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Die Erfindung betrifft einen Antrieb zum Öffnen und/oder Schließen eines beweglichen Flügels einer Tür oder eines Fensters sowie ein Verfahren zum Betrieb dieses Antriebs.
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Aus der
EP 0 693 609 B1 ist ein Antrieb zum Öffnen und/oder Schließen eines beweglichen Flügels einer Tür oder eines Fensters bekannt. Der Antrieb weist eine Abtriebswelle auf, welche mit dem Flügel wirkverbunden ist. Ferner weist der Antrieb eine Federeinrichtung auf, welche den Flügel in Schließrichtung beaufschlagt. Eine ein- und ausschaltbare Arretiereinrichtung arretiert in eingeschalteter Stellung die vorgespannte Federeinrichtung. Die Federeinrichtung wird in Notbetriebszuständen, beispielsweise im Brandfall und/oder bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung wirksam, indem die Arretiereinrichtung sich vorzugsweise automatisch ausschaltet, und sorgt dann für ein sicheres Schließen des Flügels. Dies hat zwar zum Vorteil, dass der Antriebsmotor des Antriebs im Normalbetrieb nicht gegen die Kraft der Federeinrichtung arbeiten muss und entsprechend kleiner und damit platz- und energiesparender ausgelegt werden kann. Nachteilig ist jedoch, dass beim Abbremsen der Öffnungsbewegung ein hoher Motorstrom aufgewendet werden muss. Auch ein „Kriechen“ der Arretiereinrichtung, welches beispielsweise aufgrund von Undichtigkeiten im Hydrauliksystem auftreten kann, kann sich negativ auf die Betriebseigenschaften des Antriebs auswirken.
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Aus der
DE 10 2004 061 686 A1 ist eine Fahrzeugtür mit variabler Rastfunktion bekannt. Es erfolgt eine Feststellung der Fahrzeugtür, wenn diese nach manueller Betätigung außerhalb der Geschlossenlage zum Stillstand kommt. Diese Funktion wird erst ab einem bestimmten Öffnungswinkel wirksam, d.h. bei einem Stillstand der Fahrzeugtür unterhalb dieses Öffnungswinkels erfolgt keine Feststellung der Fahrzeugtür.
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Die
DE 195 13 434 A1 beschreibt einen Türschließer, der einen Energiespeicher mit Schließfeder zum Schließen eines Türflügels aufweist. Der Energiespeicher wird bei der Öffnungsbewegung des Türflügels geladen und beim Schließen entladen.
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Aus der
US 4 115 897 A ist eine Türschließanordnung zum Bewegen einer damit verbundenen Tür von einer offenen Position in eine geschlossene Position bekannt. Die Türschließanordnung umfasst ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse angeordnete Kammer und in der Kammer angeordnete Vorspannmittel, die eine Rückstellkraft bereitstellen, um die Tür in ihre geschlossene Position zu bewegen. Ein Kolben ist verschiebbar in der Kammer angeordnet, wobei der Kolben in einer ersten Richtung gegen die Kraft der Vorspanneinrichtung bewegbar ist, wenn sich die Tür in Richtung einer offenen Position bewegt, und durch diese in eine zweite Richtung vorgespannt wird, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Die Türschließanordnung umfasst zudem Mittel, um die Vorspannmittel unwirksam zu machen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Antrieb hinsichtlich seines Betriebsverhaltens zu optimieren.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 7 gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung.
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Die Arretiereinrichtung ist so ausgebildet, dass die Federeinrichtung ab dem Erreichen eines vorbestimmten Öffnungswinkels des Flügels wirksam wird. Die Öffnungsbewegung muss nunmehr nicht mehr vom Antriebsmotor allein abgebremst werden. Außerdem wird die Schließbewegung durch die sich bis zu dem vorbestimmten Öffnungswinkel teilweise entspannende Federeinrichtung unterstützt, wodurch der Energieverbrauch des Antriebsmotors reduziert wird.
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Der einstellbare Öffnungswinkel des Flügels, ab welchem die Federeinrichtung wirksam wird, ist ungleich der vollständigen Geschlossen- bzw. Offenlage.
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Eine vorteilhafte, da einfach aufgebaute und betriebssichere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Arretiereinrichtung mindestens einen Federkolben aufweisen kann, welcher einen Zylinder in mindestens zwei Druckräume flüssigkeitsdicht unterteilt, wobei die Druckräume über mindestens eine Hydraulikleitung miteinander verbunden sind.
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Die Arretiereinrichtung kann mindestens ein elektrisch schaltbares Sperrventil aufweisen, welches in der Hydraulikleitung angeordnet ist. Durch entsprechende Ansteuerung des Sperrventils ist der vorbestimmte Öffnungswinkel optimierbar, beispielsweise bei einem sich ändernden Betriebsverhalten des Antriebs und/oder sich ändernden äußeren Einflussgrößen.
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Die Arretiereinrichtung kann mindestens ein Dämpfungsventil aufweisen, welches in der Hydraulikleitung angeordnet ist. Anstelle des Dämpfungsventils oder zusätzlich kann eine fest eingestellte Drossel vorgesehen werden, oder auch ein verengter Leitungsquerschnitt. Dieses dämpft die Bewegung des Federkolbens, wenn seine Arretierung aufgehoben ist, womit verhindert wird, dass der Federkolben oder ein mit ihm wirkverbundenes Bauteil hart gegen eine mit dem Antriebsmotor wirkverbundene Antriebskomponente anschlägt.
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Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung anhand der Figuren näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 einen an der Bandseite eines Drehtürflügels montierten Antrieb in Frontansicht;
- 2 eine schematische Darstellung der Arretiereinrichtung des Antriebs gemäß 1, in einem ersten Betriebszustand;
- 3 eine Darstellung gemäß 2, jedoch in einem zweiten Betriebszustand;
- 4 eine Darstellung gemäß 2 und 3, jedoch in einem dritten Betriebszustand;
- 5 eine Darstellung gemäß 2 bis 4, jedoch in einem vierten Betriebszustand;
- 6 eine Darstellung gemäß 2 bis 5, jedoch in einem fünften Betriebszustand;
- 7 eine Darstellung gemäß 2 bis 6, jedoch in einem sechsten Betriebszustand.
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Die 1 zeigt einen an einer Drehtür montierten Antrieb 1. Die Drehtür weist einen als Drehtürflügel ausgebildeten Flügel 2 auf, welcher über Scharniere 4 um eine vertikale Drehachse drehbar an einem ortsfesten Rahmen 3 gelagert ist. Der Antrieb 1 umfasst ein Gehäuse 5, welches im oberen horizontalen Bereich des Rahmens 3 angeordnet ist. Im Gehäuse 5 des Antriebs 1 ist eine Abtriebswelle 6 mit vertikaler Drehachse gelagert, wobei zumindest ein Ende der Abtriebswelle 6 aus dem Gehäuse 5 hinaustritt. Am unteren, dem Flügel 2 zugewandten Ende der Abtriebswelle 6 ist das eine Ende eines als Gleitarm ausgebildeten Kraftübertragungselements 7 drehfest montiert. Das andere Ende des Kraftübertragungselements 7 ist mittels eines Führungselements 10, welches beispielsweise als Gleiter oder Rolle ausgebildet ist und an dem Kraftübertragungselement 7 um eine Drehachse 9 drehbar gelagert ist, in einer im Bereich der oberen horizontalen Kante des Flügels 2 montierten Führungsschiene 8 linear verschiebbar geführt. Eine Drehbewegung der Abtriebswelle 6 des Antriebs 1 bewirkt, dass das Kraftübertragungselement 7 verschwenkt wird und über das in der Führungsschiene 8 geführten Führungselement 10 den Flügel 2 bewegt, und umgekehrt.
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Der Antrieb 1 weist eine hier nicht dargestellte Steuerungseinrichtung auf, welche den Bewegungsablauf des Antriebs 1 steuert, beispielsweise abhängig von Sensorsignalen und/oder manuellen Schalthandlungen sowie von der Position und/oder Bewegungsgeschwindigkeit des wirkverbundenen Flügels 2. Die Steuerungseinrichtung kann eine Speichereinrichtung umfassen, in welcher die zum Betrieb des Antriebs 1 erforderlichen Parameter, vorzugsweise nichtflüchtig, speicherbar sind.
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In den 2 bis 7 sind die Arretiereinrichtung 15 sowie die hiermit unmittelbar zusammenwirkenden Komponenten des Antriebs 1 gemäß 1 in mehreren Betriebszuständen schematisch dargestellt. Die Arretiereinrichtung 16 umfasst ein Gehäuse 16, in dessen Kammer ein Federkolben 20 verschiebbar gelagert ist. Das Gehäuse 16 kann einstückig mit dem Gehäuse des Antriebs 1 oder auch separat davon ausgebildet sein. Der Federkolben 20 unterteilt die Kammer des Gehäuses flüssigkeitsdicht in zwei Druckräume 22, 23. Der erste, in der Zeichnung linke Druckraum 22 wird nach außen hin durch einen Deckel 17 des Gehäuses 15 begrenzt und abgeschlossen.
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Die beiden Druckräume 22, 23 sind mit einem Hydraulikmedium gefüllt. In dem Gehäuse 16 ist eine Hydraulikleitungsanordnung 25 vorhanden, welche die Druckräume 22, 23 miteinander verbindet. In der Hydraulikleitungsanordnung 25 ist ein Dämpfungsventil 26 vorhanden. Zwischen dem Dämpfungsventil 26 und dem zweiten, in der Zeichnung rechten Druckraum 23 befindet sich in der Hydraulikleitungsanordnung 25 ein Sperrventil 27 mit einem parallelgeschalteten Überdruckventil 28. Das Sperrventil 27 ist elektrisch schaltbar, vorteilhaft abhängig von Schaltbefehlen der Steuerungseinrichtung des Antriebs 1, vorzugsweise nach dem Arbeitsstromprinzip, d.h. dass sich das Sperrventil 27 bei Bestromung in seiner Sperrstellung befindet und bei Wegfall bzw. Abschaltung der Bestromung automatisch in die Durchgangsstellung umschaltet. Zwischen dem ersten Druckraum 22 und dem Dämpfungsventil 26 ist ein in dem Gehäuse 16 befindlicher Ausgleichsraum 29 mit der Hydraulikleitungsanordnung 25 verbunden. Der Ausgleichsraum 29 ist nach außen hin durch einen Deckel 30 begrenzt, welcher eine Öffnung 31 zum Durchtritt von Luft aufweist. Innerhalb des Ausgleichsraums 29 ist ein Kolben 32 verschiebbar und gegenüber der Innenwandung des Ausgleichsraums flüssigkeitsdicht abgedichtet geführt, wobei der Kolben 32 durch eine sich an dem Deckel 30 abstützende Feder 33 in der Zeichnung nach rechts beaufschlagt wird. Auch innerhalb des Federkolbens 20 ist eine mit einem Rückschlagventil, beispielsweise Kugelventil ausgebildete Hydraulikleitung zwischen den Druckräumen 22, 23 vorhanden, wobei das Rückschlagventil das Durchströmen des Hydraulikmediums von dem ersten Druckraum 22 in den zweiten Druckraum 23 ermöglicht, von dem zweiten Druckraum 23 in den ersten Druckraum 22 jedoch sperrt.
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Eine in dem ersten Druckraum 22 befindliche Federeinrichtung 21, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, stützt sich zwischen dem Deckel 17 und dem Federkolben 20 ab und beaufschlagt den Federkolben 20 in der Zeichnung nach rechts. Der Deckel 17 weist eine Öffnung 18 auf, welche von einer Kolbenstange 19 durchgriffen wird, wobei die Öffnung 18 eine Dichtung aufweist, welche eine Verschiebebewegung der Kolbenstange 19 erlaubt, jedoch flüssigkeitsdicht abdichtet. Die Kolbenstange 19 ist einerends mit dem Federkolben 20 und anderenends mit einem Schlitten 13 verbunden. Der Schlitten ist innerhalb des Antriebs 1 verschiebbar gelagert und weist eine längliche, beispielsweise ovale Aussparung 14 auf, welche von der Abtriebswelle 6 des Antriebs durchgriffen wird. Auf der Abtriebswelle 6 ist eine Kurvenscheibe 11 drehfest gelagert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kurvenscheibe 11 mit einer symmetrischen, hier herzförmigen Außenkontur ausgebildet, wobei jedoch auch andere Formen denkbar sind. Auf dem Schlitten 13 ist eine Druckrolle 12 angeordnet, welche mit der Außenkontur der Kurvenscheibe 11 zusammenwirkt, indem die Druckrolle 12 durch die Federeinrichtung 21 gegen die Kurvenscheibe 11 beaufschlagt wird.
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Die Abtriebswelle 6 ist mit einer hier nicht dargestellten, da nicht erfindungswesentlichen Antriebsmotoreneinrichtung des Antriebs 1 wirkverbunden. Die Antriebsmotoreneinrichtung kann in bekannter Weise einen elektrischen Antriebsmotor aufweisen, welcher über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe mit der Abtriebswelle 6 zusammenwirkt, so dass eine durch die Steuerungseinrichtung des Antriebs 1 ausgelöste Bestromung des Antriebsmotors eine Drehung der Abtriebswelle 6 und somit auch eine entsprechende Bewegung des angeschlossenen Flügels 2 in Öffnungs- oder Schließrichtung bewirkt.
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Dir 2 zeigt den Antrieb in einem ersten Betriebszustand. Die Abtriebswelle 6 ist in einer Stellung, welche der Geschlossenlage des wirkverbundenen Flügels 2 entspricht. In diesem Betriebszustand, welcher beispielsweise vor der ersten Inbetriebnahme des Antriebs 1 vorliegen kann, ist die Federeinrichtung 21 relativ wenig vorgespannt und beaufschlagt die Druckrolle 12 des Schlittens 13 gegen die Kurvenscheibe 11 der Abtriebswelle 6.
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Eine Bestromung der Antriebsmotoreneinrichtung kann nun eine Drehung der Abtriebswelle 6 bewirken, beispielsweise im Uhrzeigersinn, und somit eine entsprechende Öffnungsbewegung des angeschlossenen Flügels 2. Dies ist in der 3 dargestellt. Durch die Drehung der Kurvenscheibe 11 (Pfeilrichtung B) vergrößert sich der wirksame Radius des Berührpunktes mit der Druckrolle 12, so dass der Schlitten 13 und die hiermit verbundene Kolbenstange 19 in der Zeichnung nach links verschoben werden (Pfeilrichtung C). Über den Federkolben 20 ist nun die Federeinrichtung 21 maximal vorgespannt. Das Sperrventil 27 in der Hydraulikleitungsanordnung 25 ist in diesem Betriebszustand ebenfalls noch in Durchgangsstellung. Das in dieser Bewegungsrichtung des Federkolbens 20 ebenfalls offene Rückschlagventil 24 ermöglicht ein nahezu ungedämpftes Durchströmen des Hydraulikmediums aus dem sich verkleinernden ersten Druckraum 22 in den sich entsprechend vergrößernden zweiten Druckraum 23. Der im Ausgleichsraum 28 befindliche Kolben 32 verschiebt sich entsprechend dem Volumenanteil der sich aus dem ersten Druckraum 22 heraus bewegenden Kolbenstange 19 nach rechts.
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Bei Einleitung der Schließbewegung des mit dem Antrieb 1 wirkverbundenen Flügels 2 durch die Steuerungseinrichtung des Antriebs 1 ist das Sperrventil 27 in der Hydraulikleitungsanordnung 25 anfangs noch in Durchgangsstellung.
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Die Abtriebswelle 6 und die Kurvenscheibe 11 drehen sich nun, betätigt von der Antriebsmotoreneinrichtung und zusätzlich unterstützt durch die sich entspannende Federeinrichtung 21, im Gegenuhrzeigersinn (Pfeilrichtung B), und der Schlitten 13 bewegt sich in der Zeichnung nach rechts (Pfeilrichtung C). In der 4 ist der vorbestimmte Drehwinkel der Abtriebswelle 6 gezeigt, welcher beispielsweise einem Öffnungswinkel des Flügels 2 von 70° entsprechen kann, bei welchem das Sperrventil 27 aus seiner Durchgangsstellung in seine Sperrstellung umgeschaltet wird. Dadurch wird ein weiteres Überströmen des Hydraulikmediums von dem zweiten Druckraum 23 in den ersten Druckraum 22 unterbunden, wodurch der Federkolben 20 in dieser Position arretiert ist. Auch die mit dem Federkolben 20 verbundenen Komponenten, insbesondere die Druckrolle 12, verbleiben hiermit in dieser Position. Bei einer weiteren Drehung der Antriebswelle 6 im Gegenuhrzeigersinn, d.h. im Schließsinn des angeschlossenen Flügels 2, hebt die Außenkontur der Kurvenscheibe 11 somit von der Druckrolle 12 ab, und die weitere Schließbewegung bis zur vollständigen Geschlossenlage des Flügels 2 erfolgt ausschließlich durch die Antriebsmotoreneinrichtung betätigt. 5 zeigt einen Drehwinkel der Abtriebswelle 6, welcher kurz vor Erreichen der Geschlossenlage des Flügels 2 vorliegt, und in 6 ist die Stellung der Antriebskomponenten bei vollständig geschlossenem Flügel 2 dargestellt.
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Eine erneute Öffnungsbewegung des Flügels 2 erfolgt ausschließlich durch die Antriebsmotoreneinrichtung betätigt. Die Antriebsmotoreneinrichtung muss somit ausschließlich den Flügel 2 beschleunigen und keine zusätzliche Kraft zur Kompression der Federeinrichtung 21 aufbringen.
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Ab dem bereits ein der 4 dargestellten Öffnungswinkel des Flügels 2 kommt die Außenkontur der Kurvenscheibe 11 wieder mit der Druckrolle 12 in Kontakt, und bei der weiteren Öffnungsbewegung des Flügels 2 erfolgt eine Kompression der Federeinrichtung 21, bis eine Stellung erreicht wird, wie sie bereits in der 3 gezeigt worden ist. Die Kompression der Federeinrichtung 21 in den letzten Winkelgraden der Öffnungsbewegung des Flügels 2 bewirkt dessen Abbremsung, so dass die Antriebsmotoreneinrichtung hierfür weniger, im Idealfall gar keine Bremsleistung aufbringen muss.
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Falls es bei geschlossenem Flügel 2 zu einem Brandfall und/oder Ausfall der elektrischen Energieversorgung des Antriebs 1 kommt, wird das Sperrventil 27 in der Hydraulikleitungsanordnung 25 vorzugsweise automatisch in seine Durchgangsstellung umgeschaltet, und die Federeinrichtung 21 drängt den Federkolben 20 in der Zeichnung nach rechts. Das aus dem zweiten Druckraum 23 verdrängte Hydraulikmedium durchfließt das in der Hydraulikleitungsanordnung 25 vorhandene Dämpfungsventil, so dass die Bewegung des Federkolbens 20 sowie der mit diesem wirkverbundenen Komponenten (Pfeilrichtung C), insbesondere der Druckrolle 12, gedämpft erfolgt. Hiermit wird ein Anschlagen der Druckrolle 12 an die Kurvenscheibe 11 vermieden, womit der Antrieb 1 vor Beschädigungen geschützt ist und/oder störende Geräusche unterbunden werden. Das durch die sich in den ersten Druckraum 22 hinein bewegende Kolbenstange 19 verdrängte Volumen des Hydraulikmediums führt zu einer Verschiebung des Kolbens 32 des Ausgleichsraums in der Zeichnung nach links unter Kompression der zugeordneten Feder 33.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antrieb
- 2
- Flügel
- 3
- Rahmen
- 4
- Scharnier
- 5
- Gehäuse
- 6
- Abtriebswelle
- 7
- Kraftübertragungselement
- 8
- Führungsschiene
- 9
- Drehachse
- 10
- Führungselement
- 11
- Kurvenscheibe
- 12
- Druckrolle
- 13
- Schlitten
- 14
- Aussparung
- 15
- Arretiereinrichtung
- 16
- Gehäuse
- 17
- Deckel
- 18
- Öffnung
- 19
- Kolbenstange
- 20
- Federkolben
- 21
- Federeinrichtung
- 22
- Druckraum
- 23
- Druckraum
- 24
- Rückschlagventil
- 25
- Hydraulikleitungsanordnung
- 26
- Dämpfungsventil
- 27
- Sperrventil
- 28
- Überdruckventil
- 29
- Ausgleichsraum
- 30
- Deckel
- 31
- Öffnung
- 32
- Kolben
- 33
- Feder
- A
- Bewegungsrichtung
- B
- Bewegungsrichtung
- C
- Bewegungsrichtung
