DE69730482T2

DE69730482T2 - Daten- und Energielieferungssystem für ein elektronisches Schloss

Info

Publication number: DE69730482T2
Application number: DE1997630482
Authority: DE
Inventors: Thomas R. Lexington Clark; Gerald Lee Lexington Dawson; James P. Versailles Redden
Original assignee: Kaba Mas Corp
Current assignee: Kaba Mas Corp
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: ES2227655T3; US6333574B1; EP0851080A3; US6076383A; CA2224759A1; DE69730482D1; EP0851080B1; EP0851080A2

Description

Diese Erfindung betrifft ein System zum Betreiben eines sich selbst mit Energie versorgenden Schlosses, während Impulssignale zum Steuern der Eingabe der Kombination in die Schloßelektronik bereitgestellt werden.
Sich selbst mit Energie versorgende Schlösser sind seit einiger Zeit bekannt. Die sich selbst mit Energie versorgenden Schlösser können zwei allgemeinen Typen zugeordnet werden. Bei einem ersten Typ wird die Energie durch die Bewegung eines Elements in der Art eines Knopfs oder Griffs, der die Energieerzeugung bewirkt, bereitgestellt, und die Eingabe der Kombination erfolgt entweder durch einen Schlüssel oder eine Karte, die einen Code enthält. Die Energieerzeugung ist von der Codeeingabevorrichtung getrennt.
Im Dokument WO-A-95/12047 wird Energie durch Drehen eines ersten Wählelements bereitgestellt, und die Eingabe der Kombination erfolgt durch ein zweites Wählelement.
Ein Beispiel für den anderen Typ dieses sich selbst mit Energie versorgenden Schlosses ist im Miller u. a. erteilten US-Patent US-A-5 061 923 beschrieben. Bei diesem Schloßtyp wird derselbe Mechanismus zur Energieerzeugung für das Schloß und für das Hervorbringen der elektronischen Impulse verwendet.
Das Schloß von Miller u. a. weist einen sich permanent in Eingriff befindenden Antrieb von einem Wählelement zu einem Schrittmotor auf, der Spannungsimpulse in beiden Drehrichtungen ausgibt und die gleichen Impulse dem Mikroprozessor bereitstellt, um die Kombination in das Schloß einzugeben oder die Funktionen des Schlosses zu steuern.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Energieversorgungs- und Kombinationseingabemechanismus und einen verbesserten Antrieb für ein elektronisches Schloß bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Trennung der Energieerzeugungsfunktion von der Dateneingabe- oder Kombinationsfunktion eines elektronischen Schlosses, während ein einziges von einem Bediener in Eingriff bringbares Element beibehalten wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Trennung der Energieerzeugungsfunktion von der Dateneingabefunktion des elektronischen Schlosses, während lediglich eine einzige Bewegung zum Wählen erforderlich ist.
Es ist ein elektronisches Schloß offenbart, das ein Wählelement aufweist, das in einer ersten Richtung drehbar ist, um Energie für den Betrieb des Schlosses bereitzustellen. Das Wählelement kann zur Eingabe der Kombination zum Öffnen des Schlosses verwendet werden. Wenn das Wählelement im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der Generator durch eine Einwegkupplung, wie bspw. eine Freilaufkupplung oder eine Kugel- und Kreuzplattenkupplung, angetrieben. Durch die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn wird die Kupplung gelöst und der Antrieb des Generators getrennt.
Durch die Drehung des Wählelements entgegen dem Uhrzeigersinn wird die den Generator antreibende Kupplung nicht ausgerückt, sondern es wird dadurch auch eine Einwegkupplung eingerückt, die mit einem zweiten Schrittmotor oder Impulsgenerator verbunden ist und diesen antreibt. Der Impulsgenerator ist typischerweise ein kleiner Schrittmotor, der infolge der reduzierten Energieerzeugungsanforderungen nicht viel Platz benötigt und der von dem Bediener leichter angetrieben werden kann, während er eine zuverlässige Impulsausgabe bereitstellt. Die kleineren Kräfte, die zum Antreiben des Impulsgenerators erforderlich sind, ermöglichen eine feinere Steuerung der Eingabe der Kombination zum Öffnen des Schlosses, und es wird dadurch der Betrieb erleichtert.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur beispielhaft mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben.
1 zeigt eine Vorderansicht der Wählelement-, Wählring- und Wählringabdeckungs-Anordnung, wobei die Generator-, Getriebe- und Kupplungsanordnung freiliegend ist.
2 zeigt eine Seitenansicht von 1, worin das Wählelement und die Spindel sowie die Generator-, Getriebe- und Kupplungsanordnung enthalten sind.
3 zeigt eine Einzelteilansicht der Generator-, Getriebe- und Kupplungsanordnung.
4 zeigt eine Ansicht der Antriebsnocken-/Getriebeanordnung, die mit dem Schrittmotor-Antriebsgetriebe und der Schrittmotoranordnung wechselwirkt, die alle in der Schloßgehäuseanordnung vorhanden sind, wie bei Betrachtung von der Rückseite des Schlosses ersichtlich ist.
5 zeigt eine Seitenansicht des Antriebs aus 4.
6 zeigt die Impulsgenerator-Schrittmotoranordnung aus 4 in einer größeren Ansicht, um die Einzelheiten des Mechanismus besser darzustellen.
7 zeigt ein Schloß, bei dem eine Federkupplung als der unidirektionale Antrieb von dem Wählelement zu dem Energieerzeuger an Stelle der in 1 dargestellten Kreuzkupplung verwendet wird.
In den 1, 2 und 3 ist eine Wählringanordnung eines elektronischen Kombinationsschlosses dargestellt, das eine Generator- und Kupplungsanordnung aufweist, um einen Antrieb zum Erzeugen von Energie für den zum Steuern der Funktionen des elektronischen Kombinationsschlosses verwendeten Mikroprozessor bereitzustellen. Bei der bevorzugten Ausführungsform greift die Kupplung 17 nur dann in den Generator 26 ein, wenn das Wählelement 15 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Dies wird unter Verwendung einer Kugel- bzw. Kreuzplattenkupplung oder einer Form einer Einwegkupplung erreicht, die nur dann das Einrücken der Kupplung ermöglicht, wenn die Kugeln in der flacheren Seite des Fensters in der Kreuzplatte 19, die sich in der Mitte der äu ßeren Getriebeanordnung befindet, eingefangen sind. Die hier erwähnten Drehrichtungen dienen nur als Beispiel und können nach Wunsch umgekehrt werden. Für das Umkehren der Richtungen ist es nur erforderlich, die Antriebsrichtungen der Kupplungen oder unidirektionalen Antriebe umzukehren.
Wenn das Wählelement 15 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in 1 dargestellt ist, greift das Wählelement 15 an seiner Innenfläche in die Kreuzplatte 19 ein und dreht sie durch das Keilelement 13 an dem Wählelement 15, das in die passenden Keilelemente der Kreuzplatte 19 eingreift, im Uhrzeigersinn. Hierdurch wird bewirkt, daß die Kugeln 16 der Kreuzkupplung 17 zu der flachen Seite des Fensters 18 in der Kreuzplatte 19 bewegt werden und zwangsweise in Eingriff mit der inneren zylindrischen Fläche des ersten Antriebsrads 20 gebracht werden, wodurch dieses im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Das erste Antriebsrad 20 greift in das erste angetriebene Rad 21 des Verbundrads 22 ein, wodurch es zusammen mit einem zweiten Antriebsrad 23, das Teil des Verbundrads 22 ist, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Das zweite Antriebsrad 23 greift in das zweite angetriebene Rad 24 ein und treibt dieses an, welches fest an der Generatorwelle 25 des Generators 26 angebracht ist, wodurch das zweite angetriebene Rad 24 und die Generatorwelle 25 im Uhrzeigersinn gedreht werden, wodurch wiederum eine Wechselspannung und ein Wechselstrom erzeugt werden. Der Getriebezug erzeugt von dem Wählelement 15 zu dem Schrittmotor bzw. Schrittgenerator 26 eine abgestufte Geschwindigkeitserhöhung. In die Konstruktion können alternative Kupplungen, wie unidirektionale Federkupplungen, aufgenommen werden. Eine solche Federkupplung wird nachstehend beschrieben.
Befestigungsplatten 30 werden zum Befestigen der Getriebe- und Kupplungsanordnung verwendet, während eine Platte 32 im montierten Zustand die Kugeln 16 der Kreuzkupplung 17 festhält.
Die von dem Generator 26 erzeugte elektrische Wechselspannung wird zu einer Gleichspannung gleichgerichtet, und die Energie wird in einem Kondensator gespeichert und nachfolgend zum Speisen eines Mikroprozessors verwendet, der wiederum die Funktionen eines elektronischen Wähl-Kombinationsschlosses steuert.
Wenn das Wählelement 15 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in 1 dargestellt ist, dreht das Wählelement 13 die Kreuzplatte 19 entgegen dem Uhrzeigersinn. Hierdurch wird ermöglicht, daß sich die Kugeln 16 der Kreuzkupplung 17 zu der tiefen Seite der Fenster 18 drehen, wodurch ermöglicht wird, daß sie von der inneren zylindrischen Fläche des ersten Antriebsrads 20 abgelöst werden.
Die Trennung durch den Kupplungsantrieb verhindert eine Drehung des Generators 26, und sie verhindert das Erzeugen von Energie, wenn das Wählelement 15 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird das vorstehend beschriebene Energieerzeugungssystem mit dem nachstehend beschriebenen Emitter-/Impulsgeneratorsystem kombiniert, um ein getrenntes Energieerzeugungssystem und ein getrenntes Emittersystem bereitzustellen und sie in die Lage zu versetzen, auf der Grundlage der Richtung, in die das Wählelement eines elektronischen Wähl-Kombinationsschlosses gedreht wird, unabhängig zu funktionieren.
Der Generator 26 und der zugeordnete Antriebszug befinden sich hinter dem Wählring 29 und dem Wählelement 15. Der zusammengebaute Wählring 29, das Wählring-Gehäuse 27 und das Wählelement 15 befinden sich, wenn sie zusammengesetzt sind, alle an einem Tür- oder Behälterverschluß und im Außenbereich der Tür. Eine Spindelwelle 31 erstreckt sich durch die Tür zu einem innerhalb der Schloßgehäuseanordnung 5 enthaltenen Schloßmechanismus, um das Schloß zu betätigen und die Kombinationswerte der Mikroprozessorsteuerung des Schlosses zuzuführen. Mit Bezug auf 7 sei in Hinblick auf eine alternative Ausführungsform bemerkt, daß die Vorrichtung aus 1 mit einer Federkupplung 60 dargestellt ist. Die Federkupplung 60 ist eine herkömmliche Federkupplung, die eine Schraubenfeder 62 aufweist, die an einer Achse 64 befestigt werden kann, um die Achse zu fassen. Die Drehung des Wählelements 15 im Uhrzeigersinn bewirkt das Fassen der Achse 64 des Generatorantriebs und das Übertragen der Antriebs-Drehbewegung auf den Generator 26.
Die Drehung des Wählelements 15 im Uhrzeigersinn bewirkt das Lösen der Schraubenfeder 62 an der Achse 64 und ermöglicht einen Schlupf zwischen der Schraubenfeder 62 und der Achse 64, wodurch die Antriebsbeziehung der Kupplung 60 mit dem Generator 26 getrennt wird. Der von den Generator-Magnetfeldern bereitgestellte Widerstand für die Drehung der Generatorwelle 66 ist ausreichend, um die Kupplungsfeder 62 abzuwickeln oder zu lösen.
In den 4–6 ist ein Emittersystem dargestellt, das auch als ein Impulsgeneratorsystem für ein elektronisches Kombinationsschloß bezeichnet wird. Das Schloß wird durch einen Mikroprozessor gesteuert und verwendet eine Flüssig kristallanzeige (LCD), die nicht dargestellt ist, aber der LCD aus US-A-5 061 923 von Miller u. a. ähnelt und dem Anzeigen von Zahlen dient, die mit den Zahlen der Kombination übereinstimmen, wenn das Wählelement 15 gedreht wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die zum Übertragen von Daten zum Mikroprozessor und zum elektronischen Steuern des Schlosses verwendeten Emitter- oder Generatorimpulse nur dann erzeugt, wenn eine Drehung des Wählelements 15, von der Vorderseite des Schlosses aus betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt.
Der Antrieb des Impulsgenerators 40 wird durch Verwenden einer Federkupplung 47 erreicht, die eng gewickelt ist und es nur ermöglicht, daß der Impulsgenerator 40, der zum Erzeugen von Emitterimpulsen verwendet wird, angetrieben wird, wenn das Wählelement 15 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Die elektrischen Impulse von dem Impulsgenerator 40 werden von dem Mikroprozessor (nicht dargestellt) erfaßt und als Steuereingaben zum Inkrementieren der LCD (nicht dargestellt) durch Ändern von Zahlenwerten verwendet, wobei die Inkrementierungsrate von der durch die Frequenz von Emitterimpulsen bestimmten Drehgeschwindigkeit des Wählelements 15 abhängt. Wenn die erwünschte Kombinationsnummer erreicht wurde, wird durch eine Pause bei der Impulseingabe von einem vorbestimmten Zeitraum von beispielsweise drei Sekunden die aktuell angezeigte Nummer als eine Nummer in der Kombination in der Schloßelektronik registriert oder in diese eingegeben. Um diese Pause zu erreichen, muß das Wählelement 15 während des Registrierens der Kombination oder der Zeit der Eingabe von dieser stationär bleiben oder darf währenddessen nicht entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden.
Das Wählelement 15 kann während dieses Zeitraums von drei Sekunden im Uhrzeigersinn gedreht werden und Energie erzeugen, ohne eine Wirkung auf das angezeigte Element auszuüben, weil der Impulsgenerator abgetrennt ist. Wenn die angezeigte Nummer registriert ist, wird die LCD anzeigefrei gemacht oder ausgeschaltet, wodurch angegeben wird, daß der Bediener die Wählfolge wieder entgegen dem Uhrzeigersinn einleiten kann, um die nächste Nummer der Kombination zu wählen. Die Wählfolge zum Eingeben jeder Nummer beginnt stets bei Null oder einem anderen festgelegten oder vorgegebenen Zahlenwert.
Nach dem Beginn bei Null werden die Nummern auf der Grundlage der Wählgeschwindigkeit und eines Algorithmus, der die Inkrementierungsrate steuert, inkrementiert, so daß die Beziehung zwischen der Wählposition und den angezeigten Nummern in keiner Weise festgelegt ist, was es einem beiläufigen Beobachter ermöglichen würde, die gewählten Nummern auf der Grundlage der Position des Wählelements 15 zu bestimmen.
Nachdem die letzte Nummer der Kombination gewählt und durch eine zweite Pause registriert wurde und unter der Annahme, daß eine korrekte autorisierte Kombination gewählt worden ist, zeigt der Mikroprozessor "OP" an, und es sollte das Wählelement 15 entlang einem dem Bediener einen Hinweis gebenden nach rechts weisenden Pfeil nach rechts (im Uhrzeigersinn) gedreht werden, um das Schloß zu öffnen.
Wenn das Wählelement 15, wie in 1 dargestellt ist, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wird die Antriebsnocken-/Getriebeanordnung 42 durch eine Spindelwelle 31, die fest am Wählelement 15 und der Antriebsnocken- /Getriebeanordnung 42 angebracht ist, im Uhrzeigersinn gedreht, wie in 4 dargestellt ist. Dies führt dazu, daß das Antriebsgetriebe 44 des Schrittmotors entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in 4 dargestellt ist.
Wie in 6 dargestellt ist, bewirkt diese Drehung wiederum, daß die Federkupplung 47 angezogen wird und sich fest auf die Antriebsachse 48 wickelt, die gegen die angetriebene Achse 49 gedrückt wird, welche wiederum gegen die Welle 50 des Schrittmotors 40 gedrückt wird.
Gleichzeitig wird die Federkupplung 51 teilweise abgewickelt und gleitet auf der angetriebenen Achse 49. Dieser selektive Antrieb wird durch Positionieren rechtshändig gewickelter Federkupplungen in entgegengesetzten Richtungen erreicht. Wenn der Antriebsnocken 42 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in 4 dargestellt ist, wird die Federkupplung 51 an der angetriebenen Achse 49 festgezogen, um die Drehung der Impulsgeneratorachse 50 zu verhindern, und es wird dadurch ermöglicht, daß die Federkupplung 47 auf der Antriebsachse 48 gleitet und das Drehen des Schrittmotors 40 verhindert. Eine Klammer 12 wird verwendet, um das Ende der Federkupplung 51 festzuhalten, und sie hilft dabei, sie an der angetriebenen Achse 49 zu befestigen, wenn sich das Antriebsgetriebe 44 des Schrittmotors im Uhrzeigersinn dreht, wie in 4 dargestellt ist.
Das Antriebsgetriebe 44 kann sich an der Achse 49 frei drehen und ist über die Achse 48 durch die Federkupplung 47 mit der Achse 49 verbunden. Dieser Antriebszug ermöglicht den Antrieb der Impulsgeneratorwelle 50 im Uhrzeigersinn, wenn das Wählelement 15 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, und es wird der Antrieb davon getrennt, wenn das Wählelement 15 in die entgegengesetzte Richtung (im Uhrzeigersinn) gedreht wird. Die Kupplungsfunktion der Federkupplung 51 ermöglicht eine Drehung der Achse 49 und der Welle 50 in einer Richtung (der Impulserzeugungsrichtung), sie hält jedoch die Achse fest und verhindert dadurch eine Drehung der Welle 50 in der Gegenrichtung, wenn das Wählelement 15 im Uhrzeigersinn gedreht wird, um elektrische Energie für die elektronischen Steuerungen des Schlosses zu erzeugen.

Claims

Elektronisches Schloß, das sich selbst mit Energie versorgt, mit: einem Bolzen (31), der eine ausgefahrene Sperr- bzw. Schließposition und eine eingefahrene Entriegelungsposition aufweist, einer elektronischen Steuerung, die auf elektrische Pulse reagiert, um eine Bewegung des Bolzens zwischen den Positionen zu steuern, einem Schaft (15) für eine Drehung in einer ersten Richtung und eine Drehung in einer zweiten Richtung, einem ersten unidirektionalen Antrieb (20), der an den Schaft (15) angreifen kann und ein- bzw. angreifen kann, um einen Energieerzeuger (26) als Reaktion auf eine Drehung des Schafts (15) in der ersten Richtung anzutreiben, einem zweiten unidirektionalen Antrieb (42), der an den Schaft (15) angreifen kann und ein- bzw. angreifen kann, um einen Datenpulsgenerator (40) als Reaktion auf eine Drehung des Schafts in der zweiten Richtung anzutreiben, wobei Energie zum Betreiben des Schlosses nur als Reaktion auf eine Schaftdrehung in der ersten Richtung erzeugt wird und der Pulsgenerator (40) nur eine Ausgabe als Reaktion auf die Drehung des Schafts in der zweiten Richtung bereitstellt.
Schloß nach Anspruch 1, bei dem der erste unidirektionale Antrieb eine Stern- bzw. Kreuzkupplung aufweist.
Schloß nach Anspruch 1, bei dem der erste unidirektionale Antrieb eine Federkupplung aufweist.
Schloß nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der zweite unidirektionale Antrieb eine Federkupplung aufweist.
Energieerzeugung und Dateneingabe für ein elektronisches Kombinationsschloß mit: einer manuell angetriebenen elektrischen Energieerzeugung (26), einem manuell angetriebenen Dateneingabegenerator (40), einem manuell betriebenen Antrieb (15), der selektiv mit dem Energieerzeuger (26) und dem Dateneingabegenerator (40) zu verbinden ist, einer ersten unidirektionalen Kupplung (17), die den manuell betriebenen Antrieb (15) und den Energieerzeuger (26) miteinander verbindet, einer zweiten unidirektionalen Kupplung (47), die den manuell betriebenen Antrieb (15) und den Dateneingabegenerator (40) miteinander verbindet, wobei der erste und der zweite unidirektionale Antrieb angeordnet sind, um selektiv als Reaktion auf eine Richtung der Betätigung des manuell betriebenen Antriebs (15) angreifbar zu sein.
Energieerzeugung und Dateneingabe nach Anspruch 5, bei dem die erste unidirektionale Kupplung betriebsbereit ist, um eine Bewegung des manuell betriebenen Antriebs in einer ausgewählten ersten Richtung zu dem Energieerzeuger zu übertragen und betriebsbereit ist, um eine Übertragung einer Bewegung des manuell betriebenen Antriebs zu dem Energieerzeuger in einer ausgewählten zweiten Richtung zu trennen.
Energieerzeugung und Dateneingabe nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die zweite unidirektionale Kupplung betriebsbereit ist, um eine Bewegung des manuell betriebenen Antriebs in einer ausgewählten zweiten Richtung zu dem Dateneingabegenerator zu übertragen und betriebsbereit ist, um eine Übertragung einer Bewegung des manuell betriebenen Antriebs zu dem Dateneingabegenerator in einer ausgewählten ersten Richtung zu trennen.
Energieerzeugung und Dateneingabe nach Anspruch 5, 6 oder 7, die weiterhin eine dritte unidirektionale Kupplung aufweist, die angeordnet ist, um eine Drehung des Dateneingabegenerators als Reaktion auf eine Drehung des manuell betriebenen Antriebs in der ausgewählten ersten Richtung zu verhindern.
Elektronisches Schloß, das sich selbst mit Energie versorgt, bei dem Energie für das Schloß erzeugt wird, wenn das Schloßwähl- bzw. -einstellelement (15) in einer ersten Richtung gedreht ist und Wählpulse erzeugt werden, wenn das Schloßwählelement (15) in einer zweiten Richtung gedreht ist.
Schloß nach Anspruch 9, bei dem das Wählelement mit einem Energieerzeuger und mit einem Pulsgenerator über jeweilige Einwegkupplungen verbunden ist.