[0001] Die Erfindung ist auf dem Gebiet der mechatronischen Schliesssysteme, insbesondere
Schliesssysteme für Türen, angesiedelt. Die Erfindung betrifft einen Kopplungsmechanismus,
welches mit einem Authentifizierungssystem zusammenarbeitet und ein Objekt für einen
Benutzer zugänglich macht, nachdem dessen Berechtigung überprüft wurde. Die Erfindung
betrifft ferner ein mechatronisches Schliesssystem, in welches besagter Kopplungsmechanismus
eingebaut ist.
[0002] Kopplungsmechanismen, die dazu eingerichtet sind, nach einer Authentifizierung des
Benutzers ein Öffnen einer Tür zu ermöglichen, indem eine mechanische Verbindung zwischen
einem Türgriff und einem Riegel hergestellt wird, sind an und für sich bekannt.
[0003] US 6286347 B1 zeigt einen Kopplungsmechanismus, wie er in einer Vielzahl von (Tür-)Schliesssystemen
zum Einsatz kommt. Der Kopplungsmechanismus weist eine erste drehbar gelagerte und
eine zweite drehbar gelagerte Kopplungsanordnung, einen Kopplungsstift, eine Antriebseinheit
sowie einen Injektor auf. Die erste Kopplungsanordnung ist drehbar mit einem Verriegelungselement
verbunden. Die zweite Kopplungsanordnung ist drehbar mit einem Türgriff verbunden.
Die beiden Kopplungsanordnungen können durch den Kopplungsstift aneinander gekoppelt
werden. Dazu ist der Injektor mit der Antriebseinheit verbunden, wodurch er eine erste
und eine zweite Position einnehmen kann. Beim Übergang von der ersten in die zweite
Position übt der Injektor eine Kraft auf den Kopplungsstift aus, wodurch dieser seinerseits
seine Position verändert und die Kopplung zwischen erster und zweiter Kopplungsanordnung
bewirkt.
[0004] In Kopplungsmechanismen wie in
US 6286347 B1 beschrieben, ist sowohl der Kopplungsstift als auch der Injektor federnd gelagert.
Dies ist einerseits nötig, damit der Kopplungsstift wieder in seine ursprüngliche
(nicht koppelnde) Position zurückkehrt, sobald der Injektor von der zweiten zurück
in die erste Position wechselt. Andererseits ist dies nötig, um Fehlpositionierungen,
Alterungseffekte und dergleichen zu kompensieren.
[0005] Die federnde Lagerung von Kopplungsstift und Injektor bringt eine Reihe von Nachteilen
mit sich. Beispielsweise arbeiten in einem solchen Kopplungsmechanismus zwei Federn
gegeneinander, wodurch ein "weicher" Kopplungsmechanismus entsteht, der anfällig für
Schlagangriffe ist, das heisst, der Kopplungsstift kann durch einen Schlag zum Springen
gebracht werden. Um der Möglichkeit einer solchen Manipulation entgegenzuwirken, müssen
zusätzliche Massnahmen, beispielsweise in Form von Pickschutzbolzen, ergriffen und
in den Kopplungsmechanismus integriert werden.
[0006] Ferner kann ein Kopplungsmechanismus mit federnd gelagertem Kopplungsstift und federnd
gelagertem Injektor nicht beliebig orientiert werden. Beispielsweise können die mit
der Masse des Kopplungsstifts beziehungsweise der Masse des Injektors (und gegebenenfalls
weitere Bauteile) beaufschlagten Federn nicht ohne weiteres "auf dem Kopf", das heisst
um 180° um eine horizontale Achse gedreht, montiert werden.
[0007] Dies hätte eine Fehlpositionierung des Kopplungsstifts und damit ein Versagen des
Kopplungsmechanismus zur Folge. Letztlich weist ein Kopplungsmechanismus mit zwei
gegeneinander arbeitenden Federn einen hohen Energieverbrauch auf. Dies auch deshalb,
weil die beiden Federn mit Masse beaufschlagt sind und gegeneinander arbeiten, was
ein Anfahren einer Soll-Position (beispielsweise (Sperr-)Position) des Kopplungsstift
in regelmässigen Abständen nötig macht.
[0008] Einem Teil der genannten Nachteile von Kopplungsmechanismen mit federnd gelagertem
Kopplungsstift und federnd gelagertem Injektor kann durch die Verwendung von starren
Kopplungsmechanismen begegnet werden.
[0009] US 6145353 lehrt einen solchen starren Kopplungsmechanismus, bei welchem auf Federn verzichtet
wird. Eine Kopplung zwischen einer ersten und einer zweiten Kopplungsanordnung wird
wiederum durch ein stiftförmiges Kopplungselement realisiert, welches über einen Führungsstab
in eine "aktivierte" (koppelnde) und eine "deaktivierte" (entkoppelnde) Position gebracht
werden kann. Dabei ist das Kopplungselement so mit dem Führungsstab verbunden, dass
es dem Kopplungselement entlang der Achse, entlang welcher von der einen in die andere
besagte Position gewechselt wird, folgt.
[0010] Solch starre Kopplungsmechanismen haben den Nachteil, dass ein Übergang von der deaktivierten
in die aktivierte Position nur an einer bestimmten Sollposition zwischen erster und
zweiter Kopplungsanordnung möglich ist. Ferner sollte der Übergang zwischen aktivierter
und deaktivierter Position ebenfalls nur an der Sollposition durchgeführt werden oder
es müssen Mittel zur automatischen Rückkehr von erster und zweiter Kopplungsanordnung
in ihre Sollposition integriert werden. Letzteres erhöht wiederum den Energiebedarf.
[0011] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kopplungsmechanismus zur Verfügung
zu stellen, welcher Nachteile des Standes der Technik überwindet.
[0012] Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, ein Kopplungsmechanismus zur Verfügung
zu stellen, welcher eine gute Absicherung gegen Schlagangriffe gewährleistet, eine
hoher Benutzerfreundlichkeit, einen tiefen Energieverbrauch und eine hohe Flexibilität
bezüglich Einbau in ein mechatronisches Schliesssystem aufweist.
[0013] Es ist ferner Aufgabe der Erfindung ein entsprechendes mechatronisches Schliesssystem
zur Verfügung zu stellen.
[0014] Mindestens eine dieser Aufgaben wird gelöst durch die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen
definiert ist.
[0015] Ein erfindungsgemässer Kopplungsmechanismus kommt in einem mechatronischen Schliesssystem
zum Einsatz. Er ist insbesondere für den Einsatz in einem Türbeschlag und/oder für
den Einbau in, beziehungsweise die Nachrüstung von, im Einsatz befindlichen mechanischen
oder mechatronischen Schliesssystemen eingerichtet. Dazu ist der Kopplungsmechanismus
beziehungsweise das mechatronische Schliesssystem, in welchem der Kopplungsmechanismus
zum Einsatz kommt beispielsweise so eingerichtet, dass dieser nicht direkt ein Verrieglungselement
antreibt, sondern beispielsweise an einer Aussenfläche des Objekts (beispielsweise
der Tür) anbringbar ist und von dort, das heisst von ausserhalb des Objekts, indirekt,
insbesondere über eine Spindel, beispielsweise in Form eines Vier- oder Vielkants,
das Verriegelungselement antreibt.
[0016] Der Kopplungsmechanismus kann für den Einsatz in einem Schliesszylinder eingerichtet
sein.
[0017] Das Schliesssystem kann neben dem Kopplungsmechanismus, einen ersten Türgriff, eine
erste und eine zweite Spindel, ein Verriegelungselement, beispielsweise in Form eines
Riegels, kontaktlose (beispielsweise eine RF-Antenne, Bluetooth etc.) und/oder kontaktbehaftete
(beispielsweise Steckkarte oder Mittel zur Datenübertragung über den menschlichen
Körper) Datenübermittlungsmittel und eine Einheit zur Authentifizierung der Zugangsberechtigung
eines Benutzers aufweisen. Ferner kann das Schliesssystem einen Schliesszylinder,
beispielsweise einen Doppelzylinder, aufweisen.
[0018] Beim ersten Türgriff handelt es sich insbesondere um den Türgriff, der sich auf derjenigen
Seite des zu öffnenden Objekts befindet, von welcher aus in der Regel eine Authentifizierung
nötig ist, um das Objekt zu öffnen.
[0019] In einem solchen Schliesssystem schaltet der nachfolgend beschriebene Kopplungsmechanismus
insbesondere dann von einem geschlossenen (entkoppelten), das heisst auch durch Betätigung
des ersten Türgriffs nicht zu öffnenden Schliesssystems, in einen offenen (eingekoppelten),
das heisst durch Betätigung des ersten Türgriffs zu öffnenden Zustand, nachdem der
Benutzer als berechtig identifiziert wurde.
[0020] Der erfindungsgemässe Kopplungsmechanismus weist ein äusseres Kopplungsteil, ein
inneres Kopplungsteil, ein Kopplungszwischenstück, ein Kopplungselement und einen
Antrieb auf. Dabei ist das äussere Kopplungsteil um eine Drehachse drehbar gelagert
und das innere Kopplungsteil ist relativ zum äusseren Kopplungsteil drehbar gelagert.
[0021] Das Kopplungselement ist insbesondere ein Kopplungsstift. Nachfolgend wird in der
Regel der anschaulichere Begriff des Kopplungsstifts dem allgemeineren Begriff des
Kopplungselements vorgezogen. Dies soll allerdings nicht als Einschränkung auf ein
stiftförmiges Kopplungselement ausgelegt werden. Ferner gelten Merkmale, welche nachfolgend
am Beispiel des Kopplungsstifts gezeigt werden, sinngemäss auch für Kopplungselemente.
[0022] In der Regel sind äusseres und inneres Kopplungsteil um dieselbe genannte Drehachse
drehbar gelagert.
[0023] Das äussere Kopplungsteil kann über eine erste Spindel mit dem ersten Türgriff verbunden
sein, während das innere Kopplungsteil über eine zweite Spindel mit dem Verriegelungselement
verbunden ist. Andere Konfigurationen zwischen inneren/äusserem und erster/zweiten
Spindel, beziehungsweise Türgriff/Verriegelungselement sind natürlich auch denkbar.
[0024] Der Kopplungsstift, ist entlang einer zur Drehachse radialen Achse bewegbar. Mit
einer zur Drehachse radialen Achse ist eine Achse gemeint, welche ausgehend von der
Drehachse von dieser in geradem Verlauf wegführt. Dabei steht die radiale Achse insbesondere
senkrecht zur Drehachse.
[0025] Nachfolgend wir auch der Begriff einer zur Drehachse tangentialen Bewegung verwendet.
Damit ist eine Bewegung gemeint, welche im Wesentlichen entlang einer durch eine Drehung
um die Drehachse definierten Bahn verläuft. Eine tangentiale Position, Führung etc.
ist entsprechend aufzufassen.
[0026] Der Antrieb ist dazu eingerichtet, das Kopplungszwischenstück von einer ersten Position
in eine zweite Position und von der zweiten in die erste Position zu bewegen, wobei
die erste Position durch einen ersten Abstand von der Drehachse und die zweite Position
durch einen zweiten Abstand von der Drehachse definiert ist.
[0027] Der erfindungsgemässe Kopplungsmechanismus ist insbesondere dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb eine Federspindel aufweist, über welche er das Kopplungszwischenstück
zwischen der ersten und der zweiten Position hin und her bewegt. Dazu ist die Federspindel
zwischen Antrieb und Kopplungszwischenstück geschaltet. Insbesondere ist sie unmittelbar
vor dem Kopplungszwischenstück oder in dieses eingebettet angeordnet und in direktem
Kontakt mit demselben.
[0028] Die Federspindel weist insbesondere eine Feder, eine Welle und einen Positionierungspin
auf.
[0029] Allerdings kann die Feder auch so eingerichtet sein, dass die Federspindel keine
Welle umfasst. Insbesondere kann die Federspindel im Wesentlichen aus der Feder selbst,
beispielsweise einer Schraubenfeder, bestehen.
[0030] Federspindel und Kopplungszwischenstück sind insbesondere so relativ zueinander angeordnet,
dass jede translatorische Bewegung der Federspindel oder eines Elements derselben,
insbesondere der Feder, entlang derjenigen Achse erfolgt, entlang welcher das Kopplungszwischenstück
von der ersten in die zweite Position bewegt wird.
[0031] Insbesondere wird die Feder entlang besagter Achse bewegt. Ergänzend kann die Feder
entlang besagter Achse elastisch deformiert werden, beispielsweise um vom Antrieb
geleistete Arbeit zu speichern.
[0032] Die Federspindel kann insbesondere eine, beispielsweise aus den zuvor genannten Bauteilen
bestehende, Einheit sein.
[0033] Sowohl die zuvor genannte relative Anordnung zwischen Federspindel und Kopplungszwischenstück,
als auch die Realisierung der Federspindel als Einheit führen zu einem verringerten
Platzbedarf des Kopplungsmechanismus, einem vereinfachten Zusammenbau desselben sowie
zu einem erhöhten Federbeziehungsweise Schaltweg.
[0034] Bei der Feder handelt es sich insbesondere um eine Schraubenfeder.
[0035] Die Federspindel ist insbesondere als lineare Anordnung realisiert. Beispielsweise
handelt es sich bei der Feder um eine Schraubenfeder, wobei die Längsachse der Schraubenfeder
parallel zu einer Längsachse der Welle verläuft oder mit dieser zusammenfällt. Die
Richtung dieser Längsachsen verläuft insbesondere entlang der Achse, entlang welcher
das Kopplungszwischenstück von der ersten in die zweite Position bewegt wird.
[0036] Insbesondere Federspindel in linearer Anordnung haben gegenüber anderen Anordnungen,
beispielsweise solchen mit Torsionsfedern, die zuvor genannten Vorteile.
[0037] Die durch die Federspindel gegebene Einheit, das heisst das Bauteil "Federspindel",
ist dazu eingerichtet zwei Funktionen zu erfüllen, für die normalerweise zwei getrennte
Bauteile nötig sind: zum einen ist diese Einheit eingerichtet, das Kopplungszwischenstück
von der ersten in die zweite Position zu bewegen und zum anderen ist diese Einheit
eingerichtet, vom Antrieb geleistete Arbeit zu speichern.
[0038] Der Aspekt des Speicherns von vom Antrieb geleisteter Arbeit wird nachfolgend noch
im Detail beschrieben.
[0039] Der erfindungsgemässe Kopplungsmechanismus ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass
der Kopplungsstift derart durch das Kopplungszwischenstück zwangsgeführt ist, dass
seine Position entlang der radialen Achse vollständig durch das Kopplungszwischenstück
definiert ist. Dabei koppelt der Kopplungsstift das äussere Kopplungsteil nicht mit
dem inneren Kopplungsteil, wenn das Kopplungszwischenstück in der ersten Position
ist, und der Kopplungsstift koppelt das äussere Kopplungsteil mit dem inneren Kopplungsteil,
wenn das Kopplungszwischenstück in der zweiten Position ist.
[0040] Die Kopplung zwischen erstem und zweitem Kopplungsteil ist insbesondere dadurch gegeben,
dass der in einer Bohrung des äusseren Kopplungsteils entlang der radialen Achse führbar
gelagerte Kopplungsstift in der zweiten Position des Kopplungszwischenstücks zusätzlich
in eine Aussparung des inneren Kopplungsteils greift.
[0041] Dadurch befindet sich das Schliesssystem in dem bereits erwähnten, durch Betätigung
des ersten Türgriffs zu öffnenden Zustand, wenn sich das Kopplungszwischenstück in
der zweiten (das heisst eingekoppelten) Position befindet. Andererseits befindet sich
das Schliesssystem im eingangs erwähnten, nicht durch Betätigung des ersten Türgriffs
zu öffnenden Zustand, wenn sich das Kopplungszwischenstück in der ersten (das heisst
entkoppelten) Position befindet.
[0042] Der Kopplungsstift kann insbesondere so mit dem Kopplungszwischenstück verbunden
sein, dass der Kopplungsstift in beide Richtungen entlang der radialen Achse nur zusammen
mit dem Kopplungszwischenstück seine Position relativ zu einem anderen Bauteil des
Kopplungsmechanismus verändert. Beim anderen Bauteil des Kopplungsmechanismus handelt
es sich insbesondere um das innere Kopplungsteil.
[0043] Ferner kann die gesamte Energie, welche zu einer Positionsänderung des Kopplungsstifts
entlang der radialen Achse nötig ist, einzig von der Bewegung des Kopplungszwischenstücks
stammen. Dies bedeutet insbesondere, dass der Kopplungsstift selbst nicht federnd
gelagert ist, sondern in radiale Richtung starr mit dem Kopplungszwischenstück verbunden
ist, beispielsweise indem der Kopplungsstift in das Kopplungszwischenstück einhackt.
[0044] Der Kopplungsstift kann aber relativ zum Kopplungszwischenstück in radiale Richtung
so viel Spiel aufweisen, dass eine allfällige zur Drehachse tangentiale Bewegung des
Kopplungsstifts noch möglich ist.
[0045] Durch eine in radiale Richtung starre Verbindung zwischen Kopplungsstift und Kopplungszwischenstück,
die faktisch kein Spiel in radialer Richtung aufweist, kann verhindert werden, dass
es zu Ermüdungserscheinung und somit zu Positionsungenauigkeiten kommt.
[0046] In einer Ausführungsform bildet das Kopplungszwischenstück eine zur Drehachse tangentiale
Führung des Kopplungsstifts, wobei Führung und Kopplungsstift dazu eingerichtet sind,
dass eine durch die Führung gegeben tangentiale Bewegung des Kopplungselements unabhängig
von der Position des Kopplungszwischenstück bewegbar ist.
[0047] Dabei kann die Führung in einem Schnitt senkrecht zur Drehachse und wenn sich das
Kopplungszwischenstück in seiner zweiten Position befindet keinen konstanten Abstand
zu einer aussenliegenden Fläche des äusseren Kopplungsteils aufweisen, das heisst,
die Führung weist einen von der tangentialen Position abhängigen Abstand zur besagten
Fläche auf.
[0048] Insbesondere wird der Kopplungsstift von einer auf der Führung zentral, beziehungsweise
mittig gelegenen und durch das nicht Betätigen des Türgriffs definierten Position
("Ruheposition") zu einer gegen ein äusseres Ende der Führung hin gelegenen und durch
eine Betätigung des Türgriffs definierte Position geführt. Dabei nimmt besagter Abstand
gegen die äusseren Enden der Führung hin zu.
[0049] Dies ist eine Folge davon, dass die Führung in der ersten Position des Kopplungsstücks
einen konstanten oder gegen die äusseren Enden der Führung hin zunehmenden Abstand
von einer aussenliegenden, dem Kopplungsstift zugewandten Aussenfläche des inneren
Kopplungssteil aufweisen sollte. Damit wird verhindert, dass der Kopplungsstift bei
Betätigung des ersten Türgriffs und wenn sich das Kopplungszwischenstück in der ersten
Position befindet (entkoppelt), dem inneren Kopplungsteil entlangschleift oder mit
dem inneren Kopplungsteil verkantet. Insbesondere kann die aussenliegende, dem Kopplungsstift
zugewandte Aussenfläche des inneren Kopplungssteil in einem Schnitt senkrecht zur
Drehachse im Wesentlichen kreisförmig sein, wobei der Mittelpunkt des zugehörigen
Kreises die Drehachse ist, und die Führung kann in der ersten Position des Kopplungszwischenstücks
einen konstanten Abstand zu besagter Aussenfläche des inneren Kopplungssteil aufweisen.
In diesem Fall ist die Form der Führung in einem Schnitt senkrecht zur Drehachse ein
Kreisbogen, wobei der dem Kreisbogen zugrunde liegende Kreis die Drehachse als Mittelpunkt
hat.
[0050] In anderen Worten: die Kopplungsfläche kann die zuvor genannte tangentiale Führung
bilden. Die Kopplungsfläche und die der Kopplungsfläche zugewandte Aussenfläche des
inneren Kopplungssteil können konzentrisch in Bezug auf die Drehachse angeordnet sein,
wenn sich das Kopplungszwischenstück in der ersten Position befindet. Entsprechend
weist die Kopplungsfläche einen Abstand von besagter Aussenfläche des inneren Kopplungsteils
auf, der in Funktion des Abstandes von der Ruheposition zunimmt, wenn sich das Kopplungszwischenstück
in der zweiten Position befindet. Damit kann - wie erwähnt - ein Entlangschleifen
des Kopplungsstifts am inneren Kopplungsteil beziehungsweise ein Verkanten mit demselben
verhindert werden.
[0051] In einer Ausführungsform ist das Kopplungszwischenstück in zur Drehachse radialer
Richtung elastisch verformbar, insbesondere um ein Verkanten oder Abnützung des Kopplungsstifts,
beziehungsweise des Kopplungszwischenstücks und damit verbundener Bauteile zu verhindert.
[0052] Das Kopplungszwischenstück hat dabei eine Steifheit, die grösser ist als diejenige
der Feder der Federspindel. Damit wird sichergestellt, dass die Positionierung des
Kopplungsstifts von der Position des Kopplungszwischenstücks bestimmt wird.
[0053] In einer Ausführungsform ist die Federspindel dazu eingerichtet, vom Antrieb geleistete
Arbeit in einer Deformation der Feder der Federspindel zu speichern. Die Energie wird
insbesondere dann in der Feder gespeichert, wenn die relative Lage von erstem und
zweitem Kopplungsteil eine Positionsänderung des Kopplungsstifts, beziehungsweise
des damit verbundenen Kopplungszwischenstücks, entlang der radialen Richtung nicht
zulässt.
[0054] Dies ist beim Übergang vom entkoppelten in den eingekoppelten Zustand insbesondere
dann der Fall, wenn die Aussparung des innere Kopplungsteils auf Grund einer (beispielsweise
verfrühten) Betätigung des ersten Türgriffs nicht in einer Linie mit der Bohrung des
äusseren Kopplungsteils liegt. Beim Übergang vom eingekoppelten in den entkoppelten
Zustand ist dies insbesondere dann der Fall, wenn sich inneres und äusseres Kopplungsteil
noch nicht in der durch die Lage des unbetätigten Türgriffs gegebenen Ruheposition
befinden. In diesem Fall wirkt eine Klemmkraft auf den sowohl in der Aussparung des
inneren als auch in der Bohrung des äusseren Kopplungsteils befindlichen Kopplungsstifts,
wodurch besagter Übergang verhindert wird.
[0055] Ergänzend kann die Welle eine Längsachse aufweisen und das Kopplungszwischenstück
durch ein Bewegen der Feder entlang dieser Längsachse bewegbar sein.
[0056] Dazu kann das Kopplungszwischenstück eine erste Fläche, welche sich im Gebiet des
gegen die Kopplungsteile hin gerichteten Ende der Welle befindet, und eine zweite
Fläche aufweisen, welche sich im Gebiet des von den Kopplungsteilen abgewandten Ende
der Welle befindet. Erste und zweite Fläche sind insbesondere senkrecht zur Längsachse
der Welle orientiert. Ferner kann sich die Feder zwischen diesen beiden Flächen befinden,
wobei sie durch Drehen der Welle um eine Drehachse über den Positionierungspin in
dem durch die beiden Flächen begrenzten Gebiet entlang der Längsachse bewegbar ist.
In dieser Ausführungsform entspricht die Längsachse insbesondere der Drehachse der
Spindel.
[0057] Das Kopplungszwischenstück kann nun dadurch bewegbar sein, dass die Feder gegen die
erste Fläche (Übergang von erster in zweite Position) beziehungsweise gegen die zweite
Fläche (Übergang von zweiter in erste Position) drückt.
[0058] In der eben beschriebenen Ausführungsform kann die vom Antrieb geleistete Arbeit
in der Feder gespeichert werden, indem diese zwischen dem Positionierungspin und der
ersten Fläche, beziehungsweise zwischen dem Positionierungspin und der zweiten Fläche
komprimiert wird.
[0059] Der Kopplungsmechanismus kann so eingerichtet sein, dass die Feder höchstens mit
einem maximalen Gewicht beaufschlagt ist, welches dem Gesamtgewicht des Kopplungszwischenstücks
und des Kopplungsstifts entspricht.
[0060] Das Gewicht, mit welchem die Feder beaufschlagt wird, ist insbesondere bei Angriffen
auf den Kopplungsmechanismus (beispielsweise Schlagangriff) und für die Zuverlässigkeit
des Kopplungsmechanismus in Abhängigkeit seiner Orientierung relevant. Dies gilt insbesondere
dann, wenn sich das Kopplungszwischenstück in der ersten Position ("entkoppelt") befindet,
wobei ein tieferes beaufschlagendes Gewicht von Vorteil ist.
[0061] Ob die Feder mit besagtem Gesamtgewicht, mit einem Teil dieses Gewichts oder gar
nicht mit Gewicht beaufschlagt ist, kann insbesondere von der Orientierung des Kopplungsmechanismus
abhängen und einer darauf abgestimmten Anordnung von Auflagepunkten, Anschlägen, Fortsätzen
etc.
[0062] Um das maximale Gewicht, mit welchem die Feder beaufschlagt wird, weiter zu reduzieren,
können Kopplungszwischenstück und Kopplungsstifts aus einem leichten Material, beispielsweise
Plastik, und/oder mit gewichtsreduzierende Aussparungen, Hohlstellen etc. gefertigt
sein. Ferner kann die Steifheit der Feder auf das Gewicht von Kopplungszwischenstück
und Kopplungsstift sowie gegebenenfalls auf die vorgesehene Orientierung des Kopplungsmechanismus
abgestimmt sein.
[0063] Die Welle sowie weitere Bauteile des Kopplungsmechanismus können so gelagert sein,
dass diese unabhängig von der Orientierung des Kopplungsmechanismus die Feder nicht
mit einer Kraft beaufschlagen.
[0064] Beispielsweise durch solche Massnahmen kann der Kopplungsmechanismus so eingerichtet
sein, dass das Kopplungszwischenstück die erste und zweite Position unabhängig von
der Orientierung des Kopplungsmechanismus korrekt einnimmt, womit auch die radiale
Position des Kopplungsstifts dazu führt, dass der Kopplungsmechanismus entweder die
entkoppelte oder die eingekoppelte Position einnimmt, jedoch keine dazwischenliegende
Position. Dies erlaubt einen zuverlässigen Einsatz des Kopplungsmechanismus unabhängig
von dessen Orientierung im Schliesssystem, beziehungsweise unabhängig von der Orientierung
des Schliesssystems.
[0065] Die Positionierungsgenauigkeit des Kopplungszwischenstücks, beziehungsweise der radialen
Position des Kopplungsstifts, kann ferner durch Einstellen der Reibung zwischen Positionierungspin
und Feder erhöht werden. Dazu kann beispielsweise die Oberflächenbeschaffenheit des
Positionierungspins und/oder der Feder so verändert werden, dass die Reibung zwischen
diesen beiden Elementen zumindest in der entkoppelten, ergänzend auch in der eingekoppelten,
Position erhöht ist.
[0066] Alternativ oder ergänzend kann die Federspindel so eingerichtet sein, dass die Feder
in einem Kontaktbereich mit dem Positionierungspin in der entkoppelten und in der
eingekoppelten Position des Kopplungsmechanismus eine kleine Steigung entlang der
Drehachse aufweist. Auch dies garantiert ein gutes Verharren des Kopplungsmechanismus
in den besagten Positionen.
[0067] Massnahmen der oben genannten Art (beispielsweise schwach oder nicht mit Masse beaufschlagte
Feder, Einstellen der Reibung zwischen Feder und Positionierungspin, Steigung der
Feder) führen einzeln oder in Kombination zu einem verbesserten Schutz vor Umwelteinflüssen
(beispielsweise Vibrationen) und vor Manipulationen (beispielsweise Schlägen und Stössen),
indem sie ein Verharren des Kopplungsmechanismus insbesondere im entkoppelten Zustand
fördern. Solche Massnahmen können folglich für den Kopplungsmechanismus, beziehungsweise
das Schliesssystems, in welches dasselbe eingebaut ist, sicherheitsrelevant sein.
[0068] Ein weiterer Vorteil solcher Massnahmen und der resultierenden erhöhten Positionierungsgenauigkeit
des Kopplungsmechanismus insbesondere in der entkoppelten Position ist, dass keine
Ermüdungseffekte auftreten. Insbesondere bei Schliesssystemen, die über lange Zeitspannen
geschlossen sind, kann dadurch die Periode eines periodischen, neuerlichen Anfahrens
der entkoppelten Position erhöht werden oder es kann gänzlich auf dieses periodische
Anfahren verzichtet werden. Dies reduziert den Energieverbrauch, was insbesondere
bei nicht verdrahteten Schliesssystemen vorteilhaft ist.
[0069] Die Feder weist eine Federkonstante auf, die auf den vom Antrieb zur Verfügung gestellten
Drehmoment abgestimmt ist und/oder mit Blick auf eine Optimierung des Energieverbrauchs
gewählt ist und/oder für eine gewünschte beziehungsweise benötigte Kraftreserve am
Kopplungsstift sorgt.
[0070] Ferner kann die Resistenz des Kopplungsmechanismus gegen Manipulationen erhöht werden,
indem die Federkonstante erhöht wird. Insbesondere kann die Federkonstante so gewählt
werden, dass auf zusätzliche Massnahmen zum Schutz vor Manipulationen, beispielsweise
in Form von Pickschutzbolzen, verzichtet werden kann.
[0071] Ein Kopplungsmechanismus gemäss einer der genannten Ausführungsformen kann das kennzeichnende
Teil eines mechatronischen Schliesssystems sein.
[0072] Ein solches Schliesssystem kann eines oder mehrere der eingangs erwähnten Bauteile
"erster Türgriff", "erste und eine zweite Spindel", "Verriegelungselement", "kontaktlose
und/oder nicht-kontaktlose Datenübermittlungsmittel", "Einheit zur Authentifizierung
der Zugangsberechtigung" und "Schliesszylinder" aufweisen.
[0073] In einer Ausführungsform weist das mechatronische Schliesssystem ein Gehäuse auf,
welches eine Umwandung mit einer Öffnung, ein bewegliches Element, das relativ zur
Umwandung bewegbar ist, und eine Verschlussvorrichtung umfasst.
[0074] Die Umwandung definiert einen Innenraum und das bewegliche Element kann insbesondere
über die Öffnung in den Innenraum eingebracht und aus diesem entfernt werden.
[0075] Beim beweglichen Element kann es sich um ein Schubfach, insbesondere ein um handeln.
[0076] Das bewegliche Element kann aber auch ein Deckel sein, welches ein Fach, das sich
im Immenraum befindet, verschliesst. Beim Fach kann es sich beispielsweise um ein
Batteriefach handeln.
[0077] Die Verschlussvorrichtung ist eingerichtet, das bewegliche Element relativ zur Umwandung
zu arretieren, wenn dieses korrekt in den Innenraum eingebracht ist Dazu weist die
Verschlussvorrichtung ein Element zur Verriegelung, ein erstes elastisches Element,
eine Führung, eine Einrastvorrichtung und ein zweites elastisches Element auf.
[0078] Wann das bewegliche Element korrekt in den Innenraum eingebracht ist, kann von der
Aufgabe des beweglichen Elements abhängen. Handelt es sich beim beweglichen Element
beispielsweise um ein Batteriefach, so ist dieses beispielsweise korrekt in den Innenraum
eingebracht, wenn das Schliesssystem durch Batterien, welche in das Batteriefach eingelegt
sind, mit Energie versorgt wird.
[0079] Alternativ oder ergänzend kann ein korrektes Einbringen dadurch gekennzeichnet sein,
dass ein aussenliegender Bereich des beweglichen Elements die Öffnung verschliesst
und bündig mit einem aussenliegenden Bereich der Umwandung zusammenfällt.
[0080] Das erste elastische Element lagert das Element zur Verriegelung beweglich. Ferner
ist das Element zur Verriegelung entlang einer durch die Führung gegebenen Bewegungsrichtung
so bewegbar, dass es in einer ersten Position in die Einrastvorrichtung eingreift
und in einer zweiten Position nicht in die Einrastvorrichtung eingreift, wobei in
der ersten Position ein Bewegen der Einrastvorrichtung relativ zum Element zur Verriegelung
verhindert wird.
[0081] In einer Ausführungsform des Gehäuses ist die Einrastvorrichtung fest mit dem beweglichen
Element verbunden, wodurch dieses arretiert wird, wenn sich das Element zur Verriegelung
in der ersten Position befindet und sich das bewegliche Element in einer Position
befindet, in welcher das Element zur Verriegelung in die Einrastvorrichtung eingreifen
kann. Letzteres ist gegeben, wenn sich das bewegliche Element korrekt in den Innenraum
eingebracht ist.
[0082] Das erste elastische Element ist insbesondere dazu eingerichtet, das Element zur
Verriegelung in der ersten Position zu halten. Beispielsweise beaufschlägt es dieses
mit einer entlang der Bewegungsrichtung des Elements zur Verriegelung gerichteten
Kraft. In solchen Ausführungsformen ist das Element zur Verriegelung nur über eine
Kraftaufwendung in die zweite Position bringbar. Die aufzuwendende Kraft entspricht
mindestens der Kraft, welche benötigt wird, um das erste elastische Element soweit
zu deformierten, dass das Element zur Verriegelung die zweite Position einnehmen kann.
Die aufzuwendende Kraft ist insbesondere entlang der Bewegungsrichtung des Elements
zur Verriegelung gerichtet.
[0083] Beim ersten elastischen Element handelt es sich insbesondere um eine Feder oder einen
anderen, mindestens entlang einer Achse elastisch verformbaren Körper.
[0084] Das zweite elastische Element beaufschlägt die Einrastvorrichtung, beziehungsweise
das bewegliche Element, falls Einrastvorrichtung und bewegliches Element fest miteinander
verbunden sind, und/oder das Element zur Verriegelung mit einer Kraft, die eine Komponente
senkrecht zur Bewegungsrichtung des Elements zur Verriegelung aufweist. Diese Kraft
ist insbesondere dazu eingerichtet, dass die Einrastvorrichtung und das Element zur
Verriegelung so gegeneinander gedrückt werden, dass das Element zur Verriegelung in
der Führung und/oder in der Einrastvorrichtung verkantet und/oder dass eine Seite
des Elements zur Verriegelung gegen eine Fläche der Einrastvorrichtung gedrückt wird.
[0085] Beim zweiten elastischen Element kann es sich um eine Feder oder einen anderen, mindestens
entlang einer Achse elastisch verformbaren Körper handeln.
[0086] Falls es sich beim beweglichen Element um ein Batteriefach handelt, kann das zweite
elastische Element beispielsweise eine Batteriefeder sein, welche eine im Schliesssystem
zum Einsatz kommende Batterie einspannt und kontaktiert.
[0087] Das Element zur Verriegelung weist ferner ferromagnetisches Material auf und es ist
durch Anlegen eines Magnetfeldes entlang der durch die Führung gegebenen Bewegungsrichtung
bewegbar. Das ferromagnetische Material kann derart sein, dass es ohne angelegtes
Magnetfeld nicht magnetisiert ist oder dass es permanent magnetisch ist. Dadurch kann
beispielsweise durch einen Permanentmagneten (beziehungsweise durch ein ferromagnetisches,
ohne äusseres Magnetfeld nicht magnetisiertes Element), welcher von aussen an das
Gehäuse in eine an das Element zur Verriegelung angrenzende Region, herangeführt wird,
eine Kraft auf das Element zur Verriegelung erzeugt werden.
[0088] Die magnetischen Eigenschaften des Elements zur Verriegelung in Kombination mit dem
in der Region desselben aussenseitig an das Gehäuse heranzuführenden Magneten sind
insbesondere dazu eingerichtet, eine Kraft auf das Element zur Verriegelung zu erzeugen,
welche in Betrag und Richtung ausreichend ist, um das erste elastische Element soweit
zu deformierten, dass das Element zur Verriegelung die zweite Position einnehmen kann.
[0089] Allerdings führt das zuvor beschriebene Verkanten des Elements zur Verriegelung,
beziehungsweise das flächige, druckbeaufschlagte Aneinanderliegen des Elements zur
Verriegelung und der Einrastvorrichtung dazu, dass ein zusätzlicher Widerstand überwunden
werden muss, um das Element zur Verriegelung entlang seiner Bewegungsrichtung zu bewegen.
Dieser zusätzliche Widerstand kann insbesondere so gross sein, dass eine Kraft, die
nicht mechanisch an die Verschlussvorrichtung angelegt wird, nicht ausreicht, um das
Element zur Verriegelung von der ersten in die zweite Position zu bewegen. Insbesondere
kann eine durch Magnete und/oder durch eine Bewegung der Verschlussvorrichtung erzeugte
Kraft nicht zum Aufbringen der besagten Kraft ausreicht.
[0090] Stattdessen kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zur Kraft, welche benötigt wird,
um das erste elastische Element soweit zu deformieren, dass das Element zur Verriegelung
die zweite Position einnehmen kann, eine zweite Kraft an die Verschlussvorrichtung
anzulegen ist, welche das zweite elastische Element soweit deformiert, dass der zusätzliche
Widerstand massiv reduziert oder gar eliminiert wird.
[0091] Die zweite Kraft kann insbesondere eine Komponente senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Elements zur Verriegelung aufweisen oder eine im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Elements zur Verriegelung gerichtete Kraft sein. Beispielsweise kann die zweite
Kraft dadurch erzeugt werden, dass von ausserhalb des Gehäuses Druck, welcher zu einer
Entlastung des Elements zur Verriegelung führt, auf das bewegliche Element ausgeübt
wird.
[0092] In einer Ausführungsform ist der Kopplungsmechanismus für einen Einsatz in einem
Gehäuse, beispielsweise in einem Gehäuse gemäss einer vorgängig beschriebenen Ausführungsform,
eingerichtet, wobei das Gehäuse an einer aussenliegenden Flachseite einer Tür befestigbar
ist. Das resultierende Schliesssystem ist dabei insbesondere dazu eingerichtet, mit
einer Vielzahl von unterschiedlichen Beschlägen und Einsteckschlössern kompatibel
zu sein. Das Schliesssystem ist folglich nicht dazu eingerichtet in einem Schlosskasten
untergebracht zu werden.
[0093] Bei einem Kopplungsmechanismus gemäss dieser Ausführungsform kann das äussere Kopplungsteil
eine erste Spindelöffnung und das innere Kopplungsteil eine zweite Spindelöffnung
aufweisen, in welche die erste beziehungsweise zweite Spindel des Schliesssystems
einführ- und verankerbar ist, wobei das Verriegelungselement über die zweite Spindel
an den Kopplungsmechanismus gekoppelt ist.
[0094] Ferner kann das Schliesssystem einen Schliesszylinder, insbesondere einen Doppelzylinder
aufweisen.
[0095] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen im Detail
beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1; eine Frontansicht eines mechatronischen Schliesssystems, in dessen Gehäuse
ein erfindungsgemässer Kopplungsmechanismus eingebaut ist;
- Fig. 2; eine Rückansicht des Schliesssystems gemäss Figur 1 ohne rückseitige Abdeckungen;
- Fig. 3; eine Explosionsdarstellung einer Ausführungsform eines Kopplungsmechansmus;
- Fig. 4; eine Darstellung eines Antriebs bei entkoppelten Kopplungsteilen;
- Fig. 5: eine Darstellung des Antriebs gemäss Figur 5 bei gekoppelten Kopplungsteilen;
- Fig.6: eine Darstellung des Antriebs gemäss Figuren 5, wenn ein Koppeln der Kopplungsteile
nicht möglich war;
- Fig. 7: eine Darstellung des Antriebs gemäss Figur 5, wenn ein Entkoppeln der Kopplungsteile
nicht möglich war;
- Fig. 8; eine Darstellung der Funktionsweise des Kopplungsmechanismus. Obere Bildreihe:
eingekoppelt (Kopplungszwischenstück nimmt zweite Position ein). Untere Bildreihe:
entkoppelt (Kopplungszwischenstück nimmt erste Position ein); und
- Fig. 9: eine Detailansicht eines Teils des mechatronischen Schliesssystems gemäss
Figur 2, welche insbesondere Teile des Gehäuses und einer Verriegelungseinheit darstellt.
[0096] Figur 1 zeigt eine Frontansicht eines mechatronischen Schliesssystems 20 in welches ein erfindungsgemässer
Kopplungsmechanismus eingebaut ist. Das Schliesssystem weist ein Gehäuse 50 auf, in
welches ein bewegliches Element 52 integriert ist. Bei der gezeigten Ausführungsform
des Schliesssystems handelt es sich beim beweglichen Element um ein Batteriefach.
In der gezeigten Frontansicht, ist das Batteriefach 52 geschlossen, so dass nur dessen
Front 53 sichtbar ist.
[0097] Das gezeigte Schliesssystem 20 weist ferner ein User-Interface 42 auf. Dieses kann
mittels LEDs anzeigen, in welchem Zustand sich das Schliesssystem (beispielsweise
Energieversorgung) beziehungsweise der Kopplungsmechanismus (beispielsweise entkoppelt/eingekoppelt)
befindet. Ferner können sich unter dem User-Interface 42 (insbesondere kurzreichweitige)
Datenübertragungsmittel befinden.
[0098] Ein erster Türgriff 1 ragt über das Gehäuse 50 hinaus. In einem zylinderartigen,
an das Gehäuse 50 angrenzenden Innenbereich des Türgriffs 1 befindet sich ein Ende
einer ersten (äusseren) Spindel 4. Türgriff 1 und erste Spindel 4 sind über eine Verbindung
in besagtem Innenbereich so aneinander gekoppelt, dass sie sich nur gemeinsam um eine
Längsachse der ersten Spindel 4 drehen.
[0099] Figur 2 zeigt eine Rückansicht des mechatronischen Schliesssystems 20 gemäss
Figur 1 ohne rückseitige Abdeckungen.
[0100] Das Schliesssystem ist dazu ausgelegt, auf eine Aussenfläche einer Tür angebracht
zu werden, d.h. es handelt sich nicht um ein in einen Schlosskasten einzubringendes
Schliesssystem. Dazu weist das Schliesssystem Befestigungsmittel 60, beispielsweise
in Form von Bohrungen mit innenseitigem Gewinde, auf.
[0101] In
Figur 2 ist ferner das bereits genannte Batteriefach 52 sichtbar. Auf dieses optionale Element
eines Schliesssystems gemäss vorliegender Erfindung wird in
Figur 9 detailliert eingegangen.
[0102] Der Kopplungsmechanismus ist in der gezeigten Orientierung des Schliesssystems im
unteren Bereich desselben angeordnet. Bei der gezeigten Orientierung des Schliesssystems,
beziehungsweise Orientierung des Kopplungsmechanismus, und der gezeigten Anordnung
desselben innerhalb des Gehäuses handelt es sich um beispielhafte Orientierungen/Anordnungen.
Es ist ein Vorteil eines erfindungsgemässen Kopplungsmechanismus, dass auch andere
Orientierungen/Anordnungen ohne Zuverlässigkeitsverlust möglich sind.
[0103] Folgende Elemente des Kopplungsmechanismus sind in
Figur 2 sichtbar: ein äusseres Kopplungsteil 16.1, ein inneres Kopplungsteil 16.2, ein als
Kopplungsstift ausgelegtes Kopplungselement 17, und eine Antriebseinheit 18.
[0104] Das äussere Kopplungsteil 16.1 weist eine Drehachse 35 auf, die vorzugsweise mit
einer Drehachse des inneren Kopplungsteil 16.2 zusammenfällt und somit eine gemeinsame
Drehachse 35 von äusserem Kopplungsteil 16.1 und innerem Kopplungsteil 16.2 bildet.
[0105] Die meisten Bauteile der Antriebseinheit 18 befinden sich innerhalb eines Antriebsgehäuses,
von welchem nur der Antriebsgehäuse-Deckel 18.2 sichtbar ist. Ferner wird ein Teil
eines Kopplungszwischenstücks 18.14, welcher über das Antriebsgehäuse hinausragt,
gezeigt. Bei diesem Teil handelt es sich um eine Kopplungsfläche 18.15.
[0106] Der Kopplungsstift 17 ist so an der Kopplungsfläche 18.15 befestigt, dass er in zur
Drehachse 35 radiale Richtungen zwangsgeführt ist, sich in tangentiale Richtungen
jedoch entlang der Kopplungsfläche 18.15 bewegen kann.
[0107] In der gezeigten Ausführungsform ist das äussere Kopplungsteil 16.1 mit der ersten
Spindel 4 und somit mit dem Türgriff 1 drehfest verbunden.
[0108] Ferner weist das innere Kopplungsteil 16.2 eine (zweite) Spindelöffnung 33 auf. In
diese greift eine zweite Spindel so ein, dass das innere Kopplungsteil 16.2 und die
zweite Spindel drehfest miteinander verbunden sind.
[0109] Figur 3 zeigt eine Explosionsdarstellung des in
Figur 2 eingebauten Kopplungsmechanismus, in welcher auch die zuvor im Antriebsgehäuse verborgenen
Bauteile sichtbar sind. Ferner ist unten rechts in Figur 3 der verwendete Kopplungsstift
17 vergrössert dargestellt. Auf der linken Seite von Figur 3 findet sich zudem eine
vergrösserte Darstellung eines (nachfolgend noch diskutierten) Federspindels 18.10
und des Bereich des Kopplungszwischenstücks 18.14, in welchem besagte Federspindel
gelagert wird.
[0110] Das Antriebsgehäuse umfasst neben dem Antriebsgehäuse-Deckel 18.2 eine Antriebsgehäuse-Basis
18.1.
[0111] Die Antriebseinheit 18 weist neben dem Kopplungszwischenstück 18.14 einen Motor 18.5,
ein Getriebe 18.6, sowie eine Federspindel 18.10, umfassend eine Welle 18.11, eine
Feder 18.13 und einen Positionierungspin 18.12 auf.
[0112] Die Antriebseinheit 18 ist über die Kopplungsfläche 18.15 mit dem Kopplungsstift
17 verbunden. Die Detailansicht des Kopplungsstifts 17 zeigt, wie eine solche Verbindung,
welche zu einer radialen Zwangsführung bei gleichzeitiger tangentialer Bewegungsfreiheit
des Kopplungsstifts 17, realisiert werden kann. Dazu weist der Kopplungsstift 17 einen
Einrast-Fortsatz 17.2 auf. Dieser ist so von einem Grundkörper 17.3 des Kopplungsstifts
17 beabstandet, dass die Kopplungsfläche 18.15 zwischen Grundkörper 17.3 und Einrast-Fortsatz
17.2 zu liegen kommen kann. Dadurch ist der Kopplungsstift 17 unabhängig von der Orientierung
des Kopplungsmechanismus in zur Drehachse 35 radiale Richtungen durch die Kopplungsfläche
zwangsgeführt. Insbesondere ist der Kopplungsstift entlang solcher radialer Richtungen
sowohl auf die Drehachse hin als auch von dieser Weg zwangsgeführt.
[0113] Zur Gewichtsreduktion weist der Grundkörper 17.3 in der gezeigten Ausführungsform
Aussparungen 17.1 auf.
[0114] Die Kopplungsfläche 18.15 ist Teil des Kopplungszwischenstücks 18.14. Das Kopplungszwischenstück
18.14 ist über die Federspindel 18.10 relativ zum äusserem Kopplungsteil 16.1 und
innerem Kopplungsteil 16.2 bewegbar. Dabei ändern weder die Welle 18.11 noch der mit
der Welle 18.11 fest verbundene Positionierungspin 18.12 relativ zu äusserem und innerem
Kopplungsteil ihre Position. Vielmehr ist die Welle 18.11 in einem in die Antriebsgehäuse-Basis
18.1 integrierten Sitz 18.16 um eine Drehachse (ihre Längsachse) 18.17 der Welle 18.11
drehbar gelagert. Kopplungszwischenstück 18.14 und Welle 18.11 sind dazu eingerichtet,
dass die Welle 18.11 eine Führung entlang seiner Drehachse 18.17 für das Kopplungszwischenstück
18.14 besteht.
[0115] Das Kopplungszwischenstück 18.14 wird bewegt, indem der Motor 18.5 über das Getriebe
18.6 die Welle 18.11 und somit den Positionierungspin 18.12 in eine Drehung um die
Drehachse 18.17 der Welle 18.11 versetzt. Dadurch wandert die Feder 18.13 entlang
des Positionierungspins 18.12 und somit entlang besagter Drehachse 18.17. Die Richtung,
in welche die Feder 18.13 wandert, ist durch die Drehrichtung der Welle 18.11 gegeben.
[0116] Diese Bewegung (Wanderung) der Feder 18.13 wird in eine Bewegung des Kopplungszwischenstücks
18.14, beziehungsweise der Kopplungsfläche 18.15, und damit in eine radiale Bewegung
des Kopplungsstifts 17 übersetzt. Dazu drückt die Feder 18.13 bei einer Wanderung
in Richtung des inneren und äusseren Kopplungsteils gegen eine erste, den Kopplungsteilen
zugewandte Fläche 31 des Kopplungszwischenstücks 18.14. Bei einer Wanderung der Feder
18.13 in die entgegengesetzte Richtung, drückt diese gegen eine zweite, den Kopplungsteilen
abgewandte Fläche 32 des Kopplungszwischenstücks 18.14.
[0117] Anschläge 18.3 (siehe
Figuren 4 und 5) welche in das Antriebsgehäuse integriert sind und mit dem Kopplungszwischenstück
18.14 interagieren, definieren eine maximale Auslenkung des Kopplungszwischenstücks
18.14 in beide Bewegungsrichtungen entlang der Drehachse 18.17 der Welle 18.11.
[0118] Dank der in Zusammenhang mit
Figur 2 beschriebenen Befestigung des Kopplungsstifts 17 an der Kopplungsfläche 18.15 wird
die Bewegung des Kopplungszwischenstücks 18.14 in eine relativ zur gemeinsamen Drehachse
35 von äusserem und innerem Kopplungsteil radiale Bewegung des Kopplungsstifts 17
umgesetzt. Dazu ist der Kopplungsstift 17 in eine eine Wandung 24 des äusseren Kopplungsteils
16.1 durchstossende Bohrung 22
(Figuren 4-7, in
Figur 3 nicht sichtbar) eingelassen. Eine Innenseite der Wandung 24 bildet zudem einen Sitz
für das innere Kopplungsteil 16.2
[0119] Ferner weist das innere Kopplungsteil 16.2 eine Aussparung 23 (beispielsweise in
den
Figuren 4-7 sichtbar) auf, in welche der Kopplungsstift 17 bei entsprechender Ausrichtung von
äusserem und innerem Kopplungsteil relativ zueinander eingreifen kann.
[0120] Die Kopplungsfläche 18.15 ist so eingerichtet, dass eine Bewegung entlang einer beliebigen
zur gemeinsamen Drehachse 35 radialen Richtung unabhängig von der Position des Kopplungsstifts
17 auf der Kopplungsfläche 18.15 möglich ist. Allerdings wird ein Bewegen des Kopplungsstift
17 zum Koppeln beziehungsweise Entkoppeln von äusserem und innerem Kopplungsteil nicht
nur durch eine Fehlpositionierung von Bohrung 22 und Aussparung 23 verhindert, sondern
auch durch eine Klemmwirkung, welche auf den Kopplungsstift 17 wirkt, wenn sich dieser
sowohl in der Bohrung 22 als auch in der Aussparung 23 befindet und gelichzeitig über
den Kopplungsstift 17 eine Kraft vom äusserem Kopplungsteil 16.1 auf das innere Kopplungsteil
16.2 übertragen wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der erste Türgriff
1 betätigt wird.
[0121] Damit auch in diesen beiden Fällen (Fehlpositionierung von Aussparung 23 relativ
zur Bohrung 22, und Klemmwirkung auf Kopplungsstift 17) eine durch den Motor initiierte
Bewegung des Kopplungsstifts erfolgt, sobald kein Hinderungsgrund mehr vorhanden ist,
arbeiten Federspindel 18.10 und Kopplungszwischenstück 18.14 wie in den
Figuren 4-7 beispielhaft gezeigt zusammen.
[0122] Figur 4 zeigt die Lage und den Zustand der Feder 18.13, des Kopplungszwischenstücks 18.14
und des Kopplungsstifts 17, wenn äusseres Kopplungsteil 16.1 und inneres Kopplungsteil
16.2 entkoppelt sind. Die Feder 18.13 befindet sich zwischen dem Positionierungspin
18.12 und der zweiten, den Kopplungsteilen abgewandten Fläche 32 des Kopplungszwischenstücks
18.14. Dadurch wird das Kopplungszwischenstück 18.14 in einer ersten Position gehalten,
welche sich dadurch auszeichnet, dass das Kopplungszwischenstück 18.14 maximal entlang
der Drehachse 18.17 der Welle 18.11 in die den Kopplungsteilen abgewandte Richtung
ausgelenkt ist und dass der Kopplungsstift 17 nicht in die Aussparung 23 eingreift.
Diese maximale Auslenkung wird durch antriebsgehäuseseitige Anschläge 18.3 definiert.
[0123] Da der Positionierungspin 18.12 über die Welle 18.11 und dessen Sitz 18.16 fest,
insbesondere ohne ein an irgendeiner Stelle dazwischengeschaltetes elastisches Element,
mit dem Antriebsgehäuse und so mit dem Gehäuse 50 des Schliesssystems und mit der
Tür selbst verbunden ist, ist die Kraft, mit welcher das Kopplungszwischenstück 18.14
in der ersten Position gehalten wird, proportional zur Federkonstante der eingesetzten
Feder 18.13 und proportional zur Distanz zwischen Positionierungspin 18.12 und zweiter
Fläche 32.
[0124] Figur 5 zeigt die Lage und den Zustand der Feder 18.13, des Kopplungszwischenstücks 18.14
und des Kopplungsstifts 17, wenn erstes und zweites Kopplungsteil gekoppelt sind.
Die Feder 18.13 befindet sich nun zwischen dem Positionierungspin 18.12 und der ersten,
den Kopplungsteilen zugewandten Fläche 31 des Kopplungszwischenstücks 18.14, welche
sich in einer Ebene hinter dem Kopplungsstift 17 befindet. Dadurch wird das Kopplungszwischenstück
18.14 in einer zweiten Position gehalten, welche sich dadurch auszeichnet, dass das
Kopplungszwischenstück 18.14 maximal entlang der Drehachse 18.17 der Welle 18.11 in
die den Kopplungsteilen zugewandte Richtung ausgelenkt ist und dass der Kopplungsstift
17 in die Aussparung 23 eingreift. Diese maximale Auslenkung wird durch antriebsgehäuseseitige
Anschläge 18.3 definiert.
[0125] Ferner verläuft die Kopplungsfläche 18.15 in der gezeigten Position weder parallel
zu einer Aussenfläche 18.18 des äusseren Kopplungsteils 16.1 noch parallel zu einer
Aussenfläche 18.19 des inneren Kopplungsteils 16.2. Vielmehr ist sie gegen aussen
hin von diesen weggebogen. Dies ist eine direkte Konsequenz davon, dass die Kopplungsfläche
18.15 in der in
Figur 4 gezeigten Position parallel zu besagten Aussenflächen verläuft, um ein Entlangschleifen
des Kopplungsstifts 17 und/oder ein Verkanten desselben mit dem inneren Kopplungsteil
16.2 zu verhindern, wenn äusseres und inneres Kopplungsteil entkoppelt sind (Kopplungszwischenstück
18.14 in erster Position).
[0126] Figur 6 zeigt die Lage und den Zustand der Feder 18.13, des Kopplungszwischenstücks 18.14
und des Kopplungsstifts 17, nachdem ein Benutzer sich als Zutrittsberechtigt authentifiziert
hat, worauf der Motor 18.5 die zum Übergang des Kopplungszwischenstücks 18.14 von
der ersten Position (entkoppelt) zur zweiten Position (eingekoppelt) geleistet hat,
eine Fehlpositionierung des inneren Kopplungsteils 16.2 relativ zum äusseren Kopplungsteil
16.1 besagten Übergang jedoch verhindert hat.
[0127] Die Feder 18.13 ist nun zwischen dem durch das Nicht-Anfahren der zweiten Position
reduzierte Gebiet zwischen Positionierungspin 18.12 und erster Fläche 31 deformiert.
Dadurch ist die durch den Motor 18.5 geleistete Arbeit in der Feder 18.13 gespeichert
und die zweite Position wird automatisch und ohne neuerlichen Arbeitsaufwand angefahren,
sobald Bohrung 22 und Aussparung 23 in einer Linie liegen.
[0128] Figur 7 zeigt die Lage und den Zustand der Feder 18.13, des Kopplungszwischenstücks 18.14
und des Kopplungsstifts 17, nachdem die Zutrittsberechtigung, beispielsweise nach
einer bestimmten Zeit, erloschen ist oder nachdem der Benutzer ein Signal zum neuerlichen
Entkoppeln des Kopplungsmechanismus an das Schliesssystem übermittelt hat, wobei der
äussere Kopplungsteil 16.1 oder der innere Kopplungsteil 16.2 oder beide noch nicht
in ihre Grundposition zurückgekehrt sind. In dieser Situation kann es vorkommen, dass
ein Übergang des Kopplungszwischenstücks 18.14 von der zweiten in die erste Position
nicht möglich ist, weil eine auf den Kopplungsstift 17 einwirkende, von den Kopplungsteilen
erzeugte Klemmwirkung diesen Übergang verhindert, obwohl der Motor 18.5 die zum Übergang
des Kopplungszwischenstücks 18.14 von der zweiten Position (eingekoppelt) zur ersten
Position (entkoppelt) geleistet hat.
[0129] Die Feder 18.13 ist nun zwischen dem durch das Nicht-Anfahren der ersten Position
reduzierte Gebiet zwischen Positionierungspin 18.12 und zweiter Fläche 32 deformiert.
Dadurch ist die durch den Motor 18.5 geleistete Arbeit in der Feder 18.13 gespeichert
und die erste Position wird automatisch und ohne neuerlichen Arbeitsaufwand angefahren,
sobald besagte Klemmwirkung wegfällt.
[0130] Figur 8 fasst die Funktionsweise des Kopplungsmechanismus zusammen. In der oberen Bildreihe
wird gezeigt, wie ein Drehen des äusseren Kopplungsteils 16.1 um die gemeinsame Drehachse
35 (welche in den in Figur 8 gezeigten Darstellungen senkrecht zur Blattebene steht)
zu einem entsprechenden Drehen des inneren Kopplungsteils 16.2 führt, wenn sich das
Kopplungszwischenstück 18.14, von welchem in erster Linie die Kopplungsfläche 18.15
sichtbar ist, in der zweiten Position befindet (eingekoppelt), wodurch der Kopplungsstift
17 in die Aussparung 23 es inneren Kopplungsteils 16.2 eingreift.
[0131] In der Abbildung oben rechts in Figur 8 ist der Zustand des Kopplungsmechanismus
gezeigt, wenn sich der Türgriff 1 in einer Ruheposition befindet. Der Türgriff 1 nimmt
insbesondere dann eine Ruheposition ein, wenn der Türgriff 1 nicht betätigt ist. Dadurch
befinden sich auch das äussere Kopplungsteil 16.1, der Kopplungsstift 17 und das innere
Kopplungsteil 16.2 in Bezug auf eine Drehung um die gemeinsame Drehachse 35 in ihren
Ruhepositionen.
[0132] In der Abbildung oben links in Figur 8 ist der Türgriff 1 betätigt, wodurch sich
das äussere Kopplungsteil 16.1 und über den Kopplungsstift 17 auch das innere Kopplungsteil
16.2 um die gemeinsame Drehachse 35 gedreht haben.
[0133] In der unteren Bildreihe wird gezeigt, dass der äussere Kopplungsteil 16.1 ohne Mitnahme
des inneren Kopplungsteil 16.2 dreht, wenn sich das Kopplungszwischenstück 18.14,
von welchem in erster Linie die Kopplungsfläche 18.15 sichtbar ist, in der ersten
Position befindet (entkoppelt).
[0134] In der Abbildung unten rechts in Figur 8 ist wiederum der Zustand gezeigt, wenn sich
der Türgriff 1, und somit auch das äussere Kopplungsteil 16.1 und der Kopplungsstift
17, in ihren Ruhepositionen in Bezug auf die gemeinsame Drehachse 35 befinden. Der
Unterschied zu der darüber liegenden Abbildung besteht darin, dass sich das Kopplungszwischenstück
18.14, von welchem in erster Linie die Kopplungsfläche 18.15 sichtbar ist, in der
ersten Position befindet, wodurch der Kopplungsstift 17 von der gemeinsamen Drehachse
35 weiter entfernt ist und deshalb nicht in die Aussparung 23 eingreift.
[0135] In der Abbildung unten links in Figur 8 ist der Türgriff 1 betätigt, wodurch sich
das äussere Kopplungsteil 16.1 und der Kopplungsstift 17 um die gemeinsame Drehachse
35 gedreht haben. Da der Kopplungsstift 17 nicht in die Aussparung 23 eingreift, hat
der innere Kopplungsteil 16.2 nicht mitgedreht.
[0136] Ferner ist aus
Figur 8 ersichtlich, dass Kopplungsstift 17 und Kopplungsfläche 18.15 dazu eingerichtet sind,
dass der Kopplungsstift 17 bei Betätigen des ersten Türgriffs 1 in beide Richtungen
aus seiner Ruheposition um die gemeinsame Drehachse 35 gedreht werden kann. In der
gezeigten Ausführungsform kann der Kopplungsstift 17 um bis zu +/-55° aus besagter
Ruheposition (0° Position) bewegt werden. Dadurch steht der Kopplungsmechanismus einer
"auf dem Kopf" stehenden Montage des Schliesssystems mit entsprechend veränderter
Anordnung des Türgriffs 1 und damit ändernder Drehrichtung des äusseren Kopplungsteils
16.1 nicht im Wege.
[0137] Figur 9 zeigt eine Detailansicht des oberen Bereichs des Schliesssystems 20 gemäss
Figur 2, welche das zum Gehäuse 50 gehörende Batteriefach 52 sowie eine Verschlussvorrichtung
41, mit welcher das Batteriefach 52 im Gehäuse 50 arretiert werden kann, darstellt.
Gezeigt wird:
- Eine Umwandung 51 mit einer Öffnung, wobei die Öffnung in der gezeigten Situation
eines vollständig in das Gehäuse 50 eingebrachten Batteriefachs 52 durch die Front
53 desselben verschlossen ist.
- Zwei Verschlussvorrichtungen 41, wobei jede der beiden dargestellten Verschlussvorrichtungen
41 ein erstes elastisches Element 44 in Form einer (Schrauben-)Feder, ein Element
43 zur Verriegelung in Form eines Sperrstiftes, eine Führung 45 in Form einer durchgehenden
Bohrung durch eine im Innenraum des Gehäuse 50 liegende Wandung, und eine Einrastvorrichtung
46 aufweist. Die Einrastvorrichtungen 46 sind als Aussparungen auf gegenüberliegenden
Seiten des Batteriefachs 52 realisiert. Der Sperrstift 43 ist in zwei Teilbereiche
unterteilbar: einen aussenseitigen, das heisst der Einrastvorrichtung 46 abgewandten,
Teil 43.1 und einen innenseitigen, das heisst der Einrastvorrichtung 46 zugewandten,
Teil 43.2.
Die Sperrstifte 43 weisen einen ferromagnetischen Bereich auf, der beispielsweise
Eisen, insbesondere Ferrit, umfasst. Damit kann durch Anlegen eines Magnetfelds eine
Kraft auf die Sperrstifte 43 ausgeübt werden.
Jeder Sperrstift 43 weist eine Längsachse 59 auf, die im Wesentlichen parallel zu
einer Achse der Führung (Bohrung) 45 und einer dadurch gegebenen Bewegungsrichtung
57 des Sperrstifts 53 verläuft. Ferner weisen die gezeigten Sperrstifte 43 einen Kragen
49 auf, welcher einerseits zur Lagerung des Sperrstifts 43 auf dem ersten elastischen
Element 44 und andererseits zur Definition einer maximalen Auslenkung des Sperrstifts
43 entlang der Bewegungsrichtung 57 dient.
Das erste elastische Element 44 ist eingerichtet, den Sperrstift 53 auch bei maximaler
Auslenkung mit einer stossenden, d.h. gegen den Innenraum gerichteten, Kraft zu beaufschlagen.
Ferner liegt das erste elastische Element 44, innenseitig an die Umwandung 51 an.
- Ein durch die Batteriefedern gebildetes zweites elastisches Element 47, das entlang
einer Deformationsachse 48 deformierbar ist und das das Batteriefach 52 und somit
die Einrastvorrichtung 46 mit einer Kraft beaufschlägt, die senkrecht zur Bewegungsrichtung
57 des Sperrstifts 43 steht.
Das Batteriefach 52 ist so eingerichtete, dass es keinen in sich geschlossenen Lastrahmen
bildet. Stattdessen stehen das Batteriefach 52 und der Sperrstift 53 (beziehungsweise
alle von der Umwandung 51 getragenen Bauteile des Schliesssystems) relativ zu einander
unter mechanischer Spannung - vorausgesetzt das zweite elastische Element 47 befindet
sich nicht in seinem Gleichgewichtszustand.
[0138] In
Figur 9 ist der Fall eines geschlossenen Gehäuses 50 gezeigt, d.h. einerseits verläuft eine
aussenliegende Seite der Front 53 bündig mit einer Aussenseite der Umwandung 51 und
verschliesst die Öffnung und andererseits befinden auch die Sperrstifte 53 in einer
Position (erste Position), in welcher sie in die Aussparungen 46 eingreifen.
[0139] Ferner befindet sich das zweite elastische Element (die Batteriefedern 47) bei eingelegten
Batterien nicht in ihrem Gleichgewichtszustand, sondern es ist entlang der Deformationsachse
48 zusammengepresst. Da das Batteriefach 52 wie erwähnt keinen geschlossenen Lastrahmen
bildet, ist das Batteriefach 52 gegenüber allen mit dem Gehäuse 50 fest verbundenen
Bauteilen mit einer Kraft beaufschlagt. Dies führt dazu, dass das Batteriefach 52
aus dem Innenraum des Gehäuses 50 herausgedrückt wird, bis an den Kontaktstelle zwischen
Einrastvorrichtungen (Aussparungen) 46 und innenseitigen Sperrstift-Teilen 43.2 eine
gleichgrosse aber der durch das zweite elastische Element 47 erzeugten Kraft entgegengerichteten
Kraft entstanden ist. Dies ist in
Figur 9 dargestellt, indem die Sperrstifte 43 nicht mittig in den entsprechenden Einrastvorrichtungen
(Aussparungen) 46 liegen, sondern an den dem Deckel 53 abgewandten Seiten an diesen
anliegen. Die zwischen den beiden Sperrstiften 43 und den beiden Einrastvorrichtungen
46 wirkende Kraft führt zu einem Verkanten der Sperrstifte 43 und zu einem Reibungswiderstand,
wodurch das Bewegen der Sperrstifte 43 entlang ihrer Bewegungsrichtungen 57 in Richtung
der Umwandung 51 erheblich erschwert wird.
[0140] In der in
Figur 9 gezeigten Ausführungsform sind die beiden Verschlussvorrichtungen 41 so angeordnet,
dass nur eine entgegengesetzte Bewegung der Sperrstifte 43 zu einem Öffnen (beziehungsweise
Schliessen) beider Verschlussvorrichtungen 41 und damit des Gehäuses 50 führt.