[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein motorbetriebenes Schloss und eine Vorrichtung
für eine Tür zur elektrischen Versorgung des motorbetriebenen Schlosses gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1, wobei das Schloss ein Schlossgehäuse, eine zwischen einer
Verriegeltposition und einer Entriegeltposition bewegbare Schlossfalle, einen translatorisch
beweglich gelagerten Schieber sowie einen Sperrmechanismus aufweist (umfasst), auf
den der Schieber wirkt und dabei die Schlossfalle freigibt. Ferner weist das Schloss
eine Motor- Getriebe- Einheit zum Bewegen des Schiebers über eine Engriffseinrichtung
auf.
STAND DER TECHNIK
[0002] Derartige Türschlösser sind vielfach bekannt. D. h., es existiert eine Vielzahl von
Schieber gesteuerten Türschlössern am Markt. Bei diesen Türschlössern erfolgt die
"Steuerung" der Abläufe im Türschloss über einen Schieber. Bei derartigen Türschlössern
wird der beweglich gelagerte Schieber über eine Motor-Getriebe-Einheit bewegt. D.
h., die Motor-Getriebe-Einheit ist für das Entriegeln des Türschlosses zuständig,
indem sie den Schieber anhebt. Beispiele für Schließvorrichtungen mit motorischer
Antriebseinrichtung zur Betätigung der Riegel eines Schlosses finden sich in
EP 2 016 243 B1 und
EP 1 203 860 A1.
[0003] Die bekannten Türschlösser weisen einen translatorisch beweglich gelagerten Schieber
auf. Der Schieber ist vorteilhafterweise in dem Schlossgehäuse des Türschlosses beweglich
gelagert. Der Schieber steht mit einer Schlossfalle des Türschlosses in Wirkverbindung.
Die Schlossfalle des Türschlosses ist zwischen einer Verriegeltposition und einer
Entriegeltposition bewegbar. In der Verriegeltposition ragt die Schlossfalle, die
insbesondere als Kreuzfalle ausgebildet sein kann, aus dem Türschloss, insbesondere
dem Schlossgehäuse, heraus, um so in Eingriff in eine Schlossfallenaufnahme eines
Türrahmens zu gelangen. In der Entriegeltposition ist die Schlossfalle zur Freigabe
der Tür in das Türschloss bzw. das Schlossgehäuse hineingezogen. Die Schlossfalle
kann zwischen beiden Position verschwenkt werden. Bevorzugt ist die Schlossfalle zwischen
der Verriegeltposition und der Entriegeltposition linear bewegbar gelagert.
[0004] Die Wirkverbindung zwischen dem Schieber und der Schlossfalle wird durch den Sperrmechanismus,
auch als Gelenkmechanismus bezeichnet, des Türschlosses hergestellt. Der Sperrmechanismus
verriegelt dabei die Schlossfalle. Durch eine translatorische Bewegung des Schiebers
wird die Verriegelung des Sperrmechanismus aufgehoben. Nur durch ein Aufdrücken der
Tür wird dabei die Schlossfalle bewegt. Wie auch die Schlossfalle wird auch der Zusatzfallenkopf
nur durch Aufdrücken der Tür bewegt. Dabei kommt es aber bei dem Zusatzfallenkopf
zu keinem Zeitpunkt zu einer Verriegelung des Schlosses.
[0005] Der Schieber wird bei den bekannten motorbetriebenen Türschlössern von einer Eingriffseinrichtung
mitgenommen, beispielsweise von einem Dorn, der sich auf einem Schneckenrad der Motor-Getriebe-Einheit
befindet, und der bei einer Drehung des Schneckenrades auf den Schieber auftrifft,
wodurch der Schieber innerhalb des Türschlosses bzw. des Schlossgehäuses bewegt, insbesondere
linear verschoben wird.
[0006] Als Eingriffseinrichtung ist auch ein an einem Antriebsrad angeordnetes Eingriffselement
bekannt, wobei das Antriebsrad durch die Motor-Getriebe-Einheit angetrieben wird.
In vorteilhafter Weise ist dabei die Eingriffseinrichtung exzentrisch zur Drehachse
des Antriebsrades angeordnet und ist derart ausgebildet, dass bei einer Drehbewegung
des Antriebsrades das Eingriffselement die Verschiebung des Schiebers über eine Schieberkontaktfläche,
d. h. durch Kontaktierung der Schieberkontaktfläche, durchführt. Bei der Verschiebung
des Schiebers gleitet dabei die Anlagekontur des Eingriffselements an der Schieberkontaktfläche
entlang.
[0007] D. h., durch die exzentrische Anordnung des Eingriffselements an dem Antriebsrad
gelangt das Eingriffselement bei einer Drehung des Antriebsrades in Kontakt mit dem
Schieber und nimmt diesen bei der Drehung mit. Der Schieber wird dadurch innerhalb
des Türschlosses bzw. des Schlossgehäuses bewegt, insbesondere linear verschoben.
Wird das Antriebsrad mit dem darauf angeordneten Eingriffselement bevorzugt weiter
im Uhrzeigersinn gedreht, gelangt das Eingriffselement außer Kontakt mit dem Schieber,
d. h. in eine Außerkontaktstellung mit dem Schieber. In der Außerkontaktstellung kann
die Schlossfalle auf den Sperrmechanismus wirken, was zu einer Bewegung des Schiebers
führt, wodurch wiederum der Riegel in seine Verriegelungsposition verfahrbar ist.
Diese Wirkverbindung zwischen der Außerkontaktstellung des Eingriffselements bzw.
der Eingriffseinrichtung mit dem Schieber, der Schlossfalle und dem Riegel wird insbesondere
als notwendige Maßnahme für eine Brandschutztür angesehen.
[0008] Kommt es aber zu einer Stromunterbrechung bzw. zu einem Stromausfall, d. h. dass
die Motor-Getriebe-Einheit, insbesondere der Motor, der zum Antreiben des um die Drehachse
drehbar gelagerten Antriebsrades mit dem darauf angeordneten Eingriffselements oder
die zur Mitnahme des Dorns dient, der beispielsweise auf einem Schneckenrad der Motor-Getriebe-Einheit
angeordnet ist, nicht mehr energetisch versorgt wird, kann dies in einer bestimmten
Stellung des Eingriffselements oder des Dorns relativ zum Schieber, nämlich dann,
wenn sich das Eingriffselement oder der Dorn mit dem Schieber in einer Kontaktstellung
befindet, zu einer Blockierung des Schiebers, d. h. zu einer Hemmung der translatorischen
Bewegung des Schiebers kommen. Dadurch kann die zur Betätigung des Sperrmechanismus
bestimmte Kraft nicht von bzw. auf den Schieber übertragen werden, sodass eine Verriegelung,
beispielsweise einer Panik- oder Brandschutztür, nicht mehr gewährleistet ist, insbesondere
der mit dem Schieber gekoppelte Riegel nicht in seine Verriegelungsposition bewegbar
ist. Auch darf eine Kontaktstellung des Eingriffselements oder des Dorns mit dem Schieber
nicht dazu führen, dass eine verriegelte Panik- oder Brandschutztür nicht mehr den
Panik- oder Fluchtweg freigibt.
[0009] Als Eingriffsvorrichtung soll vorliegend das Eingriffselement und der Dorn verstanden
werden.
Offenbarung der Erfindung
[0010] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur elektrischen
Versorgung für ein motorbetriebenes Schloss zu schaffen, welches im Falle einer Stromunterbrechung
bzw. im Falle eines Stromausfalls der Motor-Getriebe-Einheit, insbesondere dem Motor
noch so viel Energie zur Verfügung stellt, dass die Eingriffseinrichtung oder der
Dorn, die in Kontaktstellung mit dem Schieber stehen, außer Kontakt mit dem Schieber
gebracht werden können. Zudem ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Montageaufwand
und die Herstellungskosten für eine Vorrichtung zur elektrischen Versorgung für ein
motorbetriebenes Schloss zu reduzieren, wobei die Vorrichtung einfach und platzsparend
aufgebaut sein soll.
[0011] Diese Aufgabe wird ausgehend von einem motorbetriebenen Schloss und einer Vorrichtung
zur elektrischen Versorgung für das motorbetriebenes Schloss gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0012] Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass in das Schlossgehäuse ein Energie
speicherndes Element integrierbar ist, und dass das Energie speichernde Element an
eine Spannungsquelle anschließbar ist, und wobei das Energie speichernde Element wenigstens
so ausgelegt ist, dass im Falle eines Stromausfalls oder einer Stromunterbrechung
der Motor elektrisch betreibbar ist, um die Eingriffseinrichtung aus einer Kontaktstellung
mit dem Schieber zu bewegen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll daher auch als Gangreserve verstanden werden.
Die Energie im Energie speichernden Element erfolgt im Wesentlichen durch eine elektrostatische
Energiespeicherung, wobei der Energiespeicher mindestens eine Energiedichte von 1J/cm
3 aufweist. Dabei ist 1J=1Ws. So kann die Leistung des Motors der Motor-Getriebe-Einheit
z. B. 1 Watt betragen. Bei einer Energiedichte von 1J/cm
3 und einer angenommenen Größe des Energiespeichers von 1 cm
3 könnte die elektrische Komponente im Idealfall 1 s betrieben werden. Die Anordnung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann daher in dem Schlossgehäuse erfolgen. Die Anordnung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Energiespeicher kann dementsprechend ohne
Schaffung eines zusätzlichen Bauraumes in der Tür erfolgen.
[0013] Ein Elektrolytkondensator, der ebenfalls im Wesentlichen durch eine elektrostatische
Energiespeicherung die Energie speichert, weist z. B. bei einem Volumen von 22 cm
3 eine Energiedichte von 0,125 J/cm
3 auf. Dies bedeutet, dass zum Betrieb des Motors der Motor-Getriebe-Einheit über 1
s mit einer Leistung von 1 W durch einen Elektrolytkondensator das Volumen des Elektrolytkondensators
176 cm
3 betragen muss. Dies entspricht einer Seitenlänge des Elektrolytkondensators von ca.
5,6 cm in der Annahme, dass der Elektrolytkondensator würfelförmig ausgestaltet ist.
[0014] In einer bevorzugten Weiterbildung ist es vorgesehen, dass das Energie speichernde
Element bevorzugt eine Energiedichte von mindestens 5J/cm
3 aufweist, besonders bevorzugt eine Energiedichte von mindestens 8 J/cm
3 aufweist. Je größer die Energiedichte, desto länger ist eine Betriebsdauer des Motors
der Motor-Getriebe-Einheit mit einer bestimmten Leistung. So kann die Leistung des
Motors der Motor-Getriebe-Einheit z. B. 5 Watt betragen. Bei einer Energiedichte von
5J/cm
3 und einer angenommenen Größe des Energie speichernden Elements von 1 cm
3 könnte der Motor der Motor-Getriebe-Einheit im Idealfall 1 s betrieben werden. Je
höher die Energiedichte des Energie speichernden Elements ist, desto länger kann auch
der Betrieb des Motors der Motor-Getriebe-Einheit durch das Energie speichernden Element
erfolgen. Dementsprechend kann mit einem Energie speichernden Element von 8J/cm
3 der Motor der Motor-Getriebe-Einheit mit einer Leistung von 1 Watt 8s betrieben werden.
Dadurch kann wirkungsvoll die Eingriffseinrichtung in Außerkontaktstellung mit der
Anlagenkontur des Schiebers gebracht werden.
[0015] Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Energiespeicher ein Superkondensator ist.
Ein Superkondensator kann dabei ein Doppelschichtkondensator, ein Pseudokondensator
oder ein Hybridkondensator sein. Auch ist eine Kombination aus Doppelschichtkondensator,
Pseudokondensator und Hybridkondensator denkbar. Der Superkondensator, insbesondere
der Doppelschicht-kondensator zeichnet sich dadurch aus, dass die Energiedichte bei
gleichem Volumen verglichen mit einem Elektrolytkondensator bis zu 60 Mal größer ist.
Zudem unterliegt ein Superkondensator gegenüber einem Akkumulator nahezu keiner kalendarischen
Alterung. Auch hängen die Verfügbarkeit und der Betrieb eines Superkondensators nahezu
nicht von den Lade- und Entladezyklen ab. Der Einsatz eines Superkondensators anstatt
eines z. B. herkömmlichen Elektrolytkondensators ermöglicht somit eine platzsparende
Bauweise der gesamten Vorrichtung, wobei sich die Vorrichtung in dem Schlossgehäuse
des motorbetriebenen Schlosses derart anordnen lässt, wodurch die räumlich-körperliche
Ausdehnung der Tür, insbesondere einer Fluchttür für Menschen nicht von der räumlich-körperlichen
Ausdehnung der Vorrichtung tangiert ist.
[0016] Besonders vorteilhaft ist es, dass ein Abwärtswandler die elektrische Spannung in
eine niedrigere Spannung umwandelt, wobei durch die niedrigere Spannung der Energiespeicher
ladbar ist. Eine Nennspannung des Energiespeichers kann weit unterhalb der abgreifbaren
elektrischen Spannung der Energie der Spannungsquelle liegen, sodass der Abwärtswandler
die elektrische Spannung auf die Nennspannung umwandeln kann. In der Industrie wird
häufig z. B. eine Gleichspannung von 24 Volt eingesetzt. Die Nennspannung eines Superkondensators
als Doppelschichtkondensator kann dabei 2,5 Volt betragen. Um einer Zerstörung des
Superkondensators entgegenzuwirken, kann über den Abwärtswandler die höhere abgreifbare
Spannung auf die niedrigere Nennspannung umgewandelt werden.
[0017] Zudem ist es vorteilhaft, dass an dem Energiespeicher eine Konstantstromquelle elektrisch
angeordnet ist. Die Konstantstromquelle kann zur Begrenzung eines Ladestroms während
der Ladung des Energiespeichers genutzt werden. Zudem kann eine Überlastung des Abwärtswandlers
durch die Konstantstromquelle vermieden werden. Außerdem wird ein korrekter Betrieb
zur Ladung des Energiespeichers gewährleistet.
[0018] Ferner ist es denkbar, dass wenigstens zwei Energiespeicher in Reihe geschaltet sind.
Durch Schaltung von Energiespeichern in Reihe kann die Spannung durch die in Reihe
geschalteten Energiespeicher erhöht werden. Im Falle, dass z. B. ein Energiespeicher
2,5 Volt Nennspannung aufweist, sind in der Reihenschaltung von zwei Energiespeichern
mit einer Nennspannung von 2,5 Volt 5 Volt durch die Reihenspannung der zwei Energiespeicher
erreichbar. Auch ist es denkbar, dass eine Parallelschaltung von Energiespeichern
erfolgen kann, wodurch sich die Kapazität durch die zwei in Parallelschaltung geschalteten
Energiespeicher erhöht. Weiterhin kann eine Kombination aus einer Parallel- und Reihenschaltung
von Energiespeichern erfolgen. Durch die Erhöhung der Spannung durch die in Reihe
geschalteten Energiespeicher kann dementsprechend die elektrische Leistung durch die
in Reihe geschalteten Energiespeicher erhöht werden. Dies gilt ebenfalls für eine
Parallelschaltung, wobei sich die elektrische Leistung aus dem Produkt von Spannung
mal Strom bestimmt.
[0019] Ferner ist es denkbar, dass durch einen Aufwärtsregler eine Erhöhung der niedrigeren
Spannung durch den Aufwärtsregler auf eine erste Ausgangsspannung erfolgt. Durch den
Aufwärtsregler kann eine Verdoppelung der niedrigen Spannung erfolgen. Dabei bietet
der Aufwärtsregler einen guten Wirkungsgrad mit einer einfachen Induktivität. Zudem
können höhere Spannungen mit einem guten Wirkungsgrad mittels eines Übertragers erfolgen.
Der Übertrager kann dabei ein Transformator sein.
[0020] Ebenfalls ist es erfindungsgemäß denkbar, dass eine Erhöhung der ersten Ausgangsspannung
durch eine Kaskadeneinheit auf eine zweite Ausgangsspannung erfolgt. Dabei kann die
Kaskadeneinheit eine Villardkaskade sein. Der Platzbedarf einer Villardkaskade ist
dabei gegenüber einem Übertrager, insbesondere einem Transformator gering, da lediglich
Dioden und Kondensatoren für den Aufbau der Villardkaskade zum Einsatz kommen. Dabei
kann eine Eingangsspannung der Villardkaskade in eine nahezu beliebig hohe Ausgangsspannung
umgewandelt werden. Je nach Anzahl von Dioden und Kondensatoren, die in der Villardkaskade
zum Einsatz kommen, kann eine beliebig hohe zweite Ausgangsspannung erzeugt werden.
Die Villardkaskade wandelt eine zugeführte Wechselspannung in eine hohe Gleichspannung
um, wobei die Höhe der Gleichspannung sich nach der Anzahl der genutzten Dioden und
Kondensatoren innerhalb der Schaltung der Villardkaskade bestimmt.
[0021] In einer bevorzugten Weiterbildung ist es vorgesehen, dass die Ladung der in Reihe
geschalteten Energiespeicher durch eine passive Symmetrierschaltung erfolgt. Dabei
kann die Symmetrierschaltung mit Widerständen aufgebaut sein. So können bei einem
Einsatz von zwei Energiespeichern zwei Widerstände in Reihe geschaltet sein und durch
die Reihenschaltung mit der passiven Symmetrierung die Ladung der Energiespeicher
permanent erfolgen. Vorteilhafterweise kann bei einem Spannungsausfall die elektrische
Versorgung aus den Energiespeichern direkt erfolgen. Eine Symmetrierschaltung mit
zwei Energiespeichern kann dementsprechend zwei in Reihe geschaltete Widerstände aufweisen,
wobei an jedem Widerstand ein Energiespeicher parallel geschaltet ist. Im Falle, dass
die Energiespeicher die gleiche Nennspannung aufweisen, ist es vorteilhaft, dass die
Widerstände gleiche Widerstandswerte aufweisen.
[0022] Vorteilhaft ist es ebenfalls, dass eine Schalteinheit an dem Energiespeicher angeordnet
ist, wobei durch die Schalteinheit elektrische Energie des Energiespeichers an den
Motor der Motor-Getriebe-Einheit übertragbar ist. Die Schalteinheit kann dabei ein
Transistor sein, wobei eine Basis des Transistors an die abgreifbare elektrische Spannung
der Spannungsquelle elektrisch angeordnet sein kann. Bei einem Ausfall der elektrischen
Spannung ändert der Transistor seinen Schaltzustand, wodurch die elektrische Energie
des Energiespeichers an den Motor der Motor-Getriebe-Einheit übertragbar ist. Die
Schalteinheit kann auch ein Relais sein, wobei das Relais mit einem Eingang an die
abgreifbare elektrische Spannung elektrisch angeordnet sein kann. Bei einem Ausfall
der elektrischen Spannung kann sich ebenfalls ein Schaltzustand des Relais ändern.
Der Schaltzustand der Schalteinheit kann dabei ein Schließen oder ein Öffnen eines
Schalters sein.
[0023] In vorteilhafter Weise sind die Schalteinheit und das Energie speichernde Element
der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem Träger innerhalb des Schlossgehäuses und
insbesondere an eventuell bereits vorhandene Schaltkreise, für beispielsweise Positionssensoren,
die auf einer Leiterplatte des motorbetriebenen Schlosses angeordnet sind, und dessen
eventuell bereits vorhandene Energieversorgung anschließbar. Das bedeutet in vorteilhafter
Weise, dass die Energieversorgung des Energie speichernden Elements der Vorrichtung
als auch deren Schalteinheit für das motorbetriebene Schloss innerhalb des Schlossgehäuses
erfolgt, weshalb ein separater Kabelübergang aus dem Schlossgehäuse heraus zu einer
außerhalb des Schlossgehäuses angeordneten Energie- bzw. Spanungsquelle überflüssig
wird.
[0024] Um das Energie speichernde Element und die für die Schalteinheit notwendigen Bauteile
der Vorrichtung innerhalb des Schlossgehäuses anordnen zu können, sind diese zur Einschränkung
der Baugröße erfindungsgemäß auf eine bestimmte Kapazität und Funktion reduziert,
nämlich bei Stromausfall oder bei Stromunterbrechung, das motorbetriebene Schloss
zumindest einmalig in eine vordefinierte Position zu verfahren. Bevorzugt ist als
vordefinierte Position dabei das Außerkontaktbringen des Schiebers mit der Eingriffseinrichtung
zu verstehen.
[0025] Durch die funktionelle Einschränkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren
dadurch bedingte Minimierung der Baugröße kann eine vollfunktionsfähige Vorrichtung
zur Verfügung gestellt werden, die sich in dem Schlossgehäuse für das motorbetriebene
Schloss integrieren lässt, wodurch sich der Montageaufwand und damit die Kosten für
die Montage der Vorrichtung drastisch reduzieren lassen.
[0026] Vorzugsweise ist der Träger eine ein- oder zweiseitige Leiterplatte, die auch mehrlagig
ausgebildet sein kann, Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung für elektronische
Bauteile. Vorliegend kann als Träger auch die Leiterplatte mit der darauf angeordneten
Schalteinheit zur Steuerung des motorbetriebenen Schlosses verstanden werden. In diesem
Fall sind der Träger und die Leiterplatte integral miteinander ausgebildet. Das bedeutet,
dass die Schalteinheit und das Energie speichernde Element der Gangreserve vorzugsweise
direkt auf der Leiterplatte zur Steuerung des motorbetriebenen Schlosses angeordnet
sind. Eine zusätzliche Verdrahtung oder ein Kabelübergang zwischen der Leiterplatte
und dem Träger werden damit überflüssig.
[0027] Um jedoch auch schon bereits hergestellte oder bereits installierte motorbetriebene
Schlösser nachrüsten zu können, ist der Träger vorzugsweise eine weitere Leiterplatte,
Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung, der oder die an die Leiterplatte und/oder
die Energieversorgung des motorbetriebenen Schlosses anschließbar ist. Besonders bevorzugt
erfolgt ein Anschließen des Trägers an die Leiterplatte durch ein Aufstecken oder
ein Anstecken des Trägers auf oder an die Leiterplatte. Dies kann beispielsweise über
Steckverbindungen erfolgen, die sowohl einen mechanischen als auch einen daten- und
energieverbindenden Kontakt zwischen der Leiterplatte und dem Träger herstellen. Natürlich
ist es auch denkbar, die Leiterplatte und den Träger innerhalb des Gehäuses über einen
Kabelübergang zu verbinden.
[0028] Weist das motorbetriebene Schloss darüber hinaus auch Sensoren auf, die die Möglichkeit
bieten, die Schlossfunktionen sensorisch zu erfassen, sollte in besonders bevorzugter
Weise die Kapazität der des Energie speichernden Elements der erfindungsgemäßen Vorrichtung
derart ausgelegt sein, dass zumindest ein Signal an eine Steuereinheit oder Überwachung
weitergeleitet werden kann. Dies ist insbesondere zur Überwachung von motorbetriebenen
Schlössern notwendig, wenn diese beispielsweise in Großobjekten in sicherheitssensiblen
Bereichen eingesetzt werden.
[0029] Natürlich kann als Energie speicherndes Element auch ein Akkumulator oder zwei oder
mehr zusammen geschaltete Akkumulatoren eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, andere
Energie- bzw. Stromquellen als die genannten Energie speichernden Elemente in der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verbauen. Allerdings müssen insgesamt die Energie
speichernden Elemente die Voraussetzung erfüllen, dass diese in dem Schlossgehäuse
einsetzbar sind und zudem eine ausreichende elektrische Kapazität bieten, die es ermöglicht,
das motorbetriebene Schloss in eine wie oben beschriebene vordefinierte Position zu
fahren. Selbstverständlich ist auch eine Kombination unterschiedlicher Energie speichernder
Elemente denkbar. So könnte beispielsweise ein Kondensator in Kombination mit einem
Akkumulator in der erfindungsgemäßen Gangreserve verbaut sein.
[0030] Egal, ob die Vorrichtung und das Energie speichernde Element integral mit der Leiterplatte
ausgebildet sind oder ob die Vorrichtung und das Energie speichernde Element modular,
d. h. als ein mit der Leiterplatte zu verbindendes Bauteil ausgestaltet sind, sollte
der Träger, die Schalteinheit, die elektronischen Bauteile und das Energie speichernde
Element umfassend, so ausgestaltet bzw. so im Schlossgehäuse angeordnet sein, dass
es zu keiner Funktionsbeeinträchtigung des motorbetriebenen Schlosses kommt. Dazu
ist vorzugsweise der Träger der Vorrichtung derart konturiert, dass er Funktionselemente
des motorbetriebenen Schlosses ausspart. Das bedeutet, dass der beispielsweise als
Leiterplatte oder Platine ausgestaltete Träger in seiner Form den funktionellen Elementen
und deren Lage im Schlossgehäuse angepasst ist, um einen mechanischen Kontakt mit
diesen Elementen zu vermeiden, was im äußersten Fall zu einem Funktionsverlust des
Schlosses führen würde.
[0031] Ein Verfahren, das durch das erfindungsgemäße Kombination des motorbetriebenen Schlosses
und die Vorrichtung zur elektrischen Versorgung des Schlosses durchführbar sein kann,
beinhaltet, dass das motorbetriebene Schloss durch eine Spannungsquelle zum Öffnen
und zum Verschließen der Tür elektrisch betrieben wird und ein Energie speicherndes
Element durch eine an der Spannungsquelle abgreifbare elektrische Spannung geladen
wird, wobei bei einem Ausfall der elektrischen Spannung das motorbetriebene Schloss
durch das Energie speichernde Element elektrisch betrieben wird. Erfindungsgemäß ist
dabei vorgesehen, dass die Energie im Energie speichernden Element im Wesentlichen
durch eine elektrostatische Energiespeicherung erfolgt, wobei das Energie speichernde
Element mindestens eine Energiedichte von 1J/cm
3 aufweist.
[0032] Besonders vorteilhaft ist es, dass an dem Energie speichernden Element eine Schalteinheit
angeordnet ist und dass bei einem Ausfall der elektrischen Spannung durch eine Änderung
eines Schaltzustandes der Schalteinheit eine Energieabgabe der in dem Energie speichernden
Element geladenen Energie an den Motor der Motor-Getriebe-Einheit bewirkt wird. Die
Schalteinheit kann dabei ein Transistor oder ein Relais sein. Ein Schaltzustand kann
dabei eine geöffnete Schalterstellung oder eine geschlossene Schalterstellung sein.
Durch den Einsatz eines Transistors als Schalteinheit kann eine schnelle und gesicherte
Abgabe der Energie durch das Energie speichernde Element an den Motor der Motor-Getriebe-Einheit
durch eine schnelle Umschaltung von einem ersten Schaltzustand zu einem zweiten Schaltzustand
erfolgen. Zudem ist die Wahl eines Transistors, der auch ein Feldeffekttransistor
sein kann, von Vorteil, da dieser in der SMD-Technik auf einer Platine angeordnet
sein kann. Die Wahl eines Transistors oder eines Feldeffekttransistors in der SMD-Technik
bietet den Vorteil, dass ein Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bauraumoptimierten
Weise erfolgen kann.
[0033] Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die abgreifbare Spannung der Spannungsquelle durch
einen Abwärtsregler auf eine niedrigere Spannung als die abgreifbare Spannung reduziert
wird, wobei durch die niedrigere Spannung der Energiespeicher geladen wird. Die Nutzung
eines Abwärtswandlers bietet den Vorteil, dass bei einer hohen abgreifbaren Spannung
auch Energie speichernde Elemente mit einer sehr niedrigen Nennspannung eingesetzt
werden können. Da das Energie speichernde Element beispielsweise ein Superkondensator
sein kann, beträgt z. B. für einen Doppelschichtkondensator eine Nennspannung ca.
2,5 Volt. Bei einer abgreifbaren Spannung von 24 Volt oder 30 Volt kann durch den
Abwärtswandler die abgreifbare Spannung auf die Nennspannung von 2,5 Volt reduziert
werden. Dabei können Energie speichernde Elemente in Reihe angeordnet werden, wobei
z. B. zwei Energie speichernde Elemente mit einer Nennspannung von 2,5 Volt eine Spannung
von 5 Volt benötigen. Die benötigten 5 Volt können über den Abwärtswandler zur Verfügung
gestellt werden, wobei die Energie speichernden Elemente, die in Reihe geschaltet
sind, über eine Symmetrieschaltung, insbesondere durch eine Verwendung von Widerständen
geladen werden können. Bei der Nutzung von zwei Energie speichernden Elementen mit
der gleichen Nennspannung bietet sich daher die Ausbildung von zwei Widerständen in
Reihe mit gleichen Widerstandswerten an. Die in Reihe geschalteten Widerstände mit
den gleichen Widerstandswerten bilden einen Spannungsteiler, wobei über jeden Widerstand
die gleiche Spannung abfällt. Bei einem Anlegen von 5 Volt an die in Reihe geschalteten
Widerstände fällt dementsprechend eine Spannung von 2,5 Volt pro Widerstand ab. An
diesen Widerständen können dann parallel jeweils ein Energiespeicher mit einer Nennspannung
von 2,5 Volt angeordnet werden.
[0034] Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass die niedrige Spannung auf eine höhere
Spannung, insbesondere im Wesentlichen auf den Betrag der Eingangsspannung der Spannungsquelle
vergrößert wird. Die Vergrößerung der niedrigen Spannung auf den Betrag der Eingangsspannung
bietet den Vorteil, dass ein Austausch eines bereits verbauten motorbetriebenen Schlosses
in einer Tür, welches direkt durch eine Spannungsquelle energetisch versorgt wird,
bei einem nachträglichen Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nicht zu erfolgen
braucht. Dies senkt nachhaltig die Kosten für den nachträglichen Einbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung für eine Tür, die bereits mit einem motorbetriebenen Schloss ausgerüstet
ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und auch das Verfahren bieten den Vorteil, dass
bereits verbaute motorbetriebene Schlösser für eine Tür mit einer bestimmten Voltzahl
und einer dazu bestimmten abgreifbaren Spannung einer Energiequelle weiterhin genutzt
werden können, da lediglich zwischen der Energiequelle mit der abgreifbaren Spannung
und des motorbetriebenen Schlosses die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße
Verfahren angewendet werden kann. Zudem bietet der Einsatz eines Superkondensators
als Energiespeicher den Vorteil, dass die gesamte Vorrichtung erfindungsgemäß in dem
bauraumbegrenzten Schlossgehäuse angeordnet werden kann.
Die Vorrichtung kann bei Nutzung von zwei Superkondensatoren als Doppelschichtkondensatoren
mit einer Nennspannung von 2,5 Volt auf einer Platine mit den Ausmaßen von 1,7 cm
x 8,5 cm angeordnet sein. Bei einer Bauhöhe von ca. 1 cm und einer Konturierung, die
die mechanischen Bauteile des Schlosses ausspart, kann damit die gesamte Vorrichtung
als eine Baueinheit in dem Schlossgehäuse angeordnet werden und an die eventuell bereits
vorhandene Leiterplatte und/oder die Spannungsquelle des motorbetriebenen Schlosses
angeschlossen werden.
[0035] Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Draufsicht auf die Vorderseite eines Trägers der Vorrichtung in Form einer Leiterplatte,
auf dem die Schalteinheit und das Energie speichernde Element der Vorrichtung angeordnet
sind,
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf die Rückseite des Trägers aus Figur 1 und
- Fig. 3
- in einer perspektivischen Ansicht eine Innenansicht eines motorbetriebenen Schlosses
für eine Tür mit dem Träger der Vorrichtung aus den Figuren 1 und 2 in einem Schlossgehäuse.
[0036] In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen
versehen, weshalb diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
[0037] Die Figuren 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 für ein motorbetriebenes
Schloss 2, welches in Figur 3 dargestellt ist.
Auf einem Träger 5, der vorliegend als zweiseitige Leiterplatte ausgestaltet ist,
sind elektronische Bauteile 7 angeordnet. Die elektronischen Bauteile 7 bilden zusammen
mit Leiterbahnen auf dem Träger 5 die Schalteinheit zur Steuerung der Vorrichtung
1. Der Träger 5 ist so konturiert, dass dieser in ein Schlossgehäuse 3 des motorbetriebenen
Schlosses 2 integrierbar ist. Dazu weist der Träger 5 Aussparungen 8 auf, die Funktionselemente
des motorbetriebenen Schlosses 2 aussparen, d. h., dass mechanische Einschränkungen
der Funktionselemente des motorbetriebenen Schlosses 2 durch den Träger 5 verhindert
werden. Um das zu erreichen, sind die elektronischen Bauteile 7 in ihrer Anordnung
und Größe so gewählt, dass sie der Kontur des Trägers 5 folgen.
[0038] Zusätzlich zu den elektronischen Bauteilen 7, ist auf dem Träger 5 ein Energie speicherndes
Element 6 angeordnet. Dabei handelt es sich um einen Kondensator, genauer gesagt um
zwei zusammengeschaltete Kondensatoren, die in direkter Nachbarschaft zueinander liegen,
die als Superkondensatoren ausgebildet sein können. Die zusammengeschalteten Kondensatoren
sind so auf dem Träger 5 platziert, dass diese mit dem Träger 5 in das Schlossgehäuse
3 integrierbar sind. Natürlich können die Kondensatoren auch über den Träger 5 verteilt
angeordnet und zusammengeschaltet sein.
[0039] Die Kapazität der zusammengeschalteten Kondensatoren ist so gewählt, dass über die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bei einem Stromausfall oder einer Stromunterbrechung
das motorbetriebene Schloss 2 in eine vordefinierte Position verfahrbar ist. Die Energie
im Energie speichernden Element 6 erfolgt im Wesentlichen durch eine elektrostatische
Energiespeicherung, wobei das Energie speichernde Element 6 mindestens eine Energiedichte
von 1J/cm
3 aufweist. An dem Energie speichernden Element 6 ist der Motor 13 elektrisch verbunden.
Der Motor 13 kann über eine Spannungsquelle (nicht dargestellt) oder über das Energie
speichernde Element 6 betrieben werden. In einem Normalbetrieb wird der Motor 13 über
die Spannungsquelle mit elektrischer Energie versorgt. Im Falle eines Ausfalles der
Spannungsquelle wird die gespeicherte Energie des Energie speichernden Elements 6
dazu genutzt, um über den Betrieb des Motors 13 ein damit verbundenes Antriebsrad
14 zu drehen, um, wie dargestellt, das Eingriffselement 20, welches auf dem Antriebsrad
14 angeordnet ist, in eine Außerkontaktstellung mit dem Schieber 15 zu bringen. Im
Normalbetrieb kann das Energie speichernde Element 6 durch die Spannungsquelle permanent
geladen werden.
[0040] Ein Schalter 7, 24, bei dem es sich auch um ein elektronisches Bauteil 7 handelt,
welches auf dem Träger 5 angeordnet ist, liegt an einem Vierkantantrieb für eine Drückernuss
19, wie in Figur 3 dargestellt, an. Dabei dient der Schalter 7, 24 der Erfassung der
Stellung des Vierkantantriebes.
[0041] Figur 3 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine Innenansicht eines
motorbetriebenen Schlosses 2 für eine Tür mit dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten
Träger 5 innerhalb des Schlossgehäuses 3 für das motorbetriebene Schloss 2. Da zur
Erläuterung der Erfindung die einzelnen Bauteile des motorbetriebenen Schlosses 3
nicht relevant sind, werden nur wesentliche Elemente des motorbetriebenen Schlosses
2 bezeichnet, die zur Orientierung dienen sollen. Es wird somit die Funktionsweise
des motorbetriebenen Schlosses 2 und der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in keiner
Weise beeinträchtigt.
[0042] Den linken seitlichen Anschluss des Schlossgehäuses 3 bildet ein Stulp 9, der von
einer Schlossfalle 10, einem Zusatzfallenkopf 11 und einem Riegel 12 durchbrochen
wird.
[0043] Eine Drückernuss 19 ist um eine Betätigungsachse drehbar in dem motorbetriebenen
Schloss 2 bzw. dem Schlossgehäuse 3 des motorbetriebenen Schlosses 2 angeordnet. An
der Drückernuss 19 ist ein Betätigungsarm 21 befestigt. Der Betätigungsarm 21 kann
kraftschlüssig an der Drückernuss 19 befestigt sein. Bevorzugt ist der Betätigungsarm
21 einstückig, insbesondere monolithisch, mit der Drückernuss 19 ausgebildet. Bei
einer Bewegung der Drückernuss 19 um die Betätigungsachse gelangt der Betätigungsarm
21 in Kontakt mit dem Schieber 15. Dies führt zu einer Bewegung, insbesondere einer
Verschiebung, des Schiebers 15.
[0044] Der Schieber 15 ist mit einer Schlossfalle 10 wirkverbunden und kann diese durch
seine Bewegung von einer Verriegeltposition in eine Entriegeltposition überführen,
in der die Schlossfalle 10 und der Zusatzfallenkopf 11 durch den Stulp 9 in Richtung
des Schlossgehäuses 3 eingezogen wird. Der Schieber 15 ist translatorisch bewegbar,
insbesondere linear bewegbar, in dem motorbetriebenen Schloss 2, insbesondere in dem
Schlossgehäuse 3, gelagert. Zur Übertragung der Bewegung des Schiebers 15 in eine
Freigabe der Schlossfalle 10 ist ein Sperrmechanismus 22 vorgesehen.
[0045] Das motorbetriebene Schloss 2 weist ferner einen Motor 13 mit einer Motor-Getriebe-Einheit
zum Antreiben des um eine Drehachse drehbar gelagerten Antriebsrades 14 auf. Der Motor
13 mit der Motor-Getriebe-Einheit dient ebenfalls zum Entriegeln der Schlossfalle
10, und insbesondere zum Verschieben des Schiebers 15. Die Kraft des Motors 13 wird
über ein hier nicht näher dargestelltes Getriebe und ein Übertragungselement, welches
in Wirkkontakt mit dem Antriebsrad 14 steht, auf den Schieber 15 übertragen. Dabei
kann das Übertragungselement beispielsweise als Antriebsschnecke ausgebildet sein.
Durch eine Drehung des Übertragungselements kann das Antriebsrad 14, welches vorzugsweise
als Zahnrad, insbesondere als Schneckenrad, ausgebildet ist, um dessen Drehachse gedreht
werden. An dem Antriebsrad 14 ist exzentrisch zur Drehachse des Antriebsrades 14 ein
Eingriffselement 20 angeordnet. Das Eingriffselement 20 ist derart ausgebildet, dass
bei einer Drehbewegung des Antriebsrades 14 das Eingriffselement 20 die Verschiebung
des Schiebers 15 über eine Schieberkontaktfläche 23 des Schiebers 15 durchführt. D.h.,
bei der Verschiebung des Schiebers 15 gleitet die Anlagekontur des Eingriffselements
20 an der Schieberkontaktfläche 23 entlang. Das Eingriffselement 20 ist vorliegend
als Nocken ausgebildet. Durch die bauliche Ausgestaltung des Eingriffselements 20
benötigt der Motor nur ein relativ kleines Motormoment, um den Schieber 15 zu verschieben.
Wird das Eingriffselement 20 weiter gedreht, insbesondere im Uhrzeigersinn gedreht,
kommt das Eingriffselement 20 über die Anlagekontur 23 des Schiebers 15 in eine Kontaktstellung
mit dem Schieber 15, wodurch die translatorische Bewegung des Schiebers 15 durchführbar
ist. Kommt es in dieser Kontaktstellung zwischen dem Schieber 15 und dem Eingriffselement
20 zu einem Stromausfall, d. h., dass der Motor 13 nicht mehr energetisch versorgt
wird, führt dies zu einer Hemmung der translatorischen Bewegung des Schiebers 15 bzw.
zu einer Blockierung des Schiebers durch die Kontaktstellung mit dem Eingriffselement
20. Dadurch kann die zur Betätigung des Sperrmechanismus 23 bestimmte Kraft nicht
vom dem Schieber 15 übertragen werden, sodass eine Verriegelung, beispielsweise einer
Panik- oder Brandschutztür, nicht mehr gewährleistet ist.
[0046] Zusätzlich zu dem Motor 13 und der Drückernuss 19 befindet sich in dem Schlossgehäuse
3 ein Schließzylinder 16. Der Schließzylinder 16 steht derart mit dem Schieber 15
in Wirkverbindung, dass bei einer Betätigung des Schließzylinders 16 durch einen Schlüssel
der Schieber 15 verschoben wird. Durch die Verschiebung des Schiebers 15 kann der
Riegel 12 des motorbetriebenen Schlosses 2 betätigt, vorzugsweise eingezogen werden.
[0047] Unterhalb des Antriebsrades 14 ist zur manuellen Entriegelung des Schlosses eine
Betätigungsachse 19 in dem Schloss 2 angeordnet. In der Betätigungsachse 19 ist ein
Betätigungsglied, welches nicht explizit dargestellt ist, befestigbar. Das Betätigungsglied
kann ein Drehknopf, ein Handgriff oder dergleichen sein, welches von einem Benutzer
zur Öffnung des Schlosses betätigt werden kann.
[0048] Unterhalb der Drückernuss 19 bzw. unterhalb des Antriebsrades 14 ist eine Rückholfeder
17 angeordnet, die auf die Drückernuss 19 wirkt.
Rechts vom Antriebsrad 14, der Betätigungsachse 19, der Rückholfeder 17 und dem Schließzylinder
16, die vorliegend Funktionselemente 18 des motorbetriebenen Schlosses 2 bilden, ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, den Träger 5 mit der Schalteinheit zur Steuerung
der Vorrichtung 1 und das Energie speichernde Element 6 umfassend, innerhalb des Schlossgehäuses
3 angeordnet. Dabei ist die Kontur des Trägers 5 so gestaltet, dass diese zumindest
abschnittsweise das Antriebsrad 14, die Drückernuss 19, die Rückholfeder 17 und den
Schließzylinder 16 des motorbetriebenen Schlosses 2 ausspart. Darüber hinaus werden
Funktionselemente 18 des Schlossgehäuses 3, die vorliegend zur Durchführung von Verschlusselementen
dienen, von der Kontur des Trägers 5 ausgespart.
Der Träger 5 kann dabei zumindest abschnittsweise eine bereits im Schlossgehäuse 3
verbaute Leiterplatte 4 überschneiden, auf der beispielsweise bereits eine Elektronik
zur Abfrage der Position des Schlosses 2 bzw. dessen Regeltechnik verbaut ist. Der
Träger 5 ist über diesen Abschnitt an die Leiterplatte 4 Daten- und/oder Spannungs-Schieberkontaktfläche
versorgend angeschlossen.
Wie zu erkennen ist, ist die Baugröße der zusammengeschalteten Kondensatoren so gewählt,
dass diese in der unteren rechten Ecke des Schlossgehäuses 3 unterhalb eines Funktionselements
18 des Schlossgehäuses 3 Platz finden.
Bezugszeichenliste
[0049]
- 1
- Vorrichtung
- 2
- motorbetriebenes Schloss
- 3
- Schlossgehäuse
- 4
- Leiterplatte
- 5
- Träger
- 6
- Energie speicherndes Element
- 7
- elektronische Bauteile auf dem Träger 5
- 8
- Aussparungen im Träger 5
- 9
- Stulp
- 10
- Schlossfalle
- 11
- Zusatzfallenkopf
- 12
- Riegel
- 13
- Motor
- 14
- Antriebsrad
- 15
- Schieber
- 16
- Schließzylinder
- 17
- Rückholfeder
- 18
- Funktionselement des Schlossgehäuses 3
- 19
- Drückernuss
- 20
- Eingriffselement bzw. Eingriffseinrichtung
- 21
- Betätigungsarm
- 22
- Sperrmechanismus
- 23
- Schieberkontaktfläche
- 24
- Schalter
1. Motorbetriebenes Schloss (2), insbesondere selbstverriegelndes Panikschloss, und eine
Vorrichtung (1) für eine Tür zur elektrischen Versorgung des motorbetriebenen Schlosses
(2), wobei das Schloss (2) ein Schlossgehäuse (3), eine zwischen einer Verriegeltposition
und einer Entriegeltposition bewegbare Schlossfalle (10), einen translatorisch beweglich
gelagerten Schieber (15) sowie einen Sperrmechanismus (23) aufweist(umfasst), auf
den der Schieber (15) wirkt und dabei die Schlossfalle (10) freigibt, und wobei das
Schloss (2) eine Motor-Getriebe-Einheit aufweist, umfassend wenigstens einen Motor
(13), zum Bewegen des Schiebers (15) über eine Eingriffseinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass in das Schlossgehäuse (3) ein Energie speicherndes Element (6) integrierbar ist,
und dass das Energie speichernde Element (6) an eine Spannungsquelle anschließbar
ist, und wobei das Energie speichernde Element (6) wenigstens so ausgelegt ist, dass
im Falle eines Stromausfalls oder einer Stromunterbrechung der Motor (13) elektrisch
betreibbar ist, um die Eingriffseinrichtung (20) aus einer Kontaktstellung mit dem
Schieber (15) zu bewegen.
2. Motorbetriebenes Schloss (2) und Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (5), auf dem elektronische Bauteile (7), die Schalteinheit bildend, und
das Energie speichernde Element (6) angeordnet sind, in das Schlossgehäuse (3) integrierbar
ist.
3. Motorbetriebenes Schloss (2) und Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) an mit dem darauf angeordneten Energie speichernden Element (6) daten-
und/oder spannungsverbunden an das motorbetriebene Schloss (2) anschließbar ist.
4. Motorbetriebenes Schloss (2) und Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Energie speichernde Element (6) ein Kondensator oder zwei oder mehr zusammengeschaltete
Kondensatoren, insbesondere Superkondensatoren ist.
5. Motorbetriebenes Schloss (2) und Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Energie speichernde Element (6) ein Akkumulator oder zwei oder mehr zusammengeschaltete
Akkumulatoren ist.
6. Motorbetriebenes Schloss (2) und Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) derart konturiert und bemessen ist, dass er Funktionselemente des
motorbetriebenen Schlosses (2) ausspart.