DE-102018208592-B4 - Antrieb für einen Tür- oder Fensterflügel

Abstract

Antrieb (10) für einen Flügel einer Tür oder eines Fensters, mit einem Gehäuse (12), einem verschiebbar im Gehäuse (12) geführten, durch eine Federeinheit (14) beaufschlagten Kolben (16) und einer drehbar im Gehäuse (12) gelagerten, über ein Ritzel-Zahnstangengetriebe (18) mit dem Kolben (16) verbundenen Abtriebswelle (20), wobei das Ritzel-Zahnstangengetriebe (18) ein mit der Abtriebswelle (20) verbundenes unrundes Ritzel (22) umfasst, dessen Verzahnung (24) mit einer kolbenseitigen Gegenverzahnung (26) kämmt, und wobei die wirksame Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) in einem anfänglichen Flügelöffnungswinkelbereich von 0° bis zu einem ersten vorgegebenen Flügelöffnungswinkel ausgehend von einer relativ höheren oder maximalen wirksamen Hebelarmlänge (R 0 ) bei dem Flügelöffnungswinkel von 0° mit zunehmendem Flügelöffnungswinkel abnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) ab einem zweiten vorgegebenen Flügelöffnungswinkel, der größer oder gleich groß ist wie der erste vorgegebene Flügelöffnungswinkel und kleiner als der maximale Flügelöffnungswinkel ist, mit zunehmendem Flügelöffnungswinkel sprungartig zunimmt, wobei zur Erzeugung der sprungartig zunehmenden wirksamen Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) oder des damit einhergehenden Wälzkurvensprungs (48) wenigstens ein miteinander in Eingriff tretendes Zahnpaar (28, 30) der ritzelseitigen und kolbenseitigen Verzahnungen (24, 26) mit gegenüber den druckseitigen Zahnflanken der restlichen Zahnpaare verlängerten druckseitigen Zahnflanken (28', 30') vorgesehen ist.

Inventors

• Benjamin Wörner

Assignees

• GEZE GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20180530

Claims (16)

1. Antrieb (10) für einen Flügel einer Tür oder eines Fensters, mit einem Gehäuse (12), einem verschiebbar im Gehäuse (12) geführten, durch eine Federeinheit (14) beaufschlagten Kolben (16) und einer drehbar im Gehäuse (12) gelagerten, über ein Ritzel-Zahnstangengetriebe (18) mit dem Kolben (16) verbundenen Abtriebswelle (20), wobei das Ritzel-Zahnstangengetriebe (18) ein mit der Abtriebswelle (20) verbundenes unrundes Ritzel (22) umfasst, dessen Verzahnung (24) mit einer kolbenseitigen Gegenverzahnung (26) kämmt, und wobei die wirksame Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) in einem anfänglichen Flügelöffnungswinkelbereich von 0° bis zu einem ersten vorgegebenen Flügelöffnungswinkel ausgehend von einer relativ höheren oder maximalen wirksamen Hebelarmlänge (R 0 ) bei dem Flügelöffnungswinkel von 0° mit zunehmendem Flügelöffnungswinkel abnimmt, dadurch gekennzeichnet , dass die wirksame Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) ab einem zweiten vorgegebenen Flügelöffnungswinkel, der größer oder gleich groß ist wie der erste vorgegebene Flügelöffnungswinkel und kleiner als der maximale Flügelöffnungswinkel ist, mit zunehmendem Flügelöffnungswinkel sprungartig zunimmt, wobei zur Erzeugung der sprungartig zunehmenden wirksamen Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) oder des damit einhergehenden Wälzkurvensprungs (48) wenigstens ein miteinander in Eingriff tretendes Zahnpaar (28, 30) der ritzelseitigen und kolbenseitigen Verzahnungen (24, 26) mit gegenüber den druckseitigen Zahnflanken der restlichen Zahnpaare verlängerten druckseitigen Zahnflanken (28', 30') vorgesehen ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass ein jeweiliges im anfänglichen Flügelöffnungswinkelbereich miteinander in Eingriff tretendendes Zahnpaar (38, 40) der ritzelseitigen und kolbenseitigen Verzahnungen (24, 26) so ausgeführt ist, dass sich beim Öffnen des Flügels eine horizontal, d.h. parallel zur Verschieberichtung des Kolbens (16) verlaufende oder eine gegenüber der Horizontalen oder der Verschieberichtung des Kolbens (16) ansteigende Eingriffslinie (42) ergibt.
3. Antrieb nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der horizontale oder ansteigende Verlauf der Eingriffslinie (42) eines jeweiligen im anfänglichen Flügelöffnungswinkelbereich miteinander in Eingriff tretendenden Zahnpaares (38, 40) der ritzelseitigen und kolbenseitigen Verzahnungen (24, 26) zumindest teilweise durch eine beim Abwälzen über die Wälzkurve (44) entsprechend variierende Profilverschiebung und/oder ein beim Abwälzen über die Wälzkurve (44) entsprechend variierendes Modul und/oder beim Abwälzen über die Wälzkurve (44) entsprechend variierende Flankenwinkel und/oder beim Abwälzen über die Wälzkurve entsprechend variierende Krümmungsradien der Zahnflanken der ritzelseitigen Verzahnung (24) erzeugt ist.
4. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Verzahnung (24) des Ritzel-Zahnstangengetriebes (18) so ausgeführt ist, dass die wirksame Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) beim Öffnen des Flügels ausgehend von einem Anfangswert bei geschlossenem Flügel bis spätestens einem Flügelöffnungswinkel von 40° auf zumindest 60% des Anfangswertes abfällt.
5. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die beim Öffnen des Flügels mit der ritzelseitigen Verzahnung (24) in Eingriff tretende erste druckseitige Zahnflanke (36) der kolbenseitigen Gegenverzahnung (26) einen Zahnflankenwinkel (α) aufweist, der kleiner ist als 25°.
6. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass sich der anfängliche Flügelöffnungswinkelbereich von 0° bis zu einem ersten vorgegebenen Flügelöffnungswinkel von 40° erstreckt.
7. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die wirksame Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) ab einem zweiten vorgegebenen Flügelöffnungswinkel im Bereich von 60° bis 65° mit zunehmendem Flügelöffnungswinkel sprungartig zunimmt.
8. Antrieb nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die wirksame Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) bis zu einem Flügelöffnungswinkel von 70° sprungartig zunimmt.
9. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die wirksame Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) im Flügelöffnungswinkelbereich zwischen dem ersten vorgegebenen Flügelöffnungswinkel und dem zweiten vorgegebenen Flügelöffnungswinkel weiter abnimmt oder zumindest gleich bleibt.
10. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die wirksame Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) durch deren sprungartige Zunahme um zumindest 40% zunimmt.
11. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die sprungartige Zunahme der wirksamen Hebelarmlänge (R) der ritzelseitigen Verzahnung (24) während des Eingriffs des wenigstens einen Zahnpaares (28, 30) mit verlängerten druckseitigen Zahnflanken (28', 30') erfolgt.
12. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das wenigstens eine Zahnpaar (28, 30) der ritzelseitigen und kolbenseitigen Verzahnungen (24, 26) mit verlängerten druckseitigen Zahnflanken (28', 30') ab einem Flügelöffnungswinkel von 60° miteinander in Eingriff tritt.
13. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass zumindest ein jeweiliger Abschnitt der ritzelseitigen Verzahnung (24) mit beim Öffnen des Flügels abnehmender wirksamer Hebelarmlänge (R) und ein jeweiliger Abschnitt der ritzelseitigen Verzahnung (24) mit beim Öffnen des Flügels wieder zunehmender wirksamer Hebelarmlänge (R) zumindest teilweise durch eine beim Abwälzen über die Wälzkurve variierende Profilverschiebung und/oder ein beim Abwälzen über die Wälzkurve variierendes Modul und/oder beim Abwälzen über die Wälzkurve variierende Flankenwinkel und/oder beim Abwälzen über die Wälzkurve variierende Krümmungsradien der Zahnflanken der ritzelseitigen Verzahnung (24) erzeugt sind.
14. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Verzahnung (24, 26) des Ritzel-Zahnstangengetriebes (18) so ausgeführt ist, dass das Ritzel (22) und der Kolben (16) in beiden Richtungen antreibbar sind.
15. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die druckseitigen Zahnflanken (32) der bei Flügelöffnungswinkeln in einem Flügelöffnungswinkelbereich von 60° bis zum maximalen Flügelöffnungswinkel mit der ritzelseitigen Verzahnung (24) in Eingriff tretenden Zähne (34) der kolbenseitigen Gegenverzahnung (26) jeweils einen Zahnflankenwinkel (α) aufweisen, der kleiner als 20° ist.
16. Antrieb nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Kolben (16) als Hohlkolben mit einer Innenverzahnung ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für einen Flügel einer Tür, eines Fensters oder dergleichen, mit einem Gehäuse, einem verschiebbar im Gehäuse geführten, durch eine Federeinheit beaufschlagten Kolben und einer drehbar im Gehäuse gelagerten, über ein Ritzel-Zahnstangengetriebe mit dem Kolben verbundenen Abtriebswelle, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Dabei kann es sich bei einem solchen Antrieb insbesondere um einen Türschlie-ßer handeln. Bei einem Antrieb der eingangs genannten Art wird beim Öffnen und Schließen des Flügels die Abtriebswelle und damit das Ritzel verdreht, wobei über das Unrund-Ritzel-Zahnstangengetriebe der Kolben beim Öffnen des Flügels im Gehäuse axial entgegen der Kraft der üblicherweise eine Druckfeder umfassenden Federeinheit verschoben wird. Durch die Federeinheit wird so das Öffnungs- und Schließmoment des Antriebs bzw. Türschließers erzeugt. Um die zunehmend strenger werdenden Anforderungen an die Barrierefreiheit beim Begehen von Türen zu erfüllen, ist ein mit dem Öffnen der Tür stark abfallenden Öffnungsmoment der Tür und somit des Antriebs erforderlich. Türschließer mit einem Ritzel-Zahnstangengetriebe erreichen meistens nur sehr schwach abfallende Öffnungsmomente, mit denen die genannten Anforderungen an die Barrierefreiheit nicht erreicht werden. Teilweise steigen die Öffnungsmomente beim Öffnen der Tür sogar an. Um einen entsprechenden Momentenabfall zu erzeugen, sind somit zusätzliche Bauelemente erforderlich. Durch die Verwendung eines Nockenscheibengetriebes im Türschließer kann der geforderte Momentenabfall zwar relativ einfach realisiert werden. Diese Türschließer sind jedoch komplexer im Aufbau und daher teurer als Türschließer mit Ritzel-Zahnstangengetriebe. Zudem sind der Wirkungsgrad und die Dämpfungsleistung oft schlechter als bei Türschließern mit einem Ritzel-Zahnstangengetriebe. Türschließer mit einem Scherengestänge als Kraftübertragungseinrichtung zwischen der Abtriebswelle und dem Türflügel bzw. Rahmen besitzen durch den hohen Übersetzungsabfall des Gestänges beim Öffnen des Türflügels grundsätzlich ein hohes abfallendes Öffnungsmoment, wodurch das Getriebe im Türschließer beliebig ausführbar ist. Bei einer Kraftübertragungseinrichtung mit einem Hebel bzw. einem in einer Gleitschiene geführten Gleitarm fällt die Übersetzung nicht derart stark ab, wodurch das Getriebe im Türschließer einen höheren Übersetzungsabfall für ein abfallendes Öffnungsmoment aufweisen muss. Um den zunehmenden Anforderungen an Komfort und Barrierefreiheit gerecht zu werden, werden Türschließer mit einer einen in einer Gleitschiene geführten Gleitarm umfassenden Kraftübertragungseinrichtung zwischen Abtriebswelle und Flügel heutzutage fast ausschließlich mit einem Nockenscheibengetriebe ausgeführt, das eine stark abnehmende Übersetzung bzw. stark abfallende Öffnungsmomente an der Tür ermöglicht, wodurch die Tür leicht zu begehen ist. Der betreffende Abfall der Übersetzung bzw. der Öffnungsmomente ist konstruktionsbedingt stark ausgeprägt und tritt vor allem bei Türschließern mit Türöffnungswinkeln bis zu 180° auf, was nun aber ein geringeres Schließmoment mit sich bringt, wodurch gerade bei Türen im Außenbereich, die Windlasten und dergleichen ausgesetzt sind, kein sicheres Schließen der Tür mehr gewährleistet ist. Daher wäre ein mittlerer Abfall der Türmomente zu bevorzugen. Zudem haben Türschließer mit Nockenscheibengetriebe im Vergleich zu Türschließern mit einem Ritzel-Zahnstangengetriebe deutlich geringere Kolbenhübe und benötigten höhere Federkräfte, da der wirksame Hebelarm im Getriebe kleiner ist. Dadurch besitzen Türschließer mit einem Nockenscheibengetriebe schlechtere hydraulische Dämpfungseigenschaften und höhere Bauteilbelastungen. Darüber hinaus weisen Nockenscheibengetriebe konstruktiv bedingt im Bereich der kraftübertragenden Kolben höhere Querkräfte bzw. Reibungskräfte als Zahnstangengetriebe auf, was sich in einem höheren Verschleiß, einer schlechteren Langlebigkeit der Bauteile sowie einem schlechteren Wirkungsgrad der Türschließer auswirkt. Darüber hinaus sind Türschließer mit Nockenscheibengetriebe meistens im Aufbau komplexer und damit kostenintensiver als Türschließer mit Zahnstangengetriebe. Die bisher üblichen Türschließer mit Ritzel-Zahnstangengetriebe erzeugen trotz unrunder Zahnstangengetriebe ein kaum abfallendes Öffnungsmoment. In der DE 36 38 353 A1 und der DE 93 19 547 U1 sind Türschließer mit einem Zahnstangengetriebe mit Unrund-Verzahnung beschrieben, bei denen sich der wirksame Hebelarm des Getriebes bis zu einem vorgegebenen Türöffnungswinkel verkürzt, um ein abfallendes Öffnungsmoment zu erzeugen. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes dieser bekannten Zahnstangengetriebe fällt in einem anfänglichen Öffnungsbereich allerdings zu gering ab, um einen Abfall des Öffnungsmoments vergleichbar dem von Nockenscheibengetrieben zu ermöglichen. In einem anfänglichen Flügelöffnungswinkelbereich verkürzt sich der wirksame Hebelarm nur auf ca. 65%