DE102004017341A1 - Scharnier mit eingebautem Trafo für kontaktlose Energieübertragung - Google Patents

Abstract

Scharnier mit eingebautem Trafo für kontaktlose Energieübertragung dadurch gekennzeichnet, dass das Scharnier mindestens zwei elektrische Spulen und mindestens einen Metallkern enthält, die gemeinsam durch ihren Aufbau zueinander einen Transformator bilden

Description

• Bei der nachfolgend beschriebenen Erfindung handelt es sich um Scharniere, die wie bisher bekannte Scharniere z.B. für Haus- und Zimmertüren, Fenster, Schränke, etc. eingesetzt werden können und zusätzlich die Möglichkeit der kontaktlosen Energieübertragung beinhalten.
• In vielen Bereichen des täglichen Lebens sind Türen und Tore mit unterschiedlichsten Schlössern oder Schließanlagen eine Selbstverständlichkeit geworden. Jeder Mensch möchte seinen privaten Bereich gegen unbefugten Zutritt sichern und achtet dementsprechend auf möglichst sichere Haus- und Wohnungstüren sowie Fenster.
• Deutlich höherer Aufwand wird in der Regel bei der Sicherung von behördlichen und industriellen Bereichen betrieben. Als Beispiele hierzu mögen alle die Bereiche dienen, wo Daten und Unterlagen vor unrechtmäßigen Zugriff geschützt werden müssen, also Polizei, Finanz- und Arbeitsämter, Stadtverwaltungen, Banken und sonstige andere sensible Bereiche.
• Die eingesetzten Schlösser, Schließ- und Sicherungssysteme werden immer komfortabler und damit meistens auch technisch komplizierter. Der Teil der Systeme, deren Funktion auf elektronischen, optoelektronischen und elektromechanischen Komponenten beruht, benötigt elektrischen Strom entweder in der Tür und/oder im Türrahmen.
• Die Aufgabe bestand darin, eine Lösung zu finden, elektrische Energie drahtlos in Türen, Tore, Fenster, etc. zu bringen, um die eingebauten Bauteile und Komponenten sicher zu versorgen.
• Die Energieübertragung von der Wand bzw. vom Türrahmen in die Türen erfolgt in der Regel drahtgebunden durch Kabelbrücken. Hier existieren mindestens drei gravierende Nachteile:
• – Durch die Kabelbrücke und die damit verbundenen Elektroarbeiten kann die Tür im Bedarfsfall nicht mal schnell aus- und wieder eingehängt werden.
• – Vorhandene Kabelbrücken sind langfristig durch die Auf-/Zubewegungen der Tür störanfällig
• – Die offen liegende Kabelverbindung zwischen Tür und Türrahmen ist unter dem Gesichtspunkt möglicher Manipulationen ein Sicherheitsrisiko
• Neuheit der Erfindung
• Bei der Neuheit handelt es sich um eine drahtlose Energieübetragung, die unter Zuhilfenahme der an Türen und Fenstern vorhandenen Scharniere erfolgt. Für die nachfolgende Beschreibung wird stellvertretend für alle Einsatzmöglichkeiten an Türen, Toren, Fenstern, etc. der Einsatz an einer Tür beschrieben.
• Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
• – für eine einwandfreie Funktion der zu versorgenden Steuerung oder Elektronik in der Tür muß eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleistet sein
• – an der Tür können nur die Positionen zur Übertragung genutzt werden, die eine dauerhafte und feste Verbindung zu Tür und Türrahmen haben.
• – Aus Sicherheitsgründen muß eine Lösung gefunden werden können, die auch in ungünstigsten Fällen keine Gefahren für Menschen und Umfeld beinhaltet.
• Vor diesem Hintergrund kam für die Energieübertragung in die Tür nur das Türscharnier in Frage. Da die Tür auch noch mit angeschlossener Stromversorgung ohne Probleme und ohne Werkzeug sowie ohne Verdrahtungsarbeiten ausgehängt werden können soll, mußte bei der Konstruktion auf eine realisierbare mechanische Trennung der Energieübertragung geachtet werden.
• Die Funktion basiert auf dem bekannten Prinzip des Transformators. Benutzt werden zwei Spulen auf einem gemeinsamnen Eisenkern, wobei die eine Spule, die Primärseite, stromdurchflossen ist und somit in der zweiten Spule, der Sekundärseite, eine Spannung erzeugt. Die elektrischen Werte richten sich nach der jeweiligen Dimensionierung der Spulen und des Eisenkerns zueinander.
• Die Spule der Primärseite des Trafos ist in dem Teil des Scharniers integriert, der fest mit dem Türrahmen verbunden ist. Durch den festen Einbau und Verbund mit der Wand ist ein einfacher Stromanschluß, z.B. mittels Kabel und in die Wand eingebrachter Verteilerdose, möglich.
• Die Spule auf der Sekundärseite des Trafos ist in dem Teil des Scharniers untergebracht, der fest mit der Tür verbunden ist und sich somit im beweglichen Teil der Tür befindet. Von hier kann im Inneren der Tür bereits bei der Produktion der Türen eine Verdrahtung zum Schloßbereich erfolgen.
• Die Verdrahtung von außen in das Scharnier und damit zur jeweiligen Spule kann konstruktiv auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. Folgende Möglichkeiten bieten sich u.a. an:
• – der Anschluß wird durch ein stabiles Rohrstück geführt, das gleichzeitig auch jeweils als Befestigungselement für das Scharnier im Türrahmen und in der Tür benutzt wird (siehe Prinzip – Zeichnung)
• – der Anschluß wird durch eine separate Hülse geführt, die parallel zur normalen Befestigung vom Scharnier in die Tür oder in den Türrahmen führt
• Weitere Ausführungen des Anschlusses hängen von der Befestigungsart der jeweils verwendeten Scharniere ab. Es muß lediglich darauf geachtet werden, dass die Anschlußkabel in einem stabilen und relativ starren Gehäuseteil geführt werden.
• Nachfolgend werden drei Beispiele für mögliche Anwendungen dargestellt.
• – Im Immobilienbereich werden an den Eingangstüren von besonders zu schützenden Bereichen immer mehr Schließeinrichtungen eingesetzt, die elektrische Energie in der Tür benötigen. Der Strom wird u.a. für die Versorgung von Zugangskontrollsystemen, Sensoren und sonstigen Sicherheitsvorrichtungen gebraucht. Dieser Trend wird sich verstärken und auch im privaten Wohneigentum unter Sicherheitsaspekten vermehrt zum Einsatz solcher Systeme führen.
• – Im Kfz-Bereich sind heute Zentralverriegelungen für die Türen weit verbreitet und werden in absehbarer Zeit zur Standard-Ausrüstung eines jeden Autos gehören. Alle diese Systeme müssen in der Tür mit elektrischer Energie versorgt werden. Aktuell wird dieses noch drahtgebunden zwischen Tür und Chassis realisiert. Hier könnte in der Zukunft, in Verbindung mit anderen, die elektrische Verdrahtung im herkömmlichen Sinne ersetzenden Verfahren, eine neue Anwendungsmöglichkeit entstehen.
• – Verschiedenste Anwsfälle enstehen an Klappen aller Art, die mit Scharnieren befestigt sind und die elektrische Energie, z.B. für Rücklichter, Notbeleuchtung, Endschalter, usw. benötigen. Dies kann bei Anhängern, landwirtschaftlichen Fahrzeugen, LKW's und sonstigen Fahrzeugen der Fall sein. Aber auch an Klappen in industriellen Anlagen kann die Erfindung zum Anschluß von Endschaltern, Sensoren o.ä. genutzt werden.

1

Befestigung in Tür

2

Hülse

3

Sekundärspule (Trafo)

4

Spannungsausgang

5

Metallkern

6

Primärspule (Trafo)

7

Befestigung in Türrahmen

8

Spannungsanschluss

Claims (4)

1. Scharnier mit eingebautem Trafo für kontaktlose Energieübertragung dadurch gekennzeichnet, dass das Scharnier mindestens zwei elektrische Spulen und mindestens einen Metallkern enthält, die gemeinsam durch ihren Aufbau zueinander einen Transformator bilden
2. Scharnier mit eingebautem Trafo für kontaktlose Energieübertragung dadurch gekennzeichnet, dass je eine der beiden gegeneinander beweglichen Seiten des Scharniers, die der Befestigung dienen, eine elektrische Spule enthält
3. Scharnier mit eingebautem Trafo für kontaktlose Energieübertragung dadurch gekennzeichnet, dass die beiden unter 1. und 2. genannten Spulen im montierten Zustand des Scharniers gemeinsam so auf einem Metallkern angeordnet sind, dass der Metallkern oder jeweils Teilbereiche des Metallkerns räumlich innerhalb der beiden elektrischen Spulen liegen
4. Scharnier mit eingebautem Trafo für kontaktlose Energieübertragung dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spulen und der Metallkern einen Transformator bilden, bei dem mindestens eine Spule und der unter 3. genannte Metallkern gegeneinander beweglich sind.