DE102004013196B3

DE102004013196B3 - Verschlusseinheit für ein elektronisches Hochsicherheitsschloss

Info

Publication number: DE102004013196B3
Application number: DE200410013196
Authority: DE
Original assignee: TST Tresor- und Schloßtechnik GmbH; TST TRESOR und SCHLOSTECHNIK G
Current assignee: JUB-CREATIVE PRODUCT GMBH, DE
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2024-03-18

Abstract

Verschlusseinheit für ein elektronisches Hochsicherheits-Verschlusssystem von Wertbehältnissen und dergleichen, mit im Gehäuse integrierter Auswerteeinheit der von einer elektronischen Eingabe empfangenen Signale, im so genannten Standard-Raster befestigungskompatibel mit Verschlusseinheiten von traditionellen mechanischen Zahlenkombinations- oder Schlüsselschlössern und mit einer an der ehemaligen Position von deren Betätigungswelle oder Schlüssel angeordneten wellenartigen Verbindung zwischen einem an der Außenseite drehbar angeordneten Betätigungsteil, auch als Griff bezeichnet, und einem in der Verschlusseinheit damit betätigten Mitnehmerteil, welcher den Schlossriegel aus der Geschlossen- in die Offenstellung und umgekehrt verschiebt, sowie einem in der Verschlusseinheit angeordneten, die Öffnungsbewegung des Schlossriegels freigebenden Sperrelement, dadurch gekennzeichnet, dass dieses, als Sperrschieber (6) ausgebildet, direkt oder mittels Übertragungsgliedern durch ein federndes, von einer am Mitnehmer (4) drehfesten Kontur bewegtes Zwischenglied (7) aus der den Schlossriegel (5) sperrenden in eine diesen freigebende Position verfahren werden kann, sofern ein auf der Achse eines Elektromotors (14) angeordnetes und von diesem um einen begrenzten Winkelbereich schwenkbares Residuum (11) sich in der freigegebenen Drehstellung befindet.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verschlusseinheit für ein elektronisches Hochsicherheitsschloss nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Elektronische Hochsicherheitsschlösser kommen vor allem bei Türen von Wertbehältnissen zum Einsatz und ersetzen mehr und mehr die traditionellen mechanischen Zahlenkombinations- oder Schlüsselschlösser. Wie diese bilden elektronische Hochsicherheitsschlösser unabhängige Systeme und bestehen in der Regel aus einer Eingabeeinheit, die in Verbindung mit einem Griff oder Betätiger auch Bedienungseinheit genannt wird, Übertragungselementen von der Türaussen- zur Innenseite, einer Verarbeitungs- und einer Verschlusseinheit.
Eingabe- bzw. Bedienungseinheit befinden sich auf der ungesicherten Aussenseite der Türe, während Verarbeitungs- und Verschlusseinheit im gesicherten Bereich der Türe und meistens in einem gemeinsamen Gehäuse als sogenannte Schlosseinheit angeordnet werden. In der Verarbeitungseinheit wird die eingegebene Identifikation auf Gültigkeit geprüft und bei Richtigkeit die Verschlusseinheit aktiviert. Dann kann von der Aussenseite her mittels wellenartiger Verbindung ein zur Verschlusseinheit gehörender Schlossriegel verfahren werden, welcher in Zusammenwirken mit einer Blockiereinheit die Bewegung des Tür-Riegelwerkes entsprechend freigibt oder sperrt.
Nicht betrachtet werden in diesem Zusammenhang die sogenannten Motorschlösser, bei denen Eingabe- und Verschlusseinheit nur über Kabel miteinander verbunden sind.

Von den hier in Rede stehenden Verschlusseinheiten mit mechanischer Verbindung zwischen Aussen- und Innenseite sind verschiedene Ausführungen bekannt. Allesamt sind die bekannten Lösungen jedoch relativ kompliziert und daher kostenaufwendig ausgeführt. Nachteilig ist auch, dass sie meist ausführungsbedingt nach bestimmten Offenzeiten wieder von selbst in den Geschlossenzustand fallen, was zum Beispiel bei den sogenannten Hoteltresoren zu grössten Problemen führen kann. Der entscheidende Nachteil liegt aber im generell zu hohen Stromverbrauch zum Bewegen oder Halten der sperrenden oder freigebenden Teile. Immer muss ja das von der Verarbeitungseinheit generierte elektrische Freigabesignal in eine mechanisch wirkende Veränderung überführt werden. Verbreitete Wirkprinzipien dafür sind Elektromagnete oder Elektromotoren. Magnete haben gegenüber Motoren den generellen Nachteil höherer Kosten, weil sie zwar vom Aufbau her einfach sind aber u.a. aus Bearbeitungsgründen nicht grosstechnisch bzw. vollautomatisch hergestellt werden. Bewegungsmagnete, wie z.B. in der Ausführung eines Türschlosses nach WO 02/059441A1, sind bezüglich Stromverbrauch besonders ungünstig. Bessere Lösungen ergeben sich beim Einsatz von reinen Haltemagneten wie in EP0485754B1 beschrieben oder in Ausführungen wie z.B. in EP0429712B1 , das Prinzip wurde schon 1985 beschrieben in DE3546241A1 . Der geringen Stromstärke nur zum Halten des Ankers steht allerdings nachteilig gegenüber, dass der Magnet über die gesamte Öffnungszeit bestromt werden muss. Bekannt ist auch der Einsatz von Motoren als Antrieb der Verstelleinheit, einerseits zum direkten Antrieb des Schlossriegels wie in DE298 03 845 U1 , andererseits nicht als eigentlicher Motor, also mit umlaufendem, sondern nur weniger als 360 Grad in beide Richtungen drehendem Anker, wie bei einer Schlossausführung bekannt, die unter der Bezeichnung CAWI Elektronikschloss 7205 von der Firma Wittkopp GmbH vertrieben wird. Doch auch hier dient der Motor als Antrieb für ein den Schlossriegel sperrendes, also zu bewegendes Element und muss dieses gegen eine Zugfeder vor- und rückwärts bewegen.

Aufgabe der Erfindung

Der Stromverbrauch der Verstelleinheit ist eine ausserordentlich wichtige Kenngrösse der hier beschriebenen elektronischen Schlösser, weil diese fast ausschliesslich von Batterien gespeist werden. Wenn den modernen Möglichkeiten stromsparender Steuerungselektronik auch stromsparende Lösungen für Verschlusseinheiten zur Seite stehen, wird es z.B. möglich, die bisher viel Bauraum benötigenden und meist in sogenannten Batteriefächern untergebrachten Stab- oder Blockbatterien durch z.B. Knopfzellen zu ersetzen, die dann auch die Realisierung einer frontflächenbündigen Eingabeeinheit erlauben.

Aufgabe der Erfindung ist darum die Entwicklung einer gegenüber den bekannten Lösungen besonders stromsparenden Ausführung einer Verschlusseinheit mit zeitlich unabhängig steuerbarem Öffnungs- und Versperrvorgang, mit hoher Funktionssicherheit auch bei grosser mechanischer Belastung des Schlossriegels, einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar.

Problemlösung

Die vorgenannte Aufgabe wird mit den in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der erfinderische Grundgedanke geht zunächst allein aus Kostengründen von einem Motor als Verstellelement aus, der aber, ausser seine Achse mit einem Formelement um wenige Winkelgrade zu verdrehen, kein Drehmoment aufzubringen, mit keinem anderen Element in Verbindung stehend, auch nichts anzutreiben oder zu bewegen hat. Die Offen- oder Geschlossenstellung der erfindungsgemässen Verschlusseinheit wird allein von der Dreh-Position des Formelementes, nachstehend als Residuum bezeichnet, entschieden, welche durch eine mit der manuellen Öffnungsbewegung des Schlossriegels verbundene, dieser aber vorgelagerte, Bewegung des Sperrelementes abgegriffen wird, welches sich dann in seine Offenstellung bewegen kann, dadurch das Verfahren des Schlossriegel freigibt oder eben nicht.

Die beschriebene und relativ klein ausgeführte Sensorik kann aber keine bei vergeblichen Öffnungsversuchen im gesperrten Zustand oder gar bei Aufbruchsversuchen auftretenden Kräfte oder Deformationen aufnehmen. Darum ist im Schutzanspruch 2 eine mit der Gesamtlösung verbundene Vorkehrung beschrieben, wodurch das Sperrelement aus der das Formelement abtastenden Position von diesem in einen sicheren Abstand gebracht wird, sobald vom Schlossriegel Kräfte auf das Sperrelement ausgeübt werden.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf Zeichnungen, näher beschrieben ohne die Erfindung hierauf zu beschränken.
Es zeigen:
1: Isometrische Gesamtansicht von oben
2: Isometrische Gesamtansicht von unten
3: Draufsicht bei abgenommenen Teilen Pos.-Nr. 2; 3; 9; 12; 16, 17
3a: Schnitt A-A von 3
3b: Schnitt B-B von 3
3c: Vergrösserter Ausschnitt C von 3b
In den 1 und 2 ist eine erfindungsgemässe, kastenschlossartige, aus Verarbeitungs- und Verschlusseinheit bestehende, sogenannte Schlosseinheit gezeichnet, wie sie auf der gesicherten Seite von Tresortüren und dergleichen montiert wird. Dargestellt ist nur eine von gesamt vier Befestigungsschrauben /21/. Die Zylinderschraube /3/ dient allein zum Zusammenhalten der Bauteile beim noch nicht eingebauten Schloss, sie verliert mit der Montage Ihre Funktion. Die Profilwelle /22/ ist innerhalb der Verschlusseinheit axial verschiebbar und ragt durch die Wandung der Tresortür nach aussen bis zur hier nicht dargestellten Bedienungseinheit. Von dort führt die Profilwelle /22/ das nicht dargestellte Verbindungskabel samt Stecker durch die Verschlusseinheit, wo der Stecker dann in die Kontaktleiste /17/ auf der Leiterplatte /16/ eingesteckt wird. Bei der Montage unter Praxisbedingungen ist vorgesehen, dass zunächst die Bedienungseinheit samt der Profilwelle /22/ von der Aussenseite her eingesteckt und durch z.B. Aufschieben einer Klemmscheibe befestigt wird, wofür die Ausnehmung /20/ in der Verschlusseineit vorgesehen ist. Danach werden Kabel und Stecker durch die vierkantähnliche Ausnehmung im Mitnehmer geführt und dann erst wird die erfindungsgemässe Verschlusseinheit aufgesteckt und befestigt. Diese Befestigungsart erlaubt sehr grosse Längentoleranzen der Verbindungswelle, die jeweils nur grob zugeschnitten wird und somit eine äusserst rationelle Montage gewährleistet.
3 zeigt eine Draufsicht der Verschlusseinheit in geschlossenem Zustand und bei abgenommenen Teilen Halteschraube /3/; Deckel /2/; Distanzring /12/; Leiterplatte /16/; Abdeckscheibe /9/ und Kontaktleiste /15/. Anhand dieser und den abgeleiteten 3a, 3b, und 3c wird nachfolgend die Funktion der erfindungsgemässen Ausführung beschrieben.
Im Gehäuse /1/ ist das Teil Mitnehmer /4/, in welches zentral die etwa vierkantige Verbindungswelle zur Aussenseite greift, drehbar aufgenommen und besitzt einen kurbelähnlichen Zapfen, der in eine Innenkurve des Schlossriegels /5/ greift. Unter dem Schlossriegel befinden sich am Mitnehmer zwei gegenüberliegende taschenförmige Konturen, in die eine Bügelfeder /7/ greift und als Rastfeder für den Geschlossenzustand dient. Darüber hinaus greift die Bügelfeder mit ihrer einseitigen Verlängerung in eine Ausnehmung des den Schlossriegel /5/ umgreifenden Sperrschiebers /6/, welcher damit quer zur Öffnungsrichtung des Schlossriegels verschoben werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist noch eine als Schraubenfeder ausgebildete Hilfsfeder /8/ vorgesehen, welche u.a. die Betätigung des Mikroschalters /17/ sicherstellt. Der Motor /14/ trägt auf seiner Achse ein Formelement, als Residuum /11/ bezeichnet, welches in einer Ausnehmung des Sperrschiebers /6/ (3c) frei drehen kann, daran aber von einem gehäusefesten Drehanschlag /13/ gehindert wird, der eine Drehverstellung von nur etwa 90 Grad erlaubt.
Wird nun über die Verbindungswelle /22/ das Teil Mitnehmer /4/ in 3 im Uhrzeigersinn gedreht, wird der Schlossriegel /5/ zunächst nicht bewegt, beide Schenkel der Bügelfeder /7/ werden aber aus den taschenförmigen Ausnehmungen des Mitnehmers nach aussen bewegt, wobei der verlängerte Schenkel der Bügelfeder /7/ den Sperrschieber /6/ mitzunehmen wird. Dieser kann sich aber (auch entgegen der Hilfsfeder /8/ nur um den Abstand /23/ (3c) in Öffnungsrichtung verschieben, weil er dann am Residuum /11/ anliegt. Diese Verschiebung reicht nicht aus, die Hakenkontur des Sperrschiebers /19a/ aus dem Bereich der Hakenkontur /19/ des Schlossriegels zu entfernen. Wenn nun beim weiteren Drehen des Mitnehmers /4/ durch dessen Zapfen auch der Schlossriegel /5/ mitgenommen wird, greift dessen Hakenkontur /19/ in die des Sperrschiebers/und bewegt diesen wieder vom Residuum /11/ weg, welches dadurch keinerlei durch eventuell Gewaltanwendung von Betätigungs- oder Schlossriegelseite her auftretenden Kräften ausgesetzt ist.
Beim berechtigten Öffnen, wenn also vor dem Drehen des Mitnehmers /4/ an der Bedienungseinheit eine berechtigte Identifikation eingegeben wird, dreht der Motor /14/ das Residuum /11/ um ca. 90 Grad in die Offenstellung. Dadurch kann in der ersten Drehphase des Mitnehmers /4/ der Sperrschieber /6/ von der Bügelfeder /7/ unter gleichzeitigem Öffnen des Mikroschalters /18/ soweit in die Offenstellung verschoben werden, dass beim folgenden Verfahren des Schlossriegels die Hakenkonturen von Sperrschieber /6/ und Schlossriegel /5/ nicht ineinander greifen, der Schlossriegel also in die Verschlusseinheit verfahren und diese geöffnet werden kann.
Das Verschliessen erfolgt umgekehrt, wobei der Motor /14/ das Residuum /11/ erst nach Schliessen des Schalters /17/ wieder in die Geschlossenstellung dreht, was direkt oder erst nach Erfüllen einer weiteren Bedingung (z.B. der Eingabe einer zum Schliessen berechtigten Identifikation) erfolgt.
Dass der im Ausführungsbeispiel vorgesehene Motor /14/ vergleichsweise gross ist, hat seinen Grund in den Beschaffungskosten. Nur zum hier erforderlichen Verdrehendes des kleinen Residuums /11/ würde ein sehr viel kleinerer Motor genügen, der dann aber teurer wäre.
Je nach Einbaubedingungen ist auch die Möglichkeit zu beachten, dass sich der Motor /14/ samt dem Residuum /11/ selbsttätig oder infolge versuchter Manipulation durch ein Magnetfeld oder durch Vibration oder ähnliches in die Offenstellung verdrehen könnte. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel kommt darum ein DC-Motor zum Einsatz, der bauartbedingt eine vergleichsweise starke magnetische Eigenrastung auf Pol- bzw. Drehpositionen aufweist, die mit der Offen- und Geschlossenstellung des Residuum übereinstimmen. Die Gefahr einer angesteuerten Drehung des Motors besteht vor allem bei sehr leichtlaufenden Motoren. Dazu ist im Ausführungsbeispiel alternativ eine Lösung mit einer Spange /10/ aus Federdraht dargestellt, welche einerseits die Lage des Residuum /11/ stabilisiert und zum anderen dessen selbständiges Verdrehen ausschliesst.
Diese Spange liegt lose in zwei Bohrungen in der Leiterplatte und greift über eine etwa viereckige Verlängerung des Residuum /11/.
An der Leiterplatte ist auch der Schalter /18/ befestigt und die Steckerleiste /17/. Auch die gesamte Verarbeitungseinheit der elektrischen Signale von der Aussenseite sowie die Motoransteuerung befinden sich auf der Leiterplatte, die nur in den 3a, 2b, und 3c angedeutet, jedoch nicht weiter beschrieben ist. Gehalten wird die Leiterplatte /16/ zwischen Elementen vom Gehäuse /1/ und einem Rundring /12/ als Distanzhalter zum Deckel /2/.
Von vor allem sicherheitstechnischer Bedeutung ist die Abdeckscheibe mit Bund /9/. Dieses Teil verhindert jegliche Manipulationsmassnahmen mit dem Ziel einer Schlossöffnung bei schon gewaltsam herausgezogener Verbindungswelle /22/.

1: Gehäuse
2: Deckel
3: Halteschraube
4: Mitnehmer
5: Schlossriegel
6: Sperrschieber
7: Bügelfeder
8: Hilfsfeder
9: Abdeckscheibe
10: Spange
11: Residuum
12: Distanzring
13: Drehanschlag
14: Motor
16: Leiterplatte
17: Steckerleiste
18: Mikroschalter
19: Hakenkontur Schlossriegel
19a: Hakenkontur Sperrschieber
20: Montagefreiraum
21: Befestigungsschraube
22: Verbindungswelle
23: Funktionsabstand

Claims

Verschlusseinheit für ein elektronisches Hochsicherheitsschloss für Wertbehältnisse und dergleichen, mit im Gehäuse integrierter Auswerteeinheit der von einer elektronischen Eingabe empfangenen Signale, im sogenannten Standard-Raster befestigungskompatibel mit Verschlusseinheiten von traditionellen mechanischen Zahlenkombinations- oder Schlüsselschlössern und mit einer an der ehemaligen Position von deren Betätigungswelle oder Schlüssel angeordneten wellenartigen Verbindung zwischen einem an der Aussenseite drehbar angeordneten, ggf. mit der Eingabeeinheit kombinierten Betätigungsteil, auch als Griff bezeichnet, und einem in der Verschlusseinheit damit betätigten Mitnehmerteil, welcher den Schlossriegel aus der Geschlossen- in die Offenstellung und umgekehrt verschiebt, sowie einem, die Öffnungsbewegung des Schlossriegels freigebenden Sperrelement, dadurch gekennzeichnet, dass dieses, als Sperrschieber /6/ ausgebildet, direkt oder mittels Übertragungsgliedern, durch ein federndes, von einer am Mitnehme /4/ drehfesten Kontur bewegtes Zwischenglied /7/ aus der den Schlossriegel /5/ sperrenden in eine diesen freigebende Position verfahren werden kann, sofern ein auf der Achse eines Elektromotors /14/ angeordnetes und von diesem um einen begrenzten Winkelbereich schwenkbares Residuum /11/ sich in der freigegebenen Drehstellung befindet.
Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Mitnehme /4/ drehfest verbundene Kontur zum Bewegen des Sperrschiebers /6/ gegenüber den die Schlossriegelbewegung bestimmenden, in diesem und im Mitnehme angeordneten Teilkonturen beim Öffnen voreilend, drehversetzt angeordnet sind.
Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mit dem Betätigungsteil drehfest verbundene Mitnehme /4/ die Konturen für die Bewegung des Schlossriegels und die Konturen für die Bewegung des Sperrelementes in einem Teil vereinigt sind.
Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Sperrelement-Bewegung von der zugehörigen Kontur des Mitnehmen /4/ auf das Sperrelement übertragende und federnde Zwischenglied /7/ gleichzeitig als Rastfeder für die Drehung des Mitnehmers /4/ und Lagebestimmung des Betätigungselementes an der Aussenseite ausgeführt ist.
Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlossriegel /5/ oder das Sperrelement oder beide, hakenförmige Konturen /19, 19a/ aufweisen, die beim unberechtigten Öffnungsversuch gegenseitig zum Eingriff kommen und den Sperrschieber /6/ vom Residuum /11/ weg verschiebend, einen Sicherheitsabstand /23/ gegen mechanische Belastung gewährleisten.
Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der beim unberechtigten Öffnen am Residuum /11/ zur Anlage kommenden Fläche des Sperrschiebers /6/ und dem Residuum /11/ ein im Geschlossenzustand dessen freies Drehen in die Offenposition gewährleistender Abstand /23/ vorhanden ist.
Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Residuum /11/ zusätzliche Formelemente aufweist, an denen zur Lagestabilisierung und zur Sicherung gegen selbständiges Verdrehen ein oder mehrere federnde Elemente /10/ anliegen.
Verschlusseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement /10/ zum Schutz gegen ungesteuertes Verdrehen des Residuums /11/ und zu dessen Lagestabilisierung spangenförmig ausgebildet und derart eingelegt ist, dass sich dessen Anlagespannung gleichmässig auf beide Schenkel verteilt
Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der das Residuum /11/ auf seiner Achse in die Öffnungsstellung und zurück drehende Elektromotor ein DC-Motor mit einer entsprechend der Polpaaranordnung magnetischen Drehrastung ist.
Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Residuum /11/ zur Vermeidung von Unwuchten achssymmetrisch ausgeführt ist.
Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese erst dann den gesicherten bzw. gesperrten Zustand erreicht, nachdem ein Schalter /17/ betätigt wurde und eine zweite, zeitabhängige oder über die Bedienungseinheit eingegebene Bedingung erfüllt worden ist.
Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wellenartige Verbindung /22/ des Betätigungsteiles mit dem Mitnehmer /4/ drehfest, aber axial durch die Verschlusseinheit hindurch verschiebbar ausgeführt ist.