EP2594711A2 - Elektromechanische Verschlussvorrichtung mit einer Schnellverschlusseinrichtung - Google Patents

Elektromechanische Verschlussvorrichtung mit einer Schnellverschlusseinrichtung Download PDF

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EP2594711A2
EP2594711A2 EP12192215.7A EP12192215A EP2594711A2 EP 2594711 A2 EP2594711 A2 EP 2594711A2 EP 12192215 A EP12192215 A EP 12192215A EP 2594711 A2 EP2594711 A2 EP 2594711A2
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EP
European Patent Office
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closure device
sprocket
drive
electromechanical
lock bolt
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EP12192215.7A
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EP2594711A3 (de
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Eduard B. Wagner
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Insys Microelectronics GmbH
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Insys Microelectronics GmbH
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    • E05B47/0607—Controlling mechanically-operated bolts by electro-magnetically-operated detents the detent moving pivotally or rotatively

Definitions

  • the invention relates to an electromechanical closure device with a lock unit comprising at least one displaceable and vorspannbares lock bolt element comprising a drive unit comprising a rotatable drive element having a drive motor, and with a gear unit for transferring a drive motor side rotary drive movement in a lock bolt elements side translational driven movement solved in which a toothed gear member of the gear unit on the one hand with the rotatable drive element of the drive motor meshing and on the other hand is arranged operatively connected by means of a Hebelarmelements with the movable lock bolt element.
  • a generic closure device is with that in the patent DE 44 07 912 C2 shown electromechanical lock known.
  • the electromechanical lock shown there by way of example has a lock bolt which can be displaced by means of a drive motor between a closed position and an open position or vice versa.
  • the lock bolt is connected via a thrust piece and a crank pin with a worm wheel of a screw of the drive motor.
  • the lock bolt can be translationally moved to the closed position or into the open position when the worm of the drive motor rotates.
  • an electromechanical closure device having a lock unit comprising at least one displaceable and prestressable lock bolt element, comprising a drive unit comprising a drive element having a rotatable drive element, and a transmission unit for transferring a drive motor side rotary drive movement into a lock-bolt-element-side translational output drive, in which a toothed gear member of the gear unit is meshed with the rotatable drive element of the drive motor and on the other hand operatively connected by means of a Hebelarmelements with the displaceable lock element, wherein the toothed gear member a sprocket element with a sprocket element and a relation to the sprocket movable driving element with a freewheeling section for engaging therein of the freewheeling sprocket element, wherein the rotatable drive element with the sprocket element and the lever arm element is arranged operatively connected to the driver element.
  • lever arm element operatively connected to the driver element can perform a translatory output motion due to the existing freewheeling section on this driver element, without the spider element of the toothed transmission element being in engagement with the rotatable drive element having to be moved.
  • the lock bolt element can be displaced into its closed position, bypassing the drive motor.
  • Such a spring preload with respect to the lock bolt element can be achieved in a structurally particularly advantageous manner if the lock unit comprises a spring-biased securing element for locking the displaceable lock bolt element in the closed position.
  • the lock bolt element can ideally be spring-biased if it is moved by motor to the open position, so that a sufficiently high amount of energy is stored to allow the lock bolt element to bypass the drive motor and return to the closed position. This can be done when the driver element rotates in the context of its freewheeling portion relative to the sprocket element until the driver element abuts against the sprocket pin element.
  • the gear unit can be realized in an exceptionally simple manner if at least the toothed gear element and the lever arm element configure a crank drive for translational displacement of the displaceable lock bolt element, by means of which the displaceable lock bolt element can be displaced even on drive-side blocking of the toothed gear element.
  • a defined interaction between the sprocket element and the entrainment element can be provided structurally simple if the entrainment element has a contact surface for the sprocket element, the entrainment element following a rotational movement of the sprocket element, after the sprocket element has started after passing through the freewheeling section to the contact surface of the driver element.
  • a sufficiently large rotational potential of the driver element relative to the sprocket element in order in particular to be able to achieve a sufficiently long displacement path of the lock bolt element can be provided if the freewheeling section is more than 90 °, preferably more than 180 °, of the driver element circumference.
  • the length of the freewheeling section on the circumference of the driver element can advantageously be selected specifically to the desired or required displacement path of the lock bolt element.
  • a quick closing can structurally be further promoted if the driver element has a bearing pin element for rotatably supporting the lever arm element, wherein the bearing pin element is arranged approximately in the middle of the freewheel portion on the circumferential side of the catch element opposite the freewheel section.
  • the gear unit can be made particularly flat with respect to its overall height.
  • the present toothed transmission member is particularly compact, when the sprocket element and the driver element have a common axis of rotation.
  • the sprocket element and the driver element are each ideally rotatably mounted on a common bearing pin.
  • the driver element can be stored when the ring gear member cumulatively on the top side has a bearing shell means for directly supporting the driver element.
  • the drive unit can cooperate well with the toothed transmission element in a confined space when the rotatable drive element comprises a threaded screw element which meshes with the toothed rim element.
  • the electromechanical locking device 1 also has a light barrier device, by means of which different positions of the locking bolt element can be detected.
  • the light barrier device can comprise more than one light barrier element, by means of which data for a corresponding control device can be determined, which can advantageously also be used for activating or deactivating the drive unit.
  • the electromechanical closure device has an emergency closing device, which comprises means for detecting an undervoltage supply and a capacitor element for temporarily storing electrical energy for temporarily driving the drive motor.
  • the emergency closing device comprises a spring device by means of which the lock bolt element can be displaced into the closed position
  • the lock unit can advantageously close independently without engine power and secure the electromechanical locking device over it.
  • the electromechanical lock device 1 shown by way of example is an electromechanical lock 2 for a safe 3.
  • the electromechanical lock 2 comprises a two-part housing 4 with a cover part 5 and a bottom part 6, in which a lock unit 7 is accommodated.
  • the cover part 5 and the bottom part 6 are screwed together by means of a plurality of housing screws 8.
  • the lock unit 7 essentially comprises a lock bolt element 11 pretensioned by longer coil springs 9 and 10 and a securing element 13 prestressed by a shorter spiral spring 12, which is mounted rotatably on the lock bolt element 11 and secured thereto by a securing screw 14.
  • the locking bolt element 11 can in this case in a conventional manner as Schrägliegelelement (not shown here) be executed.
  • the electromechanical closure device 1 has a drive unit 15 with an electric drive motor 16 and a rotatable drive element 17, which is configured as a threaded screw element 18.
  • the rotatable drive element 17 is fastened in a form-fitting manner on a rotation shaft 19 of the drive motor 16 and can thus execute at least one rotary drive movement 20 in a first direction.
  • the electromechanical closure device 1 has a gear unit 25, which in the simplest case comprises a toothed gear member 26 and a lever arm member 27, wherein the toothed gear member 26 meshes with the rotatable drive member 17 of the drive motor 16 and with the threaded screw member 18 on the one hand and with the lever arm 27 is rotatably connected.
  • a gear unit 25 which in the simplest case comprises a toothed gear member 26 and a lever arm member 27, wherein the toothed gear member 26 meshes with the rotatable drive member 17 of the drive motor 16 and with the threaded screw member 18 on the one hand and with the lever arm 27 is rotatably connected.
  • the toothed gear member 26 and the lever arm member 27 in this case form a crank mechanism 28, by means of which the rotary drive movement 20 of the threaded screw element 18 can be converted into a translational output movement 29.
  • the electromechanical closure device 1 has a quick-release device, which is embodied in particular by the construction of the toothed gear member 26.
  • the toothed gear member 26 is composed of a sprocket element 30 and a driver element 31 rotatable for this purpose. Both parts 30 and 31 are mounted on a common pivot pin 32 and thus have a common axis of rotation 33, about which they can be rotated at least in the direction of rotation 34, as will be described later in more detail.
  • the common axis of rotation 33 is formulated by a link device 35, which is inserted into the bottom part 6. By means of the link device 35, components of the lock unit 7, the drive unit 15 and the gear unit 25 are arranged and held within the housing 4, among other things.
  • the drive motor 16 is screwed by means of hexagon socket screws 36 to a flange 37 of the link device 35.
  • the two longer coil springs 9 and 10 are mounted on a wall element portion 38 of the link device 35, while they are mounted on the other side 39 on the lock bolt element 11.
  • the shorter spiral spring 12 is hooked on the one hand to a bolt element 40 of the securing element 13 and on the other hand to a hook element 41. Feeding is the gate device 35 on the bottom part 6 by means of a pair of screws 42nd
  • the driver element 31 is placed on the upper side of the sprocket element 30 and also mounted in a bearing shell device 45 directly to the sprocket element 30, wherein the driver element 31 and the sprocket member 30 are held to each other with a bearing screw 46 on the pivot pin 32.
  • the entrainment element 31 comprises on the circumference a radially open freewheeling section 50, with respect to the rotation axis 33, in which a toothed spur element 51 engages, so that the latter 51 is placed in the freewheeling section 50 so as to be freely displaceable with respect to the entrainment element 31.
  • the freewheeling section 50 is radially open, as a result of which assembly can be carried out particularly easily.
  • the driver element 31 also has two contact surfaces 52 and 53, against which the sprocket element 51 can start, wherein the driver element 31 can then be entrained by the sprocket element 51 or rotated about the axis of rotation 33.
  • the driver element 31 also has a bearing pin element 54 for rotatably supporting the lever arm element 27, the bearing pin element 54 being arranged approximately in the middle of the freewheeling section 50 on the peripheral side 55 of the driver element 31 opposite the freewheeling section 50.
  • the bearing pin element 54 is pressed in this embodiment in a receiving opening 56 of the driver 31.
  • the lever arm member 27 is thus rotatably supported on the cam member 31 on the one hand on the bearing pin member 54. On the other hand, it is in a slot 57 of the movable Lock bolt element 11 mounted, wherein the displaceable lock bolt element 11 has a sliding pin 58 on the underside, which engages in the slot 57.
  • the electromechanical closure device 1 according to the invention is operated even more advantageously according to the following functional description.
  • the closed state see FIG. 2
  • the lock bolt element 11 extended out of the housing 4 is in a closed position 60.
  • the threaded screw element 18 rotates clockwise in accordance with the rotary drive movement 20. Due to the worm drive the ring gear member 30 of the toothed gear member 26 rotates in the direction of rotation 34 also in a clockwise direction. In this case, the sprocket pin member 51 moves in the direction of the second abutment surface 53. If the sprocket member 51 abuts the second abutment surface 53, the rotational movement 34 of the sprocket member 30 transmits to the driver 31.
  • the securing element 27 unlocks once the lock unit 7 by the locking lug 62 slides out of the locking groove 63 according to the pivoting movement 64 out.
  • the toothed gear member 26 facing the end of the slot 57 is reached and the force of the drive motor 16 is transmitted by means of the lever arm member 27 directly form-fitting manner on the locking bolt member 11.
  • this 11 moves against the spring force of the two longer coil springs 9 and 10 in the direction open 65 lock position (not shown here), in which the locking latch member 11 is displaced into the housing 4 inside. If the lock unit 7 is completely opened, this is done by a light barrier device 66 (see FIG. 2 ) and the drive motor 16 is stopped.
  • the lock bolt element 11 can also be displaced into the closed position 60 by means of engine power. This may be necessary, for example, if about halfway the locking latch member 11 of the translational output movement 29 counteracts a force greater than the spring forces of the two coil springs 9 and 10 in the closed position 60, due to which the locking latch member 60 stops for the time being before the closed position 60.
  • the drive unit 15 is activated and the drive motor 16, the threaded screw element 18 rotate in accordance with the rotational drive movement 20 and also the ring gear member 30 rotates according to the direction of rotation 34 on.
  • an exceptionally advantageous emergency closing device can be provided.
  • an electronic device 68 assigned to the electromechanical closure device 1 which comprises an undervoltage detection device 69 of a power supply and a buffer capacitor device 70 which stores sufficient electrical energy for closing the lock unit 7.
  • the lock unit 7 remains in its open state until it is closed again by an operator or the power fails.
  • the undervoltage detection device 69 which forwards a switching pulse to the drive unit 15.
  • the drive motor 16 rotates advantageously at least so far that the lever arm member 27 and the bearing pin member 54 can drive over the reversal point 67.
  • the driver element 31 can rotate by its free bearing relative to the sprocket element 30.
  • the biased coil springs 9 and 10 act on the locking latch member 11 in the direction of the closed position 60, the spring forces, as previously described. These cause the locking latch member 11 can snap directly into the closed position 60.
  • the electromechanical closure device 1 was thus advantageously closed reliably even during a power failure, whereby an extremely advantageous emergency closure is realized.

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  • Lock And Its Accessories (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) mit einer Schlosseinheit (7) umfassend wenigstens ein verlagerbares und vorspannbares Schlossriegelelement (11), mit einer Antriebseinheit (15) umfassend einen ein rotierbares Antriebselement (17) aufweisenden Antriebsmotor (16), und mit einer Getriebeeinheit (25) zum Überführen einer Antriebsmotor (16) seitigen rotatorischen Antriebsbewegung (20) in eine Schlossriegelelemente (11) seitige translatorische Abtriebsbewegung (29), bei welcher ein gezahntes Getriebeglied (26) der Getriebeeinheit (25) einerseits mit dem rotierbaren Antriebselement (17) des Antriebsmotors (16) kämmend und andererseits mittels eines Hebelarmelements (27) der Getriebeeinheit (25) mit dem verlagerbaren Schlossriegelelement (11) wirkverbunden angeordnet ist, und bei welcher das gezahnte Getriebeglied (26) ein Zahnkranzelement (30) mit einem Zahnkranzzapfenelement (51) und ein gegenüber dem Zahnkranzelement (30) bewegliches Mitnehmerelement (31) mit einem Freilaufabschnitt (50) zum darin Eingreifen des darin freilaufbaren Zahnkranzzapfenelementes (51) aufweist, wobei das rotierbare Antriebselement (17) mit dem Zahnkranzelement (30) und das Hebelarmelement (27) mit dem Mitnehmerelement (31) wirkverbunden anordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Verschlussvorrichtung mit einer Schlosseinheit umfassend wenigstens ein verlagerbares und vorspannbares Schlossriegelelement, mit einer Antriebseinheit umfassend einen ein rotierbares Antriebselement aufweisenden Antriebsmotor, und mit einer Getriebeeinheit zum Überführen einer Antriebsmotor seitigen rotatorischen Antriebsbewegung in eine Schlossriegelelemente seitige translatorische Abtriebsbewegung gelöst, bei welcher ein gezahntes Getriebeglied der Getriebeeinheit einerseits mit dem rotierbaren Antriebselement des Antriebsmotors kämmend und andererseits mittels eines Hebelarmelements mit dem verlagerbaren Schlossriegelelement wirkverbunden angeordnet ist.
  • Eine gattungsgemäße Verschlussvorrichtung ist mit dem in der Patentschrift DE 44 07 912 C2 gezeigten elektromechanischen Schloss bekannt. Das dort beispielhaft gezeigte elektromechanische Schloss weist einen Schlossriegel auf, welcher mittels eines Antriebsmotors zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung oder umgekehrt motorisch verlagerbar ist. Hierzu ist der Schlossriegel über ein Schubstück und einen Kurbelzapfen mit einem Schneckenrad einer Schnecke des Antriebsmotors verbunden. Mittels dieses Kurbeltriebs kann der Schlossriegel translatorisch in die Schließstellung oder in die Offenstellung bewegt werden, wenn die Schnecke des Antriebsmotors rotiert.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung gattungsgemäße elektromechanische Verschlussvorrichtungen hinsichtlich ihrer Verschließsicherheit weiterzuentwickeln, sodass ein schnelleres Verschließen und darüber hinaus idealerweise eine Notschließung der elektromechanischen Verschlussvorrichtung möglich ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird von einer elektromechanische Verschlussvorrichtung mit einer Schlosseinheit umfassend wenigstens ein verlagerbares und vorspannbares Schlossriegelelement, mit einer Antriebseinheit umfassend einen ein rotierbares Antriebselement aufweisenden Antriebsmotor, und mit einer Getriebeeinheit zum Überführen einer Antriebsmotor seitigen rotatorischen Antriebsbewegung in eine Schlossriegelelemente seitige translatorische Abtriebsbewegung gelöst, bei welcher ein gezahntes Getriebeglied der Getriebeeinheit einerseits mit dem rotierbaren Antriebselement des Antriebsmotors kämmend und andererseits mittels eines Hebelarmelements mit dem verlagerbaren Schlossriegelelement wirkverbunden angeordnet ist, wobei das gezahnte Getriebeglied ein Zahnkranzelement mit einem Zahnkranzzapfenelement und ein gegenüber dem Zahnkranzelement bewegliches Mitnehmerelement mit einem Freilaufabschnitt zum darin Eingreifen des darin freilaufbaren Zahnkranzzapfenelementes aufweist, wobei das rotierbare Antriebselement mit dem Zahnkranzelement und das Hebelarmelement mit dem Mitnehmerelement wirkverbunden anordnet ist.
  • Vorteilhafter Weise kann mittels des derart aufgebauten Getriebeglieds ein Verschlussvorgang an der elektromechanischen Verschlussvorrichtung wesentlich schneller erfolgen, als dies bisher bei aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen elektromechanischen Verschlussvorrichtungen der Fall ist, sodass vorliegend insbesondere eine vorteilhafte Schnellverschlusseinrichtung an der elektromechanischen Verschlussvorrichtung realisiert ist.
  • Dies liegt in erster Linie daran, dass das mit dem Mitnehmerelement wirkverbundene Hebelarmelement aufgrund des vorhandenen Freilaufabschnitts an eben diesem Mitnehmerelement eine translatorische Abtriebsbewegung vollziehen kann, ohne dass hierbei das mit dem rotierbaren Antriebselement im Eingriff befindliche Zahnkranzelement des gezahnten Getriebegliedes bewegt werden muss.
  • Insofern kann vorliegend vorteilhafter Weise das Schlossriegelelement unter Umgehung des Antriebsmotors in seine Schließposition hinein verlagert werden.
  • Es versteht sich, dass ein Vorspannen des Schlossriegelelements technisch vielfältig formuliert werden kann. Im Umgang mit elektromechanischen Verschlussvorrichtungen hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn Bauteile oder Bauteilgruppen mittels wenigstens eines Federelements vorgespannt werden, da diese extrem robust und wartungsarm sind.
  • Konstruktiv besonders vorteilhaft kann eine solche Federvorspannung hinsichtlich des Schlossriegelelements erreicht werden, wenn die Schlosseinheit ein federvorgespanntes Sicherungselement zum Verriegeln des verlagerbaren Schlossriegelelements in der Schließposition umfasst.
  • Insofern kann vorliegend das Schlossriegelelement idealerweise federvorgespannt werden, wenn es motorisch in die Öffenposition verlagert wird, sodass eine ausreichend hohe Energiemenge gespeichert ist, um das Schlossriegelelement unter Umgehung des Antriebsmotors wieder in die Schließposition schnellen zu lassen. Dies kann dadurch geschehen, wenn sich das Mitnehmerelement im Rahmen seines Freilaufabschnitts relativ zu dem Zahnkranzelement dreht, bis das Mitnehmerelement an dem Zahnkranzzapfenelement anschlägt.
  • Die Getriebeeinheit kann vorliegend außergewöhnlich einfach realisiert sein, wenn zumindest das gezahnte Getriebeglied und das Hebelarmelement einen Kurbeltrieb zum translatorischen Verlagern des verlagerbaren Schlossriegelelements ausgestalten, mittels welchem das verlagerbare Schlossriegelelement selbst bei antriebsseitigen Blockieren des gezahnten Getriebegliedes verlagerbar ist.
  • Ein definiertes Zusammenspiel zwischen dem Zahnkranzelement und dem Mitnehmerelement kann konstruktiv einfach bereitgestellt werden, wenn das Mitnehmerelement eine Anlauffläche für das Zahnkranzzapfenelement aufweist, wobei das Mitnehmerelement einer Drehbewegung des Zahnkranzelements folgt, nachdem das Zahnkranzzapfenelement nach Durchlaufen des Freilaufabschnitts an die Anlauffläche des Mitnehmerelements angelaufen ist.
  • Ein ausreichend großes Rotationspotential des Mitnehmerelements gegenüber dem Zahnkranzelement, um insbesondere einen genügend langen Verlagerungsweg des Schlossriegelelements erzielen zu können, kann bereitgestellt werden, wenn der Freilaufabschnitt mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 180°, des Mitnehmerelementeumfangs beträgt.
  • Es versteht sich, dass die Länge des Freilaufabschnittes am Umfang des Mitnehmerelements vorteilhaft speziell an den gewünschten oder benötigten Verlagerungsweg des Schlossriegelelements gewählt werden kann.
  • Ein schnelles Verschließen kann baulich weiter begünstigt werden, wenn das Mitnehmerelement ein Lagerstiftelement zum rotatorischen Lagern des Hebelarmelements aufweist, wobei das Lagerstiftelement in etwa mittig des Freilaufabschnitts an der dem Freilaufabschnitt gegenüberliegenden Umfangsseite des Mitnehmerelements angeordnet ist.
  • Sind das Lagerstiftelement und das Zahnkranzzapfenelement an dem gezahnten Getriebeglied zueinander fluchtend angeordnet, kann die Getriebeeinheit hinsichtlich ihrer Bauhöhe besonders flach ausgeführt werden.
  • Das vorliegende gezahnte Getriebeglied baut besonders kompakt, wenn das Zahnkranzelement und das Mitnehmerelement eine gemeinsame Drehachse aufweisen.
  • Insofern ist das Zahnkranzelement und das Mitnehmerelement jeweils idealerweise an einem gemeinsamen Lagerbolzen drehbar gelagert.
  • Besonders vorteilhaft kann das Mitnehmerelement gelagert werden, wenn das Zahnkranzelement oberseitig kumulativ eine Lagerschaleneinrichtung zum direkten Lagern des Mitnehmerelementes aufweist.
  • Die Antriebseinheit kann auf engstem Raum gut mit dem gezahnten Getriebeelement zusammenarbeiten, wenn das rotierbare Antriebselement ein Gewindeschneckenelement umfasst, welches mit dem Zahnkranzelement kämmt.
  • Vorteilhafter Weise weist die elektromechanische Verschlusseinrichtung 1 noch eine Lichtschrankeneinrichtung auf, mittels welcher verschiedene Positionen des Schließriegelelementes erkannt werden können. Die Lichtschrankeneinrichtung kann hierzu mehr als ein Lichtschrankenelement umfassen, mittels welchem Daten für eine entsprechende Steuerungseinrichtung ermittelt werden, die vorteilhafter Weise auch zum Aktivieren oder Deaktivieren der Antriebseinheit verwendet werden kann.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass die elektromechanische Verschlussvorrichtung eine Notschließeinrichtung aufweist, welche Mittel zum Detektieren einer Unterspannungsversorgung sowie ein Kondensatorelement zum Zwischenspeichern elektrischer Energie zum temporären Treiben des Antriebsmotors umfasst.
  • Umfasst die Notschließeinrichtung eine Federeinrichtung, mittels welcher das Schlossriegelelement in die Schließposition verlagert werden kann, kann die Schlosseinheit vorteilhafter Weise autark ohne Motorkraft schließen und die elektromechanische Verschlussvorrichtung hierüber sichern.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Merkmale hinsichtlich der Notschließeinrichtung auch ohne die übrigen Merkmale der vorliegenden Erfindung eine gattungsgemäße elektromechanische Verschlussvorrichtung vorteilhaft weiterbilden.
  • Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand anliegender Zeichnung und nachfolgender Beschreibung erläutert, in welchen beispielhaft eine elektromechanische Verschlussvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Schnellverschlusseinrichtung dargestellt und beschrieben ist. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    schematisch eine Explosionsansicht der elektromechanischen Verschlussvorrichtung mit einer Getriebeeinheit umfassend einen Kurbeltrieb mit einem Hebelarmelement und mit einem ein Zahnkranzelement und ein Mitnehmerelement aufweisendes gezahntes Getriebeglied; und
    Figur 2
    schematisch eine Aufsicht auf die elektromechanische Verschlussvorrichtung ohne Deckel in einer Schließposition.
  • Bei der in den Figuren 1 und 2 beispielhaft gezeigten elektromechanischen Verschlussvorrichtung 1 handelt es sich um ein elektromechanisches Schloss 2 für einen hier nicht näher gezeigten Tresor 3. Das elektromechanische Schloss 2 umfasst ein zweiteiliges Gehäuse 4 mit einem Deckelteil 5 und einem Bodenteil 6, in welchem eine Schlosseinheit 7 untergebracht ist. Das Deckelteil 5 und das Bodenteil 6 sind mittels einer Vielzahl an Gehäuseschrauben 8 miteinander verschraubbar.
  • Die Schlosseinheit 7 umfasst im Wesentlichen ein durch längere Spiralfedern 9 und 10 vorgespanntes Schlossriegelelement 11 und ein durch eine kürzere Spiralfeder 12 vorgespanntes Sicherungselement 13, welches drehbar an dem Schlossriegelelement 11 gelagert und durch eine Sicherungsschraube 14 daran gesichert ist. Das Schließriegelelement 11 kann hierbei in an sich bekannter Weise auch als Schrägriegelelement (hier nicht dargestellt) ausgeführt sein.
  • Darüber hinaus weist die elektromechanische Verschlussvorrichtung 1 eine Antriebseinheit 15 mit einem elektrischen Antriebsmotor 16 und einem rotierbaren Antriebselement 17 auf, welches als Gewindeschneckenelement 18 ausgestaltet ist. Das rotierbare Antriebselement 17 ist auf einer Rotationswelle 19 des Antriebsmotors 16 formschlüssig befestigt und kann somit zumindest eine rotatorische Antriebsbewegung 20 in eine erste Richtung ausführen.
  • Des Weiteren weist die elektromechanische Verschlussvorrichtung 1 eine Getriebeeinheit 25 auf, welche im einfachsten Fall ein gezahntes Getriebeglied 26 und ein Hebelarmelement 27 umfasst, wobei das gezahnte Getriebeglied 26 einerseits mit dem rotierbaren Antriebselement 17 des Antriebsmotors 16 bzw. mit dem Gewindeschneckenelement 18 kämmt und andererseits mit dem Hebelarmelement 27 drehbar verbunden ist.
  • Das gezahnte Getriebeglied 26 und das Hebelarmelement 27 bilden hierbei einen Kurbeltrieb 28 aus, mittels welchem die rotatorische Antriebsbewegung 20 des Gewindeschneckenelements 18 in eine translatorische Abtriebsbewegung 29 gewandelt werden kann.
  • Erfindungsgemäß weist die elektromechanische Verschlussvorrichtung 1 eine Schnellverschlusseinrichtung auf, die insbesondere durch den Aufbau des gezahnten Getriebeglieds 26 verkörpert wird. Hierzu setzt sich das gezahnte Getriebeglied 26 aus einem Zahnkranzelement 30 und einem hierzu verdrehbares Mitnehmerelement 31 zusammen. Beide Teile 30 und 31 sind an einem gemeinsamen Drehlagerzapfen 32 gelagert und weisen somit eine gemeinsame Drehachse 33 auf, um welche sie zumindest in Drehrichtung 34 gedreht werden können, wie später noch ausführlicher beschrieben ist. Die gemeinsame Drehachse 33 wird von einer Kulisseneinrichtung 35 formuliert, die in das Bodenteil 6 eingesetzt ist. Mittels der Kulisseneinrichtung 35 sind unter anderem Komponenten der Schlosseinheit 7, der Antriebseinheit 15 und der Getriebeeinheit 25 innerhalb des Gehäuses 4 platziert angeordnet bzw. gehalten. Beispielsweise ist der Antriebsmotor 16 mittels Innensechskantschrauben 36 an einem Flansch 37 der Kulisseneinrichtung 35 angeschraubt. Auch sind die beiden längeren Spiralfedern 9 und 10 an einem Wandelementbereich 38 der Kulisseneinrichtung 35 eingehängt, während sie auf der anderen Seite 39 an dem Schlossriegelelement 11 eingehängt sind. Die kürzere Spiralfeder 12 ist hingegen einerseits an einem Bolzenelement 40 des Sicherungselementes 13 und andererseits an einem Hakenelement 41 eingehängt. Gehaltert ist die Kulisseneinrichtung 35 an dem Bodenteil 6 mittels eines Schraubenpaars 42.
  • Vorliegend ist das Mitnehmerelement 31 oberseitig des Zahnkranzelementes 30 platziert und zudem in einer Lagerschaleneinrichtung 45 direkt an dem Zahnkranzelement 30 gelagert, wobei das Mitnehmerelement 31 und das Zahnkranzelement 30 zueinander mit einer Lagerschraube 46 an dem Drehlagerzapfen 32 gehalten sind.
  • Das Mitnehmerelement 31 umfasst umfangsseitig einen in Bezug auf die Drehachse 33 radial offenen Freilaufabschnitt 50, in welchem ein Zahnkranzzapfenelement 51 eingreift, sodass Letzterer 51 in dem Freilaufabschnitt 50 freilaufbar gegenüber dem Mitnehmerelement 31 platziert ist. Vorteilhafter Weise ist der Freilaufabschnitt 50 radial offen, da hierdurch eine Montage besonders einfach erfolgen kann.
  • Das Mitnehmerelement 31 weist darüber hinaus zwei Anlaufflächen 52 und 53 auf, gegen welche das Zahnkranzzapfenelement 51 anlaufen kann, wobei das Mitnehmerelement 31 dann von dem Zahnkranzzapfenelement 51 mitgeschleppt bzw. um die Drehachse 33 mitgedreht werden kann.
  • Das Mitnehmerelement 31 weist auch noch ein Lagerstiftelement 54 zum rotatorischen Lagern des Hebelarmelements 27 aufweist, wobei das Lagerstiftelement 54 in etwa mittig des Freilaufabschnitts 50 an der dem Freilaufabschnitt 50 gegenüberliegenden Umfangsseite 55 des Mitnehmerelements 31 angeordnet ist. Das Lagerstiftelement 54 ist in diesem Ausführungsbeispiel in einer Aufnahmeöffnung 56 des Mitnehmerelements 31 eingepresst. Das Hebelarmelement 27 ist somit einerseits an dem Lagerstiftelement 54 drehbar an dem Mitnehmerelement 31 gelagert. Andererseits ist es in einem Langloch 57 des verlagerbaren Schlossriegelelements 11 gelagert, wobei das verlagerbare Schlossriegelelement 11 unterseitig einen Schiebezapfen 58 aufweist, der in das Langloch 57 eingreift.
  • Die erfindungsgemäße elektromechanische Verschlussvorrichtung 1 wird gemäß der nachfolgenden Funktionsbeschreibung noch weiter vorteilhaft betrieben. Bei der Funktionsbeschreibung wird vom geschlossenen Zustand (siehe Figur 2) der elektromechanischen Verschlussvorrichtung 1 ausgegangen, bei welcher sich das Schlossriegelelement 11 aus dem Gehäuse 4 ausgefahren in einer Schließposition 60 befindet.
  • Wird der Antriebsmotor 16 eingeschaltet, dreht sich das Gewindeschneckenelement 18 gemäß der rotatorischen Antriebsbewegung 20 im Uhrzeigersinn. Aufgrund des Schneckentriebs dreht das Zahnkranzelement 30 des gezahnten Getriebegliedes 26 gemäß der Drehrichtung 34 ebenfalls im Uhrzeigersinn. Hierbei bewegt sich das Zahnkranzzapfenelement 51 in Richtung der zweiten Anlauffläche 53. Schlägt das Zahnkranzzapfenelement 51 an der zweiten Anlauffläche 53 an, überträgt sich die Drehbewegung 34 des Zahnkranzelementes 30 auf das Mitnehmerelement 31. Nach etwa 45° Drehbewegung 34 des Zahnkranzelementes 30 bewegt sich auch das Mitnehmerelement 31 im Uhrzeigersinn und wandelt diese Drehbewegung 34 durch die exzentrische Lagerung des Hebelarmelementes 27 an dem Mitnehmerelement 31 in die translatorische Abtriebsbewegung 29 des Schlossriegelelements 11 um. Die hieraus resultierende Kraft des Antriebsmotors 16 bewegt zuerst das Sicherungselement 13 entgegen die Federkraft der kürzeren Spiralfeder 12 um die Schwenkachse 61 (siehe Figur 2), da in dem Schließriegelelement 11 das Langloch 57 als Verbindung zu dem Hebelarmelement 27 vorgesehen ist, und das Hebelarmelement 27 noch nicht formschlüssig mit dem Schließriegelelement 11 gemäß der translatorischen Abtriebsbewegung 29 zusammenwirkt. Hierbei entriegelt das Sicherungselement 27 zuerst einmal die Schlosseinheit 7, indem die Verriegelungsnase 62 aus der Verriegelungsnut 63 gemäß der Schwenkbewegung 64 heraus gleitet. Sobald die Schlosseinheit 7 komplett entriegelt ist, ist auch das dem gezahnten Getriebeglied 26 zugewandte Ende des Langlochs 57 erreicht und die Kraft des Antriebsmotors 16 wird mittels des Hebelarmelements 27 direkt formschlüssig auf das Schließriegelelement 11 übertragen. Dadurch bewegt sich dieser 11 entgegen der Federkraft der beiden längeren Spiralfedern 9 und 10 in Richtung 65 geöffneter Schlossstellung (hier nicht dargestellt), in welcher das Schließriegelelement 11 in das Gehäuse 4 hinein verlagert ist. Ist die Schlosseinheit 7 komplett geöffnet, wird dies durch eine Lichtschrankeneinrichtung 66 (siehe Figur 2) erkannt und der Antriebsmotor 16 wird gestoppt. Dieses Stoppen erfolgt kurz vor einem Umkehrpunkt 67 des Hebelarmelementes 27, bevor dieses die Schlosseinheit 7 wieder verschließen würde, indem das Schließriegelelement 11 wieder in seine Schließposition 60 verlagert wird. Im Umkehrpunkt 67 ist das Lagerstiftelement 54 um etwa 180°gemäß der Drehrichtung 34 weitergedreht, als es in der Darstellung gemäß der Figur 2 gezeigt ist.
  • Wird der Antriebsmotor 16 jetzt für den Schließvorgang wieder gemäß der Drehrichtung 34 in Bewegung gesetzt, überschreitet das Hebelarmelement 27 den Umkehrpunkt 67. Ist dies passiert, kann sich das Mitnehmerelement 31 durch seine freie Lagerung auf dem Zahnkranzelement 30 frei weiterdrehen. Durch die vorgespannten längeren Spiralfedern 9 und 10 wirken auf das Schließriegelelement 11 in Richtung der Schließposition 60 Federkräfte, wodurch das Schließriegelelement 11 direkt mit hoher Beschleunigung in die Schließposition 60 schnappt. Diese Schließposition wird von der Lichtschrankeneinrichtung 66 erkannt, wodurch der Antriebsmotor 16 stoppt. Dies hat den Vorteil, dass die Schlosseinheit 7 mit einer minimalen Motorbewegung zuschnappt und somit die elektromechanische Verschlussvorrichtung 1 schneller als bisher möglich verschlossen werden kann.
  • Darüber hinaus ist es außerordentlich vorteilhaft, dass das Schlossriegelelement 11 auch mittels Motorkraft in die Schließposition 60 hinein verlagert werden kann. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, wenn etwa auf halbem Wege des Schließriegelelements 11 der translatorischen Abtriebsbewegung 29 in die Schließposition 60 hinein eine Kraft größer der Federkräfte der beiden Spiralfedern 9 und 10 entgegenwirkt, aufgrund derer das Schließriegelelement 60 vorerst vor der Schließposition 60 stehen bleibt. Hierbei erkennt die Lichtschrankeneinrichtung 66 noch keine vollständig geschlossene Schlosseinheit 7. Demzufolge wird die Antriebseinheit 15 aktiviert und der Antriebsmotor 16, das Gewindeschneckenelement 18 drehen sich gemäß der rotatorischen Antriebsbewegung 20 und auch das Zahnkranzelement 30 dreht sich gemäß der Drehrichtung 34 weiter. Sobald nun das Zahnkranzzapfenelement 51 wieder auf die Anlauffläche 53 trifft, wirkt zusätzlich zur Federkraft der längeren Spiralfedern 9 und 10 kumulativ die Motorkraft des Antriebsmotors 16 auf das Mitnehmerelement 31 und somit auch auf das Hebelarmelement 27. Diese zusätzliche Motorkraft sollte bei einem Verschlussvorgang der elektromechanischen Verschlussvorrichtung 1 innerhalb der Spezifikation ausreichend hoch sein, um die elektromechanische Verschlussvorrichtung 1 immer betriebssicher komplett verriegeln zu können. Insofern kann mit der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit konstruktiv einfach auch ein Motorkraft unterstützter Verschließmechanismus bereitgestellt werden.
  • Darüber hinaus kann vorliegend auch eine außergewöhnlich vorteilhafte Notschließeinrichtung bereitgestellt werden. Für eine Notschließung der elektromechanischen Verschlussvorrichtung 1 ist lediglich eine konstruktiv einfache Erweiterung einer der elektromechanischen Verschlussvorrichtung 1 zugewiesenen Elektronikeinrichtung 68 erforderlich, welche eine Unterspannungserkennungseinrichtung 69 einer Stromversorgung sowie eine Pufferkondensatoreinrichtung 70 umfasst, welche ausreichend elektrische Energie für das Verschließen der Schlosseinheit 7 speichert. Hierbei bleibt die Schlosseinheit 7 solange in ihrem geöffneten Zustand, bis sie wieder von einem Bediener geschlossen wird oder der Strom ausfällt. Bei einem Stromausfall wird dieser von der Unterspannungserkennungseinrichtung 69 erkannt, welche einen Schaltimpuls an die Antriebseinheit 15 weitergibt. Infolgedessen dreht der Antriebsmotor 16 vorteilhafter Weise mindestens so weit, dass das Hebelarmelement 27 bzw. das Lagerstiftelement 54 den Umkehrpunkt 67 überfahren kann. Ist dies passiert, kann sich das Mitnehmerelement 31 durch seine freie Lagerung gegenüber dem Zahnkranzelement 30 drehen. Durch die vorgespannten Spiralfedern 9 und 10 wirken auf das Schließriegelelement 11 in Richtung der Schließposition 60 die Federkräfte, wie zuvor bereits beschrieben. Diese bewirken, dass das Schließriegelelement 11 direkt in die Schließposition 60 schnappen kann. Die elektromechanische Verschlussvorrichtung 1 wurde somit vorteilhafter Weise auch bei einem Stromausfall betriebssicher verschlossen, wodurch eine äußerst vorteilhafte Notschließung realisiert ist.
  • Es versteht sich, dass es sich bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel lediglich um eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektromechanischen Verschlussvorrichtung 1 handelt. Insofern beschränkt sich die Ausgestaltung der Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel.
  • Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektromechanische Verschlussvorrichtung
    2
    elektromechanisches Schloss
    3
    Tresor
    4
    zweiteiliges Gehäuse
    5
    Deckelteil
    6
    Bodenteil
    7
    Schlosseinheit
    8
    Gehäuseschrauben
    9
    längere erste Spiralfeder
    10
    längere zweite Spiralfeder
    11
    Schlossriegelelement
    12
    kürzere Spiralfeder
    13
    Sicherungselement
    14
    Sicherungsschraube
    15
    Antriebseinheit
    16
    Antriebsmotor
    17
    Antriebselement
    18
    Gewindeschneckenelement
    19
    Rotationswelle
    20
    rotatorische Antriebsbewegung
    25
    Getriebeeinheit
    26
    gezahntes Getriebeglied
    27
    Hebelarmelement
    28
    Kurbeltrieb
    29
    translatorische Abtriebsbewegung
    30
    Zahnkranzelement
    31
    Mitnehmerelement
    32
    Drehlagerzapfen
    33
    Drehachse
    34
    Drehrichtung
    35
    Kulisseneinrichtung
    36
    Innensechskantschrauben
    37
    Flansch
    38
    Wandelementbereich
    39
    Seite
    40
    Bolzenelement
    41
    Hakenelement
    42
    Schraubenpaar
    45
    Lagerschaleneinrichtung
    46
    Lagerschraube
    50
    Freilaufabschnitt
    51
    Zahnkranzzapfenelement
    52
    erste Anlauffläche
    53
    zweite Anlauffläche
    54
    Lagerstiftelement
    55
    Umfangsseite
    56
    Aufnahmeöffnung
    57
    Langloch
    58
    Schiebezapfen
    60
    Schließposition
    61
    Schwenkachse
    62
    Verriegelungsnase
    63
    Verriegelungsnut
    64
    Schwenkbewegung
    65
    Richtung
    66
    Lichtschrankeneinrichtung
    67
    Umkehrpunkt
    68
    Elektronikeinrichtung
    69
    Unterspannungserkennungseinrichtung
    70
    Pufferkondensatoreinrichtung

Claims (10)

  1. Elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) mit einer Schlosseinheit (7) umfassend wenigstens ein verlagerbares und vorspannbares Schlossriegelelement (11), mit einer Antriebseinheit (15) umfassend einen ein rotierbares Antriebselement (17) aufweisenden Antriebsmotor (16), und mit einer Getriebeeinheit (25) zum Überführen einer Antriebsmotor (16) seitigen rotatorischen Antriebsbewegung (20) in eine Schlossriegelelemente (11) seitige translatorische Abtriebsbewegung (29), bei welcher ein gezahntes Getriebeglied (26) der Getriebeeinheit (25) einerseits mit dem rotierbaren Antriebselement (17) des Antriebsmotors (16) kämmend und andererseits mittels eines Hebelarmelements (27) der Getriebeeinheit (25) mit dem verlagerbaren Schlossriegelelement (11) wirkverbunden angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das gezahnte Getriebeglied (26) ein Zahnkranzelement (30) mit einem Zahnkranzzapfenelement (51) und ein gegenüber dem Zahnkranzelement (30) bewegliches Mitnehmerelement (31) mit einem Freilaufabschnitt (50) zum darin Eingreifen des darin freilaufbaren Zahnkranzzapfenelementes (51) aufweist, wobei das rotierbare Antriebselement (17) mit dem Zahnkranzelement (30) und das Hebelarmelement (27) mit dem Mitnehmerelement (31) wirkverbunden anordnet ist.
  2. Elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Mitnehmerelement (31) eine Anlauffläche (52, 53) für das Zahnkranzzapfenelement (51) aufweist, wobei das Mitnehmerelement (31) einer Drehbewegung (34) des Zahnkranzelements (30) folgt, nachdem das Zahnkranzzapfenelement (51) nach Durchlaufen des Freilaufabschnitts (50) an die Anlauffläche (53) des Mitnehmerelements (31) angelaufen ist.
  3. Elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Freilaufabschnitt (50) mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 180°, des Mitnehmerelementeumfangs beträgt.
  4. Elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Mitnehmerelement (31) ein Lagerstiftelement (54) zum rotatorischen Lagern des Hebelarmelements (27) aufweist, wobei das Lagerstiftelement (54) in etwa mittig des Freilaufabschnitts (50) an der dem Freilaufabschnitt (50) gegenüberliegenden Umfangsseite (55) des Mitnehmerelements (31) angeordnet ist.
  5. Elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Lagerstiftelement (54) und das Zahnkranzzapfenelement (51) an dem gezahnten Getriebeglied (26) zueinander fluchtend angeordnet sind.
  6. Elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Zahnkranzelement (30) und das Mitnehmerelement (31) eine gemeinsame Drehachse (33) aufweisen.
  7. Elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Zahnkranzelement (30) oberseitig eine Lagerschaleneinrichtung (45) zum direkten Lagern des Mitnehmerelementes (31) aufweist.
  8. Elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    das gezahnte Getriebeglied (26) und das Hebelarmelement (27) einen Kurbeltrieb (28) zum translatorischen Verlagern (29) des verlagerbaren Schlossriegelelements (11) ausgestalten, mittels welchem das verlagerbare Schlossriegelelement (11) selbst bei antriebsseitigen Blockieren des gezahnten Getriebegliedes (26) verlagerbar ist.
  9. Elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schlosseinheit (7) ein federvorgespanntes Sicherungselement (13) zum Verriegeln des verlagerbaren Schlossriegelelements (11) in eine Schließposition (60) hinein umfasst.
  10. Elektromechanische Verschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    das rotierbare Antriebselement (17) ein Gewindeschneckenelement (18) umfasst, welches mit dem Zahnkranzelement (30) kämmt.
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