DE102019200656A1

DE102019200656A1 - Antrieb für eine karusselldrehtür

Info

Publication number: DE102019200656A1
Application number: DE102019200656.6A
Authority: DE
Inventors: Roland Vögele
Original assignee: Geze GmbH
Current assignee: Geze GmbH
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-07-23
Also published as: CN113302821A; CN120291770A; WO2020148174A1; EP3912258A1

Abstract

Ein Antrieb für eine Karusselldrehtür umfasst einen Getriebemotor mit einer elektrischen Antriebseinheit und einer Getriebeeinheit. Dabei umfasst die elektrische Antriebseinheit einen bürstenlosen Gleichstrommotor. Die Getriebeeinheit ist mehrstufig ausgeführt und mit einem Winkelgetriebe und Stirnradstufen versehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Karusselldrehtür mit einem eine elektrische Antriebseinheit und eine Getriebeeinheit umfassenden Getriebemotor. Sie betrifft ferner eine Karusselldrehtüranlage mit einem solchen Antrieb.
Karusselldrehtüranlagen umfassen in der Regel eine Karusselldrehtür mit mehreren um eine zentrale Achse gemeinsam drehbar gelagerten Karusselldrehtürflügeln sowie einen der Karusselldrehtür zugeordneten Getriebemotor mit einer elektrischen Antriebseinheit und einer Getriebeeinheit, der eine Kettenstufe nachfolgt. Um einen bisher üblichen Standard-Getriebemotor mit nachfolgender Kettenstufe in der Decke der betreffenden Karusselldrehtür unterbringen zu können, benötigt die Karusselldrehtürdecke eine Höhe von zumindest 150 mm. Zudem sind die bisher üblichen Karusselldrehtür-Antriebe schlecht abbremsbar. Die für Karusselldrehtüren bisher verwendeten vierstufigen Getriebe sind nicht nur sehr schwer und groß, sie sind auch relativ kostenintensiv in der Herstellung. Es sind zwar relativ flach gebaute Karusselltür-Vielpolmotoren bekannt. Auch diese sind jedoch relativ schwer und teuer, was insbesondere auf die vielen großen Kupferspulen zurückzuführen ist, die zur Erzeugung des hohen Drehmoments ohne Getriebe erforderlich sind. Zudem ist bei diesen bekannten Vielpolmotoren keine elektrisch betätigbare Bremse mit Bremsbelägen vorgesehen bzw. realisierbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für eine Karusselldrehtür sowie eine Karusselldrehtüranlage der eingangs genannten Art anzugeben, bei denen die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt sind. Dabei soll der Antrieb insbesondere kompakter aufgebaut und insbesondere eine geringere Höhe besitzen sowie im Betrieb deutlich schneller abbremsbar sein. Es sollen damit insbesondere auch deutlich kleinere Höhen der die Antriebe aufnehmenden Decken der betreffenden Karusselldrehtüren ermöglicht werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Karusselldrehtüranlage mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Antriebs sowie der erfindungsgemäßen Karusselldrehtüranlage ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Antrieb für eine Karusselldrehtür umfasst einen Getriebemotor mit einer elektrischen Antriebseinheit und einer Getriebeeinheit, wobei die elektrische Antriebseinheit einen bürstenlosen Gleichstrommotor umfasst und die Getriebeeinheit mehrstufig ausgeführt und mit einem Getriebe, insbesondere mit einem Winkelgetriebe und mindestens einer Stirnradstufe, versehen ist.
Ein bürstenloser Gleichstrommotor, auch BLDC-Motor (brushless direct current motor) oder EC-Motor genannt (electronically commutated motor) genannt, basiert entgegen der Namensgebung nicht auf dem Funktionsprinzip der Gleichstrommaschine, sondern ist aufgebaut wie eine Drehstrom-Synchronmaschine mit Erregung durch Permanentmagnete. Die mehrsträngige, beispielsweise dreisträngige, Drehstromwicklung wird durch eine Elektronik so angesteuert, dass sie ein drehendes magnetisches Feld erzeugt, das den permanentmagnetisch erregten Rotor mitzieht.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist der Antrieb nicht nur kompakter, wobei er insbesondere eine geringere Höhe besitzt. Der Antrieb ist im Betrieb auch deutlich schneller abbremsbar. Aufgrund der kompakteren Bauweise und insbesondere geringeren Höhe sind insbesondere auch deutlich kleinere Höhen der die Antriebe aufnehmenden Decken der betreffenden Karusselldrehtüren möglich. So kann die Deckenhöhe von 160 mm insbesondere auf unter 80 mm reduziert werden. Die bisher erforderliche Kettenstufe entfällt. Stattdessen kann der Antrieb mit seiner Abtriebswelle direkt in die mit den Karusselltürflügeln verbundene Antriebswelle der Karusselldrehtür eintauchen. Es wird zudem ein besserer Wirkungsgrad erzielt. Die benötigte Nennleistung wird bei dem dünneren bürstenlosen Gleichstrommotor durch die im Vergleich zu einem herkömmlichen Asynchronmotor höhere Drehzahl und den besseren Wirkungsgrad erreicht. Aufgrund der kompakteren Bauform ist der Getriebemotor auch einfacher als bisher zu montieren. Durch wegfallende Teile werden zudem die Kosten weiter gesenkt. Die mehrstufige Getriebeeinheit mit einem Winkelgetriebe und Stirnradstufen ist nicht nur kleiner, sondern auch entsprechend kostengünstiger. Zudem hat die Getriebeeinheit auch weniger Spiel als eine herkömmliche Getriebeeinheit bzw. eine Getriebeeinheit mit einer Kette, was bei einem Notstopp den Bremsweg verkürzt.
Eine bevorzugt praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs zeichnet sich dadurch aus, dass die mehrstufige Getriebeeinheit mit einer Übersetzung > 300 und/oder so ausgeführt ist, dass sie mit ihrer Abtriebswelle ohne zwischengeschaltete Kettenstufe direkt und formschlüssig in eine mit den Karusselltürflügeln verbundene Antriebswelle der Karusselldrehtür eintauchbar ist, und/oder dass ein Ritzel oder eine Schnecke oder ein Kegelrad des Winkelgetriebes und/oder ein Ritzel einer Stirnradstufe jeweils mit acht oder weniger als acht Zähnen versehen ist.
Vorteilhafterweise weist der Getriebemotor eine Höhe ≤ 160 mm, insbesondere ≤ 120 mm und vorzugsweise ≤ 80 mm auf.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die elektrische Antriebseinheit mit einer Bremseinrichtung versehen ist.
Bevorzugt ist die elektrische Antriebseinheit mit ihrer zur Achse ihrer Ankerwelle parallelen Längsachse in einem Winkel von etwa 90° zu einer die zueinander parallelen, hintereinander liegenden Getriebeachsen der mehrstufigen Getriebeeinheit enthaltenden Mittenebene angeordnet.
Damit können die Lagersitze im Getriebegehäuse mit einer Aufspannung auf der Fräsmaschine bearbeitet werden, was sehr präzise ist. Dagegen müsste bei der bisher häufig vorgesehenen Ausrichtung der elektrischen Antriebseinheit parallel zur Mittenebene der Getriebeachsen die Getriebeeinheit höher und länger sein, damit das Zahnrad der zweiten Getriebestufe nicht an einem am Getriebegehäuse zweckmäßigerweise vorgesehenen dritten Lager der Ankerwelle der elektrischen Antriebseinheit streift.
Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs umfasst die Getriebeeinheit im Anschluss an die elektrische Antriebseinheit ein Winkelgetriebe mit einer Schneckenstufe mit einer Schnecke und einem mit dieser kämmenden Schneckenrad, eine schrägverzahnte Stirnradstufe und eine geradverzahnte Stirnradstufe.
Vorteilhafterweise umfasst dabei die schrägverzahnte Stirnradstufe ein mit dem Schneckenrad der Schneckenstufe drehfest verbundenes Ritzel mit insbesondere acht oder weniger als acht Zähnen und ein mit diesem kämmendes Zahnrad und/oder die geradverzahnte Stirnradstufe ein mit dem Zahnrad der schrägverzahnten Stirnradstufe drehfest verbundenes Ritzel und ein mit diesem kämmendes, drehfest mit einer Abtriebswelle verbundenes Zahnrad.
Dabei ist insbesondere von Vorteil, wenn das mit dem Zahnrad der schrägverzahnten Stirnradstufe drehfest verbundene Ritzel mit dem Zahnrad der schräg verzahnten Stirnradstufe und/oder das drehfest mit der Abtriebswelle verbundene Zahnrad mit der Abtriebswelle jeweils verschweißt ist.
Bevorzugt ist die mehrstufige Getriebeeinheit so ausgeführt, dass sie 300 000 Notstopps nach DIN 18 650 mit einem Antriebsmoment von etwa 1000 Nm schadlos übersteht.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs ist das Ritzel der schrägverzahnten Stirnradstufe mit dem Schneckenrad der Schneckenstufe durch eine Presspassung oder durch Hartlöten verbunden und/oder das Ritzel der geradverzahnten Stirnradstufe mit dem Zahnrad der schrägverzahnten Stirnradstufe sowie das Zahnrad der geradverzahnten Stirnradstufe mit der Abtriebswelle jeweils durch Hartlöten verbunden.
Das Hartlöten ist insbesondere insoweit von Vorteil, als bei einem kurzen Presssitz des jeweiligen Ritzels oder Rades das maximale Drehmoment von beispielsweise 1000 Nm an der Abtriebswelle problemlos übertragen werden kann.
Die schrägverzahnte Stirnradstufe bzw. deren Ritzel und/oder die geradverzahnte Stirnradstufe bzw. deren Ritzel können jeweils über Wälzlager, insbesondere Kugellager, im Getriebegehäuse gelagert sein.
Die Bauteile der mehrstufigen Getriebeeinheit können in einem Getriebegehäuse aus insbesondere gegossenem und bearbeitetem Aluminium und in einem Gehäusedeckel montiert sein.
Um die erforderliche Schmiermitteldichtheit zu gewährleisten, kann zwischen dem Getriebegehäuse und dem Gehäusedeckel zweckmäßigerweise eine im Querschnitt insbesondere dreieckförmige Formdichtung, insbesondere Gummi-Formdichtung, vorgesehen sein. Zudem kann am Einpass der elektrischen Antriebseinheit in die Getriebeeinheit bzw. in das Getriebegehäuse wenigstens ein mit einem Wellendichtring kombinierter Dichtring vorgesehen sein, der zum Getriebegehäuse hin mit einem O-Ring die Öldichtheit sicherstellt und gleichzeitig den Motor bzw. die elektrische Antriebseinheit zur Getriebegehäusebohrung zentriert.
Zur Lagerung der Abtriebswelle ist zweckmäßigerweise zumindest ein gedichtetes Nadellager vorgesehen, das einer Nadelhülse mit wenigstens einer zugeordneten elastischen Dichtung und einen Axialnadelkranz umfasst.
Dabei verhindert die elastische Dichtung den Schmiermittelaustritt. Würde anstelle des erfindungsgemäß bevorzugten gedichteten Nadellagers ein zweites Kugellager verwendet werden, müsste entweder der Achsabstand vergrößert und ein Zwischenrad verwendet oder ein höherbauendes Getriebe akzeptiert werden. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene gedichtete Nadellager kann die Getriebeeinheit dagegen ohne größere Antriebsmomente an der Abtriebswelle zu bieten entsprechend kleiner gehalten und kostengünstiger hergestellt werden.
Eine weitere bevorzugte praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs zeichnet sich dadurch aus, dass ein der Abtriebswelle zugeordnetes Wälz- bzw. Kugellager teilweise in eine axiale Aussparung des drehfest mit der Abtriebswelle verbundenen Zahnrades der geradverzahnten Stirnradstufe und/oder ein der geradverzahnten Stirnradstufe bzw. deren Ritzel zugeordnetes Wälz- bzw. Kugellager in eine axiale Aussparung des drehfest mit diesem Ritzel verbundenen Zahnrades der schrägverzahnten Stirnradstufe eintaucht.
Ebenso wie die Anordnung der elektrischen Antriebseinheit in einem Winkel von 90° zur die Getriebeachsen enthaltenden Mittenebene und die Hartlötungen tragen auch die axialen Aussparungen der Zahnräder wesentlich zur angestrebten möglichst geringen Höhe der Getriebeeinheit bei.
Der Antrieb wird dadurch im Aufbau besonders kompakt, wobei insbesondere dessen Höhe durch eine solche Ausführung weiter minimiert wird.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die elektrische Antriebseinheit eine Nenndrehzahl im Bereich von 3000 1/min aufweist und/oder einen Durchmesser ≤ 100 mm oder ≤ 80 mm oder ≤ 63 mm besitzt. Dabei ist unter „im Bereich von 3000 1/min“ insbesondere „3000 1/min ± 30%“ zu verstehen.
Demgegenüber besitzt ein bisher üblicherweise verwendeter Asynchronmotor eine Nenndrehzahl von 1500 1/min und einen Durchmesser von 122 mm. Die Lebensdauer beider Motoren wird hauptsächlich durch die Kugellager bestimmt und ist im Wesentlichen gleich hoch. Wie bereits erwähnt, wird die benötigte Nennleistung beim erfindungsgemäß verwendeten deutlich dünneren bürstenlosen Gleichstrommotor durch die höhere Drehzahl und den besseren Wirkungsgrad erzielt.
Die mehrstufige Getriebeeinheit weist zweckmäßigerweise eine Übersetzung ≥ 500, insbesondere ≥ 550 und vorzugsweise ≥ 600 auf.
Von Vorteil ist zudem, wenn die Schneckenstufe eine Übersetzung im Bereich von 10 besitzt und/oder eine insbesondere aus Stahl bestehende, auf die Ankerwelle der elektrischen Antriebseinheit aufgepresste Schnecke mit insbesondere drei Zähnen umfasst. Dabei ist unter „im Bereich von 10“ insbesondere „10 ± 30%“ zu verstehen.
Das Schneckenrad der Schneckenstufe besteht vollständig oder vorzugsweise zumindest teilweise aus Bronze und/oder Messing, womit eine höhere Festigkeit und Verschleißbeständigkeit gegenüber Kunststoff erreicht wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs umfasst die schrägverzahnte Stirnradstufe der mehrstufigen Getriebeeinheit ein Ritzel mit acht oder weniger als acht Zähnen, insbesondere ein 5-zahniges Ritzel, und ein mit diesem kämmendes 61-zahniges Zahnrad und/oder die geradverzahnte Stirnradstufe ein 8-zahniges Ritzel und ein mit diesem kämmendes 41-zahniges Zahnrad.
Von Vorteil ist zudem, wenn die geradverzahnte Stirnradstufe der mehrstufigen Getriebeeinheit eine Übersetzung von etwa 5,125 besitzt und/oder der Modul der Verzahnung der geradverzahnten Stirnradstufe der dreistufigen Getriebeeinheit im Bereich von 3 mm liegt. Dabei ist unter „im Bereich von 3 mm“ insbesondere „3 mm ± 35%“ zu verstehen.
Bei einer entsprechenden Übersetzung von 12,2 wäre eine Geradverzahnung 40 % größer, da das Ritzel aus Gründen der Überdeckung zumindest sieben Zähne besitzen müsste und der Modul aus Festigkeitsgründen nicht kleiner werden dürfte. Insbesondere mit den verwendeten Kugellagern ist die erfindungsgemäß bevorzugte schrägverzahnte Stirnradstufe die denkbar kompakteste Form.
Die Abtriebswelle der mehrstufigen Getriebeeinheit ist zu deren Kopplung mit der Karusselldrehtür bevorzugt mit einem Vierkant und/oder zur Aufnahme von insbesondere der Überwachung der Karusselldrehtürflügel dienenden Kabel zweckmäßigerweise mit einer Durchgangsbohrung versehen ist.
Gemäß einer vorteilhaften praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs ist die mehrstufige Getriebeeinheit dreistufig ausgeführt, wobei sie bevorzugt eine Schneckenstufe mit einer Schnecke und einem mit dieser kämmenden Schneckenrad, eine schrägverzahnte Stirnradstufe und eine geradverzahnte Stirnradstufe umfasst.
Die Ankerwelle der elektrischen Antriebseinheit kann in der Antriebseinheit insbesondere dreifach wälzgelagert sein, wobei sie beispielsweise durch ein weiteres bzw. drittes Lager mit insbesondere größerem Spiel als bei den Wälzlagern im Getriebegehäuse gelagert sein kann. Mit einem solchen weiteren Lager mit größerem Spiel im Getriebegehäuse wird eine zu große Verbiegung der Ankerwelle bei kurzzeitiger Überlastung wie einem Not-Stopp vermieden.
Die erfindungsgemäße Karusselldrehtüranlage umfasst eine Karusselldrehtür mit mehreren mit einer zentralen Antriebswelle verbundenen und über diese um eine zentrale Drehachse gemeinsam drehbaren Karusselldrehtürflügeln. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen der Karusselltür zugeordneten erfindungsgemäßen Antrieb umfasst. Die mit den Karusselltürflügeln verbundene Antriebswelle der Karusselldrehtür erstreckt sich entlang der zentralen Drehachse.
Vorteilhafterweise umfasst die erfindungsgemäße Karusselldrehtüranlage zudem eine Elektronik zur Ansteuerung des Antriebs und ein Netzteil zur Versorgung des Antriebs und der Elektronik, wobei der Antrieb, die Elektronik und das Netzteil bevorzugt in einem Zentrumsring einer Karusselldrehtürdecke untergebracht sind. Dabei kann der Zentrumsring u. a. aufgrund der erfindungsgemäß kompakten Bauweise des Antriebs nicht nur einen kleineren Durchmesser von etwa 0,9 m, sondern insbesondere auch eine reduzierte Höhe ≤ 80 mm besitzen, wobei er bevorzugt eine Höhe ≤ 75 mm aufweist. Gegenüber einem bisher üblichen Durchmesser von 1,60 m und einer Höhe von 160 mm ist der Platzbedarf für einen solchen Zentrumsring der Karusselldrehtürdecke durch die erfindungsgemäße Ausbildung somit beträchtlich reduziert.
Mit dem erfindungsgemäßen Antrieb kann die Deckenhöhe von Karusselldrehtüren von den bisher von unter anderem aufgrund der nachfolgenden Kettenstufe benötigten Werten von zumindest 160 mm auf unter 80 mm herabgesetzt werden. Die Deckenhöhe einer jeweiligen Karusselldrehtür kann also um über 80 mm reduziert werden. In einem Zentrumsring von nunmehr etwa 0,9 m Durchmesser haben sämtliche Antriebsteile Platz. Außerhalb des Ringes ist zudem eine Glasdecke möglich. Der erfindungsgemäße Getriebemotor ist aufgrund des schnell drehenden bürstenlosen Gleichstrom- oder BLDC-Motors (brushless direct current) und des Getriebes mit nur drei Stufen deutlich kleiner und leichter. Er ist einfacher zu montieren. Die schrägverzahnte Stirnradstufe bringt eine hohe Übersetzung mit sich, während die geradverzahnte Stirnradstufe mit dem die Nadelhülse und das Axialnadellager umfassenden Nadellager gemessen an den übertragbaren relativ hohen Drehmomenten äußerst kompakt baut. Für eine Übersetzung von 625 sind nunmehr lediglich drei Getriebestufen erforderlich. Das Getriebegehäuse mit Getriebedeckel ist in seinem Aufbau relativ einfach und damit kostengünstig. Bei niedrigem Geräusch des erfindungsgemäßen Antriebs wird ein guter Wirkungsgrad erzielt. Der erfindungsgemäße Antrieb ist auch als Unterflurantrieb verwendbar. Darüber hinaus bringen die erfindungsgemäß vorgesehenen drei Getriebestufen weniger Getriebespiel als vier Getriebestufen mit sich, was bei einem Not-Stopp zu einem kürzeren Bremsweg führt, da die Zeit kürzer ist, in der von der treibenden zur bremsenden Zahnflanke gewechselt wird. Die Not-Stopp-Funktion ist vorgeschrieben. Alternativ ist es auch möglich, bei gleichem Bremsweg das Bremsmoment zu reduzieren, da das Getriebespiel beim erfindungsgemäßen Antrieb nur drei Viertel eines vierstufigen Getriebes beträgt und sich die Bremszeit damit verlängern lässt, in der verzögert wird.
Außerhalb des Zentrumsrings ist eine Glasdecke möglich. Es werden deutliche Kosteneinsparungen pro Antrieb erzielt. Aufgrund des schnell drehenden bürstenlosen Gleichstrom- oder BLCD-Motors und der Getriebeeinheit mit insbesondere nur drei Stufen ist der erfindungsgemäße Antrieb kleiner und leichter, wobei die Schneckenstufe das Getriebe leise macht, die schrägverzahnte Stirnradstufe eine hohe Übersetzung mit sich bringt und die geradverzahnte Stirnradstufe zusammen mit der Nadelhülse und dem Axialnadellager gemessen an den übertragbaren Drehmomenten äußerst kompakt baut. Auch das Getriebegehäuse mit Getriebedeckel ist relativ einfach und kostengünstig herstellbar. Bei einer leiseren Funktionsweise wird ein guter Wirkungsgrad erreicht. Zudem ist der erfindungsgemäße Antrieb auch als Unterflurantrieb verwendbar.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

1 eine schematische perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Karusselldrehtüranlage, für die ein erfindungsgemäßer Antrieb Verwendung findet,
2 eine schematische perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs von unten,
3 eine schematische Querschnittsdarstellung des Antriebs gemäß 2,
4 eine schematische Schnittdarstellung des Antriebs gemäß 2, geschnitten entlang der Linie I-I in 3, und
5 eine schematische auseinandergezogene Darstellung des Antriebs gemäß 2, in der verschiedene Einzelteile des Antriebs gemäß 2 wiedergegeben sind.

1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer beispielhaften Karusselldrehtüranlage 10, bei der ein erfindungsgemäßer Antrieb 12 Verwendung findet.
Die Karusselldrehtüranlage 10 umfasst eine Karusselldrehtür 14 mit mehreren mit einer Antriebswelle 16 verbundenen und über diese um eine zentrale Drehachse gemeinsam drehbaren Karusselldrehtürflügeln 18 und eine einen Aufnahmeraum für die verschiedenen Komponenten des Antriebs 12 bereitstellende Decke 20 von einer Höhe H.
Die mit den Karusselltürflügeln 18 verbundene Antriebswelle 16 der Karusselldrehtürflügel 18 ist über den Antrieb 12 antreibbar bzw. drehbar und abbremsbar.
Der in den 2 bis 5 näher dargestellte erfindungsgemäße Antrieb 12 umfasst einen Getriebemotor 22, 24 mit einer elektrischen Antriebseinheit 22 und einer Getriebeeinheit 24.
Die elektrische Antriebseinheit 22 umfasst einen bürstenlosen Gleichstrommotor, auch BLDC-Motor (BLDC = brushless direct current) genannt, der mit einer Bremseinrichtung 26 (vgl. insbesondere 4) versehen ist. Die Getriebeeinheit 24 ist im vorliegenden Fall beispielsweise dreistufig ausgeführt.
Wie am besten anhand der 4 zu erkennen ist, ist die elektrische Antriebseinheit 22 mit ihrer zur Achse 30 ihrer Ankerwelle 28 parallelen Längsachse in einem Winkel von etwa 90° zu einer die zueinander parallelen hintereinanderliegenden Getriebeachsen 32, 34, 36 der dreistufigen Getriebeeinheit 24 enthaltenden Mittenebene 38 angeordnet.
Wie am besten aus der 3 ersichtlich, umfasst die Getriebeeinheit 24 ausgehend von der elektrischen Antriebseinheit 22 aufeinanderfolgend ein Winkelgetriebe 40 mit einer Schnecken- oder Schraubradstufe 40' mit einer Schnecke 42 und einem mit dieser kämmenden Schneckenrad 44, eine schrägverzahnte Stirnradstufe 46 und eine geradverzahnte Stirnradstufe 48.
Wie insbesondere wieder aus der 4 ersichtlich, umfasst die schrägverzahnte Stirnradstufe 46 ein mit dem Schneckenrad 44 der Schneckenstufe 40' drehfest verbundenes Ritzel 50 und ein mit diesem kämmendes Zahnrad 52.
Die geradverzahnte Stirnradstufe 48 umfasst ein mit dem Zahnrad 52 der schrägverzahnten Stirnradstufe 47 drehfest verbundenes Ritzel 54 und ein mit diesem kämmendes, drehfest mit einer Abtriebswelle 56 verbundenes Zahnrad 58.
Dabei drehen sich das Schneckenrad 44 der Schneckenstufe 40' und das mit diesem drehfest verbundene Ritzel 50 der schrägverzahnten Stirnradstufe 46 um die Getriebeachse 32, das mit dem Ritzel 50 kämmende Zahnrad 52 der schrägverzahnten Stirnradstufe 46 und das mit diesem drehfest verbundene Ritzel 54 der geradverzahnten Stirnradstufe 48 um die Getriebeachse 34 und das mit dem Ritzel 54 der geradverzahnten Stirnradstufe 48 kämmende, drehfest mit der Abtriebswelle 56 verbundene Zahnrad 58 um die Getriebeachse 36.
Das Ritzel 50 der schrägverzahnten Stirnradstufe 46 kann mit dem Schneckenrad 44 der Schneckenstufe 40 insbesondere durch Hartlöten oder einen Presssitz verbunden sein. Zudem können das Ritzel 54 der geradverzahnten Stirnradstufe 48 mit dem Zahnrad 52 der schrägverzahnten Stirnradstufe 48 sowie das Zahnrad 38 mit der Abtriebswelle 56 durch ein solches Hartlöten verbunden sein.
Die schrägverzahnte Stirnradstufe 46 bzw. deren mit dem Schneckenrad 44 drehfest verbundenes Ritzel 50 sowie die geradverzahnte Stirnradstufe 48 bzw. deren drehfest mit dem Zahnrad 52 verbundenes Ritzel 54 können jeweils über Wälzlager, insbesondere Kugel- oder Rollenlager, in einem Getriebegehäuse 60 mit zugeordnetem Gehäusedeckel 62 gelagert sein. Auch die restlichen Bauteile der dreistufigen Getriebeeinheit 24 können in dem Getriebegehäuse 60 mit zugeordnetem Gehäusedeckel 62 montiert sein. Dabei kann dieses Getriebegehäuse 60 zumindest teilweise insbesondere aus gegossenem und bearbeitetem Aluminium bestehen.
Um die erforderliche Schmiermitteldichtheit zu gewährleisten, kann zwischen dem Getriebegehäuse 60 und dem Gehäusedeckel 62 eine im Querschnitt insbesondere dreieckförmige Formdichtung 64, insbesondere Gummi-Formdichtung, vorgesehen sein (vgl. insbesondere 3).
Wie insbesondere aus 4 ersichtlich, kann am Einpass der elektrischen Antriebseinheit 22 in die Getriebeeinheit 24 bzw. in das Getriebegehäuse 60 wenigstens ein mit einem Wellendichtring 66 kombinierter gedichteter Ring vorgesehen sein, wobei im vorliegenden Fall beispielsweise ein mit einer Wellendichtung 66 kombinierter Metallring 68 vorgesehen ist.
Die Abtriebswelle 56 der dreistufigen Getriebeeinheit 24 ist über ein mit einem Wellendichtring 70 kombiniertes gedichtetes Wälzlager 72, im vorliegenden Fall beispielsweise ein Kugellager, und ein weiteres gedichtetes Lager 74, im vorliegenden Fall beispielsweise ein gedichtetes Nadellager, im Getriebegehäuse 60 gelagert (vgl. insbesondere 3). Dabei umfasst im vorliegenden Fall das zur Lagerung der Abtriebswelle 56 vorgesehene gedichtete Nadellager 74 eine Nadelhülse 76 mit wenigstens einer zugeordneten elastischen Dichtung und einen Axialnadelkranz 78.
Das der Abtriebswelle 56 zugeordnete Wälz- bzw. Kugellager 72 taucht teilweise in eine axiale Aussparung 80 des drehfest mit der Abtriebswelle 56 verbundenen Zahnrades 58 der geradverzahnten Stirnradstufe 48 ein. Zudem taucht ein der geradverzahnten Stirnradstufe 48 bzw. deren Ritzel 54 zugeordnetes Wälzlager, im vorliegenden Fall Kugellager 82, in eine axiale Aussparung 84 des drehfest mit diesem Ritzel 54 verbundenen Zahnrades 52 der schrägverzahnten Stirnradstufe 46 ein.
Die elektrische Antriebseinheit 22 kann beispielsweise eine Nenndrehzahl im Bereich von 3000 1/min aufweisen und/oder einen Durchmesser ≤ 100 mm oder ≤ 80 mm oder ≤ 63 mm besitzen. Wie bereits erwähnt, ist dabei unter „im Bereich von 3000 1/min“ insbesondere „3000 1/m ± 30%“ zu verstehen.
Die im vorliegenden Fall beispielsweise dreistufige Getriebeeinheit kann beispielsweise eine Übersetzung ≥ 500, insbesondere ≥ 550 und vorzugsweise ≥ 600 aufweisen.
Die Schneckenstufe 40 kann insbesondere eine Übersetzung im Bereich von 10 besitzen, wobei wie bereits erwähnt, unter „im Bereich von 10“ insbesondere „10 ± 30%“ zu verstehen ist. Die beispielsweise aus Stahl bestehende Schnecke 42 besitzt im vorliegenden Fall drei Zähne und kann insbesondere auf die Ankerwelle 28 aufgepresst sein.
Die Ankerwelle 40 der elektrischen Antriebseinheit 22 ist in der Antriebseinheit 22 insbesondere zweifach wälzgelagert und im vorliegenden Fall durch ein weiteres Lager 86 (vgl. insbesondere 4) mit insbesondere größerem Spiel als bei den Wälzlagern im Getriebegehäuse 60 gelagert.
Das Schneckenrad 44 der Schneckenstufe 40' kann vollständig oder zumindest teilweise insbesondere aus Bronze und/oder Messing bestehen.
Die schrägverzahnte Stirnradstufe 46 der mehrstufigen Getriebeeinheit 24 umfasst im vorliegenden Fall ein Ritzel 50 mit beispielsweise weniger als acht Zähnen, im vorliegenden Fall insbesondere ein 5-zahniges Ritzel 50, und ein mit diesem kämmendes 61-zahniges Zahnrad 52. Die geradverzahnte Stirnradstufe 48 umfasst im vorliegenden Fall beispielsweise ein 8-zahniges Ritzel 54 und ein mit diesem kämmendes 41-zahniges Zahnrad 58.
Die geradverzahnte Stirnradstufe 48 der mehrstufigen Getriebeeinheit 24 kann insbesondere eine Übersetzung von etwa 5,125 besitzen. Der Modul der Verzahnung der geradverzahnten Stirnradstufe 58 der dreistufigen Getriebeeinheit 24 kann insbesondere im Bereich von 3 mm liegen. Wie bereits erwähnt, ist dabei unter „etwa 5,125“ insbesondere „5,125 ± 5%“ und unter „im Bereich von 3 mm“ insbesondere „3 mm ± 35%“ zu verstehen.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, kann die Abtriebswelle 56 der mehrstufigen Getriebeeinheit 24 zu deren Kopplung mit der Karusselldrehtür 14 bzw. deren zentralen Antriebswelle 16 mit einem Vierkant 88 versehen sein. Zudem kann die Abtriebswelle 56 der dreistufigen Getriebeeinheit 24 mit einer Durchgangsbohrung 90 zur Aufnahme von insbesondere der Überwachung der Karusselldrehtürflügel 18 dienenden Kabel versehen sein.
Die erfindungsgemäße Karusselldrehtüranlage 10 (vgl. nochmals 1) kann zudem eine Elektronik zur Ansteuerung des Antriebs 12 und ein Netzteil zur Versorgung des Antriebs 12 und der Elektronik umfassen. Dabei kann der Antrieb 10, die Elektronik und das Netzteil insbesondere in einem Zentrumsring der Karusselldrehtürdecke 20 untergebracht sein, der insbesondere aufgrund des kompakten Aufbaus des erfindungsgemäßen Antriebs 12 einen Durchmesser von etwa 0,9 m und eine Höhe ≤ 80 mm besitzen kann, wobei er im vorliegenden Fall eine Höhe von etwa 75 mm besitzt. Dabei ist unter „etwa 0,9 m“ insbesondere „0,9 m ± 5 %“ und unter „etwa 75 mm“ insbesondere „75 mm ± 10 %“ zu verstehen.
Der erfindungsgemäße Antrieb zeichnet sich insbesondere durch seine kompakte Bauweise aus. Der Antrieb bzw. Getriebemotor ist kaum größer als ein DIN-A4-Blatt. Das lediglich dreistufige Getriebe arbeitet sehr leise, was ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion ist. Die an der elektrischen Antriebseinheit angebrachte Bremsvorrichtung ermöglicht ein sehr schnelles Stoppen der Karusselldrehtür, wobei das Abbremsen durch die lediglich dreistufige Getriebeeinheit begünstigt wird. Somit fällt auch das Spiel zwischen den Zahnrädern geringer aus. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Antriebs 12 kann die Höhe H der Decke 20 der Karusselldrehtür 14 von bisher 160 mm auf unter 80 mm reduziert werden. Zudem ergeben sich mit dem erfindungsgemäßen Antrieb die eingangs bereits genannten Vorteile.
Um die hohen Drehmomente vom schrägverzahnten Zahnrad 52 auf das geradverzahnte Ritzel 54 und vom Zahnrad 58 auf die Abtriebswelle 56 zu übertragen, ist bei den schmalen Zahnrädern eine thermische Verbindung durch Löten oder Schweißen vorteilhaft bzw. notwendig.
Bezugszeichenliste

10: Karusselldrehtüranlage
12: Antrieb
14: Karusselldrehtür
16: zentrale Antriebswelle
18: Karusselldrehtürflügel
20: Decke
22: elektrische Antriebseinheit
24: mehrstufige Getriebeeinheit
26: Bremseinrichtung
28: Ankerwelle
30: Längsachse
32: Getriebeachse
34: Getriebeachse
36: Getriebeachse
38: Mittenebene
40: Winkelgetriebe
40': Schneckenstufe
42: Schnecke
44: Schneckenrad
46: schrägverzahnte Stirnradstufe
48: geradverzahnte Stirnradstufe
50: Ritzel
52: Zahnrad
54: Ritzel
56: Abtriebswelle
58: Zahnrad
60: Getriebegehäuse
62: Gehäusedecke
64: Formdichtung
66: Wellendichtring
68: Metallring
70: Wellendichtring
72: Kugellager
74: weiteres Lager, Nadellager
76: Nadelhülse
78: Axialnadelkranz
80: axiale Aussparung
82: Wälzlager, Kugellager
84: axiale Aussparung
86: weiteres Lager
88: Vierkant
90: Durchgangsbohrung
H: Deckenhöhe

Claims

Antrieb (12) für eine Karusselldrehtür (14), mit einem eine elektrische Antriebseinheit (22) und eine Getriebeeinheit (24) umfassenden Getriebemotor (22, 24), wobei die elektrische Antriebseinheit (22) einen bürstenlosen Gleichstrommotor umfasst und die Getriebeeinheit (24) mehrstufig ausgeführt und mit einem Getriebe, insbesondere mit einem Winkelgetriebe (40) und mindestens einer Stirnradstufe (46, 48), versehen ist.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e ich n e t , dass die mehrstufige Getriebeeinheit (24) mit einer Übersetzung > 300 und/oder so ausgeführt ist, dass sie mit ihrer Abtriebswelle (56) ohne zwischengeschaltete Kettenstufe direkt und formschlüssig in eine mit den Karusselltürflügeln (18) verbundene Antriebswelle (16) der Karusselldrehtür (14) eintauchbar ist, und/oder dass ein Ritzel oder eine Schnecke (42) oder ein Kegelrad des Winkelgetriebes (40) und/oder ein Ritzel (50) einer Stirnradstufe (46) jeweils mit acht oder weniger als acht Zähnen versehen ist.
Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebemotor (22, 24) eine Höhe ≤ 160 mm, insbesondere ≤ 120 mm und vorzugsweise ≤ 80 mm aufweist.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (22) mit einer Bremseinrichtung (26) versehen ist.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (22) mit ihrer zur Achse (30) ihrer Ankerwelle (28) parallelen Längsachse in einem Winkel von etwa 90° zu einer die zueinander parallelen, hintereinanderliegenden Getriebeachsen (32, 34, 36) der mehrstufigen Getriebeeinheit (24) enthaltenden Mittenebene (38) angeordnet ist.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (24) im Anschluss an die elektrische Antriebseinheit (22) ein Winkelgetriebe (40) mit einer Schneckenstufe (40') mit einer Schnecke (42) und einem mit dieser kämmenden Schneckenrad (44), eine schrägverzahnte Stirnradstufe (46) und eine geradverzahnte Stirnradstufe (48) umfasst.
Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schrägverzahnte Stirnradstufe (46) ein mit dem Schneckenrad (44) der Schneckenstufe (40') drehfest verbundenes Ritzel (50) mit insbesondere acht oder weniger als acht Zähnen und ein mit diesem kämmendes Zahnrad (52) und/oder die geradverzahnte Stirnradstufe (48) ein mit dem Zahnrad (52) der schrägverzahnten Stirnradstufe (46) drehfest verbundenes Ritzel (54) und ein mit diesem kämmendes, drehfest mit einer Abtriebswelle (56) verbundenes Zahnrad (58) umfasst.
Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Zahnrad (52) der schrägverzahnten Stirnradstufe (46) drehfest verbundene Ritzel (54) mit dem Zahnrad (52) der schräg verzahnten Stirnradstufe (46) und/oder das drehfest mit der Abtriebswelle (56) verbundene Zahnrad (58) mit der Abtriebswelle (56) jeweils verschweißt ist.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrstufige Getriebeeinheit (24) so ausgeführt ist, dass sie 300 000 Notstopps nach DIN 18 650 mit einem Antriebsmoment von etwa 1000 Nm schadlos übersteht.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (50) der schrägverzahnten Stirnradstufe (46) mit dem Schneckenrad (44) der Schneckenstufe (40') durch eine Presspassung oder durch Hartlöten verbunden und/oder das Ritzel (54) der geradverzahnten Stirnradstufe (48) mit dem Zahnrad (52) der schrägverzahnten Stirnradstufe (46) sowie das Zahnrad (58) der geradverzahnten Stirnradstufe (48) mit der Abtriebswelle (56) jeweils durch Hartlöten verbunden ist.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung der Abtriebswelle (56) zumindest ein gedichtetes Nadellager (74) vorgesehen ist, das eine Nadelhülse (76) mit wenigstens einer zugeordneten elastischen Dichtung und einen Axialnadelkranz (78) umfasst.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Abtriebswelle (56) zugeordnetes Wälz- bzw. Kugellager (72) teilweise in eine axiale Aussparung (80) des drehfest mit der Abtriebswelle (56) verbundenen Zahnrades (58) der geradverzahnten Stirnradstufe (48) und/oder ein der geradverzahnten Stirnradstufe (48) bzw. deren Ritzel (54) zugeordnetes Wälz- bzw. Kugellager (82) in eine axiale Aussparung (84) des drehfest mit diesem Ritzel (54) verbundenen Zahnrades (52) der schrägverzahnten Stirnradstufe (46) eintaucht.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (22) eine Nenndrehzahl im Bereich von 3000 1/min aufweist und/oder einen Durchmesser ≤ 100 mm oder ≤ 80 mm oder ≤ 63 mm besitzt.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrstufige Getriebeeinheit (24) eine Übersetzung ≥ 500, insbesondere ≥ 550 und vorzugsweise ≥ 600 aufweist.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenstufe (40') eine Übersetzung im Bereich von 10 besitzt und/oder eine insbesondere aus Stahl bestehende, auf die Ankerwelle (28) der elektrischen Antriebseinheit (22) aufgepresste Schnecke (42) mit insbesondere drei Zähnen umfasst.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenrad (44) der Schneckenstufe (40) vollständig oder zumindest teilweise aus Bronze und/oder Messing besteht.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schrägverzahnte Stirnradstufe (46) der mehrstufigen Getriebeeinheit (24) ein Ritzel (50) mit acht oder weniger als acht Zähnen, insbesondere ein 5-zahniges Ritzel (50), und ein mit diesem kämmendes 61-zahniges Zahnrad (52) und/oder die geradverzahnte Stirnradstufe (48) ein 8-zahniges Ritzel (54) und ein mit diesem kämmendes 41-zahniges Zahnrad (58) umfasst.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geradverzahnte Stirnradstufe (48) der mehrstufigen Getriebeeinheit (24) eine Übersetzung von etwa 5,125 besitzt und/oder der Modul der Verzahnung der geradverzahnten Stirnradstufe (48) der dreistufigen Getriebeeinheit (24) im Bereich von 3 mm liegt.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (56) der mehrstufigen Getriebeeinheit (24) mit einem Vierkant (88) zur Kopplung der Abtriebswelle (56) mit der Karusselldrehtür (14) und/oder mit einer Durchgangsbohrung (90) zur Aufnahme von insbesondere der Überwachung der Karusselldrehtürflügel (18) dienenden Kabel versehen ist.
Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrstufige Getriebeeinheit (24) dreistufig ausgeführt ist, wobei sie bevorzugt eine Schneckenstufe (40') mit einer Schnecke (42) und einem mit dieser kämmenden Schneckenrad (44), eine schrägverzahnte Stirnradstufe (46) und eine geradverzahnte Stirnradstufe (48) umfasst.
Karusselldrehtüranlage (10) mit einer Karusselldrehtür (14), die mehrere mit einer zentralen Antriebswelle (16) verbundene und über diese um eine zentrale Drehachse gemeinsam drehbare Karusselldrehtürflügel (18) umfasst, und einem der Karusselldrehtür (14) zugeordneten Antrieb (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Karusselldrehtüranlage nach Anspruch 21, dadurch g e k e n n z e ich n e t , dass sie zudem eine Elektronik zur Ansteuerung des Antrieb (12) und ein Netzteil zur Versorgung des Antriebs (12) und der Elektronik umfasst, wobei der Antrieb (10), die Elektronik und/oder das Netzteil bevorzugt in einem Zentrumsring einer Karusselldrehtürdecke (20) untergebracht sind, der bevorzugt einen Durchmesser von etwa 0,9 m und/oder eine Höhe ≤ 80 mm, insbesondere eine Höhe von ≤ 75 mm, besitzt.