AT387065B

AT387065B - Schloss mit wenigstens einem magnetrotor

Info

Publication number: AT387065B
Application number: AT93887A
Authority: AT
Inventors: Kurt Prunbauer; Roland Dipl Ing Groessinger
Original assignee: Evva Werke
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1988-11-25
Also published as: ATA93887A

Description

Die Erfindung betrifft ein Schloss mit einem Magnetrotor, dessen Drehstellung durch einen
Schlüsselmagneten entsprechend der gewählten magnetischen Codierung einstellbar und von einem
Abtastelement des Schlosses abtastbar ist.

Derartige Schlösser, sogenannte Magnetschlösser, sind bekannt und detailliert z. B. in den
AT-PS Nr. 341901 und Nr. 357430 beschrieben. Wesentliche Merkmale dieser und ähnlicher Schlösser sind Drehzuhaltungen in Form von Magnetrotoren, deren Drehlage entsprechend der magnetischen
Codierung zugehöriger Schlüsselmagnete einstellbar ist, wobei die richtige Drehstellung der Ma- gnetrotoren durch Abtastelemente des Schlosses abgetastet werden. Bei richtiger Drehstellung kann das Abtastelement in eine Ausnehmung des Magnetrotors eingeschoben werden und die Verschiebe- bewegung steuert ihrerseits ein Sperrelement, das die Sperrung des Schlosses bewirkt, bzw. ein
Verdrehen des Schlosses zulässt.

Die Bewegungsrichtung des Abtastelements kann jede beliebige
Richtung haben und verläuft in der Praxis überwiegend in Richtung des Radius des Magnetrotors, kann aber auch in axialer Richtung des Magnetrotors verlaufen. Derartige Schlösser können Zy- linderschlösser oder auch Schiebeschlösser sein. Bei Zylinderschlössern sind die Magnetrotoren in
Ausnehmungen des Zylinderkerns gelagert und die genannten Abtastelemente wirken einerseits mit den Magnetrotoren und anderseits mit Verrastungselementen des Zylindergehäuses zusammen, um das
Entsperren oder Sperren zu bewirken.

Der Erfindung liegt unter anderem das Problem des sogenannten Pendeln der Magnetrotoren zugrunde.

Die Magnetrotoren nehmen im Schloss eine beliebige Stellung ein, wenn der Schlüssel nicht ein- geschoben ist. Sobald der Schlüssel mit seinen Schlüsselmagneten in den Schlüsselkanal des
Schlosses eingeführt wird, verdrehen sich die Magnetrotore entsprechend der magnetischen Codierung in Richtung der gewünschten Drehlage. Dies wird weiter unten an Hand der Fig. l näher er- läutert.

Zur Erzielung einer hohen Ansprechgenauigkeit und Ansprechgeschwindigkeit des Magnetrotors ist eine möglichst reibungsfreie Lagerung des Magnetrotors erwünscht. Diese gute Lagerung bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass die Drehung des Magnetrotors bei Einnahme der gewünschten Drehstellung nicht sofort gestoppt wird, sondern dass um die Drehlage ein Pendeln auftritt, das bis zu einer 1/2 s dauern kann. Das Pendeln verringert die Funktionsbereitschaft des Schlosses und kann zu Fehlsperrungen führen.

Ein bisher bekanntgewordener Lösungsweg für das unerwünschte Pendeln der Magnetrotoren lag darin, die Lagerung in definierter Weise zu "verschlechtern", indem das Lager mit einer Reibungsfläche versehen wurde. In riachteiligerweise ergab sich dabei jedoch eine Verringerung der Stellgenauigkeit und ein undefiniertes Pendelverhalten. Weiters ergab sich nach längerer Versuchsdauer ein nicht unbeträchtlicher Verschleiss des Lagers.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass zur Dämpfung der Pendelbewegung des Magnetrotors (5) eine durch ein induziertes Magnetfeld wirksame Bremse vorgesehen ist. Weitere vorteilhafte Merkmale sind den nachfolgenden Ausführungen und den Zeichnungen zu entnehmen.

Fig. l zeigt schematisch die Anordnung eines Magnetschlüssels und des zugehörigen Magnetrotors im Schloss. Fig. 2 stellt einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemässe Magnetrotoranordnung und durch die angrenzenden Teile des Schlosses dar. Fig. 3 ist ein Schnitt gemäss Linie III-III in Fig. 2.

Fig. l zeigt rein schematisch das an sich bekannte Zusammenwirken von Schlüsselmagnet und Magnetrotor. Im Schlüssel-l-sitzt fest die Magnetpille --2--, die eine Magnetisierung mit dem Vektor --3-- aufweist. Mit --4-- ist die theoretische Trennlinie zwischen dem Nordpol und dem Südpol angedeutet.

Im Schloss, z. B. in einer Ausnehmung eines Zylinderkerns eines Zylinderschlosses, befindet sich der Magnetrotor --5--. Der Magnetrotor ist um seine Achse --6-- leicht drehbar. Der Magnetrotor weist den Magnetvektor --7-- auf. Weiters befindet sich im Aussenbereich des Magnetrotors ein Steuerelement, wie z. B. eine Ausnehmung --8--.

Der Magnetrotor ist frei verdrehbar und nimmt infolge des parallel in seiner Nähe angelegten Schlüssels-l-jene Stellung ein, die in Fig. l eingezeichnet ist. Es liegen somit die Pole,

Nord und Süd des Magnetrotors den Polen Süd und Nord des Schlüssels gegenüber. In dieser korrekten Drehlage des Magnetrotors kann ein Abtastelement --9-- in die Ausnehmung --8-- einge- schoben werden, wodurch in weiterer Folge das Schloss sperrbar ist. Im Fall eines falschen
Schlüssels würde dieser eine andere Ausrichtung des Magnetvektors-3-aufweisen, was zu einer andern Drehlage des Magnetrotors --5-- führt, so dass das Abtastelement --9-- an der Umfläche --10-- des Magnetrotors-5--ansteht und das Schloss so blockiert.

Fig. 2 zeigt einen radialen Querschnitt durch die Magnetrotoranordnung in einer bevorzugten
Ausführungsvariante. Da die Erfindung nur die Magnetrotoranordnung innerhalb des Schlosses be- trifft, sind die übrigen bereits bekanntgewordenen Bestandteile des Schlosses nicht dargestellt und auch nicht beschrieben. Auf den eingangs genannten Stand der Technik wird verwiesen.

Im Schlüsselkanal --11-- ist der Schlüssel-l-mit seiner Magnetpille --2-- eingeschoben.

In einer Ausnehmung --12-- des Zylinderkerns --13-- ist der Magnetrotor --5-- angeordnet. Zur
Lagerung dient der Achsbolzen --14--, der in die Achsbohrung --15-- des Magnetrotors eingreift.

Die eigentliche reibungsarme Lagerung erfolgt zwischen einer in die Achsbohrung --15-- einge- pressten Metallkugel --16-- und der Lagerfläche --17-- des Achsbolzens --14--. Die sich so er- gebende Punktlagerung ergibt äusserst niedrige Reibungswerte.

Der Magnetrotor --5-- besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Rotorkörper - -18--, der in sich den ringförmigen Magnetkörper --19-- aufnimmt. Der Magnetkörper-19-- ist der Codierung entsprechend so magnetisiert, dass in Zusammenspiel mit der Codierung des Schlüsselmagneten --2-- eine Drehlage des Magnetrotors hergestellt wird, bei der die Ausnehmung - des Magnetrotors-5-- dem Abtastelement-9-- gegenüberliegt. Das Abtastelement --9-- ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Abtastschieber --20-- verbunden, der seiner- seits dann mit Sperrelementen des Schlosses zusammenarbeitet.

In der Ausnehmung --12-- ist als erfindungswesentliches Element ein Ring --21-- einge- presst, der aus magnetisierbarem Material besteht. Der Ring --21-- umgibt den Magnetrotor --5--, ohne diesen zu berühren. Der Ring erstreckt sich teilweise über die Höhe des Magnetrotors und erstreckt sich weiters über die Drehebene --22-- der dem Schlüssel zugewandten Oberfäche des
Magnetrotors in Richtung zum Schlüssel.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 2 und ist von selbst verständlich.

Zur Wirkungsweise der erfindungsgemässen Anordnung lässt sich sagen, dass es durch die Pole des Magnetrotors zu einer Magnetisierung des Ringes kommt, wie dies in Fig. 3 schematisch eingezeichnet ist. Beim Auspendeln verdrehen sich die Pole des Magnetrotors gegenüber den zuvor aufmagnetisierten Polen des Ringes, wodurch es zu einer Abbremsung der Pendelbewegung kommt. Die Bremswirkung ist überraschend stark. Die Dauer des Pendeln ist etwa auf ein Zehntel verkürzt.

Die magnetischen Anforderungen an den Werkstoff dieses Ringes sind folgende : Das Streufeld des Rotors Hstreu an der Position des Ringes muss genügend gross sein, um dieses möglichst voll aufzumagnetisieren. Dies bedeutet, dass das Koerzitivfeld des Ring-Werkstoffes etwas kleiner als
Hstreu sein soll. Ausserdem soll dieser Werkstoff eine möglichst hohe Sättigungsmagnetisierung aufweisen. In Summe sollen die Ummagnetisierungsverluste möglichst gross sein. Als Werkstoff kommt reines Eisen oder ein anderes Material in Frage, dessen Hysteresis auf diesen Anwendungsfall optimiert werden kann. Bei dem erfindungsgemässen Magnetrotor ergibt sich noch der weitere Vorteil, dass er bei nicht eingeschobenem Schlüssel von seiner Lagerung abgehoben ist.

Der Grund hiefür ist, dass sich der magnetisierte Rotor in Richtung des maximalen Gradienten des Streufeldes zwischen Rotor und Ring bewegen muss. Die schon schwache Reibung zwischen der Kugel - und der Lagerfläche --17-- ist damit zur Gänze aufgehoben, so dass die Drehverstellung des Magnetrotors besonders rasch erfolgt. Erst beim Einstecken des Schlüssels kommt die Kugel - auf die Lagerfäche-17-zu liegen, da die Schlüsselelemente den Magnetrotor nicht nur drehen, sondern auch leicht anziehen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäss eingesetzten Ringe liegt darin, dass die magnetische Wechselwirkung benachbarter Rotoren weitgehend unterbunden ist ; der Ring schirmt das Streufeld der Rotoren ab. Die Position der Rotoren ist daher bei abgezogenem Schlüssel nunmehr wirklich zufällig. Dies macht ein logistisches Berechnen der Soll-Rotorposition aus der Ist-Position (bei ab-

gezogenem Schlüssel) unmöglich. Die Erfindung löst somit auch die Aufgabe, die Nachsperr- sicherheit von Magnetschlössern zu erhöhen.

Als zusätzliche Massnahme zur Bremsung der Pendelbewegung ist bei der Ausführungsform ge- mäss Fig. 2 eine Wirbelstrombremse vorgesehen. Dazu ist am Grund der Ausnehmung --12-- ein Plättchen --23-- aus sehr gut leitendem Material, wie z. B. Silber angeordnet.

Wird eine Wirbelstrombremse eingesetzt, so muss der Ring entweder aus einem sehr gut leit- fähigen Werkstoff (getempertes, sehr reines Silber oder Kupfer) oder aus einem magnetischen
Material mit möglichst hoher Permeabilität und hoher elektrischer Leitfähigkeit bestehen. Daraus erkennt man, dass die Wirbelstrombremsung und die Ummagnetisierungsbremse vorteilhaft kombiniert werden können. Beiden Bremsmethoden ist gemeinsam, dass es sich um eine geschwindigkeitsab- hängige Bremse handelt.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Schloss mit wenigstens einem Magnetrotor, dessen Drehstellung durch einen Schlüssel- magneten entsprechend der gewählten magnetischen Codierung einstellbar und von einem Abtast- element des Schlosses abtastbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dämpfung der Pendelbe- wegung des Magnetrotors (5) eine durch ein induziertes Magnetfeld wirksame Bremse vorgesehen ist.

Claims

2. Schloss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse von einem den Magnet- rotor (5) zumindest teilweise umgebenden magnetisierbaren Material gebildet ist.

3. Schloss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Magnetrotor (5) zumindest teilweise umgebende Material in Form eines Ringes (21) vorgesehen ist.

4. Schloss nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisierbare Material des Ringes (21) eine hohe Sättigungsmagnetisierung aufweist und dass das Koerzitivfeld des Materials des Ringes (21) etwas kleiner als das Streufeld Hstreu des Rotors ist, so dass in Summe die Magnetisierungsverluste gross sind.

5. Schloss nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring aus Eisen besteht.

6. Schloss nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (21) in die Ausnehmung im Schloss für die Lagerung des Magnetrotors (5) eingepresst ist.

7. Schloss nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ring (21) über die Drehebene (22) der dem Schlüssel (1) zugewandten Oberfläche des Magnetrotors (5) in Richtung zum Schlüssel hin erstreckt.

8. Schloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des Magnetrotors (5) im Bereich des Ringes (21) aus magnetisierbarem Material verringert ist.

9. Schloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetrotor auf einem Achsbolzen gelagert ist, wobei in einer. Achsbohrung des Magnetrotors eine auf der Stirnseite des Achsbolzens aufliegende Metallkugel eingepresst ist.

10. Schloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass etwa parallel zur Drehebene (22) des Magnetrotors (5) eine Wirbelstrombremsscheibe (23) aus gut leitfähigem Material, wie z. B. Silber oder Kupfer, angeordnet ist.

11. Schloss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (21) aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität und hoher elektrischer Leitfähigkeit besteht, wodurch sowohl eine Wirbelstrombremsung als auch eine Ummagnetisierungsbremsung gegeben ist.