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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Schließzylinder, insbesondere einen Antipanikzylinder, mit wenigstens einem Gehäuse und einem um eine Rotationsachse drehbar dazu angeordneten Schließbart der durch einen Rückstellmechanismus nach einer Betätigung in eine Ruheposition zurückgestellt wird.
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Stand der Technik
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Zum Schließen von Türen werden u. a. sogenannte Kastenschlösser verwendet. Kastenschlösser werden meist von der der Zarge zugewandet Längsseite in ein Türblatt eingeschoben und mit diesem verschraubt. Das Kastenschloss hat in der Regel eine Falle und einen Sperrriegel, die jeweils in komplementäre Ausnehmungen einer Türzarge eingreifen können. Die Falle kann durch einen Drücker, die sogenannte Türklinke, betätigt werden. Der Sperrriegel wird durch ein separates Bauteil, nämlich einen sogenannten Schließzylinder in die entsprechende Ausnehmung ausgefahren oder in das Kastenschloss eingezogen. Der Schließzylinder hat üblicherweise eine orthogonal zum Türblatt angeordnete Welle mit einem Vorsprung, der auch als Schließbart oder Schließnocke bezeichnet wird. Wird die Welle gedreht, z. B. durch einen mit der Welle drehfest verbundenen Schlüssel oder einen Schließknauf, dann greift der Vorsprung in eine Ausnehmung des Sperrriegels oder einer damit verbundenen Mechanik ein und je nach Drehrichtung der Welle zieht der Schließbart den Riegel zurück oder schiebt ihn vor.
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Zum Schließen von Notausgängen werden Kastenschlösser mit einer sogenannten Panikfunktion verwendet, die auch Panikschlösser oder Antipanikschlösser genannt werden. Durch solche Panikschlösser wird sichergestellt, dass der Notausgang zwar verschlossen ist, also niemand unbefugt eindringen kann, dass aber gleichzeitig jeder die Tür von Innen öffnen kann, um bei Gefahr das Gebäude fluchtartig zu verlassen. Wird die innere Türklinke einer mit einem solchen Panikschloss ausgerüsteten Tür gedrückt, wird nicht nur wie üblich die Falle, sondern zudem auch der Sperrriegel eingezogen, so dass sich die Tür im Bedarfsfall immer, d. h. insbesondere ohne Autorisation durch z. B. einen Schlüssel oder eine Transponderkarte von innen öffnen lasst. Dazu kann die innere Türklinke beispielsweise mit einem Kupplungssteil gekoppelt sein, das bei einer Betätigung der türinnenseitigen Türklinke das Kupplungsteil senkrecht nach unten verschiebt. Das Kupplungsteil hat üblicherweise eine längliche Ausnehmung, deren Längsachse etwa 45° gegen die Vertikale geneigt ist. Die Ausnehmung dient als Führungsschiene für einen Zapfen des Sperrriegels. Dadurch wird eine vertikale Verschiebung des Kupplungsteils, z. B. bei Betätigung der inneren Türklinke, in eine horizontale Verschiebung des Sperrriegels umgesetzt und umgekehrt.
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Damit die Panikfunktion, d. h. das Zurückziehen von Türfalle und Sperrriegel zuverlässig funktioniert, muss der unbetätigte Schließbart eine Ruheposition einnehmen, in der er nach unten zeigt, d. h. in der sogenannten „6 Uhr-Stellung” ±90°, besser ±30° stehen, denn ansonsten besteht die Gefahr, dass das Kupplungsteil nicht nach unten geschoben werden kann, weil sein Weg durch den Schließbart versperrt ist. Zeigt der Schließbart beispielsweise schräg nach oben auf das Kupplungsteil, dann ist beim Betätigen der Türklinke der Weg des Kupplungsteils nach unten durch den Schließbart versperrt. Entsprechend kann das Kupplungsteil den Sperrriegel nicht in die sogenannte Offenstellung zurückziehen. Die (Anti-)Panikfunktion ist nicht gewährleistet.
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Panikschlösser mit mechanischen Schließzylindern dürfen daher nur mit Schließzylinder verwendet werden, von denen sich der Schlüssel nur abziehen lässt, wenn der Schließbart eine zulässige Position also die „6 Uhr Stellung” ±30° einnimmt. Steckt jedoch z. B. von außen versehentlich ein Schlüssel, so ist die Panikfunktion nicht gewährleistet. Bei elektromechanischen Schließsystemen, bei denen im Anschluss an eine Autorisierung z. B. durch eine Transponderkarte, ein Drehknauf mit dem Schließbartring eines Schließzylinders drehfest gekoppelt wird, ist die Position des Schließbartes in der Regel nicht definiert und zwar weder im gekoppelten noch im entkoppelten Zustand. Daher dürfen solche elektromechanischen Schließsysteme nicht mit den beschriebenen Panikschlössern kombiniert werden. Einige Hersteller von elektromechanischen Schließsystemen sehen daher einen Federmechanismus vor, der den Schließbart nach einer Schließung immer in eine zulässige Position zurückdreht. Schließsysteme mit einem solchen Federmechanismus werden auch als Panikzylinder oder Antipanikzylinder bezeichnet.
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Die Bezeichnung „Zylinder” in Schließzylinder sowie Panikzylinder oder Antipanikzylinder hat historische Gründe; heute haben Schließzylinder in Kontinentaleuropa ein Gehäuse mit einem zylindrischen Abschnitt an den ein sich parallel zur Zylinderachse erstreckender Steg angesetzt ist. In Großbritannien, den USA sowie Skandinavien sind andere Gehäuseformen für Schließzylinder anzutreffen. Der Begriff Schließzylinder bezeichnet im Zusammenhang dieser Patentanmeldung ein Schließsystem mit einem Gehäuse und einem Sperrorgan, z. B. einen Schließbart, der bei einer Autorisierung mittels eines ggf. elektronischen Schlüssels vom Benutzer gedreht werden kann, um einen Riegel und/oder eine Falle eines Schlosses zu betätigen und/oder auch einen Schalter zu betätigen.
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Bei den in Kontinentaleuropa gebräuchlichen Schließzylindern ruht der Schließbart in der Neutralstellung in einer Ausnehmung des angesetzten Stegs. Diese Stellung entspricht bei der üblichen Einbaulage, in der der Steg nach unten zeigt, der oben genannten 6 h Stellung. Nachfolgend wird auf diese übliche Einbaulage Bezug genommen, aber natürlich kann der Zylinder auch in anderen Einbaulagen verbaut werden.
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DE 10 2011 113 796 A1 offenbart einen Antipanikzylinder mit einer Welle, die drehfest mit einem Schließbart gekoppelt ist. Die Welle ist wie üblich im zylindrischen Gehäuseabschnitt gelagert. Auf der Welle sitzt eine drehfest mit der Welle verbundene ferromagnetische Scheibe oder ein drehfest mit der Welle verbundener ferromagnetischer Ring. Im zylindrischen Gehäuseabschnitt ist zudem ein komplementärer Ferromagnet angeordnet. Der komplementäre Ferromagnet ist entweder eine zur ferromagnetischen Scheibe parallele Scheibe oder ein zum ferromagnetischen Ring koaxialer Ring. Wird die Welle verdreht, so dreht sich die ferromagnetische Scheibe bzw. der ferromagnetischer Ring mit dieser mit und relativ zum komplementären Ferromagnet. Die Pole der beiden Magnete werden daher gegeneinander ausgelenkt wodurch ein rückstellendes Drehmoment entsteht.
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EP 2 088 263 A1 zeigt einen sogenannten Panikzylinder. Dieser Panikzylinder hat ein Gehäuse mit einem zylindrischen Abschnitt an den ein Steg angesetzt ist. In dem zylindrischen Abschnitt ist ein Zylinderkern drehbar gelagert. Der Zylinderkern hat einen Schließbart, der bei einer Drehung des Zylinderkerns um dessen Längsachse geschwenkt wird, um so den Sperrriegel oder die Falle eines Schlosses zu betätigen. Damit der Schließbart zuverlässig in die 6 h Stellung zurückkehrt, ist der Schließbart mit einem zur Zylinderachse exzentrischen Kurbelzapfen drehfest verbunden. Auf den Kurbelzapfen wirkt die Kraft einer in einer Kammer des Gehäuses befestigten Feder. In der Kammer ist die Feder an einem parallel zur Längsachse angeordneten Schraubzapfen befestigt. Bei einer Drehung des Schließbartes aus der Ruhelage heraus nimmt dieser den Kurbelzapfen mit, der dabei um die Längsache des Zylinderkerns rotiert, wodurch die Feder gespannt wird, bis der Exzenterzapfen den der Neutralstellung gegenüberliegenden Totpunkt erreicht. Deshalb wird der Schließbart von der Kraft der Feder immer in seine Ruhelage zurückgeschwenkt.
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DE 103 16 522 B3 offenbart einen Rückstellmechanismus für eine Schließwelle auf der ein Schließbart sitzt. Die Welle hat einen exzentrischen Abschnitt auf dem ein Kugellager sitzt. Auf die äußere Lagerschale des Kugellagers wirkt unmittelbar eine Druckfeder, die in einer Sackbohrung eines Gehäuses sitzt. Durch die Druckfeder wird daher der exzentrische Abschnitt im unbelasteten Zustand der Welle und damit auch der Schließbart nach jeder Drehung der Welle in eine definierte Ruhestellung zurückgedreht.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zuverlässigen und einfach zu fertigenden Rückstellmechanismus für einen Schließbart, beispielsweise einen Schließbart eines Antipanikzylinders bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schloss nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der Schließzylinder hat wenigstens ein Gehäuse, das beispielsweise die Form eines üblichen Schließzylinders haben kann. Zudem hat der Schließzylinder einen Schließbart, der wie üblich um eine Rotationsachse drehbar zum Gehäuse angeordneten ist. Meist ist der Schließbart drehbar an dem Gehäuse gelagert. Das Gehäuse muss den Schließbart nicht aufnehmen. Vorzugsweise ist der Schließbart drehfest mit wenigstens einem ersten Magneten verbunden. Drehfest meint hier, dass ein Drehmoment vom Schließbart auf den wenigstens einen ersten Magneten und vice versa übertragbar ist. Bevorzugt sind der Schließbart und der erste Magnet starr miteinander verbunden. Die Verbindung kann auch mittelbar sein. Mit dem Gehäuse ist wenigstens ein zweiter Magnet verbunden. Die Magnete haben jeweils wie üblich einen Nord- und einen Südpol. Die Richtung vom Nord- zum Südpol wird als Polarität bezeichnet. Nun genügt es die Pole der Magnete vorzugsweise so anzuordnen, dass bei einer Drehung des Schließbarts aus einer Ruhelage heraus durch das Zusammenwirken der wenigsten zwei Magnete ein in Richtung der Ruhelage wirkendes Drehmoment auf den Schließbart ausgeübt wird. Anders formuliert werden die wenigstens zwei Magnete so angeordnet, dass die Gesamtenergie des Magnetfeldes ein zumindest lokales Minimum aufweist, wenn der Schließbart in der Ruhelage ist. Wird der Schließbart um 180° aus der Ruhelage heraus gedreht, dann hat die Gesamtenergie des Magnetfeldes bevorzugt ein zumindest lokales Maximum. Die Funktion des Gehäuses ist es lediglich einen Kraftschluss zwischen dem zweiten Magneten und der Tür bzw. einem Kastenschloss zu ermöglichen. Der zweite Magnet kann also auch unmittelbar im Türblatt oder in einem Kastenschloss angeordnet werden. Der Begriff Gehäuse soll auch diese Anordnungen umfassen.
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Beispielsweise kann der erste Magnet eine Scheibe oder ein Stab sein, die bei einer Drehung des Schließbartes mit diesem um die Rotationsachse des Schließbarts rotiert. Wie üblich hat der erste Magnet zwei Pole, nämlich einen Süd- und einen Nordpol, wobei der magnetische Fluß vom Nord- zum Südpol fließt. Entsprechend hat der erste Magnet eine von Nord nach Süd weisende Polarität. Bei einer symmetrischen Anordnung der beiden Magnetpole des ersten Magneten beidseits der Rotationsachse ergibt sich in der Ruhestellung und in der der Ruhestellung diametral entgegengesetzten Totpunktstellung ein vom Betrag maximales Rückstellendes Drehmoment auf den Schließbart. Streng genommen verschwindet das rückstellende Drehmoment am Totpunkt und in der Ruhelage, jedoch genügt eine infinitesimale Auslenkung in eine der beiden möglichen Drehrichtungen. Das bedeutet, dass selbst wenn der Schließbart zufällig am oberen Totpunkt stehen bleiben würde, würde er spätestens durch die mit der Betätigung der Türklinke bedingte Erschütterung aus dem astabilen Gleichgewicht ausgelenkt und in die Ruhelage zurückgedreht. Der Schließbart und der erste Magnet sollten allerdings möglichst reibungsarm gelagert sein. Insbesondere die Haftreibung sollte minimal sein, so dass die genannte minimale Erschütterung genügt.
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Wenn der zweite Magnet eine Polarität hat, deren Richtung mit einer Radialen zur Rotationsachse zusammenfällt, kann die Zuverlässigkeit der Rückstellung optimiert werden, weil das rückstellende Drehmoment maximiert wird.
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Vorzugsweise hat der erste Magnet eine Polarität, deren Richtung orthogonal zur Rotationsachse angeordnet ist. Auch dadurch wird die Zuverlässigkeit der Rückstellung optimiert, weil das rückstellende Drehmoment maximiert wird.
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Beispielsweise kann der erste Magnet exzentrisch zur Rotationsachse angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Exzentzentrizität derart, dass der Abstand der beiden Magnete im Bereich (±30°) um die Ruheposition maximal wird. Dadurch lässt sich erreichen, dass das beim Betätigen des Schlosses aufzubringende Drehmoment zum Auslenken des Schließbarts aus seiner Ruhelage relativ klein gehalten werden kann, dennoch aber im Bereich um den oberen Totpunkt ein vergleichsweise großes rückstellendes Drehmoment auf den Schließbart wirkt, so dass dieser Zuverlässig in den Bereich seiner Ruheposition zurückgestellt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der erste Magnet eine Polarität haben, deren Richtung zumindest in etwa parallel (±30°) zur Rotationsachse angeordnet ist. Dieser Magnet ist dann bevorzugt exzentrisch zur Rotationsachse angeordnet. Dadurch beschreiben Nord- und Südpol des ersten Magneten je eine Kreisbahn. Der zweite Magnet ist entsprechend bevorzugt ebenso zumindest in etwa parallel (±30°) zur Rotationsachse angeordnet und zwar so, dass die Energie des magentischen Feldes in der Ruhelage minimal wird. Beispielsweise kann der zweite Magnet so angeordnet sein, dass er bei entgegengesetzter Polarität einem der Pole des ersten Magneten gegenüberliegt, wenn der Schließbart am oberen Totpunkt steht. Alternativ kann der zweite Magnet oder ein weiterer (zusätzlicher) zweiter Magnet mit gleicher Polarität einem Pol des ersten Magneten gegenüberliegen wenn der Schließbart in der Ruhelage ist. Bei der Verwendung von zwei zweiten Magneten, die mit Bezug auf die Rotationsachse vorzugsweise zumindest in etwa (±30°) einander gegenüberliegend angeordnet sind, kann eine besonders zuverlässige Rückstellung des Schließbartes erfolgen. Das gleiche gilt wenn zwei erste Magnete mit Bezug auf die Rotationsachse vorzugsweise zumindest in etwa (±30°) einander gegenüberliegend angeordnet sind. Anstelle von zusätzlichen Magneten können natürlich auch Rückschlussbleche verwendet werden, z. B. um die aus dem ersten Magneten abgewandten Pol des zweiten Magneten austretenden Feldlinien auf der dem zweiten Magneten gegenüberliegenden Seite der Rotationsachse austreten zu lassen. Durch die Verwendung von Rückschlussblechen lassen sich die Pole der Magnete beliebig „verlegen”. Es kommt also nicht darauf an, wo oder wie die Magnete angeordnet sind, sonder wie die Feldlinien geführt werden und wo sie austreten.
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Beispielsweise kann der erste Magnet in einem Knauf angeordnet sein, der über eine Welle mit dem Schließbart zumindest mittelbar verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass in dem Knauf insbesondere in einem Innenknauf in der Regel ausreichend Platz ist. Der komplementäre zweite Magnet kann dann z. B. in einem Steg des Schließzylinders angeordnet sein.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Schließzylinders
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2 zeigt einen Schnitt durch den Schließzylinder nach 1
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3 zeigt eine Explosionszeichnung eines Teils des Schließzylinders nach 1 und 2
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4 zeigt eine Seitenansicht eines weiteren Schließzylinders
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5 zeigt einen Schnitt durch den Schließzylinder nach 4
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6 zeigt eine Explosionszeichnung eines Teils des Schließzylinders nach 4 und 5
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Schließzylinder 1. Der Schließzylinder 1 hat ein Gehäuse 10 mit einem zylindrischen Abschnitt 11 und einem daran angesetzten Steg 12, dessen Längsachse parallel zu der Zylinderachse verläuft. In dem zylindrischen Abschnitt 11 sitzt ein drehbarer Zylinderkern 40 (vgl. 2) mit einem Schließbart 20, der an einem Schließbartring 21 angeordnet ist. Der Schließbart 20 befindet sich in einer Ausnehmung des Stegs 12. Die gezeigte Position ist die bevorzugte Ruhestellung des Schließbarts 20. Der Schließbart 20 ist mit einer Handhabe 2 (vgl. 1) drehfest gekoppelt. Bei einer Drehung der Handhabe 2 wird der Schließbart 20 um die Rotationsachse 42 der Handhabe 2, welche die des Zylinderkerns 40 ist gedreht, also präziser formuliert geschwenkt (vgl. auch 2). Die Drehbewegung der Handhabe 2 wird über eine in dem zylindrischen Gehäuseabschnitt 11 gelagerte Verbindungswelle 39 übertragen. Im gezeigten Beispiel ist die Verbindungswelle mehrteilig und hat entsprechend mehrere Abschnitte 391, 392, von denen der Abschnitt 392 über ein Kupplungselement 36 mit dem Schließbartring drehfest gekoppelt ist. Die Abschnitte sind über Kugellager 34 oder Lagerhülsen 37 in dem Gehäuse drehbar gelagert. Die Verbindungswelle 39 hat eine Ausnehmung in der ein erster Magnet 72 sitzt. Im Beispiel hat der erste Magnet 72 die Form einer Scheibe und sitzt zwischen bzw. in zwei identischen Halbwellen 32, die jeweils (wenigstens) einen Vorsprung 321s und gegenüberliegend (wenigstens) eine zum Vorsprung komplementäre Ausnehmung 322 haben (vgl. 3), wobei im montierten Zustand die Ausnehmung und der Vorsprung ineinandergreifen und eine drehfeste Kopplung der Halbwellen 32 bilden. Dabei übergreifen die Vorsprünge 321 den ersten Magneten 72.
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Beispielhaft ist die Polung des Magneten mit N und S für den Nord- bzw. den Südpol dargestellt (vgl. 2). Die Polarität des Magneten 72 ist hier beispielhaft entlang der Radialen 16 ausgerichtet. Bei einer Drehung um die Rotationsachse 42 rotiert die Polarität des ersten Magneten 72 folglich in der orthogonal zur Zeichenebene angeordneten Ebene, wobei sie bei einer vollständigen Drehung die Radiale 16 zweimal überstreift.
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Das Gehäuse 10 hat eine Ausnehmung 14 in der ein zweiter Magnet 71 sitzt. Im gezeigten Beispiel ist die Ausnehmung eine Bohrung, deren Längsachse die Radiale 16 ist. Der zweite Magnet 71 hat eine Polarität, die der Polarität des ersten Magneten 72 in der Ruhestellung des Schließbartes 20 entspricht. Folglich ist in der gezeigten Stellung des Schließbartes die im Magnetfeld gespeicherte Energie minimal und es wirkt bei einer Drehung des Schließbartes aus der Ruhestellung heraus auf diesen ein Drehmoment in Richtung der Ruhestellung. Anders formuliert: Nach einer Betätigung des Schlosses, z. B. durch die Handhabe 2 wird diese losgelassen und der Schließbart 20 wird durch das Zusammenwirken der beiden Magnete 71, 72 in die gezeigte Ruheposition zurückgestellt. Durch das Zusammenwirken der Magnete 71, 72 wird sichergestellt, dass der Schließbart aus jeder Lage sicher wieder in die Ruheposition zurückgestellt wird. Zwar gibt es einen Totpunkt, das ist die Position, bei der die Magnetfeldenergie maximal wird, jedoch genügt eine infinitesimale Auslenkung des Schließbarts aus der entsprechenden Stellung und es wirkt ein hohes rückstellendes Drehmoment auf den Schließbart. Diese Position eines astabilen Gleichgewichts ist im gezeigten Beispiel die Stellung bei der der Schließbart nach oben zeigt, also die Polarität des ersten Magneten 72 um 180° gedreht ist.
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Die 4 bis 6 zeigen ein weiteres Beispiel für einen Schließzylinder 1. Der Grundsätzliche Aufbau des weiteren Schließzylinders 1 ist identisch zum Aufbau des Schließzylinders 1 in den 1 bis 3.
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Der Schließzylinder 1 in den 4 bis 6 hat als Beispiel für eine weitere Anordnung eines ersten und eines zweiten Magnetes noch zwei weitere Magnete 81, 82. In diesem Beispiel ist der erste Magnet 82 exzentrisch zur Rotationsachse angeordnet. Seine Polarität, also die Richtung des Vektors zwischen Nord- und Südpol, ist parallel zur Rotationsachse 42 ausgerichtet. Bei einer Drehung um die Rotationsachse 42 überstreicht der Nordpol N des ersten Magneten 82 den Südpol eines komplementären zweiten Magneten 81, dessen Polarität ebenfalls parallel zur Rotationsachse ausgerichtet ist. In der dargestellten Ruheposition ist daher die im magnetischen Feld der beiden Magnete 81, 82 gespeicherte Energie maximal. Im gezeigten Beispiel hat die Handhabe nur einen ersten Magneten 82. Bevorzugt ist aber auf der dem ersten Magneten 81 gegenüberliegenden Seite der Rotationsachse 42 in zweiter erster Magnet mit entgegengesetzter Polarisation angeordnet. Dadurch wird, wenn der Schließbart um 180° gedreht wird, also im Bereich des oberen Totpunktes ein starkes rückstellendes Drehmoment erzeugt. Um den zweiten ersten Magneten aufnehmen zu können, kann die Handhabe in dem Bereich verdickt werden. Anstelle eines zweiten ersten Magneten könnte man den Südpol S des ersten Magneten 82 mit einem Rückschlussblech an die andere Seite der Handhabe „verlegen”. Anders als dargestellt können die Magnete 71, 72 auch weggelassen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schließzylinder
- 2
- Handhabe
- 10
- Gehäuse
- 11
- zylindrischer Gehäuseabschnitt
- 12
- stegartiger Gehäuseabschnitt
- 14
- Kanal/Bohrung
- 16
- Längsachse des Kanals/der Bohrung 14/Radiale
- 20
- Schließbart
- 21
- Schließbartring
- 34
- Lager/Kugellager
- 32
- Halbwelle
- 321
- Vorsprung
- 322
- Ausnehmung
- 36
- Kupplungselement
- 37
- Lager (hier Hülse)
- 38
- Kupplungselement
- 39
- Verbindungswelle
- 391
- Abschnitt der Verbindungswelle
- 392
- Abschnitt der Verbindungswelle
- 40
- Zylinderkern
- 42
- Rotationsachse
- 71
- zweiter Magnet
- 72
- erster Magnet
- 81
- zweiter Magnet
- 82
- erster Magnet
