Die Erfindung betrifft ein elektronisch gesteuertes Koppelsystem zum Einsatz in
elektronischen Verschlußeinrichtungen, wobei nach Eingabe einer gültigen
Berechtigung dieses Koppelsystem durch ein elektrisches Signal zeitlich begrenzt
wirksamgesteuert wird, so daß dann eine manuelle Betätigung einer von außen
zugänglichen Antriebsachse über das Koppelsystem die Betätigung einer
Abtriebsachse und des mit ihr verbundenen mechanischen Sperrelements der
Verschlußeinrichtung bewirkt.
Im Gebrauchsmuster DE 89 14 281 U1 wird ein Koppelsystem beschrieben, in welchem
ein drehbares Antriebselement elektronisch gesteuert mit einem drehbaren
Abtriebselement ver- und entkoppelt wird. Das Verkoppeln erfolgt gegen Federdruck
durch einen Elektromagneten. Die Ankopplung bleibt erhalten, solange der Magnet
bestromt bleibt. Wird die Bestromung beendet, bewirkt die Feder eine Entkopplung.
Als Nachteil dieser Lösung ist anzuführen, daß nicht zwischen den beiden möglichen
Drehrichtungen unterschieden wird. Sowohl für das Entriegeln wie auch für das
Verriegeln muß erst eine Berechtigung eingegeben werden, um das Koppelsystem zu
aktivieren. Es wäre für den Benutzer viel komfortabler, wenn das Koppelsystem in
Verriegelrichtung immer angekoppelt wäre, so daß Verriegeln ohne jede Berechti
gungseingabe immer möglich wäre. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die
Bestromung so lange aufrechterhalten bleiben muß, bis der Bedienvorgang abge
schlossen ist. Da durchschnittlich eine Dauer von mehreren Sekunden unterstellt
werden muß, bewirkt diese Lösung einen erheblichen Stromverbrauch, was einen an
sich wünschenswerten Batteriebetrieb als nicht sinnvoll erscheinen läßt.
In der europäischen Patentschrift EP 0 434 635 A1 wird eine Einrichtung vorgestellt,
bei der ein Elektromotor über Zahnräder Riegel aus- oder einfährt. In der Kette der
Zahnräder ist eine Kopplung angeordnet, die durch Einschub eines Schlüssels gegen
eine Feder ausgekoppelt wird. Die ausgerückte Kopplung bewirkt, daß direkt durch
den Schlüssel nun die Riegel verschoben werden können, ohne daß der Motor mitge
dreht werden muß. Nach Herausziehen des Schlüssels wird durch Federkraft wieder
angekoppelt. Auch bei diesem Verfahren ist genau wie bei der vorher vorgestellten
Lösung der Nachteil anzuführen, daß nicht zwischen den beiden möglichen Dreh
richtungen unterschieden wird und daß deshalb auch für das Verriegeln der Schlüssel
benötigt wird.
In der Offenlegungsschrift DE 195 02 288 A1 sind zwei miteinander axial fluchtende
Kopplungsorgane beschrieben, die an ihren einander zugewandten Endabschnitten mit
aneinander angepaßten Formschlußelementen ausgebildet sind. Das innere Kopplungs
organ ist mittels eines elektronisch gesteuerten bistabilen Magneten von einer ersten
axialen entkoppelten Position in eine zweite axiale Kopplungs-Position verstellbar.
Wie bei den beiden anderen Verfahren ist auch hier der Nachteil anzuführen, daß nicht
zwischen Entriegeln und Verriegeln unterschieden wird. Weitere Nachteile bestehen
darin, daß der Magnet in relativ großer Baugröße ausgeführt werden muß und daß
außerdem wegen der zu leistenden Verschiebearbeit ein erheblicher Strombedarf in
Kauf genommen werden muß, was einen an sich wünschenswerten Batteriebetrieb als
nicht sinnvoll erscheinen läßt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Koppelsystem zu realisieren, welches in
Verriegelrichtung immer angekoppelt ist, so daß zum Verriegeln keine Berechtigungs
eingabe und keine Aktivierung des Koppelsystems benötigt wird. Diese Aufgabe wird
gelöst durch die in den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichneten Maßnahmen.
Eine weitere wichtige Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Koppelsystem vorzu
stellen, bei dem - unabhängig vom jeweiligen Stand der Mitnahmeglieder zueinander -
das Einrücken und das Ausrücken trotz einer nur kurzzeitigen Bestromungsdauer
letztlich immer sicher gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im
Anspruch 6 gekennzeichneten Maßnahmen.
Durch die in Anspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen wird erreicht, daß in
gegenseitiger Eingriffs-Position nur in einer Drehrichtung Mitnahme bewirkt wird. In
der anderen Drehrichtung dreht das Koppelsystem trotz vorliegenden gegenseitigen
Eingriffs frei durch. Eine solche Anordnung ist z. B. dann vorteilhaft einsetzbar, wenn
das angetriebene mechanische Sperrelement nach dem Öffnungsvorgang mechanisch
selbsttätig in Verschluß-Position zurückfährt.
Durch die in Anspruch 2 gekennzeichneten Maßnahmen wird bewirkt. daß in der
einen Eingriffs-Position nur eine Mitnahme bei Drehung im Uhrzeigersinn und bei der
anderen Eingriffs-Position nur eine Mitnahme bei Drehung gegen den Uhrzeigersinn
erfolgt. Dies bedeutet, daß das im Verbund der Verschlußeinrichtung angetriebene
Sperrelement in der einen Position nur geöffnet, in der anderen Position nur
geschlossen werden kann. Somit wird es möglich, die Verschlußeinrichtung ständig in
jener Eingriffs-Position stehen zu lassen, die ein Schließen bzw. Verriegeln
ermöglicht. Somit kann der Betreiber ohne vorherige Eingabe einer Berechtigung
jederzeit bequem verriegeln, was den Sicherheitseffekt des Systems im praktischen
Einsatz deutlich verbessern wird.
Durch die in Anspruch 3 gekennzeichneten Maßnahmen wird bewirkt. daß die beiden
Drehelemente kostengünstiger gefertigt werden können als das alternativ in Anspruch
2 beschriebene Drehelement mit zwei Eingriffs-Positionen.
Durch die in Anspruch 4 gekennzeichnete Maßnahme wird erreicht, daß das
Ausrücken aus jeder der beiden Eingriffs-Positionen unabhängig vom gegenseitigen
Stand der Mitnahme-Glieder der beiden Drehelemente immer möglich ist.
Durch die in Anspruch 5 gekennzeichneten Maßnahmen wird bewirkt, daß bereits eine
Teildrehung der Antriebsachse genügt, um Eingriffs-Position zu erreichen.
Durch die in Anspruch 6 gekennzeichneten Maßnahmen wird erreicht, daß das
Einrücken der beiden Drehelemente in gegenseitige Eingriffs-Position bzw. das
Ausrücken in Freilauf-Position unabhängig von der jeweiligen Position der Mitnahme-
Glieder zueinander letztlich immer durchgeführt werden kann. Stehen die Mitnahme-
Glieder der beiden Drehelemente während der Arbeit des elektronisch gesteuerten
Antriebs in Positionen, die ein Einrücken ohne gegenseitige Berührung ermöglichen,
erfolgt das Einrücken direkt während des Antriebs-Vorgangs. Kommt es hingegen
während des Antriebs-Vorgangs zu körperlichem Kontakt von Mitnahme-Gliedern der
beiden Drehelemente, was ein sofortiges Ein- bzw. Ausrücken verhindert, wird die
vom Antrieb geleistete Arbeit von Federn aufgenommen und zwischengespeichert. Bei
späterer Weiterdrehung eines der beiden Drehelemente wird dann das Ein- bzw.
Ausrücken durch Federkraft bewirkt, sobald eine Position der Drehelemente
zueinander erreicht ist, in welcher die Mitnahme-Glieder ohne gegenseitigen
körperlichen Kontakt sind.
Durch die in Anspruch 7 gekennzeichneten Maßnahmen wird bewirkt, daß der
drehende Antrieb eines Motors in eine Linearverschiebung des Abtriebs-Elements
umgewandelt wird, daß der antreibende Motor auch bei Erreichen der beiden
Endpositionen weiterlaufen kann und daß bei Umkehr der Drehrichtung des Motors
die auseinander-gelaufenen Gewinde wieder in gegenseitigen Eingriff gebracht
werden.
Durch die in Anspruch 8 gekennzeichnete Maßnahme wird erreicht, daß für jede der
beiden Drehrichtungen des Motors genau definierte Umdrehungszahlen festgelegt
werden können, nach deren Erreichen der Motor abgeschaltet werden kann. Dies wirkt
sich batterieschonend aus, da ansonsten für den Motor durchschnittliche Laufzeiten
pro Drehrichtung festgelegt werden müßten, die wegen Berücksichtigung
nachlassender Batteriespannung und anderer Einflüsse höher ausgelegt sein müßten
als dies bei Zählung der tatsächlichen Umdrehungen nötig ist.
Durch die in Anspruch 9 gekennzeichneten Maßnahmen wird bewirkt, daß das System
bei Unterschreiten einer definierten Batteriespannung automatisch in jener Eingriffs-
Position gehalten wird, die Öffnen der Verschlußeinrichtung erlaubt. Somit wird
sichergestellt, daß auch bei kritischem Batteriezustand ein Öffnen der Tür immer
möglich bleibt.
Durch die in Anspruch 10 gekennzeichneten Maßnahmen wird bewirkt, daß bei
Anwendung an Zylinderschlössern die Antriebsachse unterhalb des Schloßkastens zur
Tür-Innenseite geführt werden kann. Damit wird erreicht, daß auf der Tür-Außenseite
der gesamte sicherheitskritische Bereich des Schlosses mit einer durchgehenden,
öffnungsfreien und nach innen verschraubten Panzerplatte abgedeckt und damit
wirksam gegen gewaltsamen Angriff geschützt werden kann.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1: Drehelemente mit Mitnahme-Gliedern in der einfachsten Basisversion.
Fig. 2: Federn für die Zwischenspeicherung der vom elektrischen Antrieb geleisteten
Arbeit.
Fig. 3: Abtriebs-Element mit einschiebbarem Stift und Antriebs-Element mit Nocken
mit steiler Anschlagseite und mit stetig steigender Anlaufschräge.
Fig. 4: Zwei Nocken-Drehelemente in seitenverkehrter Anordnung mit
zwischenliegendem Freiraum.
Fig. 5: Motorischer Antrieb über Schraube mit Außengewinde und linear
verschiebbare drehfeste Hülse mit Innengewinde.
Fig. 6: Höhenversetzte Anordnung von Antriebs- und Abtriebsachse.
In Fig. 1 ist die einfachste Basisversion gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1
dargestellt. Ein Antriebs-Element 1 und ein Abtriebs-Element 2 sind auf einer
gemeinsamen Achse drehbar angeordnet, wobei das Abtriebs-Element 2 durch einen
elektrisch gesteuerten Antrieb auf dieser Achse linear verschiebbar ist. Das Antriebs-
Element 1 ist mit einer Antriebsachse 22 verbunden, die von außerhalb der
Verschlußeinrichtung zugänglich ist und von dort aus manuell betätigt werden kann.
Das Abtriebs-Element 2 ist mit einer Abtriebsachse 23 verbunden, die ihrerseits das
mechanische Sperrelement der Verschlußeinrichtung - z. B. Riegel und Falle eines
Einsteckschlosses - über einen Zylinder mit Nocken antreibt. Somit kann dieses Schloß
über die Abtriebsachse 23 entriegelt oder verriegelt werden. Beide Drehelemente
verfügen über jeweils mindestens ein erhabenes Mitnahme-Glied 3 bzw. 4. Je nach
Position des linear verschieblichen Abtriebs-Elements 2 befinden sich die beiden
Drehelemente entweder in Freilauf-Position oder in gegenseitiger Eingriffs-Position.
In Freilauf-Position kommt es zu keinem Kontakt der beiden Drehelemente. In
Eingriffs-Position hingegen schlägt bei Drehung des Antriebs-Elements 1 dessen
Mitnahme-Glied 3 gegen das Mitnahme-Glied 4 des Abtriebs-Elements 2 und bewirkt
dadurch dessen Mitnahme und somit - je nach Drehrichtung - ein Entriegeln oder
Verriegeln des Sperrelements der Verschlußeinrichtung.
In Fig. 2 ist dargestellt, wie die vom elektronisch gesteuerten Antrieb geleistete Arbeit
in Federn 5 und 6 zwischengespeichert werden kann. Je nach Position, in der die
beiden Drehelemente 1 und 2 zueinander stehen, kann es bei einer Linearverschiebung
des Abtriebs-Elements 2 zu körperlichem Kontakt zwischen den Mitnahme-Gliedern 3
und 4 der beiden Drehelemente 1 und 2 kommen. Dieser Kontakt verhindert dann ein
sofortiges Einrücken des Abtriebs-Elements 2 in Eingriffs-Position bzw. ein sofortiges
Ausrücken in Freilauf-Position. In diesem Fall wird die vom elektronisch gesteuerten
Antrieb geleistete Arbeit von den Federn 5 bzw. 6 aufgenommen und zwischen
gespeichert und erst bei späterer Weiterdrehung bei Erreichen einer kontaktfreien
Einrück- bzw. Ausrück-Position wieder abgegeben und in eine dann mögliche
Längsverschiebung des Abtriebs-Elements 2 umgesetzt.
In Fig. 3 sind die beiden Drehelemente 1 und 2 in Seitenansicht und in geschnittener
Draufsicht dargestellt. Das Mitnahme-Glied des Abtriebs-Elements 2 ist als Stift 7
gestaltet, der gegen Feder 11 eingeschoben werden kann. Die Mitnahme-Glieder des
Antriebs-Elements 1 sind als Nocken 8 gestaltet. Die Nocken 8 verfügen jeweils über
eine steile Anschlagseite 9 und über eine stetig steigende Anlaufschräge 10. Befinden
sich die beiden Drehelemente 1 und 2 in gegenseitiger Eingriffs-Position, wird bei
Drehung des Antriebs-Elements 1 dessen Nocken 8 abhängig von der Drehrichtung
entweder mit seiner Anschlagseite 9 oder mit seiner Anlaufschräge 10 mit dem Stift 7
des Abtriebs-Elements 2 in Kontakt kommen. Schlägt die steile Anschlagseite 9 des
Nockens 8 gegen den Stift 7, wird dadurch eine Mitnahme des Abtriebs-Elements 2
durch das Antriebs-Element 1 bewirkt. Kommt hingegen die stetig steigende
Anlaufschräge 10 während der Drehung mit dem Stift 7 in Kontakt, wird der Stift 7
gegen seine Feder 11 stetig eingeschoben. Somit erfolgt in dieser Drehrichtung keine
Mitnahme des Abtriebs-Elements 2. Sobald der Stift 7 an der gesamten Anlaufschräge
10 vorbeigelaufen ist, wird er durch seine Feder 11 wieder in seine Ursprungsposition
hinausgeschoben.
Im Antriebs-Element 1 sind zwei unterschiedliche Eingriffs-Positionen 12 und 13
ausgeführt, zwischen denen sich die Freilauf-Position 14 befindet. Die Eingriffs-
Positionen 12 und 13 werden durch zwei parallel angeordnete Nocken 8 bewirkt, wobei
diese seitenverkehrt zueinander ausgeführt sind, so daß in der Eingriffs-Position 12
Mitnahme nur bei Drehung im Uhrzeigersinn und in Eingriffs-Position 13 Mitnahme
nur bei Drehung gegen den Uhrzeigersinn bewirkt wird. Somit kann die Verschluß
einrichtung in der einen Position nur verriegelt und in der anderen Position nur
entriegelt werden. Zwischen den beiden Eingriffs-Positionen 12 und 13 ist in Form
eines Freiraums eine Freilauf-Position 14 ausgeführt, in welcher es zu keinem Kontakt
zwischen Antriebs-Element 1 und Abtriebs-Element 2 kommt. Das Vorhandensein
dieses Freiraums bewirkt, daß bei Vorliegen eines entsprechenden Signals die jeweilige
Eingriffs-Position 12 oder 13 verlassen werden kann - auch wenn ein Einrücken in die
jeweils andere Eingriffs-Position wegen eines sich aus der aktuellen Position der beiden
Drehelemente 1 und 2 zueinander evtl. ergebenden körperlichen Kontakts zwischen
Stift 7 und Nocken 8 nicht sofort möglich ist. Wird somit z. B. nach erfolgter
Entriegelung der Verschlußeinrichtung von deren Steuerung das elektrische Signal zur
Rückkehr in die Verriegelungs-Position - also in die andere Eingriffs-Position -
gegeben, kann auch bei ungünstiger Position der Drehelemente 1 und 2 zueinander
sofort in die Freilauf-Position 14 ausgerückt werden, so daß auf diese Weise zuverlässig
die weitere Möglichkeit des Entriegelns ausgeschaltet ist.
Während in Fig. 3 die beiden unterschiedlichen Eingriffs-Positionen 12 und 13
innerhalb eines gemeinsamen Antriebs-Elements 1 gebildet wurden, wird in Fig. 4
dargestellt, daß das Antriebs-Element 1 in zwei separate Antriebs-Elemente 15 und 15a
aufgetrennt ist. Die beiden Antriebs-Elemente 15 und 15a sind identisch geformt und
tragen die bekannten Nocken 8 und die Freiräume 16. Die beiden identischen Antriebs-
Elemente 15 und 15a werden seitenverkehrt zueinander angeordnet und bilden in Form
der beiden dann gegenüberliegenden Freiräume 16 die aus Fig. 3 bekannte Freilauf-
Position zwischen den beiden Eingriffs-Positionen. Ansonsten gestalten sich Abläufe
und Funktionen wie bereits in Fig. 3 beschrieben. Der praktische Unterschied zwischen
Fig. 3 und Fig. 4 besteht darin, daß das zweigeteilte Antriebs-Element 15 und 15a
kostengünstiger hergestellt werden kann als das einteilige Antriebs-Element 1 der Fig. 3
mit den beiden integrierten Eingriffs-Positionen 12 und 13.
In Fig. 5 ist dargestellt, wie der drehende Antrieb eines elektrischen Mini-Motors 17 in
eine lineare Verschiebung des Abtriebs-Elements 2 umgesetzt wird. In dieser
Ausführung wird der elektronisch gesteuerte Antrieb durch einen elektrischen Mini-
Motor 17 geleistet. Dieser dreht eine Schraube 18, die in einem definierten Teilbereich
ein Außengewinde 19 trägt, welches in das Innengewinde 20 eines definierten
Teilbereichs einer Hülse 21 eingreift. Diese Hülse 21 ist drehfest angeordnet, linear
verschiebbar und über ein mit den Federn 5 und 6 bestücktes Zwischenglied mit dem
Abtriebs-Element 2 verbunden. Durch diese Anordnung wird die Drehbewegung des
Motors 17 in eine lineare Verschiebung der Hülse 21 und damit des Abtriebs-Elements
2 umgewandelt. Durch den motorischen Antrieb kann die Hülse eine lineare
Gesamtbewegung ausführen, die der Summe der beiden Gewindelängen 19 und 20
entspricht. Abhängig von der Drehrichtung des Motors 17 kann die Hülse zwei
Endpositionen erreichen. In diesen Endpositionen kann die Schraube 18 in der Hülse 21
ohne Gewindeeingriff weiterdrehen. Dies hat den Vorteil, daß der Motor 17 auch bei
Erreichen der Endpositionen nicht sofort abgeschaltet werden muß. Die
gegenwirkenden Federn 5 und 6 sorgen dafür, daß bei Umkehr der Drehrichtung des
Motors 17 die beiden Gewinde 19 und 20 wieder in gegenseitigen Eingriff kommen.
In Fig. 6 wird dargestellt, daß Antriebs- und Abtriebsachse höhenversetzt zueinander
angeordnet werden können. Bei Anwendung an Zylinderschlössern wird damit erreicht,
daß die an der Tür-Außenseite manuell betätigbare Antriebsachse 22 unterhalb des
Schloßkastens zur Tür-Innenseite geführt werden kann. Über ein Verbindungszahnrad
25 wird Verbindung zum Antriebs-Element 1 hergestellt. Über ein weiteres
Verbindungszahnrad 26 wird schließlich Verbindung zur Abtriebsachse 23 hergestellt,
welche das mechanische Sperrelement der Verschlußeinrichtung antreibt. Mit dieser
Anordnung wird erreicht, daß auf der Tür-Außenseite der gesamte sicherheitskritische
Bereich des Einsteckschlosses mit einer durchgehenden, öffnungsfreien und nach innen
verschraubten Panzerplatte abgedeckt werden kann, die das Schloß wirksam gegen
gewaltsamen Angriff schützt.