[0001] Die Erfindung betrifft einen Antrieb zum Öffnen und/oder Schließen eines beweglichen
Flügels einer Tür oder eines Fensters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie
ein Verfahren zum Betrieb dieses Antriebs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
7.
[0002] 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 Nor-malbetrieb 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.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Antrieb hinsichtlich
seines Betriebsverhaltens zu optimieren.
[0004] Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs
7 gelöst.
[0005] Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung.
[0006] 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.
[0007] Der einstellbare Öffnungswinkel des Flügels, ab welchem die Federeinrichtung wirksam
wird, ist ungleich der vollständigen Geschlossen- bzw. Offenlage.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung anhand der Figuren
näher erläutert.
[0012] Dabei zeigen:
- Fig. 1
- einen an der Bandseite eines Drehtürflügels montierten Antrieb in Frontansicht;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung der Arretiereinrichtung des Antriebs gemäß Fig. 1, in
einem ersten Betriebszustand;
- Fig. 3
- eine Darstellung gemäß Fig. 2, jedoch in einem zweiten Betriebszustand;
- Fig. 4
- eine Darstellung gemäß Fig. 2 und 3, jedoch in einem dritten Betriebszustand;
- Fig. 5
- eine Darstellung gemäß Fig. 2 bis 4, jedoch in einem vierten Betriebszustand;
- Fig. 6
- eine Darstellung gemäß Fig. 2 bis 5, jedoch in einem fünften Betriebszustand;
- Fig. 7
- eine Darstellung gemäß Fig. 2 bis 6, jedoch in einem sechsten Betriebszustand.
[0013] Die Fig. 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.
[0014] 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.
[0015] In den Fig. 2 bis 7 sind die Arretiereinrichtung 15 sowie die hiermit unmittelbar
zusammenwirkenden Komponenten des Antriebs 1 gemäß Fig. 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] Dir Fig. 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.
[0020] 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 Fig. 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.
[0021] 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.
[0022] 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 Fig. 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. Fig. 5 zeigt
einen Drehwinkel der Abtriebswelle 6, welcher kurz vor Erreichen der Geschlossenlage
des Flügels 2 vorliegt, und in Fig. 6 ist die Stellung der Antriebskomponenten bei
vollständig geschlossenem Flügel 2 dargestellt.
[0023] 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.
[0024] Ab dem bereits ein der Fig. 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 Fig. 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.
[0025] 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.
[0026]
Liste der Referenzzeichen
1 |
Antrieb |
27 |
Sperrventil |
2 |
Flügel |
28 |
Überdruckventil |
3 |
Rahmen |
29 |
Ausgleichsraum |
4 |
Scharnier |
30 |
Deckel |
5 |
Gehäuse |
31 |
Öffnung |
6 |
Abtriebswelle |
32 |
Kolben |
7 |
Kraftübertragungselement |
33 |
Feder |
8 |
Führungsschiene |
A |
Bewegungsrichtung |
9 |
Drehachse |
B |
Bewegungsrichtung |
10 |
Führungselement |
C |
Bewegungsrichtung |
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 |
|
|
1. Antrieb (1) zum Öffnen und/oder Schließen eines beweglichen Flügels (2) einer Tür
oder eines Fensters,
mit einer Abtriebswelle (6), welche mit dem Flügel (2) wirkverbunden ist, und mit
einer Federeinrichtung (21), welche den Flügel (2) in Schließ- oder Öffnungsrichtung
beaufschlagt, und
mit einer ein- und ausschaltbaren Arretiereinrichtung (15), welche in eingeschalteter
Stellung die Federeinrichtung (21) vorgespannt arretiert,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Arretiereinrichtung (15) so ausgebildet ist, dass die Federeinrichtung (21) ab
dem Erreichen eines vorbestimmten Öffnungswinkels des Flügels (2) wirksam wird.
2. Antrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der einstellbare Öffnungswinkel des Flügels (2), ab welchem die Federeinrichtung
(21) wirksam wird, ungleich der vollständigen Geschlossen- bzw. Offenlage ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (15) mindestens einen Federkolben (20) aufweist, welcher
einen Zylinder in mindestens zwei Druckräume (22, 23) flüssigkeitsdicht unterteilt,
wobei die Druckräume über mindestens eine Hydraulikleitung (25) miteinander verbunden
sind.
4. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (15) mindestens ein Dämpfungsventil (26) aufweist, welches
in der Hydraulikleitung (25) angeordnet ist.
5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (15) mindestens ein elektrisch schaltbares Sperrventil (27)
aufweist, welches in der Hydraulikleitung (25) angeordnet ist.
6. Antrieb nach einem Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (27) nach dem Arbeitsstromprinzip ausgebildet ist.
7. Verfahren zum Betrieb eines Antriebs (1) zum Öffnen und/oder Schließen eines beweglichen
Flügels (2) einer Tür oder eines Fensters zwischen einer ersten oder einer zweiten
Endlage,
wobei der Flügel (2) mit einer Abtriebswelle (6) des Antriebs (1) wirkverbunden ist,
und
wobei eine Federeinrichtung (21) des Antriebs den Flügel (2) in Schließ- oder Öffnungsrichtung
beaufschlagt, und
wobei eine ein- und ausschaltbaren Arretiereinrichtung (15) des Antriebs (1) in eingeschalteter
Stellung die Federeinrichtung (21) vorgespannt arretiert,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
in einer ersten Bewegungsrichtung des Flügels (2) wird die Federeinrichtung (21) ab
dem Erreichen eines vorbestimmten Öffnungswinkels des Flügels (2) durch die Arretiereinrichtung (15) arretiert,
die weitere Bewegung des Flügels (2) in dieser ersten Bewegungsrichtung bis zu der
ersten Endlage erfolgt ausschließlich durch eine Antriebsmotoreneinrichtung des Antriebs (1) betätigt,
eine Bewegung des Flügels (2) in der entgegengesetzten, zweiten Bewegungsrichtung
erfolgt von der ersten Endlage bis zu dem vorbestimmten Öffnungswinkel ebenfalls ausschließlich
durch eine Antriebsmotoreneinrichtung des Antriebs (1) betätigt,
ab dem vorbestimmten Öffnungswinkel wird die Federeinrichtung (21) für die weitere
Bewegung des Flügels (2) in der zweiten Bewegungsrichtung bis zu der zweiten Endlage
wieder wirksam.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Flügels (2) in der zweiten Bewegungsrichtung ab dem vorbestimmten
Öffnungswinkel bis zu der zweiten Endlage durch die Federeinrichtung abgebremst wird.