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Die Erfindung betrifft eine Schlüsselbetätigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Schlüsselbetätigungsvorrichtung ist in der Druckschrift
DE 102004021704B3 offenbart.
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Bei diesem Stand der Technik wird sowohl der aktivierte Zustand als auch der deaktivierte Zustand des Aktuators für einen Drehkranz durch Ansteuerung eines zweiten Aktuators bewirkt. Das Einkoppeln in den aktivierten Zustand des Aktuators findet durch motorische, axiale Verschiebung eines Zahnrades statt, um dieses zum Eingriff in ein weiteres Zahnrad zu bringen. Bei ungünstiger Winkelposition der Zahnräder zueinander ist die axiale Verschiebung jedoch zunächst blockiert und die Zahnräder müssen sich unter der axialen Belastung relativ zueinander verdrehen bis der Eingriff der Verzahnung möglich ist. Daraus ergibt sich eine erhöhte Belastung aller beteiligten Bauelemente.
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Unabhängig davon ist aus der
DE 10 2015 200 117 A1 ein in einer Brandschutztür einsetzbares Motorschloss bekannt, das einen Riegel und einen mit diesem koppelbaren elektrischen Motor umfasst, wobei der Riegel in seiner Öffnungsstellung durch eine vorgespannte Federeinheit in seine Schließstellung beaufschlagbar und der Motor über eine Kupplung mit dem Riegel koppelbar ist, die über einen Aktuator geschlossen gehalten wird, solange der Aktuator mit Strom versorgt wird, und bei einem Ausfall der Stromversorgung vom Aktuator freigegeben wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, den genannten Nachteil zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Dementsprechend werden erfindungsgemäß zwei Zahnräder in axialer Richtung nebeneinander und koaxial zueinander angeordnet, die im deaktivierten Zustand der Kupplungseinrichtung relativ zueinander frei drehbar sind. Zur Herbeiführung des aktivierten Zustands der Kupplungseinrichtung werden die beiden Zahnräder unter Einwirkung des verschieblich gelagerten Kupplungselementes kraftschlüssig verbunden.
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Erfindungsgemäß müssen daher zum Einkoppeln der Kupplungseinrichtung die beiden Zahnräder nicht mehr mit ihrer Verzahnung ineinandergreifen, da der Kraftschluss anderweitig über das Kupplungselementes erzeugt wird. Der Kraftschluss kann dabei auf unterschiedlichste Art und Weise bewirkt werden, beispielsweise durch Reibschluss zwischen den Stirnseiten der Zahnräder oder sonstige Maßnahmen.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird zur Erzeugung des Kraftschlusses das Kupplungselementes mit einem oder mehreren Eingriffselementen zum Eingriff in entsprechende Ausnehmungen der Zahnräder versehen. Auf diese Weise kann eine Kopplung der koaxial zueinander angeordneten Zahnräder mittels axialer Verschiebung, beispielsweise des Kupplungselementes verwirklicht werden. Das oder die Eingriffselemente wirken dabei gewissermaßen als Mitnehmer für das eine Zahnrad bei einer Drehbewegung des anderen Zahnrads.
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In einer besonderen Ausführung der Erfindung werden die Eingriffselemente stabförmig ausgebildet, um entsprechende Ausnehmungen in den beiden Zahnrädern ganz oder wenigstens teilweise zu durchsetzen.
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In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform werden die Eingriffselemente an einer Kupplungsscheibe befestigt, vorzugsweise an die Kupplungssscheibe angeformt. Durch diese Maßnahme kann der Eingriff der Eingriffselemente in die entsprechenden Ausnehmungen der Zahnräder durch axiale Verschiebung der Kupplungsscheibe bewirkt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Federelement zur Beaufschlagung des Kupplungselementes mit einer Kupplungskraft in axialer Richtung vorgesehen.
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Dadurch wird sichergestellt, dass die Eingriffselemente mit der vorgesehenen konstanten Federkraft so lange auf der Stirnseite des zweiten Kupplungszahnrades entlang gleiten, bis sie auf die dort vorhandenen Ausnehmungen treffen. Sodann können die Eingriffselemente dem Druck der Feder nachgeben und in das zweite Kupplungszahnrad eingreifen, sodass der Kraftschluss bewirkt wird. Somit wird nicht nur die Verzahnung der beiden zu koppelnden Zahnräder geschont, sondern es wird auch eine Anpresskraft auf die Stirnseite des zweiten Kupplungszahnrads sichergestellt, bei der kein unerwünschter Verschleiß eintritt. Darüber hinaus wird vermieden, dass der zweite Aktuator, der im Stand der Technik zum Aktivieren der Kupplung verwendet wird, zwischenzeitlich blockiert wird.
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Mittels eines solchen Federelementes ist weiterhin gewährleistet, dass durch Einwirkung der Federkraft auf das Kupplungselement bei entsprechender Ansteuerung durch den zweiten Aktuator oder bei dessen Ausfall ein definierter, vorgegebener Zustand der Kupplung herbeigeführt wird. Mittels eines solchen Federelementes ist somit ein sogenanntes „fail safe“ Verhalten gewährleistet, was bislang im Stand der Technik nicht vorhanden war.
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Ein solches Federelement kann beispielsweise in Form einer Spiralfeder realisiert werden, die vorzugsweise als Druckfeder eingesetzt wird.
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Der oben genannte definierte Zustand der Kupplung kann sowohl der eingekoppelte als auch der ausgekoppelte Zustand sein. So kann in einer bestimmten Ausführung der Erfindung der zweite Aktuator zum Auskoppeln gegen die Federkraft des Federelementes mittels des Greifarms aktivierbar sein. In diesem Fall nimmt die Kupplung bei Deaktivierung oder Ausfall des zweiten Aktuators durch die Federkraft selbsttätig den eingekoppelten Zustand ein.
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Sofern dies gegebenenfalls in einer anderen Ausführung erwünscht ist, kann die Anordnung auch so ausgebildet werden, dass der zweite Aktuator zum Einkoppeln gegen die Federkraft des Federelementes mittels des Greifarms aktivierbar ist. In diesem Fall nimmt die Kupplungseinrichtung bei Deaktivierung oder Ausfall des zweiten Aktuators den ausgekoppelten Zustand ein.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird das Kupplungselement auf einer Achse verschiebbar angeordnet, auf der zudem wenigstens eines der Zahnräder gelagert ist. Auf diese Weise kann eine zur Lagerung des Kupplungselementes und wenigstens eines der Zahnräder sowie Achse zusätzlich zur verschieblichen Anordnung des Kupplungselementes in Mehrfachfunktion genutzt werden. In einer besonderen Weiterbildung dieser Ausführung werden neben dem Kupplungselementes beide zu koppelnde Zahnräder mittels der gleichen Achse gelagert.
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In einer vorteilhaften Kombination der oben genannten Maßnahmen ergibt sich eine Kupplungsvorrichtung der Schlüsselbetätigungsvorrichtung, bei der die Eingriffselemente des Kupplungselementes durch axiale Verschiebung des Kupplungselementes in die Ausnehmungen wenigstens eines der Zahnräder einkoppelbar sind. Wird zugleich auch die Druckfeder konzentrisch auf der gleichen Achse angeordnet, so sind alle Bauteile der Kupplung, die zur selbstständigen Funktion bei deaktiviertem zweiten Aktuator oder bei dessen Ausfall den gewünschten Zustand vorbeiführen, auf einfache Weise entlang bzw. auf einer Achse untergebracht und somit leicht montierbar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt und anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
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Im Einzelnen zeigen
- 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schlüsselbetätigungsvorrichtung in ausgekoppeltem Zustand,
- 2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schlüsselbetätigungsvorrichtung in eingekoppeltem Zustand und
- 3 eine Explosionsdarstellung der Kupplungsvorrichtung aus den 1 und 2.
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In 1 ist die Schlüsselbetätigungsvorrichtung 1 mit einem Schloss 2 zum Einführen eines nicht dargestellten Schlüssels dargestellt. Das Schloss 2 umfasst einen Drehkranz 3, der über eine Getriebeanordnung 4 mit verschiedenen Getriebe-Zahnrädern 5 durch einen als ersten Aktuator vorgesehenen Elektromotor 6 angetrieben werden kann.
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Zwischen dem Drehkranz 3 und der Getriebeanordnung 4 ist eine Kupplungsvorrichtung 7 angeordnet, die nachfolgend anhand 3 näher erläutert wird.
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Die Kupplungsvorrichtung 7 umfasst als zweiten Aktuator einen Kupplungsmotor 8, der über eine Schnecke 9 ein Schneckenrad 10 antreibt. Mit dem Schneckenrad zehn ist exzentrisch eine Zugstange 11 als Greifarm gelenkig verbunden, die einen Quersteg 12 aufweist. Der Quersteg 12 umfasst einen ringförmigen Vorsprung 13, der an eine Kupplungsscheibe 14 eines Kupplungselementes 15 angeformt ist.
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Auf der dem Vorsprung 13 gegenüberliegenden Seite der Kupplungsscheibe 14 sind stabförmige Zapfen 16 als Eingriffselemente befestigt, beispielsweise angeformt. Die Zapfen 16 sind winkelmäßig gleich verteilt um eine Achse 17 angeordnet, auf der das Kupplungselement 15 axial verschiebbar gelagert ist.
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Ein Ende der Achse 17 dient zur Aufnahme einer Lagerhülse 18 eines ersten Kupplungszahnrades 19, das durchgehende Löcher 20 aufweist, die zu den Zapfen 16 korrespondierend ringförmig verteilt angeordnet sind und einen Querschnitt aufweisen, der zur Aufnahme der Zapfen 16 geeignet ist.
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Die Lagerhülse 18 ist auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Kupplungszahnrads 19 verlängert, sodass dort ein zweites Kupplungszahnrad 21 koaxial zum ersten Kupplungszahnrad 19 gelagert werden kann.
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Das zweite Kupplungszahnrad ist auf seiner in 3 nicht erkennbaren Unterseite mit Sacklöchern versehen, die in Größe und Anordnung ebenfalls mit den Zapfen 16 korrespondieren, sodass die Zapfen 16 nach Durchtritt durch die Löcher 20 auch in die Sacklöcher des zweiten Kupplungszahnrad 21 eingreifen können.
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Im Anschluss an das zweite Kupplungszahnrad 21 ist ein Doppelzahnrad 22 dargestellt, dass durch Eingriff des zweiten Kupplungszahnrads 21 über die Getriebeanordnung 4 antreibbar ist.
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Das erste Kupplungszahnrad 19 greift in der Gesamtanordnung gemäß den 1 und 2 in den Drehkranz 3 ein, sodass dieser bei eingekoppelter Kupplungsvorrichtung 7 über den Elektromotor 4 angetrieben werden kann.
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Eine als Druckfeder angeordnete Schubfeder 23, die auf der Seite des Vorsprungs 13 des Kupplungselementes 15 angeordnet ist, schiebt zum Einkoppeln der Kupplungsvorrichtung 7 das Kupplungselement 15 in axialer Richtung, bis die Zapfen 16 die Löcher 20 des ersten Kupplungszahnrad 19 vollständig durchsetzen und in die Sacklöcher des zweiten Kupplungszahnrad 21 eingreifen. Dadurch werden die beiden Kupplungszahnräder 19 und 20 mittels der Zapfen 16 kraftschlüssig verbunden. Dadurch wird wiederum der Antrieb des Elektromotors 6 über die Getriebeanordnung 4, über das zur Getriebeanordnung 4 gehörende Doppelzahnrad 22 und über das zweite Kupplungszahnrad 21 auf das erste Kupplungszahnrad 19 übertragen, wodurch der Drehkranz 3 angetrieben wird.
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Zum Auskoppeln der Kupplungsvorrichtung 7 wird der Kupplungsmotor 8 derart betätigt, dass die Zugstange 11 das Kupplungselement 15 gegen die Federkraft der Schubfeder 23 aus den Sacklöchern des zweiten Kupplungszahnrads 21 heraus zieht, wodurch der Kraftschluss zwischen den beiden Kupplungszahnrädern 19,21 unterbrochen wird. Somit ist der Elektromotor 6 als erster Aktuator deaktiviert.
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Zum Aktivieren wird die Zugstange 11 mittels des Kupplungsmotors 8 vom Kupplungselement 15 gelöst, sodass das Kupplungselementes 15 mittels der Schubfeder 23 in axialer Richtung auf das zweite Kupplungszahnrad 21 gedrückt wird, wobei die Zapfen 16 zunächst die Löcher 20 des ersten Kupplungszahnrad 19 durchsetzen. Sofern die Sacklöcher des zweiten Kupplungszahnrad 21 noch nicht gegenüberliegend zu den Löchern 20 des ersten Kupplungszahnrad 19 angeordnet sind, bewegt sich das zweite Kupplungszahnrad 21 bei Betätigung des Elektromotors sechs unabhängig vom ersten Kupplungszahnrad 19 so weit, bis sich die Löcher gegenüber liegen und die Zapfen 16 unter dem Druck der Schubfeder 23 in die Sacklöcher des zweite Kupplungszahnrads 21 einrasten.
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Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, werden durch die Gleitbewegung der Zapfen 16 auf der Stirnseite des zweiten Kupplungszahnrades 21 die Verzahnungen der Kupplungszahnräder 19,21 nicht belastet. Zudem wirkt der Druck der Schubfeder 23 auf die Stirnseite des zweiten Kupplungszahnrads gleichverteilt, so dass im Gegensatz zur bisherigen randseitigen Belastung keinerlei Kippmoment auf das Zahnrad ausgeübt wird. Das erste Kupplungszahnrad bleibt im Übrigen von der Einwirkung der Schubfeder 23 vollständig verschont
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Bei einem Defekt, beispielsweise einem Bruch der Zugstange 11 oder des Querstegs 12 wird über die Schubfeder 23 das Kupplungselement 15 in den eingekoppelten Zustand verbracht, sodass in diesem Fall ein definierter eingekoppelter Zustand der Kupplungsvorrichtung 15 eingenommen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Schlüsselbetätigungsvorrichtung
- 2.
- Schloss
- 3.
- Drehkranz
- 4.
- Getriebeanordnung
- 5.
- Getriebezahnrad
- 6.
- Elektromotor
- 7.
- Kupplungsvorrichtung
- 8.
- Kupplungsmotor
- 9.
- Schnecke
- 10.
- Schneckenrad
- 11.
- Zugstange
- 12.
- Quersteg
- 13.
- Vorsprung
- 14.
- Kupplungsscheibe
- 15.
- Kupplungselement
- 16.
- Zapfen
- 17.
- Achse
- 18.
- Lagerhülse
- 19.
- erstes Kupplungszahnrad
- 20.
- Loch
- 21.
- zweites Kupplungszahnrad
- 22.
- Doppelzahnrad
- 23.
- Schubfeder
