- Energiespeicher/ Schraubenfeder
- 53
- Druckplatte
- 55
- Gewindekörper
- 57
- Kolbengehäuse
- 59
- wälzgelagerte Rolle
- 59a
- Lauffläche entlang der wälzgelagerten Rolle 59
- 60a
- Nadelhülse
- 60b
- Zylinderbolzen
- 61
- Durchbruch
- 63
- Zahnstangenabschnitt
- 65
- Zahnstangengetriebe
- 67
- Hebel
- 67a
- erstes Ende
- 67b
- zweites Ende
- 69
- Gestänge
- 71
- erster Arm
- 71a
- erstes ende
- 71b
- zweites Ende
- 73
- zweiter Arm
- 73a
- erstes Ende
- 73b
- zweites Ende
- 75
- Fuß
- 100
- elektrischer Motor
- 102
- Rotor/ Glocke
- 104
- erste Permanentmagnete
- 106
- Stator
- 108
- Magnetsensoreinrichtung
- 110
- Geberspur/ zweite Permanentmagnete
- 112
- Magnetsensoreinrichtung
- 114
- Magnetspule
- A
- Drehachse der Abtriebswelle
- M
- Motorachse
- R1
- erste Rotationsachse
- R2
- zweite Rotationsachse
- R3
- dritte Rotationsachse
- R4
- vierte Rotationsachse
- RA1
- erste Rollenachse
- RA2
- zweite Rollenachse
- RA3
- dritte Rollenachse
Claims (15)
- Automatischer Antrieb (1) für eine Drehtür, insbesondere für eine Rauch- und/oder Feuerschutztür, wobei der automatische Antrieb (1) umfasst:eine elektrische Antriebseinheit (3), welche dazu ausgebildet ist, im montierten Zustand die Drehtür aktiv von ihrer geschlossenen Stellung in ihre offene Stellung zu verschwenken und/oder in ihrer offenen Stellung zu halten;eine Steuereinheit (11) zur Steuerung der elektrischen Antriebseinheit (3); undein Getriebe (5), welches die elektrische Antriebseinheit (3) mit einer drehbar gelagerten Abtriebswelle (7) des automatischen Antriebs (1) koppelt, wobei die elektrische Antriebseinheit (3) einen elektrischen Motor (100) mit einem Motorgehäuse, einem Stator (106) mit Magnetspulen (114) und einem Rotor (102) mit einem Satz von kreisförmig um den Stator (106) herum angeordneten ersten Permanentmagneten (104) zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments umfasst,dadurch gekennzeichnet, dassder elektrische Motor (100) einen innerhalb des Motorgehäuses angeordneten Drehgeber aufweist, der eine Magnetsensoreinrichtung (108) und eine von der Magnetsensoreinrichtung (108) erfassbare Geberspur aus einem Satz von zweiten Permanentmagneten (110) umfasst, welche drehfest mit dem Rotor (102) verbunden sind,wobei die Steuereinheit (11) mit der Magnetsensoreinrichtung (108) gekoppelt und dazu ausgebildet ist, die Magnetspulen (114) des Stators (106) basierend auf dem Ausgabesignal der Magnetsensoreinrichtung (108) anzusteuern.
- Automatischer Antrieb (1) nach Anspruch 1,
wobei es sich bei dem elektrischen Motor (100) um einen, insbesondere bürstenlosen, Gleichstrommotor handelt. - Automatischer Antrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei es sich bei dem elektrischen Motor (100) um einen Außenläufermotor handelt. - Automatischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Geberspur aus dem Satz von zweiten Permanentmagneten (110) radial umlaufend auf einer zu einer Motorachse (M) senkrechten Deckfläche (102a) des Rotors (102) vorgesehen ist, und bevorzugt der Satz von ersten Permanentmagneten (104) umfänglich entlang einer die Motorachse (M) radial umgebenen Seitenwand (102b) des Rotors (102) vorgesehen ist.
- Automatischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Geberspur durch mindestens 40, insbesondere zwischen 80 und 120, zweite Permanentmagnete (110) gebildet ist.
- Automatischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetsensoreinrichtung (108) wenigstens einen unbeweglich montierten Hallsensor, insbesondere wenigstens zwei und bevorzugt drei unbeweglich montierte Hallsensoren, umfasst.
- Automatischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (5) zur schlupffreien Übertragung einer Rotationsbewegung des Rotors (102) des elektrischen Motors (100) der elektrischen Antriebseinheit (3) auf die Abtriebswelle (7), insbesondere lediglich über formschlüssige Getriebestufen (15, 17, 19), ausgebildet ist.
- Automatischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,wobei das Getriebe (5) dreistufig ausgebildet ist, wobei bevorzugt die Getriebestufen axial zueinander versetzt angeordnet sind,wobei die erste Getriebestufe (15) insbesondere eine Zahnriemengetriebestufe ist,wobei die zweite Getriebestufe (17) insbesondere eine, bevorzugt schrägverzahnte, Stirnradgetriebestufe ist,wobei die dritte und letzte Getriebestufe (19) insbesondere eine, bevorzugt geradverzahnte, Stirnradgetriebestufe.
- Automatischer Antrieb (1) nach Anspruch 8,
wobei das getriebene Zahnrad der letzten Getriebestufe (19) rotationsfest mit der Abtriebswelle (7) verbunden ist und als eine Stirnradgetriebestufe mit wenigstens einem, insbesondere genau einem, Zwischenrad (31) ausgebildet ist. - Automatischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,wobei der automatische Antrieb (1) eine Rückstelleinrichtung (9) mit einem nicht-elektrischen Energiespeicher (51) umfasst,wobei die Rückstelleinrichtung (9) dazu ausgebildet ist, im montierten Zustand die Drehtür in Richtung ihrer geschlossenen Stellung zu beaufschlagen,wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der nicht-elektrische Energiespeicher (51) über ein senkrecht zur Drehachse der Abtriebswelle (7) bewegliches Bauteil (49) mit der Abtriebswelle (7) gekoppelt ist.
- Automatischer Antrieb (1) nach Anspruch 10,
wobei das bewegliche Bauteil (49) wälzgelagert ist. - Automatischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Drehachse (A) der Abtriebswelle (7), eine Motorachse (M) des elektrischen Motors (100) und alle Rotationsachsen (R1, R2, R3, R4) der Zahnräder (27, 31, 33) und Ritzel (26, 29) des Getriebes (5) parallel zueinander ausgerichtet sind. - Automatischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,wobei der Außendurchmesser des elektrischen Motors (100) der elektrischen Antriebseinheit (3) quer zu seiner Motorachse (M) größer als die Länge des elektrischen Motors (100) entlang seiner Motorachse (M) ist, und/oderwobei der elektrische Motor (100) der elektrischen Antriebseinheit (3) dazu ausgebildet ist, bei einem Verschwenken der Drehtür in Richtung ihrer geschlossenen Stellung als Generator zu wirken, um eine Schließbewegung der Drehtür zu dämpfen.
- Drehtür, insbesondere Rauch- und/oder Feuerschutztür, umfassend:einen Türrahmen;ein Türblatt, welches relativ zu dem Türrahmen zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung verschwenkbar aufgehängt ist; einen automatischen Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; undein Gestänge (69) oder einen Hebel (67) mit einem Gleitstein und einer Gleitschiene;wobei der automatische Antrieb (1) entweder an dem Türrahmen fixiert und über das Gestänge (69) oder den Hebel (67) mit dem Gleitstein und der Gleitschiene mit dem Türblatt gekoppelt ist, oder an dem Türblatt fixiert und über das Gestände (69) oder den Hebel (67) mit dem Gleitstein und der Gleitschiene mit dem Türrahmen gekoppelt ist.
- Drehtür nach Anspruch 14 mit einer Rückstelleinrichtung (9) entsprechend Anspruch 10,
wobei der nicht-elektrischer Energiespeicher (51) der Rückstelleinrichtung (9) dazu ausgebildet ist, durch eine Öffnungsbewegung des Türblatts, welche durch die elektrische Antriebseinheit (3) hervorgerufen oder zumindest unterstützt wird, mit Energie aufgeladen zu werden und nach einer Freigabe des Türblatts dieses mit Hilfe der aufgeladenen Energie zurück in seine geschlossene Stellung zu verschwenken.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102023208571.2A DE102023208571B3 (de) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | Automatischer Antrieb und Drehtür mit einem solchen automatischen Antrieb |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP4520910A1 true EP4520910A1 (de) | 2025-03-12 |
Family
ID=92295746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP24193556.8A Pending EP4520910A1 (de) | 2023-09-06 | 2024-08-08 | Automatischer antrieb und drehtür mit einem solchen automatischen antrieb |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4520910A1 (de) |
| DE (1) | DE102023208571B3 (de) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202008003106U1 (de) * | 2008-03-05 | 2008-10-16 | Landert-Motoren Ag | Antrieb für automatische Schiebetüren |
| DE102020125098A1 (de) * | 2020-09-25 | 2022-03-31 | Dormakaba Deutschland Gmbh | Verfahren zum Verschwenken eines Flügels mit einer Antriebseinrichtung und Antriebseinrichtung zum Verschwenken eines Flügels |
-
2023
- 2023-09-06 DE DE102023208571.2A patent/DE102023208571B3/de active Active
-
2024
- 2024-08-08 EP EP24193556.8A patent/EP4520910A1/de active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202008003106U1 (de) * | 2008-03-05 | 2008-10-16 | Landert-Motoren Ag | Antrieb für automatische Schiebetüren |
| DE102020125098A1 (de) * | 2020-09-25 | 2022-03-31 | Dormakaba Deutschland Gmbh | Verfahren zum Verschwenken eines Flügels mit einer Antriebseinrichtung und Antriebseinrichtung zum Verschwenken eines Flügels |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102023208571B3 (de) | 2025-01-30 |
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