BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Kontakteinrichtung zur Übertragung von elektrischen Signalen zwischen Schloss und Schlüssel an einem Zylinderschloss mit einem Statorgehäuse und einem in diesem angeordneten Rotor mit einem Schlüsselkanal, in dessen Bereich Kontaktelemente vorhanden sind, sowie einem Schlüssel mit einem integrierten elektronischen Informationsträger und am Schlüsselbart neben den mechanischen Kodierungen angeordneten Kontaktstellen.
Zylinderschlösser dieser Art finden dort Verwendung, wo die Sicherheit der bekannten, rein mechanischen Zylinderschlösser den Anforderungen nicht mehr genügt und sowohl am Schlüssel wie am Schloss zusätzliche elektronische Sicherheitsmittel angeordnet sind. Es ist bekannt, Schlüssel zu derartigen Zylinderschlössern mit mindestens einem Speicherelement zu bestücken, welches einen magnetischen oder elektronischen Kode enthält. Im Schloss befindet sich eine entsprechende Leseeinrichtung, wobei diese aus einer einfachen elektronischen Leseeinheit oder einem oder mehreren Mikroprozessoren bestehen kann. Zur Übertragung der gespeicherten Daten vom Schlüssel an das Schloss können optische, induktive oder mechanische Kontaktelemente eingesetzt werden.
Da Schlüssel und Zylinderschloss bei derartigen Schliesseinrichtungen vielen Störeinflüssen wie Verschmutzung, Deformation, starken Magnetfeldern, etc. ausgesetzt sind, ergeben sich häufig Störungen beim Gebrauch solcher mit elektronischen Zusatzelementen bestückten Schlössern und Schlüsseln. Dies trifft insbesondere dort zu, wo die Übertragung der gespeicherten Daten über optische oder induktive Kontaktelemente erfolgt.
Schlüssel und Schlösser, bei welchen elektronische Bauelemente mit Sicherheitsinformationen mit mechanischen Zuhaltungen, bzw. Kodierungen kombiniert werden, finden erst seit kurzer Zeit in breiterem Rahmen Anwendung.
Dabei hat sich gezeigt, dass die Verwendung von mechanischen Kontakten die höchste Sicherheit bei der Übertragung der Signale gewährleistet. Infolge des hohen Miniaturisierungsgrades der bekannten Zylinderschlösser und der notwendigen langen Lebensdauer der Kontaktpartien zwischen Schloss und Schlüssel, bereitet die Gestaltung der Kontaktelemente im Schloss ausserordentlich grosse Schwierigkeiten.
Die meisten der heute bekannten Kontaktelemente genügen den hohen Anforderungen an die Lebensdauer und Sicherheit bei Zylinderschlössern nicht. Aus der Patentschrift DE 3 245 681 Al ist ein derartiges Zylinderschloss mit zugehörigem Schlüssel bekannt. Bei dem dort beschriebenen Schlüssel sind am Schlüsselbart Einschnitte angeordnet, in welche bei in das Schloss eingestecktem Schlüssel Stiftzuhal tungen eingreifen. Diese Stiftzuhaltungen sind in einem Rotor gelagert, welcher im Statorgehäuse des Zylinderschlosses drehbar ist. Bei Übereinstimmung der Schlüsseleinschnitte mit den Eindringtiefen der Stiftzuhaltungen wird die Sperrung zwischen Rotor und Statorgehäuse aufgehoben.
Zusätzlich zu diesen mechanischen Kodierungen, bzw.
Zuhaltungen, ist am Ende des Schlüsselbartes ein elektronisches Sicherheitssystem angeordnet. Dazu befindet sich am Schlüsselbart ein Datenträgerring, beispielsweise in der Form eines Magnetstreifens oder mit einer Licht-, bzw.
elektro-optischen Punkt- oder Streifenrasterung. Im Schloss ist im Bereiche der Datenträger am Schlüssel ein Lesekopf angeordnet, welcher berührungslos den Kontakt zum Übergang von Informationen zwischen Schlüssel und Schloss herstellt. Diese Kontakt-, bzw. Leseeinheit dekodiert die auf dem Schlüssel enthaltenen Daten und prüft diese auf Übereinstimmung mit im Schloss gespeicherten Daten. Wenn Übereinstimmung vorliegt, wird über einen Elektromagnet und ein Sperrelement die Drehbewegung des Rotors freigegeben, und das Schloss kann geöffnet werden. Durch diese Anordnung kann die Zahl der möglichen Schliessvariationen durch die Überlagerung des elektronischen Systems über das mechanische wesentlich erhöht werden.
Das hier beschriebene System ist jedoch ausserordentlich störungsanfällig, da sich Fremdteile auf dem Datenträger am Schlüsselbart ansammeln können und die Übertragung der Daten zwischen Schlüssel und Schloss stören oder gar verhindern.
Zudem können die auf dem Datenträger am Schlüsselbart gespeicherten Daten durch starke Magnetfelder oder andere Fremdeinflüsse gewollt oder ungewollt verändert werden.
Dadurch verliert dieses Schloss-/Schlüsselsystem erheblich an Sicherheit und wird ausserordentlich störungsanfällig.
Störungen im elektronischen Bereich wirken sich zudem so aus, dass das Schloss auch bei Übereinstimmung der mechanischen Kodierung zwischen Schlüssel und Schloss nicht geöffnet werden kann, da der Rotor elektromechanisch gesperrt bleibt. Wird diese Sperre durch Überbrückung des elektronischen Systems gelöst, so beschränkt sich die Sicherheit des Schlosses auf diejenige eines rein mechanisch kodierten Schloss-/Schlüsselsystems.
Aus der Patentschrift DE 3 006 128 Al ist ein Schloss-/ Schlüsselsystem bekannt, bei welchem die Informationen vom Schlüssel an das Schloss über eine mechanische Kontakteinrichtung übertragen werden. Bei dieser Vorrichtung ist in der Reide des Schlüssels eine elektronische Schaltung untergebracht, welche unter anderem Speichereinheiten für elektronische Kodierungen enthält. Am Schlüsselbart sind Kontaktringe angeordnet, welche in Verbindung mit der elektronischen Schaltung stehen. Das Aufnahmegehäuse für den Schlüssel enthält Schleifkontakte, welche bei vollständig eingestecktem Schlüssel an den Kontaktflächen am Schlüsselbart anliegen. Neben dem Schlüsselgehäuse ist ein elektromagnetisch betätigbares Schloss angeordnet, welches von einer Schliesssteuerung, z. B. einem Mikroprozessor, gesteuert wird.
Bei Übereinstimmung der in der Elektronik des Schlüssels gespeicherten Daten mit den Zulassungsbedingungen in der Schliesssteuerung, öffnet diese das elektromagnetische Schloss. Es ist offensichtlich, dass die mechanische Kontaktanordnung in der Form eines koaxialen Klinkenstekkers, wie sie hier dargestellt ist, an einem mechanischen Zylinderschloss mit der bekannten Miniaturbauweise nur mit Schwierigkeiten einsetzbar ist. Koaxialstecker dieser Art sind voluminös und genügen den Anforderungen an Lebensdauer und Sicherheit wie sie bei mechanischen Zylinderschlössern gefordert werden nicht.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mechanische Kontakteinrichtung zwischen Schloss und Schlüssel zu schaffen, welche so klein ist, dass sie leicht in ein mechanisch-/elektronisches Zylinderschloss eingebaut werden kann, welche nur in einem Teilbereich des Rotorumfanges angeordnet ist, bei welcher die störungsfreie Kontaktierung zwischen Schloss und Schlüssel über eine lange Lebensdauer gewährleistet und trotz der starken Miniaturisierung eine Betriebssicherheit erreicht wird, welche derjenigen des mechanischen Schloss-/Schlüsselbereiches entspricht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass am Statorgehäuse im Bereiche der Kontaktstellen des Schlüsselbartes ein Mantelsegment ausgeschnitten, in diesem Ausschnitt ein Trägerkörper mit der Form eines Kreisringsegmentes angeordnet und lösbar mit dem Statorgehäuse verbunden ist, im Trägerkörper eine Leiterplatte und mindestens zwei Paare von mechanischen Kontaktelementen in Richtung der Achse des Schlosses nebeneinander angeordnet sind, die Kontaktelemente in der Mitte Anschlussteile aufweisen, diese Anschlussteile direkt mit der Leiterplatte verbunden sind und der Trägerkörper mit den Kontaktelementen und der Leiterplatte radial in das Statorgehäuse eingesetzt ist.
Nach der Erfindung besteht die Kontakteinrichtung am Schloss aus einem Trägerkörper, an welchem eine Leiterplatte und mindestens zwei Paare von mechanischen Kontaktelementen nebeneinander angeordnet sind. Die Kontaktelemente befinden sich in eingebautem Zustand in dem Bereiche des Schlosses, in welchem bei eingestecktem Schlüssel die am Schlüsselbart angeordneten Kontaktstellen positioniert sind. Die Kontaktelemente sind direkt mit der Leiterplatte verbunden, woraus sich eine sehr kompakte Bauweise im Bereiche des Trägerkörpers ergibt. Da der Trägerkörper die Form eines Kreisringsegmentes des Statorgehäuses aufweist, ist die durch den Trägerkörper mit den Kontaktelementen und der Leiterplatte gebildete Einheit radial in das Statorgehäuse einsetzbar.
Dies erleichtert den Ein- und Ausbau der Kontakteinrichtung mit mindestens einem Teil der zugehörigen elektronischen Bauelemente am Schloss.
Zudem lassen sich Kontaktelemente und Leiterplatte ausbauen, ohne dass drehbare Elemente des Schlosses, insbesondere der Rotor, ausgebaut werden müssen. Dies hat den weiteren Vorteil, dass der mechanische Teil des Schloss-/Schlüsselsystemes fertiggestellt und geprüft werden kann, ohne dass die Kontakteinrichtung und/oder elektronische Bauelemente im Schloss eingebaut sein müssen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Leiterplatte im Trägerkörper verbundenen Kontaktelemente aus Schleiffedern mit je einem Schenkelpaar bestehen, diese Schleiffedern im Bereiche der Mitte mit den Anschlussteilen an der Leiterplatte befestigt und an beiden Enden der Schenkel frei beweglich im Trägerkörper oder im Statorgehäuse geführt sind, die Schenkel jeder Schleiffeder beidseits des Anschlussteiles je eine Tangente an den Aussendurchmesser des Rotors bilden und die Schenkel berührungsfrei zum Rotor angeordnet sind. Als vorteilhaft erweist sich auch, dass die Schenkel der Schleiffedern im Mittelbereich einen Längsschlitz aufweisen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind in den beiden Auflageflächen zwischen Statorgehäuse und Trägerkörper am Statorgehäuse und/oder am Trägerkörper parallele, etwa rechtwinklig zur Rotorachse verlaufende Führungsnuten angeordnet, und die freien Enden der Schenkel der Schleiffedern sind in diesen Nuten beweglich gelagert.
Die als Schleiffedern mit je einem Schenkelpaar ausgebildeten Kontaktelemente sind über den an der Leiterplatte befestigten Anschlussteil in ihrer Lage im Schloss, bzw. am Trägerkörper, festgelegt. Der Abstand zwischen den einzelnen Schleiffedern entspricht dem Abstand der Kontaktstellen am Schlüsselbart. Je ein Schenkel jeder Schleiffeder bildet beidseits des Anschlussteiles eine Tangente an einen Aussendurchmesser des Rotors, ohne den Rotor zu berühren, was durch die frei bewegliche Führung der Enden der Schenkel im Trägerkörper oder im Statorgehäuse gewährleistet ist.
Durch die Befestigung der Schleiffedern an der Leiterplatte einerseits und die frei bewegliche Führung der Schenkelenden im Trägerkörper oder im Statorgehäuse anderseits sind die in Richtung der Achse des Schlosses hintereinander angeordneten Schleiffedern in ihrer Position eindeutig festgelegt, beanspruchen jedoch gleichzeitig nur einen Teilbereich des Umfanges des Rotors. Diese Anordnung der Schenkel der Schleiffedern gewährleistet zudem die genaue Bemessung der Kontaktkräfte sowie eine hohe Sicherheit und Lebensdauer. Da die Schenkel der Schleiffedern genau positioniert und in ihrer gegenseitigen Lage festgelegt sind, können diese breiter ausgeführt und zusätzlich mit einem Längsschlitz versehen werden.
Dadurch entstehen pro Kontaktstelle am Schlüsselbart zwei Kontaktstellen an jedem Schleiffederschenkel, was eine Erhöhung des Kontaktsicherheitsfaktors in der zweiten Potenz darstellt. Zusätzlich werden geometrische Ungleichförmigkeiten im Übergangsbereich zwischen Kontaktstelle am Schlüssel und am Schloss besser ausgeglichen, woraus eine zusätzliche Verbesserung des Übergangskontaktes resultiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die freien Enden der Schenkel der Schleiffedern mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen und/oder die Führungsnuten sind mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen. Für die Isolationsschichten sind verschiedene bekannte Materialien wie z. B. Teflon einsetzbar.
Im weiteren besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, dass die Schleiffedern im Bereiche von maximal 90 " beidseitig der Abzugsposition des Schlüsselkanales angeordnet sind. Da die Abzugsposition des Schlüsselkanales mit derjenigen Position identisch ist, in welcher der Schlüssel in das Schloss eingesteckt werden kann, folgt daraus, dass die Übertragung von Daten zwischen Schlüssel und Schloss während maximal 90 " Drehbewegung des Schlüssels in beiden Richtungen möglich ist. Durch die symmetrische Ausbildung der Schleiffedern beidseitig des Schlüsselkanals wird die Erzeugung eines elektrischen Kontaktes zwischen Schloss und Schlüssel in beiden Drehrichtungen gewährleistet.
Weitere erfinderische Verbesserungen bestehen darin, dass der Rotor im Bereiche der Schleiffedern am Aussenmantel mindestens eine Ringnut aufweist und zwischen den Schleiffedern und dem Nutboden ein Zwischenraum besteht. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass bei vollständig in den Schlüsselkanal des Rotors eingestecktem Schlüssel die eine Schmalseite mit den Kontaktstellen des Schlüssels über den Nutboden am Rotor vorsteht und während eines Teils der Drehbewegung des Rotors die Schleiffedern berührt.
Eine weitere Verbesserung der Kontakteinrichtung lässt sich dadurch erreichen, dass an der Leiterplatte ein Mikroschalter angeordnet ist, dieser Mikroschalter in den elektrischen Stromkreis eingeschaltet ist und als Schaltelement einen Schaltstift aufweist, dessen Ende in den Schlüsselkanal ragt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Mikroschalter eine Folientaste, welche in die Leiterplatte integriert ist. Folientastaturen finden zur Zeit bei Bedienungsfeldern von Maschinensteuerungen Verwendung. Die Kombination mit einem Schaltstift ermöglicht die Integration in das Netz der elektrischen Leiter auf der Leiterplatte und damit die Zusammenfassung der wesentlichen elektrischen Teile auf der Leiterplatte.
In einfacher Weise kann der Erfindungsgegenstand zur Ansteuerung der Stromquellen verwendet werden, indem der Schaltstift des Mikroschalters im Bereiche der hinteren, sich vom Beginn der Kontaktpartie gegen das Schlüsselende erstreckenden drei Viertel der Länge des Schlüsselbartes mit dem Schlüssel zusammenwirkt. Der Mikroschalter wird somit betätigt, bevor der Schlüssel vollständig in das Schloss eingesteckt ist. Dies hat den Vorteil, dass Batterien, z. B.
durch Abbau der Passivierungsschicht bei Litium Batterien, und andere elektronische Bauelemente aktiviert werden, bevor die Signalübertragung zwischen Schlüssel und Schloss beginnt. Je nach Anlaufträgheit des elektronischen Systems wird der Mikroschalter mehr gegen den ersten Viertel des Schlüsselbartes oder gegen die Kontaktpartie angeordnet.
Die erfindungsgemässe Kontakteinrichtung ist in kompakter und miniaturisierter Bauweise ausführbar. Sie lässt sich leicht mit den bekannten mechanischen Schloss-/Schlüsselsystemen kombinieren und in entsprechende Zylinderschlösser integrieren. Die Sicherheit der Kontaktierung zwischen Schloss und Schlüssel wird durch die vorgeschlagene Einrichtung gegenüber den bekannten Systemen erheblich erhöht, woraus eine wesentliche Verbesserung der Betriebssicherheit des mechanisch-/elektronischen Schloss-/Schlüsselsystems folgt. Der Zusammenbau entsprechender Schlosseinheiten ist sehr einfach, da die Kontakteinrichtung keine rotierenden Teile umfasst. Auch der Austausch defekter Kontakteinrichtungen mit den zugehörigen Leiterplattenteilen ist möglich, ohne in den mechanischen Teil des Schlosses einzugreifen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zylinderschlosses mit eingestecktem Schlüssel und einem Teilschnitt im Bereiche der Kontakteinrichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Zylinderschloss im Bereiche der Kontakteinrichtung,
Fig. 3 den Trägerkörper der Kontakteinrichtung im Schloss in vergrössertem Massstabe und in einem Längsschnitt,
Fig. 4 ein Kontaktelement in der Form einer Schleiffeder in vergrössertem Massstabe.
Das in Figur 1 dargestellte Zylinderschloss 1 ist Bestandteil eines Doppelzylinderschlosses, welches mit bekannten mechanischen Zuhaltungen und zusätzlich mit einer elektronischen Sicherheitseinrichtung versehen ist. Das Zylinderschloss 1 besteht im wesentlichen aus einem Stator 4, einem Statorgehäuse 3 und einem in Figur 2 dargestellten Rotor 5. Das ganze Schloss ist von einem Aussenmantel 11 umgeben. Ein in das Zylinderschloss 1 eingesteckter Flachschlüssel 2 besteht aus einer Reide 10 und einem Schlüsselbart 7. Im hinteren Bereich des Schlüsselbartes 7 ist eine Kontaktpartie 12 angeordnet, auf welcher sich Kontaktstellen 8 befinden. Diese Kontaktstellen 8 sind über elektrische Leiter 13 mit einem elektronischen Informationsträger 8 verbunden.
Im dargestellten Beispiel besteht der elektronische Informationsträger 9 aus einem Mikroprozessor und/oder einer anwendungsorientierten integrierten Schaltung (ASIC) mit einem oder mehreren Speicherelementen, welcher elektronische Informationen verarbeiten und erkennen kann. Diese elektronischen Bauelemente des Informationsträgers 9 sind in der Reide 10 des Schlüssels 2 eingebaut. Im Rotor 5 des Zylinderschlosses 1 sind im Bereiche des Schlüsselbartes 7 nicht dargestellte mechanische Zuhaltungen angeordnet, welche mit mechanischen Kodierungen am Schlüsselbart 7 zusammenwirken. Diese mechanische Schliessung kann in bekannter Weise beispielsweise nach dem Europäischen Patent Nr. 8 310 ausgeführt sein.
Der mechanische Teil des Zylinderschlosses 1 wird freigegeben, wenn der richtige Schlüssel 2 vollständig in den Schlüsselkanal 6 eingeschoben ist. Im unteren Teil des Zylinderschlosses list im weiteren eine elektromagnetische Sperreinrichtung eingebaut, welche zwischen Rotor 5 und Stator 4 wirkt. Zu dieser elektromagnetischen Sperreinrichtung gehört auch eine Leiterplatte 14, an welcher die Kontaktelemente in der Form von Schleiffedern 15 befestigt sind.
Auf der Leiterplatte 14 sind ebenfalls elektronische Bauelemente 41 angeordnet und über elektrische Leiter mit den Schleiffedern 15 verbunden. Diese elektronischen Bauelemente 41 umfassen je nach Ausführungsart des Schlosses einfache elektronische Teile, Speicherelemente oder einen oder mehrere Mikroprozessoren. Für den Betrieb des elektronischen Systems ist auch eine nicht dargestellte Stromquelle vorhanden. Der Mikroprozessor des elektronischen Bauelementes 41 im Zylinderschloss 1 liest die Daten aus dem elektronischen Informationsträger 9 am Schlüssel 2 und speichert bei Bedarf neue Daten in diesem Informationsträger 9 ab.
Enthält der elektronische Informationsträger 9 am Schlüssel 2 die richtigen Daten, so wird die elektromagnetische Sperre im Zylinderschloss 1 freigegeben, und das Schloss kann durch Drehen des Rotors 5 geöffnet werden, wenn gleichzeitig die mechanischen Kodierungen am Schlüsselbart 7 richtig sind. Die Übertragung der Daten vom Schlüssel 2 an das Schloss 1 und umgekehrt erfolgt über die Schleiffedern 15 im Zylinderschloss 1 und über die an der Kontaktpartie 12 des Schlüsselbartes 7 angeordneten Kontaktstellen 8. Im dargestellten Beispiel sind vier Schleiffedern 15 und dementsprechend auch an jeder Schmalseite 20, 21 des Schlüsselbartes 7 vier Kontaktstellen 8 vorhanden.
Sowohl die einzelnen Schleiffedern 15 wie auch die einzelnen Kontaktstellen 8 sind gegeneinander isoliert und über die integrierten elektrischen Leiter mit den entsprechenden elektronischen Bauelementen 9 und 41 verbunden. Die Leiterplatte 14 und die Schleiffedern 15 sind in einem Trägerkörper 16 angeordnet, welcher aus einem Kreisringsegment besteht und rechtwinklig zur Schlossachse 17 in das Statorgehäuse 3 eingeschoben und lösbar mit diesem Gehäuse 3 verbunden ist.
An der Leiterplatte 14 ist ein Mikroschalter 42 angeordnet.
Dieser Mikroschalter 42 umfasst eine in die Leiterplatte 14 integrierte Folientaste 44, welche den Stromkreis im Zylinderschloss 1 öffnet oder schliesst. Die Betätigung der Folientaste 44 erfolgt mittels des Schlüsselbartes 7, welcher beim Einschieben in den Schlüsselkanal 6 auf einen Schaltstift 43 einwirkt. Der Schaltstift 43 ist im Stator 4 abgestützt und ebenfalls Teil des Mikroschalters 42.
Der Schnitt durch das Zylinderschloss 1 im Bereiche der Kontakteinrichtung entsprechend der Figur 2 zeigt das Statorgehäuse 3, den Rotor 5 mit dem Schlüsselkanal 6, die Kontaktpartie 12 des Schlüsselbartes 7 und den Trägerkörper 16.
Dieser Trägerkörper 16 weist eine Aussparung 22 mit Seitennuten 23, 24 auf, in welcher die Leiterplatte 14 befestigt ist.
Auf der Leiterplatte 14 befinden sich mindestens auf der oberen Seite elektrische Leiter 25. Diese stellen in der Form von gedruckten Schaltungen die Verbindungen zum Mikroschalter 42 und zu den Anschlussstellen her. An der unteren Seite der Leiterplatte 14 sind die Schleiffedern 15 angeordnet.
Jede Schleiffeder 15 weist einen Anschlussteil 26 auf, welcher die Leiterplatte 14 durchdringt und an deren oberen Fläche mit den elektrischen Leitern 25, zum Beispiel durch Löten, verbunden ist. Im weiteren besteht jede Schleiffeder 15 aus zwei Schenkeln 27,28, deren Enden 29,30 im Trägerkörper 16 geführt sind.
Für die Führung der Enden 29, 30 der Schleiffedern 15 ist der Trägerkörper 16 wie in Figur 3 dargestellt mit Führungsnuten 31 versehen. Diese Führungsnuten 31 sind in der Auflagefläche 32 des Trägerkörpers 16 angeordnet und verlaufen rechtwinklig zur Schlossachse 17. DerTrägerkörper 16 liegt mit der Fläche 32 auf der Auflagefläche 33 am Statorgehäuse 3 auf und ist mit Schrauben 34, 35 lösbar mit diesem verbunden. Der Trägerkörper 16 hat die Form eines Kreisringsegmentes und ist in eine entsprechende Aussparung am Statorgehäuse 3 eingefügt.
Die Schleiffeder gemäss Figur 4 weist ein Paar Schenkel 27, 28 auf. Beide Schenkel 27 und 28 sind in der Mitte mit einem Längsschlitz 36 versehen und über dem Kontaktbereich in zwei voneinander unabhängig bewegliche Teile geteilt. Die Enden 29 und 30 der Schenkel 27 und 28 sind gebogen und bilden Gleitbereiche 37 und 38. Diese Gleitbereiche 37, 38 sind mit einer isolierenden Schicht 39, 40 versehen, wobei im dargestellten Beispiel Teflon verwendet wird. Diese Beschichtungen 39 und 40 dienen dazu, die Schenkel 27, 28 der Schleiffeder 15 elektrisch vom Trägerkörper 16 zu isolieren und gleichzeitig das Gleiten der Federenden 29,30 in den Führungsnuten 31 zu gewährleisten. Im mittleren Bereich ist die Schleiffeder 15 so geformt, dass sie in die Aussparung 22 am Trägerkörper 16 eingeführt werden kann und sich das Anschlussteil 26 herausformen lässt.
Zur Erhöhung der Isolations- und Gleitsicherheit sind auch die Führungsnuten 31 sowie die Auflagefläche 33 mit entsprechenden Beschichtungen aus Teflon versehen.
Wie aus Figur 2 erkennbar ist, sind die Kontaktstellen 8 am Schlüssel 2 an dessen Schmalseiten 20 und 21 angeordnet.
Die Kontaktstellen 8 sind dabei an beiden Schmalseiten 20, 21 symmetrisch ausgebildet und in gleicher Weise über die elektrischen Leiter 13 mit den elektronischen Bauelementen 9 im Schlüssel 2 verbunden. Im Bereiche der Kontakteinrichtung ist am Rotor 5 eine Ringnute 18 ausgebildet, wodurch in diesem Bereich zwischen dem Rotor 5, dem Statorgehäuse 3 und dem Trägerkörper 16 ein Ringspalt entsteht. Im oberen Bereiche dieser Ringnute 18 sind die Schenkel 27, 28 der Schleiffedern 15 positioniert. Ihre Position ist dabei einerseits durch die Befestigung des Anschlussteiles 26 an der Leiterplatte 14 und anderseits durch die zwangsläufige Führung der Enden 29, 30 in den Führungsnuten 31 bestimmt.
Die Schenkel 27, 28 bilden beidseits des Anschlussteiles 26, bzw. des Schlüsselkanales 6 in Abzugsposition Tangenten an einen Aussendurchmesser des Rotors 5, wobei sie berührungsfrei zum Mantel des Rotors 5 angeordnet sind. Zwischen dem Nutboden 19 am Rotor 5 und den beiden Schenkeln 27, 28 der Schleiffeder 15 besteht somit ein Zwischenraum. Die Abmessungen der Kontaktpartie 12 mit den Kontaktstellen 8 am Schlüsselbart 7 und der Nute 18 am Rotor 5 sind so ausgewählt, dass die Schmalseite 20 der Kontaktpartie 12 über den Nutboden 19 vorsteht. Dieser Überstand ist so bemessen, dass im dargestellten Beispiel die Kontaktstellen 8 an der Schmalseite 20 bei einer Verdrehung des Rotors 5 einen der Schenkel 27 oder 28 berühren und diesen soweit aus seiner Ruheposition auslenken, bis die gewünschte Kontaktkraft erreicht ist.
Dadurch wird die elektrische Verbindung zwischen den elektronischen Bauelementen 9, 41 im Schloss 1 und im Schlüssel 2 hergestellt, und es können Daten übermittelt werden, solange die Kontaktstellen 8 mit einem der Schenkel 27, 28 der Schleiffedern 15 in Verbindung stehen.
Die erfindungsgemässe Konstruktion ermöglicht die Vormontage der Schleiffedern 15 an der Leiterplatte 14 und die Montage der Leiterplatte 14 am Trägerkörper 16 bevor diese in das Schloss eingefügt wird. Da die Schenkel 27, 28 der Schleiffedern 15 nach ihrer Montage im Trägerkörper 16 beidseitig an diesem abgestützt sind, kann die Funktionsfähigkeit und Belastbarkeit der Schleiffeder 15 vor dem Einbau in das Schloss 1 getestet und geprüft werden. Unabhängig davon kann der gesamte mechanische Teil des Zylinderschlosses 1 vollständig montiert und ebenfalls ausgetestet werden. Dadurch lässt sich der Herstellvorgang derartiger
Schlösser wesentlich vereinfachen, und die Ausschussquote wird erheblich reduziert.
Eine weitere Verbesserung der
Kontaktierung zwischen der Schleiffeder 15 und den Kon taktstellen 8 am Schlüsselbart 7 wird durch die Aufteilung der Schenkel 27, 28 in zwei voneinander unabhängig beweg- liche Teile erreicht. Diese Anordnung ermöglicht eine Reduktion der Fehlerquote in der Höhe der zweiten Potenz.
Da die Schleiffedern 15 nur von aussen an die sich drehenden
Teile des Rotors 5 und des Schlüssels 2 herangeführt werden, kann der Ein- und Ausbau des Trägerkörpers 16 mit der eingebauten Leiterplatte 14 und den Schleiffedern 15 ohne Eingriff in den mechanischen Teil des Zylinderschlosses 1 erfolgen. Um diese Zugänglichkeit zu gewährleisten, erstrecken sich die Schleiffedern 15 maximal über den Bereich von 90 beidseitigder Abzugposition des Schlüsselkanales 6 im Zylinderschloss 1.
DESCRIPTION
The invention relates to a contact device for transmitting electrical signals between the lock and key on a cylinder lock with a stator housing and a rotor arranged therein with a key channel, in the area of which there are contact elements, and a key with an integrated electronic information carrier and on the key bit next to the mechanical coding arranged contact points.
Cylinder locks of this type are used where the security of the known, purely mechanical cylinder locks no longer meets the requirements and where additional electronic security means are arranged both on the key and on the lock. It is known to equip keys to such cylinder locks with at least one storage element which contains a magnetic or electronic code. A corresponding reading device is located in the lock, which can consist of a simple electronic reading unit or one or more microprocessors. Optical, inductive or mechanical contact elements can be used to transfer the stored data from the key to the lock.
Since the key and cylinder lock in such locking devices are exposed to many interfering influences such as contamination, deformation, strong magnetic fields, etc., there are often malfunctions when using such locks and keys equipped with additional electronic elements. This is particularly true where the stored data is transmitted via optical or inductive contact elements.
Keys and locks, in which electronic components with security information are combined with mechanical tumblers or codes, have only recently been used in a broader context.
It has been shown that the use of mechanical contacts ensures the highest level of security when transmitting the signals. Due to the high degree of miniaturization of the known cylinder locks and the necessary long service life of the contact parts between the lock and key, the design of the contact elements in the lock is extremely difficult.
Most of the contact elements known today do not meet the high demands on the service life and security of cylinder locks. Such a cylinder lock with associated key is known from the patent DE 3 245 681 A1. In the key described there, incisions are arranged on the key bit, into which lines engage when the key is inserted into the lock. These pin tumblers are mounted in a rotor which can be rotated in the stator housing of the cylinder lock. If the key incisions match the penetration depths of the pin tumblers, the blocking between the rotor and the stator housing is released.
In addition to these mechanical codes or
Tumblers, an electronic security system is arranged at the end of the key bit. For this purpose there is a data carrier ring on the key bit, for example in the form of a magnetic strip or with a light or
electro-optical dot or stripe screening. In the lock, a read head is arranged in the area of the data carrier on the key, which makes contact-free contact for the transfer of information between the key and lock. This contact or reading unit decodes the data contained on the key and checks it for correspondence with the data stored in the lock. If there is a match, the rotary movement of the rotor is released via an electromagnet and a locking element, and the lock can be opened. With this arrangement, the number of possible closing variations can be significantly increased by superimposing the electronic system on the mechanical one.
However, the system described here is extremely susceptible to malfunctions, since foreign parts can accumulate on the data carrier at the key bit and interfere with or even prevent the transmission of data between the key and lock.
In addition, the data stored on the data carrier at the key bit can be intentionally or unintentionally changed by strong magnetic fields or other external influences.
As a result, this lock / key system loses considerable security and is extremely susceptible to failure.
Faults in the electronic area also have the effect that the lock cannot be opened even if the mechanical coding between the key and lock matches, since the rotor remains locked electromechanically. If this lock is released by bridging the electronic system, the security of the lock is limited to that of a purely mechanically coded lock / key system.
A lock / key system is known from patent specification DE 3 006 128 A1, in which the information is transmitted from the key to the lock via a mechanical contact device. In this device, an electronic circuit is housed in the key of the key, which contains, among other things, storage units for electronic coding. Contact rings, which are connected to the electronic circuit, are arranged on the key bit. The receptacle housing for the key contains sliding contacts which rest on the contact surfaces on the key bit when the key is fully inserted. In addition to the key housing, an electromagnetically actuated lock is arranged, which is operated by a locking control, e.g. B. a microprocessor is controlled.
If the data stored in the electronics of the key matches the approval conditions in the locking control, this opens the electromagnetic lock. It is obvious that the mechanical contact arrangement in the form of a coaxial jack plug, as shown here, can only be used with difficulty on a mechanical cylinder lock with the known miniature construction. Coaxial connectors of this type are voluminous and do not meet the requirements for durability and security that mechanical cylinder locks require.
It is an object of the present invention to provide a mechanical contact device between the lock and key, which is so small that it can easily be installed in a mechanical / electronic cylinder lock, which is arranged only in a partial area of the rotor circumference, in which the trouble-free Contact between lock and key is guaranteed over a long service life and, despite the strong miniaturization, operational security is achieved which corresponds to that of the mechanical lock / key area.
This object is achieved in that a jacket segment is cut out on the stator housing in the area of the contact points of the key bit, a carrier body in the form of a circular ring segment is arranged in this cutout and is detachably connected to the stator housing, a circuit board and at least two pairs of mechanical contact elements in the carrier body Are arranged side by side in the direction of the axis of the lock, the contact elements have connecting parts in the middle, these connecting parts are connected directly to the printed circuit board and the carrier body with the contact elements and the printed circuit board is inserted radially into the stator housing.
According to the invention, the contact device on the lock consists of a carrier body on which a printed circuit board and at least two pairs of mechanical contact elements are arranged side by side. The contact elements are in the installed state in the areas of the lock in which the contact points arranged on the key bit are positioned when the key is inserted. The contact elements are connected directly to the circuit board, which results in a very compact design in the area of the carrier body. Since the carrier body has the shape of a circular ring segment of the stator housing, the unit formed by the carrier body with the contact elements and the printed circuit board can be inserted radially into the stator housing.
This facilitates the installation and removal of the contact device with at least some of the associated electronic components on the lock.
In addition, contact elements and circuit board can be removed without having to remove rotatable elements of the lock, in particular the rotor. This has the further advantage that the mechanical part of the lock / key system can be completed and checked without the contact device and / or electronic components having to be installed in the lock.
A preferred embodiment of the invention is characterized in that the contact elements connected to the circuit board in the carrier body consist of loop springs with one pair of legs each, these loop springs are fastened to the circuit board in the middle with the connecting parts and are freely movable in the carrier body or at both ends of the legs are guided in the stator housing, the limbs of each loop spring form a tangent to the outer diameter of the rotor on both sides of the connecting part and the limbs are arranged without contact with the rotor. It has also proven to be advantageous that the legs of the loop springs have a longitudinal slot in the central region.
According to a further advantageous embodiment, parallel guide grooves running approximately at right angles to the rotor axis are arranged in the two contact surfaces between the stator housing and carrier body on the stator housing and / or on the carrier body, and the free ends of the legs of the grinding springs are movably supported in these grooves.
The contact elements designed as loop springs, each with a pair of legs, are fixed in their position in the lock or on the carrier body via the connection part fastened to the printed circuit board. The distance between the individual grinding springs corresponds to the distance between the contact points on the key bit. One leg of each loop spring forms a tangent to an outer diameter of the rotor on both sides of the connecting part without touching the rotor, which is ensured by the freely movable guidance of the ends of the legs in the carrier body or in the stator housing.
Due to the attachment of the wiper springs on the circuit board on the one hand and the freely movable guidance of the leg ends in the carrier body or in the stator housing on the other hand, the wiper springs arranged one behind the other in the direction of the axis of the lock are clearly defined in their position, but at the same time only occupy a portion of the circumference of the rotor. This arrangement of the legs of the wiper springs also ensures the exact dimensioning of the contact forces as well as a high level of safety and service life. Since the legs of the grinding springs are precisely positioned and fixed in their mutual position, they can be made wider and additionally provided with a longitudinal slot.
This creates two contact points on each key spring leg for each contact point on the key bit, which represents an increase in the contact reliability factor in the second power. In addition, geometric irregularities in the transition area between the contact point on the key and on the lock are better compensated, which results in an additional improvement in the transition contact.
In a further preferred embodiment, the free ends of the legs of the loop springs are provided with an electrically insulating layer and / or the guide grooves are provided with an electrically insulating layer. Various known materials such as. B. Teflon can be used.
Furthermore, a preferred embodiment consists in the fact that the grinding springs are arranged in the range of at most 90 "on both sides of the withdrawal position of the key channel. Since the withdrawal position of the key channel is identical to the position in which the key can be inserted into the lock, it follows that that the transfer of data between the key and lock is possible during a maximum 90 "rotation of the key in both directions. The symmetrical design of the wiper springs on both sides of the key channel ensures that electrical contact is made between the lock and key in both directions of rotation.
Further inventive improvements consist in the fact that the rotor has at least one annular groove in the area of the loop springs on the outer casing and that there is a space between the loop springs and the bottom of the groove. A further preferred embodiment consists in that when the key is completely inserted into the key channel of the rotor, the one narrow side with the contact points of the key protrudes beyond the groove base on the rotor and touches the sliding springs during part of the rotary movement of the rotor.
A further improvement of the contact device can be achieved in that a microswitch is arranged on the circuit board, this microswitch is switched into the electrical circuit and has a switching pin as the switching element, the end of which protrudes into the key channel. In a further embodiment of the invention, the microswitch comprises a membrane key which is integrated in the printed circuit board. Membrane keyboards are currently used in control panels of machine controls. The combination with a switching pin enables integration into the network of electrical conductors on the circuit board and thus the combination of the essential electrical parts on the circuit board.
In a simple manner, the subject of the invention can be used to control the current sources, in that the switching pin of the microswitch interacts with the key in the area of the rear three quarters of the length of the key bit, which extends from the beginning of the contact area towards the key end. The microswitch is thus activated before the key is fully inserted into the lock. This has the advantage that batteries, e.g. B.
by removing the passivation layer in lithium batteries and other electronic components before the signal transmission between key and lock begins. Depending on the inertia of the electronic system, the microswitch is placed more against the first quarter of the key bit or against the contact area.
The contact device according to the invention can be implemented in a compact and miniaturized construction. It can be easily combined with the well-known mechanical lock / key systems and integrated into corresponding cylinder locks. The security of the contact between lock and key is considerably increased by the proposed device compared to the known systems, which results in a significant improvement in the operational security of the mechanical / electronic lock / key system. The assembly of corresponding lock units is very simple since the contact device does not comprise any rotating parts. It is also possible to exchange defective contact devices with the associated circuit board parts without interfering with the mechanical part of the lock.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
1 is a schematic representation of a cylinder lock with a key inserted and a partial section in the area of the contact device,
2 shows a cross section through the cylinder lock in the area of the contact device,
3 shows the carrier body of the contact device in the lock on an enlarged scale and in a longitudinal section,
Fig. 4 shows a contact element in the form of a grinding spring on an enlarged scale.
The cylinder lock 1 shown in Figure 1 is part of a double cylinder lock, which is provided with known mechanical tumblers and also with an electronic security device. The cylinder lock 1 essentially consists of a stator 4, a stator housing 3 and a rotor 5 shown in FIG. 2. The entire lock is surrounded by an outer casing 11. A flat key 2 inserted into the cylinder lock 1 consists of a ridge 10 and a key bit 7. In the rear area of the key bit 7 there is a contact part 12 on which contact points 8 are located. These contact points 8 are connected to an electronic information carrier 8 via electrical conductors 13.
In the example shown, the electronic information carrier 9 consists of a microprocessor and / or an application-oriented integrated circuit (ASIC) with one or more memory elements, which can process and recognize electronic information. These electronic components of the information carrier 9 are installed in the box 10 of the key 2. Mechanical tumblers (not shown) are arranged in the area of the key bit 7 in the rotor 5 of the cylinder lock 1, which interact with mechanical codes on the key bit 7. This mechanical closure can be carried out in a known manner, for example according to European Patent No. 8,310.
The mechanical part of the cylinder lock 1 is released when the correct key 2 is fully inserted into the key channel 6. In the lower part of the cylinder lock, an electromagnetic locking device is also installed, which acts between the rotor 5 and the stator 4. This electromagnetic locking device also includes a printed circuit board 14 to which the contact elements in the form of loop springs 15 are fastened.
Electronic components 41 are likewise arranged on the printed circuit board 14 and connected to the wiper springs 15 via electrical conductors. Depending on the design of the lock, these electronic components 41 comprise simple electronic parts, memory elements or one or more microprocessors. A power source, not shown, is also provided for operating the electronic system. The microprocessor of the electronic component 41 in the cylinder lock 1 reads the data from the electronic information carrier 9 on the key 2 and stores new data in this information carrier 9 if necessary.
If the electronic information carrier 9 contains the correct data on the key 2, the electromagnetic lock in the cylinder lock 1 is released and the lock can be opened by turning the rotor 5 if the mechanical codes on the key bit 7 are correct at the same time. The data is transmitted from the key 2 to the lock 1 and vice versa via the sliding springs 15 in the cylinder lock 1 and via the contact points 8 arranged on the contact part 12 of the key bit 7. In the example shown there are four sliding springs 15 and accordingly also on each narrow side 20, 21 of the key bit 7 four contact points 8 available.
Both the individual wiper springs 15 and the individual contact points 8 are insulated from one another and connected to the corresponding electronic components 9 and 41 via the integrated electrical conductors. The circuit board 14 and the sliding springs 15 are arranged in a carrier body 16, which consists of a circular ring segment and is inserted at right angles to the lock axis 17 into the stator housing 3 and is detachably connected to this housing 3.
A microswitch 42 is arranged on the printed circuit board 14.
This microswitch 42 comprises a membrane key 44 integrated in the printed circuit board 14, which opens or closes the circuit in the cylinder lock 1. The membrane key 44 is actuated by means of the key bit 7, which acts on a switching pin 43 when inserted into the key channel 6. The switching pin 43 is supported in the stator 4 and is also part of the microswitch 42.
The section through the cylinder lock 1 in the area of the contact device according to FIG. 2 shows the stator housing 3, the rotor 5 with the key channel 6, the contact part 12 of the key bit 7 and the carrier body 16.
This carrier body 16 has a recess 22 with side grooves 23, 24, in which the circuit board 14 is fastened.
There are electrical conductors 25 on the printed circuit board 14, at least on the upper side. These form the connections to the microswitch 42 and to the connection points in the form of printed circuits. The grinding springs 15 are arranged on the lower side of the printed circuit board 14.
Each loop spring 15 has a connection part 26 which penetrates the printed circuit board 14 and is connected on its upper surface to the electrical conductors 25, for example by soldering. In addition, each loop spring 15 consists of two legs 27, 28, the ends 29, 30 of which are guided in the carrier body 16.
To guide the ends 29, 30 of the grinding springs 15, the carrier body 16 is provided with guide grooves 31 as shown in FIG. 3. These guide grooves 31 are arranged in the support surface 32 of the support body 16 and run at right angles to the lock axis 17. The support body 16 rests with the surface 32 on the support surface 33 on the stator housing 3 and is detachably connected to it with screws 34, 35. The carrier body 16 has the shape of a circular ring segment and is inserted into a corresponding recess in the stator housing 3.
4 has a pair of legs 27, 28. Both legs 27 and 28 are provided in the middle with a longitudinal slot 36 and divided into two mutually independently movable parts above the contact area. The ends 29 and 30 of the legs 27 and 28 are bent and form sliding areas 37 and 38. These sliding areas 37, 38 are provided with an insulating layer 39, 40, Teflon being used in the example shown. These coatings 39 and 40 serve to electrically isolate the legs 27, 28 of the sliding spring 15 from the carrier body 16 and at the same time to ensure that the spring ends 29, 30 slide in the guide grooves 31. In the central region, the grinding spring 15 is shaped such that it can be inserted into the cutout 22 on the carrier body 16 and the connecting part 26 can be molded out.
To increase the insulation and sliding safety, the guide grooves 31 and the contact surface 33 are also provided with appropriate coatings made of Teflon.
As can be seen from Figure 2, the contact points 8 are arranged on the key 2 on its narrow sides 20 and 21.
The contact points 8 are formed symmetrically on both narrow sides 20, 21 and are connected in the same way via the electrical conductors 13 to the electronic components 9 in the key 2. In the area of the contact device, an annular groove 18 is formed on the rotor 5, as a result of which an annular gap is formed in this area between the rotor 5, the stator housing 3 and the carrier body 16. The legs 27, 28 of the grinding springs 15 are positioned in the upper regions of this annular groove 18. Their position is determined on the one hand by the attachment of the connecting part 26 to the printed circuit board 14 and on the other hand by the inevitable guidance of the ends 29, 30 in the guide grooves 31.
The legs 27, 28 form tangents to an outer diameter of the rotor 5 on both sides of the connecting part 26 or of the key channel 6 in the pull-off position, wherein they are arranged without contact with the jacket of the rotor 5. There is therefore a space between the groove bottom 19 on the rotor 5 and the two legs 27, 28 of the grinding spring 15. The dimensions of the contact part 12 with the contact points 8 on the key bit 7 and the groove 18 on the rotor 5 are selected such that the narrow side 20 of the contact part 12 protrudes beyond the groove bottom 19. This protrusion is dimensioned such that in the example shown the contact points 8 on the narrow side 20 touch one of the legs 27 or 28 when the rotor 5 is rotated and deflect it from its rest position until the desired contact force is reached.
This creates the electrical connection between the electronic components 9, 41 in the lock 1 and in the key 2, and data can be transmitted as long as the contact points 8 are connected to one of the legs 27, 28 of the wiper springs 15.
The construction according to the invention enables the pre-assembly of the sliding springs 15 on the printed circuit board 14 and the assembly of the printed circuit board 14 on the carrier body 16 before it is inserted into the lock. Since the legs 27, 28 of the loop springs 15 are supported on both sides of the carrier body 16 after they have been mounted in the carrier body 16, the functionality and load-bearing capacity of the loop spring 15 can be tested and checked before installation in the lock 1. Regardless of this, the entire mechanical part of the cylinder lock 1 can be fully assembled and also tested. This makes the manufacturing process more like this
Simplify locks considerably and the reject rate is considerably reduced.
Another improvement in
Contact between the loop spring 15 and the contact points 8 on the key bit 7 is achieved by dividing the legs 27, 28 into two mutually independently movable parts. This arrangement enables the error rate to be reduced to the level of the second power.
Since the loop springs 15 only from the outside to the rotating
Parts of the rotor 5 and the key 2 are brought in, the installation and removal of the carrier body 16 with the built-in printed circuit board 14 and the sliding springs 15 can take place without intervention in the mechanical part of the cylinder lock 1. In order to ensure this accessibility, the sliding springs 15 extend at most over the area of 90 on both sides of the withdrawal position of the key channel 6 in the cylinder lock 1.