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Allgemeine Beschreibung/Stand der Technik
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Für
die Verriegelung von Türen bzw. beweglichen Zugängen
von Gebäuden und Anlagen gegen unberechtigten Zutritt,
Zugang oder Betätigung sind mechanische und elektronische
Schließsysteme bekannt.
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Mechanische
Schließsysteme arbeiten zwar ohne Hilfsenergie, sind aber
typischerweise auch mechanisch codiert, d. h. erlauben keine Einbeziehung
der Auswertung eines Kontaktzustandes für die Ver- oder
Entriegelungsberechtigung und sind bzgl. der Berechtigung/Codierung
selbst schwerer zu verwalten als elektronische Systeme.
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Elektronische
Schließsysteme, z. B. auf Transponderbasis, erfordern meist
eine gesicherte Hilfsenergie oder eine Batterie vor Ort und sind
damit für den Einsatz in wartungsfreien Applikationen ungeeignet.
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Darüber
hinaus sind elektronische Schließsysteme bekannt, die zwar
keine Hilfsenergie benötigen (z. B.
DE 198 29 927 oder
102004052802.0 ), jedoch über
eine sog. elektrisch zu betätigende Kupplung zwischen dem
Betätigungselement und dem Schloss verfügen, sodass
eine verhältnismäßig große Energie
zur Kupplung bzw. Entkupplung benötigt wird.
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Außerdem
wirken bei diesen Systemen die manuell aufgebrachten mechanischen
Kräfte direkt auf die Kupplung und können diese
abhängig von der erforderlichen Ver-/Entriegelungskraft
leicht zerstören.
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Des
weiteren sind Schließsysteme bekannt (
DE 3208818 A1 ), die über
dynamoelektrische Generatoren verfügen, die jedoch aus
der Bewegung der Tür, des Türgriffs des Schlosses
oder des Schlüssels angetrieben werden.
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Ferner
sind bereits Schließsysteme bekannt (
DE 10 2005 022 930 A1 ),
die aus einem Generator und einem Aktor bestehen, wobei der Generator
eine Wandlung der manuell aufgebrachten mechanischen Energie in
elektrische Energie vornimmt und der Aktor nach erkannter Sperr-
oder Entsperrberechtigung die elektrische Energie wieder in eine
mechanische Bewegung zur Entsperrung oder auch nur zur Freigabe
der Entsperrung durch eine Kulisse o. ä. wandelt.
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Die
Vorteile elektronischer Schließsysteme liegen auf der Hand;
die Verbreitung derselben wird jedoch oftmals v. a. durch wirtschaftliche
Nachteile gegenüber mechanischen Schließsystemen
erschwert.
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Aufgabenstellung
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Die
gegenüber
DE
10 2005 022 930 A1 erweiterte Aufgabenstellung besteht
nun darin, eine bzgl. der Anzahl der Komponenten, der Größe,
Effizienz und Wirtschaftlichkeit optimierte Ausführung
bereit zu stellen, die auch die Anwendung in räumlich extrem
beschränkten Verhältnissen erlaubt.
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Erfinderische Lösung
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Die
Aufgabenstellung wird dadurch erfüllt, dass ein Ver-/Entriegelungssystem
bereitgestellt wird, das zumindest ein Teil der Energie aus einem manuell
betätigen Generator (3) abhängig von
mindestens einem elektrischen Kontaktzustand (5) auf den
nun als Motor (3.1) betriebenen Generator überträgt,
der dann einen Sperr-/Entsperr-Mechanismus (7.x), (15)
antreibt, um die eigentliche mechanische Ver-/Entriegelung freizugeben
oder zu sperren.
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Im
Gegensatz zu
DE
10 2005 022 930 A1 wird hierbei die im Generator erzeugte
Energie in einem Speicherschaltkreis (
4) zwischengespeichert und
bei erkannter Ver-/Entriegelungsberechtigung nicht an einen separaten
Aktor weitergeleitet, sondern an den dann als Motor (
3.1)
wirkenden Generator wieder zurückgespeist, der dann die
Entsperrungsbewegung vornimmt.
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Die
Entkopplung der beiden mechanischen Vorgänge (Energieerzeugung
und Entsperrung) kann z. B. durch unterschiedliche Drehrichtung
erfolgen. Hierbei erfolgt die Betätigung des Generators
(3) durch den Bediener z. B. in die eine Richtung während
die andere Drehrichtung blockiert ist. Wird der Generator als Motor
(3.1) betrieben, so erfolgt dies in der anderen Drehrichtung.
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Alternativ
kann die Entkopplung auch mechanisch erfolgen, dies ist in Bild
3 und zugehöriger Beschreibung näher erläutert.
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In
DE 100 2005 022 930
A1 ist eine mittelbare Ver-/Entriegelung beschrieben, d.
h. die eigentliche Ver-/Entriegelungsbewegung erfolgt nicht unmittelbar.
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Wie
in
DE 100 2005
022 930 A1 können auch in dieser Lösung
die manuelle Generatorerregung und die mechanische Ver-/Entriegelung
des Riegels mechanisch und damit kräftemäßig
entkoppelt, d. h. es können vergleichsweise große
Ver-/Entriegelungsbetätigungsmittel zum Einsatz kommen, die
mit wesentlich größeren Kräften beaufschlagt werden
dürfen, als die für den Betrieb des Generators
erforderlichen Kräfte. Siehe hierzu auch die beispielhafte
Ausführung unter Bild 1 und zugehörige Beschreibung.
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Der
Kontaktzustand von mindestens einem Kontakt (5.2) kann
dabei in Abhängigkeit von der über eine Leseeinrichtung
zur Berechtigungsprüfung (8) erkannten Berechtigung
eines elektronischen Schlüssels (9) (Transponder)
gesteuert werden. Ein anderer oder weiterer Kontaktzustand (13)
kann in Abhängigkeit von einer physikalischen Größe
(z. B. Strom, Spannung, Temperatur o. ä.) gesteuert werden.
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Kommt
mehr als ein Kontakt zur Anwendung können die Kontaktzustände
beliebig logisch verknüpft, d. h. hintereinander geschaltet
werden, wenn eine UND-Verknüpfung vorliegen soll oder parallel geschaltet,
wenn eine ODER-Verknüpfung vorliegen soll. Mit der ODER-Verknüpfung
können höher priorisierte Ver-/Entriegelungen
zugelassen werden, die z. B. auch eine Ver- oder Entriegelung zulassen,
wenn die physikalische Bedingung für dieselbe nicht vorliegt.
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Eine
besonders vorteilhafte, beispielhafte Ausführung des Zusammenwirkens
der oben beschriebenen erfinderischen Lösung ist dem Bild
1 zu entnehmen.
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Hierbei
ist das für die Energieerzeugung dienende Handrad (1) über
eine Achse (2) mit dem Generator (3) verbunden.
Der Generator (3) kann auf dynamoelektrischer oder piezoelektrischer
Basis wirken. Die erzeugte Energie wird in einem elektrischen Schaltkreis
(4) zwischengespeichert und dient einerseits über
den Kontaktweg (5.1) oder (5.2) und (5.3) der
Speisung des dann als Motor (3.1) wirkenden Generators
und andererseits der Speisung einer ggf. vorhandenen elektronischen
Leseeinrichtung (8), die die Berechtigung des elektrischen
Schlüssels (9) bzw. Transponders in der Schlüsselaufnahme
(9.1) erkennt und abhängig davon den Kontakt (5.2)
aktiviert.
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Natürlich
kann die Leseeinrichtung (8) auch über eine separate
Energiequelle gespeist werden und die Verbindung (8.1)
zwischen Leseeinrichtung (8) und Freigabekontakt (5.2)
auch wahlweise als Funkverbindung ausgeführt sein. Hierbei
würde der auf der Generator-/Motor-Seite befindliche Teil
der Funkverbindungsstrecke z. B. aus dem Generator (3) bzw.
dem Speicherschaltkreis (4) versorgt werden können.
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Unabhängig
von der Freischaltung über die Schlüsselberechtigung
existiert ggf. ein weiterer Kontakt (5.1), der die Energie
auf den Motor (3.1) abhängig vom Zustand einer
physikalischen Messgrößenerfassung (z. B. Spannung,
Strom, Temperatur o. ä.) (13) durchschaltet.
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Es
versteht sich von selbst, dass noch weitere Kontaktwege z. B. (5.3)
in Reihe oder parallel zu den genannten Kontakten vorgesehen werden
können.
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Wird
nun der Motor (3.1) bei entsprechenden Kontaktzuständen
mit Energie aus dem Speicherschaltkreis (4) über
die dann in Flussrichtung gepolte Diode (14) versorgt,
so betätigt er über den Achsabschnitt (2.1)
ein Sperrorgan (7), das den Zugang des Schlüssels
(9) zum Riegel (11) der mechanischen Ver-/Entriegelung
(10) z. B. über eine Kulisse (7.1) behindern
oder freigeben kann. Die Stellung, in der die Kulisse (7.1)
den Zugang des Schlüssels (9) zum Riegel (11)
behindert, ist in Bild 1.1, während die den Zugang zum
Riegel (11) nicht behindernde Stellung der Kulisse (7.1)
in Bild 1.2 zu sehen.
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Bedingt
durch die Entkoppelung zwischen der Betätigungsbewegungen
für das Handrad (1) und des Schlüssels
bzw. Betätigungselement (9) kam auf die Ver-/Entriegelung
(10) mit wesentlich größeren Kräften
eingewirkt werden, als dies z. B. dem Generator (3) zuträglich
oder für die Energiegewinnung nötig wäre.
Außerdem erlaubt die räumliche Entkopplung der
beiden Betätigungen auch eine zeitliche Entkopplung, d.
h. eine einmal erfolgte Sperrung bzw. Entsperrung mit dem Sperrorgan
(7) ist auch dann wirksam, wenn die eigentliche Ver-/Entriegelung
zu einem zeitlich beliebig versetzen Zeitpunkt erfolgt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform ist in Bild 2 als
unmittelbare Ver-/ oder Entriegelung dargestellt.
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Hier
wirkt der durch den Speicherschaltkreis (4) versorgte Motor
(3.1) unmittelbar auf den Riegel (15), der über
den Achsabschnitt (2.1) so gedreht wird, dass er eine an
der zu öffnenden Tür oder Abdeckung (16)
befestigte Verriegelungslasche (17) freigibt, so dass diese
in Richtung (16.1) geöffnet werden kann.
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Aufgrund
der räumlichen und/oder zeitlichen Entkoppelung zwischen
Energieerzeugung am Generator (3) und der Freigabe durch
die Leseeinrichtung (8), kann es sinnvoll sein, die erkannte
Ver-/Entriegelungsberechtigung z. B. mittels eines Anzeigeelements
(12), z. B. einer LED anzuzeigen.
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Das
Anzeigelement (12) wird ebenfalls aus dem Speicherschaltkreis
(4) gespeist.
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Um
die Entkopplung der Drehbewegung an der Achse (2) durch
das Handrad (1) zur Energieerzeugung am Generator (3)
von der Entsperrbewegung des Achse (2) im Achsenabschnitt
(2.1) zu gewährleisten, kann für die
Entsperrbewegung eine andere Drehrichtung als für die Energieerzeugung
gewählt werden (siehe Ausführung in Bild 1 u.
2). In diesem Fall ist die Aufhängung des Handrades (1)
an der Achse (2) so zu wählen, dass sie nur die
Drehrichtung in Richtung der Energieerzeugung zulässt und
bei einer Drehung in die andere Richtung nicht gekoppelt oder blockiert
ist.
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Die
Aufhängung des Achsabschnitts (2.1) ist so zu
wählen, dass er bei Drehung der Achse (2) in Energie-Erzeugungsrichtung
nur die Sperrung des Sperrorgans (7) oder des Sperrriegels
(15) zulässt.
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Alternativ
kann durch eine mechanische Zwangsentkopplung die Drehrichtung der
Achse (2) für die Energieerzeugung über
das Handrad (1) dieselbe sein, wie für die Entsperrbewegung
des Achsabschnitts (2.1).
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In
Bild 3.1 und 3.2 ist beispielhaft eine Zwangsentkopplung des Handrades
(1) über eine Feder (20) und einer entsprechenden
Verzahnung (20.1) beschrieben, so dass das Handrad (1)
nur, wie in Bild 3.1 gezeigt, wirksam an die Achse (2)
gekoppelt ist, wenn es in die Richtung (1.1) gedrückt
wird und dabei gleichzeitig der Entsperrriegel (15) vom Mitnehmer
(15.1) auf dem Achsabschnitt (2.1) entkoppelt
ist.
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Andererseits
wird nach der Betätigung des Handrades (1) und
erfolgter Entsperrberechtigung, wie in Bild 3.2 gezeigt, der Achsabschnitt
(2.1) über den Mitnehmer (15.1) mit dem
Entsperrriegel (15) verbunden, um die Entsperrung vorzunehmen.
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Es
versteht sich von selbst, dass eine Einrichtung gemäß Bild
2 auch von einer mit separater Energiequelle gespeisten Leseeinheit
(12) gesteuert werden kann.
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In
Bild 4 ist dargestellt, dass das über den Generator (3)
erzeugte Signal auch allein dafür genutzt werden kann,
um eine externe Steuereinheit (18), die mit separater Stromversorgung
(18.1) gespeist wird, zu aktivieren und bei erkannter Berechtigung
die Energie für die Entsperrung an den Motor (3.1) über
die Diode (14) zu liefern.
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Weiterhin
ist es offensichtlich, dass die durch die Berechtigungsprüfung
(8) erkannte Berechtigung abhängig von der Anwendung
sowohl zu einer für die Entsperrung als auch einer für
die Schließung erforderlichen Bewegung genutzt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19829927 [0004]
- - DE 102004052802 [0004]
- - DE 3208818 A1 [0006]
- - DE 102005022930 A1 [0007, 0009, 0011]
- - DE 1002005022930 A1 [0014, 0015]