EP4632184A1

EP4632184A1 - Antrieb für eine tür oder ein fenster mit verbessertem wirkungsrad

Info

Publication number: EP4632184A1
Application number: EP25161818.7A
Authority: EP
Inventors: Benjamin Wörner
Original assignee: Geze GmbH
Current assignee: Geze GmbH
Priority date: 2024-03-15
Filing date: 2025-03-05
Publication date: 2025-10-15
Also published as: DE102024107399B3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb zum Betätigen eines beweglichen Flügels, insbesondere einer Tür oder eines Fensters, mit einem Gehäuse mit einer Längsachse, wobei das Gehäuse eine entlang der Längsachse verlaufende erste Gehäuseseite und eine entlang der Längsachse verlaufende zweite Gehäuseseite aufweist, wobei die erste Gehäuseseite dazu eingerichtet ist, dem Flügel zugewandt angeordnet zu werden und die zweite Gehäuseseite dazu eingerichtet ist, von dem Flügel abgewandt angeordnet zu werden, einem Motor, einer Getriebeeinheit, aufweisend eine Schraubradstufe mit einer Schnecke und einem Schraubrad, wobei die Schnecke und das Schraubrad kämmend in Eingriff stehen, einer ersten Stirnradstufe mit einem ersten Stirnrad und einer zweiten Stirnradstufe mit einem zweiten Stirnrad, zum Antrieb einer Abtriebswelle, und einem Energiespeicher, wobei der Motor und der Energiespeicher in dem Gehäuse so angeordnet sind, dass sie sich entlang der Längsachse des Gehäuses auf gegenüberliegenden Seiten der Abtriebswelle befinden. Eine erste Gerade, welche die Längsachse der Abtriebswelle schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft, ist dabei zwischen der Längsachse der Schnecke und einer zweiten Geraden, welche die Längsachse des Schraubrades schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft, angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb zum Betätigen eines beweglichen Flügels, insbesondere einer Tür oder eines Fensters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
(Automatische) Antriebe für Türen übertragen die Motorbewegung meist über ein Schnecken- oder Schraubradgetriebe und mehrere Stirnradstufen auf die Abtriebswelle des Antriebes. Beim Öffnen der Türe wird ein Energiespeicher gespannt, welcher häufig parallel zum Motor bzw. Getriebe in der Tiefe des Antriebes angeordnet ist, d.h. bei Draufsicht auf den an der Tür montierten Antrieb vor oder hinter dem Motor angeordnet ist. Dadurch ist der Bauraum für das Getriebe beschränkt, was Auswirkungen auf die Auslegung des Getriebes hat. Die Schnecken- oder Schraubradstufen weisen durch den geringen Bauraum meist wenige Gänge und kleine Schraubräder auf, um kompakter bauen zu können. Dadurch fällt aber der Wirkungsgrad der Antriebe in der Regel sehr gering aus.
Oft weisen Antriebe auch einen sehr langen Bauraum auf, sind bei Draufsicht auf den Antrieb bei Montage an der Tür, also sehr breit ausgebildet.
Durch den Platzbedarf des Energiespeichers gestaltet sich die konstruktive Anbindung des Motorgetriebes oftmals komplex und anderen Komponenten wie z.B. der Lagerung steht weniger Bauraum zur Verfügung, wodurch der Antrieb insgesamt weniger leistungsfähig wird oder mehr Bauraum benötigt.
Weiterhin sind Abtriebswelle und Energiespeicher in der Regel zueinander versetzt, wodurch Biegemomente auf den Käfig bzw. das Gehäuse und die Zugstange des Antriebes wirken. Dementsprechend ist häufig eine besonders aufwändige und kostenintensive Konstruktion des Antriebes erforderlich, um die genannten Kräfte aufnehmen zu können.
Weiterhin weist die Schneckenstufe oft eine hohe Übersetzung auf (Übersetzungsverhältnis größer 8), wodurch die Kräfte auf das Schraubrad, das sich an die Schnecke anschließt, sehr hoch sind. Dementsprechend müssen häufig teure Materialien für diese Bauteile verwendet werden.
Die ersten beiden Getriebestufen, d.h. die Schneckenstufe und die Stirnradstufe, weisen zusammen ebenfalls meist eine hohe Übersetzung auf (Übersetzungsverhältnis größer 35) bzw. die zweite Stirnradstufe weist oft eine Übersetzung größer 5 auf. Insofern werden auch die Kräfte auf das Stirnrad sehr hoch, sodass auch für das Stirnrad oftmals teure Materialien verwendet werden müssen.
Wird die Türe durch den Antrieb geöffnet, schließt bei automatischen Antrieben der Energiespeicher die Türe nach dem Öffnungsvorgang wieder. Dabei wird über das Getriebe der (unbestromte) Motor mitbewegt. Motoren haben ein Rastmoment, also einen Verdrehwiderstand, welcher letztlich durch die Permanentmagneten im Motor verursacht wird. Mit anderen Worten ist das Rastmoment, auch bekannt als Haltemoment, das Moment, das erforderlich ist, um den Motor in einer bestimmten Position zu halten, wenn er nicht aktiv arbeitet. Je höher das Rastmoment ist, desto mehr Widerstand entsteht beim Schließen der Türe (gegen den Energiespeicher) und desto geringer ist der Wirkungsgrad des mechanischen Systems. Insofern besteht Bedarf nach besser konstruierten Antrieben, um den Widerstand gegen den Energiespeicher zu verringen bzw. den Wirkungsgrad des Antriebes zu steigern.
Aus der EP 3 309 339 B1 ist eine Antriebsvorrichtung in Form eines Drehantriebes für einen Flügel einer Tür oder eines Fensters, mit einem Gehäuse, einer Abtriebswelle zur Betätigung einer zwischen Rahmen und Flügel angeordneten Hebelmechanik und einem mechanischen Energiespeicher, mittels dem die Abtriebswelle antreibbar ist, bekannt. Bei dem in den Figuren gezeigten Antrieb sind der Elektromotor und der Energiespeicher auf gegenüberliegenden Seiten des Getriebes angeordnet.
Der aus der EP 3 309 339 B1 bekannte Antrieb weist konstruktionsbedingt einen Wirkungsgrad auf, der steigerungsfähig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für eine Tür oder ein Fenster zu schaffen, der einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist. Der Antrieb soll so konstruiert sein, dass er trotz hohen Wirkungsgrades besonders kompakt und günstig ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Antriebes ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Der erfindungsgemäße Antrieb umfasst ein Gehäuse mit einer Längsachse, wobei das Gehäuse eine entlang der Längsachse verlaufende erste Gehäuseseite und eine entlang der Längsachse verlaufende zweite Gehäuseseite aufweist, wobei die erste Gehäuseseite dazu eingerichtet ist, dem Flügel zugewandt angeordnet zu werden und die zweite Gehäuseseite dazu eingerichtet ist, von dem Flügel abgewandt angeordnet zu werden, einen Motor, eine Getriebeeinheit, aufweisend eine Schraubradstufe mit einer Schnecke und einem Schraubrad, wobei die Schnecke und das Schraubrad kämmend in Eingriff stehen, einer ersten Stirnradstufe mit einem ersten Stirnrad und einer zweiten Stirnradstufe mit einem zweiten Stirnrad, zum Antrieb einer Abtriebswelle, und einen Energiespeicher. Dabei sind der Motor und der Energiespeicher in dem Gehäuse so angeordnet, dass sie sich entlang der Längsachse des Gehäuses auf gegenüberliegenden Seiten der Abtriebswelle befinden. Eine erste Gerade, welche die Längsachse der Abtriebswelle schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft, ist dabei zwischen der Längsachse der Schnecke und einer zweiten Geraden, welche die Längsachse des Schraubrades schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft, angeordnet.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden sämtliche oben genannten Probleme durch einen leistungsstarken, kostengünstigen und kompakten Antrieb gelöst.
Der Antrieb weist dazu eine besonders einfache, getrennte Bauweise auf, bei welcher der Energiespeicher auf einer Seite der Abtriebswelle und die der Motor sowie große Teile der Getriebeeinheit gegenüberliegend der Abtriebswelle ausgeführt sind. Dadurch können das Getriebe (bzw. die Getriebeeinheit) und der Energiespeicher getrennt voneinander besonders einfach ausgeführt sein. Der Bauraum des Schraubrades in der Tiefe des Antriebes (d.h. zwischen erster Gehäuseseite und zweiter Gehäuseseite) kann mithin optimal ausgenutzt ausgeführt werden. Insofern kann ein verhältnismäßig großes Schraubrad gewählt werden. Insbesondere durch die Anordnung des Motors bzw. der Schnecke und einen Getriebeaufbau derart, dass sichergestellt ist, dass eine erste Gerade, welche die Längsachse der Abtriebswelle schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft zwischen der Längsachse der Schnecke und einer zweiten Geraden, welche die Längsachse des Schraubrades schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft, angeordnet ist, wird ein Antrieb ermöglicht, dessen Komponenten nicht aus Platzgründen ineinander verschachtelt sein bzw. eingreifen müssen. Das Schraubrad kann möglichst groß gewählt werden und derart im Gehäuse angeordnet werden, dass es weitestgehend mit der ersten oder zweiten Gehäuseseite abschließt.
Insofern ist bei der vorliegenden Erfindung die Anordnung der einzelnen Bestandsteile des Antriebes innerhalb des Gehäuses (und zueinander) entscheidend. Mit der gewählten Anordnung wird insbesondere sichergestellt, dass die Bauteile der Getriebeeinheit (d.h. Schnecke, Schraubrad und Stirnräder) möglichst groß ausgeführt sein können, ohne dass auf eine komplizierte Mechanik zurückgegriffen werden muss.
Üblicherweise, insbesondere auch in dem aus der der EP 3 309 339 B1 bekannten Antrieb, ist die Längsachse der Schnecke zwischen der ersten Geraden und der zweiten Geraden angeordnet.
Der erfindungsgemäße Antrieb ist dazu vorgesehen, standardmäßig am Rahmen einer Türe befestigt zu werden. Die Abtriebswelle des Antriebes ist so ausgebildet, dass an ihr ein Gestänge befestigt werden kann, welches den Antrieb mit dem Türblatt verbindet. Durch Verdrehen der Abtriebswelle kann somit die Türe geöffnet oder geschlossen werden. Der Energiespeicher ist dazu eingerichtet beim Öffnen der Türe aufgeladen zu werden und bei Stromausfall ein sicheres Schließen der Türe zu gewährleisten.
Der Motor ist vorteilhaft auf der der Zarge / dem Türblatt abgewandten Gehäuseseite des Antriebes angeordnet, um für Wartung und Montage die Zugänglichkeit zu verbessern. Grundsätzlich ist aber auch eine anderweitige Montage denkbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor so im Gehäuse angeordnet, dass er im Wesentlichen mit der ersten Gehäuseseite oder der zweiten Gehäuseseite abschließt, und die Schnecke ist im Gehäuse so angeordnet, dass die Längsachse der Schnecke zwischen der mit dem Motor abschließenden Gehäuseseite und der ersten Geraden angeordnet ist.
Mit anderen Worten ist der Motor im Gehäuse derart angeordnet, dass er möglichst nah an der ersten oder zweiten Gehäuseseite angeordnet ist bzw. an einer dieser Seiten anliegt. Da die Achse des Motors bzw. dessen Abtriebswelle mit der Längsachse der sich daran anschließenden Schnecke zusammenfällt (bzw. Geraden entlang der Achsen kongruent sind), kann mit dieser Anordnung erreicht werden, dass die Schecke ebenfalls möglichst nah an der gleichen Gehäuseseite wie der Motor angeordnet ist. Eine nah an der Gehäuseseite befindliche Schnecke, d.h. eine randständige Schnecke, wiederrum bietet in der Tiefe des Antriebes einen möglichst großen Bauraum für das sich mit der Schnecke in Eingriff stehende Schraubrad. Insofern kann der Bauraum des Schraubrades in der Tiefe optimal ausgenutzt werden und das Schraubrad kann maximal groß ausgeführt werden.
Geringfügige Abstände zwischen dem Motor und Gehäuseseite werden vorliegend ebenfalls als ein "Anliegen an" bzw. "Abschließen mit" der Gehäuseseite betrachtet.
Bevorzugt schließen das erste Stirnrad und/oder das zweite Stirnrad im Wesentlichen mit der gleichen Gehäuseseite ab, mit der der Motor abschließt.
Dabei werden geringfügige Abstände zwischen den Stirnrädern und der genannten Gehäuseseite ebenfalls als ein "Anliegen an" bzw. "Abschließen mit" der Gehäuseseite betrachtet. Durch eine derartige Anordnung kann der Antrieb besonders kompakt bzw. kurz (entlang seiner Längsachse) gebaut werden. Denn so steht den einzelnen Getriebezahnrädern bzw. den einzelnen Getriebestufen möglichst viel Platz in der Tiefe zur Verfügung, sodass eine Versetzung der Räder dahingehend, dass ein größerer Bauraum in der Länge beansprucht werden muss, nicht notwendig ist.
Vorteilhafterweise schließt das Schraubrad im Wesentlichen mit der Gehäuseseite ab, die der Gehäuseseite gegenüberliegt, mit welcher der Motor abschließt.
Mit anderen Worten ist der Durchmesser des Schraubrades so gewählt, dass das Schraubrad möglichst nah an der genannten Gehäuseseite angeordnet ist. Damit ist sichergestellt, dass der Bauraum des Schraubrades in der Tiefe optimal genutzt ist. Mit anderen Worten kann das Schraubrad damit maximal groß ausgeführt werden, denn in der Tiefe wird der Bauraum zwischen Schnecke und der Gehäuseseite, die dem Motor gegenüberliegt, vollständig ausgenutzt. Geringfügige Abstände zwischen dem Schraubrad und der genannten Gehäuseseite werden ebenfalls als ein "Anliegen an" bzw. "Abschließen mit" der Gehäuseseite betrachtet.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform weist die Schnecke mindestens vier Gänge auf. Zusätzlich oder alternativ weist die Schnecke eine Verzahnung mit einem Steigungswinkel von mindestens 25°, bevorzugt mindestens 30°, auf.
Üblicherweise beträgt die Gangzahl von Schnecken in Türantrieben 2, maximal 3. Eine erhöhte Gangzahl bietet eine größere Bandbreite an Übersetzungsverhältnissen. Insbesondere kann die Übersetzung, d.h. das Verhältnis der Anzahl der Zähne des Schraubrades zur Anzahl der Gänge der Schnecke, umso geringer werden, je größer die Anzahl der Gänge ist. Auch kann die Feinabstimmung der Übersetzung verbessert werden, wenn die Schnecke mehr Gänge aufweist. Ferner kann durch die Verwendung von mehreren Gängen die Belastung auf die einzelnen Zahnflanken besser verteilt werden, was Verschleiß reduzieren kann.
Ein Steigungswinkel von 25° oder mehr an der Schneckenverzahnung bzw. ein derartiger Steigungswinkel der Zahnflanken ist deutlich größer als bei Schnecken üblicher Antriebe. In der Tat beträgt der Steigungswinkel Schnecken üblicher Antriebe für Türen und dergleichen 10° bis 20°. Je größer der Steigungswinkel ist, desto kleiner ist die Gefahr für Zahnbruch. Das gilt sowohl für die Schnecke als auch für das mit der Schnecke in Eingriff stehende Schraubrad, dessen Verzahnung vorzugsweise den gleichen oder zumindest einen ähnlichen Steigungswinkel aufweist.
Durch den größeren Steigungswinkel kann der Wirkungsgrad bei angetriebener Schnecke von üblichen 60% bis 70% bei einer üblichen Übersetzung von 5 bis 15, signifikant auf ca. 80% erhöht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt das Übersetzungsverhältnis der Schraubradstufe höchstens 7,5, bevorzugt höchstens 7.
Durch eine derart niedrige Übersetzung der Schraubradstufe können Kräfte zwischen Schnecke und Schneckenrad reduziert werden. Dadurch kommt es zu weniger Verschleiß. Ferner ermöglicht eine Reduktion der wirkenden Kräfte, dass eine breitere Palette an möglichen Materialien zur Herstellung der Komponenten der Schraubradstufe verwendet werden kann.
Vorteilhafterweise weist das Schraubrad einen Durchmesser von mindestens 55 mm, bevorzugt mindestens 60 mm, auf.
Damit fällt das Schraubrad deutlich größer aus als bei bestehenden, vergleichbaren Antrieben. Da ein größerer Durchmesser auch mit einem größeren Umfang einhergeht, kann die Verzahnung des Schraubrades entsprechend angepasst werden. Insbesondere das Modul der Verzahnung, d.h. das Verhältnis aus Durchmesser und Anzahl der Zähne des Schraubrades, kann durch einen größeren Durchmesser erhöht werden, sodass gegen Verschleiß vorgebeugt werden kann. Das Risiko von Zahnbruch kann ebenso verringert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt das Übersetzungsverhältnis der ersten Stirnradstufe höchstens 5 und/oder das Übersetzungsverhältnis der zweiten Stirnradstufe beträgt mindestens 4,5.
Die Übersetzung der ersten Stirnradstufe beträgt bevorzugt höchstens 4,6. Wenn das Übersetzungsverhältnis der Schraubradstufe höchstens 7 beträgt und das Übersetzungsverhältnis der ersten Stirnradstufe höchstens 5 beträgt, beträgt das Übersetzungsverhältnis beider Stufen zusammen höchstens 35. Vorteilhafterweise beträgt das Übersetzungsverhältnis der beiden Stufen zusammen höchstens 33. Das Übersetzungsverhältnis der zweiten Stirnradstufe beträgt bevorzugt mindestens 5. Insgesamt kann dadurch eine ausreichende Gesamtübersetzung des Getriebes und ein ausreichend hohes Abtriebsmoment des Antriebes erreicht werden.
Grundsätzlich gilt, dass ein kleineres Übersetzungsverhältnis gegenüber einem größeren Übersetzungsverhältnis mehrere Vorteile bietet. Ein kleineres Übersetzungsverhältnis ermöglicht eine höhere Drehmoment- und Kraftübertragung. Insgesamt ist eine höhere Effizienz gegeben; es geht also weniger Energie im Getriebe verloren. Da ein kleineres Übersetzungsverhältnis in der Regel auch mit niedrigeren Drehzahlen an den einzelnen Getrieberädern (Schraubrad, Stirnräder) einhergeht, kann von geringeren Belastungen und weniger Verschleiß ausgegangen werden, was die Lebensdauer der Getriebeeinheit erhöhen kann.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das Schraubrad aus einem, bevorzugt unverstärkten, Kunststoff, insbesondere Polyamid, PA, oder Polyoxymethylen, POM, hergestellt und/oder das erste Stirnrad und/oder das zweite Stirnrad ist aus einem von unlegiertem Stahl, niedriglegiertem Stahl, oder Sintermetall hergestellt.
Wie eben erwähnt, sind insbesondere dann, wenn die Übersetzungsverhältnisse von Schraub- und Stirnradstufen verhältnismäßig klein sind, die dort wirkenden Kräfte relativ gering. Dementsprechend kann für die Herstellung des Schraubrades auf günstige, vorteilhaft unverstärkte, Kunststoffe zurückgegriffen werden und für die Herstellung der Stirnräder können günstigere Metalle herangezogen werden. Beispielsweise kann das Stirnrad vorteilhaft aus deinem günstigen Stahl oder aus einem kostengünstigen Sintermetall im Sinterverfahren hergestellt werden. So können Kosten eingespart werden. Dies gilt insbesondere dann, wann die genannten Bauteile im Spritzgussverfahren hergestellt werden können. Durch Verwendung unverstärkter Kunststoffe kann ferner auch die Lebensdauer des Spritzguss-Werkzeugs erhöht werden.
In einer anderen Ausführungsform kann eine dritte Gerade so angeordnet werden, dass sie, die Längsachse ersten Stirnrades schneidend und parallel zur Längsachse des Gehäuses verlaufend, zwischen der Längsachse der Schnecke und der ersten Geraden angeordnet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Energiespeicher als Feder ausgebildet, wobei die Feder in einer Federaufnahme aufgenommen ist und dazu eingerichtet ist über eine Schwinge und die Federaufnahme mit einer Druckkraft und/oder Zugkraft beaufschlagt zu werden, wobei die Schwinge und die Federaufnahme in dem Gehäuse so angeordnet sind, dass in einer Betrachtung entlang der Längsachse des Gehäuses sich die Abtriebswelle zwischen dem Motor auf einer Seite und der Schwinge und der Federaufnahme auf einer anderen Seite befindet, und/oder wobei die Feder in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass ihre Längsachse parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft.
Mit einer Ausbildung des Energiespeichers als Feder(-Speicher) ist ein konstruktiv einfacher und zugleich zuverlässiger Energiespeicher geschaffen.
Vorteilhaft weist der Antrieb neben den genannten Bauteilen auch eine Steuerelektronik zur Steuerung, insbesondere zum automatischen Öffnen und/oder Schließen, des Flügels auf. Die Steuerelektronik kann als eigenständiges Modul ausgeführt sein. Sie kann fest am Antrieb, insbesondere im Gehäuse, angeordnet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise werden in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes in einer Draufsicht;
Fig. 2 schematisch eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes in einer Draufsicht;
Fig. 3 schematisch die erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes in einer Untersicht;
Fig. 4 einen Ausschnitt von Fig. 1 samt Seitenansicht eines vergrößerten Ausschnittes des Antriebes 10;
Fig. 5 schematisch eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes in einer perspektivischen Ansicht sowie einen vergrößerten Ausschnitt des Antriebes; und
Fig. 6 schematisch die erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes in einer weiteren Untersicht.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes in einer Draufsicht. Der Antrieb ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehen.
Um insbesondere den Motor 14, die Getriebeeinheit 16 und den Energiespeicher 20 vor äußeren Einflüssen zu schützen, weist der Antrieb 10 ein Gehäuse 12 auf, welches die genannten Bestandteile umschließt. Die Gehäuseseite, welche in der Draufsicht die Sicht auf die genannten Bestandteile versperren würde, ist in Fig. 1 weggelassen. Genauer bezeichnet hingegen, sind eine erste Gehäuseseite 121 und eine zweite Gehäuseseite 122. Die Tiefe des Antriebes 10 wird durch den Abstand der beiden Gehäuseseiten 121 und 122 definiert und ist in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil dargestellt.
Die beiden Gehäuseseiten 121 und 122 sind länger als die anderen Seiten des Gehäuses 12. Entlang der Gehäuseseite 121 und 122 verläuft daher die Längsachse des Gehäuses 12, die jedoch nicht eingezeichnet ist. Die Breite des Gehäuses ist ebenfalls nicht einzeichnet, verläuft aber parallel zur Längsachse.
Die erste Gehäuseseite 121 ist dazu eingerichtet, dem Flügel (z.B. einer Tür) zugewandt angeordnet zu werden. Insbesondere kann die erste Gehäuseseite 121 dazu eingerichtet sein, an einem Türflügel, einem Fensterflügel oder dergleichen oder an einer Türzarge, einem Fensterrahmen oder dergleichen befestigt zu werden. Bevorzugt weist die erste Gehäuseseite 121 zu diesem Zweck Befestigungsmittel oder Hilfsmittel zur Befestigung auf, beispielsweise Durchgangslöcher zur Aufnahme von Schrauben.
Die zweite Gehäuseseite 122 ist dazu eingerichtet, von der Tür abgewandt angeordnet zu werden. Insofern ist die zweite Gehäuseseite 122 bei montiertem Antrieb in der Regel sichtbar, während die erste Gehäuseseite 121 durch den Antrieb 10 verdeckt ist.
Die Gehäuseseiten 121 und 122 liegen sich einander gegenüber, wobei zwischen den beiden Gehäuseseiten 121 und 122 der Motor 14, die Getriebeeinheit 16 und der Energiespeicher 20 angeordnet sind. Die Getriebeeinheit 16 weist eine Schnecke, 162, ein Schraubrad 164, ein erstes Stirnrad 166 und ein zweites Stirnrad auf. Dabei bilden die Schnecke 162 und das Schraubrad 164 die Schraubradstufe. Das erste Stirnrad 166 ist Teil der ersten Stirnradstufe und das zweite Stirnrad 168 ist Teil der zweiten Stirnradstufe. Die Getriebeeinheit 16 ist dazu eingerichtet, die Abtriebswelle 18 anzutreiben.
Die Getriebeeinheit 16 befindet sich (in einer Betrachtung entlang der Längsachse des Antriebes 10) zwischen dem Motor 14 und dem Energiespeicher 20. Der Motor 14 ist in dieser Ausgestaltung so in dem Gehäuse 12 angeordnet, dass er mit der ersten Gehäuseseite 121 abschließt. Mit anderen Worten, liegt der Motor 14 an der Gehäuseseite 121 an. Zur zweiten Gehäuseseite 122 besteht hingegen ein größerer Abstand. Aufgrund der Position des Motors 14 ist auch die Schnecke 162 näher an der ersten Gehäuseseite 121 angeordnet als an der zweiten Gehäuseseite 122. Tatsächlich ist die Schnecke 162 so in dem Gehäuse angeordnet, dass sie bei der gegebenen Größe des Motors 14 einen minimalen Abstand zur Gehäuseseite 121 einnimmt. Dementsprechend wird dem Schraubrad 164, mit dem die Schnecke in Eingriff steht, ein möglichst großer Raum zur Verfügung gestellt, da der Raum bis zur zweiten Gehäuseseite 122 maximiert ist. Das Schraubrad 164 fällt daher im Vergleich zu anderen Schraubrädern vergleichbarer Antriebe relativ groß aus (insbesondere in Bezug auf den Durchmesser). Weiterhin ermöglicht die gezeigte Anordnung relativ große Stirnräder 166 und 168. So wird in der gezeigten Ausgestaltung der Raum zur ersten Gehäuseseite 121 hin sowohl vom ersten Stirnrad 166 als auch vom zweiten Stirnrad 168 maximal ausgenutzt, da sich beide Stirnräder 166 und 168 bis zur ersten Gehäuseseite 121 erstrecken bzw. an dieser (mit ihrem Umfangsrand) anliegen.
Insgesamt sind die genannten Bauteile in dem Antrieb 10 gemäß der gezeigten ersten Ausgestaltung so angeordnet, dass eine erste Gerade 1 zwischen der Längsachse 3 der Schnecke 162 und einer zweiten Geraden 2 angeordnet ist. Die erste Gerade 1 ist dadurch definiert, dass sie einerseits die Längsachse der Abtriebswelle 18 schneidet und andererseits parallel zur Längsachse des Gehäuses 12 verläuft. Insofern verläuft die erste Gerade 1 parallel zur Längsachse 3 der Schnecke 162. Allerdings ist die Gerade 1 näher an der zweiten Gehäuseseite 122 angeordnet als die Längsachse 3 der Schnecke 162. Die zweite Gerade 2 ist dadurch definiert, dass sie die Längsachse des Schraubrades 164 schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses 12 verläuft. Insofern verläuft die zweite Gerade 2 parallel zur ersten Gerade 1 und parallel zur Längsachse 3 der Schnecke. Allerdings ist die zweite Gerade 2 noch näher an der zweiten Gehäuseseite 122 angeordnet als die erste Gerade 1.
Die erste Ausgestaltung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass eine dritte Gerade 4, welche die Längsachse ersten Stirnrades 166 schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses 12 verläuft, zwischen der Längsachse 3 der Schnecke 162 und der ersten Geraden 1, angeordnet ist. Die dritte Gerade 4 verläuft weiterhin parallel zur ersten Geraden 1, zur zweiten Geraden 2 und zur Längsachse 3 der Schnecke 162.
Mit dieser Anordnung ist sichergestellt, dass die einzelnen Bauteile, insbesondere das Schraubrad 164 und die Stirnräder 166 und 168 möglichst viel Bauraum zur Verfügung haben. Durch die Ausnutzung des Bauraums, insbesondere in der Tiefe, kann das Modul der Verzahnung, insbesondere das Modul der Verzahnung des Schraubrades, im Vergleich zu bestehenden Antrieben erhöht werden. Insgesamt wird durch den Antrieb 10 gemäß der ersten Ausgestaltung ein Antrieb geschaffen, der weniger für Verschließ anfällig ist, einen erhöhten Wirkungsgrad aufweist und kompakt gebaut ist.
Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 in einer Draufsicht.
Die in dem Antrieb 10 gemäß der zweiten Ausgestaltung verwendeten Bauteile sind die gleichen wie in der ersten Ausgestaltung. Im Unterschied zur ersten Ausgestaltung ist der Motor 14 in der zweiten Ausgestaltung nicht an der ersten Gehäuseseite 121 anliegend, sondern an der zweiten Gehäuseseite 122 anliegend angeordnet. Folglich befindet sich die Schnecke 162 auch nicht näher an der ersten Gehäuseseite 121 als an der zweiten Gehäuseseite 122, sondern umgekehrt. Tatsächlich ist der Abstand zwischen der Längsachse 3 der Schnecke 162 und der zweiten Gehäuseseite 122 bei der gegebenen Größe des Motors 14 minimal. Dadurch wird dem Schraubrad 164 zur ersten Gehäuseseite 121 hin ein möglichst großer Bauraum zur Verfügung gestellt. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird der geschaffene Bauraum durch das Schraubrad 164 auch voll ausgenutzt. Tatsächlich erstreckt sich das Schraubrad 164 nämlich bis zur ersten Gehäuseseite 121. Das Schraubrad 164 bzw. dessen Umfangsrand liegen insbesondere an der ersten Gehäuseseite 121 an.
Insgesamt sind die genannten Bauteile in dem Antrieb 10 gemäß der gezeigten zweiten Ausgestaltung so angeordnet, dass, wie auch in der ersten Ausgestaltung, die erste Gerade 1 zwischen der Längsachse 3 der Schnecke 162 und der zweiten Geraden angeordnet ist, wobei die erste Gerade 1 die Längsachse der Abtriebswelle 18 schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses 12 verläuft und wobei die zweite Gerade 2 die Längsachse des Schraubrades 164 schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses 12 verläuft. Im Unterschied zur ersten Ausgestaltung ist in der zweiten Ausgestaltung die Längsachse 3 der Schnecke 162 näher an der zweiten Gehäuseseite angeordnet als die zweite Gerade 2. Ferner lässt sich eine dritte Gerade 4, welche die Längsachse ersten Stirnrades 166 schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses 12 verläuft, zwischen der Längsachse 3 der Schnecke 162 und der ersten Geraden 1, anordnen. Die dritte Gerade 4 verläuft parallel zur ersten Geraden 1, zur zweiten Geraden 2 und zur Längsachse 3 der Schnecke 162.
Fig. 3 zeigt schematisch die erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 in einer Untersicht. Dabei sind im Unterschied zu Fig. 1 noch weitere Teile des Gehäuses 12 gezeigt. In diesen Gehäuseteilen kann insbesondere eine Steuerelektronik für den Antrieb 10 untergebracht werden.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt von Fig. 1 samt Seitenansicht eines vergrößerten Ausschnittes des Antriebes 10. In dem Ausschnitt sowie in der Seitenansicht des vergrößerten Ausschnittes sind insbesondere die Schnecke 162 und das Schraubrad 164 des Antriebes 10 gemäß der ersten Ausgestaltung dargestellt. Der dargestellte vergrößerte Ausschnitt ist eine Ansicht von der ersten Gehäuseseite 121 aus. In dem vergrößerten Ausschnitt ist deutlich erkennbar, dass die Schnecke 162 in der ersten Ausgestaltung des Antriebes 10 über vier Gänge 1621, 1622, 1623 und 1624 verfügt. Diese stehen kämmend mit dem in dieser Ansicht dahinterliegenden Schraubrad 164 in Eingriff. Der Steigungswinkel α (der Seitenflanken) der Gänge bzw. der Steigungswinkel α der Verzahnung beträgt vorliegend 30°. Es ist auch ein noch größerer Steigungswinkel denkbar. Grundsätzlich gilt, dass ein größerer Steigungswinkel dazu beitragen kann, dass die Schnecke pro Umdrehung eine größere axiale Verschiebung erzeugt, das Schraubrad also weitergedreht wird, als bei einem kleineren Steigungswinkel. Um einen reibungslosen und effizienten Betrieb der Getriebeeinheit 16 zu gewährleisten, ist der Winkel der Verzahnung des Schraubrades 164 vorzugsweise genauso groß wie der Winkel der Verzahnung der Schnecke 162.
Fig. 5 zeigt schematisch eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 in einer perspektivischen Ansicht sowie einen vergrößerten Ausschnitt des Antriebes 10.
Das Gehäuse 12 ist in Fig. 5 nicht gezeigt. Der vergrößerte Ausschnitt zeigt in einer Seitenansicht das Schraubrad 164 sowie die Schnecke 162. Ferner gezeigt ist die Längsachse 1642 des Schraubrades 164, also die Achse, um die sich das Schraubrad 164 dreht, sowie der Steigungswinkel β der Verzahnung des Schraubrades 164. Der Steigungswinkel β beträgt in der gezeigten dritten Ausgestaltung 30°. Der Winkel der Verzahnung der Schnecke 162 ist vorzugsweise genauso groß.
Fig. 6 zeigt schematisch die erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 in einer Untersicht. Dabei sind im Unterschied zu Fig. 3 keine weiteren Teile des Gehäuses 12 gezeigt. Die Getriebeeinheit 16 sowie der Energiespeicher 20 und weitere Bestandteile des Antriebes 10 sind im Vergleich zu Fig. 3 detailreicher gezeigt.
In Fig. 6 deutlich erkennbar ist, dass in der ersten Ausgestaltung des Antriebes 10 der Energiespeicher 20 als Feder 200 ausgebildet ist. Die Feder 200 ist in einer Federaufnahme 202 aufgenommen, welche wiederum mit einer Schwinge 204 wirkverbunden ist. Insbesondere kann über die Schwinge 204 und die Federaufnahme 202 eine Zug- und/oder Druckkraft auf die Feder ausgeübt werden. Während ein Spannen der Feder bei Wirkverbindung des Antriebes mit einem Flügel (z.B. einer Tür) mit der Öffnung des Flügels einhergeht, geht ein Entspannen der Feder mit einem Schließen der Türe einher. Bei einer Drehung des zweiten Stirnrades 168, dreht sich auch die mit dem zweiten Stirnrad 168 fest verbundene Nockenscheibe 170. Eine Drehung der Nockenscheibe 170 wiederum bewirkt eine Verlagerung der Schwinge 204 bzw. eine Drehung der Schwinge 204 um ihre Drehachse 2042. Durch die Wirkverbindung zwischen Schwinge 204 und Federaufnahme 202 kommt es in der Folge zu einer Verschiebung der Federaufnahme 202 entlang der Längsachse des Antriebes 10. Je nach Verschiebungsrichtung der Federaufnahme 202 wird die Feder 200 gespannt oder kann sich entspannen.
Die Federaufnahme 202 und die Schwinge 204 sind dabei in dem Gehäuse 12 so angeordnet, dass sie sich in Bezug auf die Abtriebswelle 18 auf der gleichen Seite befinden wie die Feder 200. Mit anderen Worten befinden sich die Federaufnahme 202 und die Schwinge 204 in einer Betrachtung entlang der Längsachse des Gehäuses 12 auf einer anderen Seite der Abtriebswelle 18 als der Motor 14. Ferner ist in der ersten Ausgestaltung des Antriebes 10 die Feder 200 in dem Gehäuse 12 so angeordnet, dass die Längsachse der Feder 200 parallel zur Längsachse des Gehäuses 12 verläuft. So kann die Feder 200 über die Federaufnahme 202 und die Schwinge 204 in optimaler Weise gespannt bzw. entspannt werden.

Bezugszeichenliste

1: erste Gerade
2: zweite Gerade
3: Längsachse (der Schnecke)
4: dritte Gerade
10: Antrieb
12: Gehäuse
121: erste Gehäuseseite
122: zweite Gehäuseseite
14: Motor
16: Getriebeeinheit
162: Schnecke
1621: Gang
1622: Gang
1623: Gang
1624: Gang
164: Schraubrad
1642: Längsachse (des Schraubrades)
166: erstes Stirnrad
168: zweites Stirnrad
170: Nockenscheibe
18: Abtriebswelle
20: Energiespeicher
200: Feder
202: Federaufnahme
204: Schwinge
2042: Drehachse

Claims

Antrieb (10) zum Betätigen eines beweglichen Flügels, insbesondere einer Tür oder eines Fensters, mit
einem Gehäuse (12) mit einer Längsachse, wobei das Gehäuse eine entlang der Längsachse verlaufende erste Gehäuseseite (121) und eine entlang der Längsachse verlaufende zweite Gehäuseseite (122) aufweist, wobei die erste Gehäuseseite (121) dazu eingerichtet ist, dem Flügel zugewandt angeordnet zu werden und die zweite Gehäuseseite (122) dazu eingerichtet ist, von dem Flügel abgewandt angeordnet zu werden,

einem Motor (14),

einer Getriebeeinheit (16), aufweisend eine Schraubradstufe mit einer Schnecke (162) und einem Schraubrad (164), wobei die Schnecke und das Schraubrad kämmend in Eingriff stehen, einer ersten Stirnradstufe mit einem ersten Stirnrad (166) und einer zweiten Stirnradstufe mit einem zweiten Stirnrad (168), zum Antrieb einer Abtriebswelle (18), und

einem Energiespeicher (20),

wobei der Motor (14) und der Energiespeicher (20) in dem Gehäuse so angeordnet sind, dass sie sich entlang der Längsachse des Gehäuses (12) auf gegenüberliegenden Seiten der Abtriebswelle (18) befinden,

dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gerade (1), welche die Längsachse der Abtriebswelle (18) schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses (12) verläuft, zwischen der Längsachse (3) der Schnecke (162) und einer zweiten Geraden (2), welche die Längsachse des Schraubrades (164) schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses (12) verläuft, angeordnet ist.
Antrieb (10) nach Anspruch 1, wobei der Motor (14) im Wesentlichen mit der ersten Gehäuseseite (121) oder der zweiten Gehäuseseite (122) abschließt und wobei die Längsachse (3) der Schnecke (162) zwischen der mit dem Motor (14) abschließenden Gehäuseseite und der ersten Geraden (1) angeordnet ist.
Antrieb (10) nach Anspruch 2, wobei das erste Stirnrad (166) und/oder das zweite Stirnrad (168) im Wesentlichen mit der gleichen Gehäuseseite, mit der der Motor (14) abschließt, abschließen.
Antrieb (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Schraubrad (164) im Wesentlichen mit der Gehäuseseite abschließt, die der Gehäuseseite gegenüberliegt, mit welcher der Motor (14) abschließt.
Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schnecke (162) mindestens vier Gänge (1621, 1622, 1623, 1624) aufweist und/oder wobei die Schnecke (162) eine Verzahnung mit einem Steigungswinkel von mindestens 25°, bevorzugt mindestens 30°, aufweist.
Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Übersetzungsverhältnis der Schraubradstufe höchstens 7,5, bevorzugt höchstens 7, beträgt.
Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Schraubrad (164) einen Durchmesser (5) von mindestens 55mm, bevorzugt mindestens 60mm, aufweist.
Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Übersetzungsverhältnis der ersten Stirnradstufe höchstens 5 beträgt und/oder wobei das Übersetzungsverhältnis der zweiten Stirnradstufe mindestens 4,5 beträgt.
Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Schraubrad (164) aus einem, bevorzugt unverstärkten, Kunststoff, insbesondere Polyamid, PA, oder Polyoxymethylen, POM, hergestellt ist und/oder
wobei das erste Stirnrad (166) und/oder das zweite Stirnrad (168) aus einem von unlegiertem Stahl, niedriglegiertem Stahl, oder Sintermetall hergestellt ist.
Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine dritte Gerade (4), welche die Längsachse ersten Stirnrades (166) schneidet und parallel zur Längsachse des Gehäuses (12) verläuft, zwischen der Längsachse (3) der Schnecke (162) und der ersten Geraden (1), angeordnet ist.
Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Energiespeicher (20) als Feder (200) ausgebildet ist,
wobei die Feder (200) in einer Federaufnahme (202) aufgenommen ist und dazu eingerichtet ist über eine Schwinge (204) und die Federaufnahme (202) mit einer Druckkraft und/oder Zugkraft beaufschlagt zu werden, wobei die Schwinge (204) und die Federaufnahme (202) in dem Gehäuse (12) so angeordnet sind, dass in einer Betrachtung entlang der Längsachse des Gehäuses (12) sich die Abtriebswelle (18) zwischen dem Motor (14) auf einer Seite und der Schwinge (204) und der Federaufnahme (202) auf einer anderen Seite befindet, und/oder

wobei die Feder (200) in dem Gehäuse (12) so angeordnet ist, dass ihre Längsachse parallel zur Längsachse des Gehäuses (12) verläuft.