CH700665B1 - Verriegelungsvorrichtung. - Google Patents

Abstract

Die Verriegelungsvorrichtung für ein Schloss besitzt wie an sich bekannt ein Elektronikmodul zum Empfangen von Daten von einer Identifikationseinheit (eine solche kann als Karte, bspw. Chipkarte, oder in anderer Form ausgebildet sein und eventuell noch zusätzliche Funktionen wahrnehmen) und einen elektrischen Antrieb – bspw. Elektromotor –, welcher durch das Elektronikmodul gesteuert die Verriegelungsvorrichtung in einen ersten und in einen zweiten Kupplungszustand bringen kann. Ausserdem weist die Vorrichtung einen Generator auf, durch den ein Energiespeicher (61) für das Elektronikmodul aufgeladen werden kann. Im ersten Kupplungszustand kann der Generator durch manuelles Bewegen des Betätigungselements (7) aufgeladen werden, und im zweiten Kupplungszustand kann eine Abtriebseinrichtung (45) durch Bewegen des Betätigungselements (7) bewegt werden, wobei durch Bewegen der Abtriebseinrichtung das Schloss ver- oder entriegelbar ist. Der Generator (40) ist im Betätigungselement (7) – das auch zu betätigen ist, wenn der Generator den Energiespeicher aufladen soll – angeordnet und wird bei Betätigung des Betätigungselements (7) über ein Getriebe (34) angetrieben Das Getriebe ist beispielsweise ausserhalb des Betätigungselements (7) angeordnet, so dass das Drehmoment vom Betätigungselement auf das Getriebe und von diesem übersetzt zurück ins Innere des Betätigungselements übertragen wird.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für Schlösser, bspw. Vorhängeschlösser.

[0002] Verriegelungsvorrichtungen mit elektronisch gesteuert betätigbaren Sperrelementen – mechatronische Verriegelungsvorrichtungen – sind bekannt. Die elektronisch gesteuerte Verriegelung basiert auf einer Datenübertragung zwischen einem schlüsselseitigen Elektronikmodul und einem schlossseitigen Elektronikmodul. Diese Datenübertragung kann durch Berührung – bspw. mittels elektrischer Kontakte an Schlüssel und Schloss – oder berührungslos – bspw. über Radiofrequenzübertragung – stattfinden. Daten können in nur eine oder in beide Richtungen übertragen werden.

[0003] Das schlüsselseitige Elektronikmodul kann aktiv oder passiv sein. Zumindest die schlossseitige Einheit der Verriegelungsvorrichtung benötigt jedoch im Allgemeinen eine Stromversorgung (eigene Batterie, Kontakt zu schlüsselseitiger Batterie, Netzanschluss), einerseits zum Betreiben des Elektronikmoduls, andererseits zum Betätigen der Sperrelemente. Ausserdem kann auch die Energieversorgung des schlüsselseitigen Elektronikmoduls von der schlossseitigen Einheit aus erfolgen, bspw. im Falle der RFID-Technik.

[0004] Insbesondere bei Schlössern, die nicht ohne Weiteres mit einem Stromnetz verbunden werden können, bspw. bei Vorhängeschlössern, bei Schlössern an Möbeln, an isoliert angebrachten Kästen im Outdoor-Bereich etc. ist es üblich, das Schloss mit einem Batteriefach zu versehen. Ein Beispiel für ein elektronisches Vorhängeschloss mit Batterieversorgung ist in WO 98/57017 gezeigt.

[0005] In vielen Fällen ist jedoch eine solche Stromversorgung über eine Batterie nachteilig. So kommt es bspw. oft vor, dass ein Schloss über lange Zeit – im Extremfall über viele Monate oder gar ein Jahr oder mehr – nicht bedient wird. In solchen Fällen ist die Funktionstüchtigkeit des Schlosses keinesfalls gewährleistet, da eine Batterie inzwischen entladen oder gar ausgelaufen sein kann.

[0006] Aus der US-Patentschrift 5 061 923 ist ein Stromversorgungs-unabhängiges Kombinations-Zahlenschloss für einen Safe offenbart. Die Zahlenscheibe des Safes ist mit einem Schrittmotor verbunden, der beim Drehen der Zahlenscheibe Impulse generiert, die von der Elektronik ausgewertet werden um festzustellen, ob der Benutzer die richtige Zahlenkombination verwendet. Der Schrittmotor wird gleichzeitig dafür verwendet, einen elektrischen Kondensator aufzuladen, der die Elektronik und den elektrischen Antrieb des Sperrriegels mit Energie versorgt.

[0007] Diese Doppelfunktion des Schrittmotors ist für ein Zahlenkombinationsschloss vorteilhaft, auf andere Anwendungen ist sie aber nicht übertragbar.

[0008] In der Schrift WO 2005/088 559 wird ein ähnlicher Ansatz für Doppel-Schliesszylinder mit innerem und äusserem Schliessknauf vorgeschlagen. Im inneren Schliessknauf befinden sich die Elektronik und ein elektromechanischer Wandler, welcher so mit dem äusseren Schliessknauf gekoppelt ist, dass bei Betätigung des Letzteren elektrische Energie gewonnen wird. Der innere Schliessknauf ist fest an den Schliessbart gekoppelt. Dabei sind in der Praxis zusätzlich zur durch Betätigung des Schliessknaufs gewonnenen Energie – diese wird bspw. für das Aufwecken einer Schaltung verwendet – auch weitere Energiespeicher (Batterien oder dgl.) vorhanden, weil die gewonnene elektrische Energie in der gezeigten Konfiguration nicht ausreicht, um die Elektronik und die Kupplungsmittel ausreichend zu versorgen. Die vorgeschlagene Lösung ist für andere Anwendungen als solche Schliesszylinder ebenfalls nicht geeignet und weist ausserdem die vorstehend beschriebenen Nachteile konventioneller batteriebetriebener Lösungen auf.

[0009] Es wäre wünschenswert, eine Verriegelungsvorrichtung zur Verfügung zu haben, die auch für kompakte Anordnungen – bspw. für normierte Einfachzylinder oder für Vorhängeschlösser oder dergleichen – geeignet ist und die Nachteile des Standes der Technik überwindet.

[0010] Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.

[0011] Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Verriegelungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche Nachteile von Verriegelungsvorrichtungen gemäss dem Stand der Technik überwindet und welche insbesondere für Anwendungen geeignet ist, bei denen nur beschränkt Platz zur Verfügung steht (bspw. Euro-Profil, US-Profil) und bei denen eine Stromversorgung über ein Stromversorgungsnetz nicht möglich und eine Stromversorgung durch eine Batterie nicht vorteilhaft ist.

[0012] Diese Aufgabe wird durch eine Verriegelungsvorrichtung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.

[0013] Die Verriegelungsvorrichtung für ein Schloss besitzt wie an sich bekannt ein Elektronikmodul zum Empfangen von Daten von einer Identifikationseinheit (eine solche kann als Karte, bspw. Chipkarte, oder in anderer Form ausgebildet sein und eventuell noch zusätzliche Funktionen wahrnehmen) und einen elektrischen Antrieb – bspw. Elektromotor –, welcher durch das Elektronikmodul gesteuert die Verriegelungsvorrichtung in einen ersten und in einen zweiten Kupplungszustand bringen kann. Ausserdem weist die Vorrichtung einen Generator auf, durch den ein Energiespeicher für das Elektronikmodul aufgeladen werden kann. Im ersten Kupplungszustand kann der Generator durch manuelles Bewegen des Betätigungselements aufgeladen werden, und im zweiten Kupplungszustand kann eine Abtriebseinrichtung durch Bewegen des Betätigungselements bewegt werden, wobei durch Bewegen der Abtriebseinrichtung das Schloss ver- oder entriegelbar ist. Der Generator ist im Betätigungselement – das auch zu betätigen ist, wenn der Generator den Energiespeicher aufladen soll – angeordnet und wird bei Betätigung des Betätigungselements (bspw. Drehgriffs) über ein Getriebe angetrieben. Das Getriebe ist beispielsweise ausserhalb des Betätigungselements angeordnet, so dass das Drehmoment vom Betätigungselement auf das Getriebe und von diesem übersetzt zurück ins Innere des Betätigungselements übertragen wird.

[0014] Das erfindungsgemässe Vorgehen schliesst nicht aus, dass zusätzlich zum mechatronischen Wirken des Elektronikmoduls und des Antriebs auch noch andere Handgriffe oder Vorkehrungen vorzunehmen sind, um im ersten Kupplungszustand den Generator zu betätigen und/oder um im zweiten Kupplungszustand eine Ver- bzw. Entriegelung zu bewirken. So kann beispielsweise eine rein manuelle mechanische Bewegung, bspw. in axialer Richtung, des Betätigungselements zusätzlich erforderlich sein, um zwischen dem ersten und zweiten Kupplungszustand hin und her zu schalten, oder es können zusätzliche mechanische Riegelmittel vorhanden sein etc.

[0015] Das erfindungsgemässe Vorgehen hat den Vorteil, dass trotz kompakter Bauweise ein Betreiben der Verriegelungsvorrichtung ohne separate Energiequellen – bspw. Batterien oder Netzanschluss – möglich ist, und dass die notwendige Sicherheit gewährleistet werden kann. Durch die Anordnung des über ein Getriebe betriebenen Generators im Drehgriff selbst bietet das erfindungsgemässe Vorgehen eine hochintegrierte Lösung mit einer Mehrfachfunktion des Drehgriffs. Dadurch, dass der eigentliche Ver- und Entriegelungsvorgang durch Betätigen des Betätigungselements (Drehgriffs) zu bewerkstelligen ist, muss der elektrische Antrieb nur zwischen den zwei Kupplungszuständen hin und her schalten, indem er bspw. ein leichtes Kupplungselement radial verschiebt. Er muss dadurch nur sehr wenig mechanische Arbeit leisten, was dem Konzept der autonomen Stromversorgung nur über den Generator entscheidend entgegenkommt.

[0016] Eine kompakte Bauweise bedingt einerseits, dass eine Zylinderpartie der Verriegelungsvorrichtung in ein normiertes oder sonst wie querschnittsbegrenztes Zylinderprofil passt. Andererseits ist die Anordnung von sicherheitsrelevanten Komponenten ausserhalb des Zylinderprofils nicht angebracht. Eine der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis ist jedoch, dass geometrische Faktoren bei der Anordnung und Auslegung des Generators eine wichtige Rolle spielen können, was nachstehend noch eingehender erläutert wird:

[0017] In Generatoren gilt zunächst das grundlegende Prinzip, dass zur Erzeugung einer möglichst genügenden Leistung P = U*I die Spannung U möglichst hoch sein sollte. Eine hohe Spannung ist auch wünschenswert, weil die in einem Kondensator speicherbare Energie W = C*U<2>/2 beträgt, also proportional zum Quadrat der Spannung ist. Eine hohe Spannung erlaubt die Wahl eines kleineren Kondensators, die einerseits kostengünstiger und weniger anfällig sind und die andererseits eine kleinere Kondensatorladezeit τ = R *C aufweisen (R ist der ohmsche Innenwiderstand der aufladenden Komponenten).

[0018] Die Spannung U definiert sich durch die Windungszahl n und die Feldänderung ∂B/∂t (B = Magnetfeld). Wenn der Bauraum begrenzt ist, kann eine hohe Anzahl Windungen nur durch einen kleinen Drahtquerschnitt erkauft werden. Dadurch steigt der Innenwiderstand der Windungen, und das hat einen negativen Einfluss auf den Wirkungsgrad und erhöht wegen dem Zusammenhang τ = R*C die Kondensator-Ladezeit τ. Die Feldänderung ist von Geschwindigkeit der Windungen relativ zum magnetischen Feld und der Stärke des Magnetfelds abhängig. Die Geschwindigkeit v bestimmt sich über ν = dπω, (d = Durchmesser), wobei die Winkelgeschwindigkeit ω durch die Betätigungsgeschwindigkeit des Benutzers und die Getriebeübersetzung limitiert ist. Die Praxis zeigt, dass Getriebe mit Übersetzungen von 70:1 oder mehr ineffizient werden. Damit kann man die Geschwindigkeit ν nur durch die Wahl von grösseren Durchmessern d erhöhen. Der Durchmesser lässt sich jedoch aus geometrischen Gründen natürlich nicht beliebig wählen.

[0019] Für die Erzeugung einer hohen Spannung bei – konstruktionsbedingt – niedriger Drehzahl ist also auch eine hohe Magnetfeldänderung von Bedeutung. Zunächst bietet sich ein Schrittmotor als geeigneter Generator an, weil er viele Pole (von jeweils nahe beieinander angeordneten, kleinen Magneten) hat, was hohe Feldänderungen und damit auch hohe Spannungsspitzen mit sich bringt. Ein Schrittmotor hat jedoch auch Nachteile, was eine Strombetrachtung zeigt: Bei Ladebeginn fliessen jeweils hohe Ströme bei zunächst kleiner Spannung. Grosse Ströme erzeugen in den Windungen aufgrund des Prinzips der Selbstinduktion jedoch ein induziertes Magnetfeld, das gegen das Magnetfeld wirkt. Wenn wie bei einem Schrittmotor ein schwacher Permanentmagnet vorhanden ist, wird sein Magnetfeld weit gehend durch das induzierte Magnetfeld wegkompensiert, so dass kaum Strom fliesst. Daher empfiehlt sich die Verwendung eines Generators mit einem grossen, starken Magneten. Dies kann insbesondere bewirkt werden, indem das den Magneten beherbergende Generatorteil einen möglichst grossen Durchmesser hat.

[0020] Das erfindungsgemässe Vorgehen löst den Widerspruch zwischen den begrenzten Platzverhältnissen einerseits und dem Wunsch nach einem möglichst grossen Durchmesser des Generators und insbesondere des Generator-Magneten.

[0021] Bevorzugt beträgt der Aussendurchmesser des mindestens einen Permanentmagneten beherbergenden Teils des Generators mindestens 70%, mindestens 75% oder mindestens 80% des Aussendurchmessers des Betätigungselements. Das den Permanentmagneten beherbergende Teil ist bspw. das rotierende Teil (Aussenläufer). Das schliesst Konfigurationen mit ein, bei welchen Permanentmagnet und Wicklungen nicht ineinander, sondern in axialem Abstand voneinander angeordnet sind. Ganz besonders geeignet als Generator für das erfindungsgemässe Vorgehen ist aufgrund der Einfachheit seiner Konstruktion ein Generator mit bürstenlosem Aussenläufer.

[0022] Das erfindungsgemässe Vorgehen ermöglicht eine autonome, von externer Stromversorgung und von Batterien unabhängige Lösung auch auf engem Raum und wenn nur ein Betätigungselement vorhanden ist, bspw. in einem Vorhängeschloss oder bei einem Einfachzylinder. Im Allgemeinen wird die Stromversorgung vollständig autonom sein, d.h. die Verriegelungsvorrichtung ist frei von im Normalbetrieb benötigten Energiequellen wie Akkumulatoren etc.

[0023] Das Betätigungselement ist von ausserhalb des Schlosses zugänglich und kann als Handgriff ausgebildet sein, bspw. als Drehgriff.

[0024] Als das Getriebe geeignet ist ein Planetengetriebe, da alle Zahnradelemente in einer Ebene angeordnet sein können und das anzutreibende mit der Welle des Motors verbundene Zahnrad dabei zentral liegen kann. Ebenfalls geeignet sind je nach Konfiguration andere Getriebe, bspw. Stirnradgetriebe.

[0025] Die Sperr- und/oder Kuppelfunktion, die mit dem Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungszustand bewirkt wird, kann wie an sich von Schliessvorrichtungen bekannt auf einem der folgendem Prinzipien beruhen: <tb>a.<sep>Versperren eines für die Entriegelung zu bewegenden Elements (bspw. der Abtriebseinrichtung) gegenüber einem anderen Element im ersten Kupplungszustand und Entsperren im zweiten Kupplungszustand; <tb>b.<sep>Koppeln eines vom Benutzer bewegbaren Elements (bspw. des Drehgriffs) an ein zur Entriegelung zu bewegendes anderes Element (bspw. der Abtriebseinrichtung) nur dann, wenn eine Berechtigung vorliegt; <tb>c.<sep>Kombinationen von a. und b. und/oder mehrfache Anwendungen von a. und b.

[0026] Im ersten Kupplungszustand wird eine Abtriebseinrichtung vom Drehgriff entkoppelt sein, während sie im zweiten Kupplungszustand mit dem Drehgriff gekoppelt ist; zusätzlich kann die Abtriebseinrichtung im ersten Kupplungszustand optional gegenüber dem Gehäuse versperrt sein.

[0027] Für die Kupplungen bzw. Sperrungen im ersten und zweiten Kupplungszustand kann mindestens ein Kupplungselement vorhanden sein, welches durch den Antrieb radial in einer gemeinsamen radialen Öffnung der zu kuppelnden Elemente radial verschiebbar ist und je nach Position die entsprechenden Elemente koppelt oder nicht. In einer speziellen Ausführungsform sind zwei Kupplungselemente in einer gemeinsamen Öffnung (d.h. gemeinsam radial verschiebbar vorhanden), die je nach Stellung die folgenden vier Elemente oder eine Teilmenge davon koppeln oder entkoppeln können: einen Stator bzw. ein Gehäuse (gegenüber dem die entsprechenden anderen Elemente versperrt werden können); den Drehgriff bzw. eine damit drehfest verbundene Drehmomentübertragung; eine Abtriebseinrichtung (eine solche kann durch ein drehbares Abtriebselement gebildet sein); und einen Ein- bzw. Ausgang des Getriebes.

[0028] Gemäss einer ersten Variante ist im ersten Kupplungszustand der Drehgriff mit dem Ein- bzw. Ausgang des Getriebes gekoppelt und optional die Abtriebseinrichtung mit dem Gehäuse verbunden, während im zweiten Kupplungszustand der genannte Ein- bzw. Ausgang des Getriebes vom Drehgriff entkoppelt ist (er kann optional gegenüber dem Gehäuse versperrt sein) und die Abtriebseinrichtung mit dem Drehgriff gekoppelt ist.

[0029] Gemäss einer zweiten Variante wird im ersten Kupplungszustand ein erster Ausgang des Getriebes – bspw. der Steg-Ausgang eines Planetengetriebes – gegenüber dem Gehäuse blockiert, während ein zweiter Ausgang des Getriebes – bspw. das Aussenrad des Planetengetriebes – mit dem Drehgriff gekoppelt ist; das kann eine Kopplung über einen Freilauf sein, und/oder diese Kopplung kann permanent und unabhängig vom Kupplungszustand sein. Der Generator wird dann über einen dritten Ausgang bspw. entsprechend dem Sonnenrad des Planentengetriebes – angetrieben. Im zweiten Kupplungszustand ist der erste Ausgang des Getriebes nicht gegenüber dem Gehäuse fixiert, und das Getriebe kann folglich als Ganzes zusammen mit dem Generator eine Drehbewegung des Drehgriffs mitmachen, d.h. der Generator wird dann nicht angetrieben. In diesem Zustand ist dafür eine Abtriebseinrichtung mit dem Drehgriff gekoppelt. Die Kopplung des ersten Ausganges des Getriebes mit dem Gehäuse kann direkt oder indirekt – bspw. über eine permanente Kopplung an die Abtriebseinrichtung, die ihrerseits im ersten Kupplungszustand gegenüber dem Gehäuse versperrt ist – geschehen.

[0030] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verriegelungsvorrichtung als Modul aufgebaut und – gegebenenfalls mit geringfügigen Modifikationen – für verschiedene Schlosstypen geeignet. Sie kann als Ganze eine zylindrische Formgebung aufweisen. Alternativ dazu kann sie auch ein anderes, bspw. genormtes (bspw. Hahnprofil (DIN 18252, auch Europrofil genannt) oder ähnliches Profil aufweisen. In einem solchen Fall besitzt die Verriegelungsvorrichtung eine Partie mit dem entsprechenden Profilzylinder-Querschnitt, wobei das Betätigungselement von dieser Partie vorsteht und einen grösseren Querschnitt hat.

[0031] Die Verriegelungsvorrichtung kann – auch aufgrund eines solchen standardisierten äusseren Profils – in verschiedene Verschlusssysteme einfügbar sein. Ein den Elektromotor umfassendes Sperrmodul kann ausserdem ein gegen aussen hermetisch abschliessendes Gehäuse umfassen. Bevorzugt erfolgt die Identifikation (d.h. das Übermitteln von Daten von der Identifikationseinheit an das Elektronikmodul und eventuell auch vom Elektronikmodul an die Identifikationseinheit) kontaktlos, beispielsweise mit RFID-Technologie. Ebenfalls möglich ist die Informationsübertragung mittels der kapazitiv-resistiven Kopplung durch den Benutzer, wie sie in der Schrift WO 2007/03 606, der internationalen Patentanmeldung PCT/CH 2007/000 166 oder darin zitierten Schriften beschrieben ist. Auch andere kontaktlose oder kontaktbehaftete Informationsübertragungsarten, bspw. über IR, elektromagnetische Felder anderer Frequenzen, akustisch (Ultraschall) etc. sind möglich.

[0032] Im Falle einer berührungslosen oder insbesondere auch einer kapazitiv-resistiven Informationsübertragung ergibt sich ein besonders natürlicher Bewegungsablauf beim Betätigen der Verriegelungsvorrichtung. So kann bspw. vorgesehen sein, dass die Identifikationseinheit lediglich am Körper – bspw. in der Hosentasche – zu tragen ist. Der Benutzer muss dann lediglich den Generator betätigen, indem er die Verriegelungsvorrichtung in den ersten Kupplungszustand bringt und das Betätigungselement bestimmungsgemäss bewegt. Während der Benutzer das macht oder unmittelbar danach kann gleich auch eine Informationsübertragung (über elektromagnetische Wellen und/oder kapazitiv/resistiv via den Körper des Benutzers erfolgen, so dass sich das Schloss unmittelbar nach dem Aufladen der Energiespeichermittel öffnen lässt.

[0033] Es ist aber alternativ oder ergänzend dazu auch möglich, Informationen über elektrische und/oder optische etc. Kontakte auszutauschen, wobei Identifikationseinheit und Verriegelungsvorrichtung dann entsprechende Schnittstellen aufweisen.

[0034] Eine erste wichtige Anwendung von erfindungsgemässen Verriegelungsvorrichtungen sind wie erwähnt Vorhängeschlösser, an die immer öfter ebenso wie für komplexere Schliessanlagen auch erhöhte Sicherheitsansprüche gestellt werden. So werden Vorhängeschlösser bspw. oft verwendet, um an abgelegenen Orten die Infrastruktur von Mobiltelefonbetreibern etc. zu schützen. Solche Infrastruktur wird unter Umständen nur sporadisch gewartet, und es ist daher wichtig, dass eine Funktionstüchtigkeit auch gewährleistet ist, wenn das Schloss längere Zeit nicht betätigt wurde.

[0035] Ebenfalls zur Anwendung kommen kann die erfindungsgemässe Vorrichtung im Zusammenhang mit Schliesszylindern, die nicht ohne Weiteres elektrisch versorgt sind, bspw. im Zusammenhang mit Schliesszylindern (unter diesen Begriff fallen hier auch «Halbzylinder», d.h. nur einseitig betätigbare Schliesszylinder) für Möbel-/Vitrinen-/Schrankverschlüsse, Verschlüsse für Aussenschränke wie Elektrokästen, Ampelschränke, Energieverteiler etc., für Tore, Safes etc.

[0036] Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder analoge Elemente. In den Zeichnungen zeigen: <tb>Fig. 1 und 2<sep>Ansichten einer erfindungsgemässen Verriegelungsvorrichtung; <tb>Fig. 3<sep>eine Ansicht eines Vorhängeschlosses mit der Verriegelungsvorrichtung; <tb>Fig. 4<sep>eine Schnittdarstellung des Vorhängeschlosses mit der Verriegelungsvorrichtung; und <tb>Fig. 5<sep>eine Explosionsdarstellung von Komponenten des Vorhängeschlosses mit der Verriegelungsvorrichtung.

[0037] Fig. 1 und 2 zeigen eine Verriegelungsvorrichtung 1 für Vorhängeschlösser oder andere Objekte (bspw. Türen). In der gezeichneten Ausführungsform besitzt die Verriegelungsvorrichtung eine innere Partie, die als Ganze einen Profilzylinderquerschnitt hat, der bspw. einem genormten Profil, z.B. Hahnprofil (DIN 18252, auch Europrofil genannt) oder ein US-Profil oder ein ähnliches Profil aufweist. In einer äusseren Partie besitzt die Verriegelungsvorrichtung ein Antennen-und Kondensatorgehäuse 5 sowie aussenseitig ein Betätigungselement in Form eines Drehgriffs 7. Wie man in Fig. 2 sieht, besitzt die innere Partie nebst einem Zylindergehäuse 6, in welchem ein nachstehend noch näher beschriebenes Abtriebsteil 45 und/oder andere Komponenten drehbar gelagert ist/sind auch ein Sperrmodul 4, das die Auswerteelektronik sowie den elektrischen Antrieb der mechatronischen Verriegelungsvorrichtung aufweist.

[0038] Die im Sperrmodul 4 und dem Antennen- und Kondensatorgehäuse 5 angeordneten Kommunikations-, Auswertungs- und Steuermittel sind dazu ausgebildet, Informationen mit einem elektronischen Schlüssel – bspw. in Form einer Zugangskarte – Informationen auszutauschen und abhängig von der Berechtigung des Schlüssels die Verriegelungsvorrichtung freizugeben oder nicht. Der Informationsaustausch kann in an sich bekannter Art über Radiofrequenzinformationsaustausch geschehen, und/oder über die kapazitiv-resistive Kopplung, und/oder berührungsbehaftet via entsprechende Steckerkontakte etc. Die Ausgestaltung des Kommunikationsinterfaces kann in beliebiger bekannter Art oder auch neuartig ausgestaltet sein.

[0039] In Fig. 3 ist ein Vorhängeschloss mit einer erfindungsgemässen Verriegelungsvorrichtung gezeichnet. Nebst der Verriegelungsvorrichtung 1 sieht man ein Vorhängeschloss-Gehäuse 2 sowie einen Bügel 3. Das Vorhängeschloss weist in der gezeichneten Ausführungsform noch ein optionales Zusatzgehäuse 8 auf, das der Aufnahme von bestimmten Komponenten dienen kann, die jedoch nicht erfindungswesentlich sind und hier nicht näher diskutiert werden.

[0040] Anstatt in ein Vorhängeschloss kann die Verriegelungsvorrichtung auch in ein anderes Schloss eingebaut sein. Sie ist – gegebenenfalls mit geringfügigen Modifikationen – für verschiedene Schlosstypen geeignet.

[0041] Gemäss Fig. 4 und 5 ist mit dem Drehgriff 7 eine Drehmomentübertragung bspw. durch Fixierstifte drehfest gekoppelt. Aus fertigungstechnischen Gründen ist die Drehmomentübertragung aus einem ersten Drehmomentübertragungsteil 31.1 und einem zweiten Drehmomentübertragungsteil 31.2 zusammengesetzt.

[0042] Das Drehmomentübertragungsteil ist im ersten Kupplungszustand über einen Freilauf 33 und ein Planetengetriebe 34 mit einer Antriebswelle 37 des Generators 40 gekoppelt. In Fig. 4 sieht man, dass der Freilauf 33 aussenseitig drehfest in das zweite Drehmomentübertragungsteil 31.2 eingepasst ist und innenseitig einen vorstehenden Zapfen des Planetengetriebe-Gehäuses (das auch als das Hohlrad des Planentgetriebes ausgebildet ist oder an welches das Hohlrad fest gekoppelt ist) in die eine Drehrichtung mitdreht. Die Antriebswelle ist dann entsprechend mit dem – übersetzten – «Sonnenrad» des Planetengetriebes gekoppelt, während der Steg (entsprechend dem Steg-Ausgang 46 in der Figur rechts) gegenüber dem Gehäuse fixiert wird.

[0043] Die Antriebswelle 37 dreht den Generator-Rotor 41, während der Generator-Stator 42 an einer Generatorhalterung 43 befestigt (bspw. angeklebt) ist, welche gegenüber dem Verriegelungsvorrichtungs-Gehäuse (aufweisend das Antennen- und Kondensatorgehäuse 5, das Zylindergehäuse 6 und das Gehäuse des Sperrmoduls 4, sowie eventuelle Zusatzgehäuse 8) drehfest ist, im dargestellten Beispiel aufgrund eines Lappens 43.1, der durch einen über einen Bereich umlaufenden Durchtritt 31.11 des ersten Drehmomentübertragungsteils 31.1 in eine Halteöffnung 6.1 des Zylindergehäuses 6 eingreift und so die Generatorhalterung 43 drehsicher fixiert.

[0044] Der Generator-Stator weist auch die Wicklungen (nicht gezeichnet) auf, von denen Stromleitungen über eine Durchführung 47 der Generatorhalterung entlang ins Antennen- und Kondensatorgehäuse 5 und zum Kondensator/zu den Kondensatoren 61 geführt sind, ggf. via die Elektronik des Sperrmoduls 4.

[0045] Im zweiten Kupplungszustand ist das Drehmomentübertragungsteil mit einem Abtriebsteil 45 gekoppelt, welches das auf den Drehgriff 7 ausgeübte Drehmoment auf einen Verriegelungsmechanismus des Vorhängeschlosses oder ggf. anderen verwendeten Schlosses überträgt. Zu diesem Zweck weist das Abtriebsteil 45 eine Drehmomentübertragungsnut auf.

[0046] Wenn die Verriegelungsvorrichtung in ein Vorhängeschloss eingebaut ist, kann bspw. in die Drehmomentübertragungsnut eine entsprechende Feder eines (nicht gezeichneten) Sperrteils eingreifen, welches seinerseits das Ausweichen von zwei Sperrbolzen nach innen verhindert oder zulässt, so dass der Bügel 3 je nachdem im Arretierzustand fixiert wird oder axial in Richtung weg vom Gehäuse verschoben werden kann. Mechanismen zum Fixieren oder Freigeben eines Bügels oder – in anderen Schlössern – bspw. eines Riegels, einer Klinke oder sonstigen Riegelvorrichtung abhängig von der Stellung eines Abtriebsteils sind im Stand der Technik an sich bekannt und werden hier nicht eingehender beschrieben; für das Beispiel «Vorhängeschloss» zeigt die internationale Patentanmeldung PCT/CH 2008/000388 einen entsprechenden beispielhaften Mechanismus (z.B. Fig. 6–8).

[0047] Das Abtriebsteil 45 weist bügelseitig (also in Fig. 4 zur rechten Seite hin) eine ringförmig umlaufende Nut auf, in welche ein hohlzylindrischer Fortsatz des zweiten Drehmomentübertragungsteils 31.2 hineinragt. Weiter ist am Abtriebsteil 45 ein zentrales (in Bezug auf die Achse) Blindloch für den Steg-Ausgang 46 ausgebildet. Das Abtriebsteil 45 ist wie das Drehmomentübertragungsteil 31.2 und das Zylindergehäuse 6 mit einer radialen Öffnung für Kupplungselemente versehen. Im ersten Kupplungszustand koppelt ein äusseres Kupplungselement 51 das Abtriebsteil 45 mit dem Zylindergehäuse 6, während ein inneres Kupplungselement 52 keine Kupplungsfunktion hat und mit der Drehmomentübertragung bei einer Drehbewegung mitdreht. Der Steg-Ausgang 46 ist permanent mit dem Abtriebsteil 45 und damit im ersten Kupplungszustand indirekt mit dem Zylindergehäuse gekoppelt. Die Kopplung zwischen dem Steg-Ausgang 46 und dem Abtriebsteil 45 kann bspw. über eine Schraube oder einen permanent fixierten (geführten und/oder vernieteten) Kupplungsstift etc. erfolgen. Das Drehmomentübertragungsteil 31.2 und damit auch der Drehgriff 7 sind gegenüber Zylindergehäuse 6 und Abtriebsteil 45 frei – nur durch die Begrenzungen des teilweise, bspw. um 270° umlaufenden Durchtritts 31.11 begrenzt – drehbar.

[0048] Im zweiten Kupplungszustand wird das äussere Kupplungselement 51 so weit nach aussen geschoben, dass es das Abtriebsteil 45 gegenüber dem Gehäuse frei gibt. Das innere Kupplungselement 52 koppelt dann das Abtriebsteil 45 mit dem Drehmomentübertragungsteil 31.2 und damit direkt mit dem Drehgriff 7. Der Steg-Ausgang 46 des Planetengetriebes ist wie erwähnt ebenfalls mit dem Abtriebsteil gekoppelt, wodurch bei einer Drehung des Drehgriffes 7 das Planetengetriebe 34 als Ganzes mitdreht, ebenso der Freilauf 33.

[0049] Die Bewegung des äusseren und des inneren Kupplungselementes zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungszustand erfolgt elektronisch gesteuert durch einen elektrischen Antrieb, der bspw. einen radialen Hub auf das äussere Kupplungselement 51 ausüben kann und damit beide Kupplungselemente vom zweiten in den ersten Kupplungszustand verschieben kann. Der elektrische Antrieb ist dabei im Sperrmodul 4 angeordnet. Der Rückzug vom zweiten in den ersten Kupplungszustand erfolgt bspw. unter Zuhilfenahme einer magnetischen Kopplung und/oder einer Federkraft – das innere Kupplungselement 52 kann zu diesem Zweck ähnlich einer Gegenzuhaltung eines mechanischen Schliesszylinders mit einer Feder versehen sein. Betreffend Antrieb kann bspw. ein ähnliches System verwendet werden wie in der EP 1 576 246 offenbart, auf deren Inhalt hier ausdrücklich verwiesen wird.

[0050] Die Stromversorgung des Antriebs sowie die Verbindung mit der (nicht gezeichneten, im Antennen- und Kondensatorgehäuse 5 angeordneten) Antenne erfolgt über Kabel, die durch die Kabelöffnung 6.2 geführt sind.

[0051] Gemäss einem Aspekt der Erfindung ist der Generator wie erwähnt im Drehgriff angeordnet, mit dem er auch angetrieben wird. Die Anordnung ist ausserdem so, dass das den/die Permanentmagneten aufweisende Generatorteil – hier wie bevorzugt der Generator-Rotor 41 – einen möglichst grossen Umfang aufweist, damit der/die Magnet(en) möglich gross dimensioniert und stark sein kann/können. Zu diesem Zweck ist der Aussendurchmesser des den Magneten beherbergenden Generatorteils vorzugsweise nur um wenig kleiner als der Innendurchmesser des Drehgriffs 7. Beispielsweise beträgt der Aussendurchmesser des den Magneten beherbergenden Generatorteils mindestens 80% des Innendurchmessers des Drehgriffs, besonders bevorzugt sogar mindestens 88%. Ganz besonders geeignet als Generator für das erfindungsgemässe Vorgehen ist ein Generator mit bürstenlosem Aussenläufer.

[0052] Die Fachperson wird bei Kenntnis der Erfindung weitere Ausgestaltungen realisieren können. Beispielsweise für den durch den Motor betätigten Sperr- bzw. Kupplungsmechanismus gibt es unzählige Möglichkeiten, mit oder ohne Kombination mit rein mechanischen Sicherheitselementen.

[0053] Zusätzlich zum hier Beschriebenen können auch Mittel zum Empfangen von elektrischer Energie von einem nicht zum Schloss gehörenden und nicht mit diesem permanent verbundenen aktiven Medium vorhanden sein, wodurch ein Betrieb auch im Falle eines Ausfalls der Energiespeichermittel (z.B. Kondensatoren) und/oder des Generators möglich ist.

[0054] Viele weitere Varianten sind denkbar.

Claims (13)

1. Verriegelungsvorrichtung für ein Schloss, aufweisend ein Gehäuse (5, 6), ein Elektronikmodul zum Empfangen von Daten von einer Identifikationseinheit, eine Abtriebseinrichtung (45), durch deren Drehbewegung das Schloss ver- und entriegelbar ist, und einen elektrisch betriebenen Antrieb, durch welchen in Abhängigkeit von vom Elektronikmodul empfangenen Daten die Verriegelungsvorrichtung in einen ersten und in einen zweiten Kupplungszustand bringbar ist, sowie ein relativ zum Gehäuse (5, 6) manuell bewegbares Betätigungselement (7) und einen Generator (40) zum Umsetzen einer Bewegung des Betätigungselements in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (40) im Betätigungselement angeordnet ist, dass im ersten Kupplungszustand eine Bewegung des Betätigungselements auf ein Getriebe (34) übertragen und übersetzt auf den im Betätigungselement angeordneten Generator weiter übertragen werden kann, so dass der Generator Energiespeichermittel (61) für das Elektronikmodul und den Antrieb auflädt, und dass im zweiten Kupplungszustand das Betätigungselement (7) mit der Abtriebseinrichtung (45) gekoppelt oder koppelbar und die Abtriebseinrichtung durch Drehbewegung des Betätigungselements drehbar ist.

2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (34) ausserhalb des Betätigungselements (7) angeordnet ist.

3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (34) oder ein Teil des Getriebes als Planetengetriebe ausgebildet ist.

4. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (7) ein Drehgriff ist.

5. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul Mittel zum kontaktlosen Empfangen oder zum kontaktlosen Senden und Empfangen von Signalen, beispielsweise über Radiofrequenzübertragung, und/oder Mittel zum Empfangen oder zum Senden und Empfangen von Signalen mittels einer kapazitiv-resistiven Kopplung aufweist.

6. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie abgesehen von einem Kopfteil mit dem Betätigungselement einen einem normierten Schliesszylinder-Profil, bspw. dem Profil DIN18252, entsprechenden äusseren Querschnitt aufweist.

7. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mindestens einen Permanentmagneten aufweisendes Teil des Generators einen Aussendurchmesser von mindestens 70% des Aussendurchmessers des Betätigungselements aufweist.

8. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (40) einen bürstenlosen Aussenläufer aufweist.

9. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Kupplungselement (51, 52) welches durch den Antrieb radial in einer gemeinsamen radialen Öffnung eines mit dem Drehgriff drehfest verbundenen Drehmomentübertragungsteils (31) und der Abtriebseinrichtung (45) verschiebbar ist.

10. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kupplungselemente (51, 52) vorhanden sind, die einander berührend in der radialen Öffnung verschiebbar sind.

11. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Kupplungszustand ein Ein- bzw. Ausgang (46) des Getriebes und beispielsweise auch die Abtriebseinrichtung (45) mit einem Gehäuseteil (6) gekoppelt ist, wobei das Drehmomentübertragungsteil (31) mit einem zweiten Ein- bzw. Ausgang des Getriebes (34) gekoppelt ist und im zweiten Kupplungszustand das Drehmomentübertragungsteil (31) mit der Abtriebseinrichtung (45) gekoppelt ist.

12. Schloss, aufweisend eine Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.

13. Schloss nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Vorhängeschloss ist und ein Vorhängeschloss-Gehäuse (2) und einen Bügel (3) aufweist, wobei durch die Verriegelungsvorrichtung der Bügel gegenüber dem Vorhängeschloss-Gehäuse verriegelbar ist.