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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Türöffner mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition bewegbar gelagerten Türöffnerfalle und einer schaltbaren Sperreinrichtung, die einen elektrisch betätigbaren Linearstellantrieb aufweist und die Türöffnerfalle wahlweise in der Schließposition verriegelt oder für eine Bewegung in die Öffnungsposition freigibt. Ein elektrischer Türöffner mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der Druckschrift
US 4,756,566 bekannt.
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Ein elektrischer Türöffner ist üblicherweise in einem Türrahmen einer Tür eingebaut und wirkt mit einer Schlossfalle eines in einem Türflügel der Tür eingebauten Einsteckschlosses zusammen. Bei unbetätigtem Türöffner ist der Türflügel an dem Türrahmen verriegelt. Bei Betätigung des Türöffners hingegen wird die Falle des Türöffners entriegelt, wodurch die Schlossfalle freigegeben wird, so dass der Türflügel aufgedrückt werden kann. Dabei ist ein sicheres Entriegeln des elektrischen Türöffners, insbesondere unter einer Vorlast, beispielsweise aufgrund einer von einer Türdichtung auf den Türflügel ausgeübten Kraft oder aufgrund von Winddruck, zu gewährleisten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Türöffner der eingangs genannten Art anzugeben, der eine hohe Funktionssicherheit beim Entriegeln, insbesondere unter einer Vorlast, aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Türöffner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass die Sperreinrichtung ferner ein in dem Gehäuse um eine Drehachse drehbar gelagertes Verriegelungselement und eine den Linearstellantrieb und das Verriegelungselement antriebswirksam koppelnde Verbindungseinrichtung aufweist, wobei das Verriegelungselement wenigstens ein außerhalb der Drehachse angeordnetes Koppelelement aufweist, an das die Verbindungseinrichtung exzentrisch gekoppelt ist, um eine Linearbewegung des Linearstellantriebs in eine Drehbewegung des Verriegelungselements umzusetzen und das Verriegelungselement zwischen einer Verriegelungsstellung, in der es die Türöffnerfalle in der Schließposition hält, und einer Entriegelungsstellung, in der es die Türöffnerfalle für eine Bewegung in die Öffnungsposition freigibt, zu verstellen.
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Erfindungsgemäß wird eine Linearbewegung des Linearstellantriebs in eine Drehbewegung des Verriegelungselements umgesetzt. In der Verriegelungsstellung des Verriegelungselements ist die Falle des Türöffners verriegelt, und in der Entriegelungsstellung ist sie entriegelt. Die Linear-Dreh-Umsetzung wird dabei durch die Verbindungseinrichtung realisiert, die exzentrisch an dem drehbar gelagerten Verriegelungselement angreift. Der elektrische Türöffner kann als Arbeitsstrom-Türöffner oder als Ruhestrom-Türöffner ausgebildet sein.
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Der erfindungsgemäße elektrische Türöffner besitzt den Vorteil, dass eine große Freiheit bei der Wahl der Positionierung des Koppelelements hinsichtlich des Abstands zu der Drehachse besteht. Wird das Koppelelement näher zu der Drehachse positioniert, muss von dem Linearstellantrieb für ein sicheres Entriegeln eine größere Kraft bei einem kleineren Hub aufgewendet werden. Wird das Koppelelement mit einem größeren Abstand von der Drehachse positioniert, ist eine kleinere Kraft ausreichend, wobei sich jedoch der erforderliche Hub vergrößert. Durch die radiale Position des Koppelelements relativ zu der Drehachse des Verriegelungselements können die Parameter „notwendiger Hub des Linearstellantriebs“, „notwendiger Drehwinkel des Verriegelungselements“ und „notwendige Kraft“ bzw. „resultierendes Drehmoment des Verriegelungselements“ mit hoher Genauigkeit ausgelegt werden. Über die Position des Koppelelements kann der elektrische Türöffner bei seiner Konstruktion für eine jeweilige maximale Fallenvorlast, die mit dem elektrischen Türöffner überwindbar sein soll, ausgelegt werden.
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Das Verriegelungselement weist einen rollenförmigen, insbesondere zylinderrollenförmigen, Grundkörper mit einer Mantelfläche auf, wobei der Grundkörper in dem Gehäuse um die Drehachse drehbar gelagert ist. Grundsätzlich kann der Grundkörper auch anders ausgebildet sein, beispielsweise kegelrollen- oder tonnenrollenförmig. Das jeweilige Koppelelement kann als ein, insbesondere zylinderförmiger und/oder von dem Verriegelungselement axial abstehender, Zapfen ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Verbindungseinrichtung einen Schieber aufweist, insbesondere als ein Schieber ausgebildet ist, der in dem Gehäuse in Richtung der Stellbewegung des Linearstellantriebs linear verschiebbar geführt ist und der, insbesondere an dem dem Verriegelungselement zugewandten Ende, wenigstens einen Mitnehmerabschnitt aufweist, wobei das jeweilige Koppelelement bei einer Verschiebebewegung des Schiebers von dem jeweiligen Mitnehmerabschnitt mitgenommen wird. Hierdurch kann eine einfache und wenig störungsanfällige Konstruktion realisiert werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass die Verbindungseinrichtung als eine Schubkurbel ausgebildet ist, die an den Linearstellantrieb und an das Verriegelungselement angelenkt ist.
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Beispielsweise kann der jeweilige Mitnehmerabschnitt eine quer, insbesondere senkrecht, zur Verschieberichtung des Schiebers verlaufende Kulissenführung, insbesondere einen Schlitz oder eine Nut, aufweisen, in der das jeweilige Koppelelement aufgenommen und zwangsgeführt ist. Die jeweilige Kulissenführung kann geradlinig verlaufen. Es sind jedoch auch andere, winkelige oder gekrümmte Verläufe möglich. Darüber hinaus ist es grundsätzlich auch umgekehrt denkbar, dass der Mitnehmerabschnitt des Schiebers als ein Eingreifelement ausgebildet ist, das in eine als Koppelelement des Verriegelungselements ausgebildete Kulissenführung eingreift.
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Das jeweilige Koppelelement kann in Verschieberichtung des Schiebers mit Spiel in der jeweiligen Kulissenführung aufgenommen sein. Um einem Verklemmen eines elektrischen Türöffners unter einer Vorlast entgegenzuwirken, kann ein Türöffner entweder mit einer Wechselspannung oder mit einer Gleichspannung, aus der durch eine entsprechenden Elektronik eine gepulste Gleichspannung erzeugt wird, betrieben werden. Hierbei entstehen mechanische Vibrationen, die zu einem Freirütteln des Türöffners, insbesondere des Verriegelungselements, führen. Der Effekt des Freirüttelns kann durch die spielbehaftete Aufnahme des jeweiligen Koppelelements in der jeweiligen Kulissenführung noch verstärkt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement zwei Koppelelemente aufweist, die jeweils wie vorstehend angegeben ausgebildet sind, und der Schieber zwei Mitnehmerabschnitte aufweist, die jeweils wie vorstehend angegeben ausgebildet sind. Die beiden Koppelelemente können dabei an den beiden axialen Enden des Verriegelungselements vorgesehen sein und die beiden Mitnehmerabschnitte können jeweils eine in Verschieberichtung des Schiebers vorstehende Seitenwand umfassen, wobei das Verriegelungselement zwischen den beiden Seitenwänden angeordnet ist. Bevorzugt sind die beiden Mitnehmerabschnitte und die beiden Koppelelemente spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zu der Drehachse des Verriegelungselements ausgerichteten Ebene angeordnet. Hierdurch kann einem Verkanten des Verriegelungselements und/oder des Schiebers durch einseitige Krafteinwirkung und damit einem Verklemmen des Türöffners beim Ver- oder Entriegeln entgegengewirkt werden.
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Der Schieber kann anliegend in das Gehäuse eingesetzt und durch einen an das Gehäuse angebrachten, insbesondere anschraubten, Niederhalter gegen ein Anheben gesichert sein. Hierdurch kann ein verkippungsfreies Verschieben des Schiebers in dem Gehäuse gewährleistet werden, wiederum um einem Verklemmen des Türöffners beim Ver- oder Entriegeln entgegenzuwirken.
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Bevorzugt weist die Sperreinrichtung zumindest ein zwischen die Türöffnerfalle und das Verriegelungselement geschaltetes bewegbares Kraftübertragungselement auf, wobei das zumindest eine Kraftübertragungselement in der Verriegelungsstellung des Verriegelungselements in einer die Türöffnerfalle in der Schließposition verriegelnden Sperrstellung gehalten wird und in der Entriegelungsstellung des Verriegelungselements in eine Entsperrstellung bewegbar ist, so dass die Türöffnerfalle in die Öffnungsposition bewegbar ist. Die Türöffnerfalle wirkt in der Verriegelungsstellung des Verriegelungselements damit nicht unmittelbar auf das Verriegelungselement, sondern über das zumindest eine dazwischen angeordnete Kraftübertragungselement. Durch das oder die Kraftübertragungselemente kann die bei verriegelter Türöffnerfalle durch ein versuchtes Aufdrücken des Türflügels auf den Türöffner einwirkende Kraft zu einem großen Teil in das Gehäuse abgeleitet werden, so dass durch die schaltbare Sperreinrichtung lediglich ein kleiner Teil dieser Kraft aufgenommen werden muss. Hierdurch kann eine hohe Haltekraft des elektrischen Türöffners erreicht werden.
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Insbesondere kann es sich bei dem jeweiligen bewegbaren Kraftübertragungselement um einen jeweiligen verschiebbar gelagerten Wälzkörper, insbesondere eine Kugel oder Rolle, handeln. Hierdurch kann der elektrische Türöffner besonders reibungsarm ausgeführt werden, wodurch einem Verklemmen des Türöffners beim Ver- oder Entriegeln entgegengewirkt wird. Darüber hinaus kann bei Verwendung von Wälzkörpern die Aufteilung der auf den Türöffner einwirkende Kraft in den in das Gehäuse abgeleiteten Anteil und den durch schaltbare Sperreinrichtung aufgenommenen Anteil einfach berechnet und eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der Oberfläche des Verriegelungselements, insbesondere der Mantelfläche des vorgenannten Grundkörpers des Verriegelungselements, eine lokal beschränkte Vertiefung ausgebildet, die in der Verriegelungsstellung des Verriegelungselements von dem zumindest einen Wälzkörper abgewandt ist, derart, dass der zumindest eine Wälzkörper in der Sperrstellung unverschiebbar an der Oberfläche des Verriegelungselements, insbesondere der Mantelfläche des vorgenannten Grundkörpers des Verriegelungselements, anliegt, und die in der Entriegelungsstellung des Verriegelungselements dem zumindest einen Wälzkörper zugewandt ist, derart, dass der zumindest eine Wälzkörper teilweise in der Vertiefung aufnehmbar ist, um die Entsperrstellung einzunehmen. Hierdurch wird ein einfacher, kompakter und zuverlässiger Aufbau gewährleistet.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Türöffnerfalle als eine Schwenkfalle ausgebildet ist. Grundsätzlich kann die Türöffnerfalle jedoch auch als eine linear bewegliche Falle ausgebildet sein.
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Der Linearstellantrieb kann einen, insbesondere einfachwirkenden, Elektromagneten mit einem Anker, der bei Betätigung des Linearstellantriebs durch ein elektrisch erzeugtes Magnetfeld aus einer ersten, insbesondere ausgefahrenen, Position linear in eine zweite, insbesondere eingefahrene, Position bewegt wird, und insbesondere eine Rückstellfeder, die den Anker bei fehlender Betätigung in die erste Position zurückstellt, umfassen. Der Elektromagnet kann mit einer Gleichspannung und/oder mit einer Wechselspannung betrieben werden.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Satz von Türöffnern, die jeweils wie vorstehend angegeben ausgebildet sind, wobei die Türöffner voneinander verschiedene Verriegelungselemente aufweisen, die sich in dem radialen Abstand des jeweiligen Koppelelements von der jeweiligen Drehachse unterscheiden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung beschrieben.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen,
- 1 einen erfindungsgemäßen elektrischen Türöffner in einem Längsschnitt mit einem Zugmagneten, einem Schieber und einem Verriegelungselement,
- 2 den Schieber und das Verriegelungselement des Türöffners aus 1 in einer perspektivischen Ansicht,
- 3A, 3B den Türöffner gemäß 1 im Bereich des Verriegelungselements, wobei das Verriegelungselement in einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung gezeigt ist, und
- 4 den Türöffner gemäß 1 im Bereich des Verriegelungselements, wobei zusätzlich eine Schwenkfalle und zwei Kraftübertragungselemente gezeigt sind.
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In 1 ist ein elektrischer Türöffner dargestellt, der in einem Türrahmen eingebaut ist und mit einer Schlossfalle eines nicht gezeigten, in einem Türflügel eingebauten Einsteckschlosses zusammenwirkt. Der Türöffner umfasst eine Gehäuse 13, in dem eine als Schwenkfalle ausgebildete, zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition verschwenkbare Türöffnerfalle 15 (vgl. 4) gelagert ist, wobei in 4 lediglich ein innenliegender Abschnitt der Türöffnerfalle 15 mit einer Schräge 49 dargestellt ist.
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Darüber hinaus ist eine schaltbare Sperreinrichtung 17 vorgesehen, mit der die Türöffnerfalle 15 in der Schließstellung verriegelt wird, um ein Verschwenken der Türöffnerfalle 15 in die Öffnungsposition und damit ein Aufdrücken des Türflügels zu unterbinden. In 4 ist die Türöffnerfalle 15 bzw. der gezeigte Abschnitt hiervon in der Schließposition dargestellt.
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In 1 ist der Türöffner mit seiner Längserstreckung horizontal orientiert dargestellt. Die Einbaulage des gezeigten Türöffners ist jedoch vertikal bzw. hochkant. Der Türöffner kann sowohl DIN links als auch DIN rechts eingebaut werden. Ein Verschwenken der Türöffnerfalle 15 in die Öffnungsposition erfolgt um eine in den Figuren von links nach rechts verlaufende Schwenkachse. Beim Verschwenken in die Öffnungsposition besitzt der in 4 gezeigte Abschnitt der Türöffnerfalle 15 eine Bewegungskomponente, die in 4 nach unten gerichtet ist.
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Die Sperreinrichtung 17 umfasst ein in dem Gehäuse um eine Drehachse D zwischen einer Verriegelungsstellung (3A) und einer Entriegelungsstellung ( 3B) drehbar gelagertes Verriegelungselement 19 und zwei zwischen der Türöffnerfalle 15 und dem Verriegelungselement 19 in entsprechenden in dem Gehäuse 13 ausgebildeten Verbindungsbohrungen verschiebbar angeordnete Kraftübertragungselemente 21 in Form von Kugeln (4), von denen das in 4 linke Kraftübertragungselement 21 dem Verriegelungselement 19 benachbart ist, und das in 4 rechte Kraftübertragungselement 21 der Türöffnerfalle 15.
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Das Verriegelungselement 19 umfasst einen zylinderrollenförmigen Grundkörper 23, in dessen Oberfläche 25, insbesondere Mantelfläche 25, lokal beschränkt eine Vertiefung 27 vorgesehen ist. In der Verriegelungsstellung des Verriegelungselements 19 ist die Vertiefung 25 von den beiden Kraftübertragungselementen 21 weggedreht, so dass die beiden Kraftübertragungselemente 21 eine Sperrstellung einnehmen, in der sie unverschiebbar an der Mantelfläche 25 des Verriegelungselements 19 anliegen. Der Türöffner 15 ist verriegelt. In der Entriegelungsstellung des Verriegelungselements 19 hingegen ist Vertiefung 27 zu den beiden Kraftübertragungselementen 21 hingedreht, so dass das linke Kraftübertragungselement 21 teilweise in der Vertiefung 27 aufgenommen werden kann. Dadurch können die beiden Kraftübertragungselemente 21 bei Kraftbeaufschlagung des rechten Kraftübertragungselements 21 über die Schräge 49 der Türöffnerfalle 15 in Richtung des Verriegelungselements 19 verschoben werden, um eine Entsperrstellung einzunehmen, in der ein Verschwenken der Türöffnerfalle 15 aus der Schließposition in die Öffnungsposition ermöglicht wird. Der Türöffner 15 ist entriegelt.
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Das Verstellen des Verriegelungselements 19 zwischen der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung erfolgt durch einen elektrisch betätigbaren Linearstellantrieb 29. Der Linearstellantrieb 29 umfasst einen Hubmagneten, insbesondere Zugmagneten, d.h. einen einfachwirkenden Elektromagneten 31 mit einem Anker 33, der bei Bestromung des Elektromagneten 31 in eine eingefahrene Position eingezogen wird, und eine Rückstellfeder 35, um den Anker 33 bei Wegnahme der Bestromung in eine ausgefahrene Position zurückzustellen. Der Elektromagnet 31 kann mit einer Wechselspannung und/oder einer Gleichspannung betrieben werden.
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Eine jeweilige Linearbewegung des Ankers 33 wird mittels einer Verbindungseinrichtung 37, über die das Verriegelungselement 19 antriebswirksam an den Linearstellantrieb 29 gekoppelt ist, in eine Drehbewegung des Verriegelungselements 19 gewandelt. Befindet sich der Anker 33 in der ausgefahrenen Position, nimmt das Verriegelungselement 19 die Verriegelungsstellung ein. Befindet sich der Anker 33 in der eingefahrenen Position, nimmt das Verriegelungselement 19 die Entriegelungsstellung ein. Die Entriegelungsstellung ist in der dargestellten Ausführungsform um ca. 90° gegenüber der Verriegelungsstellung gedreht.
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Die Verbindungseinrichtung 37 umfasst einen Schieber 39 (vgl. 2), der in dem Gehäuse linear verschiebbar geführt ist, und zwar in Richtung V der Stellbewegung des Linearstellantriebs 29. An dem dem Linearstellantrieb 29 zugewandten Ende ist der Schieber 39 über eine Schraubverbindung fest mit einem Ausleger des Ankers 33 des Linearstellantriebs 29 verbunden. An dem dem Verriegelungselement 19 zugewandten Ende ist der Schieber 39 über eine Mitnehmereinrichtung mit dem Verriegelungselement 19 gekoppelt. Hierzu weist der Schieber 39 zwei Mitnehmerabschnitte 41 auf, die jeweils als eine in Verschieberichtung V des Schiebers 39 vorstehende Seitenwand ausgebildet sind, in denen jeweils eine senkrecht zur Verschieberichtung V des Schiebers 39 verlaufende Kulissenführung 43 in Form eines geradlinigen Schlitzes vorgesehen ist und zwischen denen das Verriegelungselement 19, insbesondere der Grundkörper 23, angeordnet ist.
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Dabei ist an den beiden axialen Enden des Verriegelungselements 19 jeweils ein Koppelelement 45 in Form eines axial abstehenden, zylinderförmigen Zapfens vorgesehen, wobei das eine Koppelelement 45 in die eine Kulissenführung 43 eingreift und das andere Koppelelement 45 in die andere Kulissenführung 43 eingreift. In 2 ist zwar lediglich eines der beiden Koppelelemente 45 und lediglich eine der beiden Kulissenführungen 43 sichtbar. Das nicht sichtbare Koppelelement 45 und die nicht sichtbare Kulissenführung 43 sind bezüglich einer senkrecht zu der Drehachse D des Verriegelungselements 19 ausgerichteten Ebene dem sichtbaren Koppelelement 45 und der sichtbaren Kulissenführung 43 jedoch genau gegenüberliegend angeordnet.
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Um die Linearbewegung des Linearstellantriebs 29 in eine Drehbewegung des Verriegelungselements 19 umzusetzen, sind die beiden Koppelelemente 45 außermittig, d.h. mit Abstand zu der Drehachse D des Verriegelungselements 19, angeordnet, so dass der Schieber 39 über die beiden Mitnehmerabschnitte 41 exzentrisch an das Verriegelungselement 19 angekoppelt ist (vgl. 2). Bei einem Ein- oder Ausfahren des Ankers 33 werden die beiden Koppelelemente 45 durch die beiden Mitnehmerabschnitte 41 des Schiebers 39 entsprechend mitgenommen, wobei die beiden Koppelelemente 45 dabei in den beiden Kulissenführungen 43 zwangsgeführt sind und entlang des Verlaufs der Kulissenführungen 43 entsprechend verstellt werden.
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Die beiden Koppelelemente 45 sind in Verschieberichtung V des Schiebers 39 mit Spiel in den beiden Kulissenführungen 43 aufgenommen. Hierdurch kann der Effekt des Freirüttelns eines unter einer Vorlast verklemmten elektrischen Türöffners durch Erzeugung von mechanischen Vibrationen verstärkt werden.
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Schließlich ist ein Niederhalter 47 vorgesehen, der den mit einer Seite anliegend in das Gehäuse 13 einsetzen Schieber 39 auf der anderen Seite gegen ein Anheben sichert, um ein möglichst störungsfreies Verschieben des Schiebers 39 in dem Gehäuse 13 zu gewährleisten. Der Niederhalter 47 wird über eine Schraubverbindung an dem Gehäuse 13 befestigt.
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Bezugszeichenliste
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- 13
- Gehäuse
- 15
- Türöffnerfalle
- 17
- Sperreinrichtung
- 19
- Verriegelungselement
- 21
- Kraftübertragungselement
- 23
- Grundkörper
- 25
- Mantelfläche
- 27
- Vertiefung
- 29
- Linearstellantrieb
- 31
- Elektromagnet
- 33
- Anker
- 35
- Rückstellfeder
- 37
- Verbindungseinrichtung
- 39
- Schieber
- 41
- Mitnehmerabschnitt
- 43
- Kulissenführung
- 45
- Koppelelement
- 47
- Niederhalter
- 49
- Schräge
- D
- Drehachse
- V
- Verschieberichtung