[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Zylinderschloss und/ oder Schliessanlage mit mindestens
einem eine veränderbare Codier- und Dekodiereinrichtung enthaltenden Schloss und mindestens
einem Schlüssel, der als Haupt-oder Nebenschlüssel passend oder unpassend gemacht
werden kann.
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[0002] Aus der Schrift DE - PS 30 31 405 ist eine Schließanlage bekannt, bei welcher programmier_bare
Schlösser verbunden mit einer Zentraleinheit und programmierbare Schlüssel vorhanden
sind, in welcher ein Hauptschlüssel Nebenschlüssel passend oder nichtpassend machen
kann. Dieses System benötigt schloßexterne Elektronik und die Verknüpfung von Schlössern
mittels Zentraleinheit, sowie eine externe Energieversorgung und ein zusätzliches
Magnetfeld zur Durchführung des eigentlichen Schließvorgangs. Desweiteren wird für
jeden Schlüssel, der berechtigt sein soll, ein bestimmtes Schloß zu schließen, nicht
nur im Schloß ein schlüsselspezifischer Code gespeichert sondern auch im Schlüssel
ein nur dieses Schloß betreffender Code gespeichert, so daß für jedes Schloß, für
welches der Schlüssel eine Schließberechtigung erhält, im Schlüssel Speicherplätze
belegt werden.
[0003] Alle bisher bekannten S chlösser bestehen aus 3 Bauelementen und einer externen Energieversorgung.
Diese 3 Bauelemente sind die elektronische Steuer- und Kontrolleinheit, die elektromechanische
Einheit und die Sperreinheit. Die elektronische Steuer- und Kontrolleinheit dient
zur Speicherung, Codierung und Decodierung von Schlüsselcodes, sowie der Erkennung
von Schließberechtigung. Die elektromechanische Einheit betätigt entweder ein Schloß
oder einen Riegel, also die Sperreinheit, oder gibt den Weg zum Betätigen der Sperreinheit
frei. Die bisher bekannten konstruktorischen Lösungen von elektronischen Schlössern
sind so raum-"und energieaufwendig, daß beispielsweise zusätzlich zum Schloß und Schließzylinder
ein elektronisches Bauteil, ein elektromechanisches Bauteil und eine externe Energieversorgung
unterzubringen sind. Eine solche Konstruktion hat hohen Raumbedarf und ist kostenaufwendig.
Desweiteren bleibt bei diesen Lösungen die herkömmliche Beziehung zwischen Schlüssel
und Schloß bestehen. Es ist also nicht möglich, ohne Sicherheitsverlust mit möglichst
wenigen Schlüsseln viele Schlösser schließen zu können.
[0004] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen
gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein raumsparendes elektronisches Schloß zum
Ersatz herkömmlicher Schließzylinder ohne bauliche Veränderung und Beseitigung der
durch mechanische Codierung notwendigen Beziehung zwischen Schlüssel und Schloß ohne
Sicherheits verlust dadurch, daß ein zunächst neutrales Schloß die Codes all jener
Schlüssel eingespeichert erhält, die Schließbere chtigung haben und, da es sich um
einen mechanischen Einheitsschlüssel handelt, dann auch schließen können. Das Wesen
der Lösung ist, daß die elektronische Steuer- und Kontrolleinheit vollständig im Schließzylinder,
beispielsweise eines Normschlosses nach DIN 18 252, untergebracht werden kann. Dazu
wird ein Teil der Elektronik, welcher nicht zur reinen Schließberechtigungsprüfung
benötigt wird, wie z.B. Speicherprogrammierung, Abfrage der gesamten Speicherbelegung,
Prüfung, ob ein Schlüssel berechtigt ist, weiteren Schlüsseln eine Schließberechtigung
zu erteilen, in ein gesondertes mo biles Servicegerät ausgelagert. Damit auch zur
Energieversorgung keine bauliche Veränderung notwendig ist, wird diese im Schlüssel
untergebracht zur Versorgung der Gesamtelektronik des Systems und zum Betreiben der
Elektromechanik, deren Energieaufnahme dadurch im 1 m As gehalten werden kann, daß
der Zylinder nicht durch Zuhaltestifte blockiert ist, sondern frei dreht und im Falle
einer Schließberechtigung ein Teil mit geringerem Gewicht als 1 Gramm magnetisch einkoppelt
zur Kraftübertragung von Schlüssel auf Schließbart.
[0005] Der Schloßteil enthält im Schließzylinder einen Speicher, in welchem über looo Schlüsselcodes
gespeichert und wieder gelöscht werden können. Jeder Schlüssel erhält einen individuellen
Code, einen Prozessor und eine Energieversorgung, wobei jeder Schlüssel mechanisch
in jedes Schloß paßt.
[0006] Jedem Schloß kann nun mittels Servicegerät eingegeben werden, welcher Schlüssel eine
Schließberechtigung erhalten soll und gegebenenfalls welchem Schlüssel eine einmal
durch Speicherung erteilte Schließbere chtigung entzogen werden soll.
[0007] Wesentlich ist, daß hier jeder Schlüssel einen individuellen Code hat und Doubletten,
wie sie bisher bei Schlössern üblich sind, die von verschiedenen Personen geschlossen
werden sollen, die Sicherheit gefährden würden. Anstelle der Ausgabe von Doubletten
für ein Schloß, das von verschiedenen Personen geschlossen werden können soll, werden
in das Schloß alle Codes der Schlüssel mit Schließberechtigung eingespeichert. Dann
können verschiedene Personen, die dann nur einen Schlüssel haben, sowohl gleiche (identische)Schlösser
schließen, als auch Schlösser schließen, die andere nicht schließen können.
[0008] Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen,
daß sich ein solches Schloß eignet sowohl für alle jene Verwendungen herkömmlicher
Schließzylinder als auch für den Einsatz in Zentralschließanlagen und Hauptschlüsselanlagen.
Das System ist also aufwärts kompatibel vom einfachen einzelnen Schloß bis zur kompliziertesten
Zentralschließ- und Hauptschlüsselanlage, wobei dieses System erstmalig die Möglichkeit
beinhaltet, daß ein Schlüsselträger im Idealfall mit nur einem Schlüssel sämtliche
Schlösser, für welche er eine Berechtigung hat, ohne Sicherheitsverlust schließen
kann, wofür bei herkömmlichen Systemen eine Vielzahl von Schlüsseln (Haustüre, Garage,
Auto, Firma, Hotel, Tressor, Aktenschrank u.a.) notwendig sind. Dabei kann jedes Schloß
ohne Veränderung Einsatz finden als Zimmer-, Haus- und auch als Haustürschloß in einer
Zentralschließanlage. Die Funktion ergibt sich aus dem oder den eingespeicherten Codes.
Der Einbau ist ohne bauliche Veränderung möglich, da nur und nur der alte Schließzylinder
nebst Schließzylindergehäuse getauscht werden muß. Bei Verlust ist nun nicht mehr
aus Sicherheitsgründen ein Austausch der Anlage erforderlich, sondern es genügt das
Löschen des entsprechenden Codes mittels Servicegerät. Dabei wird ü-ber die Einga-be
der Speicherplatznummer dieser Code gelöscht; diese Nummer ist bei Einspeicherung
des Codes am Servicegerät abzulesen gewesen. Der Code selbst wird weder beim Einspeichern
noch beim Löschen oder beim Schließen direkt und damit ermittelbar übertragen.
[0009] Die einfache Bauweise ermöglicht Herstellungskosten, die jene herkömmlicher Schließzylinder
nicht übersteigen, so daß der Einsatz nicht nur auf Gebiete mit erhöhtem Sicherheits-bedarf
beschränkt ist.
[0010] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden
Zeichnungen näher erläutert.
[0011] Es zeigen
Figur 1: Zylinderkern mit Schließbart und Schlüssel
Figur 2: Schnitt des Zylinderkerns an II nach Fig. 1
Figur 3: Schnitt des Zylinderkerns an III nach Fig, 1
Figur 4: Arretierungsmechanismus bei Stecken eines Schlüssels
Figur 5: Blockschaltbild der Steuereinheit Schlüssel
Figur 6: Blockschaltbild der Steuereinheit Zylinderkern
Figur 7: schematische Darstellung Servicegerät
[0012] Der Schlüssel Fig. 1.2 besteht aus einem normierten Schaftteil und einem frei und
individuell gestaltbaren Griffteil. Das Schaftteil ist so gestaltet, daß jeder Schlüssel
mechanisch in jeden Schlüsselkanal jedes Zylinderkerns paßt.
[0013] Der Schlüsselschaft überträgt an definierten Stellen Energie und Daten in den Zylinderkern
und ist durch seine Beschaffenheit in der Lage, die erforderlichen mechanischen Schließkräfte
auf den Schließbart zu übertragen. Die Energieübertragung erfolgt vorzugsweise über
galvanische Verbindungen (Kontakte). Die Daten können entweder über galvanische Ver
bindungen (Kontakte) oder berührungslos über optische Elemente (z.B. über LED oder
LASER-Dioden) übertragen werden.
[0014] Der Griffteil Fig. 1.2 und Fig. 5 enthält die primäre und sekundäre Stromversorgung.(z.B.
Aktiv- und Ersatzbatterie), den Taktgeber, den Prozessor, den Programmspeicher, den
Nummernspeicher, die Programmiersteuerung, den Sender und Empfänger, sowie die Fehleranzeige.
[0015] Der Nummernspeicher enthält einen einzigen individuellen einmal vergebenen Code.
[0016] Der Zylinderkern ist im Zylindergehäuse vorzugsweise frei dreh bar. Er enthält in
diesem Falle auf der einen Seite eine Normöffnung, in welche der Schaft des Schlüssels
paßt. Diese Seite ist durch eine hartmetallische Scheibe Fig. 1.5 geschützt. Dahinter
befindet sich ein elektrisch isolierender Teil Fig. 1.6, der die notwendigen Kontakte
und Dekodier- und Aktiviereinheit enthält. Dieser Teil ist durch die Führung Fig.
2 gegen Verdrehung zum Zylinderkern gesichert.
[0017] Hinter Teil 6 der Fig. 1 befindet sich der freibewegliche Kupplungsteil Fig. 1.4,
der ebenfalls durch die Führung Fig. 2 gegen Verdrehung zum Zylinderkern gesichert
ist, sich aber axial bewegen läßt. Dieses Kupplungsteil ist mit einer Nut versehen,
auf welcher die Spule Fig. 1.7 aufgebracht ist. Durch die Stege Fig. 3.8 kann das
Kupplungsteil bei Aktivierung der Spule Fig. 1.7 in die Nuten Fig. 1.9 (auf Teil 3)
des Schließbartes Fig. 1.3 einrasten und somit die Kraftübertragung des Schlüssels
Fig. 1.2 zu Schließbart Fig. 1.3 ermöglichen. Durch diese Anordnung wird verhindert,
daß durch Anlegen eines externen starken Magnetfeldes eine unerlaubte Ankoppelung
des Schließzylinders an den Schließbart ermöglicht wird. Die Feder Fig. 1.1o gewährleistet
eine sichere Abkopplung des Schließe linders vom Schließbart bei nicht aktivierter
Spule. Durch einen symetrischen Aufbau des Schließsystems ist eine Benutzung von entgegengesetzten
Seiten möglich.
[0018] Die in der obigen Beschreibung gewählten Abmessungen sind an den Normen des häufigst
verwandten Schließzylinders nach DIN 18 252 ausgerichtet. Ober erläuterte Mechanik,
Elektronik und Elektromechanik ist auch in kleineren und größeren Zylinderkernen unterzubringen.
Die Reduzierung der Außenmaße des Schließzylinders ist nur durch die Dimension des
Schlüsselschaftes begrenzt.
[0019] Im eingeführten Zustand wird über die Kontakte 2 und 3 in Fig. 5 die Energieversorgung
zur Steuereinheit hergestellt. Dadurch ist gewährleistet, daß kein Energieverbrauch
bei Nichtbenützung des Schlüssels erfolgt.
[0020] Das Steuerwerk sebst besteht aus einer zentralen Prozessoreinheit (CPU), einem Taktgenerator,
einem Power-Up-Reset und der Datensende- und Empfangseinheit.
[0021] Der Power-Up-Reset gewährleistet nach erfolgter Energiezuschaltung einen definierten
Ausgangszustand der kompletten Einheit.
[0022] Der Taktgenerator erzeugt die für die CPU und die Sende-und Empfangseinheit erforderlichen
Takte. Ferner wird ein Synchronisationstakt für die Auswerteeinheit im Z y-linderkern
generiert und über das Übertragungselement Fig. 5.4 transferiert.
[0023] Das Programm in der CPU beinhaltet alle Kommunikationsabläufe zur Steuer- und Auswerteeinheit
im Zylinderkern, den variablen Codieralgorithmus, die individuelle Codenummer, sowie
einen speziellen Programmierablauf.
[0024] Die CPU verwaltet alle Programmteile und wertet die von der Steuer- und Auswerteeinheit
des Zylinderkerns kommenden Antworten aus.
[0025] Die Sende- und Empfängereinheit konvertiert die Rechnersignale entspre chend den
Übertragungsparametern in Zendesignale, bzw. Empfangssignale in Rechnersignale.
[0026] Eine Besonderheit stellt die interne Programmiersteuerung zur nachträglichen Programmierung
der Schlüsselnummer dar. Es ist nicht wie bei herkömmlicher Programmierung ses Speichers
der externe Zugriff zu Adress- und Datenleitungen notwendig, sondern wird intern durch
eine spezielle Programmierhardware und des dazugehörigen Programmierablaufs ermöglicht.
Über das Ü bertragungselement 5 und den dazugehörigen Empfänger wird der CPU ein Protokoll
übersandt, aufgrund dessen der Programmierablauf aufgerufen wird und der wiederum
die Programmierhardware in Betrieb nimmt.
[0027] Durch ein Handshake-Verfahren wird der Schlüsselcode der CPU übergeben, welche daraufhin
den externen Programmierimpuls auf U bertragungselement 7 anfordert, wodurch der Schlüsselcode
in den Speicher fest einprogrammiert wird. DasUbertragungselement Fig. 5.7 ist Bestandteil
der Steuereinheit und nur vor Einbau in den Schlüssel durch die authorisierte Programmiereinheit
zugänglich. Nach erfolgter und überprüfter Programmierung wird das Übertragungselement
7 elektrisch von der Steuereinheit abgetrennt und ist somit für immer funktionslos.
[0028] Der elektrisch isolierende Teil Fig. 1.6 enthält alle Übertragungselemente, die Steuer-
und Auswerteeinheit, sowie die Brücke der Übertragungselemente Fig. 1.2 und Fig. 1.3
zur Energieanschaltung des Schlüssels. Die Energie versorgung der Steuer- und Auswerteeinheit
erfolgt im Normalfall vom Schlüssel aus. Die Steuer- und Auswerteeinheit besteht aus
einer zentralen Prozessoreinheit (CPU),einer Taktsychronisation, einem Power-Up-Reset,
der Datensende- und Empfangseinheit, mehreren Speichergruppen, der Speicherprogrammiereinrichtung,
einer Schloßaktivierung, einem Schloßkupplungsmeßsystem, einer Alarmeinheit und der
Einrichtung_einer zusätzlichen Energieversorgung.
[0029] Der Power-Up-Reset gewährleistet nach erfolgter Energiezuschaltung einen definierten
Ausgangszustand der kompletten Einheit.
[0030] Der Taktsynchronisator empfängt vom Schlüssel ü ber das Übertragungselement Fig.
5.4 den Synchronisationstakt und leitet davon fürdie CPU und die Sende- und Empfangseinheit-alle
notwendigen Taktsignale in syncronisierter Weise ab.
[0031] Das Programm in der CPU beinhaltet alle Kommunikationsabläufe vom und zum Schlüssel,
den variablen Codierungs
- algorithmus, den speziellen Programmierablauf zum Speichern von Festwertnummern,
die Verwaltung der Nummernspeicher, die Messung und Aktivierung des Kupplungsteils,
sowie eine Alarmauswertung und -meldung und einen Ringspeicher.
[0032] Die Sende- und Empfangseinheit konvertiert die Re chnersignale entsprechend den Übertragungsparametern
in Sendesignale, bzw. Empfangsignale in Re chnersignale.
[0033] Die Speicherprogrammiereinrichtung funktioniert analog zu der im Schlüssel. Der einzige
Unterschied besteht darin, daß hier wesentlich mehr Speicherplätze für Codes vorhanden
sind und die Programmierroutine einen dementsprechend größeren Speicher verwaltet.
[0034] Die Schloßaktivierung schaltet bei erkannter Berechtigung des Schlüssels die Energie
auf den elektromechanischen Teil und koppelt damit den frei drehbaren Zylinderkern
mit dem Schließbart zusammen, wodurch die Kraftübertragung vom Schlüssel zum Schloß
ermöglicht wird. Nach Einkupplung wird die Energiezufuhr abgeschaltet und durch die
Arretierung durch die Biegungsfeder Fig. 4 kann das Schloß solange betätigt werden,
bis der Schlüssel aus dem Zylinderkern entnommen wird. Während dieser Zeit ist bei
symetrisch ausgeführten Schließzylindern ein Schließen durch einen gegenüber eingeführten
Schlüssel ausgeschlossen, da durch den Arretierungsstift Fig. 4.11 ein Ankoppeln im
zweiten Zylinderkern blockiert wird. Die Biegungsfeder wird durch den Stift Fig. 4.5
so gegen eine Nut in Teil Fig. 4.4. gedrückt, daß sie nach erfolgter Einkopplung von
Teil Fig. 4.4 über den Rand der Nut hinweggleitet und auf der Rückseite von Teil Fig.
4.4 stehenbleibt, so daß dieses sich nicht mehr in seine Ausgangsposition zurückbewegen
kann und damit ü ber den Arretierungsstift das Einkuppeln des gegenüberliegenden Teils
Fig. 4.4 verhindert wird. Bei eingestecktem Schlüssel kann also von der gegenüberliegenden
Seite nicht geschlossen werden.
[0035] Erst nach Entfernen des Steckschlüssels wird die Biegungsfeder durch eine Gegenfeder
in ihre Ausgangsstellung zurü ckgebracht. Das hat ein Auskuppeln von Teil Fig. 4.4
zur Folge und der Ausgangszustand ist wieder hergestellt. Der Arretierungsstift ist
wieder beweglich und kann ein Einkuppeln nicht mehr verhindern.
[0036] Das Servicegerät enthält mindestens 2 Steckbuchsen Fig. 7.1. und 7.2 für Steckschlüssel,
einen Steckschlüsseladapter Fig. 7.3, ein Anzeigefeld Fig. 7.4 und ein Eingabefeld
Fig. 7.5, sowie die erforderliche Sende-, Empfangs- und Bearbeitungselektronik und
deren Energieversorgung.
[0037] Das Servicegerät dient zum Speichern von Schlüsselcodes in den Speicher des Schlosses.
Hierzu wird der Schlüsseladapter in den Schlüsselkanal des Schließzylinders geschoben.
Das Gerät prüft dann, ob im Speicher des Schlosses bereits irgendein Code eines Schlüssels
gespeichert ist. Falls noch kein Schlüsselcode gespeichert ist, wird der Code des
Schlüssels gespeichert, der in die Steckschlüsseleinfuhr 1 gesteckt ist. Dieser Schlüssel
(oder die Schlüssel, wenn in Steckschlüsseleinfuhr 2 e benfalls ein Schlüssel steckt),
ist dann für die Zukunft autorisiert, anderen Schlüsseln eine Schließberechtigung
zu erteilen oder zu entziehen. D.h, jede weitere Programmierung von Schlüsselcodes
in den Speichern des Schlosses erfolgtin der Weise, daß der Schlüssel, dessen Code
in den Schloßspeicher soll, beim Servicegerät in die Ste ckschlüsseleinfuhr 2 gesteckt
wird; das Servioegerät prüft dann, ob in Steckschlüsseleinfuhr 1 der Schlüssel steckt,
dessen Code im Schloß an 1. Stelle gespeichert ist und zutreffendenfalls erfolgt die
Speicherung des neuen Schlüsselcodes; wobei im Anzeigefeld Fig. 7.4 eine Zahl erscheint,
die angibt, an wievielter Stelle der neue Schlüssel gespeichert ist. Zum Löschen einer
Schließberechtigung eines Schlüssels genügt es dann, in die Steckschlüsseleinfuhr
Nr. 1 den Schlüssel mit Programmierautorisierung für dieses Schloß zu stecken und
dann die Platznummer einzutippen des Schlüssels, dessen Schließberechtigung gelöscht
werden soll. Es tritt also zu keinem Zeitpunkt der Code selbst zutage.
[0038] Durch diese Speicherplatznummern wird auch die Zuordnung der Nummern im Ringspeicher
zu den jeweiligen Schlüsselinha-bern möglich, ohne jemals den tatsächlichen individuellen
Schlüsselcode bekanntgeben zu müssen.
1) Zylinderschloß und/oder Schließanlage mit mindestens einem eine veränderbare Codier-
und Decodiereinrichtung enthaltenden Schloß und mindestens einem jeweils umcodierbaren
Haupt- und Nebenschlüssel, von denen der Hauptschlüssel die Codier- und Decodiereinrichtung
zumindest vorübergehend derartig beeinflußt, daß ein bisher passender Nebenschlüssel
zu einem nicht mehr passenden Schlüssel und ein bisher nicht passender Schlüssel zu
einem nunmehr passenden Schlüssel (Nebenschlüssel) umcodiert wird, dadurch gekennzeichnet
, daß die für den Schließbetrieb erforderliche Sensorik, Kontakte, Elektronik, Schlüsselcodespeicher
und Elektromechanik im Schließzylinder selbst untergebracht sind, und sich im Schlüssel
ein Codespeicher mit Ubertragungselektronik sowie die gesamte Energie-versorgung für
Schlüssel und Elektronik und Elektromechanik im Schließzylinder befindet, wobei die
Elektronik zur Schloßspeicherprogrammierung mit eigener Energieversorgung in ein selbständiges
Programmiergerät ausgelagert ist.
2) Elektromechanisches Schloßsystem nach Patentanspruch 1, in welchem innerhalb des
Systems von Schlüssel und freidrehendem Schließzylinder eine elektromagnetische Kupplung
an den Schließbart und deren Energieversorgung untergebracht sind.
3) Elektromechanisches Schloßsystem nach Patentanspruch 1, in welchem Zuhaltestifte
elektromagnetisch gelöst werden und die Elektromechanik ne bst Energieversorgung dazu
im Schlüssel und/oder Schloßzylinder untergebracht sind.
4) Elektromechanisches Schloßsystem nach Patentanspruch 1, bei dem Schlüssel einen
schloßunabhängigen Code erhalten und die Schlösser bei der Herstellung zunächst codefrei
sind, also von keinem Schlüssel geschlossen werden können, aber jeder fabrikneue Schlüssel
nach Codeeingabe in den Schloßspeicher dieses schließen kann.
5) . Elektromechanisches Schloßsystem nach Patentanspruch 1, mit einem Singlechip-"Prozessor,
der serielle Daten senden und empfangen kann,auah in der Lage ist, Daten fest abzuspeichern
und auch nach Einbau mit Festdaten programmiert werden kann.
6) Elektromechanisches Schloßsystem nach Patentanspruch 1, dessen externes Programmiergerät
zum Speichern von S chlüsselcodes in den Schloßspeicher mit Speicherplatzanzeige dient,
das Speicherplätze im Schloßspeicher löschen kann und zu differenzieren vermag, ob
ein Schlüssel im Schloßspeicher nur mit Schließberechtigung oder auch mit Berechtigung
gespeichert ist, anderen Schlüsseln für das betreffende Schloß eine Schließberechtigung
zu erteilen und das beim Programmieren eines neuen Codes (nicht des 1. Codes) in den
Schloßspeicher die Anwesenheit eines zur Schließberechtigungserteilung autorisierten
Schlüssels erforderlich machen kann.
7) Elektromechanisches Schloßsystem nach Patentanspruch 1 mit Ringspeicher, in welchen
gespeichert wird, welcher Schlüssel zuletzt gesperrt (durch Angabe des Platzes, an
wel chem dieser Schlüsselcode im Schloßspeicher steht, vorzüglich nicht dur ch Codeangaben),
und alle diejenigen Schlüssel, welche vorher geschlossen haben, im Speicher ein Stück
weitergeschoben werden, wobei der Code des frühesten gerade noch gespeicherten Schloßbenutzers
wegen Überschreiten des Speicherplatzes herausfällt.