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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen und Verschließen eines
Verschlußelementes, insbesondere
einer Schublade, Tür
oder Klappe, mit einem Auslöseelement
und einer Antriebseinheit.
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Derartige
Vorrichtungen dienen dazu, das Öffnen
und gegebenenfalls vollständige
Verschließen
von Schubladen, Türen
oder Klappen und beliebigen anderen Verschlußelementen zu ermöglichen, die
beispielsweise aus ästhetischen
Gründen
keinen Griff aufweisen. Hierbei ergibt sich das Problem, daß ein Öffnen derartiger
Verschlußelemente
beispielsweise durch seitliche Betätigung der Front oder eines anderen
zugänglichen
Teils des Verschlußelementes unpraktisch
ist und insbesondere das Öffnen
gegen einen Widerstand erheblich erschwert ist.
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Es
sind grundsätzlich
Beschläge
zum Öffnen von
Schubladen bekannt, die dadurch betätigt werden, daß die Schublade
um eine vorgegebene Wegstrecke eingedrückt wird und anschließend durch
einen Federmechanismus ausgefahren wird (sog. Touch-Latch-Beschläge). Bei
derartigen Beschlägen ist
es nachteilig, daß zum
ei nen stets ein Abstand zwischen Schublade und Korpus vorzusehen
ist, um die Einschiebebewegung zu ermöglichen und zum anderen zum
Einschieben der Schublade ein erhöhter Widerstand zum Spannen
des Federmechanismus aufgebracht werden muß. Ein dichtes Aufliegen des
Verschlußelementes
im eingefahrenen Zustand auf dem Korpus ist somit unmöglich, was
nicht nur aus ästhetischen
Gründen
unerwünscht
ist, sondern beispielsweise das staubdichte Abschließen des
Verschlußelementes
auf dem Korpus unmöglich
macht. Ferner erfordert die Betätigung
einer derartigen Vorrichtung stets einen Kraftaufwand zum Überwinden des
Federwiderstandes, was deren Bedienung entsprechend aufwendig gestaltet.
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Aus
der
US 5 176 544 A ist
bereits eine Vorrichtung zum Öffnen
und Verschließen
eines Verschlußelementes
mit einem Auslöseelement
und einer Antriebseinheit bekannt, wobei das Verschlußelement
durch die Antriebseinheit bewegbar ist und wobei die Antriebseinheit
mindestens eine Feder bestehend aus einem Formgedächtnismaterial
umfasst.
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Aus
der
DE 91 00 339 U1 sind
Linearantriebe mit Memory-Metall-Federn bekannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die vorbekannte gattungsgemäße Vorrichtung
als möglichst
einfach aufgebauten und platzsparenden Antriebsmechanismus zum Öffnen und
Verschließen
von Verschlußelementen,
wie Schubladen, Türen
oder Klappen auszugestalten.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe ausgehend von einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Öffnen und
Schließen
eines Verschlußelementes durch
die Kombination mit den kennzeichenden Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
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Demnach
weist die Antriebseinheit mindestens eine Feder bestehend aus einem
Formgedächtnismetall
auf. Derartige Formgedächtnismetalle
gehören
zu den sogenannten „intelli genten
Werkstoffen". Sie
besitzen die Fähigkeit,
bei Erwärmung
(ab ca. 80° Celsius)
selbständig
ihre Ursprungsform einzunehmen und dabei Kräfte bis zu 100 N/mm2 zu erzeugen. Während der Abkühlphase
wird das Material zäh-weich
und entwickelt keine Rückstellkräfte, läßt sich
also verformen. Eine Feder aus diesem Formgedächtnismetall (Shape-Memory-Alloy)
kann sich bei Erwärmung
durch Anlegen einer Niedervolt-Spannung ausdehnen, und somit eine
kraftvolle Linearbewegung zum Öffnen
des Verschlußelementes
ausführen.
Ohne Bestromung kühlt
die Feder ab und wird leicht verformbar, so daß das Verschlußelement wieder
verschlossen werden kann. Gemäß der Erfindung
besteht die Antriebseinheit aus einer korpusfesten Schiene, auf
der ein Schieber verfahbar angeordnet ist, wobei der Schieber von
der mindestens einen Feder aus vom Gedächtnismetall gegen die Kraft
einer Zugfeder entlang der Schiene verfahbar ist. Mit dem Schieber
ist das Verschlußelement
koppelbar, in vorteilhafterweise über einen Mitnehmer. Bei dieser Ausführungsform
kann das Verschlußelement über seinen
Mitnehmer durch die entsprechende Beaufschlagung des Schiebers,
der entlang der Schiene verfahbar ist, hin- und herbewegbar sein.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.
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Besonders
vorteilhaft nimmt der Schieber an seinem vorderen Ende schwenkbar
ein Hakenelement auf, auf dem auf gegenüberliegenden Seiten Vorsprünge ausgebildet
sind. Einer der Vorsprünge begrenzt
derart eine Vertiefung, daß der
Mitnehmer des Verschlußelementes
eingreifen kann. Der andere Vorsprung des Hakenelementes ist unter
Freigabe des Mitnehmers für
den Verschluß mit
der Schiene verhakbar. Aufgrund dieser bevorzugten Ausführungsform
kann während
des Ausdehnens der Feder aus Formgedächtnismetall das Verschlußelement über seinen
Mitnehmer bis zu einer gewünschten Endposition
mitgenommen werden. Soll das Verschlußelement nunmehr händisch weiter
ausgezogen werden, erteilt der Mitnehmer des Verschlußelementes
dem schwenkbar angeordneten Hakenelement eine Drehbewegung derart,
daß einerseits
der die Vertiefung zur Aufnahme des Mitnehmers begrenzende Hakenvorsprung
in eine Freigabeposition verschwenkt wird und der gegenüberliegende
Hakenvorsprung mit der Schiene verhakt, so daß der Schieber in der ausgezogenen
Position verrastet ist. Durch händisches
Einschieben des Verschlußelementes
kann der Mitnehmer des Verschlußelementes
wieder mit dem schwenkbaren Hakenelement in Kontakt gebracht werden,
so daß dieses
wieder in seine Ausgangsposition verschwenkt wird, in der einerseits
der Mitnehmer des Verschlußelementes
in einer Vertiefung aufgenommen wird und durch den Hakenvorsprung
begrenzt wird und in der der gegenüberliegende Hakenvorsprung
nicht mehr mit der Schiene verrastet ist. Sobald bei diesem Zustand
die Feder aus Formgedächtnismetall
nicht mehr erwärmt ist,
kann das Verschlußelement
durch die entsprechende Zugfeder wieder eingezogen werden.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
Auslöseelement
ein Berührungskontakt,
der am Korpus oder am Verschlußelement
angeordnet ist und über
den eine vorbestimmte Zeitspanne Niedervolt-Spannung an das Formgedächtnismetall
anlegbar ist. Somit kann durch einfaches Berühren das Verschlußelement
in eine Öffnungsposition
gebracht werden, in der es zumindest teilweise geöffnet ist,
so daß es
einfach ergriffen werden kann.
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Besonders
vorteilhaft ist das Auslöseelement
am Korpus vorgesehen, wobei die Verkabelung für die Stromversorgung nur dann
korpusseitig vorzusehen ist. Eine derartige Verkabelung kann beispielsweise über einen
Klebestreifen mit mehreren Leiterbahnen auf der Korpusseite, auf
den die Bauteile aufgeschraubt werden, vorgesehen werden. Somit
muß jeder
Korpus nur an eine Niederspannungsstromversorgung angeschlossen
werden (beispielsweise eine 24-Volt-Stromversorgung). Eine weitere
Verkabelung ist hier nicht notwendig.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch,
daß durch
eine Kurzschlußleitung
eine Auszugssperre realisiert werden kann. Hier kann beim Öffnen eines
Auszugs eine Elektronik überprüfen, ob
die Leitung bereits kurzgeschlossen ist. Falls dies der Fall sein
sollte, fährt
das Verschlußelement
nicht aus. Falls die Leitung nicht kurzgeschlossen ist, kann das
Verschlußelement ausgefahren
werden und die Leitung kann kurzgeschlossen werden. In dieser Kurzschlußleitung
kann erfindungsgemäß ein Schalter
oder ein Schloß eingebaut
sein, mit dem, soweit hier entsprechende Verschaltungen vorgesehen
sind, die gesamte Küche verschlossen
werden kann.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Öffnen
und zum Verschließen
eines Verschlußelementes,
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2:
eine Seitenansicht des Elementes gemäß 1,
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3:
eine Draufsicht auf das Element gemäß 1 sowie
eine Vorderansicht und
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4–6:
Schnittdarstellungen gemäß der Linie
A-A gemäß der 1 in
unterschiedlichen Arbeitspositionen.
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In 1 ist
eine Antriebseinheit 10 zum Öffnen und Verschließen eines
Verschlußelementes, insbesondere
einer Schublade, Tür
oder Klappe dargestellt, die im wesentlichen aus einer Schiene 12 besteht,
die zwei seitliche hochgezogene Wandungen aufweist, in der zwei
Führungsnuten 18 und 20 angeordnet
sind. Die Schiene weist Sockel 22 und 24 auf,
in denen jeweils Schraublöcher
zur Aufnahme von hier nicht näher
dargestellten Befestigungsschrauben vorgesehen sind. Über diese
Sockel 22 und 24 kann die Schiene im Korpus festgelegt
werden. Entlang des Korpus ist ein Schieber 26 verfahrbar,
der, wie sich insbesondere aus dem Schnitt gemäß 4 ergibt,
mehrteilig aufgebaut ist. Er besteht zum einen aus ei nem Ring 28,
der die Schiene 12 umschließt, und einem innerhalb der
Schiene verlaufenden Teil 30, wobei dieses Teil entsprechende
Vorsprünge
aufweist, die in den Nuten 18 und 20 der Seitenwände 14 und 16 geführt sind.
Auf den Schieber 26 wirken einerseits eine Zugfeder 32,
die im Inneren der Schiene angeordnet ist und versucht, den Schieber
in der gemäß 4 dargestellten
Position zu halten. Weiterhin wirkt eine spiralförmige Feder 34, die sich
an einem Absatz 36 der Schiene 12 abstützt, gegen
den äußeren Ring 28 des
Schiebers 26. Diese Feder 34 besteht aus einem
Formgedächtnismetall, einem
sogenannten Shape-Memory-Alloy, das bei Erwärmung ab ca. 80° Celsius
seine Ursprungsform einnimmt und dabei Kräfte bis zu 200 N/mm2 erzeugt. Diese Kraft reicht aus, um der
Zugkraft der Zugfeder 32 entgegenzuwirken und den Schieber 26 in
die in 5 dargestellte Position zu verfahren. Das Erwärmen der
Feder aus Formgedächtnismetall 34 erfolgt über das
Anlegen einer Niedervolt-Spannung, beispielsweise von 24 Volt. Die
Stromzuführung
ist aus Vereinfachungsgründen
in der Zeichnung nicht dargestellt. Ohne Stromversorgung kühlt die
Feder 34 wieder ab und wird leicht verformbar. Im kühlen Zustand
wird also der Schieber 26 aufgrund der Kraft der Zugfeder 32 wieder
in die Position gemäß 4 bewegt.
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Die
Linearbewegung des Schlittens 26 wird über einen Mitnehmer 38 auf
eine Verschlußelement, beispielsweise
eine Schublade, an der der Mitnehmer 38 in hier nicht näher dargestellter
Art und Weise angeordnet ist, übertragen.
Der Mitnehmer 38 greift in eine Ausnehmung 40 ein,
die in einem Hakenelement 42 verwirklicht ist. Das Hakenelement 42 ist, wie
aus den 4, 5 und 6 deutlich
wird, über
einen Schwenkbolzen 44 mit dem inneren Teil 30 des
Schiebers 26 schwenkbar verbunden. Das Hakenelement 42 weist
zwei Vorsprünge 46 und 48 auf.
Der Vorsprung 46 begrenzt einseitig die Aufnahmeöffnung 40,
in welcher der Mitnehmer 38 eingreift. Durch entsprechendes
Verschwenken des Hakenelementes 42, wie dies beispielsweise
in 6 dargestellt ist, kann der Mitnehmer 38 aus
der Vertiefung 40 freigegeben werden. In dieser Position
greift der Vorsprung 48 über die Unterkante der Schiene 12, wobei
hier eine Rast (hier nicht näher
dargestellt) derart vorgesehen ist, daß der verschwenkbare Haken 42 in
dieser Position verrastet. In derjenigen Position, in der das Hakenelement 42 über die
Vertiefung 40 den Mitnehmer 38 des hier nicht
dargestellten Verschlußelementes
festlegt, verläuft
der Vorsprung 48 innerhalb der Schiene 12, wie
aus den 4 und 5 deutlich
wird. Die gegenüberliegende
Seite des Vorsprungs 46 des Hakenelementes 42 wird
von einem Anschlag 50 gebildet. Gegen diesen Anschlag 50 kann
der Mitnehmer 38 gedrückt
werden, um den Haken 42 aus seiner Verrastposition gemäß 6 wieder
in die Verfahrposition, in der der Mitnehmer 38 auch in
der Vertiefung 40 festgelegt wird, zu verschwenken. Die
vordere Seite des Hakenelementes 42 ist, wie in den 4-6 dargestellt,
mittels einer schrägen
Kante 52 abgeschrägt.
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Die
Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Öffnen
und Verschließen
eines Verschlußelementes,
beispielsweise einer Schublade, entsprechend dem hier vorgestellten
Ausführungsbeispiel,
kann wie folgt wiedergegeben werden. Durch Berührung eines am Korpus (hier
nicht näher dargestellt)
ausgelösten
Kontaktes wird die Feder 34 aus dem Formgedächtnismetall über eine
vorgegebene Zeitspanne mit Strom niedriger Spannung versorgt. Hierdurch
dehnt sich die Feder 34 aus Formgedächtnismetall aus und verschiebt
den Schlitten 26 aus der in 4 dargestellten
Position so weit, bis die in 5 dargestellte
Position eingenommen wird. Zusammen mit dem Schlitten 26 wird
der in der Ausnehmung 40 eingreifende Mitnehmer 38 und
das mit diesem verbundene Verschlußelement (hier nicht dargestellt)
verschoben. Gleichzeitig mit diesem Ausfahrvorgang, der innerhalb
einer sehr kurzen Zeitspanne auslösbar ist, wird die Zugfeder 32 gespannt. Diese
hat später
die Aufgabe, die Schublade wieder in die geschlossene Stellung zurückzuziehen.
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Wie
in 5 dargestellt, steht das Verschlußelement über den
Mitnehmer 38 noch weiter im Eingriff mit der Auszugsmechanik.
Durch weiteres händisches
Ausziehen wird über
den Mitnehmer 38 das Hakenelement 42 über das
vordere Ende der Schiene 12 herausgezogen. Durch Anlage
des Mitnehmers 38 an dem Vorsprung 46 des Hakenelementes 42 wird
dieses um die Schwenkwelle 44 nach unten verschwenkt, d.
h. in eine Position, die in der 6 dargestellt
ist. Hierdurch wird der Mitnehmer 38 freigegeben, so daß das Verschlußelement
mitsamt dem Mitnehmer unabhängig
von jeglicher Fremdkraft händisch
weiter geöffnet
werden kann. Das gemäß 6 nach
unten verschwenkte Hakenelement 42 ist verrastet und hält mittels
des Rastvorsprunges 48 den Schieber 26 entgegen
der Kraft der Zugfeder 32 in der ausgezogenen Position
gemäß 6.
In der Zwischenzeit hat die Feder 34 aus dem Formgedächtnismetall
ihre Spannung verloren, da sie wieder auf Raumtemperatur abgekühlt ist.
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Wird
nun das Verschlußelement
wieder geschlossen, so fährt
der Mitnehmer 38 gegen den Anschlag 50 und schwenkt
das Hakenelement 42 aus der Verrastposition gemäß 6 wieder
in die Ausgangsposition, die ebenfalls durch eine Rast gesichert
sein kann (vgl. 5 und 4). In dieser
Position wird der Mitnehmer 38 wieder in der Ausnehmung 40 aufgenommen.
Insgesamt wird nun der Schieber 26 zusammen mit dem Hakenelement 42 und
dem Mitnehmer 38 aufgrund der Kraft der Zugfeder 32 in
die Stellung gemäß 4 zurückgezogen. Über den
Mitnehmer 38 wird nun auch das Verschlußelement wieder in Schließposition
bewegt.
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Wurde
das Verschlußelement
nach dem automatischen Ausfahren (vgl. 5) nicht
weiter händisch
ausgezogen, zieht nach Erkalten der Feder 34 aus dem Gedächtnismetall
die Zugfeder das noch in der Ausfahrmechanik eingerastete Schubladenelement
wieder ein. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise vermieden, daß Verschlußelemente,
wie beispielsweise Schubladen, auf Dauer halboffen stehen, wenn sie
vom Benutzer nicht vollständig
geöffnet
worden sind.
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Die
Ausfahrgeschwindigkeit der Verschlußelemente kann über die
Stromstärke
eingestellt werden.