EP2473690B9

EP2473690B9 - Schliesseinrichtung

Info

Publication number: EP2473690B9
Application number: EP10747396.9A
Authority: EP
Inventors: Marcel Kölliker; Franco Di Sario
Original assignee: Kaba AG
Current assignee: Kaba AG
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2025-12-10
Anticipated expiration: 2030-08-25
Also published as: ES2486254T3; EP2473690A1; ES2486254T5; EP2473690B2; EP2473690B1; CH701790B1; CH701790A2; WO2011022855A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schliesseinrichtung, insbesondere einen elektronischen Schliesszylinder.
Bei solchen an sich bekannten elektronischen Schliesseinrichtungen - auch "mechatronische" Schliesseinrichtungen genannt, weil elektronisch gesteuert eine Schliessmechanik betätigt wird - werden elektromechanische Kupplungs- und/oder Sperrmittel elektronisch gesteuert betätigt, um ein Schloss freizugeben oder zu sperren. Zu diesem Zweck empfängt eine elektronische Schaltung ein Signal von einem entsprechenden elektronischen Schlüssel (einem Zugangsmedium, z.B. einem Transponder). Das Signal wird durch die elektronische Schaltung ausgewertet, und abhängig von Resultat der Auswertung werden die elektromechanischen Kupplungs- und/oder Sperrmittel angesteuert, um die Freigabe oder Sperrung zu bewirken.
Die Kupplungs- und/oder Sperrmittel können im Freigabezustand einen Rotor, der durch ein Betätigungselement oder durch einen Schlüssel betätigt werden kann, mit einer Abtriebseinrichtung kuppeln, welche ihrerseits einen Riegel betätigen kann. In solchen Fällen kann der Freigabezustand auch als "Kupplungszustand" bezeichnet werden. Wenn die Schliesseinrichtung als sogenannter Doppelknaufzylinder mit einem innenseitigen und einem aussenseitigen Türknauf als Betätigungselemente ausgebildet ist, ist oft der innenseitige Türknauf fest mit der Abtriebseinrichtung gekuppelt. Ergänzend oder alternativ können die Kupplungs- und/oder Sperrmittel auch im Sperrzustand den Rotor gegen ein Gehäuse (einen Stator) versperren.
Die WO 2004/057137 zeigt als ein Beispiel von vielen das Prinzip einer Schliesseinrichtung, bei welcher die Kupplungs- und/oder Sperrmittel im Stator angeordnet sind. Bei der Verwendung im Zusammenhang mit Knaufzylindern haben solche Lösungen einen Nachteil. Im Allgemeinen sind nämlich mindestens Teile der Schliesseinrichtungs-Elektronik in einem der Knäufe oder in beiden Knäufen angeordnet, und daher müssen dass elektrische Leitungen und somit Schleifkontakte oder eventuell Mittel zur drahtlosen Informationsübertragung zwischen dem drehbaren Knauf und den nicht mitdrehenden Kupplungs und/oder Sperrmitteln vorhanden sein.
Gemäss der WO 2004/057137 weisen die Kupplungsmittel ein bei Betätigung mit dem Rotor mitdrehendes und sich dabei von den Kupplungs- und/oder Sperrmitteln wegbewegendes Kupplungselement auf. Alternativ dazu sind auch Schliesseinrichtungen bekannt, welche ein über eine Feder bewegbares Sperrelement aufweisen, mit dem der Rotor gegen den Stator versperrbar ist. Diese haben jedoch den zusätzlichen Nachteil, dass sie nicht zum Kuppeln des Rotors mit der Abtriebseinrichtung verwendbar sind.
In der DE 103 03 220 wird vorgeschlagen, die Kupplungs- und/oder Sperrmittel weit gehend im Rotor anzuordnen und den elektrischen Antrieb über ein Magnetfeld mit dem Kupplungsglied zu koppeln. Damit werden die vorstehend diskutierten Nachteile eliminiert und ausserdem ein reibungsfreies Betätigen ermöglicht. Nachteilig ist hingegen, dass durch Anlegen eines äusseren Magnetfelds eine neue Manipulationsmöglichkeit offensteht. Die DE 10 2007 040 356 A1 beschreibt eine gattungsgemässe Schliesseinrichtung.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schliesseinrichtung zu schaffen, welche Nachteile des Standes der Technik überwindet. Vorzugsweise sollte die Schliesseinrichtung einfach im Aufbau sein, keine hohen Anforderungen an die Ansteuerung stellen und manipulationssicher sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Erfindung wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.
Eine Schliesseinrichtung der hier beschriebenen Art weist einen drehbar in einem Stator gelagerten Rotor auf. Der Rotor ist durch einen elektronisch gesteuerten Antrieb mit einem Abtriebselement kuppelbar und/oder gegen den Stator sperrbar. Der elektronisch gesteuerte Antrieb ist dabei im Rotor angeordnet und dreht sich bei einer Drehbewegung des Rotors mit diesem mit. Gemäss dem erfindungsgemässen Ansatz weist die Schliesseinrichtung im Rotor ein Federelement auf, welches den elektrischen Antrieb mit einem Kupplungselement zum Kuppeln des Rotors mit dem Abtriebselement bzw. zum Versperren des Rotors gegen den Stator so koppelt, dass das Kupplungselement bei bestimmungsgemässer Betätigung des Antriebs im Innern des Rotors vom Federelement bewegt wird, wobei diese Bewegung durch eine entsprechende Gegenkraft entgegen der Federkraft blockierbar wäre.
In kuppelnden Ausführungsformen - also wenn das Kupplungselement den Rotor wahlweise mit einem Abtriebselement koppelt - kann im entkoppelten Zustand der Rotor im Stator ohne Wirkung auf den Schliesszustand frei drehbar sein, oder er kann zusätzlich gegen den Stator versperrt sein. In sperrenden Ausführungsformen kann der Rotor alternativ zum Kupplungsprinzip auch fest mit dem Abtriebselement gekoppelt sein bzw. das Abtriebselement bilden.
Das Kupplungselement wird im Innern des Rotors radial bewegt. Im Kupplungszustand greift ein Kupplungsvorsprung des Kupplungselementes aussenseitig in eine entsprechende Kupplungsvertiefung des Abtriebselements ein beziehungsweise bei sperrenden Ausführungsformen im Sperrzustand in eine Sperrgeometrie des Stators oder eines diesen umgebenden Gehäuses ein.
In einer Ausgestaltung weist das Kupplungselement Massenanteile beidseitig der Drehachse des Rotors auf. Genau definiert heisst das, dass sich das Kupplungselement durch eine Ebene hindurch erstreckt, die senkrecht zur radialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements verläuft und die durch die Drehachse des Rotors hindurch geht. Anteile des Kupplungselements auf der vom Kupplungsvorsprung entfernten Seite der Drehachse (bezogen auf den entkoppelten Zustand) dienen als Ausgleichsmasse. So liegt der Schwerpunkt des Kupplungselements im entkoppelten Zustand ungefähr auf der genannten Ebene durch die Drehachse oder auf der vom Kupplungsvorsprung entfernten Seite der Drehachse. Das hat den Vorteil, dass bei einer Drehung des Rotors mit hoher Drehzahl das Kupplungselement nicht aufgrund der Fliehkraft in die Kupplungsstellung bewegt werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Merkmal von kuppelnden Ausführungsformen der Erfindung betrifft die Ausgestaltung des Kupplungsvorsprungs und der entsprechenden Kupplungsvertiefung. Bevorzugt weist die das Drehmoment übertragende Fläche des Kupplungsvorsprungs einen Winkel zur radialen Richtung auf. Dadurch kann sichergestellt, dass eine kleine Federkraft ausreicht, um das Kupplungselement aus dem Kupplungszustand zurück in den entkoppelten Zustand zu bringen. Der genannte Winkel und die Oberflächenbeschaffenheit des Kupplungsvorsprungs sowie der Kupplungsvertiefung sind jedoch bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass die Struktur selbsthemmend ist, d.h. dass beim Ausüben eines Drehmoments die radiale Komponente der Haftreibung zwischen Kupplungselement und Abtriebselement ungefähr gleich gross oder grösser ist im Vergleich zur radialen Komponente der Normalkraft, dass also bspw. bei genügend grossem Drehmoment ein radiales Zurückziehen des Kupplungselementes durch die Federkraft verhindert werden kann. Beispielsweise kann zu diesem Zweck der Winkel zwischen der genannten Fläche und der radialen Richtung zwischen 3° und 10°, bevorzugt zwischen 4° und 7° betragen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Kupplungslement nicht unerwünscht aus der koppelnden Stellung entgegen der Federkraft nach innen gedrückt werden kann, wenn ein grosses Drehmoment angelegt wird.
Als Alternative kann - insbesondere in Verbindung mit der Verwendung einer stärkeren Feder - die Kupplungsgeometrie so ausgelegt werden, dass eine Begrenzung des übertragbaren Drehmoments erreicht wird, also eine Überlastkupplung. In solchen Ausführungsformen ist die Struktur nicht selbsthemmend, sondern aus ausgelegt, dass bei einem relativen Drehmoment, welches höher ist als ein Maximalwert die radiale Komponente der Normalkraft ausreicht, um das Kupplungselement entgegen der Federkraft radial zu verschieben. In solchen Ausführungsformen kann beispielsweise der Winkel zwischen den genannten Flächen grösser als 7° sein.
Das Kupplungselement ist in einer Ausgestaltung durch eine Lagerhülse geführt. Diese kann in speziellen Ausführungsformen so ausgestaltet sein, dass sie bei Überlast deformiert wird und dadurch ein Ausweichen des Kupplungselements ermöglicht, bspw. indem die selbsthemmende Wirkung nach einer Deformation der Lagerhülse nicht mehr existiert. Dieser gezielte Schwachpunkt ermöglicht, dass die Reparatur der Schliesseinrichtung nach übermässiger Gewaltanwendung relativ einfach und kostengünstig ist, ohne dass die Sicherheit der Schliesseinrichtung beeinträchtigt würde.
Ebenfalls in einer Ausgestaltung ist das Federelement antriebsseitig durch eine Endlosspindel verschiebbar, welche durch den Antrieb gedreht wird. Die Kupplungselementseite wird durch die Feder entsprechend mitbewegt, wenn einer solchen Bewegung kein Widerstand entgegengebracht wird, ansonsten wir die Feder für eine solche Kupplungselement-seitige Bewegung vorgespannt. Als "Endlosspindel" wird hier eine Spindel bezeichnet, bei welcher ein durch die Spindelwindungen geführtes Element nicht auf einen Anschlag der Spindel stösst, d.h. die Spindel ist an beiden Enden auslaufend ausgestaltet.
Das Federelement ist eine Schenkelfeder (oder Drehfeder), deren einer Schenkel durch die Endlosspindel führbar ist, während der andere Schenkel der Schenkelfeder mit dem Kupplungselement verbunden ist.
Dabei kann die Endlosspindel eine globoide Form haben, um den Drehwinkel des in sie eingreifenden Federschenkels zu kompensieren, ohne dass die Gewindetiefe übergross gewählt werden müsste. Das bewirkt einen Vorteil in Sachen Kompaktheit, was wiederum vorteilhaft ist, weil der Antrieb ja gemäss dem erfindungsgemässen Konzept im Rotor angeordnet ist.
Ein Vorteil des erfindungsgemässen Vorgehens in Kombination mit der Verwendung einer Endlosspindel ist, dass der Kupplungsmechanismus auch dann einwandfrei funktioniert, wenn der Zustand der Schliesseinrichtung nicht bekannt und/oder nicht genau definiert ist. Trotzdem ist bei einer (Dreh-)Bewegung des Antriebs in die Öffnungs- oder Schliessrichtung der Antrieb nie einer übergrossen Last ausgesetzt, und es ergibt sich nie das Problem eines übermässigen Energiekonsums. Es kann bspw. vorgesehen sein, dass der Antrieb bei jedem Öffnungs- oder Schliessbefehl durch die Steuerelektronik eine vorgegebene Anzahl Umdrehungen durchführt. Nach Abschluss dieser vorgegebenen Zahl Umdrehungen ist die Schliesseinrichtung auf jeden Fall in einem definierten und bekannten Zustand, auch wenn der Ausgangszustand - bspw. wegen eines Unterbruchs in der Energieversorgung zuvor - nicht bekannt war.
Dadurch erübrigen sich aufwändige Mittel zum Feststellen des Schliesszustands. Trotzdem wird die Verwendung von Zustandssensoren nicht ausgeschlossen. Beispielswiese kann das Kupplungselement einen Permanentmangneten oder einen Magnetfeldsensor aufweisen, welcher mit einem Magnetfeldsensor bzw. Permanentmagneten eines im Bezug auf das Rotorgehäuse ortsfesten Element zusammenwirkt, bspw. einem auf dem Elektronikträger (Print) des Rotors angeordneten Hall-Sensor. Ein anderer möglicher Sensor zur Detektion des Zustandes ist ein geeignet angeordneter mechanisch betätigter Schalter im Rotor.
Besonders bevorzugt weist der Rotor nebst dem Antrieb auch die sicherheitsrelevanten Teile der Elektronik auf. Beispielsweise ist die ganze Auswerteelektronik bevorzugt im Rotor angebracht, und zwar hinter dem mechanischen Schutz. Bezüglich der möglichen Aufteilung von Elektronikkomponenten zwischen standardisierten Komponenten wie einem RFID-Chip einerseits und einer sicherheitsrelevanten Auswerteeinheit andererseits wird auf die Lehre der Schweizer Patentanmeldung 1177/09 vom 29.7.2009 verwiesen.
Eine weitere Ausgestaltung betrifft den mechanischen Schutz. Es ist an sich bekannt, eine Schliesseinrichtung mit einem Bohrschutz zu versehen. Bei diesem handelt es sich um eine Platte oder dergleichen aus einem sehr harten Material, womit es Bohrern erhältlicher Bohrmaschinen verunmöglicht werden soll, eine Öffnung von aussen zu den sicherheitsrelevanten Komponenten - bspw. der Ansteuerung des Antriebs - zu erstellen. Gemäss dieser weiteren Ausgestaltung der Schliesseinrichtung weist nun der Bohrschutz ein Borschutzelement auf, welches im Rotor frei drehend angebracht ist. Das hat einerseits den Vorteil, dass für einen Angriff mit einem drehenden Instrument eine zusätzliche Schwierigkeit besteht, kann doch der Bohrschutz einfach mit dem drehenden Instrument mitdrehen. Andererseits ist der frei drehende Bohrschutz auch herstellungstechnisch günstig.
Weiter weist der Rotor eine Sollbruchstelle auf, welche ausserhalb des sicheren Bereichs, also vorzugsweise ausserhalb des mechanischen Schutzes angeordnet ist und bei einem Ziehen am Rotor oder an der ganzen Schliesseinrichtung nachgibt und so sicherstellt, dass ein Missbrauch Treibender nicht durch Ziehen, einen Knick-Angriff oder Anlegen eines übergrossen Drehmoments an die sicherheitsrelevanten Komponenten gelangen kann.
Die Schliesseinrichtung kann beispielsweise als Schliesszylinder ausgebildet sein, wobei die äussere Kontur (i.A. die Querschnittsfläche senkrecht zur Drehachse des Rotors) sowie gegebenenfalls weitere Elemente wie ein Nocken des Abtriebselements einer Normierung entsprechen können. Zur Betätigung der Schliesseinrichtung kann mindestens ein Türknauf vorgesehen sein; alternativ ist auch die Betätigung mittels eines Schlüssels denkbar, wobei dann optional noch mechanische Zuhaltungen vorhanden sein können. Weiter ist möglich, dass die Elektronikkomponenten der Schliesseinrichtung in einem Türbeschlag angeordnet sind und die Betätigung über einen Türdrücker erfolgt. Weitere Ausgestaltungen sind denkbar.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen genauer beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche oder analoge Elemente. Es zeigen:

Figur 1 eine Übersichtsdarstellung einer Schliesseinrichtung, wobei das RotorGehäuse und der Stator geschnitten gezeichnet sind;
Figur 2 eine Ansicht von Elementen des Rotors, ohne eine der beiden Rotor-Gehäuseschalen;
Figur 3 eine Detaildarstellung, welche die Führung des Kupplungselements hervorhebt;
Figur 4 eine Darstellung des Kupplungselements;
Figur 5 eine Detaildarstellung, welche die Ausgestaltung der Endlosspindel gut sichtbar macht;
Figuren 6-9 je eine Detaildarstellung, welche die Verschiebung des Kupplungselements durch die Endlosspindel illustriert, in verschiedenen Zuständen der Schliesseinrichtung;
Figur 10 eine Darstellung des Abtriebselements;
Figur 11 eine Schnittdarstellung der Kupplung zwischen Rotor und Abtriebselement;
Figur 11a eine schematische Zeichnung, welche die Drehmomentübertragung zwischen dem Kupplungselement und dem Abtriebselement illustriert;
Figur 12 eine Detaildarstellung, die den Bohrschutz im Rotor und die Sollbruchstelle sichtbar macht;
Figur 13 eine Darstellung des Rotors, in welcher auch die Lagerringe sichtbar sind.

Die Schliesseinrichtung 1 gemäss Figur 1 ist ein Schliesszylinder und weist einen äusseren Türknauf 2 mit einem integrierten RFID-Empfänger (nicht gezeigt) und einen inneren Türknauf 3 auf. Der äussere Türknauf ist drehfest an einen Rotor 4 gekoppelt, der in einem Stator 5 drehbar geführt ist. Der innere Türknauf 3 ist über eine Distanzhülse 7 drehfest an ein Abtriebselement gekoppelt. Die Ausdehnung der Distanzhülse 7 hängt von der Dicke der Türe ab, in welcher der Schliesszylinder eingebaut ist; je nach dem kann die Distanzhülse auch entfallen. Der Schliesszylinder kann auch als Halbzylinder ausgestaltet sein, indem kein innerer Türknauf vorhanden ist. Auch können andere Betätigungsarten als über einen Türknauf vorgesehen sein, bspw. ein Drehen des Rotors mit einem Drücker oder mit einem Schlüssel, in welch letzterem Fall der nachstehend noch eingehender beschriebene Bohrschutz 21 anders ausgestaltet ist als in den Figuren dargestellt. Eine weitere Alternative zur dargestellten Ausführungsform ist ein Dualzylinder, bei welchem beidseitig je ein Knauf mit RFID-Empfänger und Antenne - in der Art des äusseren Türknaufs 2 - sowie eine Batterie vorhanden ist und sowohl aussenseitig wie innenseitig ein vollständiges Kupplungsmodul vorhanden ist, so dass wahlweise der äussere oder der innere Türknauf mit dem Abtriebselement gekoppelt werden kann.
Das Abtriebselement weist eine Abtriebshülse 8 und einen Mitnehmer 9 auf. Letzterer ist in an sich bekannter Art dafür eingerichtet, mittels einem Nocken 9.1 einen Riegel oder eine Klinke zu betätigen. Die Abtriebshülse ist dafür eingerichtet, je nach Zustand über ein Kupplungselement 15 drehfest an den Rotor 4 gekoppelt zu werden, wozu das Kupplungselement Drehmomentübertragungsflächen 15.1 aufweist. Wie man das in Figur 2 noch besser sieht, ist zum Zweck des wahlweisen Koppelns im Innern des Rotors 4 ein elektrischer Antrieb vorhanden, der einen Motor 11 aufweist, welcher durch einen - optionalen - Motorhalter 12 im Rotor fixiert ist und über ein Getriebe - oder optional auch direkt - eine Endlosspindel 13 antreibt. Das Getriebe besteht hier aus dem Motorritzel 11.1 und einem an der Endlosspindel 13 angeformten grösseren Zahnrad 13.1. In die Windungen der Endlosspindel greift der eine Schenkel einer drehbar (durch einen Lagerzapfen 18 des Rotor-Gehäuses) befestigten Schenkelfeder 14 ein, während der andere Schenkel an das Kupplungselement 15 gekoppelt ist, wodurch dieses bei einer Drehung der Schenkelfeder um die Achse der Federwindungen und hier des Lagerzapfens in einer Lagerhülse 16 geführt radial verschiebbar ist. In der in Figur 2 dargestellten Kupplungsstellung - das Kupplungselement befindet sich in der Orientierung gemäss Figur 2 "oben" - greift ein Kupplungsvorsprung des Kupplungselements mit den Drehmomentübertragungsflächen in die entsprechende Kupplungsvertiefung der Abtriebshülse 8 ein.
Der elektrische Antrieb wird durch eine Ansteuerelektronik gesteuert, welche auf einem Elektronikträger 17 (Leiterplatte) angeordnet ist. Dieser ist über eine flexprintartige Verbindung 17.1 oder über ein Flachkabel mit einer Steckerbuchse 22 verbunden, durch welche die auf dem Elektronikträger 17 angeordneten Komponenten mit Elektronikkomponenten des äusseren Türknaufs kommunizieren können, und durch selche sie auch gespeist werden können.
Figur 3 zeigt ein Detail, auf dem Merkmale des Kupplungselements 15 besonders gut erkennbar sind, und Figur 4 zeigt eine Ansicht nur des Kupplungselements 15. Das Kupplungselement 15 ist einstückig und weist nebst dem Kupplungsvorsprung mit der Drehmomentübertragungsfläche 15.1 eine Schaftpartie 15.2 und eine Gegenmasse 15.3 auf. Diese bewirkt, dass der Schwerpunkt S des Kupplungselements in Bezug auf den Kupplungsvorsprung jenseits der Drehachse 20 des Rotors liegt. Wenn der Rotor mit sehr hohen Drehzahlen gedreht wird, wird daher das Kupplungselement nie aufgrund der Fliehkraft in eine kuppelnde Stellung (in Figuren 3 und 4 nach oben) ausweichen.
Die Wandstärke der Lagerhülse 16 ist so gewählt, dass beim Ausüben eines grossen, ansteigenden Drehmoments auf das Kupplungselement - das sich als Scherkraft auf das Kupplungselement auswirkt - zuerst die Lagerhülse deformiert wird.
In der dargestellten Ausführungsform weist das Kupplungselement 15 nebst der Aussparung für den Schenkel 14.2 der Schenkelfeder auch eine Aussparung für einen Permanentmagneten 31 auf. Dieser kann mit einem nicht dargestellten Hall-Sensor auf dem Elektronikträger zusammenwirken, wodurch der Schliesszustand ermittelt werden kann. Wie eingangs erklärt ist das jedoch aufgrund des Vorgehens der hier beschriebenen Art ein optionales Merkmal: das Funktionsprinzip der Schliesseinrichtung setzt keine Kenntnis des Schliesszustandes voraus.
Gemäss Figur 5 ist die Endlosspindel 13 globoid, und zwar indem eine äussere und eine innere Kontur abweichend von der zylindrischen Form je nach aussen gewölbt sind. Dadurch kann der erste Schenkel 14.1 der Schenkelfeder in die Windungen eingreifend bei einer Drehbewegung um die Achse des Lagerzapfens 18 der Konturlinie folgen, was wiederum ermöglicht, dass die Gewindetiefe die Dicke des Federschenkels nicht massiv übersteigen muss und trotzdem eine verlässliche Führung auf dem ganzen Weg entlang der Spindel gewährleistet ist. Die globoide Spindel ermöglicht so eine Platzersparnis; eine sehr kompakte Bauweise ist möglich.
Figur 6 illustriert den Zustand, in welchem der Antrieb ein Kopplungssignal erhalten hat und den ersten Schenkel mittels der Endlosspindel 13 entsprechend bewegt hat. Das Kupplungselement ist jedoch blockiert und kann sich nicht in den Kupplungszustand bewegen, weil der Rotor im dargestellten Zustand nicht auf die Kupplungsvertiefungen des Abtriebselements ausgerichtet ist. Die Feder 14 wird folglich gespannt, indem der Schenkel 14.1 in den Zustand gemäss Figur 6 bewegt wird.
Bei einer Drehung des Rotors wird dieser irgendwann in einer Orientierung sein, in welcher der Kupplungsvorsprung des Kupplungselements 15 in eine entsprechende Kupplungsvertiefung eingreifen kann, worauf aufgrund der Spannung der Feder das Kupplungselement selbsttätig in die in Figur 7 gezeigte Kupplungsposition verschoben wird. Der Rotor ist dann an das Abtriebselement gekuppelt, und eine Drehung des Rotors - durch eine Drehung des äusseren Türknaufs - bewirkt eine Drehung des Abtriebselements und eine entsprechende Bewegung des Riegels bzw. der Klinke.
Sofern das Kupplungselement nicht blockiert ist, kann die Schliesseinrichtung auch direkt ausgehend vom entkoppelten Zustand in den Zustand gemäss Figur 7 übergehen.
Sobald im gekoppelten Zustand gemäss Figur 7 die Ansteuerelektronik ein entsprechendes Signal abgibt, wird der elektrische Antrieb die Kopplung rückgängig machen. Die Endlosspindel 13 wird den ersten Schenkel 14.1 axial in die in Figuren 8 und 9 gezeichnete Lage zurückverschieben. Sofern in einer Ausnahmesituation zu diesem Zeitpunkt ein substantielles Drehmoment auf den Rotor ausgeübt wird und das Abtriebselement einen entsprechenden Widerstand erfährt, kann das Kupplungselement jedoch zunächst in seiner koppelnden Lage blockiert werden, was in Figur 8 illustriert ist. Dies geht erneut mit einer Spannung der Schenkelfeder 14 einher, sodass das Kupplungselement in die entkoppelte Position gemäss Figur 9 zurückgezogen wird, sobald dieses Drehmoment entfällt. Falls die erwähnte Ausnahmesituation nicht vorliegt, wird die Schliesseinrichtung direkt vom Zustand von Figur 7 in den Zustand gemäss Figur 9 übergehen.
Figur 10 zeigt die Abtriebshülse. Sie weist innenseitig eine Mehrzahl von Kupplungsvertiefungen 8.1 auf, in welche der Kupplungsvorsprung des Kupplungselements eingreifen kann.
Wie man auch in Figur 11 sieht, ist die Abtriebshülse 8 über aussenseitige Kupplungsvertiefungen 8.4 drehfest mit dem Mitnehmer 9 gekoppelt. In Figur 11 sieht man ausserdem das Prinzip der Kupplung zwischen dem Rotor mit der Lagerhülse 16 einerseits und der Abtriebshülse 8 andererseits: Das Kupplungselement 15 greift im Kopplungszustand eine der Kupplungsvertiefungen 8.1 ein.
Abweichend von der Darstellung gemäss Figur 11 kann das Abtriebselement auch einstückig gefertigt sein, d.h. Abtriebshülse 8 und Mitnehmer 9 werden durch ein einziges Bauteil gebildet.
Wie in Figur 11 sichtbar und in Figur 11a in einer überzeichnenden, schematischen Darstellung gezeigt, sind die Drehmomentübertragungsfläche 8.2 der Abtriebshülse 8 und die Drehmomentübertragungsfläche 15.1 des Kupplungselements 15 nicht parallel zur axialen Richtung 30, sondern in einem von 0° verschiedenen Winkel α zu dieser. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kraft der Schenkelfeder immer ausreicht, um das Kupplungselement in die entkoppelte Stellung zurückzuziehen, wenn kein äusseres Drehmoment auf den Rotor ausgeübt wird - mit anderen Worten wird sichergestellt, dass die Kraft der Schenkelfeder ausreicht, eventuelle Haftreibungskräfte zwischen dem Rotor und dem Stator und das daraus resultierende Drehmoment zu überwinden. Hingegen wird wie eingehend dargelegt der Winkel so klein gewählt, dass die Radialkomponente (d.h. die Kraftkomponente entlang der radialen Richtung 30) der Normalkraft N im Betrag ungefähr gleich gross ist wie die Radialkomponente der maximalen Haftreibungskraft F_H oder kleiner ist als diese. In der Figur wird der besseren Vergleichbarkeit wegen das Negative -F_H der auf das Kupplungselement bei vorgegebenem Drehmoment auf den Rotor ausgeübten maximalen Haftreibungskraft F_H dargestellt. Dadurch wird verhindert, dass bei grossem Drehmoment auf den Rotor das Kupplungselement aufgrund der Normalkraft entgegen der Federkraft in die entkoppelnde Position zurückgedrückt werden kann.
In sperrenden Ausführungsformen wird das Kupplungselement, anstatt im Kupplungszustand in eine Kupplungsvertiefung der Abtriebshülse einzugreifen, in in einem Sperrzustand in eine Sperrgeometrie des Stators eingreifen. In einer solchen Ausführungsform müssen natürlich die vorstehend diskutierten Winkel entweder 0° betragen oder auf jeden Fall so klein sein, dass nicht mit einem grossen angelegten Drehmoment das Kupplungselement zerstörungsfrei entgegen der Federkraft radial verschoben werden kann. Ausserdem wird in dieser Ausführungsform vorzugsweise der Schwerpunkt des Kupplungselements diesseits der Rotationsachse liegen.
Figur 12 zeigt den Bohrschutz 21. Dieser ist als Scheibe ausgebildet, die drehbar in eine Führungsstruktur des Rotorgehäuses eingelegt ist. Weiter sieht man eine Sollbruchstelle 41 ausserhalb des Bohrschutzes. Die Sollbruchstelle gibt bei einem starken Zug auf den Rotor nach und verhindert, dass der Rotor oder der ganze Schliesszylinder durch Ziehen aus der Verankerung gelöst werden kann. Sie schützt auch bei Knick-Angriffen sowie bei Anlegen eines übermässigen Drehmoments. Bis zu einem gewissen Grad verhindert sie auch, dass der Bohrschutz einfach ausgehebelt werden kann, sich keine grösseren Stücke des Kupplungsmoduls herausreissen lassen.
Figur 13 schliesslich zeigt den Rotor als ganzen. Man sieht, dass in der gezeichneten Ausführungsform das Gehäuse des Rotors aus zwei Gehäuseschalen 10.1, 10.2 zusammengesetzt ist, die im Allgemeinen auf der Innenseite nicht identisch sind und Strukturen aufweisen, welche die Befestigung der vorstehend beschriebenen Elemente ermöglichen. Die Gehäuseschalen können aus einem harten und hitzebeständigen Kunststoff oder aus einem Metall - bspw. mit Zinkdruckguss - gefertigt sein. Die Gehäuseschalen werden durch zwei Lagerringe 51, 52 sowie optional durch eine Klammer (nicht gezeigt) zusammengehalten. Die Lagerringe können aus rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein und nebst der mechanischen Stabilität auch der reibungsarmen Lagerung des Rotors im Stator dienen.
Viele Varianten sind denkbar. Das Federelement kann auch anders ausgebildet sein als das gezeigte mit einer Mehrzahl von Windungen und zwei Schenkeln, bspw. als Blattfeder. Auch eine axiale Bewegung des Kupplungselements anstelle der hier beschriebenen und diskutierten radialen Anordnung ist denkbar, auch wenn die gezeigte radiale Anordnung von der Konstruktion her besonders einfach und verlässlich und daher vorteilhaft ist.

Claims

Schliesseinrichtung mit einem in einem Stator (5) gelagerten Rotor (4), wobei der Rotor (4) durch einen elektronisch gesteuerten Antrieb mit einem Abtriebselement (8, 9) kuppelbar ist, und wobei der elektrisch gesteuerte Antrieb im Rotor angeordnet ist und sich bei einer Drehbewegung des Rotors mit diesem mitdreht, wobei der elektrische Antrieb über ein Federelement (14) mit einem Kupplungselement (15) zum Kuppeln des Rotors mit dem Abtriebselement gekoppelt ist, derart, dass eine vom elektrischen Antrieb erzeugte Bewegung durch das Federelement (14) auf das Kupplungselement (15) übertragbar ist, wobei das Kupplungselement (15) durch das Federelement (14) im Rotor radial bewegbar ist und in einem entkoppelten Zustand der Schliesseinrichtung Massenanteile beidseitig der Drehachse (20) des Rotors (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (15) einen Kupplungsvorsprung aufweist, welcher in einem Kupplungszustand in eine entsprechende Kupplungsvertiefung des Abtriebselements (8, 9) eingreift und der Schwerpunkt (S) des Kupplungselements (15) bezogen auf den Kupplungsvorsprung ungefähr auf der Drehachse (20) oder auf der vom Kupplungsvorsprung entfernten Seite der Drehachse liegt.
Schliesseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kupplungselement (15) einen Kupplungsvorsprung aufweist, welcher in einem Kupplungszustand in eine entsprechende Kupplungsvertiefung des Abtriebselements (8, 9) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein Drehmoment zwischen dem Rotor (4) und dem Abtriebselement (8, 9) übertragende Drehmomentübertragungsfläche (15.1) einen von 0° verschiedenen Winkel (α) zur Bewegungsrichtung des Kupplungselements hat.
Schliesseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Winkel zwischen 3° und 10° beträgt.
Schliesseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lagerhülse (16) zur Führung des Kopplungselements (15), wobei die Lagerhülse durch ein einen gewissen Wert übersteigendes Drehmoment zwischen dem Rotor (4) und dem Abtriebselement (8, 9) deformierbar ist, wobei bei einem Drehmoment mit diesem Wert die übrigen Elemente der Schliesseinrichtung unversehrt bleiben.
Schliesseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (14) durch eine vom elektrischen Antrieb antreibbare Drehspindel (13) bewegbar ist.
Schliesseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehspindel eine Endlosspindel ist.
Schliesseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehspindel eine globoide äussere Form hat.
Schliesseinrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (14) eine Schenkelfeder ist, deren eines Ende in die Windungen der Drehspindel eingreift.
Schliesseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteelektronik zum Auswerten von empfangenen Datensignalen und zum Fällen einer Entscheidung über das Vorliegen einer Zugangsberechtigung im Rotor (4) angeordnet ist.
Schliesseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bohrschutzelement (21) drehbar im Rotor (4) angebracht ist.
Schliesseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) eine Sollbruchstelle (41) aufweist, welche ausserhalb eines sicheren Bereichs angeordnet ist.
Schliesseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Schliesszylinder mit einer normierten äusseren Kontur ausgebildet ist und beispielsweise mindestens einen Türknauf (2, 3) aufweist.
Schliesseinrichtung mit einem in einem Stator (5) gelagerten Rotor (4), wobei der Rotor (4) durch einen elektronisch gesteuerten Antrieb mit einem Abtriebselement (8, 9) kuppelbar ist, und wobei der elektrisch gesteuerte Antrieb im Rotor angeordnet ist und sich bei einer Drehbewegung des Rotors mit diesem mitdreht, wobei der elektrische Antrieb über ein Federelement (14) mit einem Kupplungselement (15) zum Kuppeln des Rotors mit dem Abtriebselement gekoppelt ist, derart, dass eine vom elektrischen Antrieb erzeugte Bewegung durch das Federelement (14) auf das Kupplungselement (15) übertragbar ist, gekennzeichnet durch eine Lagerhülse (16) zur Führung des Kopplungselements (15), wobei die Lagerhülse durch ein einen gewissen Wert übersteigendes Drehmoment zwischen dem Rotor (4) und dem Abtriebselement (8, 9) deformierbar ist, wobei bei einem Drehmoment mit diesem Wert die übrigen Elemente der Schliesseinrichtung unversehrt bleiben.
Schliesseinrichtung mit einem in einem Stator (5) gelagerten Rotor (4), wobei der Rotor (4) durch einen elektronisch gesteuerten Antrieb mit einem Abtriebselement (8, 9) kuppelbar und/oder gegen den Stator (5) sperrbar ist, und wobei der elektrisch gesteuerte Antrieb im Rotor angeordnet ist und sich bei einer Drehbewegung des Rotors mit diesem mitdreht, wobei der elektrische Antrieb über ein Federelement (14) mit einem Kupplungselement (15) zum Kuppeln des Rotors mit dem Abtriebselement bzw. zum Versperren des Rotors gegen den Stator gekoppelt ist, derart, dass eine vom elektrischen Antrieb erzeugte Bewegung durch das Federelement (14) auf das Kupplungselement (15) übertragbar ist, wobei das Kupplungselement (15) durch das Federelement (14) im Rotor radial bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (14) durch eine vom elektrischen Antrieb antreibbare Drehspindel (13) bewegbar ist, und dass das Federelement (14) eine Schenkelfeder ist, deren eines Ende in die Windungen der Drehspindel eingreift.
Schliesseinrichtung mit einem in einem Stator (5) gelagerten Rotor (4), wobei der Rotor (4) durch einen elektronisch gesteuerten Antrieb mit einem Abtriebselement (8, 9) kuppelbar und/oder gegen den Stator (5) sperrbar ist, und wobei der elektrisch gesteuerte Antrieb im Rotor angeordnet ist und sich bei einer Drehbewegung des Rotors mit diesem mitdreht, wobei der elektrische Antrieb über ein Federelement (14) mit einem Kupplungselement (15) zum Kuppeln des Rotors mit dem Abtriebselement bzw. zum Versperren des Rotors gegen den Stator gekoppelt ist, derart, dass eine vom elektrischen Antrieb erzeugte Bewegung durch das Federelement (14) auf das Kupplungselement (15) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bohrschutzelement (21) drehbar im Rotor (4) angebracht ist und dass der Rotor (4) eine Sollbruchstelle (41) aufweist, welche ausserhalb eines sicheren Bereichs angeordnet ist.