EP4667696A1

EP4667696A1 - Antrieb mit absoluter positionserkennung

Info

Publication number: EP4667696A1
Application number: EP25181244.2A
Authority: EP
Inventors: Benjamin Wörner
Original assignee: Geze GmbH
Current assignee: Geze GmbH
Priority date: 2024-06-17
Filing date: 2025-06-06
Publication date: 2025-12-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für einen Flügel eines Fensters, einer Tür oder dergleichen, mit einem Gehäuse, einem Motor, einer in dem Gehäuse untergebrachten Getriebeeinheit zum Antrieb einer Abtriebswelle zum Öffnen und/oder Schließen des Flügels, wobei die Abtriebswelle drehfest mit einem Abtriebsrad der Getriebeeinheit verbunden ist, und einer Sensoreinheit zum Erfassen der Position des Abtriebsrades, wobei die Sensoreinheit zumindest ein Sensorrad aufweist, welches mit dem Abtriebsrad antriebswirksam gekoppelt ist, und einen Sensor zur Erfassung einer Drehbewegung des zumindest einen Sensorrades. Dabei entspricht der Umfang des zumindest einen Sensorrades im Wesentlichen einer Länge eines Kreisbogens des Abtriebsrades entspricht, welchen das Abtriebsrad bei einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage und/oder umgekehrt abfährt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen, insbesondere für einen Flügel eines Fensters, einer Tür oder dergleichen, mit einem Gehäuse, einem Motor, einer in dem Gehäuse untergebrachten Getriebeeinheit zum Antrieb einer Abtriebswelle zum Öffnen und/oder Schließen des Flügels, wobei die Abtriebswelle drehfest mit einem Abtriebsrad der Getriebeeinheit verbunden ist, und einer Sensoreinheit zum Erfassen der Position des Abtriebsrades, wobei die Sensoreinheit zumindest ein Sensorrad aufweist, welches mit dem Abtriebsrad antriebswirksam gekoppelt ist, und einen Sensor zur Erfassung einer Drehbewegung des zumindest einen Sensorrades.
In der Regel wird bei automatischen Drehtüren die Türposition mittels Mikroschaltern, einer Kombination aus Permanentmagneten oder einem Hall-Sensor-Array, oftmals zusammen in Kombination mit einer, insbesondere optisch lesbaren, Impulsscheibe erfasst. Bei Stromausfall und anschließender Wiederkehr des Stromes verlieren automatische Drehtürantriebe mit diesen gewöhnlichen Drehgebern allerdings die Positionsdaten der Türe. Als Folge muss vor dem weiteren Betrieb zunächst eine zeitaufwändige Lernfahrt durchgeführt werden. Dabei ist es notwendig, die Tür in eine vordefinierte Position zu bringen, um von dort eine relative Positionserfassung durchführen zu können bzw. es muss nach einem Stromausfall eine Kalibrierung erfolgen. Die Türe kann in dieser Zeit nicht begangen werden. Dies ist insbesondere in Zeiten mit viel Personenverkehr hinderlich und stellt außerdem ein Sicherheitsrisiko dar.
Neben den genannten relativen Drehgebern gibt es auch sogenannte Absolutdrehgeber (auch Absolutwertgeber oder Absolutwertdrehgeber genannt), welche meist direkt am Motor des Antriebs angeordnet werden. Damit können die genannten Lernfahrten vermieden werden. Allerdings verfügen Absolutdrehgeber meist über mehrere Gänge und Sensoren, um über einen großen Umdrehungsbereich zu funktionieren. Sie sind dementsprechend vergleichsweise teuer in der Beschaffung. Ferner haben derartige Absolutdrehgeber den Nachteil, dass sie viel Bauraum benötigen.
Aus der DE 10 2018 206 578 A1 ist ein Antrieb bekannt, der ein Sensorrad aufweist, welches mit dem Abtriebsrad antriebswirksam gekoppelt ist, und einen Sensor zur Erfassung einer Drehbewegung des zumindest einen Sensorrades aufweist. Präziser ausgedrückt, ist das Sensorrad nicht direkt mit dem Abtriebsrad gekoppelt, sondern kämmt vielmehr mit einer Außenverzahnung des Achsverbindung des Türflügels. Eine realistische Umsetzung eines derartigen Antriebes erscheint allerdings schwierig. Außerdem kann mit dem offenbarten Antrieb keine Erfassung der Türposition mit hohem Präzisionsanspruch erfolgen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb mit absoluter Positionserkennung zu schaffen, welcher die genannten Nachteile überwindet. Der Antrieb soll insbesondere eine präzise Erfassung der absoluten Türposition erlauben und in einfacher Weise umsetzbar sein, insbesondere möglichst wenig Bauraum einnehmen, sodass bestehende Antriebe entsprechend nachgerüstet werden können. Ferner soll der Antrieb vergleichsweise kostengünstig in der Herstellung sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fenster oder eine Tür mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Antriebs ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Der erfindungsgemäße Antrieb zeichnet sich dadurch aus, dass der Umfang des zumindest einen Sensorrades im Wesentlichen einer Länge eines Kreisbogens des Abtriebsrades entspricht, welchen das Abtriebsrad bei einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage und/oder umgekehrt abfährt.
Da das Sensorrad mit dem Abtriebsrad antriebswirksam (direkt) gekoppelt ist, indem es beispielsweise mit diesem kämmt, vollführt das Sensorrad während einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage (und/oder umgekehrt) im Wesentlichen eine vollständige Umdrehung um seine eigene Achse.
Unter dem Begriff "im Wesentlichen" in Bezug auf die Länge des Umfangs des Sensorrades bzw. des Kreisbogens des Abtriebsrades wird dabei eine Abweichung von einer Kreisbogenlänge verstanden, die ± 15°, bevorzugt ± 10°, besonders bevorzugt ± 5°, ganz besonders bevorzugt ± 3° entspricht. Insofern wird unter einer "im Wesentlichen vollständigen Umdrehung" vorliegend eine Umdrehung von 360° ± 15°, bevorzugt ± 10°, besonders bevorzugt ± 5°, ganz besonders bevorzugt ± 3°, verstanden.
Bevorzugt bleibt der (Ver-)Drehwinkel des Sensorrades bei einer Bewegung des Flügels stets unter 360°, da dann eine absolute Erfassung der Türposition in einfacher Weise ermöglicht wird. Besonders bevorzugt beträgt der Verdrehwinkel bzw. Drehwinkel des Sensorrades genau 360° bei einer Türöffnung bzw. -schließung, d.h. der Umfang des Sensorrades entspricht besonders bevorzugt genau einer Verdrehung des Abtriebsrades um 180°. Damit wird der Umfang des Sensorrades zur Positionserfassung des Abtriebsrades voll ausgeschöpft. Allerdings ist eine derartige Genauigkeit in der Praxis aufgrund von Zahnspiel oder anderen Toleranzabweichungen kaum möglich, weshalb das Sensorrad bevorzugt bei Türöffnung oder -schließung z.B. max. um 355° verdreht wird, um derartige Toleranzen zu berücksichtigen.
Die Sensoreinheit ist vorteilhaft innerhalb des Gehäuses angeordnet, sie kann aber auch außerhalb angeordnet sein.
Die Getriebeeinheit umfasst bevorzugt mehrere Stufen, beispielweise eine Schraubradstufe als Eingangsstufe und zwei darauffolgende Stirnradstufen, wobei das letzte Stirnrad mit der Abtriebswelle verbunden ist und somit das Abtriebsrad darstellt.
Der Motor kann in dem Gehäuse angeordnet sein, er kann aber auch (außerhalb, insbesondere stirnseitig) an dem Gehäuse angeordnet sein. Er kann z.B. direkt oder über einen Adapter mit dem Gehäuse verbunden (z.B. verschraubt) sein.
Bei dem Antrieb handelt es sich vorzugsweise um einen automatischen Drehtürantrieb.
Insgesamt wird durch den erfindungsgemäßen Antrieb eine einfache, kompakte und kostengünstige Lösung zur Erfassung einer absoluten Türposition bereitgestellt. Es reicht aus, den Antrieb einmalig bei dessen Montage zur kalibrieren und die "Nullposition" bzw. Startposition zu erfassen. Diese wird dann abgespeichert. Über die Sensoreinheit kann (nach Verrechnung mit der Nullposition) die Position des Fenster- oder Türflügels stets eindeutig angegeben werden - auch nach Stromausfall.
In einer Ausführungsform erfolgt bei einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage und/oder umgekehrt (maximal) eine im Wesentlichen vollständige Umdrehung des Sensorrades.
Mit anderen Worten entspricht der Umfang des zumindest einen Sensorrades in dieser Ausführungsform im Wesentlichen der Länge des Kreisbogens des Abtriebsrades, welchen das Abtriebsrad bei einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage und/oder umgekehrt abfährt. Um eine absolute Position erfassen zu können, findet vorteilhaft maximal eine vollständige Umdrehung statt. Eine geringfügig geringere Umdrehung, bspw. um 350°, soll ebenso umfasst sein. Bei dieser Größenbeziehung zwischen Sensorrad und Abtriebsrad kann eine (im Wesentlichen) maximale Auflösung der Drehbewegung des Abtriebsrades erreicht werden. Die Erfassung der Türposition kann mithin in dieser Ausführungsform in hochpräziser Weise erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Antriebes beträgt der Umfang des Sensorrades im Wesentlichen 24/36, bevorzugt im Wesentlichen 19/36, besonders bevorzugt im Wesentlichen ½, des Umfanges des Abtriebsrades.
Da der vorliegende Antrieb vorteilhaft so ausgestaltet ist, dass bei einer Bewegung der Türe von der Schließlage in die Öffnungslage (oder umgekehrt) das Abtriebsrad sich um maximal 180° bzw. 190° dreht, sollte der Umfang des Sensorrades zumindest ½, bevorzugt zumindest 19/36 des Umfanges des Abtriebsrades entsprechen, um eine absolute Türposition erfassen zu können. Bevorzugt wird der gesamte Umfang des Sensorrades "ausgenutzt", sodass der Umfang des Sensorrades maximal 19/36 bzw. ½ des Umfanges des Abtriebsrades beträgt. Besonders bevorzugt beträgt der Umfang des Sensorrades im Wesentlichen 19/36 oder ½ des Umfanges des Abtriebsrades, sodass ein gewisses "Spiel" ermöglicht wird.
Je nach Montageart und Gestängeart kann der Verdrehwinkel der Abtriebswelle bei 180° Türöffnung allerdings bis zu 240° betragen. Insofern beträgt der Umfang des Sensorrades vorteilhaft zumindest 24/36 des Umfangs des Abtriebsrades, bevorzugt im Wesentlichen 24/36 des Umfangs des Abtriebsrades. Damit ist im Wesentlichen eine Drehung des Sensorrades um 360° gegeben, wenn die Abtriebswelle bzw. das Abtriebsrad um 240° verdreht wird.
Ferner sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Umfang des Sensorrades im Wesentlichen 20/36, 21/36 oder 22/36 des Umfangs des Abtriebsrades beträgt.
In einer Ausführungsform ist das Abtriebsrad über eine reibschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung antriebswirksam mit dem zumindest einen Sensorrad gekoppelt.
Bei dem Sensorrad wie auch bei dem Abtriebsrad kann es sich um sich kämmende Räder handeln, beispielsweise um sich kämmende Stirnräder. Denkbar ist aber auch, dass das Abtriebsrad als Stirnrad ausgeführt ist, während das Sensorrad einen Gummiring um einen Umfang aufweist, der dazu eingerichtet ist mit dem Abtriebsrad in Reibverbindung zu stehen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Sensorrad als Stirnrad, Kegelrad, Schrägzahnrad, Kronrad und/oder Zahnstange ausgeführt.
Für den Fall, dass das Sensorrad als Zahnstange ausgebildet ist, ist unter dem Umfang der zumindest einen Zahnstange die Länge des Abschnitts einer Zahnstange zu verstehen, um welche sich diese bei einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage oder umgekehrt verschiebt. Das heißt die Länge des genannten Abschnitts entspricht im Wesentlichen einer Länge eines Kreisbogens des Abtriebsrades, welchen das Abtriebsrad bei einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage oder umgekehrt abfährt. Die lineare Verschiebung der Zahnstange wird dabei durch den Sensor der Sensoreinheit erfasst. Zur Erfassung der linearen Verschiebung kann insbesondere ein Hallsensor vorgesehen sein.
Das Sensorrad kann besonders kostengünstig aus Kunststoff als Spritzgussteil ausgeführt sein.
In einer anderen Ausführungsform weist die Sensoreinheit mehrere Sensorräder auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensoreinheit bzw. das Sensorrad zwischen Abtriebswelle und Motor angeordnet.
Hier findet sich üblicherweise genügend Bauraum für die Anbringung des Sensorrades, sodass keine Vergrößerung des Antriebs bzw. von dessen Gehäuse vorgenommen werden muss. Der Antrieb kann weiterhin kompakt ausgestaltet werden.
In der Tiefenrichtung des Antriebes, d.h. in einer Richtung die im Wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Motor und Abtriebswelle (d.h. der Längsrichtung) verläuft, ist die Achse des Sensorrades bevorzugt möglichst nah an einer der in Längsrichtung verlaufenden Gehäuseseiten angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Achse des Sensorrades näher an einer der genannten Gehäuseseiten angeordnet als sämtliche Stirnräder der Getriebeeinheit.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor als Hallsensor ausgebildet.
Der Hallsensor ist zur Erfassung der Bewegung des mit einem Magneten versehenen Sensorrades ausgebildet, wobei es sich bei der Bewegung bevorzugt um eine Drehbewegung handelt. Mit anderen Worten ist bevorzugt ein Magnet am Sensorrad angeordnet/befestigt, dessen Verdrehung über einen Hallsensor detektiert wird. Grundsätzlich sind auch andere sensorische Einrichtungen als ein Magnet in Kombination mit einem Hallsensor denkbar, welche geeignet sind eine rotatorische Bewegung (des Sensorrades) erfassen zu können, beispielsweise ein Potentiometer. Allerdings haben Hallsensoren den Vorteil, dass sie kontaktlos betrieben werden können und damit diesbezüglich keinen Verschleiß aufweisen. Je nach Ausführung kann der Hallsensor dazu eingerichtet sein, eine lineare Bewegung des Sensorrades (bspw. in Form einer Zahnstange) zu erfassen.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor in einem Sensorgehäuse der Sensoreinheit untergebracht und das Sensorrad ist drehbar auf dem Sensorgehäuse angeordnet, wobei das Sensorrad insbesondere napfförmig ausgebildet ist.
Das Sensorrad ist insbesondere drehbar auf dem Sensorgehäuse gelagert. In axialer Richtung ist es orteilhaft durch Einklipsen bzw. Einrasten in einen Hinterschnitt im Sensorgehäuse gesichert. Um die Lauffläche zu verlängern und so die Funktionssicherheit zu erhöhen, kann das Sensorrad ferner napfförmig ausgeführt sein.
Das Sensorgehäuse ist bevorzugt ortsfest mit dem Gehäuse des Antriebs verbunden. Dabei kann ein Teil des Sensorgehäuses in das Antriebsgehäuse hineinragen und ein anderer aus dem Gehäuse herausragen, um beispielsweise Datenkabel oder dergleichen an den Sensor anbinden zu können. Das Sensorgehäuse kann (z.B. über eine Mutter) mit dem Gehäuse verspannt werden. Dazu kann an der Außenseite des Sensorgehäuses ein Außengewinde angeordnet sein.
Grundsätzlich kann das Sensorgehäuse durch einen Teil des Gehäuses der Getriebeeinheit gebildet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Antriebes weist das Gehäuse zwei im Wesentlichen in Längsrichtung des Antriebes verlaufende Gehäuseseiten aufweist, die sich in Tiefenrichtung des Gehäuses im Wesentlichen gegenüberliegen, und die Getriebeeinheit weist eine Schraubradstufe mit einer Schnecke und einem Schraubrad auf. Dabei ist die Drehachse (im Folgenden lediglich als Achse bezeichnet) des Sensorrades näher an derjenigen Gehäuseseite angeordnet, die in der Tiefenrichtung weiter entfernt von der Drehachse (im Folgenden lediglich als Achse bezeichnet) des Schraubrades angeordnet ist.
Mit dieser Anordnung kann dem Sensorrad, insbesondere in der Tiefenrichtung, besonders viel Bauraum zur Verfügung gestellt werden. Dementsprechend kann der Durchmesser des Sensorrades vergleichsweise groß gewählt werden. Dies wiederum erlaubt es, eine besonders hoch aufgelöste Positionserfassung des Verdrehwinkels des Abtriebsrades (bzw. des Öffnungswinkels der Tür) zu gewährleisten.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Antrieb ferner einen Energiespeicher auf, wobei der Energiespeicher auf einer dem Motor gegenüberliegenden Seite der Abtriebswelle angeordnet ist.
So wird im Gehäuse genügend Bauraum für die Sensoreinheit geschaffen. Ferner vereinfacht eine derartige Anordnung die Konstruktion und Fertigung des Antriebs und ermöglicht eine modulare Bauweise, sodass der Antrieb auch ohne die Energiespeicher hergestellt und verkauft werden kann.
In einer Ausführungsform weist der Antrieb ferner eine Auswertungseinheit und/oder eine Steuereinheit auf.
In der Sensoreinheit erfasst der Sensor den Drehwinkel des drehbaren Sensorrades. Über das Verhältnis Größenverhältnis zwischen Sensorrad und Abtriebsrad bzw. das Verhältnis zwischen dem Umfang des Sensorrades und der Länge des Kreisbogens des Abtriebsrades, das bei einer Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Flügels abgefahren wird, kann aus diesem Drehwinkel der Öffnungswinkel des Tür- oder Fensterflügels berechnet werden. Die für diese Berechnung notwendigen mathematischen Gleichungen können in der Auswertungseinheit hinterlegt sein. Die Auswertungseinheit ist dazu mit der Sensoreinheit verbunden, um von der Sensoreinheit den erfassten Drehwinkel des Sensorrades bei der Flügelbewegung zu erhalten. Die Auswertungseinheit kann als speicherprogrammierte Steuerung ausgebildet sein, welche mit der Sensoreinheit verbunden ist. Je nach Ausführung können der Sensor und Auswertungseinheit zur Übertragung des Drehwinkels kabelgebunden oder drahtlos miteinander verbunden sein. Prinzipiell ist auch denkbar, dass die Auswertungseinheit in die Sensoreinheit integriert ist.
Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, den von der Auswertungseinheit bestimmten Öffnungswinkel des Tür- oder Fensterflügels zu erhalten und eine Öffnungs- und/oder Schließbewegung des Flügels entsprechend zu steuern. Gerade bei voll- oder teilautomatisierten Türen ist für eine Steuerung der Öffnungs- oder Schließbewegung neben dem Befehl zum Öffnen oder Schließen aus sicherheitstechnischen Gründen und für eine exakte Funktionsweise Kenntnis über die Tür- oder Fensterposition vorteilhaft, wenn nicht gar notwendig. Dadurch kann beispielsweise ein Öffnen bis zu einem vordefinierten Öffnungswinkel und ein komplettes Schließen sichergestellt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen (schematisch)

Fig. 1: eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes in perspektivischer Ansicht;
Fig. 2: die erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes unter Vernachlässigung des Gehäuses und des Energiespeichers;
Fig. 3: die erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes unter Vernachlässigung eines abdeckenden Gehäuseteils in einer Draufsicht;
Fig. 4: eine Teilansicht der ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes unter Vernachlässigung einen abdeckenden Gehäuseteils in einer Untersicht;
Fig. 5: einen Ausschnitt einer Schnittansicht der ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes entlang der Längsrichtung des Antriebes;
Fig. 6: Fig. 5, wobei verschiedene Komponenten zur besseren Unterscheidbarkeit unterschiedlich schraffiert sind;
Fig. 7: die Sensoreinheit der ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes in perspektivischer Ansicht;
Fig. 8: einen Ausschnitt einer Schnittansicht einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes entlang der Längsrichtung des Antriebes, wobei der Ausschnitt insbesondere die Sensoreinheit zeigt;
Fig. 9: eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes unter Vernachlässigung eines abdeckenden Gehäuseteils in einer Draufsicht;
Fig. 10: eine Teilansicht der dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes unter Vernachlässigung einen abdeckenden Gehäuseteils in einer Untersicht;
Fig. 11: einen Ausschnitt einer Schnittansicht der dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes entlang der Längsrichtung des Antriebes.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 in perspektivischer Ansicht. Der Antrieb 10 verfügt über ein Gehäuse 12, welches wesentlich Komponenten des Antriebes 10, wie beispielweise die Getriebeeinheit 16, umschließt. Das Gehäuse 12 dient insbesondere dem Schutz dieser Komponenten vor äußeren Einflüssen (Staub, Feuchtigkeit usw.). Vorliegend besteht das Gehäuse 12 aus mehreren Gehäuseteilen, die miteinander verschraubt werden. An das Gehäuse angeschlossen sind der Motor 14 und der Energiespeicher 50 des Antriebes 10.
Fig. 2 zeigt die erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 unter Vernachlässigung des Gehäuses 12 und des Energiespeichers 50. Der Motor 14, welcher in der Regel als Elektromotor ausgebildet ist, treibt über die Getriebeeinheit 16 die mit der Getriebeeinheit 16 gekoppelte Abtriebswelle 18 an, sodass ein von dem Motor 14 erzeugtes Antriebsdrehmoment auf die Abtriebswelle 18 übertragen wird, um ein mit der Abtriebswelle 18 gekoppeltes Gestänge (nicht gezeigt) derart zu verschwenken, dass ein mit dem Gestänge gekoppelter Tür- oder Fensterflügel von einer Schließlage in eine Öffnungslage (und umgekehrt) überführt wird.
Die Getriebeeinheit 16 ist hierbei als Untersetzungsgetriebe ausgebildet, d.h. das vom Motor 14 bereitgestellte Drehmoment wird durch das die Getriebeeinheit 16 erhöht, während die Motor 14 bereitgestellte Drehzahl durch die Getriebeeinheit 20 abgesenkt wird. Hierzu umfasst die Getriebeeinheit eine Schneckenradstufe bzw. Schraubradstufe sowie mehrere, hier zwei, Stirnradstufen. Genauer gesagt weist die Getriebeeinheit eine Schnecke 26 auf, die von der Motorwelle 142 angetrieben wird. Die Schnecke 26 kämmt mit einem Schraubrad 24, welches drehfest mit einem ersten Ritzel 25 verbunden ist. Das erste Ritzel 25 kämmt mit einem ersten Stirnrad 22, das drehfest mit einem zweiten Ritzel 23 verbunden ist. Das zweite Ritzel 23 wiederum ist antriebswirksam mit dem Abtriebsrad 10 (zweites Stirnrad) verbunden.
Auf dem Abtriebsrad 20 ist eine Nockenschiebe 19, im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer symmetrischen Nockenscheibe 19, angebracht. Abtriebsrad 20 und Nockenscheibe 19 sind ortsfest miteinander verbunden. Die Abtriebswelle 18 wiederum ist drehfest mit der Nockenscheibe 19 verbunden.
Die Sensoreinheit 30 ist in Fig. 2 nicht dargestellt.
Fig. 3 zeigt die erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 unter Vernachlässigung eines abdeckenden Gehäuseteils in einer Draufsicht. Abgesehen von dem genannten abdeckenden Gehäuseteil ist das Gehäuse 12 in Fig. 3 allerdings gezeigt.
Neben den in Fig. 2 dargestellten Komponenten sind in Fig. 3 ferner Teile der Sensoreinheit 30 des erfindungsgemäße Antriebes 10 dargestellt.
Die Sensoreinheit 20 ist erkennbar innerhalb des Gehäuses 12 für die Getriebeeinheit 16 angeordnet. Die Sensoreinheit verfügt insbesondere über eine Sensorrad 32, welches mit dem Abtriebsrad 20 kämmt und dadurch mit diesem antriebswirksam gekoppelt ist, sodass die Position des Abtriebsrades 20 aus der Position des Sensorrades 32 abgeleitet werden kann. Mit anderen Worten greift das Sensorrad 20 zur Positionserkennung in das Abtriebsrad 20 ein. Das Sensorrad ist dazu in dieser ersten Ausgestaltung als Stirnrad ausgeführt. Denkbar ist aber beispielsweise auch eine Ausführung als Kegelrad. Auch ist ein Eingriff der beiden Räder über eine Verzahnung nicht zwingend notwendige. Es kann auch eine reibschlüssige Kopplung gewählt werden.
Das Sensorrad dreht sich um die Achse 320. In der Tiefenrichtung T des Antriebes sind die Achse 220 des ersten Stirnrades 22, die Achse 200 des Abtriebsrades 20, die Achse 240 des Schraubrades 24 und die Achse 320 in dieser Reihenfolge (bzw. umgekehrt) angeordnet. In der Längsrichtung L sind der Motor 14, die Getriebeeinheit 16 und der Energiespeicher 50 in dieser Reihenfolge (oder umgekehrt) angeordnet. Die Achse 320 des Sensorrades 32 befindet sich in der Längsrichtung L zwischen der Achse 240 des Schraubrades 24 und der Achse 200 des Abtriebsrades 20. Insofern wird der (üblicherweise freie) Bauraum zwischen Abtriebsrad 20 und Schraubrad 24 optimal genutzt.
Fig. 4 zeigt eine Teilansicht der ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 unter Vernachlässigung einen abdeckenden Gehäuseteils in einer Untersicht.
Dabei ist erkennbar, dass die Nockenscheibe 19 zwei Laufflächen für Links- bzw. Rechtsdrehung (je nach Montagart benötigt) aufweist. Symmetrische Nockenscheiben 19, wie die dargestellte Nockenscheibe, können um max. 180° verdreht werden, während asymmetrische Nockenscheiben 19 z.B. um 190° bzw. 170° verdreht werden können. Die Nockenscheibe 19 liegt an einer Außenumfangsfläche der Laufrolle 63 an, sodass die Laufrolle 63 im Betrieb an der Lauffläche der Nockenscheibe 19 abrollen kann. Die Laufrolle 63 ist drehbar an einem Schwenkhebel 60 angebracht, welcher um eine Schwenkachse 62 schwenkbar an einem Gehäuse 12 des Türantriebs 10 befestigt ist. An dem Schwenkhebel 60, genauer gesagt an einer Koppelstelle zwischen Schwenkhebel 60 und Laufrolle 63, ist zusätzlich zu der Laufrolle 63 ein Widerlager 65 für den Energiespeicher 50 in Form einer Spiraldruckfeder angebracht. Mit diesem Aufbau wird je nach Lage der Nockenscheibe 19 die Stärke der Spannung der Spiraldruckfeder eingestellt bzw. durch die Bewegung der Nockenscheibe 19 kann der Energiespeicher 50 in bekannter Weise geladen und entladen werden.
Fig. 4 zeigt ferner das Sensorrad 32 und die Art und Weise wie dieses mit dem Abtriebsrad 20 gekoppelt ist, nämlich durch die Verzahnung 322 des Sensorrades 32 und die Verzahnung 202 des Abtriebsrades 20. Auch das Größenverhältnis von Sensorrad 32 zu Abtriebsrad 20 ist in Fig. 4 deutlich erkennbar. Das Sensorrad 32 ist deutlich kleiner als das Abtriebsrad 20. Insbesondere ist der Umfang des Sensorrades 32 so bemessen, dass er im Wesentlichen der Länge eines Kreisbogens des Abtriebsrades 20 entspricht, welchen das Abtriebsrad 20 bei einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage und/oder umgekehrt abfährt. Das Sensorrad 32 weist daher vorteilhaft so viele Zähne auf, wie am Abtriebsrad 20 über den zu detektierenden Bereich angeordnet sind, sodass das Sensorrad 20 über den zu detektierenden Bereich immer max. um eine Umdrehung verdreht wird. So wird die beste Genauigkeit der Positionserkennung und eine kostengünstige Umsetzung gewährleistet.
Vorteilhaft wird die komplette Öffnungs- und Schließbewegung der Türe erfasst, bei der die Abtriebswelle um bis zu 180° verdreht wird. Dazu weist das Sensorrad 32 (ungefähr) die halbe Zähnezahl (oder den halben Umfang) des Abtriebsrades 20 auf. Vorliegend weist die Verzahnung des 322 des Sensorrades 32 37 Zähne auf, während die Verzahnung 202 des Abtriebsrades 20 genau die doppelte Anzahl an Zähnen aufweist. Dementsprechend kann bei einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage und/oder umgekehrt eine im Wesentlichen vollständige Umdrehung des Sensorrades 32 erfolgen.
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht der ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 entlang der Längsrichtung L des Antriebes 10. Hierbei ist der Fokus insbesondere auf die Sensoreinheit 30 gerichtet. Wenngleich nicht eindeutig aus Fig. 5 entnehmbar, ist das Sensorrad 32 in der ersten Ausgestaltung des Antriebes 10 drehbar auf dem Sensorgehäuse 38, welches den Sensor 36 umgibt, gelagert. In axialer Richtung, d.h. in Richtung entlang der Achse 320, ist das Sensorrad 32 durch Einklipsen bzw. Einrasten in einen Hinterschnitt des Sensorgehäuses 38 gesichert bzw. in axialer Richtung verschiebesicher mit dem Sensorgehäuse 38 verbunden. Das Sensorrad 32 ist napfförmig ausgebildet. Dadurch kann die Lauffläche des Sensorrades 32 verlängert werden und so die Funktionssicherheit insgesamt erhöht werden.
Am Sensorrad 32 ist ein Magnet 40 befestigt, wobei dessen Verdrehung über den Sensor 36, vorzugsweise einen Hallsensor, erfasst werden kann. Dementsprechend ist der Sensor 36 dazu eingerichtet, eine rotatorische Bewegung des Magneten 40 erkennen zu können. Der Sensor 36 ist in dieser Ausgestaltung auf einer Platine 37 angebracht, die ebenfalls in dem Sensorgehäuse 38 untergebracht ist.
Das Sensorgehäuse 38 ist ortsfest mit dem Gehäuse 12 der Getriebeeinheit 16 verbunden. In der gezeigten Ausgestaltung ragt ein Teil des Sensorgehäuses 38 in das Gehäuse 12 hinein, während ein anderer Teil aus dem Gehäuse 12 herausragt. So können Daten- und/oder Stromkabel in einfacher Weise an den Sensor 36 angebunden werden. Das Sensorgehäuse 38 kann z.B. über eine Mutter 39 am Gehäuse 12 befestigt werden. Dazu kann an der Außenseite des Sensorgehäuses 38 ein Außengewinde angeordnet sein (nicht dargestellt).
Fig. 6 zeigt Fig. 5, wobei verschiedene Komponenten zur besseren Unterscheidbarkeit unterschiedlich schraffiert sind.
Fig. 7 zeigt die Sensoreinheit 30 der ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 in perspektivischer Ansicht. Dabei ist besonders gut erkennbar, wie die Verzahnung 322 des napfförmigen Sensorrades 32 in die Verzahnung 202 des Abtriebsrades 20 eingreift. Ferner lässt sich die Befestigung des Sensorrades 32 über mehrere Einrastnasen 324 an einem Hinterschnitt des Sensorgehäuses 38 gut erkennen. Die Mutter 39 zur Befestigung des Sensorgehäuses 38 über ein Gewinde an dem Gehäuse 12 ist ebenfalls dargestellt.
Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 entlang der Längsrichtung des Antriebes 10, wobei der Ausschnitt insbesondere die Sensoreinheit 30 zeigt. Tatsächlich unterscheidet sich die zweite Ausgestaltung von der ersten Ausgestaltung lediglich durch den Aufbau der Sensoreinheit 30. Dabei bildet ein Teil des Gehäuses 12 das Sensorgehäuse 38. Mit anderen Worten ist kein unabhängig von dem Gehäuse 12 ausgebildetes Sensorgehäuse notwendig. In dieser Ausgestaltung lagert das Sensorrad 32 somit drehbar (direkt) auf einem Teil des Gehäuses 12. Ferner ist in dieser Ausgestaltung die Platine 37, auf welcher der Sensor 36 angeordnet ist, (direkt) am Gehäuse angeordnet, z.B. mit diesem verschraubt und/oder verklebt. Durch den Wegfall eines unabhängig ausgeführten Sensorgehäuses 38 können mit der zweiten Ausgestaltung die Kosten für den Antrieb 10 noch weiter gesenkt werden.
Fig. 9 zeigt eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 unter Vernachlässigung eines abdeckenden Gehäuseteils in einer Draufsicht. Abgesehen von dem genannten abdeckenden Gehäuseteil ist das Gehäuse 12 in Fig. 9 allerdings gezeigt.
Das Sensorrad 32 bzw. die gesamte Sensoreinheit 30 sind in der dritten Ausgestaltung innerhalb des Gehäuses 12 für die Getriebeeinheit 16 angeordnet. Das Sensorrad 32 ist vorliegend als Stirnrad ausgebildet und kämmt mit dem Abtriebsrad 20, ist also mit diesem antriebswirksam gekoppelt. Insofern unterscheidet sich die dritte Ausgestaltung von der ersten Ausgestaltung nicht. Dies gilt auch für die wesentlichen Komponenten des Antriebes 10.
Die dritte Ausgestaltung des Antriebes 10 unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung insbesondere in Bezug auf die Anordnung des Sensorrades 32 (bzw. der gesamten Sensoreinheit 30) und der Komponenten der Getriebeeinheit 16.
Während sich in der ersten Ausgestaltung das Sensorrad 32 in der Tiefenrichtung T versetzt zur Schnecke 26 befindet bzw. näher an der in Längsrichtung L verlaufenden Gehäuseseite angeordnet ist, die sich weiter entfernt von der Schnecke 26 befindet, ist in der dritten Ausgestaltung das Sensorrad 32 näher an der in Längsrichtung L verlaufenden Gehäuseseite angeordnet, die sich näher an der Schnecke 26 befindet. Diese Positionierung des Sensorrades 32 wird in der dritten Ausgestaltung dadurch ermöglicht, dass das erste Stirnrad 22 näher an der anderen in Längsrichtung L verlaufenden Gehäuseseite angeordnet ist als in der ersten Ausgestaltung. Insbesondere wird in der dritten Ausgestaltung das erste Stirnrad 22 näher an der in Längsrichtung L verlaufenden Gehäuseseite angeordnet, die sich weiter weg von der Schnecke 26 befindet. Dadurch entsteht auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 12 genügend Raum für das Sensorrad 32. Das Sensorrad 32 ist (in der Tiefenrichtung T) dementsprechend gegenüberliegend zum Schraubrad 24 und zum ersten Stirnrad 22 angeordnet. Ferner überlappen sich in der dritten Ausgestaltung die Schnecke 26 und das Sensorrad 32 in einer Betrachtung in der Höhenrichtung (senkrecht zur Längsichrichtung L und zur Tiefenrichtung T). In der in Fig. 9 dargestellten Draufsicht ist das Sensorrad 32 unterhalb der Schnecke 26 positioniert.
Dem Sensorrad 32 bzw. der Sensoreinheit 30 wird in dieser Ausgestaltung mehr Raum zur Verfügung gestellt als in der ersten Ausgestaltung. Das Sensorrad 32 kann (insbesondere hinsichtlich des Durchmessers) somit größer ausgebildet werden.
Fig. 10 zeigt eine Teilansicht der dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes 10 unter Vernachlässigung eines abdeckenden Gehäuseteils in einer Untersicht. Fig. 10 lässt sich entnehmen, dass bei der dritten Ausgestaltung des Antriebes 10 in der Tiefenrichtung T die Achse 320 des Sensorrades 32, die Achse 200 des Abtriebsrades 20 und die Achse 240 des Schraubrades 24 (bzw. die Achse 220 des ersten Stirnrades 22) in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
Um dem Sensorrad 32 bzw. der Sensoreinheit 30 mehr Raum zur Verfügung zu stellen als in der ersten Ausgestaltung, ist die Achse 320 des Sensorrades 32 vorteilhaft näher an der in Längsrichtung L verlaufenden Gehäuseseite angeordnet, die in der Tiefenrichtung T weiter entfernt von der Achse 240 des Schraubrades 24 liegt.
Durch die Anordnung des Sensorrades 32 bzw. der Sensoreinheit 30 in der dritten Ausgestaltung können nahezu alle Montage- und Gestängearten realisiert werden. Denn das Sensorrad 32 kann in der dritten Ausgestaltung mit derart großem Durchmesser ausgebildet sein, dass der Umfang des Sensorrades 32 vorteilhaft zumindest, besonders im Wesentlichen, 24/36 des Umfangs des Abtriebsrades 20 beträgt. Wenn sich das Sensorrad 32 um 360° verdreht, kann das Abtriebsrad 20 (bzw. die Abtriebswelle) 18 dann im Wesentlichen um 240° verdreht werden (bzw. umgekehrt).
Als Nockenscheibe 19 ist vorliegend eine asymmetrische Nockenscheibe 19 vorgesehen. Prinzipiell kann die Nockenscheibe 19 aber auch symmetrisch ausgebildet sein. Ferner sind Lösungen denkbar, bei denen gar keine Nockenscheibe 19 verwendet wird.
Fig. 11 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht der dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebes entlang der Längsrichtung L des Antriebes. Dabei ist deutlich erkennbar, dass in der Höhenrichtung H die Sensoreinheit 30 unterhalb der Schnecke 26 angeordnet ist. Das Sensorrad 32 wird vorliegend durch ein Kugellager 72 gelagert. Andere Lagerarten sind ebenso denkbar. Beispielsweise kann das Sensorrad 32 gleitgelagert sein. Durch die genannte Lagerung kann das Sensorrad 32 besonders langlebig und verschleißfrei arbeiten. Weiterhin können axiale Kräfte so sehr gut aufgenommen werden.

Bezugszeichenliste

10: Antrieb
12: Gehäuse
14: Motor
142: Motorwelle
16: Getriebeeinheit
18: Abtriebswelle
19: Nockenscheibe
20: Abtriebsrad
200: Achse des Abtriebsrades
202: Verzahnung des Abtriebsrades
22: erstes Stirnrad
220: Achse des ersten Stirnrades
23: zweites Ritzel
24: Schraubrad
240: Achse des Schraubrades
25: erstes Ritzel
26: Schnecke
32: Sensorrad
36: Sensor
37: Platine
38: Sensorgehäuse
320: Achse des Sensorrades
322: Verzahnung des Sensorrades
324: Einrastnase
39: Mutter
40: Magnet
50: Energiespeicher
60: Schwenkhebel
62: Schwenkachse
63: Laufrolle
65: Widerlager
T: Tiefenrichtung
L: Längsrichtung

Claims

Antrieb (10) für einen Flügel eines Fensters, einer Tür oder dergleichen, mit
einem Gehäuse (12),

einem Motor (14),

einer in dem Gehäuse (12) untergebrachten Getriebeeinheit (16) zum Antrieb einer Abtriebswelle (18) zum Öffnen und/oder Schließen des Flügels, wobei die Abtriebswelle (18) drehfest mit einem Abtriebsrad (20) der Getriebeeinheit (16) verbunden ist, und

einer Sensoreinheit (30) zum Erfassen der Position des Abtriebsrades (20), wobei die Sensoreinheit (30) zumindest ein Sensorrad (32), welches mit dem Abtriebsrad (20) antriebswirksam gekoppelt ist, und einen Sensor (36) zur Erfassung einer Drehbewegung des zumindest einen Sensorrades (32) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des zumindest einen Sensorrades (32) im Wesentlichen einer Länge eines Kreisbogens des Abtriebsrades (20) entspricht, welchen das Abtriebsrad (20) bei einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage und/oder umgekehrt abfährt.
Antrieb (10) gemäß Anspruch 1, wobei bei einer Bewegung des Flügels von der Öffnungslage in die Schließlage und/oder umgekehrt maximal eine im Wesentlichen vollständige Umdrehung des Sensorrades (32) erfolgt.
Antrieb (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Umfang des Sensorrades (32) im Wesentlichen 24/36, bevorzugt im Wesentlichen 21/36, besonders bevorzugt im Wesentlichen ½, des Umfanges des Abtriebsrades (20) entspricht.
Antrieb (10) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Abtriebsrad (20) über eine reibschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung antriebswirksam mit dem zumindest einen Sensorrad (32) gekoppelt ist.
Antrieb (10) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Sensorrad (32) als Stirnrad, Kegelrad, Schrägzahnrad, Kronrad und/oder Zahnstange ausgebildet ist.
Antrieb (10) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Sensorrad (32) zwischen der Abtriebswelle (18) und dem Motor (14) angeordnet ist.
Antrieb (10) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der Sensor (36) als Hall-sensor ausgebildet ist.
Antrieb (10) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der Sensor (36) in einem Sensorgehäuse (38) der Sensoreinheit untergebracht und das Sensorrad (32) drehbar auf dem Sensorgehäuse (38) angeordnet ist, wobei das Sensorrad (32) insbesondere napfförmig ausgebildet ist.
Antrieb (10) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (12) zwei im Wesentlichen in Längsrichtung des Antriebes (10) verlaufende Gehäuseseiten aufweist, die sich in Tiefenrichtung des Gehäuses (12) im Wesentlichen gegenüberliegen, und wobei die Getriebeeinheit (16) eine Schraubradstufe mit einer Schnecke (26) und einem Schraubrad (24) aufweist, wobei die Drehachse (320) des Sensorrades (32) näher an der Gehäuseseite angeordnet ist, die in der Tiefenrichtung weiter entfernt von der Drehachse (240) des Schraubrades 24 angeordnet ist.
Fenster oder Tür mit einem schwenkbar gelagerten Flügel und einem Antrieb (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Öffnen und/oder Schließen des Flügels.