[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Türbetätiger mit einem Gehäuse und zumindest
einem in dem Gehäuse linear geführten Kolben, in dem ein Rollenträger mit einer drehbeweglich
gelagerten Druckrolle angeordnet ist, wobei der Kolben als Tiefziehbauteil ausgebildet
ist und einen Boden und eine Umfangswandung aufweist.
[0002] Ein derartiger Türbetätiger ist bekannt. Bei diesem Türbetätiger besteht der Kolben
aus einem tiefgezogenen Bauteil mit einem Boden und einer Umfangswandung. In dem Kolben
ist ein Rollenträger angeordnet, der eine Druckrolle trägt. Dabei ist der Rollenträger
mit der Druckrolle derart von der dem Boden gegenüberliegenden offenen Seite her in
den Kolben eingesetzt, dass die Druckrolle über die offene Seite des Kolbens nach
außen übersteht.
[0003] Bei diesem bekannten Stand der Technik ist die Lagerung und insbes. die axiale Führung
des Rollenträgers mit der Druckrolle innerhalb des Kolbens aufwändig gestaltet.
[0004] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Türbetätiger der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei dem die Lagerung und insbes. die axiale Führung des
Rollenträgers mit der Druckrolle innerhalb des Kolbens einfach und kostengünstig sowie
funktionell günstig und Bauraum sparend realisiert werden kann.
[0005] Diese Aufgabe wird durch einen Türbetätiger mit einem Gehäuse und zumindest einem
in dem Gehäuse linear geführten Kolben, in dem ein Rollenträger mit einer drehbeweglich
gelagerten Druckrolle angeordnet ist, wobei der Kolben als Tiefziehbauteil ausgebildet
ist und einen Boden und eine Umfangswandung aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass in dem Boden eine Aussparung vorgesehen ist, durch welche die Druckrolle über
den Boden des Kolbens nach außen vorsteht.
[0006] Infolge dieser Ausgestaltung kann der beim Tiefziehprozess notwendigerweise erzeugte
Boden funktionell genutzt werden, um eine Lagerung und insbes. eine axiale und radiale
Führung des Rollenträgers mit der Druckrolle innerhalb des Kolbens einfach und kostengünstig
sowie funktionell günstig und Bauraum sparend realisieren.
[0007] Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
[0008] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Rollenträger im Wesentlichen U-förmig
- bevorzugt als Stanzbiegeteil - ausgebildet.
[0009] Die freien Schenkel des Rollenträgers stehen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
über den Boden nach außen vor und sind durch die Aussparung seitlich fixiert. Dies
ergibt eine feste und stabile seitliche Führung des Rollenträgers bzw. der Druckrolle.
[0010] Damit der Rollenträger bzw. die Druckrolle auch in Axialrichtung des Kolbens sicher
gehalten werden, sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die freien Schenkel des
Rollenträgers mit seitlichen Absätzen versehen, welche zur Abstützung des Rollenträgers
an der Innenseite des Bodens dienen.
[0011] Somit ist der Rollenträger sowohl in radialer als auch in axialer Richtung des Kolbens
sicher gehalten und geführt.
[0012] Vorteilhafterweise sind in der Umfangswandung des Kolbens Umbördelungen angeordnet,
die zur Abstützung des Rollenträgers dienen. Diese Umbördelungen können auch zur axialen
und verdrehsicheren Führung des Rollenträgers dienen und darüber hinaus verhindern,
dass insbes. während der Montage der Rollenträger mit der Druckrolle aus dem Kolben
herausfallen kann.
[0013] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Druckrolle über einen Bolzen in dem
Rollenträger gelagert, wobei sich der Bolzen in seiner axialen Richtung an der Aussparung
abstützt. Dies gewährleistet eine sicher Lagerung und Ausrichtung der Druckrolle und
verhindert darüber hinaus einen Verlust des Lagerbolzens.
[0014] In dem Kolben kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung eine Tragplatte angeordnet
sein, welche an dem Rollenträger anliegt. Da der Rollenträger üblicherweise von einer
Feder beaufschlagt wird, kann durch diese Maßnahme eine flächige Anlage der Feder
an dem Rollenträger erreicht werden. Da weiterhin die offene Seite des Kolbens in
Richtung Feder orientiert ist, kann infolge der Dünnwandigkeit des Kolbens die Feder
teilweise in diesen eintauchen, so dass signifikant Baulänge des Türbetätigers einspart
und/ oder die Führungslänge des Kolbens vergrößert werden kann. Die geschlossene Seite
des Kolbens, die über die Aussparung für die Druckrolle verfügt, ist zur Nockenachse
orientiert, was gerade dort dem Kolben Stabilität verleiht, um die Querkräfte, die
hauptsächlich an der Stelle der Rollenmitte vorhanden sind, seitlich im Gehäuse abzufangen.
Damit können etliche Vorteile gleichzeitig ausgenutzt werden, obwohl der Kolben in
einem spanlosen Fertigungsverfahren in einem Arbeitsschritt hergestellt wird.
[0015] Die Tragplatte kann vorteilhafterweise ebenfalls an den Umbördelungen in der Umfangswandung
des Kolbens abgestützt und geführt werden. Darüber hinaus können die Umbördelungen
insbes. während der Montage ein Verlieren der Tragplatte verhindern.
[0016] Die Tragplatte ist vorteilhafterweise als Stanzteil ausgebildet.
[0017] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Tragplatte mit einer Feder in Wirkverbindung
bringbar, welche sich durch die offene Seite des Kolbens in diesen hinein erstreckt.
Infolge dieser Ausgestaltung kann insbes. die Gesamtlänge des Türbetätigers in vorteilhafterweise
verringert werden, da die Feder in den Kolben eintauchen kann. Dadurch kann nicht
nur die Feder besser geführt werden, sondern der Kolben selbst kann länger gemacht
werden, was wiederum zu einer besseren Führung des Kolbens beiträgt. Somit kann selbst
bei einem kürzeren Türbetätiger dessen Wirkungsgrad deutlich verbessert werden.
[0018] Insbes. bei einem hydraulisch betriebenen Türbetätiger kann gemäß einer bevorzugten
Ausgestaltung in der Tragplatte ein Rückschlag- und/oder Druckbegrenzungsventil angeordnet
sein.
[0019] Vorteilhafterweise können neben der Aussparung Einprägungen zur Aufnahme von Lagerschalen
und/oder sonstigen Bauteilen vorgesehen sein.
[0020] Der Kolben kann bevorzugt auch als Stülpziehbauteil ausgebildet sein.
[0021] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht der Kolben aus einem Blechteil.
[0022] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergeben sich insbes. folgende Vorteile:
- Der Kolben ist auf der dem Boden abgewandten Seite vollständig offen, was eine einfache
und kostengünstige Fertigung ermöglicht. Gleichzeitig kann der Kolben durch die dünnwandige
Ausführung einen Teil der Feder im Inneren des Kolbens aufnehmen. Dadurch ist eine
Längenreduzierung des Türbetätigers möglich. Gleichzeitig wird eine Vergrößerung der
Kolbenführungslänge erreicht, was ein gutes Hubverhalten mit geringer Reibung, Kippung
und damit geringem Verschleiß bewirkt. Zudem werden verbesserte Laufeigenschaften
des Kolbens durch die Nutzung der inneren Kolbentiefe erreicht.
- Die aus dem Tiefziehprozess entstandene Übergangsrundung zwischen der Bodenfläche
und der Umfangswandung ist günstig für ein verschleißarmes Laufverhalten des Kolbens
in dem Gehäuse des Türbetätigers.
- Der vormontierte Rollenträger kann einfach von der offenen Seite des Kolbens her in
diesen eingeschoben werden, wobei die Druckrolle teilweise durch die Aussparung in
dem Boden hindurchtaucht. Weiterhin wird der Rollenträger seitlich in der Aussparung
geführt und über die seitlichen Ansätze an der Innenseite des Bodens abgestützt.
- Durch den Druck der Feder wird der Rollenträger nach vollständiger Montage des Türbetätigers
von innen an den Boden des Kolbens angepresst und ist damit sicher axial fixiert.
Für die Vormontage können Umbördelungen in der Mantelfläche des Kolbens vorgesehen
werden.
- Durch die Tragplatte ist bei entsprechender Ausführung eine öldichte Trennwand realisierbar.
- Infolge der Ausgestaltung als Tiefziehteil ist nur ein sehr geringer Materialeinsatz
erforderlich. Die Fertigung erfolgt ohne Zerspanung und nach der Fertigung kann der
Kolben direkt und ohne Entfettung oder Reinigung zur Montage verwendet werden. Es
entstehen kaum scharfe Kanten, die Fertigung erfolgt mit hoher Genauigkeit und innerer
Stabilität, und Nachbearbeitungen entfallen wegen der hohen Wiederhohlgenauigkeit.
[0023] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender
Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
- Figur 1
- einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Türbetätiger,
- Figur 2
- eine perspektivische Ansicht eines in dem Türbetätiger geführten Kolbens gemäß einer
ersten Ausführungsform,
- Figur 3
- der Kolben nach Figur 2 in teilweise aufgebrochener Ansicht,
- Figur 4
- einen Längsschnitt durch den Kolben nach Figur 2,
- Figur 5
- eine perspektivische Ansicht des in dem Türbetätiger geführten Kolbens gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
- Figur 6
- der Kolben nach Figur 5 in teilweise aufgebrochener Ansicht,
- Figur 7
- einen Längsschnitt durch den Kolben nach Figur 5,
- Figur 8
- einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Türbetätiger, wobei die Nockenscheibe
in einer 0°-Stellung angeordnet ist,
- Figur 9
- einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Türbetätiger, wobei die Nockenscheibe
in einer 30°-Stellung angeordnet ist, und
[0024] Figur 10 einen Ausschnitt aus Figur 9 in vergrößertem Maßstab.
[0025] Der in Figur 1 dargestellte Türbetätiger 1 ist in der nachfolgenden Beschreibung
nur in so weit erläutert, wie er im vorliegenden Fall von Interesse ist.
[0026] Der Türbetätiger 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Türschließer mit Nockentechnologie
handeln kann, weist ein Gehäuse 2 auf, in dem u. a. ein Kolben 3 längsverschiebbar
gelagert ist. Beim in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Kolben 3
vorhanden, die aber im Wesentlichen gleich aufgebaut sind. Die Kolben 3 werden von
jeweils einer Feder 4 beaufschlagt, welche sie in Richtung auf eine Nockenscheibe
5 drängen, welche an einer Schwenkachse 6 für ein Türgestänge befestigt ist.
[0027] Eine erste Ausführungsform des Kolbens 3 ist in den Figuren 2 bis 4 im Einzelnen
dargestellt.
[0028] Der Kolben 3 besteht aus einem tiefgezogenen oder stülpgezogenen Blechteil, welches
napf- oder topfförmig ausgebildet ist und einen Boden 3a und eine Umfangswandung 3b
aufweist.
[0029] In dem Kolben 3 ist ein Rollenträger 7 angeordnet, der eine Druckrolle 8 trägt. Der
Rollenträger 7 ist im Wesentlichen U-förmig mit freien Schneckeln 7a ausgebildet und
aus einem Stanzbiegeteil hergestellt. Die Druckrolle 8 ist an einem Bolzen 9 drehbar
gelagert, der wiederum in den freien Schenkeln 7a des U-förmigen Rollenträgers 7 gelagert
ist.
[0030] In dem Boden 3a des Kolbens 3 ist eine Aussparung 10 angeordnet, durch welche die
Druckrolle 8 über den Boden 3a des Kolbens 3 nach außen vorsteht. Die Aussparung 10
ist mit zwei sich gegenüberliegenden seitlichen Ausbuchtungen 10a versehen, in welche
die freien Schenkel 7a des U-förmigen Rollenträgers 7 derart vorstehen, dass die freien
Schenkel 7a auf drei Seiten von den Ausbuchtungen 10a umschlossen sind. Somit ist
der Rollenträger 7 in der Aussparung 10 in seitlicher Richtung fixiert.
[0031] Der Rollenträger 7 weist an seinen freien Schenkeln 7a seitlich vorspringende Absätze
7b auf, über welche sich der Rollenträger 7 an der Innenseite des Bodens 3a abstützen
kann.
[0032] Da die Ausbuchtungen 10a der Aussparung 10 die freien Enden 7a an drei Seiten umschließen,
wird auch der die Druckrolle 8 lagernde Bolzen 9 durch die Ausbuchtungen 10a in seiner
Axialrichtung abgestützt und fixiert.
[0033] In dem Kolben 3 ist eine Tragplatte 11 angeordnet, welche als Stanzteil ausgebildet
sein kann und welche an dem Rollenträger 7 anliegt.
[0034] In der Tragplatte 11 kann ein Rückschlag- und/oder Druckbegrenzungsventil angeordnet
sein, wenn es sich um einen hydraulisch betriebenen Türbetätiger 1 handelt.
[0035] In der Umfangswandung 3b des Kolbens sind Umbördelungen 12 vorgesehen, welche zur
Abstützung des Rollenträgers 7 sowie der Tragplatte 11 dienen. Diese Umbördelungen
12 können auch zu einer verdrehsicheren Führung von Rollenträger 3 und/oder Tragplatte
11 herangezogen werden.
[0036] Zur Montage des Kolbens 3 werden der Rollenträger 7 mit der Druckrolle 8 sowie der
Tragplatte 11 von der offenen Seite her in den Kolben 3 eingesteckt. Die Teile können
dann mittels der Umbördelungen 12 sicher in ihrer Lage gehalten werden.
[0037] In fertig montiertem Zustand erstreckt sich die Feder 4 von der offenen Seite her
in den Kolben 3 hinein und liegt an der Tragplatte 11 an. In diesem Zustand werden
die Absätze 7b des Rollenträgers 7 an die Innenseite des Bodens 3a gedrückt, während
die freien Schenkel 7a in den Ausbuchtungen 10a in Längsrichtung geführt und in Querrichtung
gehalten sind.
[0038] In den Figuren 5 bis 7 ist eine zweite Ausführungsform des Kolbens 3 im Einzelnen
dargestellt.
[0039] Der Kolben 3 gemäß dieser Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in den Figuren
2 bis 4 gezeigten Ausführungsform. Zusätzlich sind jedoch bei dieser zweiten Ausführungsform
neben der Aussparung 10 Einprägungen 13 vorgesehen, welche Platz für die Aufnahme
von Lagerschalen und/oder sonstigen Bauteilen bieten.
[0040] Durch die fertigungsbedingte Ausrundung des Bodens 3a des Kolbens 3 wird der Verschleiß
minimiert und ein besserer Wirkungsgrad erzielt. Überdies kann durch eine relativ
lange Ausbildung des Kolbens 3 eine bessere Führung des Kolbens 3 im Gehäuse 2 erreicht
werden.
[0041] In den Figuren 8 und 9 ist ein Längsschnitt des Türbetätigers 2 in zwei unterschiedlichen
Positionen der Nockenscheibe 5 gezeigt, um einen weiteren Vorteil eines erfindungsgemäßen
Türbetätigers 1 darzustellen. Insbesondere sind in Figur 9 die Kräfteverhältnisse
in einem Türbetätiger 1 mit Nockenscheibentechnologie dargestellt.
[0042] Die zur Erzeugung eines Drehmoments M in der Nockenachse erforderliche Kraftresultierende,
die über die Druckrolle 8 eingeleitet wird, erzeugt im Kolben 3 eine in Richtung der
Feder 4 wirkende Kraftkomponente F
Feder und eine quer wirkende Normalkraftkomponente F
n, welche eine seitliche Abstützung des Kolbens 3 an dem Gehäuse 2 hervorruft.
[0043] Durch die durch die Normalkraftkomponente F
n hervorgerufene Kippwirkung des Kolbens 3 innerhalb des Gehäuses 2 ergibt sich keine
flächige, sondern eine punktuelle Berührung des Kolbens 3 mit dem Gehäuse 2. Die Normalkraft
F
n kann in Abhängigkeit der konstruktiv bedingten Abstände L1 und L2 in die Auflagerkräfte
A und B aufgeteilt werden. Diese Auflagerkräfte A und B ergeben - multipliziert mit
dem jeweiligen Reibbeiwert µ - die Reibkräfte F
r.
[0044] Die Normalkraft F
n und die daraus resultierenden Reibkräfte F
r sind wesentlich für den Wirkungsgrad des Türbetätigers 1 verantwortlich.
[0045] Die Reibkräfte F
r reduzieren entgegen der jeweiligen Bewegungsrichtung die in der Feder 4 gespeicherte
Federkraft bzw. erhöhen das zur Komprimierung der Feder 4 erforderliche Öffnungsmoment
M.
[0046] Da sich der Wirkungsgrad des gesamtem mechanischen Systems aus eingebrachter und
zurück gewonnener Energie ergibt, hat eine Optimierung der Abstützung des Kolbens
3 über die Abstände L1 und L2 sowie der Reibverhältnisse eine deutliche Verbesserung
des Wirkungsgrades zur Folge. Gemäß dem Grundsatz "Länge läuft" ergeben sich größere
Aufstandsflächen an den Auflagerpunkten, womit kritische Spitzenwerte seitens der
Flächenpressung vermieden werden können.
[0047] Eine geringere Kippwirkung des Kolbens 3 reduziert damit den Verschleiß, wodurch
die Betriebsverschmutzung des Hydrauliköls ebenfalls gering bleibt.
[0048] Ferner ermöglichen geringere Auflagerkräfte A und B die Auswahl günstigerer Werkstoffe
für das Gehäuse 2 bzw. den Kolben 3. Oberflächenbehandlungen können ebenfalls reduziert
werden bzw. vollständig unterbleiben.
[0049] Damit sind deutliche Einsparungen bei der Fertigung der einzelnen Bauteile zu erzielen.
[0050] Wie sich insbesondere aus Figur 10 ergibt, können durch eine Verringerung der Auflagerkräfte
A und B Eingrabungen des Kolbens 3 in die Wandung des Gehäuses 2 infolge von zu großer
Kippbewegung und Materialüberlastung verringert werden. Herkömmliche, spanend hergestellte
Kolben graben sich mit ihrer fertigungsbedingten Fase durch die Kippung des Kolbens
in das Gehäuse 2 ein, wodurch Verunreinigungen und Verschmutzungen entstehen.
[0051] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kolbens 3 wird dagegen wie bei einem
"Balken auf zwei Stützen" durch längere Abstände L1 und L2 der Auflager und die damit
verbundene mittigere Krafteinleitung das ganze System stabilisiert und entspannt.
Die rollenseitige Normalkraft F
n am Kolbenradius ist geringer und der Kolben 3 läuft gerader. Die Normalkraft F
n wird am Punkt der Rollenbolzenmitte eingeleitet. Die Reibkraft F
r wirkt gegen die Bewegungsrichtung des Kolbens 3 und reduziert die gewünschte Federkraft
der Feder 4.
[0052] Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen
Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung
sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung
sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste
[0053]
- 1
- Türbetätiger
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kolben
- 3a
- Boden
- 3b
- Umfangswandung
- 4
- Feder
- 5
- Nockenscheibe
- 6
- Schwenkachse
- 7
- Rollenträger
- 7a
- freier Schenkel
- 7b
- Absatz
- 8
- Druckrolle
- 9
- Bolzen
- 10
- Aussparung
- 10a
- Ausbuchtung
- 11
- Tragplatte
- 12
- Umbördelung
- 13
- Einprägung
1. Türbetätiger mit einem Gehäuse und zumindest einem in dem Gehäuse linear geführten
Kolben, in dem ein Rollenträger mit einer drehbeweglich gelagerten Druckrolle angeordnet
ist, wobei der Kolben als Tiefziehbauteil ausgebildet ist und einen Boden und eine
Umfangswandung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Boden (3) eine Aussparung (10) vorgesehen ist, durch welche die Druckrolle
(8) über den Boden (3a) des Kolbens (3) nach außen vorsteht.
2. Türbetätiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenträger (7) im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist.
3. Türbetätiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenträger (7) als Stanzbiegeteil ausgebildet ist.
4. Türbetätiger nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Schenkel (7a) des Rollenträgers (7) über den Boden (3a) nach außen vorstehen
und durch die Aussparung (10) seitlich fixiert sind.
5. Türbetätiger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Schenkel (7a) des Rollenträgers (7) mit seitlichen Absätzen (7b) versehen
sind, die zur Abstützung des Rollenträgers (7) an der Innenseite des Bodens (3a) dienen.
6. Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umfangswandung (3a) des Kolbens (3) Umbördelungen (12) angeordnet sind, die
zur Abstützung des Lagebocks (7) dienen.
7. Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckrolle (8) über einen Bolzen (9) in dem Rollenträger (7) gelagert ist, und
dass sich der Bolzen (9) in seiner axialen Richtung an der Aussparung (10) abstützt.
8. Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kolben (3) eine Tragplatte (11) angeordnet ist, welche an dem Rollenträger
(7) anliegt.
9. Türbetätiger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tragplatte (7) an den Umbördelungen (12) in der Umfangswandung (3b) des
Kolbens (3) abstützen kann.
10. Türbetätiger nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (11) als Stanzteil ausgebildet ist.
11. Türbetätiger nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (11) mit einer Feder (4) in Wirkverbindung bringbar ist, welche sich
durch die offene Seite des Kolbens (3) in diesen hinein erstreckt.
12. Türbetätiger nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Tragplatte (11) ein Rückschlag- und/oder Druckbegrenzungsventil angeordnet
ist.
13. Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Aussparung (10) Einprägungen (13) zur Aufnahme von Lagerschalen und/oder
sonstigen Bauteilen vorgesehen sind.
14. Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) als Stülpziehbauteil ausgebildet ist.
15. Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) aus einem Blechteil besteht.