<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft einen Schliesszylinder mit mindestens einem in einem Gehäuse gelagerten Zylinderkern sowie mit ei- nem elektromechanischen Gesperre in Form eines aus dem Ge- häuse in den Zylinderkern einschiebbaren und zurückziehbaren Riegels, der über einem Exzentertrieb mit einem Elektromotor kinematisch verbunden ist, wobei an der Welle des Elektromo- tors ein exzentrisch angeordneter Kurbelzapfen vorgesehen ist und der Hub des Exzentertriebes der Riegelverschiebung ent- spricht.
Aus der EP 712 981 B1 ist ein Schliesszylinder mit einem me- chanischen und einem über eine Elektronik gesteuerten elektromechanischen Gesperre bekannt. Das mechanische Gesperre umfasst Kern- und Gehäusestifte, die von einem Schlüssel durch entsprechende Vertiefungen an der Flachseite so verschoben werden, dass die Berührungsflächen der Kern- und Gehäusestifte in der Mantelfläche des Zylinderkernes lie- gen, sodass dieser gedreht und damit der Schliesszylinder ge- sperrt werden kann. Das elektromechanische Gesperre erhält seine Befehle über eine Codevergleichsschaltung, die einen Elektromotor ansteuert. Dieser dreht einen Exzenter, der ei- nen Riegel über ein Gestänge anhebt und absenkt. Der Riegel kann die Drehung des Zylinderkernes blockieren.
Ferner ist es bekannt, Elektromagnete mi.t bistabiler Lagefixierung eines Magnetkernes einzusetzen, der als Riegel ausgebildet ist und der aus dem Gehäuse in den Zylinderkern einschiebbar bzw. zu- rückziehbar ist.
Die Erfindung geht von einer Verriegelung mit einem Elektromotor, der den Riegel über einen Exzenter ansteuert, aus und zielt darauf ab, die Anordnung zu vereinfachen und damit die Betriebssicherheit zu erhöhen. Insbesondere soll die Sperrstellung des Riegels so gesichert sein, dass Er- schütterungen, die z. B. bewusst herbeigeführt werden, nicht zu einem auch nur kurzzeitigen Zurückweichen des Riegels füh- ren. Dies wird dadurch erreicht, dass der Drehkreis des Kur- belzapfens anschlagbegrenzt ist und der der Sperrstellung des Riegels entsprechende Anschlag in einer den maximalen Hub überschreitenden Übertotpunktlage des Drehkreises des Kur- belzapfens vorgesehen ist.
Der Elektromotor muss daher nicht als Schrittmotor ausgebildet sein und es bedarf keiner
<Desc/Clms Page number 2>
elektronischen Einrichtung, um den Elektromotor in den Endla- gen bei ausgeschobenem und bei eingezogenem Riegel abzuschal- ten. Es liegt bloss ein Anschlag im Drehkreis des Kurbelzap- fens bzw. nächst dessen Kurbelscheibe, sodass der Elektromo- tor den Kurbelzapfen oder die Kurbelscheibe gegen den An- schlag dreht und das Motordrehmoment sodann als Haltemoment aufrecht bleibt. Dieses kann auch entfallen, da ein Zurück- schieben des Riegels in der Sperrstellung infolge der Über- totpunktlage des Exzenterantriebes unmöglich ist. Jede Kraft- einwirkung in die Einschubrichtung wirkt auf den Anschlag und kann daher die Verriegelung nicht öffnen.
Eine besonders zweckmässige Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass der Kurbelzapfen in einem Führungsschlitz am Schaftende des Riegels eingreift und der Führungsschlitz quer zur Verschieberichtung des Riegels orientiert ist und eine den Winkel des Drehkreises des Kurbelzapfens begrenzende Länge aufweist, wobei ein Ende des Führungsschlitzes den An- schlag zur Begrenzung des Drehkreiswinkels bildet. Hätte der Führungsschlitz eine Gesamtlänge, die den Drehkreisdurchmes- ser des Kurbelzapfens plus dem Zapfendurchmesser entspricht, dann könnte der Elektromotor endlos rotieren und der Riegel würde eine ständige Aufwärts- und Abwärtsbewegung entspre- chend einem Kolben in einem Zylinder eines Motors durchfüh- ren.
Wenn gemäss der Erfindung die Führungsschlitzlänge über dem Drehkreis des Kurbelzapfens jedoch eingeschränkt ist, dann wirkt sich dies als Anschlag aus, der bloss eine Drehung im Ausmass, z.B. eines Dreiviertelkreises zulässt. Die End- punkte liegen jedenfalls über dem halben Drehkreis, der dem maximalen Hub zwischen Entriegelungs- und Verriegelungsstel- lung entspricht und gewährleisten in dieser Übertotpunktlage stabile Endstellungen. Durch eine Feder, z. B. eine Blattfe- der, die in der Stellung des maximalen Hubes gespannt ist und den Kurbelzapfen in die Übertotpunktlage drückt, kann die Verriegelungsstellung noch weiter stabilisiert werden. Alter- nativ ist es möglich, die Position durch magnetische Kräfte Z. B. eines Permanenmagneten festzuhalten, sodass ein Rast- effekt in der Verriegelungslage sowie gegebenenfalls auch in der Offenstellung eintritt.
Um den Anschlag zur Gewährleis- tung zweiter Endlagen zu positionieren ist es zweckmässig,
3
<Desc/Clms Page number 3>
wenn ein Ende des Führungsschlitzes einen Abstand von der die Drehachse des Elektromotors kreuzenden und in Riegelausschub- richtung orientierten Achse aufweist, der kleiner als der Ra- dius des den Kurbelzapfen einhüllenden Hüllkreises ist. Das Ende des Führungsschlitzes sollte mindestens im Abstand des Kurbelzapfendurchmessers über der oben definierten Achse lie- gen, um die Übertotpunktlage in ausreichendem Masse zu gewähr- leisten und dennoch ein Durchdrehen um volle 360 zu verhin- dern. Um die Verriegelungsstellung bzw. die Entriegelungs- stellung zu erreichen, wird der Elektromotor z. B. durch Um- polen der Versorgungsspannung im Uhrzeigersinn oder im Gegen- uhrzeigersinn angesteuert.
Es schlägt dann der Kurbelzapfen am Ende des Führungsschlitzes einmal in einer Stellung etwas jenseits des maximalen Hubes (Verriegelungsstellung) bzw. jenseits des minimalen Hubes (Entriegelungsstellung) an.
Elektromotoren der hier benötigten Bauart sind besonders klein, da sie meist im Inneren des Zylindergehäuses, etwa in einer axialen Bohrung derselben, untergebracht werden. Solche Motoren haben nur ein geringes Drehmoment, das allenfalls nicht ausreicht, um aus dem Stillstand beim Einschalten einen Hub unter Last auszuführen. Um dennoch besonders kleine und damit schwache Motoren einsetzen zu können, ist es zweckmä- #ig, wenn zwischen dem Elektromotor und dem Kurbelzapfen eine begrenzte Freistellung bei der Kraftübertragung vorgesehen ist. Die Freistellung ermöglicht ein Schwungholen vor der Be- lastung des Elektromotors.
Insbesondere ist es zweckmässig, wenn zur Freistellung zwischen der Welle des Elektromotors und einer Kurbelscheibe mit dem exzentrisch angeordneten Kur- belzapfen ein mit der Welle drehfest verbundener Mitnehmer mit einer radial auskragenden Nase vorgesehen ist, der je nach Drehrichtung des Elektromotors an der einen oder anderen Seite eines exzentrischen Anschlags an der Kurbelscheibe bzw. an dem Kurbelzapfen angreift und bei Drehrichtungsänderung nach einer leeren Anlaufdrehung von z.B.
150 den exzentrisch gelagerten Kurbelzapfen mit mmt Eine vorteilhafte Ausfüh- rungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelscheibe eine koaxiale zylindrische Ausnehmung aufweist, in die ein zylindrischer Lagerteil des Mitnehmers eingreift und dass im Drehkreis der Nase des Mitnehmers, insbesondere an dem dem
<Desc/Clms Page number 4>
Kurbelzapfen gegenüberliegenden Ende des zylindrischen Kör- pers, der Anschlag vorgesehen ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Doppelschliesszylinder teilweise im Längsschnitt, Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht des elektromechanischen Gesperres als Detail, Fig. 3 eine Stirnansicht des Gesperres nach Fig. 2 mit zur Seite gerückter Rastfeder, Fig. 4 eine Explosionsdar- stellung einer Freistellungskonstruktion zwischen Elektromo- tor und Exzentertrieb und Fig. 5 eine alternative Ausfüh- rungsform zu Fig. 4.
Ein Schliesszylinder nach Fig. 1 umfasst ein Zylindergehäuse 1, in dem die Zylinderkerne 2 und 3 drehbar gelagert sind.
Ein mechanisches schlüsselbetätigbares Gesperre durch Kern- und Gehäusestifte ist durch die strichpunktierten Linien 4 angedeutet. Ferner ist im Zylindergehäuse 1 ein über eine nicht dargestellte Steuerung (z. B. mit Codevergleich) dreh- richtungsvariabel anspeisbarer Elektromotor 5 vorgesehen. Auf der Welle des Elektromotors 5 ist eine Kurbelscheibe 6 ange- ordnet, die einen exzentrisch zur Welle positionierten Kur- belzapfen 7 trägt. Dieser greift in einen quer am Schaft ei- nes Riegels 8 angeordneten Führungsschlitz 9. Der Riegel 8 ist im Zylindergehäuse 1 linear geführt und an seinem Kopf konisch erweitert ausgebildet und greift mit diesem Kopf in eine Sackbohrung 10 im Zylinderkern 2. In dieser dargestell- ten Verriegelungsstellung kann der Zylinderkern 2 daher nicht gedreht werden.
In Fig. 2 ist das elektromechanische Gesperre bzw. der Exzenterantrieb für sich allein mit dem Riegel 8 in angehobener Stellung (Verriegelungsstellung gemäss Fig. 1) dargestellt. In dieser Stellung liegt der Kurbelzapfen 7 am rechten Ende des Führungsschlitzes 9 an. Ein Weiterdrehen durch den Elektromotor 5 ist nicht möglich. Fig. 3 zeigt die Stirnansicht zu Fig. 2. Der Kurbelzapfen 7 beschreibt je nach Drehrichtung des Elektromotors 5 einen Kreisbogen 11, wie er unterhalb des Kurbeltriebes herausgezeichnet ist. Die mit vollen Linien dargestellte Endlage des Kurbelzapfens 7 in Fig. 3 entspricht der etwas über den oberen Totpunkt weiter- gedrehten Anschlaglage und damit der Verriegelungsstellung des Riegels 8.
Wenn der Elektromotor mit geänderter Drehrich-
<Desc/Clms Page number 5>
tung angesteuert wird, also in Fig. 3 gegen den Uhrzeiger, dann durchläuft der Kurbelzapfen 7 den Kreisbogen 11 bis zu der mit unerbrochenen Linien dargestellten unteren Endlage zum Anschlag, der wieder von dem rechten Ende des Führungs- schlitzes 9 gebildet wird. Nach links ist der Führungsschlitz 9 mindestens so lang, dass der Kurbelzapfen 7 zwischen den beiden Endlagen je nach angesteuerter Drehrichtung des Elektromotors 5 (Linkslauf, Rechtslauf) den Kreisbogen 11 be- schreiben kann.
Somit ist die Länge des horizontalen Füh- rungsschlitzes 9 von der vertikalen Mittelachse, die die Drehachse des Elektromotors 5 durchsetzt, zum Anschlag (also zum rechten Ende hin) kleiner als der Radius des den Kurbel- zapfen 7 einhüllenden Hüllkreises 12 und nach links mindes- tens so gross wie dieser Radius (siehe Fig. 3). Die Gesamt- länge des Führungsschlitzes 9 ist im Ausführungsbeispiel kleiner als der Durchmesser des Hüllkreises 12. Der Führungs- schlitz 9 liegt quer zur Verschieberichtung des Riegels 8 und exzentrisch zur Drehachse des Elektromotors 5, sodass sich der Anschlag durch das eine (rechte) Ende des Führungsschlit- zes 9 ergibt.
In Fig. 3 ist der Hub H zwischen der mit vollen Linien dar- gestellten Verriegelungsstellung des Riegels 8 und der strichlierten Freigabestellung durch Pfeile bezeichnet. Die durch das drehungsbegrenzende Anliegen des Kurbelzapfens 7 am rechten Ende ("Anschlag") des Führungsschlitzes 9 bestimmten Endlagen des Riegels 8 werden nach Überschreiten der oberen und unteren Totpunkte des Drehkreises 11 erreicht. Damit er- gibt sich für die Verriegelungsstellung eine stabile Lage, da bei Druckausübung auf den Riegel, mit der Absicht, den Riegel 8 zurückzuschieben, der Andruck an den Anschlag im Führungs- schlitz 9 noch verstärkt wird, jedoch ein Reversieren des Ex- zentertriebes aus der Übertotpunktlage nach Fig. 3 nicht er- reicht werden kann.
In der oder den Anschlagstellungen kann der Elektromotor 5 zur Aufbringung eines Haltemoments einge- schaltet bleiben oder es kann beispielsweise ein Einrasten durch eine Federraste in den beiden Endlagen (Verriegelung, Freigabe) erfolgen. Ein Beispiel für eine solche Feder 13 ist in Fig. 3 links seitlich dargestellt.
<Desc/Clms Page number 6>
Wenn der Elektromotor 5 aus einer Endlage in die andere um- schaltet, muss er unter Last anlaufen. Die Fig. 4 und 5 zei- gen eine begrenzte Freilauf- bzw. Freistellungskonstruktion zwischen dem Elektromotor 5 und dem Exzenterantrieb. Dadurch wird dem Elektromotor 5 ein Schwungbolzen ermöglicht, bevor er einen Hub unter Last ausführt.
Gemäss Fig. 4 ist mit der Motorwelle des Elektromotors 5 ein Mitnehmer 14 mit radial auskragender Nase 15 fest verbunden.
Der als zylindrischer Lagerteil ausgebildete Mitnehmer 14 greift in eine Bohrung 16 der Kurbelscheibe 17, die kappenar- tig und verdrehbar auf dem Lagerteil aufgesteckt ist. Der Kurbelzapfen 18 greift in den Führungsschlitz 9 des Riegels 8. An der Kurbelscheibe 17 ist auf der dem Kurbelzapfen 18 abgewandten Kreisringfläche ein axial vorspringender Anschlag 19 angeordnet, der im Drehkreis der Nase 15 des Mitnehmers 14 liegt.
Wenn nun von einer Endstellung des Kurbelzapfens 18 im Füh- rungsschlitz 9 ausgehend der Elektromotor 5 in der Gegenrich- tung angesteuert wird, dann dreht sich der Mitnehmer 14 mit seiner Nase 15 vom Anschlag 19 weg. Nach etwa einer halben Umdrehung laufen dann Nase 15 und Anschlag 19 mit den Gegen- flächen aufeinander. Somit wird nach einem lastfreien Schwungholen von etwa 180 der Exzenterantrieb mitgenommen und das elektromechanische Gesperre in die andere Endstellung (Verriegelung, Freigabe) umschaltet.
Fig. 5 zeigt eine Alternative zu Fig. 4, bei der ein Mit- nehmer 24 durch die Kurbelscheibe 27 zentrisch durchgreift und mit einer Nase 25 an dem Kurbelzapfen 28 anliegt. Der Kurbelzapfen 28 hat hier eine Doppelfunktion. Er ersetzt den Anschlag 19 (Fig. 4) zusätzlich zur Antriebsfunktion im Füh- rungsschlitz 9. Damit wird auch bei der Ausführung nach Fig.
5 vor jedem Hub ein lastfreies Anlaufen und Schwungholen des Elektromotors 5 ermöglicht.