DE102007043039A1

DE102007043039A1 - Vorrichtung zur Aufnahme eines elektronischen Schlüssels

Info

Publication number: DE102007043039A1
Application number: DE102007043039A
Authority: DE
Inventors: Thomas Meurer
Original assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Current assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: DE102007043039B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Aufnahme eines elektronischen Schlüssels (30), der mit einem Zündschlosssystem eines Kraftfahrzeuges zur Fahrberechtigungskontrolle zusammenwirkt, mit einem Gehäuse (11), in dem eine in einem Trägerelement (20) befindliche Aufnahme (21) angeordnet ist, in die der elektronische Schlüssel (30) einführbar ist, wobei das Trägerelement (20) mittels des Schlüssels zwischen einer Ausgangsstellung und mindestens einer Betriebsstellung bewegbar gelagert ist, und einer elektromagnetischen Blockiereinheit (50), die in eine Freigabestellung und in eine Sperrstellung bringbar ist, wobei in der Sperrstellung das Trägerelement (20) in seiner Betriebsstellung arretiert ist, so dass eine Bewegung des Trägerelementes (20) in die Ausgangsstellung blockiert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Blockiereinheit (50) einen Anker (53) aufweist, der im Inneren einer ersten Spule (51) und einer zweiten Spule (52) beweglich ist, wobei während einer Überführung der Blockiereinheit (50) von der Freigabestellung in die Sperrstellung ein erster Strom in der ersten Spule (51) fließt, wodurch über ein erstes magnetisches Feld eine erste magnetische Kraft auf den Anker (53) wirkt, der somit aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar ist, in der Sperrstellung ein zweiter Strom in der zweiten Spule (52) fließt, wodurch über ein zweites magnetisches Feld eine zweite magnetische Kraft, die zumindest teilsweise die erste magnetische ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme eines elektronischen Schlüssels, der mit einem Zündschlosssystem eines Kraftfahrzeuges zur Fahrberechtigungskontrolle zusammenwirkt, mit einem Gehäuse, in dem eine in einem Trägerelement befindliche Aufnahme angeordnet ist, in die der elektronische Schlüssel einführbar ist, wobei das Trägerelement mittels des Schlüssels zwischen einer Ausgangsstellung und mindestens einer Betriebsstellung bewegbar gelagert ist, und einer elektromagnetischen Blockiereinheit, die in eine Freigabestellung und in eine Sperrstellung bringbar ist, wobei in der Sperrstellung das Trägerelement in seiner Betriebsstellung arretiert ist, so dass eine Bewegung des Trägerelementes in die Ausgangsstellung blockiert ist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb der vorgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In der DE 103 53 195 A1 ist ein Zündschlosssystem eines Kraftfahrzeuges mit einem elektronischen Zündschloss sowie mit einem elektronischen Schlüssel offenbart, wobei das Zündschloss eine in einem Trägerelement befindliche Aufnahme für den Schlüssel aufweist. Das Trägerelement ist linear beweglich zwischen einer Ausgangsstellung und mehreren Bewegungsstellungen verschiebbar. Die Bewegungsstellungen für das Trägerelement sind jeweils als Raststellungen ausgebildet. Es hat sich nachteiligerweise gezeigt, dass der Aufbau dieser Vorrichtung konstruktiv aufwendig ist.
In der DE 10 2007 022 248.5 ist eine Vorrichtung der vorgenannten Art offenbart, die eine Blockiereinheit aufweist, die in eine Freigabestellung und in eine Sperrstellung bringbar ist, wobei in der Betriebsstellung des Trägerelementes sich die Blockiereinheit in der Sperrstellung befindet und somit eine Bewegung des Trägerelementes zurück in die Ausgangsstellung blockiert. Hierbei kann die Blockiereinheit als Hubmagnet ausgeführt sein. Während der Überführung der Blockiereinheit in die Sperrstellung können sich Geräuschentwicklungen ergeben, beispielsweise, dass der Hubmagnet an ein Element des Gehäuses anschlägt, welches als störend empfunden werden kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, bei der die genannten Nachteile vermieden werden, insbesondere eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die einfach gestaltet ist und eine gute Funktionalität aufweist, wobei die Geräuschentwicklung während des Betriebes möglichst gering gehalten wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Blockiereinheit einen Anker aufweist, der im Inneren einer ersten Spule und eine zweite Spule beweglich ist, wobei während einer Überführung der Blockiereinheit von der Freigabestellung in die Sperrstellung ein erster Strom in der ersten Spule fließt, wodurch über ein erstes magnetisches Feld eine erste magnetische Kraft auf den Anker wirkt, der somit aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar ist, in der Sperrstellung ein zweiter Strom in der zweiten Spule fließt, wodurch über ein zweites magnetisches Feld eine zweite magnetische Kraft, die zumindest teilweise die erste magnetische Kraft aufhebt, auf den Anker wirkt, wodurch der Anker in der zweiten Position gehalten ist.
Die Blockiereinheit wirkt als Hubmagnet, wobei in der Betriebsstellung des Trägerelementes die erste Spule mit dem ersten Strom angeregt wird, wodurch die erste magnetische Kraft auf den Anker wirkt, die eine Bewegung des Ankers aus der ersten Position in die zweite Position in Gang setzt. Damit der Anker möglichst geräuschlos die zweite Position erreicht, fließt in der zweiten Spule der zweite Strom, der dafür sorgt, dass das zweite magnetische Feld mit der zweiten magnetische Kraft aufgebaut wird, mit der die Bewegung des Ankers abgebremst wird, bis die zweite Position des Ankers erreicht ist. Der Stromfluss in der zweiten Spule sorgt somit dafür, dass der Anker exakt seine zweite Position erreicht. Die erste und die zweite Spule stellen einen isolierten leitenden Draht dar, der so gewickelt ist, dass er eine enge schraubenförmige Spulenwicklung bildet. Wenn der erste oder der zweite Strom durch den Draht fließt, wird in der jeweiligen Spule ein magnetisches Feld in einer zur Achse der Spule parallelen Richtung erzeugt. Die Richtung des innerhalb der Spule erzeugten magnetischen Feldes hängt von der Richtung des durch den Draht fließenden Stroms sowie von der Richtung, in welcher der Draht gewickelt ist (z. B. im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn) ab. Die auf den Anker ausgeübte Kraft ist zur Stärke des magnetischen Feldes proportional; die Stärke des magnetischen Feldes hängt unter anderem von der Anzahl der Windungen der Spulenwicklung und von der Stärke des die Wicklung durchfließenden Stroms ab.
Vorteilhafterweise legt eine Steuerungseinheit eine Systemspannung an der ersten Spule an. Vorzugsweise weist die erste Spule einen niedrigen Widerstand auf. Auf Grund dieses niedrigen Widerstandes steigt der erste Strom in der ersten Spule schnell an. Hierdurch entsteht eine entsprechende schnelle Erzeugung des ersten magnetischen Feldes. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder die zweite Spule ein Supraleiter, insbesondere ein keramischer Supraleiter, der vorzugsweise bei Raumtemperatur supraleitend ist, das bedeutet, keinen elektrischen Widerstand aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsalternative ist der Anker als Permanentmagnet ausgeführt, wobei der zweite Strom der zweiten Spule induziert ist. Während sich der Anker in die zweite Position bewegt, wird durch die Bewegung des magnetischen Ankers durch die zweite Spule ein zweiter Strom in der zweiten Spule induziert, so dass das zweite magnetische Feld mit der zweiten magnetischen Kraft entsteht.
In einer weiteren Alternative der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Anker metallisch ausgeführt sein, wobei sowohl die erste Spule als auch die zweite Spule über eine Energiequelle jeweils bestromt werden. Der Stromfluss des ersten Stromes kann dem Stromfluss des zweiten Stromes entgegen gerichtet sein.
In einer die Erfindung verbessernden Maßnahme weist der elektronische Schlüssel eine dritte Spule auf, wobei über das erste oder über das zweite magnetische Feld ein dritter Strom im elektronischen Schlüssel induzierbar ist. Hierbei kann über den induzierten dritten Strom eine Batterie innerhalb des elektronischen Schlüssels aufgeladen werden. Des Weiteren ist es denkbar, dass über den induzierten dritten Strom im elektronischen Schlüssel eine Datenkommunikation zur Fahrberechtigungskontrolle ausgelöst wird.
Vorteilhafterweise wirkt auf den Anker ein Federelement, das den Anker von seiner zweiten Position in die erste Position bewegt, wenn der Stromfluss in beiden Spulen unterbrochen ist. Die Federkraft ist vorzugsweise der ersten magnetischen Kraft entgegengesetzt. Während des Stromanstieges in der ersten Spule entsteht relativ schnell das erste Magnetfeld mit seiner ersten magnetischen Kraft, die größer ist als die Kraft, die das Federelement auf den Anker ausübt. Die durch das zweite magnetische Feld entstehende zweite magnetische Kraft weist vorteilhafterweise die gleiche Richtung auf, wie die auf den Anker wirkende Kraft des Federelementes. In der Sperrstellung der Blockiereinheit, das bedeutet wenn der Anker sich in der zweiten Position befindet, heben sich in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die erste und die zweite magnetische Kraft sowie die Kraft des Federelementes auf.
Zweckmäßigerweise ist die Blockiereinheit mit einer Schaltungskonstruktion elektrisch verbunden, um die erste und die zweite Spule entsprechend zu erregen. Hierbei können die erste und die zweite Spule sequentiell oder parallel über die Schaltungskonstruktion bestromt werden. Hierbei sind sämtliche Alternativen der Bestromung der beiden Spulen während der Bewegung des Ankers von der ersten in die zweite Position und umgekehrt denkbar. Während sich der Anker in der zweiten Position befindet, können sowohl beide Spulen einen Stromfluss aufweisen oder alternativ eine der beiden Spulen durch einen Strom angeregt sein.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist das Trägerelement, das in der Ausgangsstellung das Trägerelement über eine Sicherungseinheit von einer Sicherungsposition in eine Entsicherungsposition bringbar ist, in der Sicherungsposition in der Ausgangsstellung gehalten. In der Entsicherungsposition ist eine Bewegung des Trägerelementes in die Betriebsstellung freigegeben, wobei das Gehäuse eine Kulissenführung aufweist, die mit Rastelementen der Sicherungseinheit zusammenwirkt, wobei während der Bewegung des Trägerelementes von der Ausgangsstellung in die Betriebsstellung die Sicherungseinheit mit der Kulissenführung eine Widerstandskraft auf das Trägerelement ausübt. Während der Schlüssel in die Aufnahme gebracht wird und das Trägerelement aus seiner Ausgangstellung in Richtung der Betriebsstellung bewegt wird, spürt der Benutzer eine Widerstandskraft, die von der Sicherungseinheit und der Kulissenführung ausgeht. In einer definierten Stellung zwischen der Ausgangsstellung und der Betriebsstellung wirkt eine maximale Widerstandkraft. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ab dieser genannten definierten Stellung das Trägerelement automatisch in die Betriebsstellung bewegt, ohne das der Benutzer Kraft auf den Schlüssel anwenden muss. Während der Bewegung des Trägerelementes gleiten die Rastelemente stets an der Kulissenführung ab. Die Kulissenführung kann schräge Flächen aufweisen, die während der Bewegung des Trägerelementes durch die Rastelemente kontaktiert werden.
Vorteilhafterweise ist die Sicherungseinheit innerhalb der Aufnahme mit Aktivierungsflächen ausgeführt, die der Kontur des Schlüssels derart angepasst sind, dass lediglich über eine Kontaktierung der Aktivierungsflächen durch den Schlüssel eine Entsicherungsposition des Trägerelementes erzielbar ist. Besonders vorteilhaft ist, dass die Aufnahme derart an den elektronischen Schlüssel angepasst ist, dass nur der für die Vorrichtung vorgesehene Schlüssel verwendet werden kann, um das Trägerelement aus der Ausgangsstellung in die Betriebsstellung zu bewegen. Ein elektronischer Schlüssel mit einer abweichenden Kontur kann eine Freigabesituation des Trägerelementes nicht bewirken. Bei der vorliegenden Erfindung können selbstverständlich mehrere Betriebsstellungen vorgesehen sein. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass zwischen dem elektronischen Schlüssel und dem Kraftfahrzeug, insbesondere mit dem Zündschlosssystem ein elektronischer Code, und zwar bevorzugt in einer bidirektionalen Kommunikation, ausgetauscht oder übertragen wird. Nach einer positiven Auswertung des ausgetauschten elektronischen Codes, dass heißt, es handelt sich um den berechtigten Schlüssel, wird wenigstens eine bewirkbare Funktion freigegeben und/oder ausgelöst. Bei dieser freigegebenen und/oder ausgelösten Funktion kann es sich um das Einschalten von Verbrauchern im Kraftfahrzeug, wie um das Radio, die Beleuchtung usw. handeln. Ebenfalls ist es denkbar, dass ein Starten des Kraftfahrzeuges hierdurch bewirkt werden kann. In einer weiteren Alternative kann auch ein separater Start-/Stopp-Schalter zum Starten des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein. Erst wenn der berechtigte Schlüssel sich in der Betriebsstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet, ist ein Starten des Kraftfahrzeuges über diesen Start-/Stopp-Schalter möglich.
In einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung kann die Sicherungseinheit innerhalb der Aufnahme mit Aktivierungsflächen ausgeführt sein, die der Kontur des Schlüssels derart angepasst sind, dass lediglich über eine Kontaktierung der Aktivierungsflächen durch den Schlüssel eine Entsicherungsposition des Trägerelementes erzielbar ist.
In einer weiteren Alternative kann die zweite Spule im Gehäuse integriert sein.
Des Weiteren wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruches 13 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen 14 bis 19 sind vorteilhafte Ausführungsformen vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Aufnahme eines elektronischen Schlüssels vorgeschlagen, der mit einem Zündschlosssystem eines Kraftfahrzeuges zur Fahrberechtigungskontrolle zusammenwirkt, mit einem Gehäuse, in dem eine in einem Trägerelement befindliche Aufnahme angeordnet ist, in der der elektronische Schlüssel einführbar ist. Das Trägerelement ist mittels des Schlüssels zwischen einer Ausgangsstellung und mindestens einer Betriebsstellung bewegbar gelagert. Eine elektromagnetische Blockiereinheit ist in einer Freigabestellung und in eine Sperrstellung bringbar. In der Sperrstellung ist das Trägerelement in seiner Betriebsstellung arretiert, so dass eine Bewegung des Trägerelementes in die Ausgangsstellung blockiert ist. Die Blockiereinheit weist einen Anker auf, der im Innern einer ersten Spule und einer zweiten Spule aus einer ersten Position in eine zweite Position beweglich ist. Bei der Überführung der Blockiereinheit von der Freigabestellung in die Sperrstellung erfolgen folgende Schritte: Ein erster Strom in der ersten Spule wird erzeugt, wodurch über ein erstes magnetisches Feld eine erste magnetische Kraft auf den Anker wirkt. Anschließend bewegt sich der Anker aus der ersten Position in Richtung der zweiten Position. Anschließend wird ein zweiter Strom in der zweiten Spule erzeugt, wodurch über ein zweites magnetisches Feld eine zweite magnetische Kraft auf den Anker wirkt, die zumindest teilweise die erste magnetische Kraft aufhebt, wodurch der Anker in der zweiten Position gehalten ist.
Eine die Erfindung verbessernde Maßnahme kann vorsehen, dass der elektronische Schlüssel eine dritte Spule aufweist, wobei über das erste und/oder über das zweite magnetische Feld ein dritter Strom im elektronischen Schlüssel induziert wird. Über den dritten Strom kann eine Datenkommunikation zur Fahrberechtigungskontrolle ausgelöst werden. Die dritte sowie die erste und/oder die zweite Spule können gleichzeitig als elektronische Elemente zur Datenkommunikation für die Fahrberechtigungskontrolle wirken, wodurch Bauteile eingespart werden können.
Zweckmäßigerweise wird über eine Kontrolleinheit der zweite Strom der zweiten Spule als Steuer- und/oder Regelgröße genutzt, um den ersten Strom entsprechend zu ändern. Die Kontrolleinheit kann in der Blockiereinheit integriert sein. Alternativ ist die Kontrolleinheit am Kraftfahrzeug angeordnet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufnahme eines elektronischen Schlüssels in perspektivischer Darstellung,
2 eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung gemäß 1 mit einem Trägerelement, das sich in einer Ausgangsstellung befindet,
3 die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 2, wobei sich das Trägerelement in einer Betriebsstellung befindet,
4 eine schematische Darstellung einer Blockiereinheit, die sich in einer Freigabestellung befindet,
5 die Blockiereinheit gemäß 4, die sich in einer Sperrstellung befindet,
6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der das Trägerelement sich in einer Ausgangsstellung befindet und
7 die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 6, wobei das Trägerelement sich in einer Betriebsstellung befindet.
In der 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Aufnahme eines elektronischen Schlüssels 30 dargestellt. Hierbei wirkt der Schlüssel 30 mit einem nicht explizit dargestellten Zündschlosssystem eines Kraftfahrzeuges zur Fahrberechtigungskontrolle zusammen. Ist der Schlüssel 30 in der Vorrichtung 10 eingeführt, erfolgt eine Fahrberechtigungskontrolle, bei der zwischen dem Schlüssel 30 und einem elektrischen Bauteil des Kraftfahrzeuges, insbesondere dem Zündschlosssystem ein elektrischer Code, insbesondere in einer bidirektionalen Kommunikation ausgetauscht oder übertragen wird, welches beispielsweise in der DE 10 2006 008 146.8 beschrieben ist.
In der 2 befindet sich der elektronische Schlüssel 30 zumindest teilweise innerhalb der Vorrichtung 10, wobei der Schlüssel 30 in einer Aufnahme 21 eines Trägerelementes 20 eingeführt ist. Die Aufnahme hat hier die Funktion einer Tasche. Das Trägerelement 20 befindet sich in 2 in einer Ausgangsstellung. Gemäß der vorliegenden Erfindung wirkt das Trägerelement 20 als eine Art verschiebbarer Schlitten, der in eine Betriebsstellung gemäß 3 translatorisch bewegt werden kann.
Das Trägerelement 20 ist ferner mit Arretierungsmitteln 23 ausgeführt. In der Betriebsstellung des Trägerelementes 20 ist der elektronische Schlüssel 30 zuverlässig in der Aufnahme 21 des Trägerelements 20 gehalten, worauf im Ausführungsbeispiel gemäß 6 und 7 explizit eingegangen wird. Damit das Trägerelement 20 zuverlässig in der Betriebsstellung verbleibt, ist eine elektromagnetische Blockiereinheit 50 vorgesehen, die in 4 und 5 schematisch dargestellt ist. Die Blockiereinheit 50 weist einen Anker 53 auf, der im Inneren einer ersten Spule 51 und einer zweiten Spule 52 beweglich ist. Hierbei ist die Blockiereinheit 50 in eine Freigabestellung und in eine Sperrstellung bringbar, wobei in der Sperrstellung das Trägerelement 20 in seiner Betriebsstellung arretiert ist, welches in 5 dargestellt ist. In der Sperrstellung der Blockiereinheit 50 ist somit eine Bewegung des Trägerelementes 20 in die Ausgangsstellung gemäß 2 nicht möglich.
Die Freigabestellung der Blockiereinheit 50 ist in 4 gezeigt. Während der Überführung der Blockiereinheit 50 von der Freigabestellung (4) in die Sperrstellung (5) fließt zunächst ein erster Strom in der ersten Spule 51, wodurch ein erstes magnetisches Feld aufgebaut wird, das eine erste magnetische Kraft hervorruft, die auf den Anker 53 wirkt. Somit wird der Anker 53 durch die magnetische Kraft, die gemäß 4 nach unten wirkt, aus einer ersten Position, die der Anker 53 in 4 einnimmt, in eine zweite Position gemäß 5 bewegt. In 5 befindet sich der Anker 53 mit seinem unteren Ende in einer Eingriffsöffnung 16, so dass wirkungsvoll ein Zurückbewegen des Trägerelementes 20 in seiner Ausgangsstellung verhindert wird. Dieses wird besonders in 3 deutlich, da die Arretierungsmittel 23 durch den in der Eingriffsöffnung 16 sich befindenden Anker 53 blockiert sind, um eine Bewegung des Trägerelementes 20 in seiner Ausgangsstellung gemäß 2 durchführen zu können.
Erreicht der Anker 53 die zweite Position, fließt ein zweiter Strom in der zweiten Spule 52, wodurch ein zweites magnetisches Feld aufgebaut wird, dass eine zweite magnetische Kraft entstehen lässt, die in entgegengesetzter Richtung zur ersten magnetischen Kraft auf den Anker 53 wirkt. Durch diese zweite magnetische Kraft wird der Anker 53 in seiner Bewegung abgebremst und zuverlässig in seiner zweiten Position gehalten, die gleichzeitig die Sperrstellung der Blockiereinheit 50 darstellt. Anschlaggeräusche des Ankers 53 können hierdurch wirkungsvoll verhindert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Anker 53 als Permanentmagnet ausgeführt, wobei der zweite Strom in der zweiten Spule 52 über die Bewegung des Ankers 53 induziert wird. Das Ausführungsbeispiel aus 2 und 3 zeigt einen elektronischen Schlüssel 30 mit einer dritten Spule 33, wobei über das zweite magnetische Feld ein dritter Strom im elektronischen Schlüssel 30 induziert wird. Über den induzierten dritten Strom ist eine Batterie 32 innerhalb des elektronischen Schlüssels 30 aufladbar.
Während sich der Anker 53 in die zweite Position bewegt, wirkt ein Federelement 55 auf den Anker 53, welches in 4 und 5 dargestellt ist. Das Federelement 55 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Zugfeder, die mit einer nach oben gerichteten Kraft auf den Anker 53 wirkt. Während der Bewegung des Ankers 53 in die Eingriffsöffnung 16 ist die erste magnetische Kraft größer als die Zugkraft des Federelementes 55. In der zweiten Position des Ankers 53 heben sich alle auf den Anker 53 wirkenden Kräfte auf. Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 und 5 wird über eine Kontrolleinheit 54 der zweite Strom der zweiten Spule 52 als Steuergröße genutzt, um den ersten Strom in der ersten Spule 51 entsprechend zu ändern.
In 6 und 7 ist eine mögliche Ausführungsform des Trägerelementes 20, das innerhalb des Gehäuses 11 verschiebbar gelagert ist, in detaillierter Form dargestellt.
Hierbei ist die Wirkungsweise der Blockiereinheit 50 aus den 2 bis 5 auf das Ausführungsbeispiel gemäß 6 und 7 übertragbar. In 6 befindet sich der elektronische Schlüssel 30 teilweise innerhalb der Vorrichtung 10, wobei der Schlüssel 30 in der Aufnahme 21 des Trägerelementes 20 eingeführt ist. Das Trägerelement 20 befindet sich in einer Ausgangsstellung. Des Weiteren verfügt das Trägerelement 20 über eine Sicherungseinheit 40. In der Ausgangsstellung ist das Trägerelement 20 über die Sicherungseinheit 40 von einer Sicherungsposition in eine Endsicherungsposition bringbar. In 6 befindet sich das Trägerelement 20 in der Sicherungsposition. Die Sicherungseinheit 40 ist mit Aktivierungsflächen 41 ausgeführt, die der Kontur des Schlüssels 30 angepasst sind. Die Sicherungseinheit 40 verfügt über ein Oberteil 43 und ein Unterteil 44, die zueinander federbelastet bewegbar angeordnet sind. Zwischen dem Oberteil 43 und dem Unterteil 44 befindet sich eine Druckfeder 47, die eine Kraft auf beide Teile 43, 44 ausübt. Die Kraft ist hierbei zum Gehäuse 11 senkrecht zur Verschieberichtung des Trägerelementes 20 ausgerichtet. Das Oberteil 43 verfügt über ein Rastelement 42, das mit dem Gehäuse 11 zusammenwirkt. Das Unterteil 44 ist ebenfalls mit einem Rastelement 42 ausgeführt, welches gegenüberliegend zum Rastelement 42 des Oberteils 43 am Gehäuse 11 an einem Anschlag 12 anliegt. Das Oberteil 43 bzw. das Unterteil 44 bildet mit dem Rastelement 42 und der Aktivierungsfläche 41 jeweils ein einstückiges Bauteil.
Das Oberteil 43 weist zwei Führungsmittel 45 in Form von schlitzförmigen Öffnungen auf, in der Gegenführungsmittel 46 des Unterteils 44 hineinragen. Die Gegenführungsmittel 46 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als Stifte ausgeführt, die durch die Öffnungen 45 hindurchragen. Die Öffnungen 45 sind versetzt zueinander angeordnet.
Wie in 6 gut zu erkennen ist, ist das Gehäuse 11 mit einer Kulissenführung 13 ausgeführt, die sich dem Anschlag 12 in Richtung einer Betriebsstellung des Trägerelementes 20, die links von der Ausgangstellung liegt, anschließt und in das Innere der Vorrichtung 10 hineinragt. Die Kulissenführung 13 ist als eine Art Auswölbung ausgeführt, die in das Innere der Vorrichtung 10 sich erstreckt.
Die Vorrichtung 10 ist mit einer Öffnung 14 versehen, durch die der elektronische Schlüssel 30 von außen in die Aufnahme 21 einbringbar ist. Das Trägerelement 20, das als eine Art Schlitten innerhalb der Vorrichtung 10 wirkt, weist Rastmittel 22 auf, die in Richtung des zugewandten Gehäuses 11 elastisch verformbar sind. Zwischen dem Gehäuse 11 und den Rastmitteln 22 ist das Trägerelement 20 mit einer vorsprungartigen Auswölbung 24 ausgeführt. In der Ausgangsstellung des Trägerelementes 20 nach 6 besteht ein Abstand zwischen der Auswölbung 24 und dem Gehäuse 11. Die Rastmittel 22 greifen hierbei nicht in korrespondierende Öffnungen 31 des Schlüssels 30 ein, die explizit in 1 dargestellt sind.
In 6 ist die Besonderheit dargestellt, dass der Schlüssel 30 bereits die Aktivierungsfläche 41 des Oberteils 43 nach oben verschoben hat, so dass das Rastelement 42 nicht mehr am Anschlag 12 sich befindet. Die Aktivierungsfläche 41 des Unterteils 44 ist noch nicht durch den Schlüssel 30 bewegt worden, so dass das Rastelement 42 des Unterteils 44 noch am Anschlag 12 anliegt.
Wird nun der elektronische Schlüssel 30 weiter in die Vorrichtung 10 hineingedrückt, drückt das Gehäuse 11 des elektronischen Schlüssels 30 die Aktivierungsfläche 41 des Oberteils 43 nach oben und die Aktivierungsfläche 41 des Unterteils 44 nach unten, wobei gleichzeitig die Rastelemente 42 sich von dem Gehäuse 11 entfernen und nach Innen verfahren. Gleichzeitig wird die Druckfeder 47 gespannt und wenn beide Rastelemente 42 sich vom Anschlag 12 gelöst haben, liegt die Entsicherungsposition des Trägerelementes 20 vor, so dass eine Bewegung des Trägerelementes 20 in die Betriebsstellung freigegeben ist. Bei dieser Bewegung wird der Schlüssel 30 mit dem Trägerelement 20 und der Sicherungseinheit 40 nach links verschoben. Die Rastelemente 42 gelangen in Kontakt mit der Kulissenführung 13 des Gehäuses 11. Während sich das Trägerelement 20 weiter nach links in die Betriebsstellung verschiebt, drückt die Kulissenführung 13 die Rastelemente 42 weiter in das Innere der Vorrichtung 10 hinein. Gleichzeitig verschieben sich das Oberteil 43 und das Unterteil 44 zueinander, wobei die Stifte 46 sich innerhalb der beiden schlitzförmigen Öffnungen 45 des Oberteils 43 bewegen.
Die Kulissenführung 13 ist mit einem Druckpunkt 48 ausgeführt, bei dem die Rastelemente 42 maximal in das Innere der Vorrichtung 10 ausgerichtet sind. Übt der Benutzer weiter eine Kraft auf den Schlüssel 30 aus, während die Rastelemente 42 sich am Druckpunkt 48 befinden, verfährt die Sicherungseinheit 40 mit dem Trägerelement 20 automatisch in die Betriebsstellung, die in 7 dargestellt ist. Die gespannte Druckfeder 47 stellt für die Bewegung vom Druckpunkt 48 bis in die Betriebsstellung die notwendige Energie zur Verfügung. In der Betriebsstellung liegen die Rastelemente 42 mit einer Seite unmittelbar an der schräg ausgeführten Kulissenführung 13 an. Die Kulissenführung 13 weist im Bereich der Betriebsstellung einen Winkel von ungefähr 45° auf, wobei der anliegende Bereich des Rastelements 42 entsprechend der Kulissenführung 13 angepasst ist.
In der Betriebsstellung wird die Auswölbung 42 durch das Gehäuse 11 nach Innen gedrückt, wobei gleichzeitig die Rastmittel 22 in die Öffnung 31 des Schlüssels 30 eingefahren und somit den Schlüssel 30 zuverlässig in der Betriebsstellung innerhalb der Aufnahme 21 halten. Da die Auswölbung 24 unmittelbar an dem Gehäuse 11 anliegt, ist eine elastische Verformung der Rastmittel 22 in Richtung des Gehäuses 11 ausgeschlossen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 6 und 7 sind zwei Arretierungsmittel 23 voneinander beabstandet angeordnet, deren Kopfbereiche 25 vergrößert ausgeführt sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Kammer 15 auf, innerhalb dieser das Trägerelement 20 mit der Sicherungseinheit 40 und dem elektronischen Schlüssel 30 linear bewegbar ist. Benachbart zur Kammer 15 ist die Eingriffsöffnung 16 gemäß der 2 bis 5 vorgesehen, innerhalb dieser die erfindungsgemäße Blockiereinheit 50 wirkt. In der Ausgangsstellung des Trägerelementes 20 ragt der Kopfbereich 25 der Arretierungsmittel 23 durch jeweils eine Durchtrittsöffnung 17 zumindest bereichsweise in die Eingriffsöffnung 16 hinein. In der Betriebsstellung nehmen die Arretierungsmittel 23 eine derartige Position ein, dass das Arretierungsmittel 23 so wie der Kopfbereich 25 vollständig außerhalb der Eingriffsöffnung 16 angeordnet sind. Über ein Sensorsystem 60, 61 wird die Position des Trägerelementes 20 detektiert, das bedeutet, dass das Sensorsystem 60, 61 erkennt, wann sich das Trägerelement 20 in der Betriebsstellung befindet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Sensorsystem 60, 61 mit einem Magneten 61 ausgeführt, der unmittelbar auf dem Trägerelement 20 aufgesetzt ist. Korrespondierend hierzu ist ein Hallsensor 60 fest an der Vorrichtung 10 angeordnet, der gemäß der 6 und 7 lediglich schematisch gezeigt ist.
Nachdem nun das Sensorsystem 60, 61 die Betriebsstellung des Trägerelementes 20 detektiert hat, erfolgt eine Kontaktierung der Blockiereinheit 50, die den Anker 53 in die Eingriffsöffnung 16 verschiebt, so dass der Kopfbereich 25 des Arretierungsmittels 23 blockiert wird. Der elektronische Schlüssel 30 kann in der Betriebsstellung somit nicht entfernt werden, da zum einen die Rastmittel 22 in den Schlüssel 30 zuverlässig eingreifen. Zum anderen kann auch das Trägerelement 20 nicht in seiner Ausgangsstellung verfahren werden, da die Blockereinheit 50 eine Bewegung der Arretierungsmittel 23 wirksam verhindert.
Die zweite Spule 52 kann alternativ zur Ausführungsform gemäß der 4 und 5 im Gehäuse 11 anliegend an der Eingriffsöffnung 16 integriert sein.
Die Blockiereinheit 50 verfährt in ihre Freigabestellung, falls der Benutzer des Kraftfahrzeuges beispielsweise über einen nicht explizit dargestellten Start-/Stopp-Schalter ausgeschaltet hat. Der Benutzer muss nun eine gewisse Zugkraft auf den elektronischen Schlüssel 30 ausüben, damit die Rastelemente 42 aus der Betriebsstellung entlang der Kulissenführung 30 bis zum Druckpunkt 48 verfahren werden. Ab dem Druckpunkt 48 sorgt die Druckfeder 47 dafür, dass die Rastelemente 42 jeweils in Richtung des Gehäuses 11 gedrückt werden und somit in die Ausgangsstellung, am Anschlag 12 kontaktierend, verfahren. In der Ausgangsstellung sind die Rastelemente 42 nicht mehr im Eingriff mit den Öffnungen 31 des Schlüssels 30, so dass der Schlüssel 30 aus der Vorrichtung 10 entnommen werden kann.

10: Vorrichtung
11: Gehäuse
12: Anschlag
13: Kulissenführung
14: Öffnung
15: Kammer
16: Eingriffsöffnung
17: Durchtrittsöffnung
20: Trägerelement
21: Aufnahme
22: Rastmittel
23: Arretierungsmittel
24: Auswölbung
25: Kopfbereich des Arretierungsmittels 23
30: Schlüssel
31: Öffnung
32: Batterie
33: dritte Spule
40: Sicherungsseinheit
41: Aktivierungsfläche
42: Rastelement
43: Oberteil
44: Unterteil
45: Führungsmittel, Schlitz
46: Gegenführungsmittel
47: Druckfeder
48: Druckpunkt
50: Blockiereinheit
51: erste Spule
52: zweite Spule
53: Anker
54: Kontrolleinheit
55: Federelement
60: Sensorsystem, Hallsensor
61: Sensorsystem, Magnet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10353195 A1 [0002]
- DE 102007022248 [0003]
- DE 102006008146 [0029]

Claims

Vorrichtung (10) zur Aufnahme eines elektronischen Schlüssels (30), der mit einem Zündschlosssystem eines Kraftfahrzeuges zur Fahrberechtigungskontrolle zusammenwirkt, mit einem Gehäuse (11), in dem eine in einem Trägerelement (20) befindliche Aufnahme (21) angeordnet ist, in die der elektronische Schlüssel (30) einführbar ist, wobei das Trägerelement (20) mittels des Schlüssels (30) zwischen einer Ausgangsstellung und mindestens einer Betriebsstellung bewegbar gelagert ist, und einer elektromagnetischen Blockiereinheit (50), die in eine Freigabestellung und in eine Sperrstellung bringbar ist, wobei in der Sperrstellung das Trägerelement (20) in seiner Betriebsstellung arretiert ist, so dass eine Bewegung des Trägerelementes (20) in die Ausgangsstellung blockiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinheit (50) einen Anker (53) aufweist, der im Inneren einer ersten Spule (51) und eine zweite Spule (52) beweglich ist, wobei während einer Überführung der Blockiereinheit (50) von der Freigabestellung in die Sperrstellung ein erster Strom in der ersten Spule (51) fließt, wodurch über ein erstes magnetisches Feld eine erste magnetische Kraft auf den Anker (53) wirkt, der somit aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar ist, in der Sperrstellung ein zweiter Strom in der zweiten Spule (52) fließt, wodurch über ein zweites magnetisches Feld eine zweite magnetische Kraft, die zumindest teilweise die erste magnetische Kraft aufhebt, auf den Anker (53) wirkt, wodurch der Anker (53) in der zweiten Position gehalten ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Spule (51, 52) ein Supraleiter, insbesondere ein keramischer Supraleiter ist, der vorzugsweise bei Raumtemperatur supraleitend ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (53) als Permanentmagnet ausgeführt ist, wobei der zweite Strom der zweiten Spule (52) induziert ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromfluss des ersten Stromes dem Stromfluss des zweiten Stromes entgegen gerichtet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spule (52) im Gehäuse (11) integriert ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schlüssel (30) eine dritte Spule (33) aufweist, wobei über das erste oder über das zweite magnetische Feld ein dritter Strom im elektronischen Schlüssel (30) induzierbar ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass über den induzierten dritten Strom eine Batterie (32) innerhalb des elektronischen Schlüssels (30) aufladbar ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Anker (53) ein Federelement (55) wirkt, das den Anker (53) von seiner zweiten Position in die erste Position bewegt, wenn der Stromfluss in beiden Spulen (51, 52) unterbrochen ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingriffsöffnung (16) vorgesehen ist, in der sich der Anker (53) in der zweiten Position befindet und das Trägerelement (20) in seiner Betriebsstellung arretiert, so dass eine Bewegung des Trägerelementes (20) in die Ausgangsstellung blockiert ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausgangsstellung das Trägerelement (20) über eine Sicherungseinheit (40) von einer Sicherungsposition in eine Entsicherungsposition bringbar ist, in der Sicherungsposition das Trägerelement (20) in der Ausgangsstellung gehalten ist, in der Entsicherungsposition eine Bewegung des Trägerelementes (20) in die Betriebsstellung freigegeben ist und das Gehäuse (11) eine Kulissenführung (13) aufweist, die mit Rastelementen (42) der Sicherungseinheit (40) zusammenwirkt, wobei während der Bewegung des Trägerelementes (20) von der Ausgangsstellung in die Betriebsstellung die Sicherungseinheit (40) mit der Kulissenführung (13) eine Widerstandskraft auf das Trägerelement (20) ausübt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (40) innerhalb der Aufnahme (21) mit Aktivierungsflächen (41) ausgeführt ist, die der Kontur des Schlüssels (30) derart angepasst sind, dass lediglich über eine Kontaktierung der Aktivierungsflächen (41) durch den Schlüssel (30) eine Entsicherungsposition des Trägerelementes (20) erzielbar ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherungssystem (60, 61) vorgesehen ist, das die Position des Trägerelementes (20) detektiert und in Datenkommunikation mit weiteren elektronischen Bauteilen, insbesondere mit der Blockiereinheit (50) steht.
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (10) zur Aufnahme eines elektronischen Schlüssels (30), der mit einem Zündschlosssystem eines Kraftfahrzeuges zur Fahrberechtigungskontrolle zusammenwirkt, mit einem Gehäuse (11), in dem eine in einem Trägerelement (20) befindliche Aufnahme (21) angeordnet ist, in die der elektronische Schlüssel (30) einführbar ist, wobei das Trägerelement (20) mittels des Schlüssels (30) zwischen einer Ausgangsstellung und mindestens einer Betriebsstellung bewegbar gelagert ist, und einer elektromagnetischen Blockiereinheit (50), die in eine Freigabestellung und in eine Sperrstellung bring bar ist, in der Sperrstellung das Trägerelement (20) in seiner Betriebsstellung arretiert ist, so dass eine Bewegung des Trägerelementes (20) in die Ausgangsstellung blockiert ist, die Blockiereinheit (53) einen Anker (53) aufweist, der im Innern einer ersten Spule (51) und einer zweiten Spule (52) aus einer ersten Position in eine zweite Position beweglich ist, und eine Überführung der Blockiereinheit (50) von der Freigabestellung in die Sperrstellung folgende Schritte umfasst: (a) Erzeugen eines ersten Stromes in der ersten Spule (51), wodurch über ein erstes magnetisches Feld eine erste magnetische Kraft auf den Anker (53) wirkt, (b) Bewegen des Ankers (53) aus der ersten Position in Richtung der zweiten Position, (c) Erzeugen eines zweiten Stromes in der zweiten Spule (52), wodurch über ein zweites magnetisches Feld eine zweite magnetische Kraft auf den Anker (53) wirkt, die zumindest teilweise die erste magnetische Kraft aufhebt, wodurch der Anker (53) in der zweiten Position gehalten ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strom der zweiten Spule (52) induziert wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestromung der ersten (51) und der zweiten Spule (52) sequenziell oder parallel erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schlüssel (30) eine dritte Spule (33) aufweist, wobei über das erste und/oder über das zweite magnetische Feld ein dritter Strom im elektronischen Schlüssel (30) induziert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass über den induzierten dritten Strom eine Datenkommunikation zur Fahrberechtigungskontrolle ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Kontrolleinheit (54) der zweite Strom der zweiten Spule (52) als Steuer- und/oder Regelgröße genutzt wird, um den ersten Strom entsprechend zu ändern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betreiben der Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.