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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schließvorrichtung, insbesondere ein Schloss, mit einem Riegel und einer diesen direkt betätigenden Antriebseinrichtung, die derart ausgelegt ist, dass der Riegel zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist, wobei die Antriebseinrichtung zumindest einen Elektromotor, eine mit dem Riegel verbundene Getriebeanordnung und zumindest eine zwischen dem Elektromotor und der Getriebeanordnung angeordnete Kupplungsanordnung aufweist, welche während des ordnungsgemäßen Betriebs eine Drehbewegung und damit ein Drehmoment von dem Elektromotor an die Getriebeanordnung überträgt.
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Schließvorrichtungen der eingangs genannten Art im Allgemeinen sowie Schlösser der eingangs genannten Art im Speziellen sind aus dem Stand der Technik an sich gut bekannt, weshalb es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises an dieser Stelle nicht bedarf.
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Schließvorrichtungen der gattungsgemäßen Art finden beispielsweise als Tresorschloss Verwendung. Sie verfügen über einen Riegel, der bewegbar, meist verfahrbar ausgebildet ist und mittels einer Antriebseinrichtung aus einer Schließstellung in eine Offenstellung und umgekehrt verfahren werden kann. Die Antriebseinrichtung verfügt über einen Elektromotor und eine Getriebeanordnung. Während des bestimmungsgemäßen Betriebs wirkt der Elektromotor auf die Getriebeanordnung ein, die ihrerseits mit dem Riegel in Wirkverbindung steht.
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Zum Zwecke des Überlastschutzes ist es im Stand der Technik bekannt, zwischen dem Elektromotor einerseits und der Getriebeanordnung andererseits eine Fliehkraftkupplung vorzusehen. Eine solche Konstruktion ist beispielsweise aus der
DE 195 35 065 C2 bekannt. Der besondere Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Fliehkraftkupplung im Überlastfall durchzudrehen vermag, wie beispielsweise im Falle eines blockierten Riegels, womit der Elektromotor vom Riegel kraftentkoppelt ist. Beschädigungen insbesondere an der Getriebeanordnung können so vermieden werden, weshalb die Funktionstüchtigkeit des Schlosses dem Grunde nach bewahrt bleibt.
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Obgleich sich die aus der
DE 195 35 065 C2 bekannte Konstruktion im alltäglichen Praxiseinsatz bewährt hat, ist sie nicht frei von Nachteilen.
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Eine Fliehkraftkupplung verfügt in an sich bekannter Weise über Radialgewichte, die unter dem Einfluss der im Rahmen einer Drehbewegung entstehenden Fliehkräfte radial auswärts bewegt werden. Im Kupplungsfall werden diese Radialgewichte der Zentrifugalkraft folgend gegen ein Widerlager gedrückt, welches Widerlager sodann im Kraftschluss mit den Radialgewichten steht und von diesen mitgenommen wird.
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Bei der Verwendung einer solchen Fliehkraftkupplung in Kombination mit einer elektromechanischen Schießvorrichtung der eingangs genannten Art hat sich als Nachteil herausgestellt, dass es im Störfall zu einem Aufreiben der Fliehkraftkupplung kommen kann. Abtriebsseitig ist die Fliehkraftkupplung mit dem Schlossriegel verbunden. Blockiert dieser oder kommt es softwarebedingt zu einem Fehler in der Steuerung, so ist ein Verdrehen des Widerlagers nicht möglich. Dieses ist aufgrund der Blockade des Riegels und/oder des Softwarefehlers ebenfalls blockiert. Die Radialgewichte der Fliehkraftkupplung drücken aber weiterhin gegen das Widerlager und reiben sich an diesem ab. Dabei kann es je nach Materialwahl entweder zur Zerstörung des Widerlagers und/oder der Radialgewichte kommen. In jedem Fall kann es bei einer solchen Störung zu einem Komplettausfall der Fliehkraftkupplung kommen, womit die Funktionstüchtigkeit der Schließvorrichtung nicht mehr gegeben ist. Selbst bei einer Behebung des Störfalls ist ein Öffnen oder Schließen der Schließvorrichtung aufgrund der defekten Fliehkraftkupplung nicht mehr möglich. Auch die redundante Anordnung zweier Motoren, die jeweils unter Zwischenordnung einer Fliehkraftkupplung an den Antriebsstrang für den Schlossriegel gekoppelt sind, vermag hier nicht weiterzuhelfen, da im Störfall beide Fliehkraftkupplungen blockieren und in vorbeschriebener Weise bis zu ihrer Zerstörung durchdrehen.
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Selbst wenn kein Störfall der vorbeschriebenen Art auftritt, erweist sich eine Fliehkraftkupplung im Zusammenhang mit einer elektromechanischen Schließvorrichtung der eingangs genannten Art als nachteilig. Dies deshalb, weil die Fliehkraftkupplung konstruktionsbedingt mit Schlupf arbeitet. Im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall kommt es somit stets zu verschleißbedingten Abnutzungen am Widerlager und/oder den Radialgewichten. Die Lebensdauer der Schließvorrichtung ist damit unnötigerweise auf die Lebensdauer der Fliehkraftkupplung begrenzt. Dies erweist sich insbesondere dann als nachteilig, wenn die elektromechanische Schließvorrichtung als Tresorschloss Verwendung findet. Wenn überhaupt, so sind Tresorschlösser nur schwer zugänglich, was im Reparatur- und/oder Austauschfall erhebliche Mühen bereitet.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schließvorrichtung der eingangs genannten Art mit alternativem Aufbau zu schaffen, mit der eine sehr gute Betriebssicherheit erreichbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Schließvorrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kupplungsanordnung zwei durch einen Luftspalt voneinander beabstandete, relativ zueinander drehbar angeordnete Kupplungsteile aufweist, wobei das erste Kupplungsteil entlang seines Umfangs mit einer Mehrzahl von Magneten versehen ist, und wobei das zweite Kupplungsteil magnetfrei ausgebildet und aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist.
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Im Unterschied zum Stand der Technik kommt anstelle der Fliehkraftkupplung also eine Kupplungsanordnung zum Einsatz, die berührungslos arbeitet. Die an dem ersten Kupplungsteil angeordneten Magneten induzieren bei Rotation in dem magnetfrei ausgebildeten aber elektrisch leitenden zweiten Kupplungsteil Ströme, welche ein neues Magnetfeld hervorrufen. Die Magnetfelder um die im zweiten Kupplungsteil induzierten Ströme sind so gerichtet, dass sie ihrer Ursache entgegen wirken, weshalb das zwischen den Kupplungsteilen übertragbare Drehmoment mit ansteigender Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Kupplungsteilen zunimmt. Ein Wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung besteht darin, dass diese berührungslos und entsprechend verschleißfrei arbeitet. Damit können verschleißbedingte Ausfälle der Kupplungsanordnung vermieden werden, wodurch eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Betriebssicherheit erzielt wird. Darüber hinaus wird beim Anlaufen der Motor im Hinblick auf die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie in einem sehr günstigen Arbeitspunkt betrieben, was sich positiv auf das übertragbare Drehmoment auswirkt.
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Aus Gründen der Redundanz weist die Antriebseinrichtung gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung einen zweiten Elektromotor und eine zweite Kupplungsanordnung auf, welche die Drehbewegung des zweiten Elektromotors während des ordnungsgemäßen Betriebs auf die Getriebeanordnung überträgt. Die zweite Kupplungsanordnung umfasst zwei durch einen Luftspalt voneinander beabstandete, relativ zueinander drehbar angeordnete Kupplungsteile, wobei das erste Kupplungsteil entlang seines Umfangs mit einer Mehrzahl von Magneten versehen und das zweite Kupplungsteil magnetfrei aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist. Fällt der eine Elektromotor aus, so kann ein Betrieb noch über den anderen Elektromotor vorgenommen werden.
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Bevorzugt weist die Getriebeanordnung einen mit beiden Elektromotoren zusammenwirkenden gemeinsamen Abtriebsstrang für den Riegel auf. Dies führt zu einem einfachen und preiswerten Aufbau der Antriebseinrichtung mit nur wenigen Einzelteilen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das erste Kupplungsteil scheibenförmig ausgebildet, wobei die Magneten mit abwechselnder Polarität in entlang des Umfangs ausgebildeten Aussparungen aufgenommen sind.
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Das zweite Kupplungsteil ist bevorzugt als eine das erste Kupplungsteil umfangsseitig aufnehmende Glocke ausgebildet, wobei die Form und die Abmessungen der Kupplungsteile derart aufeinander abgestimmt sind, dass zwischen diesen in radialer Richtung ein Ringspalt ausgebildet ist.
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Das zweite Kupplungsteil weist vorteilhaft Kupfer oder Aluminium auf. Wegen der guten elektrischen Leitfähigkeit haben sich diese Materialien als besonders geeignet erwiesen.
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Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Wertverhältnis mit einer erfindungsgemäßen Schließvorrichtung der zuvor definierten Art.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin ist
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1 eine schematische perspektivische Explosionsansicht einer Ausführungsform einer Schließvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Schließvorrichtung im montierten Zustand;
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3 eine schematische Draufsicht der in 1 gezeigten Schließvorrichtung im montierten Zustand und
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4 eine vergrößerte schematische Querschnittansicht eines ersten Kupplungsteils der in 1 gezeigten Schließvorrichtung.
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Gleiche Bezugsziffern bezeichnen nachfolgend gleiche oder gleichartig ausgebildete Bauteile.
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Die Figuren zeigen eine Schließvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der es sich um eine Schließvorrichtung eines nicht näher dargestellten Tresors handelt, wobei auch andere Verwendungen der Schließvorrichtung 1 denkbar sind. Die Schließvorrichtung 1 umfasst einen Riegel 2 (nur in 3 dargestellt) und eine diesen direkt betätigende Antriebseinrichtung, die derart ausgelegt ist, dass der Riegel 2 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung in Richtung des Pfeils 3 vor und zurück bewegbar ist.
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Die Antriebseinrichtung wird vorliegend durch zwei Elektromotoren 4 und 5, durch eine mit dem Riegel 2 verbundene Getriebeanordnung 6 und durch zwei jeweils zwischen den Elektromotoren 4 und 5 und der Getriebeanordnung 6 angeordnete Kupplungsanordnungen 7 und 8 gebildet. Die Elektromotoren 4 und 5 können dabei unabhängig voneinander betrieben werden und sind redundant angeordnet. Entsprechend kann der Riegel 2 entweder mittels des Elektromotors 5 oder des Elektromotors 6 oder unter Verwendung beider Elektromotoren 5 und 6 angetrieben und entsprechend verfahren werden.
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Die Elektromotoren 4 und 5 sind an einer Halteplatte 9 befestigt, die wiederum fest mit einem Gehäuseteil 10 verbunden ist. Jeder Elektromotor 4, 5 umfasst eine Motorwelle 11, 12, die sich durch eine in der Halteplatte ausgebildete Öffnung 13, 14 erstreckt.
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Jede der baugleich ausgeführten Kupplungsanordnungen 7 und 8 umfasst ein erstes Kupplungsteil 15, 16 und ein zweites Kupplungsteil 17, 18. Die ersten Kupplungsteile 15, 16 sind jeweils drehfest auf der zugehörigen Motorwelle 11, 12 montiert, so dass sie sich gemeinsam mit diesen drehen. Die ersten Kupplungsteile 15, 16 sind scheibenförmig ausgebildet und weisen entlang ihres Umfangs verteilt angeordnete Magneten 19 auf, die mit abwechselnder Polarität in entsprechenden Aussparungen aufgenommen sind. Die zweiten Kupplungsteile 17, 18 sind jeweils frei drehbar auf die Motorwelle 11, 12 gesteckt. Sie sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und als das zugeordnete erste Kupplungsteil 15, 16 umfangsseitig aufnehmende Glocke ausgebildet, wobei die Form und die Abmessungen der zweiten Kupplungsteile 17, 18 derart auf die Form und die Abmessungen der ersten Kupplungsteile 15, 16 abgestimmt sind, dass zwischen diesen in radialer Richtung ein definierter Ringspalt vorhanden ist. Die zweiten Kupplungsteile 17, 18 sind jeweils mit einem zugeordneten Ritzel 20, 21 der Getriebeanordnung 6 drehfest verbunden, so dass jedes Ritzel 20, 21 der Drehbewegung des zugeordneten zweiten Kupplungsteils 17, 18 folgt.
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Die zwischen der Halteplatte 9 und dem Gehäuseteil 10 aufgenommene Getriebeanordnung 6, deren Aufbau im Einzelnen nicht näher erläutert wird, umfasst abtriebsseitig eine endseitig mit einem Gewinde 20 versehene Spindel 21, die sich wiederum durch eine in der Halteplatte 9 ausgebildete Öffnung 22 erstreckt. Auf das Gewinde 20 ist der Riegel 2 geschraubt, der in einer nicht näher dargestellten Führung geführt ist.
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Um den Riegel 2 in Richtung des Pfeils 3 vor oder zurück zu bewegen, wird beispielsweise das erste Kupplungsteil 15 über den zugeordneten Elektromotor 4 drehend angetrieben. Die an dem ersten Kupplungsteil 4 angeordneten Magneten 19 induzieren bei Rotation in dem magnetfrei ausgebildeten aber elektrisch leitenden zweiten Kupplungsteil 17 Ströme, welche ein neues Magnetfeld hervorrufen. Die Magnetfelder um die im zweiten Kupplungsteil 17 induzierten Ströme sind so gerichtet, dass sie ihrer Ursache entgegenwirken, weshalb das zwischen den Kupplungsteilen 15 und 17 übertragbare Drehmoment mit ansteigender Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Kupplungsteilen zunimmt. Die Drehbewegung des zweiten Kupplungsteils 17 wird auf die Zahnräder der Getriebeanordnung 6 übertragen mit dem Ergebnis, dass auch die abtriebsseitig angeordnete Spindel 21 rotiert. Deren Drehbewegung wird schließlich über das Gewinde 20 und die den Riegel 2 aufnehmende Führung in eine Linearbewegung des Riegels 2 in Richtung des Pfeils 3 überführt, so dass dieser in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Spindel 21 vor oder zurück bewegt wird.
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Im Überlastungsfall, der beispielsweise bei blockiertem Riegel 2 oder bei Vorliegen eines softwarebedingten Fehlers gegeben ist, dreht die Kupplungsanordnungen 7 bzw. 8 durch, so dass die Schließvorrichtung nicht beschädigt wird.
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Alternativ kann der Riegel 2 in analoger Weise über den Elektromotor 5 oder auch über beide Elektromotoren 4 und 5 betätigt werden.
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Ein wesentlicher Vorteil des zuvor beschriebenen Aufbaus der Kupplungsanordnungen 7 und 8 besteht darin, dass diese berührungslos und entsprechend verschleißfrei arbeiten. Damit können verschleißbedingte Ausfälle der Kupplungsanordnungen 7 und 8 vermieden werden. Darüber hinaus wird beim Anlaufen der Motor im Hinblick auf die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie in einem sehr günstigen Arbeitspunkt betrieben, was sich positiv auf das übertragbare Drehmoment auswirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schließvorrichtung
- 2
- Riegel
- 3
- Pfeil
- 4
- Elektromotor
- 5
- Elektromotor
- 6
- Getriebeanordnung
- 7
- Kupplungsanordnung
- 8
- Kupplungsanordnung
- 9
- Halteplatte
- 10
- Gehäuseteil
- 11
- Motorwelle
- 12
- Motorwelle
- 13
- Öffnung
- 14
- Öffnung
- 15
- erstes Kupplungsteil
- 16
- erstes Kupplungsteil
- 17
- zweites Kupplungsteil
- 18
- zweites Kupplungsteil
- 19
- Magnet
- 20
- Gewinde
- 21
- Spindel
- 22
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19535065 C2 [0004, 0005]
