EP4336001B1

EP4336001B1 - Elektronischer schliesszylinder

Info

Publication number: EP4336001B1
Application number: EP23195204.5A
Authority: EP
Inventors: Peter Bickert; Tassilo Fromhold-Treu
Original assignee: Aug Winkhaus SE
Current assignee: Aug Winkhaus SE
Priority date: 2022-09-07
Filing date: 2023-09-04
Publication date: 2026-04-15
Anticipated expiration: 2043-09-04
Also published as: EP4336001A1; DE102022209279A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schließzylinder mit einem in einem Gehäuse drehbaren Kern, mit einem elektronischen Sperrmechanismus zur wahlweisen Blockierung oder Freigabe der Bewegung des Kerns, mit einem in einen der Bauteile des Gehäuses oder des Kerns beweglichen Sperrelement und einer dem Sperrelement im gegenüberliegenden Bauteil des Kerns oder des Gehäuses angeordneten Sperrausnehmung und mit einem elektrisch ansteuerbaren Aktor, wobei der Aktor zur Abstützung des Sperrelementes innerhalb der Sperrausnehmung angeordnet ist, wobei der Aktor ein von einem Motor zwischen zwei Stellungen antreibbares Blockierelement aufweist, wobei eine Stellung des Blockierelementes einer Blockierstellung der Bewegung des Sperrelementes entspricht, in der das Sperrelement in der Sperrausnehmung gehalten ist, und die andere Stellung des Blockierelementes der Freigabestellung des Sperrelementes entspricht, in der das Sperrelement aus der Sperrausnehmung herausbewegbar ist.
Ein solcher Sperrmechanismus ist beispielsweise aus der WO 2010 / 063 050 A2 bekannt. Der Sperrmechanismus weist eine Freigabe- und eine Blockierstellung auf. Um zwischen diesen Stellungen zu wechseln wird der Sperrmechanismus über einen Piezomotor angetrieben, was eine besonders schnelle Umstellung zwischen Blockier- und Freigabestellung ermöglicht.
Aus der CN 109 025 517 A ist ein Sperrmechanismus bekannt, welcher mittels magnetischen Elementen und Magnetsensoren die Schließstellung von Bauteilen überwacht. Der Sperrmechanismus weist Sperrelemente in Form von Kugeln auf, welche durch ein Blockierelement gegen Verlagerung gesichert werden können.
Die DE 198 35 508 A1 offenbart einen Sperrmechanismus, welcher ein Sperrelement und ein Blockierelement aufweist, wobei das Blockierelement sich im Ausgangszustand radial gegen Sperrstifte, welche im Sperrelement gelagert sind, abstützt. Sperr- und Blockierelement sind mittels einer Feder verbunden, sodass bei einem Betätigungsversuch, während sich der Sperrmechanismus in Blockierstellung befindet sowohl Sperr- als auch Blockierelement synchron bewegen. Dadurch wird die Bewegung durch das radiale Abstützen von Blockierelement an Sperrstiften frühzeitig blockiert. Durch das Einschalten eines Elektromagneten kann das Sperrelement in einen Freigabezustand überführt werden. Der eingeschaltete Elektromagnet fixiert das Blockierelement, sodass dieses bei einer Bewegung des Sperrelementes entgegen der Federkraft, in seiner Ausgangsstellung gehalten wird. Hierdurch stützt sich das Blockierelement nicht mehr an den Sperrstiften ab und die Bewegung des Sperrelements wird nicht weiter blockiert.
In der EP 0 709 533 A2 wird ein Schließzylinder offenbart, welcher einen Sperrmechanismus zur wahlweisen Blockade oder Freigabe des Schließzylindersaufweist. Der Sperrmechanismus ist mit einem als Stift des Schließzylinders ausgebildeten Sperrelement verbunden, welches sich auf einem Blockierelement des Sperrmechanismus abstützt. Das Blockierelement weist an seiner Spitze eine Verjüngung auf. Die Ansteuerung des Sperrmechanismus erfolgt elektromagnetisch. In dem Fall, dass ein berechtigter Schlüssel an dem Schließzylinder präsentiert wird, wird das Blockierelement so verlagert, dass das Sperrelement sich an der verjüngten Spitze des Blockierelementes abstützt und hierdurch eine Drehung des Zylinderkerns möglich ist. Für den Fall, dass kein berechtigter Schlüssel präsentiert wird, befindet sich das Blockierelement in einer Stellung, in welcher sich das Sperrelement an einer nicht verjüngten Stelle abstützt. Somit reicht es weiter in den Zylinderkern hinein und blockiert so eine Drehung des Kerns.
Ein Sperrmechanismus für einen solchen Schließzylinder ist beispielsweise aus der EP 1 626 142 A2 bekannt. Bei diesem Sperrmechanismus ist ein von dem Aktor ansteuerbares Halteelement parallel zur Drehachse des Kerns in eine Ausnehmung eines Gehäusestifts verschieblich geführt. Im unbestromten Zustand des Aktors dringt das Haltelement in die Ausnehmung im Gehäusestift ein, wodurch ein Kernstift in einer Trennebene zwischen Gehäuse und Kern gehalten ist. Damit ist die Bewegung des Kerns blockiert und der Schließzylinder befindet sich in einer Verriegelungsstellung. Hierdurch ist der Kern in der Verriegelungsstellung unmittelbar mit dem Gehäuse formschlüssig verbunden. Nachteilig ist, dass der Sperrmechanismus hierdurch viele zu montierende Bauteile aufweist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen elektronischen Schließzylinder der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass er besonders einfach aufgebaut und besonders manipulationssicher ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Sperrelement zumindest einen Absatz hat und dass eines der Bauteile des Sperrelementes oder des Blockierelementes einen radial hervorstehenden Vorsprung hat und das jeweils gegenüberliegende Bauteil des Blockierelementes oder des Sperrelementes eine dem Vorsprung entsprechende breite Ausnehmung hat und wenn in der einen Drehstellung des Blockierelementes der Vorsprung der Ausnehmung und in einer anderen Drehstellung der Vorsprung dem Absatz gegenübersteht.
Durch die beschriebene Gestaltung wird nur ein einziges Sperrelement benötigt und der Schließzylinder ist besonders einfach aufgebaut. Weiterhin benötigt der Aktor im günstigsten Fall nur dann elektrischen Strom, wenn seine Stellung geändert wird. Vorzugsweise ist die Sperrausnehmung als Sackloch im Kem ausgebildet und damit nicht über einen Schließkanal im Kern zugänglich. Hierdurch wird die Manipulationssicherheit des elektronischen Schließzylinders wesentlich erhöht.
Die Halterung des Sperrelementes in der Blockierstellung und der Freigabestellung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dauerhaft sicherstellen, wenn das Blockierelement in beiden Stellungen selbsthemmend gehalten ist. Hierdurch wird kein elektrischer Strom benötigt, um das Blockierelement dauerhaft in einer seiner Stellungen zu halten. Dank der Selbsthemmung führen Vibrationen nicht zu einer Manipulation des Schließzylinders.
Die Ansteuerung des Blockierelementes gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn der Motor des Aktors als Piezomotor ausgebildet ist. Ein solcher Piezomotor nutzt den physikalischen Piezoeffekt zur Erzeugung einer linearen oder rotatorischen Bewegung und ist einfach zwischen zwei selbständig in ihrer Lage verbleibenden Stellungen schaltbar. Zudem besteht ein solcher Piezomotor aus besonders wenigen zu montierenden Bauteilen.
Das Sperrelement lässt sich bei in Freigabestellung befindlichem Blockierelement der anfänglichen Bewegung des Kerns einfach aus der Sperrausnehmung herausdrücken, wenn die Sperrausnehmung als trichterfömige Mulde und das in die Sperrausnehmung hineinragende Ende des Sperrelementes halbkugelförmig gestaltet ist.
Die Blockade des Sperrelementes in der in der Sperrausnehmung befindlichen Stellung gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn der Absatz in der Blockierstellung von dem Blockierelement hintergriffen ist.
Zur weiteren konstruktiven Vereinfachung des Sperrmechanismus trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Blockierelement drehbar gelagert ist.
Der Sperrmechanismus gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt, wenn Längsachsen des Sperrelementes und des Blockierelementes fluchten. Durch diese Gestaltung vermag der Sperrmechanismus auch bei kleinen Abmessungen im Schließzylinder besonders hohe Kräfte abzustützen und die Manipulationssicherheit wird erhöht.
Der konstruktive Aufwand zur Bewegung des Sperrelementes lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn das Sperrelement von einem Federelement in die Sperrausnehmung vorgespannt ist.
Die Manipulationssicherheit des Schließzylinders lässt sich gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erhöhen, dass die Lageenergie des Blockierelements in der Blockierstellung ein Minimum hat. Durch diese Ausgestaltung strebt das Blockierelement jederzeit an die Blockierstellung einzunehmen. So kann zum Beispiel ein Überwinden der Selbsthemmung durch etwa von außen in den Schließzylinder eingebrachte Vibration nicht zu einem Erreichen der Freigabestellung führen. Konstruktiv lässt sich die Einstellung des Minimums der Lageenergie durch eine Rückstellkraft umsetzen. Diese kann beispielsweise durch eine Schenkelfeder, welche das Blockierelement in Richtung der Blockierstellung vorspannt, erzeugt werden. Altemativ kann das Blockierelement bei der Bewegung in die Freigabestellung über eine Rampe im Sperrmechanismus entgegen der Schwerkraft verlagert werden.
Der Schließzylinder lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach montieren, wenn der Sperrmechanismus ein Aktorgehäuse zur Aufnahme des Aktors, des Blockierelementes und des Sperrelementes hat. Hierdurch lassen sich das Aktorgehäuse, der Aktor, das Blockierelement und das Sperrelement zu einer vormontierbaren Baugruppe zusammenfassen und gemeinsam montieren.
Zur weiteren Vereinfachung der Montage des Sperrmechanismus trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Aktorgehäuse ein Außengewinde und eine Bohrung im Gehäuse ein entsprechend gestaltetes Innengewinde hat.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig.1: einen Teilschnitt durch einen elektronischen Schließzylinder,
Fig.2: vergrößert eine Schnittdarstellung durch einen Aktor des Schließzylinders aus Figur 1 in Blockierstellung,
Fig.3: eine Schnittdarstellung durch den Aktor aus Figur 2 entlang der Linie III - III,
Fig.4: den Aktor aus Figur 2 in einer Freigabestellung,
Fig.5: eine Schnittdarstellung durch den Aktor aus Figur 4 entlang der Linie V - V,
Fig.6: eine weitere Ausführungsform eines Aktors des elektronischen Schließzylinders in Blockierstellung,
Fig.7: den Aktor aus Figur 6 in Freigabestellung.

Figur 1 zeigt einen elektronischen Schließzylinder mit einem in einem Gehäuse 1 drehbaren Kern 2 und mit einem elektronischen Sperrmechanismus 3 zur wahlweisen Blockierung oder Freigabe der Bewegung des Kerns 2. Der Sperrmechanismus 3 hat ein in dem Gehäuse 1 längsverschieblich geführtes Sperrelement 4 und eine dem Sperrelement 4 im Kern 2 gegenüberstehende Sperrausnehmung 5. Die Sperrausnehmung 5 ist als in Seitenwandungen trichterförmige Mulde gestaltet, während das in die Sperrausnehmung 5 hineinragende Ende des Sperrelementes 4 halbkugelförmig gestaltet ist. Das Sperrelement 4 ist von einem Federelement 6 in die Sperrausnehmung 5 vorgespannt. Wenn die Bewegung des Sperrelementes 4 nicht von dem Sperrmechanismus 3 blockiert ist, lässt sich das Sperrelement 4 bei einer Drehung des Kerns 2 aus der Sperrausnehmung 5 gegen die Kraft des Federelementes 6 herausdrücken. Bei einer Blockade der Bewegung des Sperrelementes 4 durch den Sperrmechanismus 3 wird ein Herausdrücken des Sperrelementes 4 aus der Sperrausnehmung 5 und damit eine Drehung des Kerns 2 verhindert. Der elektronische Sperrmechanismus 3 hat ein Aktorgehäuse 7 mit einem Außengewinde 8 zum Eindrehen in ein entsprechend gestaltetes Innengewinde 9 des Gehäuses 1. Der elektronische Sperrmechanismus 3 lässt sich beispielsweise von einem nicht dargestellten, in den Kern 2 eingeführten Schlüssel oder über ein ebenfalls nicht dargestelltes Lesegerät für einen Transponderchip ansteuern. Ein beispielsweise im Gehäuse 1 angeordneter Energiespeicher und elektrische Leitungen zur Versorgung des elektronischen Sperrmechanismus 3 mit elektrischem Strom und Steuersignalen sind zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt.
Figur 2 zeigt den elektronischen Sperrmechanismus 3 aus Figur 1 in einer vergrößerten Schnittdarstellung durch das Aktorgehäuse 7 mit einem darin angeordneten Aktor 10. Das Aktorgehäuse 7 ist topfförmig gestaltet zur Aufnahme eines als Piezomotor ausgebildeten Motors 11 und eines äußeren Führungsteils 12. Das äußere Führungsteil 12 lagert ein drehbar gelagertes Blockierelement 13 und eine von dem Motor 11 in zwei Stellungen drehbare Antriebswelle 14. Ein inneres Führungsteil 15 ist in dem äußeren Führungsteil 12 befestigt und führt das Sperrelement 4. Zudem stützt das innere Führungsteil 15 das Federelement 6 ab. Die Antriebswelle 14 ist mit dem Blockierelement 13 über eine Kupplungseinrichtung 16 formschlüssig in Drehrichtung gekoppelt. In der dargestellten Blockierstellung stützt sich das Blockierelement 13 mittels mehrerer Vorsprünge 17 an einem Absatz 18 der Unterseite des Sperrelementes 4 ab. Hierdurch kann das Sperrelement 4 nicht in das Blockierelement 13 abtauchen. Durch nicht dargestellte Elemente, wie beispielsweise eine Schenkelfeder, kann die Blockierstellung als energetisch günstigste Lage des Blockierelements 13 definiert werden. Übliche mechanische Manipulationsversuche würden so zur Verlagerung des Sperrmechanismus in die Blockierstellung führen und es könnte nicht ohne weiteres eine Freigabe des Schließzylinders herbeigeführt werden.
Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch den elektronischen Sperrmechanismus 3 aus Figur 2 entlang der Linie III - III auf die Kupplungseinrichtung 16. Die Kupplungseinrichtung 16 hat formschlüssig ineinandergreifende, auf der Antriebswelle 14 und dem Blockierelement 13 angeordnete Kupplungsklauen 19, 20.
Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch den elektronischen Sperrmechanismus 3 in einer die Bewegung des Sperrelementes 4 freigebenden Stellung. Das Blockierelement 13 ist gegenüber der in Figur 2 dargestellten Stellung mit den Vorsprüngen 17 in eine Position gedreht, in der diese Vorsprünge 17 mit langgestreckten Ausnehmungen 21 im Sperrelement 4 fluchten. Hierdurch kann das Sperrelement 4 durch Drehung des in Figur 1 dargestellten Kerns 2 aus der Sperrausnehmung 5 herausgedrückt werden und in das Blockierelement 13 abtauchen.
Figur 5 zeigt in einer Schnittdarstellung durch den Sperrmechanismus 3 aus Figur 4 entlang der Linie V - V, dass die innere Kontur des Blockierelements 13 mit den Vorsprüngen 17 der äußeren Kontur des Sperrelements 4 mit den Ausnehmungen 21 entspricht, so dass das Sperrelement 4 ausschließlich in der dargestellten vorgesehenen Drehstellung in das Blockierelement 13 abtauchen kann.
Figur 6 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine weitere Ausführungsform eines Sperrmechanismus 103 mit einem Aktor 110 in einer Blockierstellung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der aus Figur 2 dadurch, dass ein Vorsprung 117 eines Blockierelementes 113 als radial von einer Antriebswelle 114 abstehende Fahne ausgebildet ist. In der dargestellten Blockierstellung stützt sich der Vorsprung 117 an einem im mittleren Bereich eines Sperrelementes 104 angeordneten Absatz 118 ab. Ein als Piezomotor ausgebildeter Motor 111 treibt die Antriebswelle 114 in zwei in den Figuren 6 und 7 dargestellte Stellungen an.
Figur 7 zeigt den Sperrmechanismus 103 aus Figur 6 in einer Freigabestellung. Gegenüber der in Figur 6 dargestellten Stellung ist die Antriebswelle 114 um 90° gedreht, so dass der Vorsprung 117 des Blockierelementes 113 aus dem Bewegungsbereich des Sperrelementes 104 heraus bewegt ist. Damit kann das Sperrelement 104 aus der in Figur 1 dargestellten Sperrausnehmung 5 herausgedrückt werden und in den Sperrmechanismus 103 abtauchen.

Claims

Elektronischer Schließzylinder mit einem in einem Gehäuse (1) drehbaren Kern (2), mit einem elektronischen Sperrmechanismus (3) zur wahlweisen Blockierung oder Freigabe der Bewegung des Kerns (2), mit einem in einen der Bauteile des Gehäuses (1) oder des Kerns (2) beweglichen Sperrelement (4) und einer dem Sperrelement (4, 104) im gegenüberliegenden Bauteil des Kerns (2) oder des Gehäuses (1) angeordneten Sperrausnehmung (5) und mit einem elektrisch ansteuerbaren Aktor (10, 110), wobei der Aktor (10, 110) zur Abstützung des Sperrelementes (4, 104) innerhalb der Sperrausnehmung (5) angeordnet ist, wobei der Aktor (10, 110) ein von einem Motor (11, 111) zwischen zwei Stellungen antreibbares Blockierelement (13, 113) aufweist, wobei eine Stellung des Blockierelementes (13) einer Blockierstellung der Bewegung des Sperrelementes (4, 104) entspricht, in der das Sperrelement (4, 104) in der Sperrausnehmung (5) gehalten ist, und die andere Stellung des Blockierelementes (13, 113) der Freigabestellung des Sperrelementes (4, 104) entspricht, in der das Sperrelement (4, 104) aus der Sperrausnehmung (5) herausbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (4, 104) zumindest einen Absatz (18, 118) hat und dass eines der Bauteile des Sperrelementes (4) oder des Blockierelementes (13) einen radial hervorstehenden Vorsprung (17) hat und das jeweils gegenüberliegende Bauteil des Blockierelementes (13) oder des Sperrelementes (4) eine dem Vorsprung (17) entsprechende breite Ausnehmung (21) hat und dass in der einen Drehstellung des Blockierelementes (13) der Vorsprung (17) der Ausnehmung (21) und in einer anderen Drehstellung der Vorsprung (17) dem Absatz (18) gegenübersteht.
Schließzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (13, 113) in beiden Stellungen selbsthemmend gehalten ist.
Schließzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (11, 111) des Aktors (10, 110) als Piezomotor ausgebildet ist.
Schließzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrausnehmung (5) als trichterfömige Mulde und das in die Sperrausnehmung (5) hineinragende Ende des Sperrelementes (4, 104) halbkugelförmig gestaltet ist.
Schließzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (18, 118) in der Blockierstellung von dem Blockierelement (13, 113) hintergriffen ist.
Schließzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (13, 113) drehbar gelagert ist.
Schließzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Längsachsen des Sperrelementes (4) und des Blockierelementes (13) fluchten.
Schließzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (4, 104) von einem Federelement (6) in die Sperrausnehmung vorgespannt ist.
Schließzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageenergie des Blockierelements (13, 113) in der Blockierstellung ein Minimum hat.
Schließzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrmechanismus (3, 103) ein Aktorgehäuse (7) zur Aufnahme des Aktors (10, 110) des Blockierelementes (13, 113) und des Sperrelementes (4, 104) hat.
Schließzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorgehäuse (7) ein Außengewinde (8) und eine Bohrung im Gehäuse (1) ein entsprechend gestaltetes Innengewinde (9) hat.