DE102011083031A1

DE102011083031A1 - Verriegelungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011083031A1
Application number: DE102011083031A
Authority: DE
Inventors: Volker Jabs; Daniela Schmitz; Philipp Kohlrausch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2012-08-09

Abstract

Es wird vorgeschlagen, eine Verriegelungsvorrichtung zur wahlweisen Fixierung- einer Batterie (20) in einer Batterieaufnahme eines Einsatzgeräts (10), so auszugestalten, dass sie einen verbesserten Schutz gegen ein unbefugtes Entfernen der Batterie aus der Batterieaufnahme am Einsatzgerät bietet und keinen mechanischen Schlüssel erfordert. Eine derartige Verriegelungsvorrichtung umfasst zumindest ein erstes Riegelelement (1), das im Bereich der Batterieaufnahme angeordnet ist, und ein zweites Riegelelement (2), das an der Batterie (20) angeordnet ist, wobei zumindest eines der beiden Riegelelemente (2) bewegbar ist und die beiden Riegelelemente (1, 2) dadurch wahlweise zusammenwirken und eine mechanische Verriegelung bilden. Des Weiteren umfasst die Verriegelungsvorrichtung einen Elektromagneten (3), mit dem das bewegbare Riegelelement (2) betätigt wird, um die Verriegelung zu lösen. Erfindungsgemäß ist der Elektromagnet (3) mit mindestens einer Schaltungskomponente (6) gekoppelt, mit der die Zugriffsberechtigung auf die Batterie (20) geprüft wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung zur wahlweisen Fixierung einer Batterie in einer Batterieaufnahme eines Einsatzgeräts, insbesondere eines Elektrofahrrads.
Viele Batterien lassen sich einfach vom Einsatzgerät abnehmen und austauschen, da sie regelmäßig aufgeladen werden müssen und der Ladevorgang meist unabhängig vom Einsatzgerät mit Hilfe eines speziellen Ladekabels und/oder Ladegeräts erfolgt. Ein vielfältiges Einsatzgebiet für Batterien ist der Bereich der Consumer Elektronik. Batterien werden aber zunehmend auch als Energieversorgung für mobile Elektrowerkzeuge und Elektrofahrzeuge, wie z.B. Elektrofahrräder, verwendet. Insbesondere bei diesen mobilen Anwendungen erweist es sich als sinnvoll, die Batterie nicht nur am Einsatzgerät zu fixieren sondern auch gegen Diebstahl zu schützen.
Dazu umfasst die hier in Rede stehende Verriegelungsvorrichtung mindestens ein erstes Riegelelement, das im Bereich der Batterieaufnahme angeordnet ist, und ein zweites Riegelelement, das an der Batterie angeordnet ist, wobei zumindest eines der beiden Riegelelemente bewegbar ist und die beiden Riegelelemente dadurch wahlweise zusammenwirken und eine mechanische Verriegelung bilden. Des Weiteren umfasst die hier in Rede stehende Verriegelungsvorrichtung mindestens einen Elektromagneten, mit dem das zumindest eine bewegbare Riegelelement betätigt wird, um die Verriegelung zu lösen.
Eine Verriegelungsvorrichtung dieser Art ist bereits aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 709 170 bekannt. In dieser Druckschrift wird eine elektromagnetisch betätigbare Ver- bzw. Entriegelungseinrichtung für Schiebetürschlösser beschrieben, die mit einem Hakenriegel und einem Gegenriegel ausgestattet sind. Im Verriegelungszustand greift der Hakenriegel hinter den Gegenriegel. Zum Entriegeln wird der Gegenriegel der bekannten Entriegelungseinrichtung elektromagnetisch aus dem Bereich des Hakenriegels herausgeschwenkt, so dass der Gegenriegel den Hakenriegel freigibt.
Offenbarung der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Verriegelungseinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die einen verbesserten Schutz gegen ein unbefugtes Entfernen der Batterie aus der Batterieaufnahme am Einsatzgerät bietet und keinen mechanischen Schlüssel erfordert.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Elektromagnet mit mindestens einer Schaltungskomponente gekoppelt ist, mit der die Zugriffsberechtigung auf die Batterie geprüft wird.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die zum Entfernen der Batterie erforderliche Entriegelung der Verriegelungseinrichtung nur zuzulassen, wenn eine „Zugriffsberechtigung“ vorliegt. Bei der Überprüfung der Zugriffsberechtigung wird ausgenutzt, dass der Elektromagnet zur Entriegelung bestromt werden muss. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, die Zugriffsberechtigung mit Hilfe einer Schaltungskomponente zu prüfen, mit der die Bestromung des Elektromagneten an bestimmte Bedingungen geknüpft werden kann.
Grundsätzlich gibt es ganz unterschiedliche Möglichkeiten, die Zugriffsberechtigung mit Hilfe einer solchen Schaltungskomponente zu prüfen. Dementsprechend kann die Schaltungskomponente selbst mit ganz unterschiedlichen Funktionalitäten ausgestattet sein. Auch die räumliche Anordnung einer solchen Schaltungskomponente hängt wesentlich von der Art der Prüfung der Zugriffsberechtigung ab.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltungskomponente zur Prüfung der Zugriffsberechtigung vom Elektromagneten abkoppelbar und vom Einsatzgerät abnehmbar. Da der Elektromagnet aber ohne diese Schaltungskomponente nicht bestromt werden kann, wird die Batterie bei dieser Ausführungsform durch Entfernen der Schaltungskomponente gegen Diebstahl geschützt. Erst wenn die Schaltungskomponente wieder an den Elektromagneten angekoppelt wird, also an einer dafür vorgesehenen Position am Einsatzgerät angeordnet wird, kann die Verriegelungseinrichtung betätigt werden, um die Batterie vom Einsatzgerät abzunehmen. Die Ansteuerung des Elektromagneten kann hier beispielsweise über einen Taster erfolgen, der direkt mit dem Elektromagneten verbunden ist. Jedenfalls geht diese Ausführungsform der Erfindung davon aus, dass derjenige, der im Besitz der Schaltungskomponente ist, auch berechtigt ist, die Batterie vom Einsatzgerät zu entfernen.
Vorteilhafterweise ist die Schaltungskomponente zur Prüfung der Zugriffsberechtigung in eine Bedieneinrichtung integriert, die vom Einsatzgerät abnehmbar ist. In diesem Fall ist die Ansteuerung des Elektromagneten nur möglich, wenn sich die Bedieneinrichtung in einer dafür vorgesehenen Aufnahme am Einsatzgerät befindet. Die Ansteuerung des Elektromagneten kann hier drahtlos über die Bedieneinrichtung erfolgen oder auch über einen mit dem Elektromagneten direkt verbundenen Taster. Diese Ausführungsform der Erfindung knüpft die Zugriffsberechtigung auf die Batterie an den Besitz der Bedieneinrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltungskomponente zur Prüfung der Zugriffsberechtigung in eine Bedieneinrichtung integriert, die mit Mitteln zur Authentifizierung eines Benutzers ausgestattet ist. Die Ansteuerung des Elektromagneten ist hier nur möglich, wenn sich der Benutzer gegenüber der Bedieneinrichtung authentifiziert. Diese Bedieneinrichtung kann, muss aber nicht vom Einsatzgerät abnehmbar sein.
Im Hinblick auf ein einfaches und einheitliches Handling aller Funktionen des Einsatzgeräts erweist es sich als vorteilhaft, auch die Schaltungskomponente zur Prüfung der Zugriffsberechtigung auf die Batterie in das Human Machine Interface (HMI) des Einsatzgeräts zu integrieren, das beispielsweise im Fall eines Elektrofahrrads am Lenker angeordnet und abnehmbar ist.
In einer mechanisch relativ einfachen Realisierungsform der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung einen bewegbar gelagerten Hakenriegel, der im Verriegelungszustand einen Gegenriegel hintergreift. Vorteilhafterweise wird die Verriegelung hier über eine Drehbewegung zumindest eines der beiden Riegelelemente hergestellt und auch wieder gelöst. Dazu ist zumindest eines der beiden Riegelelemente schwenkbar gelagert und wird durch Federwirkung oder magnetisch in der Verriegelungsstellung gehalten. In diesem Fall muss der Elektromagnet bei entsprechender Beschaltung so stark sein, dass er das Riegelelement gegen diese Haltekraft aus der Verriegelungsstellung herausschwenkt. Alternativ dazu können die beiden Riegelelemente aber auch durch translatorische Bewegungen in eine Verriegelungsstellung verbracht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Verriegelungsvorrichtung mindestens zwei weitere Magnete, von denen zumindest einer ein Elektromagnet ist. Einer der beiden weiteren Magnete ist an der Batterie angeordnet und der andere der beiden weiteren Magnete ist im Bereich der Batterieaufnahme am Einsatzgerät angeordnet, so dass sich die beiden weiteren Magnete bei entsprechender Beschaltung des Elektromagneten abstoßen und die Batterie dadurch aus der Batterieaufnahme ausgeworfen wird. Durch diese Maßnahmen kann die Entnahme der Batterie deutlich vereinfacht werden. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn sich die Halterung der Batterie an einer schlecht zugänglichen Position des Einsatzgeräts befindet. Vorteilhafterweise werden der Elektromagnet zum Entriegeln der Verriegelungseinrichtung und der Elektromagnet zum Auswerfen der Batterie koordiniert angesteuert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem unabhängigen Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren.
1 zeigt ein Blockdiagramm mit den einzelnen Komponenten einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung, und die
2a bis 2c veranschaulichen den Verriegelungsmechanismus einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung anhand von schematischen Seitenansichten.
Ausführungsformen der Erfindung
Das Blockschaltbild der 1 bezieht sich auf eine Verriegelungsvorrichtung zur wahlweisen Fixierung einer Batterie bzw. eines Batteriepacks 20 in einer entsprechenden Halterung eines Einsatzgeräts 10, wie z.B. eines Elektrofahrrads. Diese Verriegelungsvorrichtung umfasst ein erstes Riegelelement 1, das im Bereich der Batteriehalterung, also am Elektrofahrrad 10, angeordnet ist, und ein zweites Riegelelement 2, das am Batteriepack 20 angeordnet ist. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Riegelelement 1 starr mit der Batteriehalterung verbunden. Das Riegelelement 2 ist bewegbar am Batteriepack 20 angeordnet, so dass es in eine Verriegelungsstellung mit dem Riegelelement 1 verbracht werden kann, wenn das Batteriepack 20 in der Halterung positioniert wird. Die Betätigung des Riegelelements 2 erfolgt mit Hilfe eines Elektromagneten 3, der ebenfalls am Batteriepack 20 angeordnet ist.
Dieser Elektromagnet 3 ist erfindungsgemäß mit einer Schaltungskomponente 6 gekoppelt, mit der die Zugriffsberechtigung auf das Batteriepack 20 geprüft wird. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Elektromagnet 3 über das HMI 30 des Elektrofahrrads 10 angesteuert, in das auch die Schaltungskomponente 6 zur Prüfung der Zugriffsberechtigung integriert ist.
Die Prüfung der Zugriffsberechtigung kann auf unterschiedliche Art und Weise implementiert sein:
In einer Variante ist das HMI 30 vom Elektrofahrrad 10 abnehmbar. Die Schaltungskomponente 6 sorgt hier dafür, dass die Ansteuerung des Elektromagneten 3 nur möglich ist, wenn sich das HMI 30 in einer dafür vorgesehenen Aufnahme am Elektrofahrrad 10 befindet.
In einer anderen Variante ist das HMI 30 mit Mitteln zur Authentifizierung eines Benutzers ausgestattet. In diesem Fall kann die Schaltungskomponente 6 dafür sorgen, dass die Ansteuerung des Elektromagneten 3 nur möglich ist, wenn sich der Benutzer gegenüber dem HMI 30 authentifiziert hat.
Die im Blockschaltbild der 1 dargestellte Verriegelungsvorrichtung ist außerdem mit Mitteln zum automatischen Auswerfen des Batteriepacks 20 aus der Batteriehalterung ausgestattet. Dabei handelt es sich um einen Magneten 4 an der Batteriehalterung und einen weiteren Elektromagneten 5 am Batteriepack 20. Bei dem Magneten 4 kann es sich ebenfalls um einen Elektromagneten handeln, jedoch empfiehlt sich hier die Verwendung eines Permanentmagneten, da sich an der Batteriehalterung ansonsten keine elektrischen Komponenten befinden. Wenn der Batteriepack 20 in der Halterung des Elektrofahrrads 10 angeordnet ist, sind die beiden Magneten 4 und 5 so zueinander ausgerichtet, dass sie sich bei entsprechender Beschaltung des Elektromagneten 5 abstoßen und der Batteriepack 20 dadurch aus der Batteriehalterung ausgeworfen wird. Deshalb erfolgt die Ansteuerung der Elektromagneten 3 und 5 koordiniert, was durch die gestrichelten Pfeile zwischen dem HMI 30 und dem Batteriepack 20 angedeutet ist.
Nachfolgend wird anhand der 2a bis 2c ein Verriegelungsmechanismus einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung erläutert.
Diese Verriegelungsvorrichtung umfasst ein erstes Riegelelement 1, das im Bereich einer hier nicht näher dargestellten Batterieaufnahme bzw. -halterung an einem Einsatzgerät, wie z.B. an einem Elektrofahrrad, angeordnet ist. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Riegelelement 1 starr mit der Batteriehalterung verbunden und bildet einen Gegenriegel für ein zweites Riegelelement 2, das an der Batterie bzw. einem Batteriepack 20 angeordnet ist. Bei dem zweiten Riegelelement 2 handelt es sich um einen Hakenriegel, der wie ein Hebel schwenkbar über einer Drehpunktlagerung 7 gelagert ist. Der Hakenriegel 2 wird mit Hilfe einer Haltefeder 8 in einer definierten Position gehalten. Der Gegenriegel 1 ist so an der Batteriehalterung angeordnet und mit einer Anlaufschräge für den Hakenriegel 2 versehen, dass dieser beim Einschieben des Batteriepacks 20 in die Batteriehalterung gegen die Rückstellkraft der Haltefeder 8 angehoben wird und über den Gegenriegel 1 geführt wird, um dann durch die Haltefeder 8 in eine Verriegelungsposition verbracht zu werden, in der der Hakenriegel 2 den Gegenriegel 1 hintergreift. Diese Situation ist in 2a dargestellt.
Der Hakenriegel 2 wird mit Hilfe eines Elektromagneten 3 entriegelt, der zusammen mit dem Hakenriegel 2 am Batteriepack 20 angeordnet ist. Zur Entriegelung wird der Elektromagnet 3 so bestromt, dass er gegen die Rückstellkraft der Haltefeder 8 wirkt. Dies wird in 2b durch Angabe der Magnetpole N und S des bestromten Elektromagneten 3 veranschaulicht. Dadurch wird der Hakenriegel 2 aus der Verriegelungsstellung geschwenkt und der Gegenriegel 1 freigegeben. Das Batteriepack 20 kann nun aus der Halterung entnommen werden.
Erfindungsgemäß kann der Elektromagnet 3 erst nach einer Prüfung der Zugriffsberechtigung angesteuert werden. Dazu ist der Elektromagnet 3 mit mindestens einer Schaltungskomponente gekoppelt, mit der die Zugriffsberechtigung auf die Batterie geprüft wird. Diese Schaltungskomponente ist hier abgesetzt vom Batteriepack 20 und dessen Halterung angeordnet – beispielsweise wie in Verbindung mit 1 beschrieben – und deshalb in den 2a bis 2c nicht dargestellt.
Die in den 2a bis 2c dargestellte Verriegelungsvorrichtung ist mit zwei weiteren Magneten 4 und 5 ausgestattet, die die Entnahme des Batteriepacks 20 aus der Batteriehalterung vereinfachen. Der Magnet 4 ist zusammen mit dem Gegenriegel 1 an der Batteriehalterung angeordnet. Es handelt sich dabei um einen Permanentmagnet, was durch die Angabe der Magnetpole N und S in allen drei 2a bis 2c veranschaulicht wird. Dem Magneten 4 gegenüber am Batteriepack 20 ist ein Elektromagnet 5 angeordnet. Dieser wird nur in Verbindung mit dem Elektromagneten 3 nach dem Entriegeln des Hakenriegels 2 bestromt, und zwar so, dass das Magnetfeld des Elektromagneten 5 dem des Permanentmagneten 4 entgegen gerichtet ist. Aufgrund der abstoßenden Wirkung der beiden Magnete 4 und 5 wird das Batteriepack 20 aus der Halterung ausgeworfen, was in 2c dargestellt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1709170 U [0004]

Claims

Verriegelungsvorrichtung zur wahlweisen Fixierung einer Batterie (20) in einer Batterieaufnahme eines Einsatzgeräts (10), mindestens umfassend – ein erstes Riegelelement (1), das im Bereich der Batterieaufnahme angeordnet ist, und ein zweites Riegelelement (2), das an der Batterie (20) angeordnet ist, wobei zumindest eines der beiden Riegelelemente (2) bewegbar ist und die beiden Riegelelemente (1, 2) dadurch wahlweise zusammenwirken und eine mechanische Verriegelung bilden, und – mindestens einen Elektromagneten (3), mit dem das zumindest eine bewegbare Riegelelement (2) betätigt wird, um die Verriegelung zu lösen; dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (3) mit mindestens einer Schaltungskomponente (6) gekoppelt ist, mit der die Zugriffsberechtigung auf die Batterie (20) geprüft wird.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungskomponente (6) zur Prüfung der Zugriffsberechtigung vom Elektromagneten (3) abkoppelbar ist und vom Einsatzgerät (10) abnehmbar ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungskomponente (6) zur Prüfung der Zugriffsberechtigung in eine Bedieneinrichtung (30) integriert ist, die vom Einsatzgerät (10) abnehmbar ist, und dass die Ansteuerung des Elektromagneten (3) nur möglich ist, wenn sich die Bedieneinrichtung (30) in einer dafür vorgesehenen Aufnahme am Einsatzgerät (10) befindet.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungskomponente zur Prüfung der Zugriffsberechtigung in eine Bedieneinrichtung integriert ist, die mit Mitteln zur Authentifizierung eines Benutzers ausgestattet ist, so dass die Ansteuerung des Elektromagneten nur möglich ist, wenn sich der Benutzer gegenüber der Bedieneinrichtung authentifiziert.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungskomponente (6) in das Human Machine Interface (HMI) (30) des Einsatzgeräts (10) integriert ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einem der beiden Riegelelemente (1, 2) um einen bewegbar gelagerten Hakenriegel (2) handelt, der im Verriegelungszustand das andere Riegelelement in Form eines Gegenriegels (1) hintergreift.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der beiden Riegelelemente (1, 2) schwenkbar gelagert ist und durch Federwirkung oder magnetisch in der Verriegelungsstellung gehalten wird und dass der Elektromagnet (3) bei entsprechender Beschaltung so stark ist, dass er das mindestens eine Riegelelement (2) gegen diese Haltekraft aus der Verriegelungsstellung herausschwenkt.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der beiden Riegelelemente so gelagert ist, dass es durch eine translatorische Bewegung in die Verriegelungsstellung und aus der Verriegelungsstellung verbracht wird.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens zwei weitere Magnete (4, 5), von denen zumindest einer ein Elektromagnet ist, wobei einer der beiden weiteren Magnete (4, 5) an der Batterie (20) angeordnet ist und der andere der beiden weiteren Magnete (4, 5) im Bereich der Batterieaufnahme am Einsatzgerät (10) angeordnet ist, so dass sich die beiden weiteren Magnete (4, 5) bei entsprechender Beschaltung des Elektromagneten (5) abstoßen und die Batterie (20) dadurch aus der Batterieaufnahme ausgeworfen wird.
Verfahren zur Verriegelung einer Batterie (20) in einer Batterieaufnahme eines Einsatzgeräts (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei – ein erstes Riegelelement (1) im Bereich der Batterieaufnahme, und – ein zweites Riegelelement (2) an der Batterie (20) vorgesehen ist, wobei zumindest eines der beiden Riegelelemente (2) bewegbar ist und die beiden Riegelelemente (1, 2) dadurch wahlweise zusammenwirken und eine mechanische Verriegelung bilden, und wobei mindestens ein Elektromagneten (3) vorgesehen ist, mit dem das zumindest eine bewegbare Riegelelement (2) betätigt wird, um die Verriegelung zu lösen; dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltungskomponenten (6) vorgesehen ist, die eine Zugriffberechtigung auf die Batterie (20) prüft und in Abhängigkeit von dieser Prüfung den Elektromagnet (3) ansteuert.