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Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung.
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Bei Vorrichtungen dieser Art wird ein mit einem zu verriegelnden Gegenstand verbundenes Verriegelungselement in einem vorrichtungsseitig angeordneten Verriegelungselement oder umgekehrt ein vorrichtungsseitig angeordnetes Verriegelungselement in einem mit dem Gegenstand verbundenen Verriegelungselement in Eingriff gebracht und anschließend das vorrichtungsseitige Verrieglungselement mit einem motorischen Antrieb in eine das gegenstandsseitige Verriegelungselement verriegelnde Stellung bewegt. Hierbei erweist es sich als problematisch, dass die Verriegelung bei einem Motorausfall der Vorrichtung nicht ohne weiteres gelöst werden kann.
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Aus
DE 196 48 146 C1 ist eine Vorrichtung zum Lösen bzw. Herstellen einer Drehmitnahme eines Mehrkantstabs eines Fenstergriffs mit einem ansonsten von einem Motor angetriebenen Drehteil bekannt. Das Drehteil weist rückseitig einen Mitnahmevierkant auf, der mit einem Treibstangen-Beschlag zum Verriegeln bzw. Entriegeln eines Fensters zusammenwirkt.
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DE 197 47 211 A1 ist eine Antriebseinheit für eine Schließeinrichtung zu entnehmen. Die Antriebseinheit bewegt eine Sperrklinke, welche eine Schlossfalle in Vorrast und Hauptrast mittels eines Rastnase hält. Als Antriebselement dient bei der Antriebsvorrichtung ein Schneckenrad eines Schneckenradgetriebes. Das Antriebselement wirkt nur in einer Bewegungsrichtung.
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EP 2 050 902 A1 betrifft ein mechatronisches Schloss, dessen manuell betätigbarer Riegel linear bewegbar ist. Mit einem elektrisch betätigten Sperrelement kann die Bewegung des Riegels bewegt werden.
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In
DE 10 2009 016 812 A1 ist ein Türverschluss für ein thermisches Gar- und/oder Backgerät beschrieben. Dieser Türverschluss ist mit einem Drehmechanismus ausgestattet, dessen Drehwinkelstellungen ein automatisches Sperren und Öffnen der Tür ermöglichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine motorisch betätigte Verriegelungsvorrichtung zu schaffen, bei der die Verriegelung auch bei einem Ausfall des motorischen Antriebs der Vorrichtung aufgehoben werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Verriegelungsvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Verriegelungsvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung. Hierbei können gemäß der Erfindung die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale jeweils für sich aber auch in technisch sinnvoller Kombination die erfindungsgemäße Lösung gemäß Anspruch 1 weiter ausgestalten.
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Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung weist eine Verriegelungskulisse auf. Bei der Verriegelungskulisse handelt es sich um ein Verriegelungselement, in das ein mit einem zu verriegelnden Gegenstand verbundenes bzw. Teil des zu verriegelnden Gegenstands bildendes Verriegelungselement einführbar ist und durch Bewegung der Verriegelungskulisse in dieser Verriegelungskulisse verriegelbar bzw. festlegbar ist. Zum Verriegeln und Entriegeln des Gegenstandes ist die Verriegelungskulisse mit motorisch betätigten Antriebsmitteln bewegungsgekoppelt. D.h., die Vorrichtung weist einen Motor auf, der die Verriegelungskulisse ggf. direkt, vorzugsweise aber indirekt über ein Getriebe wahlweise in eine das gegenstandsseitige Verriegelungselement festlegende oder freigebende Stellung bewegt. Bei dem Motor handelt es sich bevorzugt um einen elektrischen Motor, prinzipiell können aber auch anderweitig betätigbare Motoren, beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch betätigte Motoren, vorgesehen sein.
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Die Grundidee der Erfindung ist es, die Bewegungskopplung der Verriegelungskulisse mit den Antriebsmitteln lösbar auszubilden und zusätzlich manuell betätigbare Mittel zum Entriegeln des Gegenstandes zur Verfügung zu stellen, die mit der Verriegelungskulisse verbunden werden können. Demnach ermöglicht die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung eine solche Trennung der Verriegelungskulisse von den motorisch betätigten Antriebsmitteln, dass die Verriegelungskulisse nach dieser Trennung unabhängig von den Antriebsmitteln relativ zu dem mit dem zu verriegelnden Gegenstand verbundenen Verriegelungselement bewegbar ist. Diese Bewegung kann manuell über direkt oder indirekt mit der Verriegelungskulisse verbindbare Betätigungsmittel ausgeführt werden. Die Verriegelung des mit der Verriegelungsvorrichtung verriegelten Gegenstandes kann bei der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung also auch ohne Einsatz der motorisch betätigten Antriebsmittel gelöst werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Verriegelung in einer Notsituation bei einem Ausfall des Antriebsmotors der Vorrichtung schnell gelöst werden muss.
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Die Verriegelungskulisse kann mit den Antriebsmitteln vorteilhaft über eine abtriebsseitig der Antriebsmittel vorgesehenen Mitnehmerverbindung bewegungsgekoppelt sein. So kann an einem bewegbaren Teil der Antriebsmittel, an dem sich die Verriegelungskulisse anschließt, ein Mitnehmer ausgebildet sein, der derart angeordnet ist, dass er die Verriegelungskulisse oder ein damit verbundenes Bauteil in einer Weise kontaktiert, dass eine Bewegung der Antriebsmittel auf die Verriegelungskulisse übertragen wird. Hierbei kann der Mitnehmer die Verriegelungskulisse sowohl kraftschlüssig als auch formschlüssig oder kraft- und formschlüssig mit den Antriebsmitteln verbinden, wobei allerdings eine rein formschlüssige Verbindung der Verriegelungskulisse mit den Antriebsmitteln bevorzugt wird.
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Die Mitnehmerverbindung zwischen den motorisch betätigten Antriebsmitteln und der Verriegelungskulisse ist bei der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung lösbar zu gestalten, um die Bewegungskopplung der Verriegelungskulisse mit den Antriebsmitteln gegebenenfalls lösen zu können. In diesem Zusammenhang ist eine Ausgestaltung vorteilhaft, bei der die Mitnehmerverbindung nur in eine Bewegungsrichtung wirkend ausgebildet ist. Beispielsweise können die Antriebsmittel nur einen Mitnehmer aufweisen, der einen Formschluss zwischen den Antriebsmitteln und der Verriegelungskulisse bzw. einem damit verbundenen Bauteil in einer Bewegungsrichtung schafft und die Verriegelungskulisse zum Verriegeln und Entriegeln des Gegenstandes in diese Richtung bewegt. Eine Bewegung der Antriebsmittel in entgegengesetzter Richtung und insbesondere eine Relativbewegung der Verriegelungskulisse zu dem Mitnehmer in Wirkungsrichtung der Mitnehmerverbindung ist frei möglich bzw. löst bei dieser Ausgestaltung die Mitnehmerverbindung zwischen den Antriebsmitteln und der Verriegelungskulisse. Auf diese Weise kann die Bewegungskopplung der Verriegelungskulisse mit den Antriebsmitteln besonders einfach gelöst werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist der Antriebsmotor der Vorrichtung mit einem Schneckengetriebe gekoppelt. Hierbei ist an einem Schneckenrad des Schneckengetriebes vorteilhaft ein radial ausgerichteter Vorsprung vorgesehen, der einen Mitnehmer für eine Mitnehmerverbindung mit der Verriegelungskulisse bildet. Die Verwendung eines Schneckengetriebes zur Übertragung der Antriebswellenbewegung des Motors auf die Verriegelungskulisse ist insofern vorteilhaft, als die Motordrehzahl mit dem Schneckengetriebe in einem erheblichen Maße untersetzt und das Drehmoment deutlich erhöht werden kann. Die Folge dieser Untersetzung ist eine vergleichsweise langsame Bewegung der Verriegelungskulisse, die die exakte Positionierung der Verriegelungskulisse in einer Verriegelungs- und einer Entriegelungsstellung erleichtert. Darüber hinaus weisen Schneckengetriebe eine verhältnismäßig große Selbsthemmung auf, so dass das Schneckengetriebe die damit gekoppelte Verriegelungskulisse bei nicht betätigtem Antriebsmotor in einer Verriegelungsstellung gegen eine Drehrichtung sichern kann. Des Weiteren ermöglicht die Verwendung eines Schneckengetriebes eine vergleichsweise kompakte Größe der Verriegelungsvorrichtung.
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Bei Verwendung eines Schneckengetriebes ist die Verriegelungskulisse zweckmäßigerweise über den an dem Schneckenrad des Schneckengetriebes ausgebildeten Mitnehmer drehbeweglich mit dem Schneckenrad bewegungsgekoppelt. Hierbei ist weiter zweckmäßig vorgesehen, dass die Verriegelungskulisse und das Schneckenrad eine gemeinsame Drehachse aufweisen und die Verriegelungskulisse einen parallel zur Drehachse der Verriegelungskulisse ausgerichteten Vorsprung aufweist, der eine Mitnehmerverbindung mit dem an dem Schneckenrad ausgebildeten Vorsprung bildet. Demzufolge kann die Verriegelungskulisse koaxial zu dem Schneckenrad und in Ausrichtung einer gemeinsamen Achse mit dem Schneckenrad von dem Schneckenrad beabstandet angeordnet sein. Der einen Teil der Mitnehmerverbindung mit dem Schneckenrad bildende Vorsprung der Verriegelungskulisse ist an der Verriegelungskulisse derart angeordnet und derart lang ausgebildet, dass er bei einer Drehbewegung des Schneckenrads in einer ersten Drehrichtung von dem an dem Schneckenrad radial auskragenden Mitnehmer formschlüssig erfasst werden kann. Bei einer Drehung in entgegengesetzter zweiter Drehrichtung kommt der Vorsprung von dem Mitnehmer außer Anlage.
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Prinzipiell können die manuell betätigbaren Mittel zum Entriegeln des von der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung verriegelten Gegenstandes direkt an der Verriegelungskulisse angeordnet sein. So kann z.B. bei einer drehbeweglich mit einem Schneckenrad eines Schneckengetriebes bewegungsgekoppelten Verriegelungskulisse an einer von dem Schneckenrad abgewandten Seite ein Griff angeordnet sein, mit dem die Verriegelungskulisse unter Lösen der Mitnehmerverbindung mit dem Schneckenrad in eine Stellung gedreht werden kann, in der ein zuvor von der Verriegelungskulisse festgehaltenes Verriegelungselement des verriegelten Gegenstandes freigegeben wird.
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Bevorzugt ist allerdings eine Ausgestaltung vorgesehen, bei der die Verriegelungskulisse über ein Getriebe mit dem manuell betätigbaren Mitteln zum Entriegeln des Gegenstandes wirkungsverbunden ist. Zweckmäßigerweise ist dieses Getriebe als ein Untersetzungsgetriebe ausgebildet, mit dem aufgrund der Untersetzung zur Überwindung eventuell großer Verriegelungskräfte mittels der manuell betätigbaren Mittel zum Entriegeln des Gegenstandes auf die Verriegelungskulisse ein ausreichend großes Moment ausgeübt werden kann und mit dem eine manuelle Betätigungsbewegung in eine langsamere Bewegung der Verriegelungskulisse umgewandelt werden kann, um so ein genaues Positionieren der Verriegelungskulisse zu ermöglichen.
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Bevorzugt ist die Verriegelungskulisse über ein Zahnradgetriebe mit den manuell betätigbaren Mitteln zum Entriegeln des Gegenstandes wirkungsverbunden. Vorteilhaft kann in diesem Zusammenhang außenseitig der Verriegelungskulisse ein Zahnkranz vorgesehen sein, der mit einem Zahnrad in Eingriff ist. Das Zahnrad kann ein geradverzahntes Stirnrad sein, das achsparallel zu der Verriegelungskulisse angeordnet ist. Der Durchmesser des Zahnrades ist vorzugsweise kleiner als derjenige des an der Verriegelungskulisse ausgebildeten Zahnkranzes, um ein ausreichend großes Drehmoment und eine ausreichend langsame Bewegung der Verriegelungskulisse zum Entriegeln des Gegenstandes zu ermöglichen. Zweckmäßigerweise ist das Zahnrad mit einer Handhabe, beispielsweise einer Handkurbel oder einem Schraubendreher drehbeweglich verbindbar. Besonders vorteilhaft kann die Handhabe mit dem Zahnrad mittels einer einfachen Steckverbindung hergestellt werden.
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Die Verriegelungskulisse ist bevorzugt scheibenförmig ausgebildet und um eine zentrale Drehachse drehbar. Vorzugsweise kann an der Verriegelungskulisse eine radial zu der Drehachse der Verriegelungskulisse ausgerichtete Vertiefung ausgebildet sein, in die ein auf Seiten des zu verriegelnden Gegenstandes angeordnetes Verriegelungselement in einer Verriegelungsstellung eingreift. D.h., an der Verriegelungskulisse kann eine in Richtung dessen Drehachse gerichtete Einsenkung bzw. Mulde ausgebildet sein, die eine längliche Querschnittskontur aufweist und sich im Wesentlichen von der Drehachse zu dem Außenrand der Verriegelungskulisse erstreckt. Die Ausbildung einer Vertiefung an der Verriegelungskulisse ist insofern von Vorteil, als das gegenstandsseitige Verriegelungselement in seiner Verriegelungsstellung in der Vertiefung formschlüssig gehalten wird.
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In vorteilhafter Weiterbildung dieser Ausgestaltung kann die Verriegelungskulisse in zwei entgegengesetzten Umfangsrichtungen bis zu der Vertiefung in Richtung der Drehachse schraubenförmig ansteigend ausgebildet sein. Diese Ausbildung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der zu verriegelnde Gegenstand mit einem seitens der Verriegelungsvorrichtung angeordneten Gegenstand über ein Federelement, beispielsweise in Form eines elastischen Dichtungskörpers gekoppelt wird. In diesem Fall bewirkt eine erste Steigung an der Verriegelungskulisse beim Verriegeln des gegenstandseitigen Verriegelungselements durch Drehung der Verriegelungskulisse bis zum Erreichen der an der Verriegelungskulisse ausgebildeten Vertiefung ein Heranziehen des Verriegelungselements gegen eine Federkraft und die zweite an der Verriegelungskulisse ausgebildete Steigung beim Entriegeln des Verriegelungselements durch Drehung in der gleichen Drehrichtung ein Lösen des Verriegelungselements von der Verriegelungskulisse unter Federentspannung.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch stark vereinfacht eine Verriegelungsvorrichtung in einer perspektivischen Teilansicht.
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Die dargestellte Verriegelungsvorrichtung weist eine runde Verriegelungskulisse 2 auf, die in einem Endbereich einer hohlzylindrischen Nabe 4 angeordnet ist. Über die Nabe 4 ist die Verriegelungskulisse 2 drehbar gelagert. Zur Aufnahme eines nicht dargestellten Verriegelungselements eines mit der Verriegelungsvorrichtung zu verriegelnden Gegenstandes ist an der Verriegelungskulisse 2 eine Öffnung 6 ausgebildet, die sich ausgehend von einem an der Verriegelungskulisse 2 zentral angeordneten Bereich nach außen hin im Wesentlichen radial bis zur inneren Mantelfläche der Nabe 4 in Umfangsrichtung der Verriegelungskulisse 2 erweitert. Gegenüber der Öffnung 6 im Uhrzeigersinn um etwa 90° versetzt ist an der Verriegelungskulisse 2 eine längliche, in radialer Richtung verlaufende Vertiefung 3 ausgebildet, deren Randbereiche 5 und 7 abgerundet sind. Im Gegenuhrzeigersinn ausgehend von der Öffnung 6 ist ein Abschnitt 9 der Verriegelungskulisse 2 bis zur Vertiefung 3 schraubenförmig ansteigend ausgebildet. Des Weiteren ist ein weiterer Abschnitt 11 der Verriegelungskulisse 2, der sich im Uhrzeigersinn an die Öffnung 6 anschließt, bis zur Vertiefung 3 schraubenförmig ansteigend ausgebildet. Bezogen auf die Darstellung in der Zeichnungsfigur erfolgt die Steigung aus der Blattebene heraus.
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Das nicht dargestellte auf Seiten des Gegenstandes vorgesehene Verriegelungselement ist hakenförmig ausgebildet und kann nur bei geeigneter Ausrichtung des radial länglichen Bereichs der Öffnung 6 in die Verriegelungskulisse 2 eingeführt werden. Danach wird die Verriegelungskulisse 2 verdreht, so dass das Verriegelungselement des zu verriegelnden Gegenstandes die Verriegelungskulisse 2 hintergreift und schließlich in die Vertiefung 3 einrastet, wodurch das gegenstandseitige Verriegelungselement von der Verriegelungskulisse 2 festgehalten wird und der Gegenstand verriegelt wird.
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Zum Verdrehen der Verriegelungskulisse 2 ist diese über ein Schneckengetriebe 8 mit einem elektrisch betätigten Motor 10 bewegungsgekoppelt. Das Schneckengetriebe 8 weist eine drehfest mit einer Antriebswelle 12 des Motors 10 verbundene Schnecke 14 auf. In die Schraubengänge der Schnecke 14 greifen die Zähne eines Schneckenrads 16 ein, wobei die Mittelachse des Schneckenrads 16 um 90° gegenüber der Längsachse der Schnecke 14 versetzt ausgerichtet ist.
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Das Schneckenrad 16 wird von einem drehbar gelagerten hohlzylindrischen Bauteil 18 gebildet, an dessen äußerer Mantelfläche ein Zahnkranz 20 mit einer Schrägverzahnung angeordnet ist. Das Bauteil 18 ist mit einer Nabe 4, in der die Verriegelungskulisse 2 angeordnet ist, achsgleich angeordnet.
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Die Nabe 4 mit der darin angeordneten Verriegelungskulisse 2 ist mit geringem axialen Abstand neben dem das Schneckenrad 16 bildenden Bauteil 18 angeordnet, wobei das Bauteil 18 und die Nabe 4 bzw. das Schneckenrad 16 und die Verriegelungskulisse 2 eine gemeinsame Drehachse aufweisen. Die Verriegelungskulisse 2 ist mit dem Schneckenrad 16 über eine Mitnehmerverbindung bewegungsgekoppelt. Hierzu ist an der Mantelfläche des Bauteils 18 an einem der Nabe 4 zugewandten Endbereich, der an seiner von der Nabe 4 abgewandten Seite von dem Zahnkranz 20 begrenzt wird, ein Vorsprung 22 ausgebildet. Der Vorsprung 22 kragt radial nach außen und bildet einen Mitnehmer für einen an der Nabe 4 ausgebildeten Vorsprung 24.
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Der Vorsprung 24 ist an der äußeren Mantelfläche der Nabe 4 angeordnet und ist parallel zur Drehachse der Nabe 4 bzw. der Verriegelungskulisse 2 ausgerichtet. Hierbei ist der Vorsprung 24 so dimensioniert, dass er sich über das dem Bauteil 18 zugewandte Ende der Nabe 4 bis über den Endbereich des Bauteils 18 erstreckt, der von dem Zahnkranz 20 begrenzt wird.
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Zum Verriegeln eines Gegenstandes mit der Verriegelungsvorrichtung wird von dem Motor 10 eine solche Bewegung erzeugt, dass sich das Schneckenrad 16 in eine Richtung A dreht, wobei der an dem Schneckenrad 16 ausgebildete Vorsprung 22 an dem Vorsprung 24 des Bauteils 4 zur Anlage kommt und die Nabe 4 mit der darin angeordneten Verriegelungskulisse 2 in Richtung A mitdreht. Diese Drehbewegung erfolgt über den ansteigend ausgebildeten Abschnitt 9 in einem Winkelbereich von im Wesentlichen 270°, bis ein in die Öffnung 6 der Verriegelungskulisse 2 eingeführtes gegenstandseitiges Verriegelungselement in die an der Verriegelungskulisse 2 ausgebildete Vertiefung 3 einrastet. Anschließend kann der Motor 10 abgeschaltet werden, wobei die Verriegelungskulisse 2 in ihrer das gegenstandseitige Verriegelungselement festlegenden Stellung durch das Rastmoment in der Vertiefung 3 gehalten wird. Zum Lösen wird das Schneckenrad 16 in derselben Richtung A, weiter gedreht, wodurch die Nabe 4 ebenfalls weitergedreht wird, bis die Verriegelungskulisse 2 wieder in der gelösten Position ist und das Verriegelungselement frei gibt.
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Um die Verriegelung des Gegenstandes in einer Notsituation auch bei ausgefallenem Motor 10 lösen zu können, muss die Verriegelungskulisse 2 ebenfalls in Richtung A solange gedreht werden, bis sich die an der Verriegelungskulisse 2 ausgebildete Öffnung 6 in einer Position befindet, in der das gegenstandseitige Verriegelungselement aus der Öffnung 6 herausgezogen werden kann. Diese manuelle Drehbewegung der Verriegelungskulisse 2 ist möglich, da der an dem Schneckenrad 16 ausgebildete Vorsprung 22 eine Bewegung der Verriegelungskulisse 2 nur einseitig in Gegenrichtung zur Richtung A begrenzt.
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Bei der dargestellten Verriegelungsvorrichtung wird die Verriegelungskulisse 2 nicht direkt manuell verdreht, stattdessen wird diese Drehbewegung über ein Zahnradgetriebe 26 eingeleitet. Zur Bildung dieses Zahnradgetriebes ist auf der äußeren Mantelfläche der Nabe 4 ein Zahnkranz 28 angeordnet. An diesem Zahnkranz 28 ist ein Zahnrad 30 in Eingriff, das achsparallel zu dem Zahnkranz 28 ausgerichtet ist. Das Zahnrad 30 ist drehbeweglich mit einem in der Zeichnung nicht darstellten manuellen Handhabungselement verbindbar. Um ein vergleichsweise großes Drehmoment auf die Verriegelungskulisse 2 und eine vergleichsweise langsame Drehbewegung der Verriegelungskulisse 2 zur exakten Positionierung in der Entriegelungsstellung zu ermöglichen, ist das Zahnradgetriebe 26 als ein Untersetzungsgetriebe ausgebildet, bei dem das Zahnrad 30 einen deutlich kleineren Durchmesser als der Zahnkranz 28 aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- - Verriegelungskulisse
- 3
- - Vertiefung
- 4
- - Nabe
- 5
- - Randbereich
- 6
- - Öffnung
- 7
- - Randbereich
- 8
- - Schneckengetriebe
- 9
- - Abschnitt
- 10
- - Motor
- 11
- - Abschnitt
- 12
- - Antriebswelle
- 14
- - Schnecke
- 16
- - Schneckenrad
- 18
- - Bauteil
- 20
- - Zahnkranz
- 22
- - Vorsprung
- 24
- - Vorsprung
- 26
- - Zahnradgetriebe
- 28
- - Zahnkranz
- 30
- - Zahnrad
- A
- - Richtung
