DE102008001693B3

DE102008001693B3 - Kupplung für ein elektromechanisches Schließsystem

Info

Publication number: DE102008001693B3
Application number: DE200810001693
Authority: DE
Inventors: Andreas Lauer
Original assignee: Uhlmann und Zacher GmbH
Current assignee: Uhlmann und Zacher GmbH
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2028-05-10

Abstract

Eine Kupplung für ein elektromechanisches Schließs110) mit einer Handhabe (230), die mit jeweils einer Welle (210, 220) verbunden sind, arbeitet besonders energiesparend, wenn die Kupplung eine Hauptkupplung (301) mit einem Steuerelement (330) zum Schließen der Hauptkupplung (301) hat, wobei bei geschlossener Hauptkupplung (301) die beiden Wellen (210, 220) drehfest gekuppelt sind und die Kupplung eine Hilfskupplung (350) hat, die im geschlossenen Zustand die Handhabe (230) mit dem Steuerelement (330) der Hauptkupplung (301) koppelt, wodurch bei einer Betätigung der Handhabe (230) die Hauptkupplung (301) schließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für ein elektromechanisches Schließsystem zur drehfesten Kopplung eines Schließbartes mit einer Handhabe.
Elektromechanische Schließsysteme basieren auf einer elektronischen Identifikation eines Schlüssels. Der Schlüssel kann zum Beispiel ein aktiver oder passiver Transponder sein. Eine Schlosssteuerung wertet Daten des Schlüssels aus und gibt ggf. das Schloss frei. Zunehmend werden anstelle von elektronischen Schlüsseln biometrische Daten, insbesondere Fingerabdrücke, zur Zutrittskontrolle eingesetzt. In diesem Fall sind dann die entsprechenden Sensoren mit der Schlosssteuerung verbunden.
Türen haben häufig sogenannte Kastenschlösser. Die Kastenschlösser werden in eine Ausnehmung in die nicht angeschlagenen Schmalseite einer Tür eingeschoben und haben meist eine Falle und einen Riegel, die in entsprechende Ausnehmungen der Zarge eingreifen können. Falle und Riegel lassen sich über einen Schließbart eines Schließzylinders betätigen, d. h. der Riegel kann durch Drehen des Schließbartes ver- und entriegelt werden, bzw. die Falle kann zurückgezogen werden.
Die Kupplung hat die Aufgabe den Schließbart mit einer Handhabe, z. B. einem Knauf des Schließzylinders, zu koppeln. Die Schlosssteuerung kann mittels der Kupplung das Schloss freigeben.
Entsprechende Kupplungen sind zum Beispiel aus den Patenten DE 10 2007 005 214 B3 , nachveröffentlicht und EP 995 864 A2 sowie den darin gennannten Dokumenten bekannt.
DE 10 2004 057 747 A1 zeigt eine Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine Kupplungsklaue ist mit einer der beiden Wellen drehfest verbunden und kann zum Schließen der Kupplung in eine komplementäre Ausnehmung der anderen Welle eingeschoben werden. Dies erfolgt durch einen Elektromotor, der zunächst auf eine Führungs- und/oder Übertragungseinrichtung wirkt.
DE 10 2004 046 778 A1 zeigt eine weitere Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Trennen und Verbinden der Kupplung wird ein Kupplungsbolzen motorisch ein- bzw. ausgerückt.
DE 44 39 343 A1 zeigt einen mechanischen Schließzylinder, der über einen zusätzlichen federbelasteten Verriegelungsstift blockierbar ist. Der Verriegelungsstift sitzt in einer Riegelstiftbohrung des Schließzylindergeäuses und ist mittels eines so genannten „Steuersignal-Stellkraftumsetzers” darin verschiebbar. Dazu ist der Steuersignal-Stellkraftumsetzer über eine Unterdruckleitung mit der Riegelstiftbohrung verbunden
DE 198 14 229 A1 zeigt eine Tür mit einem herkömmlichen Kastenschloss. Zusätzlich zu dem Kastenschloss verfügt die Tür an der oberen und unteren Kante des Türflügels über je eine Zusatzverriegelungsvorrichtung, die entweder horizontal oder vertikal angeordnet sein können. Die Zusatzverriegelung hat einen motorisch verschiebbaren Kolben, dessen Kolbenstange als Riegel wirkt. Die Energieversorgung der Zusatzverriegelungseinrichtungen erfolgt über ein Kabel, über welches die Tür mit einem Stromnetz verbunden ist.
DE 199 40 247 A1 zeigt eine weitere Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Kupplung verfügt über einen motorisch gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren Steuerschieber. Durch Verschieben des Steuerschiebers werden Kuppelelemente aus Ausnehmungen herausgeschoben und die beiden Wellen, d. h. ein sogenanntes Kerninnenteil und ein sogenanntes Kernaußenteil, entkuppelt.
DE 100 65 155 A1 zeigt eine Kupplung für zwei koaxiale Wellen. Die innere der beiden koaxialen Wellen, hat zwei diametral gegenüber liegende radiale Bohrungen, in denen je ein Kupplungselement radial verschiebbar ist. Die Kupplungselemente, können in Ausnehmungen der äußeren Welle eingeschoben werden, so dass bei einer Rotation der Welle gegen die äußere Welle die Kupplungselemente an Vorsprüngen anliegen und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Wellen herstellen. Die Kupplungselemente werden durch eine elektromagnetisch betätigtes Steuerelement gesteuert.
Die Schwierigkeit bei der Konstruktion einer Kupplung für ein elektromechanisches Schließsystem besteht darin, dass sie möglichst kompakt sein muss, damit man sie z. B. in die Handhabe oder einen Schließzylinder integrieren kann. Zudem muss sie große Drehmomente zuverlässig übertragen können, damit auch schwergängige, z. B. klemmende Schlösser geöffnet werden können. Die Energieversorgung erfolgt meist über Batterien, deshalb muss der Energiebedarf der Kupplung für einen Schließ- und Öffnungsvorgang möglichst gering sein.
Diese Probleme sind durch die Kupplungen bzw. das Schließsystem nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Kupplung hat eine Hauptkupplung mit einem Steuerelement zum Schließen der Hauptkupplung, wobei bei geschlossener Hauptkupplung die Handhabe mit dem Schließbart verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Kupplung neben der Hauptkupplung auch eine Hilfskupplung. Wird die Hilfskupplung geschlossen, verbindet diese die Handhabe mit dem Steuerelement der Hauptkupplung, wodurch bei einer Betätigung der Handhabe das Steuerelement der Hauptkupplung betätigt wird. Entsprechend wird die Hauptkupplung geschlossen oder geöffnet. Wird die Hauptkupplung geschlossen wird anschließend bei weiterer Betätigung der Handhabe deren Bewegung auf den Schließbart übertragen. Wird die Hilfskupplung wieder geöffnet, dann wird die Handhabe von dem Steuerelement wieder entkoppelt. Bevorzugt ist das Steuerelement bei geschlossener Hauptkupplung federbelastet, dann wird mit Öffnung der Hilfskupplung auch die Hauptkupplung wieder geöffnet. Die Arbeit zum Schließen und/oder Öffnen der Hauptkupplung wird vom Benutzer der Handhabe aufgebracht. Die Differenz der Arbeit zum Schließen und Öffnen der Hauptkupplung zur Arbeit zum Schließen und Öffnen der Hilfskupplung entspricht dem gegenüber dem Stand der Technik reduzierten Energiebedarf pro Schließzyklus (d. h. 1 mal Schließen und 1 mal Öffnen) dieser Ausführungsform.
Bevorzugt ist das Steuerelement der Hauptkupplung ein Rollenkäfig, in dem mindestens eine Rolle auf einer Lauffläche auf einer ersten von zwei Wellen läuft. Die erste Welle, die Rolle und der Rollenkäfig sind von einem Ring umschlossen, dessen Innenfläche mindestens eine Klemmfläche für die Rolle hat und der mit der zweiten Welle verbunden ist. Der Rollenkäfig ist zum Schließen der Hauptkupplung gegen den Ring verdrehbar und nimmt dabei die Rolle mit. Beim Verdrehen des Rollenkäfigs gegen den Ring wird die Rolle zwischen der Lauffläche und der Klemmfläche eingeklemmt, wodurch die beiden Wellen drehfest miteinander gekoppelt werden. Die Handhabe ist mit einer der beiden Wellen und der Schließbart mit der anderen der beiden Wellen verbunden, somit sind, wenn die beiden Wellen durch die Hauptkupplung gekuppelt sind, auch die Handhabe und der Schließbart gekuppelt, d. h. miteinander drehfest verbunden. Selbstverständlich können die Handhabe als auch der Schließbart einstückig mit der jeweiligen Welle sein.
Wird die Hilfskupplung geschlossen, so wird bei einer Betätigung der Handhabe der Rollenkäfig gegen den Ring verdreht. Dadurch wird die Rolle zwischen der ersten Welle und dem Ring eingeklemmt. Die Kupplung ist nun geschlossen.
Alternativ kann auch der Schließbart mit dem Steuerelement verbunden werden. Dann muss die Handhabe mit dem Ring verbunden sein. Bei einer Betätigung der Handhabe wird dann die Rolle gegen den Widerstand des Schließbartes zwischen dem Ring und der ersten Welle verklemmt, wodurch die Hauptkupplung geschlossen wird, d. h. der Schließbart kann durch eine Betätigung der Handhabe gedreht werden.
Anstelle von einer oder bevorzugt mehreren symmetrisch zur Längsachse der ersten Welle angeordneten Rollen kann natürlich auch eine Kugel bzw. können auch Kugeln verwendet werden.
Bevorzugt wird beim Schließen der Hauptkupplung das Steuerelement gegen ein Federelement bewegt, d. h. bei geschlossener Kupplung ist das Steuerelement federbelastet. Wenn die Handhabe losgelassen oder die Hilfskupplung ge öffnet wird, wird durch die Rückstellkraft des Federelementes die Hauptkupplung wieder geöffnet. Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel kann beim Schließen der Hauptkupplung der Rollenkäfig gegen den Widerstand mindestens eines Federelementes relativ zum Ring verdreht werden.
Bevorzugt hat die Hilfskupplung mindestens einen verschiebbaren Steuerstift zum Kuppeln der ersten Welle mit dem Steuerelement. Dazu ist der Steuerstift bevorzugt in mindestens einer Ausnehmung der ersten Welle und/oder in einer Ausnehmung des Steuerelements arretierbar, d. h. ist der Steuerstift arretiert, sind die erste Welle und das Steuerelement miteinander verbunden. Bei einer Drehung der ersten gegen die zweite Welle mittels der Handhabe wird folglich das Steuerelement der Hauptkupplung betätigt, z. B. der zuvor beschriebene Rollenkäfig gegen den entsprechenden Ring verdreht (s. o.). Bei nicht arretiertem Steuerstift sind die erste Welle und das Steuerelement (z. B. der Rollenkäfig) gegeneinander drehbar. Die Arretierung bzw. Entriegelung des Steuerstiftes wird von einer Schlosssteuerung gesteuert.
Der Steuerstift kann beispielsweise an einer Gleitfläche der ersten Welle federbelastet anliegen und mit dem Steuerelement fest verbunden sein. In der Gleitfläche ist die mindestens eine Ausnehmung. Wird bei nicht arretiertem Steuerstift mittels der Handhabe die erste Welle relativ zum Steuerelement gedreht, so gleitet der Steuerstift über die Gleitfläche und fährt ggf. in die Ausnehmung ein und wieder aus ihr heraus. Die Handhabe und das Steuer element der Hauptkupplung sind getrennt, d. h. die Hilfskupplung ist offen. Zum Schließen der Hilfskupplung wird der Steuerstift in der Ausnehmung arretiert, dann wird er bei einer Drehung der beiden Wellen gegeneinander mittels der Handhabe mitgenommen und mit ihm das Steuerelement, wodurch die Hauptkupplung geschlossen wird. Ebenso kann das Steuerelement eine Gleitfläche haben in der die Ausnehmung ist, dann ist der Steuerstift mit der ersten Welle verbunden. Natürlich können auch die erste Welle als auch das Steuerelement jeweils eine Gleitfläche für einen Steuerstift mit je mindestens einer Ausnehmung haben.
Bevorzugt hat die Hilfskupplung mindestens zwei symmetrisch auf der Gleitfläche angeordnete Steuerstifte.
Die Anzahl der Ausnehmungen in der Gleitfläche ist im Regelfall an die Anzahl der Steuerstifte angepasst und vorzugsweise gleichmäßig über die Gleitfläche verteilt.
Wenn die Gleitfläche auf der ersten Welle ist, kann sie auf einer der Stirnflächen der ersten Welle sein. Bei dieser Anordnung baut die Kupplung (in Richtung der Wellenachse) länger ist dafür aber schmaler. Alternativ kann die Gleitfläche am Umfang der Welle angeordnet sein, dann ist die Kupplung entsprechend kürzer und breiter.
Vorzugsweise wird bei einer Verschiebung des Steuerstiftes in die Ausnehmung oder aus dieser heraus ein Fluid in einen Zylinder angesaugt oder ausgestoßen.
Bevorzugt hat der Zylinder einen Fluidaus- und/oder Fluideinlass, der durch ein von der Schlosssteuerung schalt bares Ventil verschließbar ist. Wenn die Kupplung mehrere Steuerstifte und Zylinder hat, dann können die Fluidaus- und/oder Fluideinlässe über einen Kanal miteinander kommunizieren. Vorzugsweise sitzt dann das Ventil in dem Kanal und verbindet diesen mit einem Fluidreservoir. Im einfachsten Fall ist das Fluid Luft und das Reservoir die Erdatmosphäre.
Zum Beispiel kann das Ventil einen Ventilsitz haben, der durch Verschieben eines Stößels verschließbar ist. Bevorzugt ist der Stößel in seiner Offen- und/oder Geschlossenstellung verrastet. Dadurch wird der Stößel ohne dass dafür Energie benötigt wird in der jeweiligen Position fixiert. Die Fixierung in der Offenstellung hat den Vorteil, dass durch Erschütterungen, z. B. durch Schläge auf die Handhabe, der Stößel nicht von der Offen in die Geschlossenstellung verschoben werden kann. D. h. die Hilfskupplung (und damit auch die Kupplung) lässt sich von Unbefugten nicht durch Erschütterungen schließen. Die Verrastung des Stößels in seiner Geschlossenstellung hat den Vorteil, dass eine geschlossene Hilfskupplung geschlossen bleibt bis der Stößel durch die Schlosssteuerung wieder verschoben wird. Es wird lediglich zum Schließen bzw. zum Öffnen der Hilfskupplung Energie benötigt.
Der Stößel kann beispielsweise an einer verschiebbaren Rampe federbelastet anliegen. Die Rampe haltert eine von der Schlosssteuerung gesteuerte Luftspule, die im Magnetfeld eines Permanentmagneten ist. Wird die Luftspule erregt, wird die Rampe verschoben und damit auch der an ihr anliegende Stößel. Bei nicht erregter Spule bleiben die Rampe und damit auch der Stößel in ihrer jeweiligen Position. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass ein von außen an die Kupplung herangeführter Magnet keine Kraft auf die stromlose Luftspule ausübt, d. h. die Position der Rampe und damit auch des Stößels lässt sich nicht über ein äußeres Magnetfeld beeinflussen.
Die Rampe hat vorzugsweise kleine Ausnehmungen an den Stellen, an denen der Stößel in der Offen- und/oder Geschlossenstellung anliegt, so dass Rampe und Stößel in diesen Positionen verrasten. Alternativ oder optional kann die Rampe zumindest bei stromloser Spule durch einen seitlich zur Verschieberichtung angreifenden federbelasteten Stift fixiert werden.
Ebenso kann der Stößel selbst eine Luftspule haltern, die im Magnetfeld eines Permanentmagneten ist. Der Stößel kann zumindest bei stromloser Spule durch einen federbelasteten Stift fixiert werden, insbesondere können Ausnehmungen zur Verrastung von Stößel und Stift vorgesehen sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Anspruch 16) hat die Kupplung einen Rollenkäfig, in dem mindestens eine Rolle auf einer Lauffläche auf der ersten von zwei Wellen läuft. Die erste Welle, die Rolle und der Rollenkäfig sind von einem Ring umschlossen, dessen Innenfläche mindestens eine Klemmfläche für die Rolle hat und der mit der zweiten der beiden Wellen verbunden ist. Der Rollenkäfig ist zum Schließen der Hauptkupplung gegen den Ring verdrehbar, wobei die Rolle zwischen der Lauffläche und der Klemmfläche einklemmt wird. Bevorzugt ist der Rollenkäfig bei geschlossener Kupplung in seine Offenstellung, d. h. in Richtung der Position in der die Rolle nicht eingeklemmt wird, federbelastet.
Alternativ oder zusätzlich kann die Kupplung (Anspruch 6) einen verschiebbaren Steuerstift haben, der mit einer von zwei Wellen verbunden und zum Schließen der Kupplung in einer Ausnehmung in der anderen der beiden Wellen arretierbar ist. Durch eine Verschiebung des Steuerstiftes in die Ausnehmung oder aus dieser heraus wird ein Fluid, z. B. Luft, durch einen Fluidein- und/oder Fluidauslass in einen Zylinder angesaugt oder ausgestoßen. Durch Verschließen des Fluidein- und/oder Fluidauslasses wird der Steuerstift in seiner Position, d. h. z. B. in der Ausnehmung arretiert.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:
1a und 1b: ein Schließzylinder mit Innen- und Außenknauf,
2: den Außenknauf aus 1 (teilmontiert) im Längsschnitt,
3: Teile des Außenknaufs aus 1 (geöffnet),
4 und 5: Ansichten des Außenknaufs in 1 (teilmontiert),
6: ein weiterer teilmontierter Außenknauf eines Schließzylinders,
7: Teile des Außenknaufs in 6 (geöffnet),
8 u. 9: Ansichten des Außenknaufs in 6 (jeweils teilmontiert).
10a u. 10b: einen weiteren Außenknauf
11a u. 11b: einen weiteren Außenknauf
1 zeigt einen Schließzylinder 100 für handelsübliche Kastenschlösser (nicht abgebildet). Der Schließzylinder 100 hat einen Innenknauf 150 und einen Außenknauf 200. Der Außenknauf 200 hat eine äußere Hohlwelle 210 und eine dazu koaxiale innere Welle 220. Die innere Welle 220 ist mit einem Schließbart 110 drehfest verbunden. Auf der Hohlwelle 210 sitzt drehfest eine Kappe, die als Handhabe 230 dient. Durch eine Kupplung 300 aus einer Hauptkupplung 301 und einer Hilfskupplung 350 können die Hohlwelle 210 und die innere Welle 220 verbunden werden, d. h. die Handhabe 230 und der Schließbart drehfest gekoppelt werden (vgl. insbes. 2). Die Hauptkupplung 301 hat einen Ring 310 der drehfest und koaxial in der Hohlwelle 210 sitzt (vgl. auch 2 bis 5). Alternativ können die Hohlwelle 210 und der Ring 310 einstückig sein. Die mittige Öffnung 311 des Ringes 310 ist gestuft erweitert. In dem erweiterten Bereich 312 sind zwei sich einander gegenüberliegende Taschen 313, die jeweils von zwei Klemmflä chen 314 begrenzt werden (vgl. insbes. 3). In jeder Tasche 313 sitzt eine Rolle 320, die von einem ringförmigen Rollenkäfig 330 geführt auf der inneren Welle 220 läuft. Der Rollenkäfig ist das Steuerelement der Hauptkupplung und über vier als Schraubenfedern 315 ausgebildete Federelemente mit dem Ring 310 gekoppelt. Die Schraubenfedern 315 stützen sich an der in 3 nicht gezeigten Hohlwelle 210 ab. Wird der Rollenkäfig 330 gegen den Ring 310 verdreht, nimmt er die Rollen 320 mit, bis sie zwischen den entsprechenden Klemmflächen 314 und der inneren Welle 220 verspannt sind. Zudem werden die Schraubenfedern 315 gespannt, wodurch der Rollenkäfig 330 mit den Rollen 320 durch die Federbelastung in die gezeigte Position selbsttätig zurückkehrt.
Der ringförmige Rollenkäfig 330 hat auf seiner Innenseite zwei radiale Zylinder 331 in denen je ein verschiebbarer Steuerstift 360 der Hilfskupplung 350 als Kolben sitzt. Die Steuerstifte 360 sind in Richtung der inneren Welle 220 federbelastet und liegen an dieser auf einer Gleitfläche 221 an. Die Gleitfläche 221 hat vier rotationssymmetrisch zur Längsachse der Welle 220 angeordnete Ausnehmungen 222, die als Einschnürungen ausgeführt sind. Wenn der Rollenkäfig 330 gegen die innere Welle verdreht wird, dann gleiten die Steuerstifte 360 über die Gleitfläche 221, wobei sie in die als Einschnürungen ausgebildeten Ausnehmungen 222 ein- und wieder ausfahren. Dabei wird über seitliche Zylinderauslässe 333 Luft in den Zylinder 222 angesaugt und wieder ausgeblasen (vgl. 2). Die Zylinderauslässe 333 kommunizieren über ein Kanalsystem 370. Das Kanalsystem hat einen als Ventil sitz 371 ausgebildeten Ausgang. Der Ventilsitz 371 ist durch einen verschiebbaren nicht magnetischen Stößel 372 verschließbar, d. h. Ventilsitz 371 und der Stößel 372 bilden ein Ventil. Der Stößel haltert über ein Kunststoffteil 373 eine Luftspule 374 im Magnetfeld eines Permanentmagneten 376. Die Luftspule 374 kann von einer nicht dargestellten Schlosssteuerung erregt werden. Durch Erregung der Luftspule 374 kann der Stößel 373 verschoben werden. In Abhängigkeit von der Stromrichtung in der Luftspule 374 wird dadurch das Ventil des Kanalsystems 370 geschlossen oder geöffnet.
An dem Kunststoffteil 373 sind orthogonal zu der Richtung in der der Stößel 372 verschiebbar ist zwei Haltestifte. Bei geöffnetem Ventil greifen die Haltestifte in Haltefedern 375 ein. Durch die Haltestifte und die Haltefedern 375 wird der Stößel 372 bei stromloser Luftspule 374 in seiner jeweiligen Position gehalten (vgl. 2 und 4).
Ist der Stößel in der in 1 gezeigten Stellung, dann können die Zylinder 331 über das Kanalsystem 370 mit der Umwelt kommunizieren, d. h. die Steuerstifte 360 sind in ihren jeweiligen Zylindern verschiebbar. Wird nun die Handhabe 230 betätigt, nimmt sie die Hohlwelle 210 mit, diese wiederum den Ring 310, dieser über die Federelemente 315 wiederrum den Rollenkäfig 330, welcher die Rollen 320 in den in 3 gezeigten Positionen zum Ring 310 hält, d. h. mit dem Ring 310 in dessen Taschen 313 mitführt. Dabei gleiten die Steuerstifte 360 über die Gleitfläche 221, wobei sie in die als Einschnü rungen ausgebildeten Ausnehmungen 222 ein- und wieder ausfahren.
Die Hilfskupplung wird durch Schließen des Ausgangs des Kanalsystems 370 verschlossen, dann sind die Steuerstifte in ihrer Position in dem jeweiligen Zylinder fixiert. Sie können nicht mehr aus den als Einschnürungen ausgebildeten Ausnehmungen 222 ausfahren. Wird jetzt die Handhabe betätigt, wird der Ring 310 gegen den Rollenkäfig 330 verdreht, denn der Rollenkäfig 330 ist durch die Steuerstifte 360 mit der inneren Welle 220 verbunden. Entsprechend werden die Klemmflächen 314 gegen die Rollen 320 verschoben, wodurch die Rollen 320 unterstützt durch die Drehung des Ringes 310 zwischen den Klemmflächen 314 und der inneren Welle 220 verspannt werden. Nimmt man den Ring 310 als Bezugssystem, dann werden die Rollen 320 vom Rollenkäfig 330 mitgenommen und aus den Taschen 313 heraus gegen die Klemmflächen 314 gedrückt, wodurch die Rollen 310 zwischen den Klemmflächen 314 und der inneren Welle 220 verspannt werden. Dadurch wird der Ring 310 und damit über die Hohlwelle 210 auch die Handhabe 230 mit der inneren Welle 220 drehfest verbunden, d. h. gekuppelt. Nun ist auch die Hauptkupplung geschlossen Die Hilfskupplung koppelt durch Fixieren der Steuerstifte 360 in den Ausnehmungen 222 die innere Welle 220 mit dem Rollenkäfig 330. Diese Kopplung genügt, um eine Drehung der Handhabe 230 über die äußere Welle 210, den Ring 310, die Federelemente 315 und den Rollenkäfig 330 auf eine frei drehbare innere Welle 220 zu übertragen. Sobald jedoch ein etwas größeres Drehmoment, z. B. zur Be tätigung eines Riegels durch den mit der inneren Welle 220 verbundenen Schließbart 110, über die Hilfskupplung 350 übertragen werden müßte, würde diese durchrutschen, d. h. die Steuerstifte 360 würden über die innere Welle 220 gleiten, oder zerstört werden. Bevor dies passiert, wird jedoch wie zuvor beschrieben der Ring 310 gegen den Rollenkäfig 330 verdreht, wodurch die Hauptkupplung geschlossen wird. Die Hilfskupplung ist so dimensioniert, dass sie in der Lage ist, den Rollenkäfig 330 gegen das Rückstellmoment der Federelemente 315 in seiner Position zur inneren Welle 220 zuhalten, wenn der Ring 310 gegen den Rollenkäfig 330 verdreht wird. Dieses Drehmoment ist bei der Konstruktion der Kupplung bekannt und wesentlich kleiner als die zum Betätigen einer Falle oder eines Riegels notwendigen Drehmomente. Deshalb ist die zum Schließen der Hilfskupplung benötigte Arbeit deutlich geringer als die zum Schließen der Hauptkupplung.
Der in den 6 bis 9 gezeigte Außenknauf 200 kann anstelle des in den 1 bis 5 gezeigten Außenknaufs verwendet werden. Die Kupplung 300 verbindet eine nicht dargestellte Kappe auf einer Hohlwelle 210 mit einem Schließbart, wie dem Schließbart 110 in 1. In der Hohlwelle sitzt drehfest ein Ring 310 mit erweiterten Bereichen 310 mit Taschen 313, die durch Klemmflächen 314 begrenzt werden. In den Taschen 313 sind Rollen 320, die von einem Rollenkäfig 330 geführt auf einer inneren Welle 220 laufen. Der Rollenkäfig 330 ist auch hier das Steuer element der Hauptkupplung und belastet bei einer Verdrehung gegen den Ring 310 vier Federelemente 315. Der Rollenkäfig 330 hat eine ringförmige Ausnehmung dessen Innenfläche eine Gleitfläche 226 hat. Sie entspricht der Gleitfläche 221 in 2 und 3 und hat ebenso entsprechende Ausnehmungen. Auf der Gleitfläche 226 liegen als Kolben ausgebildete Steuerstifte 360 federbelastet an. Die Steuerstifte 360 sitzen verschiebbar in Zylindern 331 eines mit der inneren Welle drehfest verbundenen Ringes 225 (vgl. 8). An ihren der Längsachse der inneren Welle 220 zugewandten Rückseiten haben die Zylinder 331 je eine Öffnung als Luftein- bzw. Luftauslass. Über die Öffnung kommunizieren die Zylinder 331 mit einem Kanal 370a, der eine als Ventilsitz 371 ausgebildete Öffnung hat. Der Ventilsitz 371 ist durch einen verschiebbaren und gegen den Ventilsitz 371 federbelasteten Stößel 372 verschlossen. Der Stößel 372 liegt an einer Rampe 373a eines Kunststoffteils 373 an. Das Kunststoffteil 373 haltert eine Luftspule 374 im Magnetfeld eines Permanentmagneten 376. Die Luftspule 374 kann durch eine nicht dargestellte Schlosssteuerung erregt werden. Entsprechend der Richtung des Stroms in der Luftspule 374 wird das Kunststoffteil 373 in Richtung des magnetischen Nord- oder Südpols des Permanentmagneten 376 verschoben. Wenn das Kunststoffteil 373 aus der gezeigten Position (6) nach unten verschoben wird, gleitet der Stößel 372 über die Rampe 373a und wird in den Kanal 370a verschoben, wodurch dessen Öffnung, d. h. der Ventilsitz 371, freigegeben wird. Damit das Kunststoffteil 373 bei stromloser Luftspule 374 in der jeweiligen Position bleibt, hat es zwei Haltestifte, die bei geöffneter Hilfskupplung in eine Haltefeder 375 eingreifen (vgl. 6 und 8).
Im Prinzip funktioniert die in den 6 bis 9 gezeigte Ausführungsform wie die in 1 bis 5 gezeigte: Bei offenem Ventilsitz 371 ist die Hilfskupplung geöffnet, die Steuerstifte 360 sind in den Zylindern 331 verschiebbar und können bei einer Drehung der Handhabe 230 über die Gleitfläche 226 gleiten. Entsprechend wird der Rollenkäfig 330 relativ zum Ring 310 durch die Federelemente 315 in seiner Position gehalten, d. h. die Rollen 320 sind in den Taschen 313 des Ringes und nicht zwischen den Klemmflächen 314 und der inneren Welle 220 eingespannt: Die Kupplung 300 ist offen. Wird nun durch Anlegen eines Stromes an die Luftspule 374 das Kunststoffteil 373 verschoben, dann verschließt der Stößel 372 den Ventilsitz 371. Nun wirkt das Ventil als Rückschlagventil und bei einer Drehung der Hohlwelle 210 gegen die innere Welle 220 gleiten die Steuerstifte 360 über die Gleitfläche 226 bis, sie in eine der Ausnehmungen einfahren. In dieser Position sind die Steuerstifte 360 blockiert, d. h. sie können nicht mehr in die Zylinder 331 eingeschoben werden und nicht mehr über die Gleitfläche 226 gleiten. Der Rollenkäfig 330 ist nun mit der inneren Welle drehfest gekoppelt. Die Hilfskupplung ist nun geschlossen. Bei einer Betätigung der Handhabe 230 wird der Ring 310 gegen den Rollenkäfig 330 verdreht und die Rollen 320 werden zwischen den Klemmflächen 314 und der inneren Welle 220 verspannt. Nun sind die Hohlwelle 210 und die in nere Welle 220 drehfest gekoppelt. Die Hauptkupplung ist nun auch geschlossen.
Der Außenknauf 200 in den 10a und 10b ist, wie die Außenknäufe 200 in den 2 und 6, nur teilmontiert dargestellt (in 10b auch ohne Hohlwelle 210). Montiert kann er anstelle des Außenknaufs in 1 verwendet werden. Der Außenknauf 200 hat eine Hohlwelle 210, die über eine Hauptkupplung 301 mit einer inneren Welle 220 drehfest gekoppelt werden kann. Dazu laufen auf der Mantelfläche der inneren Welle 220 Rollen 320 in Taschen 313 eines Ringes 310, der drehfest mit der Hohlwelle 210 verbunden ist. Die Rollen 320 werden von einem Rollenkäfig 330 in den Taschen 313 geführt. Beidseits der Rollen 320 haben die Taschen eine Klemmfläche 314. Wird der Rollenkäfig 330 gegen den Ring 310 verdreht, dann werden die Rollen 320 zwischen den der Drehrichtung entsprechenden Klemmflächen 314 und der Mantelfläche der inneren Welle 220 verspannt, wodurch die innere Welle 220 und die Hohlwelle 210 drehfest gekoppelt werden. Dazu haltert der Rollenkäfig eine Leiterplatte 377 mit mindestens einer Spule im Magnetfeld eines Permanentmagneten 376, der drehfest mit der Hohlwelle 210 verbunden ist. Die Spule auf der Leiterplatte 377 wird von einer nicht dargestellten Schlosssteuerung erregt. Die Schlosssteuerung hat einen Drehrichtungssensor zur Bestimmung der Drehrichtung des Handknaufs (nicht dargestellt, vgl. 1). Nach Überprüfung des elektronischen Schlüssels gibt die Schlosssteuerung das Schloss frei, in dem es einen Strom in der Spule anregt, um den Rollenkäfig gegen die durch den Drehrichtungssensor ermittelte Richtung re lativ zum Ring 310 zu verdrehen. Dadurch ist die Kupplung selbstklemmend. Ist die Kupplung geschlossen, kann die Spule wieder abgeschaltet werden. Lässt der Benutzer die Handhabe los, dann öffnet die Kupplung selbsttätig. Dies kann durch ein beim Schließen belastetes Federelement unterstützt werden. Betätigt der Benutzer die Handhabe erneut, so wird dies durch den Drehrichtungssensor detektiert und die Schlosssteuerung kann die Spule erneut erregen. Liegt zwischen den beiden Betätigungen ein längeres Zeitintervall, z. B. eines das man zum Durchschreiten der Tür benötigt, kann eine erneute Autorisierung durch den Schlüssel notwendig sein.
Der Außenknauf 200 in den 11 und 11a ist wie der Außenknaufe 200 in den 10a und 10b nur teilmontiert dargestellt. Montiert, kann er anstelle des Außenknaufs in 1 verwendet werden. Der Außenknauf 200 hat eine Hohlwelle 210, die über eine Hauptkupplung 301 mit einer inneren Welle 220 drehfest gekoppelt werden kann. Dazu sind zwei Zylinder 331 mit der inneren Welle 220 drehfest verbunden. Die Zylinderachsen sind orthogonal zur Längsachse der inneren Welle 220. In den Zylindern 331 sitzt je ein als Kolben ausgebildeter Steuerstift 360, der federbelastet an der Innenfläche eines Rings 310 anliegt. In der Innenfläche des Ringes 310 sind Ausnehmungen. Die Steuerstifte 360 haben beide einen radial zur Längsachse der inneren Welle 220 weisenden Auslass 333. Die Auslässe 333 kommunizieren über ein Ventil mit der Umwelt. Das Ventil hat einen Ventilsitz 371, der durch einen verschiebbaren und gegen den Ventilsitz 371 federbelasteten Stößel 372 verschlossen ist. Der Stößel 372 liegt an einer Rampe 373a eines Kunststoffteils 373 an. Das Kunststoffteil 373 haltert eine Luftspule 374 im Magnetfeld eines Permanentmagneten 376. Die Luftspule 374 kann durch eine nicht dargestellte Schlosssteuerung erregt werden. Entsprechend der Richtung des Stroms in der Luftspule 374 wird das Kunststoffteil 373 in Richtung des magnetischen Nord- oder Südpols des Permanentmagneten 376 verschoben. Wenn das Kunststoffteil 373 aus der gezeigten Position (11a) nach unten verschoben wird, gleitet der Stößel 372 über die Rampe 373a und wird in den Kanal 370a verschoben, wodurch dessen Öffnung freigegeben wird. Damit das Kunststoffteil 373 bei stromloser Luftspule 374 in seiner Position bleibt, hat es orthogonal zu der Achse entlang der es verschiebbar ist ein Haltestift, der bei geöffnetem Ventilsitz 371 in eine Haltefeder 375 eingreift. Ist das Ventil geöffnet, dann können die Steuerstifte 360 in den Zylindern 331 verschoben werden. Wird bei geöffnetem Ventil die Hohlwelle 210 gegen die innere Welle 220 gedreht, dann gleiten die Steuerstifte über die Innenseite des Ringes 310. Wird jedoch das Ventil verschlossen, dann wirkt es als Rückschlagventil und die Steuerstifte 360 werden in den Ausnehmungen auf der Innenfläche des Ringes 310 fixiert und bei dessen Drehung mitgenommen. Über die Steuerstifte 360 wird also die Drehbewegung von der Hohlwelle 210 auf die innere Welle 220 übertragen. Anders als bei den Hilfskupplungen in den 1 bis 9 müssen hier die Steuerstifte 360 und die Zylinder 331 so dimen sioniert sein, dass sie das volle Drehmoment zur Betätigung des Schließbartes zuverlässig übertragen können. Auch an die Passgenauigkeit von Ventilsitz 371 und Stößel 372 werden erhöhte Anforderungen gestellt.

100: Schließzylinder,
110: Schließbart
150: Innenknauf,
200: Außenknauf,
210: Hohlwelle,
220: Welle,
221: Gleitfläche der Welle 220,
222: als Einschnürungen ausgebildeten Ausnehmungen,
225: mit der Welle 220 drehfest verbundener Ring
226: Innenfläche/Gleitfläche für als Kolben ausgebildete Steuerstifte 360
227: Ausnehmungen auf Gleitfläche 226
230: Kappe als Handhabe,
300: Kupplung,
301: Hauptkupplung,
310: Ring, mit Hohlwelle drehfest verbunden
311: mittige Öffnung des Ringes 310,
312: erweiterter Bereich der Öffnung 310
313: Taschen in Bereich 312
314: Klemmflächen,
315: Federelemente, hier Schraubenfedern
320: Rolle,
330: Rollenkäfig,
331: Zylinder für Steuerstifte 360,
333: Zylinderauslässe,
350: Hilfskupplung,
360: Steuerstift bzw. Kolben,
370: Kanalsystem,
370a: Kanal
371: Ventilsitz,
372: Stößel
373: Kunststoffteil
373a: Rampe
374: Luftspule
375: Haltefeder
376: Permanentmagnet.
377: Leiterplatte mit Spule

Claims

Kupplung eines elektromechanischen Schließsystems zum drehfesten Kuppeln eines Schließbarts (110) und einer Handhabe (230), mit einer Hauptkupplung (301) die ein Steuerelement (330) zum Schließen und/oder Öffnen der Hauptkupplung (301) hat, wobei bei geschlossener Hauptkupplung (301) die Handhabe (230) und der Schließbart (110) drehfest gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine Hilfskupplung (350) hat, die im geschlossenen Zustand die Handhabe (230) mit dem Steuerelement (230) der Hauptkupplung (301) kuppelt, wodurch bei einer Betätigung der Handhabe (230) die Arbeit zum Öffnen und/oder Schließen der Hauptkupplung (301) vom Benutzer der Handhabe aufgebracht wird.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a. das Steuerelement (330) der Hauptkupplung (301) ein Rollenkäfig (330) ist, in dem mindestens eine Rolle (320) auf einer mit der ersten von zwei Wellen (220) drehfest verbundenen Lauffläche läuft, b. die erste Welle, die Rolle (320) und der Rollenkäfig (330) von einem Ring (310) umschlossen sind, dessen Innenfläche mindestens eine Klemmfläche (314) für die Rolle (320) hat und der mit der zweiten der beiden Wellen drehfest verbunden ist, c. der Rollenkäfig (330) zum Schließen der Hauptkupplung (301) gegen den Ring (310) verdrehbar ist und beim Verdrehen die Rolle (320) zwischen der Lauffläche und der Klemmfläche (314) einklemmt, und d. die Handhabe (230) mit einer der beiden Wellen (210, 220) und der Schließbart (110) mit der anderen der beiden Wellen (210, 220) drehfest verbunden sind.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (330) beim Schließen der Hauptkupplung (301) gegen den Widerstand mindestens eines Federelementes (315) bewegt wird.
Kupplung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß a. die Hilfskupplung (350) mindestens einen in mindestens einer Ausnehmung der ersten Welle und/oder in einer Ausnehmung des Rollenkäfigs (330) arretierbaren Steuerstift hat, b. der arretierte Steuerstift die erste Welle und den Rollenkäfig (330) verbindet um bei einer Drehung der ersten Welle den Rollenkäfig (330) mitzunehmen, wobei ansonsten die erste Welle und der Rollenkäfig (330) gegeneinander drehbar sind, und c. die Arretierung und eine Entriegelung des Steuerstiftes von einer Schlosssteuerung gesteuert wird.
Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstift an einer Gleitfläche (221, 226) des Steuerelementes federbelastet anliegt und in der Gleitfläche (221, 226) die Ausnehmung ist.
Kupplung für ein elektromechanisches Schließsystems zur drehfesten Kopplung eines Schließbarts mit einer Handhabe (230), die mit jeweils einer Welle verbunden sind, mit einem verschiebbaren Steuerstift, der zum Schließen der Kupplung in einer Ausnehmung einer der beiden Wellen arretierbar ist, dadurch gekennzeichnet daß a. durch eine Verschiebung des Steuerstiftes in die Ausnehmung oder aus dieser heraus ein Fluid durch einen Fluidein- und/oder Fluidauslass in einen Zylinder (331) angesaugt oder ausgeblasen wird, und b. durch Verschließen des Fluidein- und/oder Fluidauslasses der Steuerstift arretierbar ist.
Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstift an einer Gleitfläche (221, 226) der ersten Welle federbelastet anliegt und in der Gleitfläche (221, 226) die Ausnehmung ist.
Kupplung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (221, 226) auf einer der beiden Stirnflächen der ersten Welle ist.
Kupplung nach Anspruch 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gleitfläche (221, 226) mindestens eine der Anzahl der Steuerstifte entsprechende Anzahl von Ausnehmungen ist.
Kupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Verschiebung des Steuerstiftes in die Ausnehmung oder aus dieser heraus Fluid in einen Zylinder (331) angesaugt oder ausgeblasen wird.
Kupplung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (331) einen Fluidaus- und/oder Fluideinlass hat, der durch ein von der Schloßsteuerung schaltbares Ventil verschließbar ist.
Kupplung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil einen Ventilsitz hat, der durch Verschieben eines Stößels verschließbar ist.
Kupplung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Stößel (372) an einer verschiebbaren Rampe (373a) federbelastet anliegt, b. die Rampe (373a) eine Luftspule (374) hat, die im Magnetfeld eines Permanentmagneten ist.
Kupplung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (372) eine Luftspule (374) haltert, die im Magnetfeld eines Permanentmagneten ist.
Kupplung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (372) bei stromloser Luftspule durch einen federbelasteten Stift fixiert ist.
Kupplung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung mindestens zwei Steuerstifte und/oder mindestens zwei Ausnehmungen hat, die jeweils rotationssymmetrisch zur gemeinsamen Längsachse der beiden Wellen angeordnet sind.
Kupplung für ein elektromechanisches Schließsystems zur drehfesten Kopplung eines Schließbarts mit einer Handhabe (230), die mit jeweils einer Welle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet daß a. die Kupplung einen Rollenkäfig (330) hat, in dem mindestens eine Rolle (320) auf einer mit der ersten der beiden Wellen (220) drehfest verbundenen Lauffläche läuft, b. die erste Welle, die Rolle (320) und der Rollenkäfig (330) von einem Ring (310) umschlossen sind, dessen Innenfläche mindestens eine Klemmfläche (314) für die Rolle (320) hat und der mit der zweiten der beiden Wellen (210) drehfest verbunden ist, c. der Rollenkäfig (330) zum Schließen der Hauptkupplung (301) gegen den Ring (310) verdrehbar ist und beim Verdrehen die Rolle (320) zwischen der Lauffläche und der Klemmfläche (314) einklemmt.
Kupplung nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenkäfig (330) beim Schließen der Hauptkupplung (301) gegen den Widerstand mindestens eines Federelementes (315) bewegt wird.
Schließsystem mit einer Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche.