专利名称：用于操纵门扇或类似物的装置及具有这种装置的门结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于打开和关闭枢轴式安装的门扇或类似物的装置。在技术术语中，该装置也叫做门开启器。这种装置通常用一马达(电动机)操纵，但必须也能用人工操纵，例如见US-A-5,513,467。
与这种门开启器有关的一个缺点是，它有许多部件。因此，制造复杂而价昂及体积大，这使得安装困难。门开启器直接安装在门扇上或是安装在门扇上方的墙壁上。如果门扇的上边缘和天花板之间的空间小，则门开启器必需安装在天花板内的凹槽中，这是一种费时而价昂的施工过程。而且，在工作时，复杂的结构产生一种令人烦恼的声级(噪声)。
尽管这种门开启器能让人工打开门扇，但它是一种沉重的操作，尤其是对老年人和残疾人不方便。
而且，如果用人工以猛烈的方式开门，或是故意的或是通过破坏性的踢踹和猛烈的碰撞则有损坏门开启器驱动马达的危险。
先有技术的另一些例子是在DE-A 3730114，EP-A-169296，EP-A-632181，US-A-2,371,336，US-A-2,075,000，US-A-3,886,425和US-A-3,653,154中所公开的装置，然而，这些装置也有上述缺点。
发明提要本发明的目的是提供一种上述问题的解决方案。
这个和另一些目的从下面说明看将是显而易见的，它们已利用一种具有权利要求1所述特征的装置来达到，该装置的优选实施例由从属权利要求2-12限定。这些目的也可以利用一种具有所附权利要求13-14中所述特征的门结构来达到。
这样，在本发明装置中所包括的致动器的两个元件通过一个偏压弹簧以这种方式互连，以使门扇的运动和致动器的转动运动分别可以由弹簧装置相互独立地吸收(接纳)并存贮。
本发明的装置特别有利之处在于它只包括少数几个部件。因此，该装置比先有门开启器花费较少和体积较小。由于它减小了尺寸，所以此装置可以很容易安装在门扇自身上或是安装在上面的门框上，或者可供选择地，装入门扇或门框中。结果，不需要在天花板或墙壁中进行复杂的安装。而且，按照本发明，在致动轴和驱动马达之间没有连接，这意味着作用在致动器的两元件上的力可以被相互独立地吸收。
按照本发明的第一方面，这两个元件可套叠伸缩地互连，偏压弹簧装置装在两个元件中。这保证一种紧凑和节约空间的解决方案。
而且，第一元件可在外壳中轴向移动，第二元件装在第一元件中并可在其中轴向移动。
优选的是，第一元件具有一个接合装置，该接合装置接合从外壳(10)伸出并适合驱动门扇的致动轴的相应接合装置，驱动马达连接到装入第一元件中的第二元件上。
这样，按照这个第一方面，致动器可在外壳中轴向移动。在这个实施例中发生的装在外壳中的两个元件之间的套叠式伸缩运动包含许多优点。首先，致动轴的运动不妨碍马达。而是，致动轴的运动使外部元件相对于内部元件轴向移动，该内部元件通过它与马达的连接将保持不动。这样，驱动马达将不受人工打开(开门)的影响，正如先有技术门开启器中的情况，结果是，人工打开门扇将更容易。另外，消除了由于太猛烈的人工开门而引起的马达损害或者在最坏情况下破坏的危险。其次，马达的输出可以减小，因为马达的作用只造成各元件在外壳中联合移动，这种联合移动驱动该致动轴并因此驱动门扇。在这种情况下，没有部件需要压缩，并且马达的全部输出都用于打开操作。
另外，弹簧装置合适地包括一个轴向偏压的压力弹簧，该压力弹簧装在第二元件中。
按照本发明的第二方面，第一元件包括一个耳轴，该耳轴装在外壳中并由第二元件包围，其间安置有弹簧装置，弹簧装置包括一个扭转弹簧，该扭转弹簧的两端各连接到两元件上。
这样，致动器可转动地安装在外壳中，该致动器基本上提供与上述相同的优点。这个实施例能使装置的尺寸进一步减小，并使得能将装置以特别简单的方式直接安装在门上。在特殊情况下，装置可以安装成紧邻门扇安装件例如邻近门的铰接件操作。另一个优点是上述尺寸减小能把门开启器安置在门扇或门框自身中，从美学观点来看这也是有利的，因为门开启器不损坏门和周围环境的总体外观。
优选的是，弹簧装置安装在致动器中所包括的两个元件之间，并与该两个元件连接。其优点是容易得到本发明装置的有效作用。
按照本发明的第三方面，致动器的各元件预定用于轴向移动和转动，其优点是使制造简化。而且，得到与上述本发明第二方面有关的相同优点。
按照本发明的这个第三方面，致动器的弹簧装置既用作为一个压力弹簧又用作为一个扭转弹簧。因为压力弹簧这样引起致动轴的转动运动，所以结构和制造都简化了。
有利的是，在装置中设置一个阻尼装置，以便阻尼致动器的运动。这避免了门扇的关闭速度太高。
优选的是，驱动马达具有一个带螺纹的马达轴，该马达轴用螺纹接合一个在内部元件一端处的带螺纹的轴承。结果，在马达和致动器之间不需要齿轮传动级(gear steps)并因此降低了装置的声级。
而且，优选的是将一个角度传感器和一个位置传感器形式的两个传感器分别邻近马达轴和沿着第一元件安装。这样，可以确立马达轴转动角度，及进而滑动件轴向位置与元件轴向位置之间的关系，以便改善门开启器的控制。
利用按照本发明所述的门结构也得到上述优点。
图1是按照第一实施例所述装置的示意图，该装置安装在门扇上方的门框上。
图2是沿着图1中线段II-II的装置局部剖视图。
图3-5是沿着图2中线段III-III的轴向剖视图，它们分别示出三个不同的位置。
图6是沿着图2的线段VI-VI的端视图。
图7是沿着图2的线段VII-VII的截面图。
图8是用于按照本发明第一实施例所述装置的阻尼装置的轴向剖视图。
图9是按照本发明第二实施例所述装置的轴向剖视图。
图10是沿着图9中剖切线X-X的截面图。
图11是按照本发明第三实施例所述装置的轴向剖视图。
图12是沿着图11中剖切线XII-XII的截面图。
优选实施例说明对按照本发明第一实施例的用于操纵门扇或类似物的装置，下面将进行说明，并按照常用的技术术语称之为门开启器。这里门开启器意思是指能打开和关闭有关的门扇。
图1是门开启器1的示意图，门开启器1安装在一枢轴式安装的门扇2上方，用于操纵该门扇。门开启器1安装在与门扇2有关的门框3上。图2中所示的第一和第二安装装置4，5能把门开启器1联接到门框3上。一个与门开启器1关联的正交(垂直)伸出的致动轴6用一个臂系统7连接到门扇2上。臂系统7包括一个臂8和一个紧固装置9，上述臂8平行于门扇2的上边沿延伸，而上述紧固装置9安装在门扇2上，用于把臂8的一端固定到门扇2上。臂8相对的一端不可转动地连接到致动轴6上。
如图2所示，门开启器1包括一个细长的护套或外壳10，一个细长的第一元件11用一轴承可滑动地安装于外壳10中，因此它可在外壳10内轴向移动。元件11呈圆柱形，在它的外表面上具有齿条12形状的第一接合装置，该第一接合装置与安装在致动轴6上齿轮轮缘(齿圈)13形式的第二接合装置啮合。
正如最好在图3-5中所看到的，元件11具有一个轴向延伸的孔11a，在该孔11a中两个经向相对的槽14，15沿着元件11的整个长度平行延伸(见图7)。在槽14，15中，一个滑动件16形式的细长的第二元件通过一轴承可滑动地安装，因此可在元件11的孔11a中轴向移动。滑动件16具有一细长的腔体16a并具有矩形框架结构的形状，该矩形框架结构具有相对的第一和第二滑动面17，18和两个横向的第一和第二端件19，20，第一和第二端件19，20在轴向上相互隔开一定距离设置并具有止动面19a，20a。滑动面17，18和止动面19a，20a限定一个矩形腔体16a。因此滑动件16在元件11的槽14，15中的轴向移动由上述槽14，15中的滑动件16两侧面17，18的移动来实施。其中设置的槽14，15和滑动件16的两个侧面17，18在图7中示出。
因此元件11和16形成一个轴向上可移动的致动器，它装在外壳10中并通过致动轴6连接到门扇2上。正如在图3-7中可以看到的，元件11和16相对于中心轴线C同轴安装在外壳10中。
一个偏压弹簧安装在第一和第二止动面19a，20a之间，这里是一压力弹簧(螺旋形弹簧)23设置在关联的第一和第二垫圈21，22之间。垫圈21，22抵靠着弹簧23的两端部，两垫圈被同轴地朝第一和第二止动面19a，20a的方向上偏压。因此垫圈21，22位于弹簧23的两端和止动面19a，20a之间。
垫圈21，22是扁平的圆盘形元件，它们具有稍小于元件11中孔的直径的直径(见图6)。
图6示出上述第二垫圈22和端件20。图6还示出了螺钉24形式的安装在元件11端部处的止动装置。同样的螺钉24可在元件11相对端处看到，如图2中所更清楚示出的。螺钉24以这种方式固定在元件11的端部处，以便螺钉24的头部部分搭叠和抵靠垫圈21，22。因此，垫圈21，22不能移动通过螺钉24，因而弹簧23和垫圈21，22将保持在元件11的孔11a内。然而，滑动件16还可以轴向上在元件11的孔11a的外部移动。
第一端件19具有一个带螺纹的轴承25，该轴承25延伸过第一端件并安置在元件11的中心轴线C上。抵靠着止动面19a的垫圈21具有一相应的通孔26(图4)。连接到驱动马达27上的马达轴28可转动地安装在带螺纹的轴承25中。这样，在驱动马达27运转期间，它的马达轴28将在带螺纹的轴承25中转动，并在元件11的孔11a中沿着马达轴28在轴向上前后拉动滑动件16。
门开启器1还包括一个阻尼装置29，该阻尼装置29在图8中更详细地示出。阻尼装置29安装在滑动件16内部并包括一个细长的阻尼外壳30，该阻尼外壳30为相互连接的第一和第二外壳部分31，32的形式。从制造的角度看，阻尼外壳30分成两部分31，32是有利的。垫圈21固定到外壳部分31上。
阻尼装置29还包括一个杆件33，该杆件33的一端固定到与弹簧装置23关联的第二垫圈22上。固定是用螺钉34进行的。杆件33利用沿着上述第一部分31内壁的密封圈35安装。密封圈35具有O形圈，该O形圈适合于一方面防止杆件33和密封圈35之间的漏泄，和另一方面防止密封圈35和第二部分32之间的漏泄。
杆件33可在阻尼外壳30的第二部分32中移动。一个活塞36固定安装在杆件22上并用锁紧环37锁紧，且紧贴着第二部分32的内壁。活塞36包括多个通孔，这些通孔平行于杆件33。在活塞36上安装一个节流垫圈38，上述节流垫圈38由一弹簧垫圈紧压住活塞36。活塞36和节流垫圈38之间的表面形成管道(未示出)，这些管道从上述通孔延伸到活塞36的外周边。液压油提供在两密封圈35之间的一个空间40中。当杆件33在轴向上移动时，液压油将穿过上述管道和孔从活塞36的一侧流到另一侧。
现在将更详细地说明按照本发明第一实施例的门开启器1的使用。门开启器1可以通过直接作用在门扇2上用人工操纵或是用驱动马达27操纵。图3示出用于致动器的起始位置，该致动器包括两个元件11和16。图4示出一种情况，其中马达轴28正在转动而致动轴6不动(图2)。图5示出一种情况，其中马达轴28不动而致动轴6正在转动。
当门用人工打开时，门扇2将通过某人直接拉或推它而受到作用。这样，将门扇2连接到门开启器1上的臂8绕枢轴转动并从而作用于致动轴6上。致动轴6的齿轮轮缘13的转动一该齿轮轮缘13与元件11的齿条12啮合一然后引起元件11在外壳10中作轴向运动。连接到此时闲置的马达27上的滑动件16将保持不动，而元件11将相对于不动的滑动件16轴向移动。这种移动在图5中特别示出，其中元件11已经朝图3中箭头A所指的方向移动。
如上所述，弹簧装置21，22，23通过止动装置24永久地保持在元件11内部，上述止动装置紧贴着弹簧装置的垫圈21，22。这样，在上述元件11的移动过程中，由于止动装置24紧贴着滑动件16的第二垫圈22，使垫圈22和弹簧23与元件11一起前进，使压力弹簧23受到压缩。因此，在人工打开时所用的力等同于压缩弹簧23所需的力。由于没有与马达27的直接连接，因此，马达27不受人工打开的影响，就象先有技术的门开启器那样，门扇2将很容易打开。在人工打开之后，门扇2由压缩弹簧23的力关闭。因此，门扇2不必用人工关闭，而是用它自己的弹簧力关闭。在关闭过程中致动轴6的转动运动速度由阻尼装置29降低。这防止门扇2“撞击式(猛的)”关闭。
在马达驱动打开(开门)时，马达轴28在滑动件16第一端件19内的带螺纹轴承25中转动。在上述转动过程中，滑动件16因此将部分地沿着马达轴28位移。马达27的动力将通过与滑动件16一起在轴向上运动的细长的元件11而传递到致动轴6上。因此，弹簧23将不被压缩，并且这样马达的动力将仅仅用于操纵门扇2。
如果在马达驱动打开或关闭时，有任何物体例如一个人阻碍门扇2，则门扇2和致动轴6及还有上述元件11将保持在它们的位置。马达27然后将使与元件11有关的滑动件16位移，由门扇2施加在障碍物(人)上的力只等效于弹簧23的压缩力。因此，马达27的动力将不传递给进入门扇2路线的人。
图9-10示出一种按照本发明第二实施例的装置，该装置基于用转动运动代替如上所述的轴向运动。在这种情况下，安装在护套或外壳50中的致动器包括一个圆柱形元件51，该圆柱形元件51转动式安装在一个轴承中并装纳一个连接到臂8上的耳轴(销轴)52。元件51和耳轴52相对于中心轴线C同轴安装在外壳50中。在功能方面，元件51相当于轴向实施例的滑动件16，而耳轴52相当于细长的元件11。在这个实施例中，轴向上起作用的压力弹簧用一扭转弹簧53代替，该扭转弹簧53装在外壳50中并包围耳轴52，而扭转弹簧本身又被转动式安装的元件51包围。元件51通过由马达27驱动的马达轴28的转动可以通过一个行星齿轮54产生，该行星齿轮54连接到马达轴28上并且位于元件51的内部。耳轴52非转动地连接到臂8上。
扭转弹簧53适合于通过特殊的止动装置55能与上述类似地用马达驱动和人工操纵门扇2。在马达驱动打开时，马达27使马达轴28转动，马达轴28使通过行星齿轮接合的两个元件51和52转动，以便臂8绕枢轴转动使门扇2打开。在这种连接中，扭转弹簧53的功能是将元件51和52结合在一起。在人工打开中，臂8通过门扇2抵抗扭转弹簧53的作用绕枢轴转动，扭转弹簧被上紧而不影响马达轴28。这样，扭转弹簧53转动而元件51保持不动。
按照另一个实施例，上述两个实施例可以通过将致动器的各元件如此安置进行组合，以便在外壳内既可轴向移动又可转动。这一另外的实施例在图11-12中示出，其中第一实施例的致动轴6的等效物是与中心轴线C同轴安装的致动轴60。在内部，致动轴60具有一个螺纹60a，该致动轴60在功能方面相当于第一实施例的齿轮轮缘13。而且，致动轴60安装在轴承63中，轴承63又固定到外壳10上。在它的外表面上，元件11具有一个螺纹61，在功能方面它相当于齿条12。元件11还具有一个键槽64，在键槽64中装有防转动装置62。防转动装置62固定到外壳10上。螺纹61的螺距如此之大，以致当元件11沿轴向在它的两端位置之间移动时，致动轴60将在它的两端位置之间转动。
为了综合上述实施例，门开启器具有一个致动器，该致动器包括两个元件，这两个元件借助于一偏压弹簧装置以这种方式被弹簧加载，以便两个元件或是利用驱动马达操纵门扇可联合地移动/转动，或是在外部驱动门扇时可彼此相对地移动/转动。
各元件通过弹簧装置以这种方式互连，以便门扇的枢轴转动运动和驱动马达的转动(通过马达轴)分别可以被弹簧装置相互独立地吸收并贮藏在弹簧装置中。控制门开启器的操作按照本发明所述的门开启器可以具有一种控制功能，控制功能的意思是指某些预定的参数可以改变。可变参数的一些例子是门扇分别在关闭和完全打开时的位置。门扇的打开速度和关闭速度也可以设定。另一个可以设定的参数是保持打开的时间。
控制功能还被如此调节，以致到达门开启器的某些信号将产生门的某些预定的操作。例如，一种从残疾人使用的打开按钮发出的信号将产生一个专用的保持打开的时间。
此控制还用两个与门关联的传感器调节。其中一个传感器是指出元件在外壳中位置的位置传感器，而另一个传感器是指出马达轴转动角度的角度传感器。利用上述传感器，得到马达轴转数α与元件位置γ(mm)之间的关系。
当门开启器在螺旋形弹簧未受压缩的情况下运动时，亦即在马达驱动无障碍式打开门时，关系式γ＝常数×α成立。然而，如果门扇用人工操纵，则γ将改变而α将保持不变。在优选实施例中，下式成立如果-2γ-常数*a＜2，则马达不受影响。如果(γ-常数*a)位于上述范围之外，则马达将起动并运转直到|γ-常数*a|＜0.5。
这样，利用上述传感器，可以实施联合的人工和马达驱动式打开。如果门扇用人工绕枢轴转动经过第一度(约5度)，那么马达可以起动。由于弹簧将通过部分人工打开而多少受压缩，所以人工打开可以在弹簧不必进一步被压缩的情况下继续，并且门扇将因此而自由摆转并且很容易打开。本发明可供选择的实施例应该指出，本发明可应用于许多类型的门如铰接门，摆转门，折叠门和平衡门，及不同种类的盖和闸门(包括窗户)。此外，门开启器可以直接安装在门扇上，可供选择地集成于门扇中。而且，显而易见，门扇和门开启器之间的连接可以用不同的臂系统构成。本发明还可以应用到所谓的枢轴铰接门中，其中没有臂系统，而是安装在门开启器上的致动轴直接作用在待操纵的门扇上的铰接件(铰链)上。这种作用可以通过一个齿轮传动级实现。
最后，可以看出，在如所附权利要求所述的本发明范围内，对上面按照本发明所述的门开启器可以进行进一步的改进。例如，弹簧装置可以是不同于上述情况的设计。
权利要求
1.一种用于打开和关闭一种枢轴式安装的门扇(2)或类似物的装置，包括一个致动器和一个驱动马达(27)，上述致动器可移动和/或可转动地安装在一个外壳(10；50)中并连接到门扇上，并且在移动/转动过程中该致动器驱动上述门扇，而上述驱动马达(27)连接到致动器上，用于提供致动器的移动/转动，该致动器包括一个连接到门扇上的第一元件(11；52)和一个连接到驱动马达(27)上的第二元件(16；51)，其特征在于所述元件(11，16；51，52)通过一个偏压弹簧装置(23；53)以这种方式互连，以使门扇(2)的运动和驱动马达(27)的旋转运动分别适于由弹簧装置(23；53)相互独立地吸收和贮存。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两个元件(11，16)可套叠伸缩地互连，所述偏压弹簧装置(23)装在这两个元件中。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，第一元件(11)可在外壳(10)中轴向移动，第二元件(16)装在第一元件(11)中并可在其中轴向移动。
4.按照权利要求2或3所述的装置，其特征在于，第一元件(11)具有接合装置(12)，该接合装置(12)接合相应的致动轴(6)的接合装置(13)，上述致动轴(6)从外壳(10)中伸出并适合于驱动门扇(2)，驱动马达(27)连接到装在第一元件(11)中的第二元件(16)上。
5.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述弹簧装置包括一个装在第二元件(16)中的轴向偏压压力弹簧(23)。
6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，第一元件包括一个耳轴(52)，该耳轴(52)装在外壳(50)中并被第二元件(51)包围，其间安置着弹簧装置(53)，该弹簧装置包括一个扭转弹簧(53)，该扭转弹簧(53)的两端各连接到所述元件(51，52)上。
7.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，弹簧装置(23；53)安装在包括于致动器(11，16；51，52)中的两个元件之间并连接到这两个元件上。
8.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，致动器的所述元件预定用于轴向移动以及转动。
9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，致动器的弹簧装置既用作压力弹簧又用作扭转弹簧。
10.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，还包括一个阻尼装置(29)，该阻尼装置(29)适合于阻尼致动器(11，16；51，52)的运动。
11.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，为角度传感器和位置传感器形式的两个传感器分别邻近马达轴(28)和沿着第一元件(11；52)安装。
12.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，驱动马达(27)具有一个带螺纹的马达轴(28)，该马达轴(28)在第二元件(16；51)的一端(19)处用螺纹接合一个带螺纹的轴承(25)。
13.一种门结构，其特征在于它具有按照上述权利要求中任一项所述的装置。
14.按照权利要求13所述的门结构，其特征在于，包括一个门框(3)和至少一个枢轴式安装的门扇(2)，所述用于打开和关闭门的装置安装在门扇(2)中。
全文摘要
一种用于打开和关闭枢轴式安装的门扇(2)或类似物的装置，包括一个致动器和一个驱动马达(27)，上述致动器可移动和/或转动地安装在一个外壳(10)中并连接到门扇上，在移动/转动过程中，致动器驱动上述门扇，而上述驱动马达(27)连接到致动器上，用于提供该致动器的移动/转动。
文档编号E05F3/22GK1469961SQ01817378
公开日2004年1月21日 申请日期2001年10月19日 优先权日2000年10月19日
发明者E·贝克曼, E 贝克曼 申请人:贝萨姆国际公司