EICHNER, Harald (Friedhofstraße 19, Schwanau-Ottenheim, 77963, DE)
| P A T E N T A N S P R Ü C H E Dämpfungsaggregat zur diskontinuierlichen Dämpfung einer Drehbewegung eines um eine Antriebsachse (15) herum ro¬ tierbaren Antriebsrads (13), insbesondere eines Antriebs¬ rads (13) einer Zugangssperre, vermittels eines diskonti¬ nuierlichen Getriebes, welches aus zwei miteinander käm¬ menden, exzentrisch gelagerten, unrunden Zahnrädern (11, 12) aufgebaut ist und das Antriebsrad (13) mit einem ei¬ ner Abtriebsachse (16) zugeordneten Dämpfungsglied ver¬ bindet , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe zwei Zahnräder (11, 12) mit ungleicher Wälzkurve umfasst, wobei ein, vorzugsweise auf der Abtriebsachse (16) gelagertes, Zahn¬ rad (12) gegenüber einem zweiten, vorzugsweise auf der Antriebsachse (15) gelagerten, Zahnrad (11) in Richtung seiner Exzentrizität verkürzt und in Querrichtung dazu verbreitert ist. Dämpfungsaggregat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, dass das antriebsseit ige Zahnrad (11) eine im We¬ sentlichen eiförmige Wälzkurve aufweist. Dämpfungsaggregat gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied zwei Ex¬ tremstellungen, darunter eine Endstellung, aufweist, wo¬ bei die Zahnräder (11, 12) in diesen Extremstellungen des Dämpfungsglieds gleichsinnig ausgerichtet sind und eine gemeinsame Symmetrieachse aufweisen. Dämpfungsaggregat gemäß einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (11, 12) mittels MIM- oder CIM-Technik hergestellt sind. Dämpfungsaggregat gemäß einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (11, 12) gleiche Zähnezahlen aufweisen. Dämpfungsaggregat zur diskontinuierlichen Dämpfung einer Drehbewegung eines um eine Antriebsachse (15) herum ro¬ tierbaren Antriebsrads (13), insbesondere eines Antriebs rads (13) einer Zugangssperre, vermittels eines diskonti nuierlichen Getriebes, welches das Antriebsrad (13) mit einem einer Abtriebsachse (16) zugeordneten Dämpfungs¬ glied verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Räder- Koppel-Getriebe aufgebaut ist. Dämpfungsaggregat gemäß einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied ein motorischer Antrieb ist, welcher eine, vorzugsweise posi tionsabhängige, Dämpfung an der Abtriebsachse (16) verur sacht . Dämpfungsaggregat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied ein Dämp¬ fungszylinder ist, dessen Kolben (18) mit seinem freien Ende der Abtriebsachse (16) exzentrisch, vorzugsweise un ter Zwischenschaltung eines Kurbelelements (14), anver¬ bunden ist. 9. Dämpfungsaggregat gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeich¬ net, dass es sich bei dem Kurbelelement (14) um eine Kur- belscheibe handelt, der über ihren Umfang verteilt Befes¬ tigungsmittel unterschiedlicher Exzentrizitäten zur ex¬ zentrischen Befestigung des Kolbens (18) zugeordnet sind. 10. Dämpfungsaggregat gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Dämpfungszy¬ linder um eine Gasdruckfeder (17) handelt, welche vor¬ zugsweise nur im Ausschub des Kolbens (18) dämpft. 11. Dämpfungsaggregat gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Dämpfungszylinder ein Rückstellelement zugeordnet ist, welche eine Rückstell¬ kraft in Richtung der nächstliegenden Endstellung be¬ wirkt . 12. Dämpfungsaggregat gemäß einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Inversfunktion der Funktion der Drehgeschwindigkeit der Abtriebsachse in Ab¬ hängigkeit vom Drehwinkel der Antriebsachse bei konstan- ter Drehung derselben einen cosinus- bzw. sinusförmigen Verlauf aufweist. 13. Dämpfungsaggregat gemäß einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass das diskontinuierliche Getriebe in einem, vorzugsweise aus zwei identischen Halbschalen zusammengesetzten, Gehäuse aufgenommen ist, welches vorzugsweise mit Getriebeöl gefüllt ist. 14. Dämpfungsaggregat gemäß einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das abtriebsseitige Zahnrad (12) einstückig mit der Abtriebsachse (16) und das antriebsseitige Zahnrad (11) einstückig mit der An¬ triebsachse (15) hergestellt sind. 15. Dämpfungsaggregat gemäß einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (13) über eine Übersetzung, vorzugsweise eine Übersetzung (21, 42) im Verhältnis 1:4, 1:3 oder 1:2, mit der Zugangssper¬ re verbunden ist. 16. Dämpfungsaggregat gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Antriebsachse (15) und/oder die Ab- triebsachse (16) zumindest abschnittsweise als Zahnwelle ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Anzahl der Zähne des Antriebsrads (13) ein ganzzahliges Vielfaches der An¬ zahl der Zähne des Zahnwellenabschnitts ist. 17. Dämpfungsaggregat gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsrad (13) oder der Übersetzung (42) ein zusätzliches Zahnrad koaxial zu¬ geordnet ist und in eine Zahnleiste (41) eingreift. 18. Dämpfungsaggregat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (13) als Zahnrad ausgestaltet ist, in welches eine Zahnschiene (31) eingreift. |
DAMPFUNG EINER DREHBEWEGUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dämpfungsaggregat zur diskontinuierlichen Dämpfung einer Drehbewegung eines um eine Antriebsachse herum rotierbaren Antriebsrads, insbesondere eines Antriebsrads einer Zugangssperre, vermittels eines dis ¬ kontinuierlichen Getriebes, welches aus zwei miteinander käm ¬ menden, exzentrisch gelagerten, unrunden Zahnrädern aufgebaut ist und das Antriebsrad mit einem einer Abtriebsachse zuge ¬ ordneten Dämpfungsglied verbindet.
Ein derartiges Dämpfungsaggregat ist bereits aus der deut ¬ schen Offenlegungsschrift DE 36 38 353 AI vorbekannt. Dort wird eine kontinuierliche Drehung des Endes eines mit einem Türschließer verbundenen Kniegelenks mittels eines aus zwei identischen unrunden Zahnrädern bestehenden Getriebes in eine diskontinuierliche Drehung umgewandelt, welche schließlich einer Dämpfung unterzogen wird.
Bei derartigen Türschließern, jedoch auch insbesondere bei in Personenvereinzelungseinrichtungen verwendeten Zugangssperren wird der Zugang zu einem geschützten Bereich üblicherweise von einer Bedingung abhängig gemacht, beispielsweise vom Vor ¬ liegen einer gültigen Eintrittskarte. Daher wird eine solche Zugangssperre nach jedem Durchtritt einer Person eine Verrie ¬ gelung einrasten lassen, so dass mit einer gültigen Ein ¬ trittskarte nicht mehrere Personen das geschützte Gebiet be ¬ treten können. Durch dieses Einrasten wird eine mechanische Blockade der Zugangssperre ausgelöst, welche ein Weiterdrehen verhindert. Würde die Zugangssperre mit unverminderter Ge ¬ schwindigkeit auf die Endlage zu bewegt, so würde das Einras- ten des Verriegelungsmechanismus zum Einen das Material stark beanspruchen und zum Anderen eine Lärmbelastung bedeuten. Eine derartige Lärmentwicklung im Bereich von Zugangssperren wird üblicherweise auch als negatives Qualitätsmerkmal emp- funden, so dass auch seitens des Herstellers ein Bedarf be ¬ steht, dies zu vermeiden.
Grundsätzlich ist es also bei derartigen Dämpfungen, sei es bei Zugangssperren, Türschließern oder anderen vergleichbaren Einrichtungen, erwünscht, die Bewegung der Zugangssperre im Bereich der Endlage so zu dämpfen, dass ein sanfter aber zü ¬ giger Endlagenlauf erreicht wird. Eine kontinuierliche Dreh ¬ bewegung könnte bei einer direkten Dämpfung lediglich gleich ¬ mäßig erfolgen, so dass die Tür durch die Dämpfung lediglich schwergängiger würde, allenfalls im Bereich der Extrempunkte der Dämpferkolbenauslenkung leichter laufen würde. Dadurch, dass die Dämpfungswirkung abhängig ist von der Drehgeschwin ¬ digkeit, wobei eine große Drehgeschwindigkeit eine hohe Dämp ¬ fung, eine geringe Drehgeschwindigkeit eine geringe Dämpfung bedeutet, muss zur Dämpfung im Bereich der Endlagen eine zu ¬ nehmende Drehgeschwindigkeit erreicht werden. Dies kann durch den Einsatz eines diskontinuierlichen Getriebes erreicht wer ¬ den, welches so konstruiert ist, dass eine zunehmende Drehge ¬ schwindigkeit der Kurbel nach der labilen Lage bis kurz vor der Endlage erfolgt.
Die aus der oben angegebenen Offenlegungsschrift vorbekannten Zahnräder, welche identisch ausgeführt sind, haben bei der Umsetzung der kontinuierlichen in eine diskontinuierliche Drehbewegung jedoch den Nachteil, dass aufgrund der identi ¬ schen Ausgestaltung der Zahnräder eine deutliche Abweichung von den idealen Dämpfungsverläufen in Kauf genommen werden muss . Der Stand der Technik bedient sich daher anderer Möglichkei ¬ ten der Herstellung eines möglichst idealen Dämpfungsver ¬ laufs. Aus der deutschen Patentschrift DE 10 2007 010 385 B4 ist hierzu beispielsweise ein Verriegelungsaggregat für eine Drehkreuzanlage bekannt. Eine derartige Drehkreuzanlage stellt eine Möglichkeit einer Zugangssperre dar, bei der ein Sperrelement vorgesehen ist, welches eine räumliche Untertei ¬ lung vorsieht. Durch einen Fortschaltschritt des Sperrelemen- tes ist ein Durchschreiten der Zugangssperre durch jeweils eine Person möglich, wodurch eine Personenvereinzelung reali ¬ siert wird. Im Rahmen der Offenbarung dieser deutschen Pa ¬ tentschrift wird ein Fortschalten des Sperrelements durch einen Motor realisiert, welcher so gesteuert ist, dass im Endbereich der Bewegung, also im Bereich der Endlage des
Sperrelements, eine Dämpfung vorgesehen ist. Diese Dämpfung wird dadurch realisiert, dass der Motor im Bereich der Endla ¬ ge verlangsamt wird, so dass dieser nicht über die Endlage hinausschwingt .
Aus verschiedenen Gründen, sei es aus Gründen der Lärmreduk ¬ tion, des Explosionsschutzes oder auch weil sich die Kunden von einer mechanischen Lösung eine höhere Standzeit verspre ¬ chen als bei elektronischen Komponenten, besteht auch eine Nachfrage nach rein mechanischen Zugangssperren, welche dann jedoch eine qualitativ entsprechend gute Dämpfung aufweisen sollen. Hierbei soll - wie bei der motorisierten Variante - eine ansteigende Dämpfung bis kurz vor dem Erreichen der End ¬ lage erreicht werden, wobei idealerweise eine baulich mög- liehst identische Produktvariante wie im motorisierten Fall gewünscht wird, um eine Umrüstung bzw. eine schlankere Pro ¬ duktion zu ermöglichen. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Dämpfungsaggregat zur kontinuierlich verstärkenden Endla ¬ gendämpfung einer Drehbewegung anzugeben, welches einen mög ¬ lichst idealen Dämpfungsverlauf ohne Überschwingen ermöglicht und gleichzeitig auf den Einsatz eines Motors verzichtet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Dämpfungsaggregat gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere sinnvolle Ausgestal ¬ tungen des Dämpfungsaggregates können den Unteransprüchen entnommen werden.
Baulich ist zunächst ein Antriebsrad vorhanden, an welchem die Zugangssperre mit ihrer Kraft ansetzt. Mit dem Antriebs ¬ rad, welches um eine Antriebsachse herum drehbar gelagert ist, wird das Drehmoment der Bewegung der Zugangssperre auf das Dämpfungsaggregat übertragen. Anstatt hierfür einen Motor vorzusehen, wurde hier zunächst eine Blackbox vorgesehen, welche die gleiche Wirkungsweise entfalten sollte, wie ein Motor in der oben beschriebenen Steuerung. Es hat sich hier- für als erfinderische Lösung herausgestellt, für die Blackbox ein diskontinuierliches Getriebe vorzusehen, welches die durch die Drehung der durchtretenden Person erzeugte kontinu ¬ ierliche Drehung der Zugangssperre bzw. des Antriebsrades der Zugangssperre in eine unkontinuierliche Drehung umsetzt. Im Endeffekt wird hierdurch aufgrund der kontinuierlichen Dre ¬ hung einer Antriebsachse des verwendeten diskontinuierlichen Getriebes eine unkontinuierliche Bewegung einer Abtriebsachse desselben diskontinuierlichen Getriebes erzeugt, wobei eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfung an der Abtriebsachse nun- mehr eine starke Dämpfung bei großen Geschwindigkeiten der Abtriebsachse verursacht, während eine geringe Geschwindig ¬ keit der Abtriebsachse eine geringe Dämpfung mit sich bringt. Das hierfür verwendete, diskontinuierliche Getriebe umfasst zwei unrunde Zahnräder, welche unterschiedliche Wälzkurven aufweisen. Es wurde ermittelt, dass das an der Antriebsachse angeordnete Zahnrad vorzugsweise eine im Wesentlichen eiför ¬ mige Wälzkurve besitzen kann, während das andere unrunde Zahnrad, welches auf der Abtriebsachse sitzt, gegenüber dem antriebsseitigen Zahnrad in Richtung der Extremität verkürzt, hingegen in Querrichtung dazu verbreitert ist. Eine derartige Verteilung der Wälzkurven erzeugt insbesondere im Vergleich zur Verwendung identischer, beispielsweise eiförmiger, Wälz ¬ kurven einen wesentlich progressiveren Geschwindigkeitsver ¬ lauf an der Abtriebsachse als Systemantwort auf das Anlegen einer kontinuierlichen Drehung an der Antriebsachse. Dies resultiert in einem saubereren Endlagenlauf und einem gleich ¬ mäßigeren Dämpfungsverhalten während der Drehung, woraus eine Unabhängigkeit von der Durchtrittsgeschwindigkeit resultiert, bei der in jedem Fall ein kontrollierter Endlagenlauf statt ¬ findet .
Eine weniger bevorzugte, insbesondere im Endlagenlauf und im Bereich der labilen Lage schlechtere Konfiguration entsteht durch ein Vertauschen der beiden Zahnräder, also dem Anordnen des verbreiterten und verkürzten Zahnrades auf der An ¬ triebsachse. Schutz wird jedoch ausdrücklich auch hierfür begehrt .
Beide unrunden Zahnräder sind mit Vorteil jeweils symmetrisch ausgestaltet, so dass eine Drehung der Zugangssperre in beide Richtungen erfolgen kann. Hierbei befindet sich die Nullstel ¬ le, sowie ein labiles Gleichgewicht in der mittleren Drehpo ¬ sition in einer Lage der Zahnräder, in welcher ihre Symmet ¬ rieachsen deckungsgleich liegen. Bevorzugtermaßen weisen die Zahnräder gleiche Zähnezahlen auf, um mehrere Durchtritte in gleicher Richtung zu erlauben.
Ein Vorteil der identischen Wälzkurven gemäß dem Stand der Technik besteht darin, dass für die Herstellung der identi ¬ schen Zahnräder lediglich ein Werkzeug hergestellt werden muss. Aufgrund der Kosten derartiger Werkzeuge stellt dies einen entscheidenden Vorteil dar, welcher ein schlechteres Drehverhalten durchaus in Kauf nehmen lässt. Die Erfindung verwendet hierfür jedoch MIM- oder CIM-Teile, um die Kosten für das Werkzeug niedrig zu halten. Die Kosten der dadurch erforderlichen Werkzeuge liegen um ein Vielfaches niedriger, als die Kosten herkömmlich für derartige metallische Zahnrä ¬ der erforderlichen Werkzeuge.
Eine Dämpfung der Abtriebsachse kann erfindungsgemäß entweder durch einen wiederum dort vorgesehenen Motor erfolgen, wel ¬ cher in einer ähnlichen Art und Weise, wie eingangs beschrie ¬ ben, gesteuert ist. Soweit das aus dem Stand der Technik be- kannte diskontinuierliche Getriebe mit zwei gleichen Zahnrä ¬ dern verwendet wird, so wird die Verwendung eines Motors zum Antrieb des Getriebes von der eigentlichen Abtriebsseite her zu einem identischen Kurvenverlauf der Geschwindigkeit füh ¬ ren, was bedeutet, dass eine konstante Drehung des Motors eine Drehung der Drehtür zur Folge hat, welche im Bereich der labilen Mittellage sehr schnell wird. Der Motor müsste auf ¬ wändig so gesteuert werden, dass seine Bewegung entsprechend der Funktion bei konstanter Drehung auf der Antriebsseite abläuft. Zudem müsste der Motor wesentlich stärker sein als dies standardmäßig vorgesehen ist. Das erfindungsgemäße Ge ¬ triebe hingegen ist durch seine Form so ausgelegt, dass die Inversfunktion ein Sinus bzw. Cosinus ist, so dass bei kon- standter Drehzahl des Motors automatisch der Hoch- und Run- terlauf realisiert, also eine höchste Geschwindigkeit im Scheitel der Bewegung erreicht wird. Das erfindungsgemäße Dämpfungsaggregat ist daher sowohl für den motorischen An ¬ trieb durch einen konstant drehenden Motor als auch für einen Handbetrieb geeignet und ausgelegt, wobei im Falle des Motor ¬ betriebs die Funktionen von Antriebs- und Abtriebsachse ver ¬ tauscht sind. Der Motor greift also an der Abtriebsachse an und bewirkt über das diskontinuierliche Getriebe eine Drehung der Zugangssperre. Die erfindungsgemäße Auslegung des Getrie ¬ bes sorgt hierbei dafür, dass das Verhalten des Getriebes in beide Betriebsrichtungen genau gleich ist, also dass bei An ¬ legen einer konstanten Motorgeschwindigkeit an der Ab ¬ triebsachse die Inversfunktion an der Antriebsachse ein Sinus bzw. Cosinus ist. So können aufgrund der ebenfalls geringeren erforderlichen Kraft zum Beschleunigen und verzögern leis- tungsbezogen kleinere Motoren eingesetzt werden, welche ge ¬ genüber stärkeren Motoren Kosten sparen.
Die Ermittlung einer idealen Dämpfungsfunkton kann anhand eines Räderkoppelgetriebes erfolgen, indem das ideale Los ¬ brechmoment in der stabilen Lage, also das so genannte Ver- harrungsmoment , durch Verändern des Kurbelabstandes im Räder ¬ koppelgetriebe ermittelt wird. Von der integrierten Kurbel im Räderkoppelgetriebe kann als Inversfunktion eine Sinus- bzw. Cosinusfunktion abgelesen werden, welche für den motorisier ¬ ten Betrieb die oben geschilderten Vorteile bringt. Die er ¬ mittelte Funktion und die Inversfunktion wird nunmehr auf zwei unrunde Zahnräder übertragen, da der Zusammenbau eines Räderkoppelgetriebes gegenüber dem Einsatz des erfindungsge ¬ mäßen diskontinuierlichen Getriebes mit zwei Zahnrädern we ¬ sentlich schwieriger ist und daher kostenintensiver wäre. Dennoch ist eine Verwendung eines Räderkoppelgetriebes an- stelle des Getriebes mit zwei Unrundrädern von der Erfindung ausdrücklich mit umfasst.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, der Abtriebsachse ein Kurbelelement zuzuordnen, so dass eine exzentrische Ver ¬ bindung des beispielsweise als Feder-Dämpfer-Glied ausgeführ ¬ ten Dämpfungsglieds mit der Abtriebsachse ermöglicht ist. Ein derartiges Dämpfungsglied kann beispielsweise vorteilhaft integriert in eine Gasdruckfeder sein, welche einen Kolben und einen Zylinder umfasst. Bei einer linearen Bewegung des
Kolbens in den Zylinder oder aus dem Zylinder heraus wird die fragliche Bewegung gedämpft, so dass durch eine Verbindung dieses Kolbens in exzentrischer Weise mit der Abtriebsachse, beispielsweise über das genannte Kurbelelement, wahlweise allerdings auch direkt mit Teilen des diskontinuierlichen Getriebes, die gewünschte Dämpfung erbracht wird.
Um hier ein Überschwingen in der Endlage weiter zu vermeiden, ist vorgesehen, dass die Endstellung des Antriebsrades dort erreicht wird, wo das diskontinuierliche Getriebe und das
Federelement in einem stabilen Gleichgewicht sind. Dies be ¬ deutet, dass das diskontinuierliche Getriebe sich im Bereich der schnellsten Bewegung der Abtriebsachse befindet, während der Kolben in seiner potentialfreien Lage ist. Hierbei ist im Übrigen vorgesehen, dass der Kolben lediglich in einer Rich ¬ tung, insbesondere in Ausschubrichtung dämpft, so dass in umgekehrter Richtung, also insbesondere beim Einschub, eine ungedämpfte Bewegung möglich ist. Hierzu weist beispielsweise der Kolben der Gasdruckfeder ein entsprechendes Ventil auf, über welches Öl über die Ventilöffnung des Kolbens strömt und damit eine Dämpfung in der genannten Richtung nicht erfolgt. Es ist jedoch auch ohne Weiteres möglich, die Wirkungsrich ¬ tung dahingehend umzudrehen, dass die Gasdruckfeder lediglich im Einschub dämpft, was ausdrücklich mit von der Erfindung erfasst sein soll. Ebenfalls ist eine Dämpfung sowohl im Ein ¬ ais auch im Ausschub möglich, wenngleich nicht die bevorzugte Variante .
Ein beispielsweise in Form einer Rückstellfeder ausgestalte ¬ tes, zusätzliches Rückstellelement kann dazu eingesetzt wer- den, die Zugangssperre aus einer labilen Lage, beispielsweise wenn sie nach dem Beginn einer Drehung wieder in Gegenrich ¬ tung verlassen wird, zurück in eine Endstellung zu verbrin ¬ gen. Hierzu wird eine Rückstellung stets in die nächstliegen ¬ de Endstellung verbracht, um kein unerwünschtes Vollenden der Drehung zu bewirken, wenn die begonnene Drehung abgebrochen wird .
Um eine möglichst große Freiheit in der Anwendung eines der ¬ artigen Dämpfungsaggregates zu erhalten, ist es vorgesehen, anstelle einer einfachen Kurbel an der Abtriebsachse des dis ¬ kontinuierlichen Getriebes vorzusehen, welche lediglich eine exzentrische Verbindung mit dem Dämpfungsglied erlaubt, eine Kurbelscheibe zu verwenden, welche über ihren Umfang verteilt Befestigungsmittel für das Dämpfungsglied vorsieht, welche verschiedene Exzentrizitäten aufweisen. Sofern eine Zahnwelle als Antriebsachse und/oder Abtriebsachse verwendet wird, sind die Befestigungsmittel in gleicher Anzahl um den Drehpunkt herum verteilt, wie Zähne an der Zahnwelle vorgesehen sind. Dadurch lässt sich die Kurbelscheibe jeder Position des Be- festigungsmittels in geeigneter Weise zuordnen. Hierdurch ist es möglich, den Grad der Dämpfung nochmals einzustellen, ins ¬ besondere bei verschieden großen Zugangssperren mit verschie ¬ den großer Masse den Grad der Dämpfung im Einzelnen anzupas- sen. Neben der Möglichkeit einer Feineinstellung ist hier ¬ durch auch eine Möglichkeit gegeben, eine Anpassung auf ver ¬ schiedene Produkte vorzunehmen, wie beispielsweise Drehkreu ¬ ze, Drehtüren mit verschiedenen Teilungen usw.
Eine weitere zusätzliche Dämpfung kann dadurch erreicht wer ¬ den, dass das diskontinuierliche Getriebe in einem Gehäuse aufgenommen ist, welches mit Getriebeöl angefüllt wird. Hier durch wird ein sanfterer Lauf des diskontinuierlichen Getrie bes gewährleistet, wobei es sich hierbei um eine Dämpfungs ¬ maßnahme handelt, welche sich gleichmäßig auf die gesamte, kontinuierliche Drehung des Antriebsrades auswirkt.
Em weiterer Integrationsschritt wird dadurch bewirkt, dass die Antriebsachse, welche mit dem Antriebsrad wirkverbunden ist, sowie die Abtriebsachse, an welcher die Dämpfung an ¬ greift, jeweils mit dem zugehörigen Unrundrad einstückig her gestellt sind. Zusammen mit den verwendeten Kugellagern, wel che die Unrundräder samt Achsen in dem hierfür vorgesehenen, zweischaligen Gehäuse lagern, werden damit für das vollstän ¬ dige Unrundgetriebe nicht mehr als acht Teile benötigt. Der Zusammenbau eines derartigen Unrundgetriebes stellt sich als äußerst einfach und sehr kostengünstig dar. Wie bereits vorstehend dargestellt, soll ein derartiges Dämp ¬ fungsaggregat für eine Reihe von Produkten einsetzbar sein, insbesondere auch für Drehtüren und Drehkreuze verschiedener Teilung. Bei einer 90°-Teilung des Drehkreuzes benötigt das Antriebsrad in Richtung der Zugangssperre eine 1:4-Über- Setzung, so dass eine Vierteldrehung des Drehkreuzes eine einzelne, vollständige Umdrehung der Antriebsachse bzw. der Abtriebsachse bewirkt. Auch die Antriebsachse führt dabei eine vollständige Drehung durch, so dass aufgrund des diskontinuierlichen Getriebes zunächst eine schnelle Bewegung und dann ein Bereich langsa ¬ mer Bewegung, dann wieder eine schnelle Bewegung aufeinander folgen. Es gibt also zwei Bereiche schneller Bewegung, wobei festzustellen ist, dass die Dämpfung des Dämpfungsgliedes bei schneller Bewegung stärker ist, so dass bei einem herkömmli ¬ chen Dämpfungszylinder eigentlich diese beiden Bereiche stark gedämpft würden. Dadurch, dass das Dämpfungsglied jedoch le- diglich in eine Richtung wirkt, erfolgt lediglich bei der zuletzt genannten schnellen Bewegung eine nennenswerte Dämp ¬ fung, wobei sich dieser Bereich in dem Bereich der Endlage des Drehkreuzes befindet. Aufgrund des Federdrucks des Dämp ¬ fungsglieds stellt sich hier ein stabiler Endlagenlauf ein. Durch eine andere Übersetzung wird das gleiche Aggregat für eine 120°-Teilung oder auch 180°-Teilung einsetzbar, wenn dann eine 1:3- oder auch eine 1 : 2-Überset zung vorgesehen ist.
Nachdem das diskontinuierliche Getriebe üblicherweise in ei- nem Gehäuse eingeschlossen sein wird und eine Ausrichtung des diskontinuierlichen Getriebes erforderlich sein wird, um den Moment größter Dämpfung in den Endbereich der Bewegung zu legen, erscheint es sinnvoll, Maßnahmen zu ergreifen, um die korrekte Lage des diskontinuierlichen Getriebes in dem Gehäu- se sicherzustellen. Hierzu kann die Antriebsachse bzw. die
Abtriebsachse zumindest abschnittsweise als Zahnwelle ausge ¬ bildet sein, so dass direkt auf diese Zahnwelle im Falle der Abtriebsachse das Kurbelelement und im Falle der Antriebsach ¬ se die Übersetzung bzw. das Antriebsrad aufgesetzt werden kann. Hierbei ist es insbesondere sinnvoll, wenn Übersetzung bzw. Antriebsrad ein Vielfaches der Zähne aufweisen, wie bei der Zahnwelle vorgesehen sind. In diesem Fall ist sicherge- stellt, dass bei jeder Lage des Übersetzungsrads bzw. des Antriebsrades eine korrekte Einstellung möglich ist.
Ergänzend ist allerdings vorgesehen, dass an der Zahnwelle eine Markierung für die korrekte Lage des diskontinuierlichen Getriebes angebracht wird.
Eine alternative Ausgestaltung des Dämpfungsaggregates, nach der das Antriebsrad als Zahnrad ausgeführt ist, welches in eine Zahnleiste oder einen Zahnriemen eingreift, lässt eine
Verwendung als Dämpfungsaggregat für eine Schiebetür zu, wenn die Zahnleiste oder der Zahnriemen im Bereich der Wand ange ¬ ordnet ist und das Zahnrad das Antriebsrad dreht. Das An ¬ triebsrad kann bedarfsweise derart untersetzt sein, dass ein vollständiges Aufschieben einer vollständigen Umdrehung der Antriebsachse entspricht, wobei idealerweise eine nicht ganz vollständige Drehung anzupeilen ist, so dass die Ruhelage idealerweise in einem Dämpfungsmaximum und dadurch auch in einem Drehmomentenmaximum erreicht wird und die Tür sicher schließt. Schiebt man die Tür leicht über die Mittelstellung nach der offenen oder der geschlossenen Position, so fährt sie anschließend selbsttätig, von der Federkraft des Feder- Dämpfer-Elements geschoben, in die jeweilige offene oder ge ¬ schlossene Position.
Gleiches gilt für den Fall eines Einsatzes des fraglichen Dämpfungsaggregates für eine Schwingtür, wobei in diesem Fall eine Zahnschiene in Öffnungsrichtung der Tür angeordnet ist, welche in das Antriebsrad oder ein ihm zugeordnetes Zahnrad eingreift. Bedarfsweise kann auch hier eine Übersetzung ein ¬ gesetzt werden. Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden an ¬ hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1: ein Dämpfungsaggregat gemäß dem Stand der
Technik in einer perspektivischen Dar ¬ stellung von schräg oben, Fig. 2: ein erfindungsgemäßes Dämpfungsaggregat in einer perspektivischen Darstellung von schräg oben,
Fig. 3: ein Diagramm verschiedener Kolbenab- triebsgeschwindigkeiten gemäß dem Stand der Technik, der Erfindung und dem Ideal ¬ fall,
Fig. 4 ein Diagramm, welches die Inversfunktion der Funktion gemäß Fig. 3 gemäß der Er ¬ findung zeigt,
Fig. 5: eine Drehtür mit einem Dämpfungsaggregat gemäß Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 6: eine Schwingtür mit einem Dämpfungs ¬ aggregat gemäß Fig. 1 in einer perspekti ¬ vischen Darstellung, und
Fig. 7: eine Schiebetür mit einem Dämpfungsaggre ¬ gat gemäß Fig. 1 in einer perspektivi ¬ schen Darstellung. Figur 1 zeigt ein Dämpfungsaggregat 10 gemäß dem Stand der Technik, welches insbesondere zur Dämpfung einer Drehbewegung einer Zugangssperre geeignet ist. Die Drehbewegung der Zu- gangssperre greift hierbei an einer nicht näher dargestellten Übersetzung an, wobei die Drehbewegung auf das Antriebsrad 13 übertragen wird. Das Antriebsrad 13 ist auf einer An ¬ triebsachse 15 angebracht, welche mit einem diskontinuierli ¬ chen Getriebe, bestehend aus zwei identischen unrunden Zahn- rädern 11 und 12 verbunden ist. Aufgrund der eiförmigen Wälz ¬ kurve der Zahnräder 11 und 12 wird eine kontinuierliche Dreh ¬ bewegung der Zugangssperre in eine diskontinuierliche Drehbe ¬ wegung an einer Abtriebsachse 16, welche mit einem Dämpfungs ¬ element 17, 18 verbunden ist, umgewandelt. Aufgrund der iden- tischen Wälzkurve ist es nicht erforderlich, mehrere Werkzeu ¬ ge für die beiden Zahnräder 11, 12 herzustellen, so dass die für die Herstellung der Zahnräder 11, 12 anfallenden Kosten gering gehalten werden. Jedoch ist die hierdurch erzielte Wälzkurve nicht ideal, weil sie Zwischendämpfer begünstigt und im Bereich der Endlage unpräzise dämpft. Auch ist der Bereich der labilen Lage sehr ausgeprägt.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Lösung, welche im Wesent ¬ lichen gleich aufgebaut ist, jedoch zwei Zahnräder 11 und 12 mit unterschiedlichen Wälzkurven aufweist. So ist die Wälz ¬ kurve eines antriebsseitigen Zahnrades 11 im Wesentlichen eiförmig, während die Wälzkurve des abtriebsseitigen Zahnra ¬ des 12 gegenüber der Wälzkurve des antriebsseitigen Zahnrades 11 in Richtung der Exzentrizität verkürzt, in Querrichtung dazu jedoch verbreitert ist. Hierdurch haben beide Zahnräder 11, 12 den gleichen Umfang und ermöglichen einen idealisier ¬ ten Verlauf der erzeugten Drehgeschwindigkeit an der Ab ¬ triebsachse 16 und damit der Dämpfung. Diese erfolgt über einen an der Abtriebsachse 16 angreifenden Kolben 18 einer Gasdruckfeder 17, welcher über ein Kurbelele ¬ ment 14 mit der Abtriebsachse 16 verbunden ist. Hierdurch wird die unkontinuierliche Drehbewegung auf eine lineare Be ¬ wegung umgesetzt, welche von der Gasdruckfeder 17 gedämpft wird. Die Gasdruckfeder 17 dämpft lediglich im Ausschub des Kolbens 18, so dass bei einer vollen Umdrehung der Ab ¬ triebsachse 16 die Gasdruckfeder 17 erst in der zweiten Hälf- te, also nach einem vollständigen Einschub des Kolbens 18 in den Zylinder der Gasdruckfeder 17, mit der Dämpfung beginnt. Ausgehend von der gezeigten Endlage wird also eine Drehung der mit dem Antriebsrad 13 verbundenen Zugangssperre bis zum Ablauf einer halben Drehung ungedämpft erfolgen, sodann wird die Dämpfung einsetzen. Die Dämpfung wirkt jedoch in Abhän ¬ gigkeit von der Ausschubgeschwindigkeit des Kolbens 18, so dass aufgrund der unkontinuierlichen Bewegung die Dämpfung aufgrund der kinematischen Auslegung des diskontinuierlichen Getriebes ab der zweiten Drehhälfte bis fast zum Ende der Drehung hin, zunehmend dominanter auf das Gesamtsystem wirkt, so dass im Endbereich eine genügend starke Dämpfung stattfin ¬ det, um die Zugangssperre vor einem Überschwingen zu bewahren und sie im Bereich ihrer Endlage zum Stillstand kommen zu lassen .
Figur 3 zeigt ein Diagramm, in welchem die Verläufe der Kol ¬ bengeschwindigkeit über dem Drehwinkel des abtriebsseitigen Zahnrades 12 aufgetragen ist, gemäß einem Idealverlauf 51, einem Verlauf gemäß der Lösung des Standes der Technik 50 und gemäß der Erfindung 52. Angesichts der Symmetrie beider Zahn ¬ räder 11, 12 handelt es sich auch bei den Kurven 50, 51 und 52 um symmetrische Kurven, deren Symmetrie eine Punktsymmet ¬ rie um die Nullstelle bei der Drehung um π darstellt. Die ideale Kurve 51 zeigt im Bereich um den Symmetriepunkt 53 eine steile und im Wesentlichen konstante Steigung, was eine gleichmäßige Dämpfung in diesem Bereich bedeutet. In diesem Symmetriepunkt 53 erreicht das System ein labiles Gleichge ¬ wicht, bei dem die Kolbengeschwindigkeit einen Wendepunkt besitzt. Durch die hohe Geschwindigkeitsänderung ist vermie ¬ den, dass die Zugangssperre in ihrer Mittelstellung aus Grün ¬ den der Reibung verharren kann. Gleiches gilt für die Kurve mit erfindungsgemäßen Zahnrädern 52. Lediglich die Kurve mit gleichen Zahnrädern 50, welche den Stand der Technik wider ¬ spiegelt, weist eine zu geringe Geschwindigkeitsänderung des Kolbens in der Steigung auf, welche zwischenzeitliche Ver ¬ langsamungen und Beschleunigungen bedeuten, die aufgrund des Dämpfungsverhaltens des Kolbens 18 zu Zwischendämpfern in der Bewegung führen. Auch wird der Hochpunkt der Dämpfung bzw. der Kolbengeschwindigkeit im Falle der Kurve mit erfindungs ¬ gemäßen Zahnrädern 52 weiter in Richtung der Endlage verscho ¬ ben als bei der Kurve mit gleichen Zahnrädern 50, was zu ei ¬ nem saubereren Endlagenlauf führt.
Treibt nicht der die Zugangssperre passierende Mensch das Getriebe an, sondern ein abtriebsseitig montierter Motor, so sorgt das erfindungsgemäße Getriebe für eine Inverskurve 54 gemäß Figur 4, welche sich antriebsseitig bzw. aufseiten der Zugangssperre zu einem Sinus- bzw. Cosinusverlauf ergibt. Die Auslegung ermöglicht also die Benutzung desselben Getriebes für den Handbetrieb und den motorisierten Betrieb, wobei im letzteren Fall der Motor nicht einem aufwändigen Steuerver ¬ fahren unterworfen werden muss, sondern bei konstanter Dreh ¬ zahl gefahren werden kann, um eine geeignete Bewegung der Zugangssperre, also einen sauberen Hoch- und Runterlauf, zu gewährleisten . Die Anordnung gemäß Figur 5 zeigt ein Dämpfungsaggregat 10, dessen Antriebsachse 13 über eine Übersetzung 21 mit einem Drehkreuz 20 verbunden ist. Ein derartiges Drehkreuz 20 kann mit dem gleichen Dämpfungsaggregat 10 eingesetzt werden, wie eine Drehtür oder eine ähnliche Anlage. Es ist hierbei ledig ¬ lich erforderlich, ein anderes Kurbelelement 14 vorzusehen bzw. bei Einsatz einer Kurbelscheibe eine andere Exzentrizi ¬ tät zu wählen, um die größere Masse einer Drehtür bei der Dämpfung zu berücksichtigen. Aufgrund der hier gezeigten Tei- lung in 120° ist eine 1 : 3-Überset zung zu wählen. Soweit ein Drehkreuz 20 etwa mit nur 2 oder auch mit 4 Sperrrechen ver ¬ wendet werden soll, so ist lediglich die Übersetzung hieran anzupassen, also eine 1 : 2-Überset zung im Falle einer Zweitei ¬ lung, eine 1 : 4-Überset zung im Falle einer Vierteilung zu ver- wenden. Im Fall der gewählten 1 : 3-Überset zung wird sich bei einer vollständigen Umdrehung des Drehkreuzes 20 die Ab ¬ triebsachse 16 dreimal drehen, also dreimal ein Dämpfungsma ¬ ximum, nämlich bei jedem Durchtritt durch das Drehkreuz 20, zu überwinden sein.
Gemäß der Darstellung in Figur 6 ist auch eine Verwendung der Erfindung für eine Schwingtür 30 vorgesehen. Es ist im Be ¬ reich der Wand oberhalb der Schwingtür 30 eine Zahnschiene 31 vorgesehen, welche direkt in das Antriebsrad 13 eingreift und dieses damit in Drehung versetzt. Die Größe des Antriebsrades 13 ist in diesem Fall so zu wählen, dass ein vollständiges Aufschwingen einer vollständigen Umdrehung des Antriebsrades 13 entspricht. Die Schwingtür 30 wird also zunächst auf ¬ schwingen können, wobei sich das Antriebsrad 13 einmal voll- ständig dreht. Auch in umgekehrter Richtung wird sich eine Dämpfung im Bereich der Endlage einstellen. Es ist hierbei darauf zu achten, dass um eine ideale Dämpfung zu erreichen, keine vollständige Drehung ausgeführt wird, so dass eine Dre- hung quasi von Dämpfungsmaximum zu Dämpfungsmaximum bewirkt wird. Dies erscheint jeweils bei einer Hin- und Herbewegung praktikabel, bei einem bidirektional benutzten Drehkreuz 20 ist dies nicht der Fall. Dabei muss auch kein Schließmecha- nismus mit Kraft überwunden werden, sondern nur in Endlage laufen um z.B. automatisch eine Sperrklinke einrasten zu las ¬ sen .
Eine weitere Ausführungsform stellt schließlich Figur 7 dar, bei welcher eine Schiebetür 40 realisiert ist. Entsprechend dem zuvor Gesagten greift hier eine Zahnleiste 41, welche parallel zur Wand montiert ist, in eine dem Antriebsrad 13 zugeordnete Übersetzung ein, so dass auch hier bei einem vollständigen Aufschieben der Schiebetür 40 eine Dämpfung durch das Dämpfungsaggregat 10 bewirkt wird. Auch hier er ¬ folgt daher eine Dämpfung derart, dass die Schiebetür ihre Endlage unter Dämpfung erreicht.
Vorstehend beschrieben ist somit ein Dämpfungsaggregat zur unkontinuierlichen Dämpfung einer Drehbewegung, welches ins ¬ besondere im Bereich der Zugangssperren einsetzbar ist. Durch eine Umsetzung einer kontinuierlichen Drehung in eine unkon ¬ tinuierliche Drehung, welche besonders zur Dämpfung geeignet ist, kann eine derartige Dämpfung in ausgewählten Bereichen der Drehbewegung erfolgen, so dass insbesondere eine Dämpfung ansteigend zum Bereich der Endlage realisierbar ist. Eine idealer Dämpfungsverlauf wird durch die Verwendung von Zahn ¬ rädern mit ungleicher Wälzkurve erreicht, wobei das abtriebs- seitige Zahnrad in Richtung seiner Exzentrizität gegenüber dem antriebsseitigen Zahnrad verkürzt und in der Querrichtung hierzu verbreitert ist. B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E
10 Dämpfungsaggregat
11 antriebsseit iges Zahnrad
12 abtriebsseit iges Zahnrad
13 Antriebsrad
14 Kurbelelement
15 Antriebsachse
16 Abtriebsachse
17 Gasdruckfeder
18 Kolben
20 Drehkreuz
21 Übersetzung
30 Schwingtür
31 Zahnschiene
40 Schiebetür
41 Zahnleiste
42 Übersetzung
50 Kurve mit gleichen Zahnrädern
51 ideale Kurve
52 Kurve mit erfindungsgemäßen Zahnrädern
53 Symmetriepunkt
54 Inverskurve
55 Kurve der Motorgeschwindigkeit
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