ITMI20120843A1 - "cilindro di serratura per azionare un chiavistello di una serratura, e relativa chiave" - Google Patents

Description

CILINDRO DI SERRATURA PER AZIONARE UN CHIAVISTELLO DI

UNA SERRATURA, E RELATIVA CHIAVE

Campo dell’invenzione

[1] La presente invenzione riguarda un cilindro di serratura elettronica adatto a sostituire i cilindri meccanici delle note serrature del cosiddetto tipo Yale, e una chiave elettronica per azionare tale cilindro.

Stato della tecnica

[2] Le attuali serrature a cilindro meccanico, ovvero le cosiddette serrature di tipo Yale, sebbene possano riprodurre un elevato numero di combinazioni -indicativamente almeno pari ad alcune migliaia- si sono rivelate negli anni relativamente molto vulnerabili agli scassinamenti, condotti con tecniche di vario tipo quale per esempio key bumping, duplicazione tramite fotografia a distanza, apertura tramite passe-partout meccanici.

Pertanto sono state successivamente sviluppate serrature elettroniche sempre più affidabili e prestazioni superiori sotto diversi aspetti, per esempio con combinazioni di apertura sempre più difficili da scoprire, maggiore flessibilità di programmazione e riprogrammazione, maggiore libertà nel gestire l'apertura di una stessa serratura con diverse chiavi e combinazioni di apertura. Tuttavia le serrature elettroniche note offrono le prestazioni di cui sopra a fronte di costi estremamente più elevati delle serrature meccaniche standard, con le quali spesso non sono intercambiabili. Pertanto le serrature elettroniche note sono attualmente dedicate a contesti quali hotels o luoghi di lavoro, in cui le porte nascono già predisposte per montarle.

Sarebbe pertanto desiderabile poter rendere più sicure le serrature già installate delle porte esterne di appartamenti, case singole, condomini, giardini e in generale in tutti i luoghi in cui é necessaria una limitazione e un controllo flessibile degli accessi, semplicemente sostituendone i diffusissimi cilindri per chiavi meccaniche di tipo Yale, con cilindri per chiavi elettroniche.

[3] Tale sostituzione é tuttavia ostacolata da vari problemi, tra i quali il fatto che la maggior parte delle serrature a cilindro attualmente installate sono montate su porte prive di alimentazione elettrica; alloggiare nei ristretti ingombri complessivi di un attuale cilindro di serratura un sistema elettromeccanico che non necessiti di alimentazione esterna é attualmente assai difficile oppure comporta pesanti e costose modifiche alla porta. In particolare risulta attualmente difficile realizzare un sistema elettromeccanico ad elevato grado di sicurezza con consumi energetici sufficientemente bassi da non richiedere sostituzioni troppo frequenti delle batterie o di altri accumulatori normalmente in commercio (standard), indicativamente non più frequenti di una volta all'anno, e di dimensioni così ridotte da poter essere contenuti in una meccanica standard.

[4] Uno scopo della presente invenzione à ̈ ovviare agli inconvenienti sopra menzionati dello stato della tecnica, e in particolare fornire un cilindro per serrature a chiave elettronica che possa essere facilmente sostituito ai cilindri di serratura per chiavi meccaniche, per esempio del cosiddetto tipo Yale, delle serrature già installate.

Sommario dell’invenzione

[5] In un primo aspetto dell'invenzione tale scopo viene conseguito con un cilindro di serratura avente le caratteristiche secondo la rivendicazione 1.

In un secondo aspetto dell'invenzione tale scopo viene conseguito con una chiave per azionare un cilindro di serratura avente le caratteristiche secondo la rivendicazione 15.

In un terzo aspetto dell'invenzione tale scopo viene conseguito con una chiave per azionare un cilindro di serratura avente le caratteristiche secondo la rivendicazione 17.

Ulteriori caratteristiche del dispositivo sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

I vantaggi conseguibili con la presente invenzione risulteranno più evidenti, al tecnico del settore, dalla seguente descrizione dettagliata di alcuni esempi di realizzazione particolare a carattere non limitativo, illustrato con riferimento alle seguenti figure schematiche.

Elenco delle Figure

Figura 1 mostra una vista prospettica dell'interno di una serratura e relativa chiave elettronica secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione;

Figura 2 mostra una vista prospettica dell'esterno del cilindro di serratura della serratura di Figura 1;

Figura 3 mostra una vista in esploso del cilindro di serratura di Figura 2;

Figura 4 mostra uno schema del circuito elettrico del cilindro di serratura di Figura 2;

Figura 5 mostra una vista prospettica del cilindro di serratura di Figura 2, parzialmente in sezione secondo un piano longitudinale;

Figura 6 mostra una vista prospettica di una prima forma di realizzazione di una chiave elettronica adatta ad azionare la serratura di Figura 1;

Figura 7 mostra la vista frontale dell'involucro esterno del cilindro di serratura di Figura 2;

Figura 8 mostra uno schema elettrico di una seconda forma di realizzazione di una chiave elettronica adatta ad azionare la serratura di Figura 1.

Descrizione dettagliata

[6] Le Figure 1-7 sono relative a una serratura e relativa chiave elettronica secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione. Nella presente descrizione per serratura a cilindro si intende, quando non diversamente specificato, una serratura del tipo correntemente indicato nel gergo del settore come "serratura Yale" o a tamburo rotante. Questo genere di serratura comprende generalmente un involucro esterno, un tamburo rotante interno al tamburo e uno o più elementi meccanici di blocco/sblocco che, quando la chiave corretta é inserita nel tamburo, si spostano trasversalmente all'asse di quest'ultimo consentendone la rotazione. Le serrature Yale o a cilindro possono essere suddivise in diverse varietà, tra le quali la serratura a tamburo rotante e pistoncini (pin tumbler lock), a tamburo rotante e wafer (wafer tumbler lock), a tamburo rotante e dischi (disc tumbler lock). Per cilindro di una serratura Yale o cilindro della serratura si intende nel gergo tecnico corrente un assieme comprendente il meccanismo che riconosce la correttezza di una chiave in esso inserita e autorizza la rotazione del tamburo interno rispetto all'involucro esterno del cilindro; nella forma di realizzazione di Figura 1 il cilindro é indicato con il riferimento complessivo 1 (Figura 2). Il cilindro di serratura 1 comprende un involucro cilindro 3 e un perno di azionamento 5A, 5B alloggiato nell'involucro cilindro 3. L'involucro cilindro 3 e i perni di azionamento 5A, 5B sono chiamati, nel gergo tecnico corrente, rispettivamente "cilindro fisso" e "rocchetto". Nel perno di azionamento 5A, 5B é ricavata una sede chiave 7 predisposta per accogliere una chiave 9, sulla quale é ricavata la riproduzione di una combinazione di sblocco predeterminata (Figura 3). Sull'involucro cilindro 3 é ricavata un'apertura chiave 2 che funge da toppa della serratura, e attraverso la quale la chiave 9 può essere introdotta nella sede chiave 7 (Figura 2).

[7] Secondo un aspetto dell'invenzione il cilindro di serratura 1 é provvisto di un circuito logico il quale a sua volta comprende:

-un sensore di lettura predisposto per rilevare, tramite scambio di segnali elettrici e/o magnetici e/o ottici, la combinazione di sblocco predeterminata riprodotta sulla chiave 9 quando quest'ultima é inserita almeno parzialmente nella sede chiave 7;

-un'unità logica 11 programmata o comunque predisposta per ricevere i segnali di uscita del sensore di lettura, verificare sulla base di essi se la combinazione di sblocco predeterminata corrisponde a una combinazione di apertura predeterminata memorizzata nell'unità logica e, in caso affermativo, consentire al perno di azionamento 5A o 5B di azionare ruotando su se stesso il chiavistello 13 della serratura in cui il cilindro 1 é montato (Figure 1-3); per fare ciò preferibilmente il perno di azionamento 5A, 5B ruota su se stesso attorno al proprio asse longitudinale.

[8] L'unità logica 11 può essere realizzata, o comunque comprendere, un opportuno microprocessore programmabile.

Il circuito logico é provvisto di un interruttore di attivazione 15 predisposto per attivare l'unità logica 11 quando la chiave 9 é inserita almeno parzialmente nella sede chiave 7 o nell'apertura chiave 2, facendo passare l'unità logica 11 da una prima modalità di funzionamento di stand-by, cioé a consumo energetico nullo o ridotto, a una o più modalità di funzionamento a consumo energetico maggiore. Le modalità di funzionamento a consumo energetico maggiore possono essere per esempio due: una cosiddetta modalità di funzionamento di wake-up e una modalità di piena operatività. Nella modalità di piena operatività l'unità logica 11 svolge tutte le funzioni necessarie a controllare il motore mentre sta impegnando o disimpegnando -o in generale azionando- il perno di azionamento 5A e/o 5B, l'assorbimento di potenza elettrica dell'unità logica 11 può essere molto elevato ma preferibilmente é molto breve, per esempio non più lungo di 3 secondi. Nella modalità di funzionamento di wake-up l'unità logica 11 svolge le funzioni necessarie a passare dalla modalità di stand-by alla modalità di piena operatività e l'assorbimento di potenza elettrica dell'unità logica 11 viene preferibilmente mantenuto a un livello medio, inferiore all'assorbimento a operatività piena e per periodi molto brevi, per esempio non più lunghi di 3 secondi. Nella modalità di funzionamento in stand-by, in cui gli eventuali uno o più motori di innesto 27A, 27B sono inattivi e non alimentati, le funzioni dell'unità logica 11 sono ridotte al minimo indispensabile per rilevare l'inserimento della chiave 9 nel cilindro di serratura 1; preferibilmente in stand-by viene anche ridotta la frequenza di clock dell'unità logica 11. In stand-by, stato nel quale generalmente e vantaggiosamente trascorre la maggior parte della vita operativa del cilindro di serratura 1, l'assorbimento di potenza elettrica dell'unità logica 11 é preferibilmente ridotto al minimo, per esempio a non più dell'1% dell'assorbimento durante il funzionamento in wake-up o di piena operatività. L'assorbimento di potenza elettrica dell'unità logica 11 in stand-by può essere per esempio pari o inferiore a 50 µW, o comunque non superiore a qualche decina di µW.

[9]Vantaggiosamente l'interruttore di attivazione 15 é del tipo normalmente aperto. A tale scopo l'interruttore 15 può comprendere o essere costituito da uno o più contatti reed in grado di aprirsi o chiudersi in presenza di un campo magnetico o comunque di una variazione del campo magnetico in cui i contatti sono immersi. Preferibilmente, quando la chiave 9 non é inserita nel cilindro di serratura 1, i contatti reed sono aperti, in modo da non essere percorsi da corrente e ridurre l'assorbimento di potenza elettrica dell'unità logica 11 in stand-by.

Il sensore di lettura comprende preferibilmente:

-uno o più emettitori 170A predisposti per emettere opportune radiazioni di rilevamento;

-uno o più ricevitori 170B predisposti per ricevere le radiazioni di rilevamento filtrate dalla chiave 9 inserita almeno parzialmente nella sede chiave 7 o comunque nella toppa 2, dove la chiave 9 é predisposta per filtrare le radiazioni di rilevamento in modo da riprodurre la combinazione di sblocco predeterminata. Preferibilmente gli emettitori 170A e i ricevitori 170B sono predisposti rispettivamente per emettere e ricevere una radiazione elettromagnetica nella banda di lunghezze d'onda compresa tra l'infrarosso e l'ultravioletto compresi, cioà ̈ indicativamente tra 1 mm e 0,1 µm. Più preferibilmente gli emettitori 170A e i ricevitori 170B sono predisposti rispettivamente per emettere e ricevere una radiazione infrarossa, cioé con lunghezza d'onda indicativamente compresa tra 0,7 µm-1 mm, e ancor più preferibilmente compresa tra 0,7 µm-1,6 µm, rendendo tra l'altro gli emettitori 170A e i ricevitori 170B meno sensibili ai disturbi ambientali. Ulteriori vantaggi di questa scelta verranno esposti in seguito.

[10] Ciascun emettitore 170A può essere o comprendere per esempio un LED, mentre ciascun ricevitore 170B può essere o comprendere per esempio una fotocellula, un fotodiodo, un fototransistor o fotorivelatori CCD o CMOS.

Vantaggiosamente uno o più tra i seguenti elementi é alloggiato nell'involucro cilindro ed é solidale a quest'ultimo, ed é inoltre disposto all'esterno del perno di azionamento, non montato su di esso e solidale con l'involucro esterno 3: l'unità logica 11, il sensore di lettura 170A, 170B, l'uno o più emettitori 170A, l'uno o più ricevitori 170B. Così facendo tutto il circuito logico del cilindro di serratura 1 può essere fisso e solidale rispetto all'involucro esterno 3, semplificando notevolmente la realizzazione delle piste di alimentazione e di segnale che collegano i vari componenti elettronici del circuito logico e permettendo una realizzazione circuitale molto più compatta, semplice e meno ingombrante; il perno di azionamento 5, che ruota rispetto all'involucro 3, può essere invece totalmente privo di circuiti e componenti elettrici o elettronici, é estremamente semplice da realizzare e non pone problemi di alimentazione e connessioni elettriche.

Vantaggiosamente il sensore di lettura comprende una pluralità di emettitori 170A e una pluralità di ricevitori 170B, e sia gli emettitori 170A sia i ricevitori 170B sono disposti su almeno una fila che si estende trasversalmente, e più preferibilmente normalmente, alla direzione di inserimento D1 della chiave 9 nella sede chiave 7 o comunque nella toppa 2 (Figure 2, 3), permettendo di rendere gli emettitori 170A e i ricevitori 170B meno ingombranti.

[11] Vantaggiosamente, come si spiegherà più diffusamente in seguito, gli emettitori 170A sono posti di fronte ai ricevitori 170B in modo da poterli irradiare direttamente con una traiettoria rettilinea, permettendo di semplificare notevolmente la realizzazione circuitale del sensore di lettura, aumentandone l'affidabilità e permettendo di semplificare anche la costruzione della chiave 9.

Vantaggiosamente gli uno o più emettitori 170A, gli uno o più ricevitori 170B e l'unità logica 11 sono predisposti per leggere la combinazione della chiave 9 mentre quest'ultima é in movimento e viene inserita nella sede chiave 7 o comunque nella toppa 2; ciò permette di utilizzare un minor numero di emettitori 170A e ricevitori 170B rispetto al numero di finestre di codifica presenti sulla chiave, poichà ̈ con pochi sensori é possibile leggere sequenzialmente più finestre; così facendo si riduce l'assorbimento di picco e si aumenta lo spazio a disposizione all'interno dell'involucro cilindro 3 e l'autonomia del cilindro. Infatti gli emettitori 170A e i ricevitori 170B possono essere disposti su due soli array, uno per gli emettitori e uno per i ricevitori, limitando il numero di emettitori e ricevitori necessari per esempio rispetto a una matrice di emettitori/ricevitori le cui righe e colonne si estendono sull'intero fianco della chiave 9 per leggerla solo quando é completamente inserita. Inoltre iniziare a leggere la combinazione della chiave quando quest'ultima é ancora in movimento mentre viene inserita permette di anticipare la procedura di validazione della combinazione riducendo il tempo di attesa prima di poter ruotare la chiave.

[12] A tale scopo gli emettitori 170A e i ricevitori 170B sono preferibilmente disposti vicino all'apertura 2 che forma la toppa della serratura, in modo da poter iniziare il più presto possibile la lettura della combinazione della chiave 9 non appena questa inizia a essere inserita nella toppa 9. Inoltre anche la disposizione degli emettitori 170A e i ricevitori 170B vicino all'apertura 2 permette di ottimizzare il layout del circuito logico e renderlo meno ingombrante.

[13] Per migliorare l'affidabilità della lettura della combinazione della chiave quando quest'ultima é in movimento, vantaggiosamente gli uno o più emettitori 170A, gli uno o più ricevitori 170B e l'unità logica 11 sono predisposti per leggere la combinazione della chiave 9 con un cosiddetto metodo a maggioranza, o algoritmo a maggioranza (majority vote algorithm), cioé gli emettitori 170A emettono degli impulsi di radiazioni di rilevamento con frequenza sufficientemente elevata da permettere ai ricevitori 170B di effettuare più letture, preferibilmente almeno tre, e ancor più preferibilmente almeno dieci, di ogni finestra 96 della chiave 9 che passa davanti a loro mentre la chiave viene inserita nella toppa 2. La lettura con algoritmo a maggioranza riduce la probabilità di letture erronee della combinazione riprodotta dalla chiave, può essere implementata con poche istruzioni di un programma software e comportare consumi energetici assai contenuti.

[14] Per non aver bisogno di alimentazione esterna, nell'involucro cilindro 3 é alloggiato un alimentatore elettrico 19 predisposto per alimentare uno o più tra l'unità logica 11, l'uno o più emettitori 170A e l'uno o più ricevitori 170B; vantaggiosamente l'alimentatore elettrico 19, che può essere per esempio una batteria o un altro accumulatore di energia elettrochimica, é fissato all'involucro 3 o comunque é solidale ad esso, contribuendo a rendere più compatto, meno ingombrante e semplice il circuito elettronico che implementa il circuito logico del cilindro 1.

[15] Vantaggiosamente il circuito logico comprende due piastre o basette per circuiti elettronici 21A, 21B disposte affacciate l'una verso l'altra; su una delle due piastre o basette, per esempio la 21A, é fissato l'uno o più emettitori 170A mentre sull'altra delle due piastre o basette, per esempio la 21B, é fissato l'uno o più ricevitori 170B (Figura 5): tale disposizione semplifica notevolmente la realizzazione pratica del circuito logico, per esempio rendendo molto più facile affacciare gli emettitori 170A e i ricevitori 170B gli uni di fronte agli altri. In generale la contrapposizione delle piastre 21A, 21B permette di semplificare notevolmente i percorsi e le connessioni delle piste che alimentano i vari componenti del circuito logico o trasmettono i relativi segnali, e per consentire lo scambio di alimentazione elettrica o di segnali tra le due piastre può essere sufficiente utilizzare pins dedicati o un opportuno connettore.

[16] Vantaggiosamente ciascuna coppia di piastre o basette per circuiti elettrici 21A, 21B é separata, in direzione perpendicolare alla direzione di inserimento ed estrazione della chiave, da uno spazio vuoto nel quale é alloggiato l'alimentatore elettrico 19 (Figura 5): anche questo accorgimento contribuisce notevolmente alla semplificazione del circuito logico, e in particolare delle sue piste di alimentazione o di segnale, oltre che a ridurre gli ingombri complessivi del circuito stesso, permettendo di alloggiare nell'involucro cilindro 3 batterie 19 più grandi e di maggior capacità. Vantaggiosamente i contatti elettrici che toccano l'alimentatore 19 e ne forniscono l'energia al resto del circuito logico del cilindro 1, sono disposti uno su una piastra di alimentazione 21A o 21B, l'altro contatto sull'altra piastra di alimentazione dirimpettaia, rispettivamente 21B o 21A, semplificando ulteriormente il circuito.

[17] Vantaggiosamente sull'involucro cilindro 3 é ricavata un'apertura 35 disposta sulla faccia frontale o posteriore del cilindro di serratura 1, in modo da affacciarsi sullo spazio vuoto tra le due piastre o basette per circuiti elettrici 21A, 21B, permettendo di accedervi e di sostituire comodamente l'accumulatore 19, con una costruzione elettrico-meccanica assai essenziale e compatta.

Per poter aprire e chiudere con una chiave una porta da entrambi i lati può essere utile un cilindro di serratura come quello di Figura 5, provvisto di due perni di azionamento 5A, 5B azionabili l'uno inserendo una chiave per esempio dall'esterno di un'abitazione, e l'altro dall'interno.

[18] Vantaggiosamente il cilindro di serratura 1 comprende un innesto di azionamento predisposto per: -impegnarsi meccanicamente con almeno uno dei perni di azionamento 5A, 5B consentendo a quest'ultimo di azionare, p.es. ruotando su se stesso, il chiavistello 102 della serratura 100 in cui il cilindro di serratura 1 é montato, quando l'unità logica 11 rileva che nella sede chiave 7 o comunque nella toppa 2 é almeno parzialmente inserita una chiave 9 che riproduce una combinazione di sblocco uguale ad una delle combinazioni di apertura predeterminate memorizzate nell'unità logica 11; e

-disimpegnarsi meccanicamente da almeno uno dei perni di azionamento 5A, 5B impedendo a quest'ultimo di azionare, p.es. ruotando su se stesso, il chiavistello 102 quando l'unità logica 11 non rileva che nella sede chiave 7 o comunque nella toppa 2 é almeno parzialmente inserita una chiave 9 che riproduce una combinazione di sblocco uguale alla combinazione di apertura memorizzata nell'unità logica 11.

[19] Come mostrato in Figura 5, l'innesto di azionamento può comprendere uno o più alberi scorrevoli 23A, 23B, ciascuno dei quali predisposto per impegnarsi e disimpegnarsi reversibilmente con un relativo perno di azionamento 5A, 5B traslando lungo il proprio asse (freccia D2). Ciascun albero scorrevole 23A, 23B può essere permanentemente impegnato con il dente di azionamento chiavistello 25, in modo da poterlo azionare.

Il cilindro di serratura 1 é vantaggiosamente provvisto di uno o più motori di innesto 27A, 27B ciascuno dei quali predisposto per spostare un relativo albero scorrevole 23 sotto il controllo dell'unità logica 11. Come mostrato nelle Figure 4, 5 ciascun motore di innesto 27 può azionare il relativo albero scorrevole 23A, 23B tramite un riduttore di velocità comprendente le ruote dentate 29A, 29B; 31A, 31B e il meccanismo a vite/madrevite 33A, 33B.

[20] La Figura 6 mostra una forma di realizzazione di una chiave 9 particolarmente vantaggiosa e adatta a essere utilizzata per azionare un cilindro di serratura 1 secondo l'invenzione.

La chiave 9 comprende una testa di comando 90, un gambo 92 più snello della testa di comando 90 e preferibilmente un'estremità di presa 94, più larga del gambo e predisposta per essere impugnata. La testa di comando 90 ha preferibilmente forma sostanzialmente a piastra o a parallelepipedo, e più preferibilmente a parallelepipedo più o meno schiacciato. Sulla testa di comando 90 é preferibilmente ricavata una pluralità di finestre 96, alcune delle quali possono essere attraversate dalle radiazioni di rilevamento -sono cioé trasparenti alla radiazione-, mentre il materiale che le circonda é più opaco a tali radiazioni. Le finestre trasparenti 96 sono disposte in modo tale che le radiazioni di rilevamento emesse da uno degli emettitori 170A dopo aver attraversato una relativa finestra 96 colpiscono uno dei ricevitori 170B. Preferibilmente le finestre 96 sono allineate secondo una pluralità di righe 90R e di colonne 90C.

[21] Preferibilmente il numero delle righe 90R e/o delle colonne 90C é pari o superiore a tre. Per esempio il numero delle righe 90R può essere compreso tra 4 e 5, e il numero delle colonne 90C tra 4 e 10.

Tali numeri di righe e di colonne consentono a una chiave di comporre un numero sufficientemente alto di combinazioni di apertura; infatti con tre righe e tre colonne si riescono a comporre più di 500 possibili combinazioni nominali di apertura, con quattro righe e quattro colonne se ne riescono a comporre più di 65000 e con cinque righe e sei colonne se ne riesce a comporre più di un miliardo, cioé ben oltre il numero di combinazioni (100.000) al di sopra del quale la norma EN 1303 classifica una serratura al massimo grado di sicurezza.

Preferibilmente la combinazione di sblocco riprodotta dalla chiave 9 é ottenuta facendo in modo che parte delle finestre 96 siano anch'esse opache alle radiazioni di rilevamento. Il numero e la posizione delle finestre 96 trasparenti e delle finestre opache preferibilmente é diversa nelle varie colonne 90C, in modo da aumentare notevolmente il numero di combinazioni possibili potenzialmente riproducibile dalla chiave 9.

[22] Vantaggiosamente le finestre trasparenti 96 sono realizzate in un materiale sostanzialmente opaco alla luce visibile ma trasparente alla radiazione di rilevamento non visibile, cioé ultravioletta o infrarossa, emessa dagli emettitori 170A. Vantaggiosamente ciascuna finestra 96 riempie la relativa cavità ricavata nel resto della testa 90 a filo della superficie della testa stessa. Questi ultimi due accorgimenti rendono le finestre 96 praticamente invisibili a occhio nudo, riducendo notevolmente le possibilità di copiare la combinazione di apertura per esempio fotografando la chiave, prendendone calchi o sondando con attrezzi l'interno della toppa 2.

[23] Vantaggiosamente sull'estremità libera della testa di comando é presente un elemento di attivazione 98 predisposto per attivare l'interruttore di attivazione 15 quando la testa di comando 90 inizia a entrare nella toppa della serratura 2 o nella sede chiave 7. L'elemento di attivazione 98 può essere o comprendere per esempio un magnete permanente, un elettromagnete o altro generatore di campo magnetico o anche solo un pezzo di materiale elettricamente e/o magneticamente conduttore, a seconda del tipo di interruttore di attivazione 15 utilizzato. La scelta di un magnete permanente presenta il vantaggio di non richiedere una chiave 9 con batterie o altre fonti di energie interne e permette di utilizzare un interruttore che non ha contatti meccanici con la chiave (contactless), con i vantaggi che ciò comporta in termini di affidabilità dell'attivazione e molto più lunga vita operativa, grazie alla minore soggezione all'usura e agli agenti esterni; in tal caso preferibilmente l'interruttore di attivazione 15 comprende o é costituito da contatti reed aperti in assenza di campi magnetici.

[24] In alternativa l'interruttore di attivazione 15, oltre a contatti reed può comprendere un magnete permanente che, quando la chiave 9 non é inserita nel cilindro di serratura 1, tiene aperti dei contatti reed -che in questo caso sarebbero normalmente chiusimentre l'elemento di attivazione 98 comprende preferibilmente un materiale in grado di deviare le linee di flusso del campo del magnete permanente tanto da far aprire i contatti reed quando la chiave 9 é inserita nel cilindro 1. Montare il magnete permanente a bordo della serratura anzichà ̈ della chiave permette di ridurre i costi del sistema, pur consentendo di realizzare un interruttore privo di contatti meccanici con la chiave (contactless).

[25] Vantaggiosamente i due lati minori delle sezioni trasversali della testa di comando 90 hanno una forma sostanzialmente a punta di freccia ovvero a doppio spiovente (Figura 6), come corrispondentemente hanno tale forma i lati minori della toppa 2 del cilindro (Figure 2, 7), in modo da garantire il corretto orientamento della chiave nella serratura senza occupare le superfici utili della chiave riservate alle finestre di codifica. In altre forme di realizzazione non mostrate tuttavia, le sezioni trasversali della testa di comando 90 della chiave hanno vantaggiosamente una forma priva di simmetrie assiali, rotatorie, stellate o circolari, in modo da garantire che la chiave venga inserita nella toppa con un unico e ben preciso orientamento rispetto alla direzione di inserimento.

[26] Per poter aprire e chiudere con una chiave una porta da entrambi i lati, come mostrato in Figura 5 un cilindro di serratura secondo l'invenzione può essere provvisto inoltre di due toppe 2 e di alcune o tutte le seguenti voci: due o più emettitori 170A, due o più ricevitori 170B, due motori di innesto 27A, 27B, due gruppi di ruote dentate e di viti 27A, 31A, 33A; 27B, 31B, 33B. Vantaggiosamente, per ridurre l'assorbimento energetico del cilindro 1, entrambi gli emettitori 170A, i ricevitori 170B e i motori di innesto 27A, 27B sono controllati da un'unica unità logica 11 e alimentati da un unico accumulatore 19. A tale scopo il circuito logico comprende vantaggiosamente una quinta piastra o basetta per circuiti elettronici 21C che fissa meccanicamente e collega elettricamente tra loro, secondo la direzione di inserimento ed estrazione della chiave, le due basette 21A o le due basette 21B (Figura 5). Vantaggiosamente sulla quinta piastra o basetta sono disposti uno o più conduttori elettrici che collegano elettricamente tra loro i componenti elettrici ed elettronici disposti sulle due basette o piastre 21A o 21B, collegando per esempio l'unico accumulatore 19 e/o l'unica unità logica 11 a entrambi gli emettitori 170A, entrambi i ricevitori 170B e/o entrambi i motori di innesto 27A, 27B. Preferibilmente la quinta basetta 21C é già fissata e solidale alle due basette 21A o alle due basette 21B prima di essere inserita nel resto del cilindro di serratura 1: questo accorgimento permette di semplificare l'assemblaggio del cilindro stesso.

[27] Viene ora descritto un possibile esempio di utilizzo e di funzionamento del cilindro di serratura 1 e di una serratura su cui é montato.

Quando la chiave 9 non é inserita nella toppa 2 o nella sede chiave 7 della serratura, i contatti dell'interruttore di attivazione 15 sono per esempio aperti, il circuito logico del cilindro 1 é nella prima modalità di funzionamento di stand-by a consumo energetico minimo e l'albero scorrevole 23A é disimpegnato dal relativo perno di azionamento 5A.

[28] Se nella toppa 2 o nella sede chiave 7 viene inserita una chiave 9 il magnete permanente dell'elemento di attivazione 98 fa chiudere i contatti del reed che funge da interruttore di attivazione 15; la chiusura dei contatti viene rilevata dall'unità logica 11 la quale passa dallo stato di stand-by allo stato di wake-up, e da questo al funzionamento a piena operatività. L'unità logica 11 attiva quindi, iniziando ad alimentarli, gli emettitori 170A e i ricevitori 170B che iniziano a leggere la combinazione di sblocco riprodotta dalle finestre 96. Più in particolare gli emettitori 170A e i ricevitori 170B rilevano la sequenza di uni e di zeri riprodotta dalle varie colonne 90C della chiave via via che le colonne scorrono davanti agli emettitori 170A e ai ricevitori 170B, cioé mentre la chiave 9 si stà muovendo per entrare nella toppa della serratura. Se l'unità logica 11 rileva che la combinazione di sblocco letta dai ricevitori 170B é uguale a una delle combinazioni di apertura memorizzate nell'unità 11 stessa, comanda lo sblocco del cilindro 1 azionando il motore di innesto 27, il quale tramite le ruote dentate 29A, 31A e il meccanismo a vite 23A fa traslare l'albero scorrevole 23A impegnandolo con il perno di azionamento 5A e mantenendolo contemporaneamente in presa con il dente di azionamento chiavistello 25. Pertanto facendo ruotare il perno di azionamento 5A girando la chiave 9 inserita nella sede chiave 7 é ora possibile ruotare -o comunque azionare- il dente 25 e aprire o chiudere il chiavistello della serratura 102. Se la chiave 9 viene estratta dalla serratura, o comunque dalla toppa 2 o dalla sede chiave 7, preferibilmente l'unità logica 11 é programmata o comunque predisposta per disimpegnare nuovamente il perno di azionamento 5A dall'albero scorrevole 23A, impedendo nuovamente di azionare il dente 25 ruotando il perno di azionamento 5A.

[29] Se nella toppa 2 o nella sede chiave 7 viene inserita una chiave 9 che riproduce una combinazione di sblocco diversa dalla combinazione di apertura, o da una delle combinazioni di apertura, memorizzate nell'unità logica 11, oppure viene inserito un attrezzo che non riproduce alcuna combinazione leggibile dai ricevitori 170B, anche qualora l'interruttore di attivazione 15 si chiudesse -o comunque si attivassel'unità logica 11 é predisposta, o comunque programmata, per mantenere il perno di azionamento 5A disimpegnato dall'albero scorrevole 23A, facendolo girare a vuoto e impedendo di azionare il dente 25 agendo sul perno di azionamento 5A. Similmente il perno di azionamento 5A rimane disimpegnato dall'albero scorrevole 23A anche quando nella toppa 2 o nella sede chiave 7 viene inserita una chiave, o altro attrezzo, non in grado di chiudere, o comunque attivare, l'interruttore di attivazione 15.

[30] E' evidente come i precedenti insegnamenti permettono di realizzare un cilindro di serratura elettronico con profilo esterno Yale privo di alimentazione esterna, avente consumi molto bassi, una notevole autonomia energetica anche in mancanza di alimentazione esterna -indicativamente tale da richiedere la sostituzione delle batterie anche solo una volta ogni 1-2 anni- e una notevole sicurezza e resistenza contro i tentativi di effrazione o duplicazione non autorizzata della chiave.

[31] Infatti la scelta di attivare il cilindro di serratura 1 facendolo passare alla modalità di funzionamento a consumo maggiore solo quando vi viene inserita la chiave 9 abbatte notevolmente i consumi energetici del cilindro, dal momento che quest'ultimo rimane nella prima modalità di funzionamento a consumo energetico minimo, ovvero di stand-by, mediamente in almeno il 90% o comunque nella maggior parte della sua vita operativa. La particolare scelta di contatti reed per realizzare l'interruttore di attivazione 15 permette di mantenere notevolmente basso l'assorbimento energetico del cilindro di serratura 1 nello stato di stand-by, nonchà ̈ di realizzare un semplice economico interruttore privo di contatto meccanico con la chiave 9. I diversi accorgimenti che permettono di compattare e semplificare il circuito elettrico/elettronico alloggiato nel cilindro di serratura 1 contribuiscono anche a ridurne in generale i consumi energetici. Poichà ̈ il perno di azionamento 5 viene fatto ruotare manualmente dall'utilizzatore finale tramite la chiave 9, lo spostamento del chiavistello 102 e l'apertura della serratura non comportano un assorbimento di energia dall'accumulatore 19 e rendono l'utilizzo della nuova serratura del tutto equivalente -cioé manuale- a quello delle vecchie serrature meccaniche; ciò non preclude di realizzare secondo l'invenzione cilindri per serrature motorizzati di nuova generazione. Essendo utilizzati solo per spostare gli alberi scorrevoli 23A, 23B, i motori di innesto 27A, 27B assorbono pochissima energia e possono per esempio avere potenze massime indicativamente di circa 40 mW o anche inferiori.

[32] La forma sostanzialmente a piastra o a parallelepipedo della testa di comando 90, in particolare a parallelepipedo schiacciato, risulta particolarmente efficace e comodo per ruotare manualmente il perno di azionamento 5, oltre che ridurre l'usura della testa 90 stessa e dell'interno della serratura. Il gambo 92 più snello della testa di comando 90 permette vantaggiosamente di adottare una toppa 2 più stretta che protegge maggiormente i componenti interni al cilindro 1.

[33] Grazie agli accorgimenti precedenti é possibile realizzare un cilindro per serratura a chiave elettronica che abbia la forma e gli ingombri dei cilindri standardizzati correnti, e in particolare cilindri per serratura con il cosiddetto profilo europeo, inglese, scandinavo o australiano, tutti nelle versioni a ovale intero o a mezzo ovale, e ancora ulteriori profili unificati quali per esempio i cosiddetti loose inside/outside cylinder, rim cylinder, mortise cylinder o cylinder for deadbolt. La Figura 7 fornisce un esempio indicativo degli ingombri esterni delle sezioni trasversali di un comune cilindro a profilo europeo, nel quale i circuiti elettricoelettronici e i meccanismi secondo l'invenzione possono essere alloggiati: l'altezza H1 può essere circa 33 mm, la larghezza L1 circa 17 mm e la larghezza L2 circa 10 mm.

[34] Sempre dalla precedente descrizione risulta chiaro come, a differenza per esempio delle serrature a cilindro meccanico note, non sia possibile scoprire la combinazione di apertura della serratura secondo l'invenzione sondando con attrezzi meccanici l'interno della toppa 2. Anche il fatto di disporre, come nella forma di realizzazione delle Figure 1-7, gli alberi scorrevoli 23A, 23B, i motori di innesto 27A, 27B e i loro ingranaggi nella parte più interna del cilindro di serratura 1, protetti dai massicci e robusti perni di azionamento 5A, 5B, come anche l'assenza di parti rotanti esposte, aumenta notevolmente la sicurezza e la resistenza agli scassinamenti della serratura.

[35] Non necessitando di alimentazione esterna, i cilindri di serratura secondo l'invenzione possono essere sostituiti, molto agevolmente e a basso costo, ai cilindri meccanici -per esempio a pistonciniattualmente montati sulla stragrande maggioranza delle porte esterne di abitazioni, giardini, recinzioni, cantine, garages, uffici, luoghi di lavoro e luoghi ad accesso limitato in genere. Poichà ̈ la combinazione o le combinazioni per aprirlo possono essere semplicemente memorizzate nell'unità logica 11, é evidente come un cilindro per serrature 1 secondo l'invenzione si presti particolarmente ad essere usato con diverse chiavi che possono aprirlo e chiuderlo con combinazioni di apertura diverse, e permette di gestire con notevole flessibilità e facilità la modifica della combinazione -o delle combinazioni- di apertura tramite una semplice riprogrammazione dell'unità logica 11, la sostituzione di chiavi e la gestione di varie situazioni quali per esempio lo smarrimento di una chiave, il cambio di un inquilino, l'abilitazione all'apertura con una nuova chiave e una soltanto, l'apertura di una serratura con diverse chiavi e l'apertura con una sola chiave di alcune serrature ma non di altre.

[36] Gli esempi di realizzazione precedentemente descritti sono suscettibili di diverse modifiche e variazioni pur senza fuoriuscire dall’ambito di protezione della presente invenzione. In alternativa ai contatti reed l'interruttore di attivazione 15 può comprendere per esempio:

-un interruttore puramente meccanico, normalmente aperto e che viene chiuso a seguito della spinta, o altra azione meccanica, impressa dalla chiave 9 quando quest'ultima viene almeno parzialmente inserita nella toppa 2; oppure

-due contatti elettrici 160A, 160B che vengono cortocircuitati da una porzione conduttrice 162 della chiave 9, dove la porzione conduttrice 162 funge da elemento di attivazione (Figura 8).

[37] Anzichà ̈ un emettitore 170A e un ricevitore 170B di raggi infrarossi, luce visibile o radiazione ultravioletta il sensore di lettura può comprendere un lettore di microcircuiti, i quali microcircuiti possono essere alloggiati sulla chiave 9. Un cilindro di serratura secondo l'invenzione può essere anche alimentato dall'esterno, per esempio se montato su porte blindate con alimentazione esterna anche -ma non solo- allo scopo di motorizzare l'apertura, garantendo comunque il funzionamento della porta in mancanza di corrente. Un cilindro di serratura secondo l'invenzione può essere predisposto anche per essere aperto con una chiave da un solo lato di una porta, e in tal caso può essere provvisto di un solo emettitore 170A, un solo ricevitore 170B, un solo perno di azionamento 5A, un solo albero scorrevole 23A e un solo motore di innesto 27A. Una chiave 9 può essere provvista anche di più elementi di attivazione 98, disposti in modo da essere letti in sequenza mentre la chiave viene inserita o disinserita nella toppa 2 e permettere all'unità logica di riconoscere se la chiave viene inserita o estratta dal cilindro di serratura; a tale scopo un elemento di attivazione 98 può essere posto sull'estremità libera della chiave e un secondo elemento di attivazione 98 più vicino all'estremità da impugnare.

[38] In generale tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. Per esempio i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche. Si deve intendere che un'espressione del tipo "A comprende B, C, D" comprenda e descriva anche il caso particolare in cui "A é costituito da B, C, D". Gli esempi ed elenchi di possibili varianti della presente domanda sono da intendersi come elenchi non esaustivi.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1) Cilindro di serratura (1) predisposto per azionare un chiavistello di una serratura (102) e comprendente: -un involucro cilindro (3); -un perno di azionamento (5A, 5B) alloggiato nell'involucro cilindro (3) e nel quale é ricavata una sede chiave (7) predisposta per accogliere una chiave (9), sulla quale é riprodotta una combinazione di sblocco predeterminata; e dove: -il cilindro di serratura (1) é provvisto di un circuito logico il quale a sua volta comprende: -un sensore di lettura (170A, 170B) predisposto per rilevare, tramite scambio di segnali elettrici e/o magnetici e/o ottici, la combinazione di sblocco predeterminata riprodotta sulla chiave (9) quando quest'ultima é inserita almeno parzialmente nel cilindro di serratura (1); -un'unità logica (11) programmata o comunque predisposta per ricevere i segnali di uscita del sensore di lettura (170A, 170B), verificare sulla base di essi se la combinazione di sblocco predeterminata corrisponde a una combinazione di apertura predeterminata memorizzata nell'unità logica (11) e, in caso affermativo, consentire al perno di azionamento (5A, 5B) di azionare il chiavistello (102) ruotando su se stesso; -il circuito logico (11) é provvisto di un interruttore di attivazione (15) predisposto per attivare l'unità logica (11) quando la chiave (9) é inserita almeno parzialmente nel cilindro di serratura (1), facendo passare l'unità logica (11) da una prima modalità di funzionamento a consumo energetico nullo o ridotto a una seconda modalità di funzionamento a consumo energetico maggiore.
2. 2) Cilindro di serratura (1) secondo la rivendicazione 1, in cui l'interruttore di attivazione (15) é aperto, almeno quando la chiave (9) riproducente la combinazione di apertura predeterminata non é inserita nel cilindro (1).
3. 3) Cilindro di serratura (1) secondo la rivendicazione 1, in cui l'interruttore di attivazione (15) comprende o é costituito da uno o più contatti reed.
4. 4) Cilindro di serratura (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il sensore di lettura comprende: -uno o più emettitori (170A) predisposti per emettere radiazioni di rilevamento; -uno o più ricevitori (170B) predisposti per ricevere le radiazioni di rilevamento filtrate o comunque trattate dalla chiave (9) inserita almeno parzialmente nel cilindro di serratura (1), dove la chiave (9) é predisposta per filtrare o comunque agire sulle radiazioni di rilevamento in modo da riprodurre la combinazione di sblocco predeterminata.
5. 5) Cilindro di serratura (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, dove uno o più tra i seguenti elementi é alloggiato nell'involucro cilindro (3) e solidale a quest'ultimo: l'unità logica (11), il sensore di lettura (170A, 170B), l'uno o più emettitori (170A), l'uno o più ricevitori (170B).
6. 6) Cilindro di serratura secondo la rivendicazione 1, comprendente una pluralità di emettitori (170A) e una pluralità di ricevitori (170B), in cui sia gli emettitori sia i ricevitori sono disposti su almeno una fila che si estende trasversalmente alla direzione di inserimento della chiave nel cilindro di serratura (1).
7. 7) Cilindro di serratura secondo la rivendicazione 1, in cui gli uno o più emettitori (170A), gli uno o più ricevitori (170B) e l'unità logica (11) sono predisposti per leggere la combinazione di sblocco predeterminata riprodotta sulla chiave (9) mentre quest'ultima si muove e viene inserita nel cilindro di serratura (1).
8. 8) Cilindro di serratura secondo la rivendicazione 1, dove l'involucro cilindro (3) é conformato in modo da riprodurre uno dei seguenti profili standardizzati: profilo europeo ovale o semiovale, inglese ovale o semiovale, scandinavo ovale o semiovale, australiano ovale o semiovale, rim cylinder, loose inside/outside cylinder, mortise cylinder, deadbolt cylinder.
9. 9) Cilindro di serratura secondo la rivendicazione 1, comprendente un alimentatore elettrico (19) predisposto per alimentare uno o più tra l'unità logica (11), l'uno o più emettitori (170A) e l'uno o più ricevitori (170B), e l'alimentatore elettrico (19) é alloggiato nell'involucro cilindro (3) ed é solidale ad esso.
10. 10) Cilindro di serratura secondo la rivendicazione 1, dove il circuito logico comprende due piastre o basette per circuiti elettronici (21A, 21B) affacciate l'una verso l'altra, dove: -su una delle due piastre o basette per circuiti elettronici (21A) sono fissati gli uno o più emettitori (170A); -sull'altra delle due piastre o basette per circuiti elettronici (21B) sono fissati gli uno o più ricevitori (170B).
11. 11) Cilindro di serratura secondo la rivendicazione 1, in cui tra le due piastre o basette per circuiti elettronici (21A, 21B) é alloggiato l'alimentatore elettrico (19).
12. 12) Cilindro di serratura secondo la rivendicazione 1, comprendente: -due perni di azionamento (5A, 5B), ciascuno dei quali situato in prossimità di un'estremità dell'involucro cilindro (3) opposta all'estremità in prossimità della quale é situato l'altro perno di azionamento in modo da consentire di aprire una porta o altra anta, su cui il cilindro di serratura é montato, inserendo la chiave (9) da entrambi i lati della porta o altra anta; e -due sensori di lettura (170A, 170B), ciascuno dei quali predisposto per rilevare la combinazione di sblocco predeterminata riprodotta sulla chiave (9) quando quest'ultima é inserita almeno parzialmente in una estremità dell'involucro cilindro (3); -un'unità logica (11) programmata o comunque predisposta per ricevere i segnali di uscita di entrambi i sensori di lettura (170A, 170B) e consentire ad almeno uno dei perni di azionamento (5A, 5B) di azionare il chiavistello (102) se la combinazione di sblocco rilevata da almeno uno dei due sensori di lettura corrisponde alla combinazione di apertura predeterminata.
13. 13) Cilindro di serratura secondo la rivendicazione 12, dove il circuito logico comprende: a) due prime piastre o basette per circuiti elettronici (21A), ciascuna delle quali situata in prossimità di un'estremità dell'involucro cilindro (3) opposta all'estremità in prossimità della quale é situata l'altra prima piastra o basetta (21A); b) due seconde piastre o basette per circuiti elettronici (21B), ciascuna delle quali situata in prossimità di un'estremità dell'involucro cilindro (3) opposta all'estremità in prossimità della quale é situata l'altra seconda piastra o basetta (21B); c) una quinta piastra o basetta per circuiti elettronici (21C) fissata o comunque solidale alle due prime (21A) o seconde piastre o basette per circuiti elettronici (21B) e interposta tra esse; d) un'unità logica (11) o un accumulatore (19), ciascuno dei quali fissato su una sola delle prime (21A) o delle seconde piastre o basette per circuiti elettronici (21B); e dove: -su ciascuna delle prime piastre o basette per circuiti elettronici (21A) sono fissati uno o più emettitori (170A); -su ciascuna delle seconde piastre o basette per circuiti elettronici (21B) sono fissati uno o più ricevitori (170B); -sulla quinta piastra o basetta per circuiti elettronici (21C) sono presenti uno o più conduttori elettrici predisposti per permettere all'unità logica (11) di scambiare segnali e/o alimentazione elettrica con gli uno o più emettitori (170A) e/o gli uno o più ricevitori (170B) fissati su entrambe le prime (21A) o le seconde piastre o basette per circuiti elettronici (21B) e/o gli eventuali motori di innesto (27A, 27B) situati in prossimità di entrambe le estremità dell'involucro cilindro (3).
14. 14) Cilindro di serratura secondo la rivendicazione 1, comprendente un innesto di azionamento predisposto per: -impegnarsi meccanicamente con almeno uno dei perni di azionamento (5A, 5B) consentendo a quest'ultimo di azionare il chiavistello (102) della serratura in cui il cilindro di serratura (1) é montato, quando l'unità logica (11) rileva che nel cilindro di serratura (1) é almeno parzialmente inserita una chiave (9) che riproduce una combinazione di sblocco uguale alla combinazione di apertura predeterminata; e -disimpegnarsi meccanicamente da almeno uno dei perni di azionamento (5A, 5B) impedendo a quest'ultimo di azionare il chiavistello (102) della serratura in cui il cilindro di serratura (1) é montato, quando l'unità logica (11) non rileva che nel cilindro di serratura (1) é almeno parzialmente inserita una chiave (9) che riproduce una combinazione di sblocco uguale alla combinazione di apertura predeterminata.
15. 15) Chiave (9) per azionare un cilindro di serratura (1) avente le caratteristiche secondo una delle rivendicazioni precedenti, dove la chiave (9) riproduce la combinazione di sblocco predeterminata tramite una pluralità di finestre (96) disposte in modo da formare una pluralità di righe (90R) e di colonne (90C), e almeno alcune delle finestre (96) sono trasparenti a una radiazione elettromagnetica di una banda di frequenze predeterminata; dove il numero delle righe o delle colonne é pari o superiore a tre.
16. 16) Chiave (9) secondo la rivendicazione 15, dove ciascuna delle finestre può essere in alternativa: -trasparente alla luce visibile; -opaca alla luce visibile ma trasparente a una radiazione elettromagnetica non visibile, quale per esempio una radiazione infrarossa o ultravioletta.
17. 17) Chiave (9) per azionare un cilindro di serratura (1) avente le caratteristiche secondo una delle rivendicazioni precedenti, dove la chiave (9) é provvista di un elemento di attivazione interruttore (98) predisposto per comandare la chiusura o l'apertura dell'interruttore di attivazione (15) quando la chiave (9) é inserita almeno parzialmente nel cilindro di serratura (1), e l'elemento di attivazione interruttore (98) può eventualmente comprendere uno o più elementi scelti dal seguente gruppo: un magnete permanente o non permanente, un elettromagnete, un conduttore elettrico predisposto per cortocircuitare i contatti dell'interruttore di attivazione (15).