DE3202930C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Antrieb für
Schwenkflügel von Türen oder dergleichen mit in einem gemein
samen Gehäuse zwischen dem Elektromotor, vorzugsweise einem
Gleichstrommotor, mit in Gehäuselängsrichtung verlaufender
Rotorwelle, und dessen Steuereinheit angeordnetem selbst
hemmungsfreien Getriebe, dessen Abtriebswelle quer zur Ge
häuselängsrichtung verläuft und mit einem Gestänge zum Antrieb
des Flügels kuppelbar ist, wobei das Gestänge als kniehebel
artiges Gestänge ausgebildet ist, dessen Hebel in einer End
lage (Schließstellung) des Flügels einen kleinen spitzen und
in der anderen Endlage (Offenstellung) des Flügels einen
großen stumpfen, annähernd gestreckten Winkel bilden.
Ein derartiger Antrieb ist im DE-GM 79 30 545 beschrieben,
welcher sich durch ein vergleichsweise kleines Gehäuse mit
horizontaler Längserstreckung auszeichnet und damit auch bei
nachträglicher, sichtbarer Montage an Innentüren deren Er
scheinungsbild nur relativ geringfügig beeinträchtigt.
Durch die vorzugsweise verwendeten Gleichstrommotoren kann der
jeweils angetriebene Türflügel zügig aus seiner jeweiligen
Endlage, d.h. Offen- oder Schließstellung heraus beschleunigt
werden.
Das Getriebe ist bei dem bekannten Antrieb als relativ volu
minöses, selbsthemmungsfreies, zweistufiges Stirnradgetriebe
ausgebildet, das ein Öffnen und Schließen der Tür von Hand
beispielsweise bei Stromausfall ermöglicht. Außerdem kann die
Tür gegebenenfalls auch bei unter Spannung stehendem Motor von
Hand entgegen der Laufrichtung des Motors bewegt werden, so
daß sich Sicherheits-Rutschkupplungen erübrigen, um ein Ein
klemmen von Personen bei sich motorisch schließender Tür zu
verhindern.
Das Stirnradgetriebe ist zusammen mit der Abtriebswelle in
einem Getriebegehäuseblock ineinander verschachtelt eingebaut.
Der bekannte Antrieb kann an eine rechte oder linke Tür mon
tiert werden. Dabei kommt es darauf an, daß der Motor richtig
gepolt bzw. umgepolt wird. Dies stellt eine Fehlerquelle bei
der Montage dar und macht diese relativ aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromecha
nischen Antrieb der eingangs genannten Art so weiterzuent
wickeln, daß er eine einfachere und sicherere Montage bei
der Verwendung an rechten wie an linken Türen gewährleistet
und dabei gedrungener und fertigungstechnisch günstiger auf
gebaut ist.
Diese Aufgabe wird bei dem genannten elektromechanischen An
trieb durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des An
spruchs 1 gelöst.
Die zur Aufnahme des Gestänges an ihren beiden Enden zugäng
liche Abtriebswelle ist damit als durchgehende Welle ausge
bildet, die die Verwendung des Antriebs ohne Umrüstung so
wohl für links als auch für rechts angeschlagene Türen er
möglicht. Es ist lediglich eine jeweils umgekehrte Montage
notwendig, d. h. im einen Fall wird das Gehäuse mit dem Motor
auf der rechten und im anderen Fall mit dem Motor auf der
linken Seite montiert, während das Gestänge in beiden Fällen
auf der gleichen, beispielsweise unteren Gehäuseseite ange
koppelt wird. Aufgrund der zur Mittelquerebene symmetrischen
Ausbildung des Gehäuses ist dessen Erscheinungsbild von der
Einbaulage des elektromechanischen Antriebs unabhängig.
Mit der durchgehenden Welle ergibt sich zwar ein größerer
Raumbedarf, dieser wird aber durch die besondere Ausgestal
tung des Planetengetriebes als mit dem Elektromotor koaxiale
Baueinheit kompensiert.
Das Planetengetriebe ermöglicht auch bei sehr großen Über
setzungsverhältnissen Selbsthemmungsfreiheit, so daß der
Elektromotor ohne weiteres als relativ kleiner, schnell
laufender Motor ausgebildet sein kann, um die für ein zügi
ges Öffnen und Schließen der Flügel erforderliche Antriebs
leistung zu erhalten.
Eine durchgehende Schließerwelle mit beidseitigen Anschluß
enden für das Gestänge ist aus der US-PS 42 87 639 für einen
rein mechanischen Schließer mit einer Schließfeder bekannt,
dessen Drehrichtung beim Schließen durch die Anordnung der
Schließfeder festgelegt ist. Bei diesem mechanischen Schlie
ßer wird die Montage an einer rechten oder einer linken Tür
dadurch vorgenommen, daß der Schließer entsprechend verdreht
montiert wird und das Gestänge an dem einen oder anderen Ende
der Schließerwelle angeschlossen wird.
Ein Planetengetriebe ist bei Türantrieben ebenfalls bekannt.
Die DE-AS 11 85 085 beschreibt einen elektromechanischen
Schiebetürantrieb für Fahrzeugtüren, der vergleichsweise
voluminös aufgebaut ist und bei dem es auch auf eine ge
drungene Bauweise nicht ankommt.
Ferner ist aus der CH-PS 5 33 229 ein elektromechanischer
Falttorantrieb mit Planetengetriebe bekannt. Er ist in das
Drehgelenk zwischen den Falttürflügeln integriert.
Erfindungsgemäß kann das jeweils freie, d.h. nicht an das
Kniehebelgestänge gekuppelte Ende der Abtriebswelle zur
Ankupplung eines auf dem Gehäuse anzuordnenden Rückstellfeder
aggregates dienen, welches den Flügel der Tür oder dergleichen
auch bei Stromausfall in die Schließstellung zurückschwenkt.
Gegebenenfalls kann das Rückstellfederaggregat auch bei Nor
malbetrieb zum Schließen des Flügels dienen, indem der Elek
tromotor nur zum Öffnen des Flügels bzw. zum Offenhalten des
selben mit einer Spannung entsprechender Polarität beauf
schlagt und zum Schließen lediglich von seiner Spannungsquelle
getrennt wird.
Vorzugsweise besitzt das Rückstellfederaggregat als Feder
element eine Spiralfeder, deren freies inneres Ende direkt
unter Vorspannung mittels eines geeigneten Kupplungsstückes
an das freie Ende der Abtriebswelle gekuppelt ist. Bei die
ser Anordnung kann das Rückstellfederaggregat als kleines,
kreisscheibenförmiges Bauteil ausgebildet sein, dessen zy
lindrische, mit dem Gehäuse des elektromechanischen Antriebs
fest verbundene Umfangswand als festes Widerlager mit dem
äußeren Ende der Spiralfeder gekuppelt ist. Außerdem ergibt
die Federcharakteristik der Spiralfeder in Verbindung mit dem
Kniehebelgestänge einen wünschenswert zügigen Bewegungsab
lauf mit vergleichsweise hoher Anfangsbeschleunigung und
sanfter Verzögerung beim Erreichen der Schließstellung, die
der jeweilige Flügel zu Ende seiner Bewegungsphase mit ge
ringer Geschwindigkeit und damit geringem Geräusch, gleich
wohl jedoch sicher, erreicht.
Es ist möglich, einen Bewegungsdetektor anzuordnen, der
mittels abgestrahlter Ultraschall-, Radarwellen oder der
gleichen Bewegungen im Bereich des angetriebenen Flügels
feststellt und ein entsprechendes Signal an die Steuerein
heit weiterleitet, welche dann den Elektromotor in der je
weils gewünschten Weise ansteuert, um den Flügel beispiels
weise zu öffnen oder in Offenstellung zu halten.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen elektromechanischen Antriebes für Schwenkflügel
von Türen oder dergleichen anhand der Zeichnung erläutert.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Frontansicht des er
findungsgemäßen Antriebes bei abgenommener Abdeck
haube des Gehäuses,
Fig. 2 eine ausschnittsweise geschnittene Darstellung ge
mäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1 von miteinander
zusammenwirkenden, auf der Abtriebswelle ange
ordneten Kurvenscheiben und damit zusammenwirkenden
Schaltelementen zur Steuerung der Motorspannung und
Fig. 3 eine grafische Darstellung der Motorspannung.
Der erfindungsgemäße Antrieb besitzt eine rechteckige Grund-
und Trägerplatte 1, die zusammen mit einer nicht dargestellten
Abdeckung ein quaderförmiges Gehäuse mit annähernd quadra
tischem Querschnitt bildet. Die Grund- und Trägerplatte 1
dient zur Montage des Antriebes an Wand- oder Türflächen so
wie als Träger bzw. Rahmen von Antriebselementen.
Auf der Grund- und Trägerplatte 1 ist auf der einen Seite ein
Niederspannungs-Gleichstrommotor 2 angeordnet, der mit einem
Planetengetriebe 3 zu einer Montageeinheit zusammengefaßt ist.
Die Achse der nicht sichtbaren Rotorwelle des Gleichstrom
motors 2 verläuft parallel zur Längserstreckung der Grund-
und Trägerplatte sowie koaxial zur Achse des Planetenge
triebes 3, dessen nicht sichtbare Eingangswelle unmittelbar
an die Rotorwelle des Gleichstrommotors 2 gekuppelt ist und
auf dessen Ausgangswelle 4 ein kegelförmiges Zahnradritzel 5
angeordnet ist.
Das Zahnradritzel 5 kämmt mit einem Kegelzahnrad 6, welches
auf einer Abtriebswelle 7 angeordnet ist, deren Achse quer zur
Achse des Gleichstrommotors 2 und des Planetengetriebes 3
verläuft und von dieser Achse etwa in der Mitte der Abtriebs
welle 7 durchsetzt wird. Zur axialen und radialen Lagerung
der Abtriebswelle 7 dienen Rollenlager 8 oder dergleichen,
die in auf der Grund- und Trägerplatte 1 verschraubten Lager
schalen 9 laufen.
Der Gleichstrommotor 2 und das Planetengetriebe 3 bestimmen
den Querschnitt des Gehäuses. Das Kegelzahnrad 6 hat etwa den
gleichen Durchmesser wie der Gleichstrommotor 2 und ist auf
grund der Kleinheit des Zahnradritzels 5 in Achsrichtung der
Abtriebswelle 7 so angeordnet, daß die Lagerschalen 9 in
Achsrichtung der Abtriebswelle 7 nicht oder nur geringfügig
über die Kontur von Gleichstrommotor 7 bzw. Planetengetriebe 3
hinausragen.
Auf dem dem Gleichstrommotor 2 bezüglich der Abtriebswelle 7
gegenüberliegenden Teil der Grund- und Trägerplatte 1 ist
eine elektronische Steuereinheit 10 mit eingangsseitig an die
ortsübliche Netzspannung anschließbarem Transformator 11 an
geordnet. Diese Steuereinheit 10 bewirkt mittels entspre
chender Elemente, beispielsweise auf Halbleiterbasis, eine
Gleichrichtung und Glättung der ausgangsseitig am Trans
formator 11 erzeugten Niederspannung und erzeugt, gegebenen
falls in Abhängigkeit von einem nachstehend erläuterten
Steuerprogramm, eine Motorspannung mit gegebenenfalls
wechselndem Pegel und wechselnder Polarität.
Die Steuereinheit 10 sowie der Transformator 11 sind gemein
sam auf einer isolierenden Zwischenträgerplatte 12 ange
ordnet, mit der sie als komplette Einheit auf der Grund- und
Trägerplatte 1 verschraubt werden können.
Zum Anschluß des Gleichstrommotors 2 dient eine Kontakt
leiste 13 am einen Ende der Zwischenträgerplatte 12, während
eine Kontaktleiste 14 am anderen Ende der Zwischenträger
platte 12 zum Anschluß einer nicht dargestellten Netzleitung
dient.
Das dargestellte Gehäuse ist bei montierter Abdeckhaube sym
metrisch zu einer die Achse der Abtriebswelle umfassenden
Mittelquerebene. Falls also der Drehsinn der Abtriebswelle 7
umgekehrt werden soll bzw. muß, genügt es, den kompletten An
trieb zu wenden, so daß rechts und links und oben und unten
vertauscht sind, was ohne Änderung des äußeren Erscheinungs
bildes des Antriebs möglich ist. Eine Abänderung der Lei
tungsverbindungen zwischen Steuereinheit 10 und Gleichstrom
motor 2 zur Umkehrung der Polarität und damit des Drehsinnes
des Gleichstrommotors 2 entfällt somit.
Die im Querschnitt unrunden Endstücke 15 der Abtriebswelle 7
dienen zur Anordnung eines Armes eines Kniehebelgestänges 16,
dessen anderer Arm in der Regel mit dem zu schwenkenden Tür
flügel verbunden ist, während das in Fig. 1 dargestellte Ge
häuse an einem feststehenden Gebäudeteil, z.B. am fest
stehenden Türrahmen oberhalb des Flügels, befestigt ist. Je
doch ist auch die umgekehrte Anordnung denkbar, d.h. das Ge
häuse ist am Flügel befestigt und der andere Arm des Ge
stänges 16 am feststehenden Türrahmen oder dergleichen. Der
Antrieb ist gemäß Fig. 2 so ausgebildet, daß das Kniehebelge
stänge 16 bei geschlossenem Flügel einen kleinen spitzen Win
kel bildet, während bei geöffnetem Flügel ein großer stumpfer
Winkel entsteht, welcher nur etwas kleiner als 180° ist.
Dadurch wird erreicht, daß nahe der Offen- bzw. Schließ
stellung des Flügels eine Drehung der Abtriebswelle 7 nur eine
vergleichsweise geringfügige Verschwenkung des Flügels verur
sacht, so daß derselbe zu Beginn einer Bewegungsphase aus
seiner Offen- bzw. Schließstellung heraus sanft beschleunigt
und beim Einschwenken in die jeweils andere Endstellung auch
bei annähernd konstanter Rotationsgeschwindigkeit der Ab
triebswelle 7 sanft verzögert wird.
Zusätzlich kann die Beschleunigung bzw. Verzögerung des Flü
gels durch eine entsprechende Veränderung der von der Steuer
einheit 10 erzeugten Motorspannung unterstützt werden, wie in
Fig. 3 dargestellt ist, welche die Motorspannung in Abhängig
keit von der Schwenkstellung der Abtriebswelle 4 bzw. des
Öffnungswinkels des Flügels zeigt. Dabei gibt die Kurve 17
den Spannungsverlauf beim Öffnen des Flügels wieder, während
die Kurve 18 dem Spannungsverlauf beim Schließen des Flügels
entspricht. Zum Öffnen des Flügels wird an dem Gleichstrom
motor 2 eine zunächst zunehmend ansteigende Spannung ange
legt, bis ein vorzugebender Maximalwert, beispielsweise
24 Volt, erreicht ist. Kurz vor Erreichen des vollen Öff
nungswinkels des Flügels wird die Motorspannung U auf einen
niedrigeren Wert von beispielsweise 11 Volt abgesenkt, so daß
die Offenstellung des Flügels mit verminderter Motordrehzahl
erreicht wird. Bei Erreichen der Offenstellung kann die
Spannung U abgeschaltet werden, gegebenenfalls kann die
Spannung zur Sicherung der Offenstellung am Gleichstrommotor 2
weiterhin anliegen. Bevorzugt ist entsprechend dem strichliert
dargestellten Kurvenabschnitt 17′ vor Erreichen der Offen
stellung der Tür eine Gegenbestromung des Gleichstrommotors 2,
d.h. ein Anlegen einer elektrischen Spannung entsprechend um
gekehrter Polarität, vorgesehen, um die Türbewegung verstärkt
abzubremsen.
Das Schließen des Flügels erfolgt in entsprechender Weise,
jedoch besitzt die am Gleichstrommotor 2 anliegende Spannung
nunmehr umgekehrte Polarität und außerdem eine etwas ge
ringere Größe, beispielsweise -18 Volt. Die Schließstellung
der Tür wird wiederum mit verminderter Motordrehzahl bei
einer Spannung von -11 Volt erreicht, wobei zuvor gemäß dem
strichliert dargestellten Kurvenabschnitt 18′ eine Gegenbe
stromung des Gleichstrommotors 2 erfolgen kann.
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit 10 so programmiert,
daß die Gegenbestromung während der Öffnungs- bzw. Schließ
phase des Flügels nur einmal während einer begrenzten Zeit
spanne erfolgt, um zu verhindern, daß der Flügel hin- und
herschwingend angetrieben wird, wenn er kurz vor oder während
der Gegenbestromung von Hand bei seiner Schwenkbewegung ange
halten wurde.
Im übrigen kann die Veränderung der Motorspannung durch die
Steuereinheit 10 in Abhängigkeit von der Stellung der Ab
triebswelle 7 erfolgen. Dazu sind Abtastelemente 19 und 20
vorgesehen, die mit Kurvenscheiben 21 und 22 auf der Ab
triebswelle 7 zusammenwirken, welche eine Abtastrolle oder
dergleichen an den Abtastelementen 19 und 20 bezüglich der
Achse der Abtriebswelle 7 radial nach auswärts drücken, wenn
sich die Abtriebswelle 7 einer der Offen- bzw. Schließlage
des Flügels entsprechenden Stellung nähert; gleichzeitig da
mit erzeugt jeweils eines der Abtastelemente 19 bzw. 20 ein
Ausgangssignal, welches die Steuereinheit 10 zu einer Verände
rung der Motorspannung veranlaßt.
Im übrigen reagiert die Steuereinheit 10 auf Impulse nicht
dargestellter Befehlsgeber, beispielsweise Schalter, Be
wegungsdetektoren oder dergleichen, die im Bereich der Tür
öffnung erregt bzw. betätigt werden können und deren Signale
die Steuereinheit 10 veranlassen, an den Gleichstrommotor 2
die jeweils vorgesehene Spannung zum Öffnen bzw. Schließen
des Flügels anzulegen.
Am jeweils für die Anordnung des Kniehebelgestänges 16 nicht
benötigten Ende der Abtriebswelle 7 kann auf dem Gehäuse ein
Rückstellfederaggregat 23 (Fig. 1) angeordnet werden, welches
bei spannungslosem Motor die Abtriebswelle 7 im Sinne einer
Schließung des Flügels zu verdrehen sucht. Als Federelement
des Rückstellfederaggregates 23 ist vorzugsweise eine
Spiralfeder 24 vorgesehen, deren inneres Ende mittels eines
Kupplungsstückes mit der Abtriebswelle 7 gekuppelt ist und
deren äußeres Ende an der Außenwandung eines kreisscheiben
förmigen, die Spiralfeder 24 umschließenden Federgehäuses
festgelegt ist. Dadurch läßt sich bei brandhemmenden und
dergleichen Türen auch bei Stromausfall ein sicheres
Schließen gewährleisten. Im übrigen kann gegebenenfalls auch
beim Normalbetrieb darauf verzichtet werden, den Schließvor
gang des Flügels mittels des Gleichstrommotors vorzunehmen,
es genügt, wenn die Steuereinheit 10 den Motor 2 vor
Schließen des Flügels spannungslos setzt.
Abweichend von der in Fig. 2 dargestellten Abtastung der
Drehstellung der Abtriebswelle 7 mittels Abtastelementen 19,
20 sowie Kurvenscheiben 21 und 22 können auch andere Ist
wertgeber vorgesehen werden, beispielsweise optische Ab
taster, die einen auf der Abtriebswelle 7 oder auf einem
mit derselben verbundenen Teil angeordneten Farbkontrast
registrieren.
Claims (7)
1. Elektromechanischer Antrieb für Schwenkflügel von Türen
oder dergleichen mit in einem gemeinsamen Gehäuse zwi
schen dem Elektromotor, vorzugsweise einem Gleichstrom
motor, mit in Gehäuselängsrichtung verlaufender Rotor
welle, und dessen Steuereinheit angeordnetem selbst
hemmungsfreien Getriebe, dessen Abtriebswelle quer zur
Gehäuselängsrichtung verläuft und mit einem Gestänge zum
Antrieb des Flügels kuppelbar ist, wobei das Gestänge
als kniehebelartiges Gestänge ausgebildet ist, dessen
Hebel in einer Endlage (Schließstellung) des Flügels
einen kleinen spitzen und in der anderen Endlage (Offen
stellung) des Flügels einen großen stumpfen, annähernd
gestreckten Winkel bilden,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Gestänge (16) wahlweise auf einer der einander gegenüberliegenden Seiten des bezüglich einer durch die Achse der Abtriebswelle (7) verlaufenden Mittel querebene symmetrischen bzw. im wesentlichen sym metrischen Gehäuse an die dort zur Aufnahme des Gestänges (16) zugänglichen beiden Enden (15) der Ab triebswelle (7) kuppelbar ist;
- - daß die Abtriebswelle (7) mittels eines stark über setzten Planetengetriebes (3) mit dem Elektromotor (2) antriebsverbunden ist;
- - daß das Planetengetriebe (3) und der dazu gleich achsige Elektromotor (2) als gemeinsam montierbare Einheit angeordnet sind;
- - daß die quer zur Abtriebswelle (7) verlaufende Längs achse des Planetengetriebes (3) die Achse der Abtriebs welle (7) etwa in deren Mitte durchsetzt.
2. Elektromechanischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Abtriebswelle
(7) ein größeres Kegelzahnrad (6) und auf der Ausgangs
welle (4) des Planetengetriebes (3) ein kleineres
Kegelzahnrad (5) miteinander kämmend angeordnet sind.
3. Elektromechanischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß am dem Ge
stänge (16) gegenüberliegenden Ende der Abtriebswelle
(7) ein mit der Abtriebswelle (7) gekuppeltes Rückstell
federaggregat (23) auf dem Gehäuse angeordnet ist.
4. Elektromechanischer Antrieb nach Anspruch 3, ge
kennzeichnet durch ein kreisscheiben
förmiges Rückstellfederaggregat (23) mit Spiralfeder
(24).
5. Elektromechanischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektromotor (2) zur Beschleunigung des Flügels aus
einer Endlage (Schließ-, Offenstellung) heraus mit hoher
Spannung entsprechender Polarität und beim Einschwenken
des Flügels in die andere Endlage mit einer geringeren
Spannung beaufschlagbar ist (Fig. 3).
6. Elektromechanischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektromotor (2) vor Erreichen der jeweiligen Endlage
des Flügels - z.B. zwischen einer Bewegungsphase des
Flügels, bei der am Elektromotor (2) eine hohe Spannung
anliegt, und einer nachfolgenden Bewegungsphase des
Flügels, bei der am Elektromotor (2) eine geringere
Spannung anliegt - mit einer der jeweiligen Bewegungs
richtung entgegenwirkenden Spannung beaufschlagbar ist.
7. Elektromechanischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (10) den Elektromotor (2) in Abhängigkeit
von Befehlsgebern, wie Schaltern, Bewegungsdetektoren
oder dergleichen, steuert.
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DE19823202930 DE3202930A1 (de) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | Elektromechanischer antrieb fuer schwenkfluegel von tueren o.dgl. |
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