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Die Erfindung betrifft ein Verriegelungssystem mit einem fest an einem ersten Gebäude- oder Möbelteil angeordneten Schließblech und einem fest an einem zweiten Gebäude- oder Möbelteil angeordneten Schloss, das einen Riegel aufweist, der linear zwischen einer Verriegelungsstellung, in der er am Schließblech verriegelt, und einer Entriegelungsstellung beweglich ist.
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Insbesondere befasst sich die Erfindung mit Schließ- und Verriegelungssystemen für Türen.
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Bei einem herkömmlichen Schließsystem ist das Schließblech an einer Türzarge angebracht, und das Schloss ist in ein Türblatt eingebaut und weist eine Falle auf, die in der Verriegelungsstellung in eine Stulpöffnung des Schließbleches eingreift. Die Falle ist elastisch in die Verriegelungsstellung vorgespannt und weist eine Auflaufschräge für das Schließblech auf, so dass sie vorübergehend ausweichen kann, wenn die Tür ins Schloss fällt. Zum Öffnen der Tür ist zumeist eine Klinke vorgesehen, mit der die Falle mechanisch in die Entriegelungsstellung zurückgezogen wird.
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Zusätzlich weist das Schloss zumeist einen Riegel auf, der durch einen Schließzylinder betätigt wird und, wenn die Tür abgeschlossen wird, in eine weitere Öffnung des Schließbleches eingreift.
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Es sind auch elektronisch betätigte Türschlösser bekannt, bei denen der Riegel mit Hilfe eines Elektromagneten in der Verriegelungsstellung blockiert wird oder ein Elektromagnet dazu dient, die Türklinke zu blockieren (
DE 33 22 197 A1 ) oder die mechanische Verbindung zwischen der Türklinke und der Falle aufzuheben (
DE 602 08 663 T2 ).
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verriegelungssystem zu schaffen, das einen erhöhten Bedienkomfort bietet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Schloss einen Elektromagneten mit einer Spule aufweist, deren Achse parallel zur Bewegungsrichtung des Riegels orientiert ist und die mit einem starr mit dem Riegel verbundenen Anker zusammenwirkt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verriegelungssystem wird somit die Bewegung des Riegels zwischen der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung unmittelbar durch den Elektromagneten gesteuert. Zum Entriegeln braucht somit lediglich ein Schalter betätigt zu werden, der die Spule ansteuert, und es ist keine mechanische Betätigung des Riegels über eine Türklinke oder ein Schloss erforderlich. Wahlweise kann zur Ansteuerung der Spule auch ein Bewegungsmelder oder ein am Türblatt angeordneter oder in die Türklinke integrierter Berührungssensor verwendet werden, so dass nicht einmal eine besondere Schalterbetätigung erforderlich ist. Ebenso ist eine Betätigung des Riegels über drahtlos wirkende, am Körper des Benutzers mitzuführende Schlüssel oder über andere drahtlose Verbindungen wie Bluetooth, WLAN und dergleichen möglich, ggf. in Kombination mit einer geeigneten Applikation (App) auf einem Smartphone oder dergleichen.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere auch zur Sicherung von Schränken oder sonstigen Möbeln oder Behältnissen gegen unbeabsichtigtes Öffnen, z. B. aufgrund von Erschütterungen bei Erdbeben oder auf Schiffen bei hohem Seegang. Dabei ist es möglich, die Verriegelung automatisch nur dann zu aktivieren, wenn tatsächlich ein Erdbeben bzw. hoher Seegang detektiert wird.
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Wenn der Riegel nur die Funktion einer herkömmlichen Falle erfüllen soll, kann zusätzlich eine Türklinke mit einem Betätigungsmechanismus vorgesehen sein, der unabhängig von dem Elektromagneten auf den Riegel wirkt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt jedoch die Betätigung des Riegels allein auf elektromagnetischem Wege. Das erlaubt eine sehr einfache und kleinbauende Gestaltung des Schlosses und bietet zudem die vorteilhafte Möglichkeit, die Funktionen der Falle und des Riegels eines herkömmlichen mechanischen Schlosses in einem einzigen Bauelement zu vereinen, das hier als "Riegel" bezeichnet wird. Es ist dann lediglich eine Frage der Programmierung der Steuerung, ob sich die Tür durch Schalterbetätigung öffnen lässt oder ob die Tür dauerhaft abgeschlossen wird und die Entriegelung nur bei Betätigung eines Schalters über einen speziellen Schlüssel oder durch Eingabe eines elektronischen Schlüssels ermöglicht wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Wahlweise kann der Riegel elastisch in die Entriegelungsstellung vorgespannt sein, so dass die Tür bei stromloser Spule entriegelt ist und nur bei bestromter Spule in der Verriegelungsstellung gehalten wird. Bei einem Stromausfall wird dann die Tür automatisch entriegelt. Diese Ausgestaltung eignet sich beispielsweise für Toilettentüren, die in der Regel nur vorübergehend in der geschlossenen Stellung gehalten zu werden brauchen. Ein Schalter zum Aktivieren und Deaktivieren des Elektromagneten braucht dann nur auf der Innenseite der Tür vorgesehen zu sein.
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In anderen Ausführungsformen ist es möglich, dass der Riegel selbsthaltend sowohl in der Verriegelungsstellung als auch in der Entriegelungsstellung verbleibt und die Spule nur bestromt zu werden braucht, um die Stellung des Riegels zu wechseln. Im Normalfall werden dann Schalter zum Ver- und Entriegeln auf beiden Seiten der Tür vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, die Tür einfach dadurch einseitig "abzuschließen", dass auf einer Seite der Tür ein zusätzlicher Schalter vorgesehen wird, mit dem sich die Entriegelung von der entgegengesetzten Seite her auf elektronischem Weg sperren lässt. Diese Gestaltung eignet sich beispielsweise bei Türen innerhalb einer Wohnung und ermöglicht es dann, sich in einem Wohnraum einzuschließen, so dass die Tür nicht von der Flurseite her geöffnet werden kann. Andererseits kann die Schaltung so gestaltet sein, dass die Sperre automatisch aufgehoben wird, wenn die Tür von der Wohnraumseite her geöffnet wird. Dadurch lässt sich verhindern, dass Benutzer sich versehentlich selbst aussperren.
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Der Riegel kann ähnlich wie eine herkömmliche Falle mit einer Auflaufschräge versehen sein, so dass man die Tür mechanisch ins Schloss fallen lassen kann. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Steuerung für den Elektromagneten jedoch einen Sensor auf, der die geschlossene Stellung der Tür und/oder das Erreichen der Schließstellung erfasst. Sobald dieser Sensor feststellt, dass die Tür geöffnet ist, wird der Riegel in der Entriegelungsstellung gehalten, und erst wenn der Sensor feststellt, dass die Tür wieder die Schließstellung erreicht hat, wird der Riegel automatisch in die Verriegelungsstellung überführt. Das hat den Vorteil, dass man die Tür praktisch geräuschlos ins Schloss fallen lassen kann, da das übliche Aufprallgeräusch beim Auftreffen der Falle auf das Schließblech vermieden wird. Die Schließbewegung der Tür wird dann bei Erreichen der Schließstellung nur durch die üblicherweise an der Türzarge vorhandene Dichtung gedämpft, so dass die Tür sehr geräuscharm zu fällt. Diese Lösung eignet sich insbesondere auch für Pendeltüren, die in der geschlossenen Stellung verriegelt werden, sich jedoch, nachdem die Verriegelung beispielsweise mit Hilfe eines Bewegungsmelders oder Berührungsschalters aufgehoben wurde, in beiden Richtungen öffnen lassen.
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Die Stromversorgung des Elektromagneten kann wahlweise über eine Batterie oder einen induktiven Koppler erfolgen, der die elektrische Energie von der Seite der Türzargen her auf das Türblatt überträgt, so dass keine Schleifkontakte oder flexible Kabel zur Stromversorgung benötigt werden, wenn sich das Schloss mit dem Elektromagneten im beweglichen Türblatt befindet.
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Da keine Klinke zur mechanischen Betätigung des Riegels benötigt wird, ist es bei dem erfindungsgemäßen System jedoch auch möglich, das Schloss auf der Seite der Zarge und das Schließblech auf der Seite des Türblattes anzubringen, so dass keine Stromversorgung in das bewegliche Türblatt hinein erforderlich ist. Dennoch ist es möglich, einen Schalter zum Entriegeln der Tür, beispielsweise einen kapazitiven Berührungssensor, am Türblatt anzubringen, um die Entriegelung zu bewirken. Das Signal dieses Berührungssensors kann dann beispielsweise durch kapazitive Kopplung zur Zargenseite übertragen werden. Ebenso kann am Türblatt ein optischer Schalter vorgesehen sein, der über Optokoppler mit der Steuerungselektronik auf der Zargenseite kommuniziert.
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In eine besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Anker wenigstens ein Paar von Permanentmagneten auf, die in der Translationsrichtung beabstandet sind und einander zugewandte gleichnamige Pole aufweisen. Diese Anordnung ermöglicht es, mit einem Minimum an Bauraum und Kosten für Spulen und Magnete eine hohe Betätigungskraft zum bewegen des Riegels zu erzeugen, und lässt sich deshalb nicht nur bei Gebäude- und Möbeltüren, sondern auch bei anderen Schließsystemen mit Vorteil einsetzen.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen schematischen Schnitt durch ein Türverriegelungssystem gemäß der Erfindung;
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2 und 3 Detaildarstellungen zu 1 für den verriegelten und den entriegelten Zustand des Systems;
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4 ein Detail aus 1; und
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5 und 6 horizontale Schnitte durch das Türverriegelungssysteme nach 1 während einer Notentriegelung.
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In 1 sind in einer Schnittdarstellung Teile einer Türzarge 10 und eines Türblattes 12 einer Tür (in diesem Beispiel einer Schwenktür) gezeigt, die durch ein erfindungsgemäßes System miteinander verriegelt sind. In die Türzarge 10 ist wie üblich ein Schließblech 14 eingelassen, das eine Stulpöffnung 16 mit einem Stulp 18 aufweist. Im Inneren des Türblattes 12 ist ein Schloss 20 aufgenommen, das ein Schlossgehäuse 22 aufweist und auf der dem Schließblech 14 zugewandten Seite durch ein Abschlussblech 24 abgeschlossen ist.
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Ein Riegel 26 ist linearbeweglich in dem Schlossgehäuse 22 geführt und ist in 1 in einer Verriegelungsstellung gezeigt, in der er durch eine Öffnung des Abschlussbleches 24 in das Stulp 18 hineinragt und somit das Türblatt 12 formschlüssig in der Stulpöffnung 16 verriegelt. Die Führung für den Riegel 26 wird durch einen Spulenträger 28 gebildet, der fest im Schlossgehäuse 22 gehalten ist und auf den eine Spule 30 gewickelt ist. Die Spule 30 bildet einen Elektromagneten, der in dem von dem Riegel 26 eingenommenen Raumbereich ein Magnetfeld erzeugt, das parallel zur Bewegungsrichtung des Riegels 26 orientiert ist. Die Spule 30 und der Spulenträger 28 können in Axialrichtung gesehen annähernd die Form eines Rechtecks haben, dessen Abmessungen in vertikaler Richtung größer sind als in Querrichtung (senkrecht zur Zeichenebene in 1), so dass sich die Spule in dem verhältnismäßig schmalen Schlossgehäuse 22 unterbringen lässt.
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Der Riegel 26 ist in einem Stück mit einem Anker 26a ausgebildet, der aus nichtmagnetischem Material besteht und in dem zwei in Abstand zueinander angeordnete Aussparungen 31 gebildet sind, die beide zu der dem Betrachter zugewandten Seite in 1 offen sind. In jede dieser Aussparungen 31 ist ein Permanentmagnet 32, 34 so eingeclipst, dass zwei gleichnamige Pole der beiden Permanentmagnete einander zugewandt sind.
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Im gezeigten Beispiel ist auch in dem Stulp 18 ein Permanentmagnet 36 befestigt, und am entgegengesetzten Ende des Riegels 26 ist ein weiterer Permanentmagnet 38 im Schlossgehäuse 22 montiert.
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Der Riegel 26 und die Anordnung aus Permanentmagneten ist in 2 und 3 in größerem Maßstab gezeigt. 2 entspricht dabei der Verriegelungsstellung, die auch in 1 dargestellt ist, während 3 den Riegel 26 in seiner Entriegelungsstellung zeigt.
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Die Nordpole und Südpole der Permanentmagnete 32, 34, 36 und 38 sind in der Zeichnung jeweils durch entgegengesetzte Schraffuren gekennzeichnet.
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In dem in 2 gezeigten Zustand liegt der Riegel 26 an dem Permanentmagneten 36 innerhalb des Stulps an, und der Permanentmagnet 32 wird vom Permanentmagneten 36 angezogen, so dass der Riegel selbsthaltend in der Verriegelungsstellung bleibt. In dieser Stellung liegt der Permanentmagnet 32 etwas außerhalb des linken Endes der Spule 30, und der Permanentmagnet 34 liegt genau am rechten Ende der Spule. Wenn die Spule 30 so bestromt wird, dass auf den Permanentmagneten 32 eine anziehende, nach rechts (in Entriegelungsrichtung) gerichtete Kraft wirkt, so wird der andere Permanentmagnet 34 des Riegels abgestoßen, also ebenfalls in Entriegelungsrichtung gedrückt. Die so erzeugte Kraft überwindet die Anziehung zwischen den Permanentmagneten 36 und 32, und der Riegel bewegt sich in die in 3 gezeigte Entriegelungsstellung, in der er an dem Permanentmagneten 38 anliegt. In dieser Stellung liegt nun der linke Permanentmagnet 32 am linken Ende der Spule, und die rechte Permanentmagnet 34 liegt außerhalb der Spule und wird durch den Permanentmagneten 38 angezogen, so dass der Riegel nun selbsthaltend in der Entriegelungsstellung verbleibt, auch wenn die Spule 30 wieder stromlos geschaltet wird. Erst wenn die Spule 30 in entgegengesetzter Richtung bestromt wird, kehrt der Riegel 26 in die Verriegelungsstellung nach 2 zurück.
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Da der Strom in der Spule 30 nur während des kurzen Moments des Umschaltens zu fließen braucht, kann zur Stromversorgung eine Batterie genügen, die sich im Schlossgehäuse 22 unterbringen lässt.
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Wahlweise ist es auch möglich, dass der Riegel 26 durch eine nicht gezeigte Feder elastisch in die Entriegelungsstellung nach 3 vorgespannt wird. Diese Feder lässt sich so auslegen, dass der Riegel 26, auch wenn er sich in der Verriegelungsstellung nach 2 befindet und der anziehenden Kraft des Permanentmagneten 36 ausgesetzt ist, zuverlässig in die Entriegelungsstellung gezogen wird, wenn die Spule 30 stromlos ist. So ist sichergestellt, dass die Tür auf jeden Fall entriegelt ist und sich öffnen lässt, wenn die zur Stromversorgung dienende Batterie erschöpft ist oder aufgrund einer sonstigen Störung der Stromfluss durch die Spule 30 unterbrochen wird. Allerdings ist es in diesem Fall erforderlich, die Spule 30 dauernd zu bestromen, solange der Riegel 26 in der Verriegelungsstellung nach 2 gehalten werden soll. Dabei können jedoch die magnetischen Kräfte und die Federkraft so abgestimmt werden, dass ein sehr geringer Stromfluss genügt. Diese Lösung bietet sich insbesondere bei Türen an, die jeweils nur für verhältnismäßig kurze Zeitspannen geschlossen gehalten werden müssen, beispielsweise bei Toilettentüren.
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In anderen Ausführungsformen kann der Strom für die Spule 30 auch durch ein Netzteil bereitgestellt und beispielsweise über einen induktiven Koppler von der Seite der Türzarge her in das Türblatt eingespeist werden.
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Die beiden stationären Permanentmagnete 36 und 38 ermöglichen es, den Riegel 26 auch bei einem Erdbeben oder auf Schiffen bei Seegang in der jeweiligen Endlage zu halten. Sofern die Tür keinen Erschütterungen ausgesetzt ist, können diese Permanentmagnete fortgelassen werden.
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Wie 1 zeigt, enthält das Schlossgehäuse 22 eine Platine 40, die mit nicht näher gezeigten elektronischen Komponenten zur Ansteuerung der Spule 30 bestückt ist. Diese Platine ist im gezeigten Beispiel elektrisch mit einem Berührungsschalter 42 verbunden, der sich zumindest auf einer Seite der Tür auf der Außenfläche des Türblattes 12 befindet. Im Normalzustand ist die Tür geschlossen und wird durch den in der Verriegelungsstellung gehaltenen Riegel 26 in der geschlossenen Stellung verriegelt. Wenn ein Benutzer die Tür öffnen möchte, so drückt er mit der Hand auf den Berührungsschalter 42, wodurch die Spule 30 vorübergehend aktiviert und der Riegel 26 in die Entriegelungsstellung bewegt wird. Der Benutzer braucht deshalb nur einen leichten Druck auf das Türblatt 12 bzw. den Berührungsschalter 42 auszuüben, um die Tür zu öffnen.
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Wenn sich das Türblatt 12 wieder der geschlossenen Stellung nähert, so erfasst ein auf der Platine 40 angeordneter Sensor 44 das Magnetfeld eines weiteren Permanentmagneten 46, der an der entsprechenden Stelle in das Schließblech 14 eingelassen ist. Dadurch wird ein (normalerweise stromloser) Beschleunigungssensor 48 aktiviert, der den genauen Zeitpunkt erfass, an dem das Türblatt am Falz anschlägt. Durch den Beschleunigungssensor 48 wird eine erneute vorübergehende Bestromung der Spule 30 ausgelöst, so dass der Riegel 26 wieder in die Verriegelungsstellung zurückkehrt. Das Abschlussblech 24 besteht vorzugsweise aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise aus Edelstahl, damit das Magnetfeld des Permanentmagneten 46 nicht abgeschirmt wird.
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Im gezeigten Beispiel enthält das Schlossgehäuse 22 eine Vierkantaufnahme 50 für den Vierkant einer gewöhnlichen Türklinke. Allerdings dient die Türklinke in diesem Beispiel nur als Griff zum Bewegen des Türblattes 12 aber nicht zur Betätigung des Riegels 26. Dementsprechend ist die Vierkantaufnahme 50 nicht drehbar sondern starr, so dass sich die Türklinke nicht niederdrücken lässt. Wahlweise kann anstelle des auf der Fläche des Türblattes angeordneten Berührungsschalters 42 auch ein Berührungsschalter verwendet werden, der in die Türklinke oder Türklinken auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Tür integriert ist oder die kapazitive Bedämpfung der Türklinke erfasst. In diesem Fall kann die Entriegelung der Tür in vertrauter Weise durch Berühren der Türklinke erreicht werden, nur dass diese Türklinke nicht niedergedrückt zu werden braucht.
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Zur Illustration dieser Ausführungsform zeigt 1 eine Metallfolie 52, z. B. eine Kupferfolie, die elektrisch mit der Platine 40 verbunden ist und die Vierkantaufnahme 50 zumindest auf einem Teil ihres Umfangs umgibt. Wie deutlicher in 4 gezeigt ist, weist die Metallfolie 52 auf der der Vierkantaufnahme 50 zugewandten Seite eine elektrisch isolierende Beschichtung 54 auf. Von der aus Metall bestehenden Türklinke ist hier ein Vierkant 56 zu sehen, der mit der Metallfolie 52 einen Kondensator bildet, mit der Beschichtung 54 als Dielektrikum. Wenn ein Benutzer die Türklinke mit der Hand berührt, ändert sich die Kapazität des Kondensators, und diese Änderung wird von der Schaltung auf der Platine 40 erfasst und löst die Aktivierung der Spule 30 aus.
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Wahlweise kann die Türklinke jedoch auch in üblicher Weise drehbar gelagert sein und Teil eines zusätzlichen mechanischen Betätigungsmechanismus für den Riegel 26 sein. Die Vierkantaufnahme für die Türklinke wäre dann in bekannter Weise in einer drehbare Nuss aufgenommen, die über Hebel und geeignete Kupplungen in der Weise mechanisch mit dem Riegel 26 gekoppelt ist, dass sich der Riegel wahlweise auch mit Hilfe der Türklinke in die Entriegelungsstellung überführen lässt, wobei die elektromagnetische Betätigung und die mechanische Betätigung vorzugsweise unabhängig voneinander arbeiten sollten. Die Türklinke könnte dann zugleich als Notentriegelung für den Fall dienen, dass das elektromagnetische Entriegelungssystem ausfällt.
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Als einfaches Beispiel einer Notentriegelung illustrieren 2 und 3 eine Ausführungsform, bei der an dem Riegel 26 ein flexibles Zugband 58 befestigt ist, dessen anderes (nicht gezeigtes) Ende mit dem erwähnten Hebel an der Nuss verbunden ist. Wenn die Türklinke niedergedrückt wird, so zieht das Zugband 58 den Riegel 26 aus der in 2 gezeigten Verriegelungsstellung in die in 3 gezeigte Entriegelungsstellung, und die Permanentmagnete 34 und 38 sorgen dafür, dass der Riegel dann in dieser Stellung bleibt. Auf diese Weise wird eine Notentriegelung realisiert. Wenn die Türklinke wieder losgelassen wird, hängt das Zugband 58 schlaff durch.
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Selbstverständlich muss das Zugband 58 nicht über eine Nuss mit einer Türklinke verbunden sein, sondern es kann auch auf andere Weise zugänglich sein, um eine Notentriegelung der Tür zu ermöglichen.
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Als weiteres Beispiel illustrieren 5 und 6 ein magnetisches Notentriegelungssystem mit einem stabförmigen Entriegelungswerkzeug 60, das an einem Ende einen starken Permanentmagneten 62 trägt. Wenn dieser Permanentmagnet 62 in die Nähe des Riegels 26 gebracht und dann wie in 5 und 6 gezeigt von links nach rechts bewegt wird, so führt die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Permanentmagneten 62 und einem oder beiden der Permanentmagneten 32 und 34 im Riegel 26 dazu, dass der Riegel in die Entriegelungsstellung mitgenommen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3322197 A1 [0005]
- DE 60208663 T2 [0005]
