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Die Erfindung betrifft einen Schließzylinder mit einem Zylindergehäuse, einem rotierbar im Zylindergehäuse gelagerten Schließbart, einer rotierbar im Zylindergehäuse gelagerten Knaufwelle, einer Kupplungsvorrichtung in der Knaufwelle zur mechanischen Kopplung der Knaufwelle mit dem Schließbart, und einer Ansteuerelektronik, die mit der Kupplungsvorrichtung zur elektronischen Ein- und Auskopplung von Knaufwelle und Schließbart mit der Kupplungsvorrichtung verbunden ist, wobei die Kupplungsvorrichtung einen Elektromotor mit einer Welle, ein Federelement und ein Kupplungselement hat.
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EP 1 576 246 B1 offenbart eine solche Verriegelungsvorrichtung für ein Schließsystem durch Betätigung eines Schließzylinders eines Schlosses durch Drehung eines Schlüssels oder Türknaufs. Dabei sind ein Kupplungselement und mit dem Gehäuse verbundene, elektronisch gesteuerte Antriebsmittel mit Vortriebsmitteln zum Bewegen des Kupplungselementes vorgesehen. Das Kupplungselement ist im zweiten Kupplungszustand, bei den ein Abtriebselement mit dem Rotor kuppelt, durch eine Drehbewegung des Rotors von den Vortriebsmitteln wegbewegbar. Damit wird sichergestellt, dass die Kopplung nur in einem einzelnen singulären Zustand zustande kommt und die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass das Kupplungselement durch zufällige Anregungen in den zweiten Kupplungszustand kommt. Dies wird durch ein radial zur Erstreckungsrichtung des Rotors beweglich gelagertes Kupplungselement erreicht.
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EP 1 522 658 B1 offenbart ein elektrisches Schloss, bei dem ein Schieber mit Hilfe eines Federelementes linearverschiebbar ist. Das Federelement greift mit einem Endabschnitt in eine Spindelwelle eines Elektromotors ein, um bei Rotation der Spindelwelle den mit dem Federelement gekoppelten Schieber zu verlagern.
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WO 98/15703 A1 beschreibt ein elektromechanisches Schloss mit einem Elektromotor, dessen Welle mit einer Druckfeder verbunden ist. Diese Druckfeder bildet eine flexible Welle, welche an ihrem distalen Ende mit einer Knaufwelle verbunden ist. Ein Stift eines axial verschiebbaren Kupplungselementes greift in ein Schneckengewinde eines helixartig geformten Drahtes an der Knaufwelle ein, um ein Kupplungselement axial zu verschieben.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Schließzylinder zu schaffen, der sehr einfach aufgebaut, kompakt und zuverlässig ist.
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Die Aufgabe wird mit dem Schließzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Kupplungsglied des Schließzylinders in Erstreckungsrichtung der Knaufwelle axialverschiebbar an der Knaufwelle gelagert ist und eine zur mechanischen Kopplung mit dem Schließbart ausgebildete Kontur hat. Das Federelement ist mit einem distalen Endabschnitt mit dem Kupplungsglied verbunden und mit dem gegenüberliegenden proximalen Endabschnitt axial verschiebbar mit der Welle des Elektromotors gekoppelt, um eine Rotation der Welle in einer Linearbewegung des proximalen Endabschnittes des Federelementes umzusetzen.
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Auf diese Weise wird das Kupplungsglied bei einem sehr kompakten und einfachen Aufbau über ein Federelement axial verlagert, welches mit dem Elektromotor gekoppelt ist. Das Kupplungsglied kann dann in einer vorgespannten Position durch Drehung der Knaufwelle in die Einrastposition gebracht werden, um dann in den Kupplungszustand in Eingriff mit dem Schließbart zu gelangen. Bei diesem sehr kompakten Aufbau ist eine zuverlässige Einkoppelung und eine weitestgehend manipulationssichere mechanische Entkopplung sichergestellt.
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Die Welle des Elektromotors kann eine Schneckenwelle mit einer schraubenförmigen Windung haben. Das Federelement ist dann direkt oder indirekt mit dieser schraubenförmigen Windung gekoppelt, um das Kupplungsglied axial zu bewegen.
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Hierzu ist denkbar, dass die Kupplungsvorrichtung eine auf der Schneckenwelle verschiebbar angeordnete Hülse aufweist, die mit der schraubenförmigen Windung zur axialen Bewegung der Hülse relativ zum Elektromotor bzw. zur Schneckenwelle bei Rotation der Schneckenwelle gekoppelt ist.
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Das Federelement kann mit seinem proximalen Ende mit der Hülse verbunden sein und in den Zwischenraum der schraubenartigen Windung der Schraubenwelle eintauchen. Damit dient ein Endabschnitt des Federelementes als ein in der schraubenförmigen Windung geführter Stift.
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Denkbar ist aber auch, dass die Hülse selbst ein Innengewinde hat, die in die schraubenförmige Windung der Schneckenwelle eingreift.
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Das Federelement kann eine schraubenförmige Druckfeder sein. Diese ist sehr kompakt und unterstützt die axiale Kraftübertragung und bietet eine Federelastizität in Rotationsrichtung der Welle sowie zusätzlich einen hinreichenden Verdrehschutz.
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Vorteilhaft ist, wenn ein Bohrschutzelement in der Knaufwelle auf der Seite des Elektromotors angeordnet ist, die der Welle gegenüberliegt. Somit ist nicht nur der Elektromotor in den Innenraum der Knaufwelle eingebaut, sondern zusätzlich ein unmittelbar an den Elektromotor angrenzendes oder im Abstand von dem Elektromotor angeordnetes Bohrschutzelement. Dieses schützt die Kupplungsvorrichtung vor Manipulation, so dass sich die Kupplungsvorrichtung auf der sicheren Seite des Schließzylinders befindet.
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Die Knaufwelle kann mehrere Rastpositionen zur Befestigung des Betätigungsknaufs haben. Hierzu sind in den axial voneinander beabstandeten Ratspositionen Rastnuten in der Knaufwelle vorhanden. Der Betätigungsknauf hat radial verschiebbar und mittels Befestigungsschrauben kraftschlüssig an dem Betätigungsknauf festlegbare Schieberelemente, die in der vorgesehenen Rastposition in die jeweilige Rastnut eintauchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 - Seiten-Schnittansicht eines Schließzylinders im eingekoppelten Zustand;
- 2 - Seiten-Schnittansicht eines Schließzylinders im ausgekoppelten Zustand;
- 3 - Schnittansichten der Verrastung des Betätigungsknaufs an der Knaufwelle mit Hilfe von Schieberelementen;
- 4 - Perspektivische Ausschnittsansicht des Schließzylinders im Bereich der Schneckenwelle;
- 5 - Vergrößerte Ansicht des Ausschnitts A in der 4.
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1 zeigt eine Seiten-Schnittansicht eines Schließzylinders 1 für ein Schloss (nicht dargestellt) im eingekoppelten Zustand. Der Schließzylinder 1 hat ein Zylindergehäuse 2, in dem ein Schließbart 3 rotierbar gelagert ist. Der Schließbart 3 hat in üblicher Weise einen von der Drehachse des Schließbartes 2 abragenden Finger zur Betätigung eines Riegels eines Schlosses, wenn der Schließzylinder 1 in ein Schloss eingebaut ist.
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In das Zylindergehäuse 2 ist weiterhin eine Knaufwelle 4 eingesetzt, die dort rotierbar gelagert ist. An das aus dem Zylindergehäuse 2 herausragende Ende der Knaufwelle 4 kann ein Betätigungsknauf 5 aufgesetzt werden.
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In dieser Knaufwelle 4 ist eine Kupplungsvorrichtung 5 eingebaut, die zur mechanischen Kopplung der Knaufwelle 4 mit dem Schließbart 3 ausgebildet ist. Diese Kupplungsvorrichtung 5 hat einen Elektromotor 6 mit einer Welle 7. Der Elektromotor wird mit einer nicht dargestellten Ansteuerelektronik angesteuert. Diese Ansteuerelektronik kann vorzugsweise einen Funksignalempfänger haben, um Öffnungs- bzw. Schließsignale drahtlos zu empfangen. Der Funksignalempfänger kann zum Nahfeld-(NFC, z.B. RFID) und/oder Fernfeldempfang (z.B. Bluetooth, ZigBee, WiFi) ausgebildet sein.
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Auf der Welle 7 des Elektromotors 6 ist eine Schneckenwelle 8 aufgesetzt, die beim Rotieren der Welle 7 mit dieser mit dreht. Auf dieser Schneckenwelle 8 ist eine Hülse 9 axial in Erstreckungsrichtung der Welle 7 verschiebbar angeordnet. An dem Außenumfang der Hülse 9 ist ein Federelement 10 in Form einer Schraubenfeder (bspw. Druckfeder) befestigt. Der dem Elektromotor 6 am nächsten liegende proximale Endabschnitt des Federelementes 10 ist drehfest mit der Hülse 9 verbunden. Dieses Ende des Federelementes 10 steht mit der Schneckenwelle 8 in Verbindung, um bei einer Rotation der Schneckenwelle 8 eine axiale Verschiebung zu bewirken. Denkbar ist aber auch, dass die Hülse 9 mit einem Innengewinde auf das Außengewinde der Schneckenwelle 8 geschraubt ist, um auf diese Weise eine axiale Verschiebung der Hülse 9 bei Rotation der Schneckenwelle 8 zu bewirken.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Federelement 10 mit dem distalen Ende mit dem Kupplungsglied 11 drehfest verbunden ist. Es ist mit seinem gegenüberliegenden proximalen Ende ebenso drehfest mit der Hülse 9 verbunden. Die Hülse 9 ist axial verschiebbar auf der Schneckenwelle 8, des Elektromotors 6 geführt. Ein Querabschnitt des proximalen Endabschnitts des Federelementes 10 ist quer durch die Innenbohrung 15 der Hülse 9 geführt. Damit kann dieser Querabschnitt 14 in dem Zwischenraum der schraubenförmigen Windung der Schneckenwelle 8 geführt werden, um die Hülse 9 bei einer Rotation der Schneckenwelle 8 axial auf der Welle 7 des Elektromotors 6 hin- und her zu bewegen. Damit wird ein Spannen oder Entspannen des Federelementes 10 bewirkt und das Kupplungsglied 11 am distalen Ende des Federelementes 10 in Richtung des Innenraums der Knaufwelle 4 hinein bewegt oder aus der stirnseitigen Öffnung der Knaufwelle 4 zum Einkuppeln in den Schließbart 3 heraus bewegt.
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Der distale Endabschnitt des Federelementes 10 ist mit einem Kupplungsglied 11 verbunden, dessen Endabschnitt eine an eine Kupplungskontur des Schließbartes 3 angepasste Kontur hat, um im eingekoppelten Zustand drehfest mit dem Schließbart 3 zu verkoppeln. Dieser eingekuppelte Zustand wird spätestens dann erreicht, wenn das Kupplungsglied 11 weitest möglich aus der Knaufwelle 4 stirnseitig herausragt. Das Kupplungsglied 11 ist formschlüssig mit dem Schließbart 3 verbunden. Dies ist in der 1 erkennbar.
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In der 2 ist hingegen der ausgekuppelte Zustand gezeigt. Die Hülse 9 ist durch Rotation der Schneckenwelle 8 (in der Ansicht nach rechts) in Richtung des Elektromotors 6 verlagert. Damit befindet sich das Kupplungsglied 11 nicht mehr im Formschluss mit dem Schließbart 3, so dass sich der Schließbart 3 bei Drehung des Betätigungsknaufs 5 nicht mehr mitdreht.
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Das Kupplungsglied 11 ist axial verschiebbar in der Knaufwelle 4 gelagert. Es kann drehfest mit der Knaufwelle 4 verbunden sein, um sich im ein- und ausgekoppelten Zustand bei Rotation der Knaufwelle 4 mitzubewegen.
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Das Kupplungsglied 11 hat in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Führungshülse 12, welche mit ihrem Außenumfang an einer Innenwand der Knaufwelle 4 anliegt und axial verschiebbar im Innenraum der Knaufwelle 4 gelagert. Diese Führungshülse 12 erstreckt sich von der Stirnseite der Knaufwelle 4, die dem Schließbart 3 zugewandt ist, in Richtung des Elektromotors 6. Das Kupplungsglied 11 ist drehfest in der Knaufwelle 4 gelagert, so dass es sich bei Rotation der Schneckenwelle 8 nicht mitdreht, sondern nur axial beweglich ist. Hierzu kann die Knaufwelle 4 eine Führungsnut haben, in die ein Führungsabschnitt des Kupplungsgliedes 11 eintaucht. Denkbar ist aber auch, dass ein Führungsblech 15 auf die Stirnseite der Knaufwelle 4 aufgeschraubt ist, in dem das Kupplungsglied 11 drehfest geführt ist.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kupplungsglied 11 mehrteilig ausgeführt, um die Montage zu erleichtern. Denkbar ist aber auch, dass das Kupplungsglied 11 mit der Führungshülse 12 ebenfalls einteilig ist.
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In den beiden eingekoppelten und ausgekoppelten Endlagen, die in den 1 und 2 gezeigt sind, steht die Hülse 9 nicht mehr im Eingriff mit der Schneckenwelle 8. Die Schneckenwelle 8 befindet sich im Freilauf, wenn sie eine der Endlagen erreicht hat und der Elektromotor 6 weiterdreht. Damit wird eine definierte Andruckkraft des Federelementes 10 sichergestellt. Zudem wird der Stromverbrauch im Leerlauf reduziert. Eine Überlastung des Federelementes 10 wird verhindert. Durch die Endlagen kann die Temperaturkompensation vereinfacht werden. Bei niedrigeren Temperaturen ist die Führung schwergängiger, so dass der Elektromotor 6 eine längere Zeit betrieben werden muss, als bei höheren Temperaturen. Die Laufzeit des Elektromotors 6 muss durch den Freilauf in den Endlagen nicht mehr - oder nicht so genau - angepasst werden.
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Erkennbar ist weiterhin, dass an der Seite der Knaufwelle 4, die der Kupplungsvorrichtung 5 abgewandt ist, ein Bohrschutzelement 13 in dem Innenraum der Knaufwelle 4 angeordnet ist. Das Bohrschutzelement 13 trennt den zum Betätigungsknauf 5 hin gerichtete unsichere Seite von der von Betätigungsknauf 5 aus gesehen hinter dem Bohrschutzelement 13 gelegenen unsicheren Seite des Schließzylinders 1, auf der sich die Kupplungsvorrichtung 5 befindet.
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Für eine Anpassung der Länge des Schließzylinders 1 an eine jeweilige Türblattdicke kann das Zylindergehäuse 2 optional durch Verlängerungsscheiben verlängert werden, die auf die Stirnseite benachbart zum Betätigungsknauf 5 aufgeschraubt werden. Hierzu hat das Zylindergehäuse 2 stirnseitig Gewindebohrungen 14 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben für die Verlängerungsscheiben.
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Der Betätigungsknauf 5 kann an mehreren Positionen auf der Knaufwelle 4 fixiert werden. Hierzu sind an der Knaufwelle 4 Rastnuten 15 in den vorgegebenen Rastpositionen vorhanden.
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3 zeigt eine Schnittansicht im Bereich des Betätigungsknaufs 5 mit der Verrastung des Bestätigungsknaufs 5 mit einer Rastnut 15 der Knaufwelle 4 an einer jeweiligen Rastposition mit Hilfe von Schieberelementen 16a, 16b. Erkennbar ist, dass die Schieberelemente 16a, 16b in die nicht sichtbare Rastnut 15 der Knaufwelle 4 eintauchen. Sie liegen auf der Stirnseite des Betätigungsknaufs 5 auf und sind, wie in der Ansicht (a) erkennbar, mit Befestigungsschrauben 17 damit verschraubt. Der Betätigungsknauf 5 hat ein Führungsblech 18 mit einer Aufnahmekontur 19, die an die Außenrandkontur der Schieberelemente 16a, 16b angepasst ist und eine radiale Verschiebung der Schieberelemente 16a, 16b nach außen hin zulässt.
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Die Ansicht (b) zeigt den Schnitt durch die Schieberelemente 16a, 16b. Es ist erkennbar, dass die Rastnut 15 im Schnitt mehreckig ist und um den Umfang der Knaufwelle 4 herum läuft. Die Schieberelemente 16a, 16b haben ein hieran angepasstes Ende mit zwei voneinander beabstandeten seitlichen Gabelzungen, welche den Betätigungsknauf 5 drehfest an der Knaufwelle 4 durch Formschluss der Gabelzungen mit der mehreckigen Kontur der Rastnut 15 koppeln. Durch leichtes Lösen der Befestigungsschrauben 17 können die Schieberelemente 16a, 16b nach außen geschoben werden, so dass diese nicht mehr in die Rastnut 15 eintauchen. Der Betätigungsknauf 5 kann dann axial auf der Knaufwelle 4 in eine andere Rastposition verschoben werden, um dort wieder an der dortigen Rastnut 15 festgelegt zu werden.
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4 zeigt eine perspektivische Ausschnittsansicht des Schließzylinders 1 im Bereich der Schneckenwelle 8 des Elektromotors 6. Deutlich wird, dass die Hülse 9 die Schneckenwelle 8 umfangsseitig umgibt und auf dieser längsverschieblich geführt ist. Die Hülse ist koaxial in der Führungshülse 12 angeordnet. Erkennbar ist weiterhin, dass das Kupplungsglied 11 in Form von zwei radial nach außen in entgegengesetzte Richtungen voneinander abragenden Fingern ausgebildet ist, die in zugehörige Kupplungsvertiefungen des Schließbartes 3 eintauchen, um die Knaufwelle 4 mit dem Schließbart 3 zu verkuppeln. ;
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5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts A in der 4. Dabei ist erkennbar, dass ein quer über die Stirnseite der Hülse 9 geführter proximaler Endabschnitt des Federelementes 10 in den Zwischenraum zwischen den Flanken der Schneckenwelle 8 eintauchen. Damit ist die Hülse formschlüssig mit der Schneckenwelle 8 so gekoppelt, dass sich die Hülse 9 linear auf der Schneckenwelle 8 je nach Drehrichtung der Schneckenwelle 8 nach vorne zum Elektromotor 6 hin oder nach hinten vom Elektromotor 6 weg und zum Schließbart 3 hin bewegt, indem der proximale Endabschnitt von den Flanken der Schneckenwelle 8 mitgeführt wird.
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Erkennbar ist weiterhin, dass der proximale Endabschnitt in stirnseitige Mulden der Hülse eingelegt ist. Damit wird verhindert, dass sich der proximale Endabschnitt radial nach außen verlagern und damit aus dem Eingriff der Schneckenwelle 8 gelangen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1576246 B1 [0002]
- EP 1522658 B1 [0003]
- WO 9815703 A1 [0004]
