DE4036575A1 - Schliesszylinder mit signaluebertragung zwischen schluessel und zylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiete der Schließeinrichtungen und be­ trifft ein Schließzylinder mit Schlüssel gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1, in dem ein elektrisches Signal zwischen Schlüssel und Schließzylinder übertragen werden kann.

In einem Zeitalter mit immer steigendem Bedürfnis an Sicherheit und Kontrolle ist ein Schlüssel eine nicht mehr zureichende Identifikation für die Zulassung zu einem gesicherten Bereich. Im speziellen kann auch der Zutritt nicht zeitlich limitiert werden, wenn der Schlüssel das einzige Zutritt-gewährende Mittel ist. Um diesem Zustand abzuhelfen, wurde schon auf verschiedene Weise versucht, mit dem physischen Schließzylin­ der und Schlüssel, eine elektronische Verriegelung mit entsprechender elektronischer Identifikation des Zutritt-begehrenden zu verknüpfen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine solche Verknüp­ fung herzustellen, die auf der Seite des Zutritt-Begehrenden trotz der zusätzlichen elektronischen Identifikation nur einen Schlüssel als physi­ sches Zutrittmittel bedingt und nur ein Drehen des Schlüssels im Schließzylinder als entsprechende Zutritt-verschaffende Handlung. Das heißt mit anderen Worten, daß vom Schlüssel elektronische Signale auf den Schließzylinder übertragen werden. Die Übertragung soll in zwei definierten Positionen des Schließzylinderzylinders (Schloß offen und Schloß verriegelt) möglich sein. Bereits während dem Einstecken des Schlüssels in den Schließzylinder soll die Übertragung stattfinden, damit die elektronische Antwort auf die Signale, beispielsweise eine Freigabe der mechanischen Verriegelung, bereits vorliegt, wenn der Schlüssel ganz eingesteckt ist. Die Übertragung soll fähig sein, Signale von niedrigen Strom- rsp. Spannungswerten zu übertragen und soll auch einwandfrei funktionieren, wenn auf den Schlüssel beim Einstecken eine zur Einsteck­ richtung senkrecht stehende Kraftkomponente wirkt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch Schlüssel und Schließzylinder, die ge­ mäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 mit Mitteln ausgerüstet sind, die eine induktive Übertragung eines elektrischen Signa­ les zwischen Schlüssel und Schließzylinder erlauben. Die erfindungsge­ mäße Verriegelungsvorrichtung wird anhand der folgenden Figuren erläu­ tert:

Fig. 1 zeigt Schlüssel und Schließzylinder mit erfindungsgemäßer induktiver Übertragung.

Fig. 2 zeigt ein Schema der erfindungsgemäßen Übertragung.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schließ­ einrichtung mit bogenförmigen Kern der Schließzylinderspule.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, wie die Mittel für die induktive Übertragung in Schließzylinder 1 und Schlüssel 2 integriert sind.

Der Schließzylinder 1 besteht aus einem stationären Teil 11 und einem in einer entsprechenden runden Öffnung des stationären Teils 11 sich drehenden Schließzylinder 12. Derjenige Teil des Schließzylinder 12, der der Einstecköffnung für den Schlüssel zugewandt ist, wird durch einen durchgehenden radialen Schlitz 13 in zwei Teile geteilt. Durch diesen Schlitz 13 wird der Schlüssel 2 in den Schließzylinder 1 eingesteckt. Im Schließzylinder 1 ist ein Übertragungsjoch 14 so positioniert, daß es den mit dem Schlitz 13 versehenen Teil des Schließzylinder 12 so umfaßt, daß zwei zur Einsteckrichtung des Schlüssels parallel liegende, an den Schenkeln 14.1 und 14.2 des Übertragungsjochs 14 angebrachte Lese­ schenkel 15.1 und 15.2 einander gegenüberliegend auf dem inneren Um­ fang der im stationären Teil 11 des Schließzylinders 1 für den Schließzylinder 12 ausgesparten Öffnung liegen und bis in die Gegend der Einstecköffnung des Schlüssels reichen. Auf dem mittleren Teil 14.3 des Übertragungsjoches 14 ist eine Schließzylinderspule 16 (Primarspule) aufgewickelt. Der mittlere Teil 14.3 des Übertragungsjochs 14 bildet also den Kern der Schließzylinderspule 16. Die Schließzylinderspule 16 ist für die Auswertung des induzierten Signales zusammengeschaltet mit einer entsprechenden Leseelektronik, die nicht dargestellt ist.

Der Schlüssel 2 enthält eine Schlüsselspule 21 (Sekundärspule) mit Kern 22, die senkrecht zur Einsteckrichtung A des Schlüssels 2 im Schließzy­ linder 1 angeordnet ist. Die Spule 21 ist so im Schlüssel 2 positioniert, daß sie, wenn der Schlüssel 2 so weit wie möglich in den Schließzylinder 1 gesteckt ist, im Bereiche der der Einstecköffnung abgewandten Enden der Leseschenkel 15.1 und 15.2 liegt. Der Schlüssel 1 enthält ferner Mit­ tel (Signalgeber), mit denen ein elektrisches Signal auf die Schlüsselspule 21 gegeben werden kann, die aber in der Figur nicht explizit dargestellt sind.

Der Schließzylinder 12 hat zwei definierte Positionen (Schloß offen und Schloß verriegelt), die sich um eine halbe Umdrehung unterscheiden. Das Schloß ist so konzipiert, daß der Schlüssel 2 in beiden definierten Posi­ tionen des Schließzylinders 12 so im stationären Schließzylinderteil 11 steckt, daß die Schlüsselspule 21 zwischen den Leseschenkeln 15.1 und 15.2 liegt. In diesen beiden Stellungen wird der Abstand zwischen den Enden des Kerns 22 der Schlüsselspule 21 und den Leseschenkeln 15.1 und 15.2 derart klein, daß der Kern 22 der Schlüsselspule 21 zusammen mit den Leseschenkeln 15.1 und 15.2 und dem Übertragungsjoch 14 zum ge­ schlossenen, gemeinsamen Kern für die beiden Spulen 16 und 21 wird. Ein an die Schlüsselspule 21 angelegtes, elektrisches Signal erzeugt dann ein Magnetfeld im gemeinsamen Kern und induziert somit ein entsprechendes Signal in der Schließzylinderspule 16.

Wenn der Schlüssel 2 in den Schließzylinder 1 eingesteckt wird, gleitet die Schlüsselspule 16 entlang den Leseschenkeln 15.1 und 15.2. Sowohl während dieser Einsteckzeit als auch immer, wenn der Schlüssel ganz eingesteckt ist, ist eine Signalübertragung möglich.

Es ist auch vorstellbar, daß die Rollen zwischen primärer Schlüsselspule (21) und sekundärer Schließzylinderspule (16) vertauscht werden können, so daß das die Elektronik des Schließzylinders über die Schließzylinder­ spule Einfluß nehmen kann auf den Signalgeber des Schlüssels.

Anhand der schematischen Fig. 2 soll erläutert werden, von welchen Größen der erfindungsgemäßen Anordnung die Intensität des in der Schließzylinderspule 16 induzierten Signales abhängt und wie als Folge davon die Mittel für die induktive Übertragung optimal ausgelegt werden.

Die Übertragungsgüte hängt in erster Linie von Durchmesser und Win­ dungszahl der beiden Spulen 16 und 21 ab, die aber beide dadurch beinahe gegeben sind, daß die Spulen in einem Schließzylinder und Schlüssel, die sich in der Größe nicht von herkömmlichen Ausführungen unterscheiden sollen, untergebracht werden müssen. Ferner ist der Kopplungsgrad vom Kernmaterial abhängig, dessen magnetische Permeabilität möglichst hoch sein soll.

Im weiteren ist der Kopplungsgrad abhängig von der Länge des gemeinsa­ men Kerns der beiden Spulen 16 und 21, der gebildet wird aus dem Über­ tragungsjoch 14, den Leseschenkeln 15.1 und 15.2 und aus dem Kern 22 der Schlüsselspule 21. Diese Länge beträgt gemäß Fig. 2 die Summe der Strecken a und b. Die Intensität des in der Schließzylinderspule 16 indu­ zierten Signales ist näherungsweise umgekehrt proportional zur Länge des gemeinsamen Kernes, also am höchsten, wenn der gemeinsame Kern am kürzesten ist. Das heißt aber auch, daß die Intensität des induzierten Signales von der aktuellen Einstecktiefe des Schlüssels 2 abhängig ist. Die höchste Intensität des induzierten Signales wird dann erreicht, wenn der Kern der Schlüsselspule an jener Stelle zwischen den Leseschenkeln 15.1 und 15.2 liegt, von der der Abstand zu den Schenkeln 14.1 und 14.2 des Übertragungsjochs 14 am kleinsten ist. Soll also der Vorteil der erfin­ dungsgemäßen Anordnung, der ein Einlesen des Schlüsselsignales schon während dem Einstecken des Schlüssels ermöglicht, voll ausgenützt wer­ den können, muß die Leseelektronik im Schließzylinder so ausgelegt sein, daß sie bereits das schwächere Signal, das der höheren Länge des gemeinsamen Kernes in der Position, in der die Schlüsselspule 21 erst­ mals zwischen die Leseschenkel 15.1 und 15.2 zu liegen kommt, als sol­ ches erkennen kann.

Es läßt sich ferner nachweisen, daß die Intensität des induzierten Signa­ les zwar empfindlich abhängig ist von der Summe l₁ + l₂ der beiden Ab­ stände zwischen Kern 22 der Schlüsselspule 21 und den Leseschenkeln 15.1 und 15.2, nicht aber von deren relativen Größen l₁ resp. l₂. Bei ein­ gestecktem Schlüssel verhalten sich die beiden Luftspalt l₁ und l₂ umge­ kehrt proportional; wenn sich der einer vergrößert, verkleinert sich der andere um denselben Betrag, so daß der Luftspalt stets gleich groß ist, auch wenn man den Schlüssel zwischen den Leseschenkeln in Richtung der Spulenachse des Schlüssels bewegt. Damit bleibt sich der magnetische Widerstand der Anordnung in etwa gleich, das heißt, er ist konstant.

Die Summe l₁ + l₂ läßt sich durch entsprechend genaue Herstellung von Schließzylinder und Schlüssel minimieren. Es zeigt sich denn auch, daß, wenn Schlüssel und Schließzylinder nach den üblichen Regeln der Kunst gefertigt sind, das Spiel des Schlüssels im Schließzylinder derart ist, daß ein Schlüsselsignal von vertretbarer Energie ein Schließzylindersi­ gnal produzieren kann, das von einer vertretbaren Empfangselektronik ohne Schwierigkeiten gelesen werden kann.

Die relativen Größen l₁ resp. l₂ hängen ab von der Position des Schlüs­ sels 2 zwischen den Leseschenkeln 15.1 und 15.2, die wiederum davon abhängt, welche radial zur Schließzylinderachse gerichteten Kräfte wäh­ rend dem Einstecken auf den Schlüssel wirken. Das heißt also mit ande­ ren Worten, daß das übertragene Signal nicht davon abhängig ist, wie der Schlüssel in den Schließzylinder gesteckt wird, was sehr vorteilhaft ist, da es sehr schwierig wäre, darauf durch entsprechende Mittel am Schließzylinder oder am Schlüssel Einfluß zu nehmen.

Fig. 3 zeigt noch eine andere Ausführungsvariante der erfindungsgemäs­ sen Schließeinrichtung, bei der der Kern (14) der Schließzylinderspule (15) bogenförmig ausgestaltet ist, im Gegensatz zur winkligen Ausgestal­ tung in den anderen Figuren. Dadurch kann die Länge des Kernes auf ein Minimum beschränkt werden.

Claims (10)

1. Schließeinrichtung bestehend aus Schließzylinder und dazugehö­ rigem Schlüssel, dadurch gekennzeichnet, daß Schließzylinder und Schlüssel Übertragungsmittel umfassen, mit deren Hilfe ein elektrisches Signal durch induktive Übertragung zwischen Schlüs­ sel und Schließzylinder übertragen werden kann, wobei die Sum­ me der Luftspalte im magnetischen Kreis zwischen Schlüssel und Schließzylinder bei eingestecktem Schlüssel auch bei der Mani­ pulation des Schlüssels im wesentlichen konstant bleibt.

2. Schließeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlüssel eine Spule (21) mit Kern (22) angeordnet ist, daß im Schließzylinder eine Spule (16) mit Kern (14.3) angeord­ net ist und daß die Form und gegenseitige Lage der beiden Ker­ ne derart ist, daß sie in zwei definierten Positionen des drehbaren Schließzylinders (12) einen für die beiden Spulen ge­ meinsamen, in sich geschlossenen Kern bilden.

3. Schließeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlüsselspule (21) als Sekundärspule ausgelegt und mit einem Signalgeber zusammengeschaltet ist, während die Schließ­ zylinderspule (16) als Primärspule ausgelegt ist und mit einer entsprechenden Leseelektronik zusammengeschaltet ist.

4. Schließeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Schließzylinderspule (16) als auch die Schlüssel­ spule (21) so beschaltet sind, daß sie sowohl als Primärspulen als auch als Sekundärspulen figurieren können und entsprechend be­ schaltet sind.

5. Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Enden des Kerns (14) der Schließzylinderspule (16) zwei Leseschenkel (15.1 und 15.2) so befestigt sind, daß der Kern (22) der Schlüsselspule (21) während dem Einstecken des Schlüssels zwischen ihnen gleitet und, wenn der Schlüssel ganz eingesteckt ist, zwischen ihnen positioniert ist.

6. Schließeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (14) der Schließzylinderspule (16) den drehbaren Schließzylinder so umschließen, daß die Lese­ schenkel (15.1 und 15.2) einander gegenüberliegend auf dem In­ nendurchmesser der Bohrung im stationären Schließzylinderteil (11), in der sich der Schließzylinder (12) dreht, liegen und einen Teil der Oberfläche dieser Bohrung bilden.

7. Schließeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (14) der Schließzylinderspule (16) bogenförmig ist oder die Form von drei winklig aneinander gefügten Schenkeln hat.

8. Schlüssel zur Schließeinrichtung eines der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einen Teil (21, 22) des magnetischen Kreises aufweist, mit welchem Information und/ oder Energie zwischen Schließzylinder und Schlüssel übertragen wird.

9. Schlüssel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des magnetischen Kreises eine Spule (21) aufweist.

10. Schlüssel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des magnetischen Kreises eine Spule (21) mit einem ferromagne­ tischen Material (22) im Spuleninneren aufweist, wobei das ferro­ magnetische Material sich von einer Schmalseite des Schlüssel­ schaftes zur anderen Schmalseite erstreckt.