DE102014105432B4

DE102014105432B4 - Self-feeding knob cylinder

Info

Publication number: DE102014105432B4
Application number: DE102014105432.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Lauer
Original assignee: Uhlmann und Zacher GmbH
Current assignee: Uhlmann und Zacher GmbH
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: DE102014105432A1

Abstract

Elektromechanischer Schließzylinder mit zumindest – einem Zylindergehäuse (2) und wenigstens einem relativ dazu drehbaren Drehknauf (11) zur Betätigung eines Schließelements, – einer Schaltkupplung, die durch Verstellen eines Schaltelements (8) zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung umschaltbar ist, wobei in der Geschlossenstellung der Drehknauf (11) drehfest mit dem Schließelement verbunden ist und in der Offenstellung der Drehknauf (11) nicht drehfest mit dem Schließelement verbunden ist und/oder wobei in der Geschlossenstellung das Schließelement drehfest mit dem Zylindergehäuse (2) verbunden ist und in der Offenstellung das Schließelement relativ zum Zylindergehäuse (2) drehbar ist, und – einem Elektromotor (4) mit einem Stator und dazu drehbar angeordneten Läufer, wobei die Rotation des Läufers eine Verstellung des Schaltelements (8) bewirkt, wenn der Elektromotor (4) durch Anlegen einer Versorgungsspannung eingeschaltet wird, – der Elektromotor (4), der Drehknauf (11) und das Zylindergehäuse (2) derart miteinander in Wirkverbindung stehen, dass eine Drehbewegung des Drehknaufs (11) relativ zum Zylindergehäuse eine Drehung des Läufers relativ zum Stator bewirkt, wodurch der Elektromotor (4) als Generator wirkt und wenigstens einen Verbraucher (9, 10) elektrischer Energie zumindest mittelbar speist, – der Schließzylinder eine relativ zum Zylindergehäuse (2) und zum Drehknauf (11) gelagerte Welle (5) hat, die mit dem Zylindergehäuse (2) und dem Drehknauf (11) verbunden ist, so dass sie bei einer Drehung des Drehknaufs (11) relativ zu dem Zylindergehäuse (2) um ihre Längsachse (5.5) rotiert wird. dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) über wenigstens einen ersten Freilauf (5.1 mit 5.3) mit dem Läufer des Elektromotors (4) verbunden ist, so dass der Läufer im Generatorbetrieb einen vorgegebenen Drehsinn hat.Electromechanical lock cylinder with at least - a cylinder housing (2) and at least one rotatable knob (11) for actuating a closing element, - a clutch which is switchable by adjusting a switching element (8) between an open position and a closed position, wherein in the closed position the rotary knob (11) is rotatably connected to the closing element and in the open position of the rotary knob (11) is not rotatably connected to the closing element and / or wherein in the closed position, the closing element rotatably connected to the cylinder housing (2) and in the open position the Closing element relative to the cylinder housing (2) is rotatable, and - an electric motor (4) with a stator and rotatably arranged runners, wherein the rotation of the rotor causes an adjustment of the switching element (8) when the electric motor (4) by applying a supply voltage is switched on, - the electrom otor (4), the rotary knob (11) and the cylinder housing (2) are in operative connection with each other such that a rotational movement of the rotary knob (11) relative to the cylinder housing causes a rotation of the rotor relative to the stator, whereby the electric motor (4) as a generator acts and at least one consumer (9, 10) of electrical energy at least indirectly fed, - the lock cylinder has a relative to the cylinder housing (2) and the rotary knob (11) mounted shaft (5) with the cylinder housing (2) and the rotary knob ( 11) is connected so that it is rotated about its longitudinal axis (5.5) upon rotation of the rotary knob (11) relative to the cylinder housing (2). characterized in that the shaft (5) via at least a first freewheel (5.1 with 5.3) is connected to the rotor of the electric motor (4), so that the rotor has a predetermined direction of rotation in the generator mode.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Schließzylinder mit einem Zylindergehäuse, einem Drehknauf zur Betätigung eines Schließelements und einer Schaltkupplung. Die Schaltkupplung hat ein Schaltelement, das zwischen einer Offen- und einer Geschlossenstellung elektromotorisch verstellbar ist, um die Kupplung zu öffnen oder zu schließen.The invention relates to an electromechanical lock cylinder with a cylinder housing, a rotary knob for actuating a closing element and a clutch. The clutch has a switching element which is electromotively adjustable between an open and a closed position to open or close the clutch.

Stand der TechnikState of the art

Elektromechanische Türschlösser können in der Regel dadurch entsperrt werden, dass ein meist elektronischer Schlüssel abgefragt wird und auf eine Zugangsberechtigung überprüft wird. Ergibt die Prüfung, dass eine Zugangsberechtigung vorliegt, wird in vielen Fällen eine elektronisch gesteuerte Kupplung geschlossen um so ein Betätigungselement mit einem Schließelement zu kuppeln. Das Schließelement kann z. B. ein sogenannter Schließbartring sein. Nachdem über das Betätigungselement die Tür geöffnet wurde, kann die Kupplung wieder geöffnet werden, so dass zum erneuten Öffnen der Tür erneut ein Schlüssel abgefragt werden muss. Typische Schlüssel sind in RFID-Transpondern abgelegte Zeichenketten, die über eine kontaktlose Datenstrecke bevorzugt verschlüsselt abgefragt werden. Bei anderen Systemen wird ein elektrischer und/oder mechanischer Kontakt zwischen dem Schlüssel und dem Türschloss hergestellt. Bei wiederum anderen Systemen muss eine Code über ein HMI (Human Machine Interface) eingegeben werden. Typische HMIs sind Tastaturen, Fingerabdruck- oder Iriscanner. In all diesen Fällen müssen die elektrischen Komponenten der Türschlösser, insbesondere deren Steuerungen und die entsprechende Schaltkupplung mit elektrischer Energie versorgt werden. Dazu wurden in der Praxis bisher entweder Batterien verwendet, die in das Schloss und/oder in den Schlüssel eingesetzt werden. Alternativ werden die Schlösser über entsprechende Leitungen mit einem Stromnetz verbunden. Die Verbindung mit einem Stromnetz ist aufwändig und fehleranfällig. Das gilt insbesondere, wenn ein elektromechanisches Türschloss nachgerüstet werden soll und die notwendigen Leitungen neu verlegt werden müssen. Batterien haben den Nachteil, dass sie regelmäßig getauscht werden müssen. Alternativ wurde eine Vielzahl von Systemen beschrieben, bei denen bei der Betätigung des Türschlosses vom Nutzer abgegebene mechanische Energie bzw. Leistung mittels eines Generators in elektrische Energie bzw. Leistung umgewandelt wird.As a rule, electromechanical door locks can be unlocked by interrogating a mostly electronic key and checking for access authorization. If the check reveals that an access authorization exists, in many cases an electronically controlled clutch is closed so as to couple an actuating element with a closing element. The closing element can, for. B. be a so-called Schließbartring. After the door has been opened via the actuating element, the coupling can be opened again so that a key has to be interrogated again to reopen the door. Typical keys are character strings stored in RFID transponders which are preferably encrypted via a contactless data link. Other systems provide electrical and / or mechanical contact between the key and the door lock. In other systems, a code must be entered via an HMI (Human Machine Interface). Typical HMIs are keyboards, fingerprint or iris scanners. In all these cases, the electrical components of the door locks, in particular their controls and the corresponding clutch must be supplied with electrical energy. For this purpose, either batteries have been used in practice so far, which are used in the lock and / or in the key. Alternatively, the locks are connected via corresponding lines to a power grid. The connection to a power grid is complex and error-prone. This is especially true if an electromechanical door lock to be retrofitted and the necessary lines must be relocated. Batteries have the disadvantage that they must be replaced regularly. Alternatively, a variety of systems has been described in which when the door lock is actuated by the user mechanical energy or power is converted by a generator into electrical energy or power.

In der DE 195 19 789 B4 ist ein elektromechanisches Türschloss mit einem mechanischen Energiespeicher beschrieben, der bei der Betätigung einer Türklinke oder beim Einstecken eines Schlüssels aufgeladen wird, bis eine vorbestimmte Energie in dem mechanischen Energiespeicher gespeichert ist. Nun wird der mechanische Energiespeicher innerhalb einer vorbestimmten Zeit entladen, wobei er einen Generator antreibt. Dadurch können die elektrischen Komponenten für diese Zeitspanne mit einer definierten Leistung versorgt werden. Folglich ist die für die elektrischen Komponenten verfügbare elektrische Leistung von der Art der Betätigung der Türklinke oder der Schlüssels entkoppelt.In the DE 195 19 789 B4 an electromechanical door lock is described with a mechanical energy storage, which is charged in the operation of a door handle or when inserting a key until a predetermined energy is stored in the mechanical energy storage. Now, the mechanical energy storage is discharged within a predetermined time, where it drives a generator. As a result, the electrical components for this period of time can be supplied with a defined power. Consequently, the electrical power available for the electrical components is decoupled from the manner of actuation of the door handle or key.

Die DE 32 08 818 A1 betrifft ein elektromechanisches Türschloss mit einem Schließzylinder in den zur Betätigung des Schlosses wie üblich zunächst ein Schlüssel eingeführt und dann gedreht wird. Um die Energie für die elektrischen Komponenten des Türschlosses bereitzustellen hat der Schließzylinder einen Schieber, der beim Einstecken eines Schlüssels parallel zur Schließzylinderachse gegen die Kraft einer Feder verschoben wird und dabei ein Zahnrad kämmt, das mit einer Generatorwelle gekoppelt ist. Beim Einstecken und beim Abziehen des Schlüssels dreht sich folglich das Zahnrad und der Generator liefert eine elektrische Leistung, die u. a. von der Geschwindigkeit abhängt mit der der Schlüssel eingesteckt bzw. abgezogen wird.The DE 32 08 818 A1 relates to an electromechanical door lock with a lock cylinder in the for actuating the lock as usual, first a key is inserted and then rotated. In order to provide the energy for the electrical components of the door lock, the lock cylinder has a slide which is displaced parallel to the lock cylinder axis against the force of a spring upon insertion of a key, while meshing a gear which is coupled to a generator shaft. When inserting and removing the key, therefore, turns the gear and the generator provides an electrical power that depends, inter alia, on the speed with which the key is inserted or withdrawn.

In der EP 0462 316 A1 sind zwei Ausführungsformen eines Doppelschließzylinders einer elektrischen Verriegelungseinrichtung beschrieben. Der Doppelschließzylinder hat ein im gesperrten Zustand blockiertes Schließelement, das drehfest mit einem schlüsselseitigen und daher türäußeren Zylinderkern verbunden ist. Nur bei einem berechtigten Schlüssel gibt die Verriegelungseinrichtung eine Drehung des Schließglieds und damit des Schlüssels frei. An der Türinnenseite hat der Doppelschließzylinder einen Drehknauf. Auf der dem schlüsselseitigen Zylinderkern abgewandten Seite ist das Schließelement mit dem Läufer eines Generators verbunden. Wenn das entriegelte Schließglied mittels eines Schlüssels gedreht wird, dann wird der Läufer mitgenommen. Weil der Stator des Rotors im drehbar gelagerten Drehknauf sitzt, dreht dieser sich aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen Läufer und Stator mit. Um die Tür von innen zu öffnen, kann der Drehknauf axial gegen die Kraft einer Feder eingerückt werden, wobei das Schließglied entriegelt und drehfest mit dem Drehknauf verbunden wird.In the EP 0462 316 A1 two embodiments of a double-lock cylinder of an electrical locking device are described. The double lock cylinder has a locked in the locked state closing element which is rotatably connected to a key side and therefore door outer cylinder core. Only with an authorized key, the locking device releases a rotation of the closing member and thus the key. On the inside of the door, the double lock cylinder has a knob. On the side facing away from the key side cylinder core side, the closing element is connected to the rotor of a generator. If the unlocked closing member is rotated by means of a key, then the runner is taken. Because the stator of the rotor sits in the rotatably mounted knob, it rotates due to the magnetic interaction between rotor and stator. To open the door from the inside, the knob can be axially engaged against the force of a spring, the locking member is unlocked and rotatably connected to the knob.

In der DE 40 00 643 A1 wird ein Kastenschloss mit einem Generator beschrieben, der bei einer Betätigung des Drückers angetrieben wird. Dazu wirkt der Drücker über eine Nuss auf eine Zahnstange, die entgegen einer Federkraft nach unten verschoben wird. Dabei werden Zahnklinken eines Freilaufs in Freilaufrichtung mitgenommen. Wird der Drücker losgelassen, wird die Zahnstange durch die vorgespannte Feder in ihrer Ausgangsstellung zurückgezogen, wobei die Zahnklinken greifen und einen Innenklinken-Zahnkranz mitnehmen. Der Innenklinken-Zahnkranz ist mit dem Generator gekoppelt, d. h. erst beim Loslassen des Türdrückers wird der Generator angetrieben. Zusätzlich zu dem Drücker kann eine Betätigungshandhabe vorgesehen sein, die den Generator antreiben kann. Dafür sind zwei Alternativen offenbart, bei der einen ist die Betätigungshandhabe mit der Zahnstange gekoppelt und bei der anderen über ein Zahnrad mit der Generatorwelle.In the DE 40 00 643 A1 a box lock is described with a generator which is driven by an actuation of the pusher. For this purpose, the pusher acts via a nut on a rack, which is moved against a spring force down. Here, ratchets of a freewheel are taken in the freewheeling direction. When the pusher is released, the rack is retracted by the preloaded spring in its initial position, the pawls grip and a Take the inner ratchet ring gear with you. The inner pawl sprocket is coupled to the generator, ie only when you release the door handle, the generator is driven. In addition to the pusher, an actuating handle may be provided which can drive the generator. For two alternatives are disclosed, in which one is the actuating handle coupled to the rack and the other via a gear to the generator shaft.

WO 99/14 457 A1 offenbart ein Türschließsystem mit einem mechanischen Zylinderschloss, das wie üblich über Schlüssel mit einer mechanisch abzutastenden Kodierung betätigt werden kann. An der Innenseite der Tür wird auf das rein mechanische Zylinderschloss ein Aufsatz aufgesetzt, der in ständigem Eingriff mit dem an der Innenseite der Tür eingesteckten Schlüssel steht. Der Außenschlüssel hat zudem einen Kommunikationschip „EC” der von dem Aufsatz an der Innenseite abgefragt wird. Die Handhabe wird in Abhängigkeit der Abfrage gesperrt oder freigegeben. Der Mechanismus zum Sperren und Freigeben der Handhabe besteht im Wesentlichen aus einem Linearantrieb, der eine Stange in eine dazu komplementäre Ausnehmung einschiebt, um die Drehung der Handhabe zu blockieren oder der diese herauszieht um die Drehung zu ermöglichen. WO 99/14457 A1 discloses a door lock system with a mechanical cylinder lock which, as usual, can be operated by keys with a code to be mechanically scanned. On the inside of the door, a top is placed on the purely mechanical cylinder lock, which is in constant engagement with the inserted on the inside of the door key. The outer key also has a communication chip "EC" which is queried by the essay on the inside. The handle is locked or released depending on the query. The mechanism for locking and releasing the handle essentially consists of a linear drive, which pushes a rod into a complementary recess to block the rotation of the handle or pulls out this to allow the rotation.

EP 2 017 412 A1 offenbart ein elektromechanisches Schloss, das in einem Schließzylinder angeordnet ist. Das Schloss wird mit einem Schlüssel betätigt, der wie üblich ein Griffstück und einen daran angesetzten Schaft aufweist. Beim Einführen des Schaftes in das Schloss wird mechanische Leistung des Benutzers in elektrische Leistung umwandelt. Dazu wird die lineare Bewegung des Schlüssels genutzt, um den Läufer eines Generators anzutreiben. EP 2 017 412 A1 discloses an electromechanical lock arranged in a lock cylinder. The lock is operated with a key which, as usual, has a handle and a shaft attached thereto. When inserting the shaft into the lock, mechanical power of the user is converted into electrical power. For this purpose, the linear movement of the key is used to drive the rotor of a generator.

WO 2009/036 585 A1 offenbart eine Verriegelungseinrichtung für Vorhängeschlösser. Die Verriegelungsvorrichtung hat ein Betätigungselement und einen Motor, der durch das Betätigungselement antreibbar ist und dann als Generator wirkt. Durch eine Schaltkupplung kann das Betätigungselement von dem Motor entkoppelt werden. Gleichzeitig wird der Motor mit einem Sperrelement gekoppelt, so dass der Motor das Schloss ver- oder entriegeln kann WO 2009/036585 A1 discloses a locking device for padlocks. The locking device has an actuating element and a motor which is drivable by the actuating element and then acts as a generator. By a clutch, the actuator can be decoupled from the engine. At the same time, the motor is coupled with a blocking element so that the motor can lock or unlock the lock

DE 10 2007 013 514 A1 offenbart ein Ver-/Entriegelungssystem, mit einer Handhabe zur Betätigung eines Riegels. Zwischen der Handhabe und dem Riegel ist eine Schaltkupplung die motorisch geöffnet oder geschlossen wird. Der Motor kann auch als Generator betrieben werden. Dazu ist an dem Schloss ein separates Handrad vorgesehen. Um eine Trennung zwischen der Entsperrbewegung und der Bewegung des Läufers zur Energieerzeugung zu gewährleisten, wird für diese beiden Fälle eine andere Bewegungsrichtung gewählt. Dazu ist die Aufhängung des Handrades so gewählt, dass sie nur die Drehbewegung in Richtung der Energieerzeugung zulässt und bei einer Drehung in die andere Richtung nicht gekoppelt oder blockiert ist. DE 10 2007 013 514 A1 discloses a locking / unlocking system having a handle for actuating a latch. Between the handle and the latch is a clutch that is opened or closed by a motor. The engine can also be operated as a generator. For this purpose, a separate handwheel is provided on the lock. In order to ensure a separation between the Entsperrbewegung and the movement of the rotor for power generation, a different direction of movement is selected for these two cases. For this purpose, the suspension of the handwheel is chosen so that it allows only the rotational movement in the direction of power generation and is not coupled or blocked when rotated in the other direction.

EP 2 685 433 A2 offenbart eine elektronische Schließvorrichtung für Spinde, Büromöbel und dgl. mit einem Drehknauf, der als Schließglied bezeichnet wird. Der Drehknauf ist von dem Sperrmechanismus entkoppelbar. Dann kann der Drehknauf in beide Richtungen frei gedreht werden. Nur in diesem entkoppelten Zustand kann eine Drehung des Drehknaufs zum Laden eines Energiespeichers genutzt werden. EP 2 685 433 A2 discloses an electronic locking device for lockers, office furniture and the like. With a knob, which is referred to as a closing member. The rotary knob can be decoupled from the locking mechanism. Then the knob can be freely rotated in both directions. Only in this decoupled state can a rotation of the rotary knob be used to charge an energy store.

EP 0 995 864 A2 betrifft ein elektromechanisches Zylinderschloss mit einem Innenknauf und einer Schaltkupplung zur drehfesten Verbindung eines an der Außenseite des Schließzylinders einzusteckenden Schlüssels mit einem Schließbartring. Der Schlüssel und eine in dem Innenknauf angeordnete Elektronik kommunizieren über einen elektrischen Stromkreis, um die so die Berechtigung des Schlüssels abzufragen und in Abhängigkeit davon die Schaltkupplung zu öffnen oder zu schließen. EP 0 995 864 A2 relates to an electromechanical cylinder lock with an inner knob and a clutch for the rotationally fixed connection of a key to be inserted on the outside of the lock cylinder with a Schließbartring. The key and electronics disposed in the inner knob communicate via an electrical circuit to interrogate the authorization of the key and, depending thereon, open or close the clutch.

In der DE 10 2004 041 518 A1 ist ein Schließzylinder offenbart, bei dem einem Betätigungsglied ein Generator zugeordnet ist, um bei einer Betätigung des Betätigungsglieds mechanische in elektrische Energie umzusetzen. Demnach muss zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie eine Handhabe drehfest mit dem Betätigungsglied verbunden werden. Bei der Drehung der Handhabe wird folglich der Läufer eines Generators angetrieben. Alternativ kann die benötigte Energie bei Einführen eines Schlüssels gewonnen werden. Dabei findet die Energieerzeugung im Gegensatz zu einem rotatorisch arbeitenden Knauf translatorisch statt.In the DE 10 2004 041 518 A1 a lock cylinder is disclosed in which an actuator is associated with a generator to implement upon actuation of the actuator mechanical in electrical energy. Accordingly, for the conversion of mechanical energy into electrical energy, a handle must be rotatably connected to the actuator. Upon rotation of the handle consequently the rotor of a generator is driven. Alternatively, the energy required can be obtained upon insertion of a key. In this case, the energy generation takes place in translation, in contrast to a rotary knob working.

In Mitteleuropa werden in Türen zwischen zwei Räumen eines Gebäudes bzw. Gebäudeeingangstüren in der Regel sogenannte Kastenschlösser eingebaut. Diese Kastenschlösser haben in der Regel eine Falle und einen Riegel. Die Falle wird üblicherweise über einen Türdrücker betätigt. Der Türdrücker sitzt dazu meist auf einer Vierkantwelle, die durch einen Mitnehmer des Kastenschlosses gesteckt wurde. Der Riegel kann durch einen Schließbart eines austauschbaren Schließzylinders betätigt werden. Die Falle kann bei zurückgezogenem Riegel ebenfalls mittels des Schließzylinders betätigt werden.In Central Europe so-called box locks are usually installed in doors between two rooms of a building or building entrance doors. These box locks usually have a latch and a latch. The trap is usually operated via a door handle. The door handle sits mostly on a square shaft, which was inserted through a driver of the box lock. The latch can be actuated by a cam of a replaceable lock cylinder. The latch can also be operated by means of the lock cylinder when the latch is retracted.

Die Bezeichnung „Zylinder” in Schließzylinder hat historische Gründe; heute haben Schließzylinder in Kontinentaleuropa ein ”Zylindergehäuse” mit einem zylindrischen Abschnitt an den ein sich parallel zur Zylinderachse erstreckender Steg angesetzt ist. In Großbritannien, den USA sowie Skandinavien sind andere Gehäuseformen für Schließzylinder anzutreffen. Der Begriff Schließzylinder bezeichnet im Zusammenhang dieser Patentanmeldung ein Schließsystem mit einem Gehäuse und einem Schließmittel, d. h. einem Sperrorgan, z. B. einen Schließbart, der bei einer Autorisierung mittels eines ggf. elektronischen Schlüssels vom Benutzer gedreht werden kann, um einen Riegel und/oder eine Falle eines Schlosses zu betätigen und/oder auch einen Schalter zu betätigen.The term "cylinder" in lock cylinder has historical reasons; Today lock cylinders in Continental Europe have a "cylinder housing" with a cylindrical portion to which a parallel to the cylinder axis extending web is attached. In the UK, the US and Scandinavia are find other housing forms for lock cylinder. The term lock cylinder referred to in the context of this patent application, a locking system with a housing and a closing means, ie a locking member, for. B. a lock bit, which can be rotated at an authorization by means of a possibly electronic key by the user to actuate a latch and / or a latch of a lock and / or to actuate a switch.

Elektromechanische Schließzylinder haben oft einen sogenannten Knauf, der als Handhabe zur Betätigung des Schließbarts dient. Oft nimmt der Knauf zumindest einen Teil der Bauelemente zur Prüfung der Zugangsberechtigung auf. Liegt eine Zugangsberechtigung vor, kann die Betätigung des Schließbartrings freigegeben werden. Dazu kann eine Schaltkupplung geschlossen werden, so dass der Knauf und der Schließbartring, allgemeiner das Schließelement, drehfest miteinander verbunden werden und/oder eine Verriegelung des Knaufs und/oder des Schließbartrings kann aufgehoben werden. Bei gegebener Zugangsberechtigung ist eine Drehung des Knaufs möglich und wird auf das Schließelement übertragen. Die Verriegelung ist verallgemeinert betrachtet ebenfalls eine Schaltkupplung, die jedoch das Schließelement bei fehlender Berechtigung drehfest mit dem Zylindergehäuse verbindet, d. h. kuppelt und bei gegebener Berechtigung entkuppelt.Electromechanical lock cylinders often have a so-called knob, which serves as a handle for actuating the Schließbarts. Often the knob takes up at least a part of the components for checking the access authorization. If an access authorization exists, the actuation of the locking barring ring can be released. For this purpose, a clutch can be closed, so that the knob and the Schließbartring, more generally the closing element rotatably connected to each other and / or locking the knob and / or the Schließbartrings can be repealed. For a given access authorization rotation of the knob is possible and is transmitted to the closing element. The locking is generally considered a clutch, but the locking element rotates in the absence of authorization rotatably connected to the cylinder housing, d. H. couples and uncouples given permission.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen elektromechanischen Schließzylinder bereit zu stellen, bei dem eine Drehung eines Drehknaufs einen Generator antreibt, um dadurch die elektrische Energie zum Betrieb des Schließzylinders bereit zu stellen. Der Schließzylinder soll günstig und zuverlässig sein. Zudem soll ein Verfahren zum Betreiben eines entsprechenden Schließzylinders angegeben werden.The invention has for its object to provide an electromechanical lock cylinder, in which rotation of a rotary knob drives a generator to thereby provide the electrical energy to operate the lock cylinder. The lock cylinder should be cheap and reliable. In addition, a method for operating a corresponding lock cylinder is to be specified.

Diese Aufgabe wird durch einen elektromechanischen Schließzylinder nach Anspruch 1 sowie durch das Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den anhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an electromechanical lock cylinder according to claim 1 and by the method according to claim 8. Advantageous embodiments of the invention are indicated in the appended claims.

Der elektromechanische Schließzylinder hat ein Schließzylindergehäuse das kurz als Zylindergehäuse bezeichnet wird. Das Zylindergehäuse ist nicht notwendigerweise zylindrisch, beispielsweise kann es entsprechend der für Mitteleuropa üblichen Norm einen zylindrischen Abschnitt haben, an dem ein Steg angesetzt ist. Der Schließzylinder hat zudem einen relativ zum Zylindergehäuse drehbaren Drehknauf zur Betätigung eines Schließelements. Das Schließelement kann z. B. ein Schließbart eines Schließbartrings sein. Zudem hat der Schließzylinder wenigstens eine Schaltkupplung, die über ein elektromotorisch verstellbares Schaltelement geöffnet oder geschlossen werden kann. Dabei sind zwei miteinander kombinierbare Varianten möglich. In der ersten Variante stellt die Schaltkupplung in der Geschlossenstellung eine drehfeste Verbindung zwischen dem Schließelement her. Nun wird eine Drehung des Drehknaufs auf das Schließelement übertragen und die Falle oder ein Riegel eines komplementären Kastenschlosses können vor- und/oder zurückgeschoben werden. Bei geöffneter Schaltkupplung sind der Drehknauf und das Schließelement nicht drehfest miteinander verbunden und entsprechend kann das Schließelement nicht mittels des Drehknaufs betätigt werden. Im zweiten Fall ist die Schaltkupplung eigentlich eine Verriegelung, nun werden das Schließelement und das Zylindergehäuse drehfest gekuppelt oder entkuppelt wodurch der Schließzylinder gesperrt oder entsperrt wird. Im gesperrten Zustand könnte daher das Schließelement selbst bei einer drehfesten Verbindung mit dem Drehknauf nicht betätigt werden, im entsperrten Zustand hingegen schon.The electromechanical lock cylinder has a lock cylinder housing which is referred to briefly as the cylinder housing. The cylinder housing is not necessarily cylindrical, for example, it may according to the usual for Central Europe standard have a cylindrical portion to which a web is attached. The lock cylinder also has a rotatable relative to the cylinder housing knob for actuating a closing element. The closing element can, for. B. be a cam of a Schließbartrings. In addition, the lock cylinder has at least one shift clutch, which can be opened or closed via an electric motor-adjustable switching element. Two variants that can be combined with each other are possible. In the first variant, the clutch in the closed position produces a rotationally fixed connection between the closing element. Now, a rotation of the rotary knob is transmitted to the closing element and the case or a bolt of a complementary box lock can be pushed forward and / or back. When the clutch is open, the rotary knob and the closing element are not rotatably connected to each other and accordingly, the closing element can not be operated by means of the rotary knob. In the second case, the clutch is actually a lock, now the closing element and the cylinder housing are rotatably coupled or decoupled whereby the lock cylinder is locked or unlocked. In the locked state, therefore, the closing element could not be operated even with a rotationally fixed connection with the knob, however, already in the unlocked state.

Zudem hat der Schließzylinder einen Elektromotor mit einem Stator und einem dazu drehbar angeordneten Läufer. Der Läufer steht mit dem Schaltelement in Wirkverbindung, d. h. wenn der Motor mit einer Versorgungsspannung verbunden wird, dann dreht sich der Läufer und bewirkt eine Verstellung des Schaltelements. Durch geeignete Ansteuerung des Motors, z. B. von einer Schlosssteuerung, kann daher die Schaltkupplung geöffnet bzw. geschlossen werden.In addition, the lock cylinder has an electric motor with a stator and a rotor arranged rotatably thereto. The rotor is in operative connection with the switching element, d. H. when the motor is connected to a supply voltage, then the rotor rotates and causes an adjustment of the switching element. By suitable control of the engine, for. B. of a lock control, therefore, the clutch can be opened or closed.

Der Schließzylinder hat zudem eine Mechanik, die bei einer z. B. händischen Drehung des Drehknaufs relativ zum Zylindergehäuse eine Drehung des Läufers relativ zum Stator bewirkt. Anders formuliert wird bei einer Übertragung einer äußeren Drehbewegung auf den Drehknauf mittels der Mechanik der Läufer in Rotation versetzt. Dadurch wirkt der Elektromotor bei einer von außen eingeleiteten Drehung des Drehknaufs als Generator, der wenigstens einen elektrischen Verbraucher, z. B. eine Schlosssteuerung und/oder einen Energiespeicher zumindest mittelbar speist. Das wird als „Generatorbetrieb” bezeichnet. Im Generatorbetrieb wandelt der Elektromotor mechanische Leistung in elektrische Leistung um. Diese elektrische Leistung kann dann vorzugsweise wenigstens einem Energiespeicher zugeführt und dadurch integriert werden. Als Energiespeicher sind beispielsweise ein Akkumulator und/oder ein Kondensator geeignet. Später kann dann die im Energiespeicher gespeicherte Energie zur Versorgung elektrischer Verbraucher, z. B. einer Schlosssteuerung, einer Sende- und/oder Empfangseinheit und/oder des Elektromotors verwendet werden.The lock cylinder also has a mechanism that at a z. B. manual rotation of the knob relative to the cylinder housing causes rotation of the rotor relative to the stator. In other words, when the outer rotary movement is transmitted to the rotary knob by means of the mechanism, the rotor is set in rotation. As a result, the electric motor acts in a externally initiated rotation of the rotary knob as a generator, the at least one electrical load, for. B. a lock control and / or energy storage at least indirectly feeds. This is called "generator operation". In generator mode, the electric motor converts mechanical power into electrical power. This electrical power can then preferably be supplied to at least one energy store and thereby integrated. As an energy storage, for example, an accumulator and / or a capacitor are suitable. Later, then stored in the energy storage energy to supply electrical consumers, eg. B. a lock control, a transmitting and / or receiving unit and / or the electric motor can be used.

Bei dem Schließzylinder wird (wenigstens) ein Elektromotor als Motor zum Verstellen des Schaltelements verwendet, entsprechend besteht eine Wirkverbindung zwischen dem Läufer des Motors und dem Schaltelement. Der gleiche Elektromotor wird anschließend oder vorher als Generator zum Erzeugen zumindest eines Teils der zum Betrieb des Schließzylinders notwendigen elektrischen Leistung bzw. Energie verwendet. Dadurch kann die zum Betrieb des Schließzylinders notwendige elektrische Energie jederzeit bei Bedarf erzeugt werden. Zudem ist der Schließzylinder kostengünstig, weil nur ein Elektromotor anstelle eines Motors und eines separaten Generators benötigt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Reduktion der Baugröße des Drehknaufs, der zum einen dem Design neue Freiheitsgrade eröffnet und zudem eine Reduzierung des Dornmaßes erlaubt. In the lock cylinder (at least) an electric motor is used as a motor for adjusting the switching element, according to an operative connection between the rotor of the motor and the switching element. The same electric motor is subsequently or previously used as a generator for generating at least a portion of the necessary for the operation of the lock cylinder electrical power or energy. As a result, the necessary for the operation of the lock cylinder electrical energy can be generated whenever needed. In addition, the lock cylinder is inexpensive because only one electric motor is needed instead of a motor and a separate generator. Another advantage of the invention is the reduction of the size of the rotary knob, on the one hand opens the design new degrees of freedom and also allows a reduction of the backset.

Vorzugsweise hat der Schließzylinder wenigstens eine, relativ zum Zylindergehäuse und/oder zum Drehknauf gelagerte Welle, die mit dem Zylindergehäuse und dem Drehknauf verbunden ist, so dass sie bei einer Drehung des Drehknaufs relativ zu dem Zylindergehäuse im ihre Längsachse rotierend angetrieben wird. Beispielsweise kann die Welle in dem Drehknauf drehbar gelagert sein und an einer z. B. zylindrischen Fläche des Zylindergehäuses zumindest mittelbar abrollen. Um das Abrollen sicherzustellen, kann auf der Welle ein Ritzel sitzen, das in eine an der Fläche des Zylindergehäuses angeordnete Verzahnung eingreift. Dadurch kann zudem eine Übersetzung der Drehung des Drehknaufs erfolgen, was den Generatorbetrieb vereinfacht, denn beim Öffnen einer Falle wird der Drehknauf in der Regel nur um einen kleinen Winkel gedreht; für einen zuverlässigen Generatorbetrieb, sollte der Läufer dabei jedoch vorzugsweise mehrfach relativ zum Stator rotieren. Zwischen dem Ritzel und der am Zylindergehäuse angeordneten Verzahnung können weitere Getriebestufen zur Erhöhung der Übersetzung zwischengeschaltet sein. In diesem Fall rollt das Ritzel, bzw. die Welle mittelbar an einer Fläche des Zylindergehäuses ab.Preferably, the lock cylinder has at least one shaft mounted relative to the cylinder housing and / or the rotary knob, which is connected to the cylinder housing and the rotary knob, so that it is rotationally driven in its longitudinal axis upon rotation of the rotary knob relative to the cylinder housing. For example, the shaft may be rotatably mounted in the rotary knob and connected to a z. B. roll cylindrical surface of the cylinder housing at least indirectly. To ensure the unwinding, a pinion can be seated on the shaft, which engages in a toothing arranged on the surface of the cylinder housing. This can also be done a translation of the rotation of the knob, which simplifies the generator operation, because when opening a case of the knob is usually rotated only by a small angle; however, for reliable generator operation, the rotor should preferably rotate several times relative to the stator. Between the pinion and the teeth arranged on the cylinder housing further gear stages can be interposed to increase the ratio. In this case, the pinion, or the shaft rolls off indirectly on a surface of the cylinder housing.

Alternativ kann die Welle auch an dem Zylindergehäuse drehbar gelagert sein und an dem Drehknauf zumindest mittelbar abrollen. In diesem Fall ist eine ineinander eingreifende Verzahnung von Drehknauf und Welle sinnvoll. Auch in diesem Beispiel kann durch eine vorzugsweise möglichst große Übersetzung die Drehzahl der Welle bei gegebener Drehzahl des Drehknaufs erhöht werden um den Generatorbetrieb zu vereinfachen.Alternatively, the shaft can also be rotatably mounted on the cylinder housing and roll on the rotary knob at least indirectly. In this case, a meshing interlocking of knob and shaft makes sense. Also in this example, the speed of the shaft can be increased at a given speed of the knob to simplify the generator operation by preferably the largest possible translation.

Vorzugsweise kann zwischen der Welle und dem Läufer wenigstens ein eventuell weiteres Übersetzungsgetriebe angeordnet sein, um bei einer Drehung des Drehknaufs möglichst viele Umdrehungen des Läufers relativ zum Stator zu bewirken.Preferably, at least one possibly further transmission gear can be arranged between the shaft and the rotor in order to effect as many revolutions of the rotor relative to the stator during a rotation of the rotary knob.

Vorzugsweise ist zwischen der Welle und dem Läufer wenigstens ein erster Freilauf angeordnet, d. h. die Welle ist über den ersten Freilauf mit dem Läufer des Generators verbunden. Das hat den Vorteil, dass der Läufer im Generatorbetrieb einen vorgegebenen Generatordrehsinn hat. Der gegenläufige Drehsinn des Läufers kann dann für eine Betätigung des Schaltelements genutzt werden. Dadurch wird erreicht, dass eine Drehung des Drehknaufs keinen Einfluss auf die Stellung des Schaltelements hat. Alternativ kann der Freilauf auch antriebsseitig der Welle angeordnet sein, beispielsweise zwischen dem oben genannten Ritzel und der Welle. Streng genommen hat dann das Ritzel die Funktion der Welle und kann als solche betrachtet werden.Preferably, at least one first freewheel is arranged between the shaft and the rotor, i. H. the shaft is connected to the rotor of the generator via the first freewheel. This has the advantage that the rotor has a predetermined generator rotation in generator mode. The opposite sense of rotation of the rotor can then be used for actuation of the switching element. This ensures that a rotation of the rotary knob has no influence on the position of the switching element. Alternatively, the freewheel can also be arranged on the drive side of the shaft, for example between the above-mentioned pinion and the shaft. Strictly speaking, then the pinion has the function of the shaft and can be considered as such.

Besonders bevorzugt treibt die Welle parallel zu dem ersten Freilauf ein Umkehrgetriebe an, das mit dem Läufer verbunden ist, wobei zwischen der Welle und dem Läufer wenigstens ein zweiter Freilauf angeordnet ist, der ein Blockieren der Welle verhindert. Das Umkehrgetriebe dreht die Drehrichtung um. Dadurch wird jede Drehung des Drehknaufs unabhängig von deren Drehsinn auf den Läufer übertragen, wobei der Läufer im Generatorbetrieb nur den einen vorgegebenen Generatordrehsinn hat. Die Bereitstellung von elektrischer Energie erfolgt dann unabhängig von der Drehrichtung mit der der Drehknaufs gedreht wird.Particularly preferably, the shaft drives parallel to the first freewheel on a reverse gear, which is connected to the rotor, wherein between the shaft and the rotor at least a second freewheel is arranged, which prevents blocking of the shaft. The reverse gear reverses the direction of rotation. As a result, each rotation of the rotary knob is transmitted independently of the direction of rotation of the rotor, wherein the rotor in the generator mode has only one predetermined generator rotation. The provision of electrical energy is then independent of the direction of rotation of the rotary knob is rotated.

Beispielsweise kann dazu der erste Freilauf die Welle mit einem ersten Zahnrad verbinden. Dem ersten Zahnrad gegenüberliegend kann ein zweites Zahnrad angeordnet sein, das über einen zum ersten Freilauf gegenläufig sperrenden zweiten Freilauf mit der Welle verbunden ist, d. h. bei jeder Drehrichtung der Welle wird jeweils ein anderes der beiden Zahnräder mitgenommen. Es wird also bei einer Drehung der Welle mit einem ersten Drehsinn das erste Zahnrad und bei einer Drehung mit entgegengesetztem Drehsinn das zweite Zahnrad mitgenommen. Ein drittes Zahnrad kann zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad angeordnet sein und mit diesen in Eingriff stehen. Das dritte Zahnrad rotiert dann bei einer Drehung des Drehknaufs immer in der durch die Anordnung der beiden Freiläufe vorgegebenen Drehrichtung. Dieses dritte Zahnrad treibt dann den Läufer zumindest mittelbar an. In diesem Sinn nimmt das dritte Zahnrad den Läufer mit. Egal in welche Richtung die Welle dann zunächst bei einer von außen eingeleiteten Drehung des Drehknaufs angetrieben wird, das dritte Zahnrad rotiert immer in der gleichen durch die Anordnung der Freiläufe vorgegebenen Richtung. Die Zahnräder können vorzugsweise Kegelzahnräder sein. Das erste und das zweite Zahnrad sind vorzugsweise gleich groß und haben vorzugsweise mehr Zähne als das dritte entsprechend kleinere Zahnrad. Auch dadurch wird eine Übersetzung der Drehzahl von der Drehung des Drehknaufs zu der des Läufers erreicht, bzw. erhöht.For example, for this purpose, the first freewheel connect the shaft with a first gear. The first gear opposite a second gear can be arranged, which is connected via a counter to the first freewheeling second freewheel with the shaft, d. H. in each direction of rotation of the shaft, another of the two gears is taken. It is therefore taken with a rotation of the shaft with a first direction of rotation, the first gear and a rotation with opposite direction of rotation, the second gear. A third gear may be disposed between and engaged with the first and second gears. The third gear then rotates in a rotation of the rotary knob always in the direction predetermined by the arrangement of the two freewheels. This third gear then drives the runner, at least indirectly. In this sense, the third gear takes the runner. No matter in which direction the shaft is first driven in an externally initiated rotation of the rotary knob, the third gear rotates always in the same direction predetermined by the arrangement of the freewheels. The gears may preferably be bevel gears. The first and the second gear are preferably the same size and preferably have more teeth than the third correspondingly smaller gear. Also, a translation of the rotational speed is achieved by the rotation of the rotary knob to that of the rotor, or increased.

Vorzugsweise ist zwischen der Welle und dem Läufer eine drehzahlgeschaltete Kupplung angeordnet. Die drehzahlgeschaltete Kupplung ist unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl (d. h. Winkelgeschwindigkeit) des Drehknaufs geöffnet und oberhalb der oder eine größeren Drehzahl geschlossen und verbindet dann die Welle drehfest mit dem Läufer. Im Motorbetrieb ist die drehzahlgeschaltete Kupplung daher immer offen. Die drehzahlgeschaltete Kupplung kann beispielsweise eine Fliehkraftkupplung sein, wobei die Glocke läuferseitig angeordnet ist. Durch die drehzahlgeschaltete Kupplung kann vermieden werden, dass der Elektromotor den Drehknauf oder zumindest zwischen dem Drehknauf und dem Läufer angeordnete Getriebebauteile antreibt. Allgemeiner formuliert, wird vorzugsweise das abtriebseitige Ende der drehzahlgeschalteten Kupplung mit dem Läufer verbunden und das antriebseitige Ende mit dem Drehknauf, wobei die Kupplung nur schließt, wenn antriebsseitig eine vorgegebene Drehzahl erreicht wird. Im Fall der Fliehkraftkupplung wäre daher die Kupplungsglocke mit dem Läufer verbunden und die radial nach innen federbelasteten Kupplungsbeläge mit dem Drehknauf. Die drehzahlgeschaltete Kupplung erlaubt es, die Leistungsaufnahme des Elektromotors zum Schalten des Schaltelements zu reduzieren. Preferably, a speed-connected clutch is arranged between the shaft and the rotor. The speed-connected clutch is opened below a predetermined speed (ie angular speed) of the rotary knob and closed above or a greater speed and then connects the shaft against rotation with the rotor. In engine operation, the speed-connected clutch is therefore always open. The speed-connected clutch may for example be a centrifugal clutch, the bell is arranged on the rotor side. By the speed-connected clutch can be avoided that the electric motor drives the rotary knob or at least between the rotary knob and the rotor arranged transmission components. More generally, preferably the output-side end of the speed-connected clutch is connected to the rotor and the drive-side end to the rotary knob, wherein the clutch closes only when the drive side, a predetermined speed is reached. In the case of the centrifugal clutch, therefore, the clutch bell would be connected to the rotor and the radially inwardly spring-loaded clutch linings with the knob. The speed-connected clutch makes it possible to reduce the power consumption of the electric motor for switching the switching element.

Vorzugsweise ist zwischen dem Läufer und dem Schaltelement wenigstens ein Freilauf angeordnet, so dass der Läufer in nur einer Drehrichtung das Schaltelement mitnimmt und verstellt. Dadurch kann der Läufer im Generatorbetrieb in der entgegengesetzten Richtung angetrieben werden, ohne das Schaltelement zu verstellen.Preferably, at least one freewheel is arranged between the rotor and the switching element, so that the rotor takes along and displaces the switching element in only one direction of rotation. As a result, the rotor can be driven in generator mode in the opposite direction, without adjusting the switching element.

Das Verfahren dient dem Betrieb eines oder insbesondere des zuvor beschriebenen elektromechanischen Schließzylinders mit einem Drehknauf und einem Zylindergehäuse und mit einer Schaltkupplung, die durch Verstellen eines Schaltelements zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung umschaltbar ist. Das Verfahren hat die in beliebiger Reihenfolge aber vorzugsweise nacheinander auszuführenden Schritte

(i) Ansteuern eines Elektromotors mit einem Stator und einem dazu drehbaren Läufer zum Verstellen des mit dem Läufer in Wirkverbindung stehenden Schaltelements. Dazu kann wie üblich von einer Schlosssteuerung eine Versorgungsspannung an den Elektromotor angelegt werden wodurch der Läufer in Rotation versetzt wird und das Schaltelement verstellt.
(ii) Betreiben des Elektromotors als Generator, wozu eine Drehung des Drehknaufs relativ zum Zylindergehäuse in eine Drehung des Läufers relativ zum Stator umgesetzt wird und die dadurch an der Wicklung des Elektromotors anliegende Spannung zur Speisung wenigstens eines elektrischen Verbrauchers verwendet wird.

The method is used to operate one or in particular the previously described electromechanical lock cylinder with a rotary knob and a cylinder housing and with a clutch that can be switched by adjusting a switching element between an open position and a closed position. The method has the steps to be performed in any order, but preferably one after the other

(I) driving an electric motor with a stator and a rotatable rotor for adjusting the standing in operative connection with the rotor switching element. For this purpose, as usual, a supply voltage can be applied to the electric motor by a lock control, whereby the rotor is set in rotation and the switching element is adjusted.
(Ii) operating the electric motor as a generator, for which purpose rotation of the rotary knob relative to the cylinder housing is converted into a rotation of the rotor relative to the stator and thereby applied to the winding of the electric motor voltage for feeding at least one electrical load is used.

Es wird also der Elektromotor nicht nur als Antrieb zum Verstellen des Schaltelements sondern auch als Generator verwendet, wobei der Läufer im Generatorbetrieb durch eine Drehung des Drehknaufs angetrieben wird. Der elektrische Verbraucher kann vorzugsweise die Schlosssteuerung und/oder der Motor sein, wobei vorzugsweise zumindest ein Teil der vom Elektromotor im Generatorbetrieb erzeugten Leistung einem Energiespeicher zunächst zwischengespeichert und anschließend an den wenigstens einen elektrischen Verbraucher abgegeben wird.Thus, the electric motor is used not only as a drive for adjusting the switching element but also as a generator, wherein the rotor is driven in the generator mode by rotation of the rotary knob. The electrical load may preferably be the lock control and / or the motor, wherein preferably at least a portion of the power generated by the electric motor in the generator operation is initially stored in an energy store and subsequently delivered to the at least one electrical load.

Vorzugsweise wird zum Verstellen des Schaltelements der Elektromotor nur in genau einer vorgegebenen Drehrichtung des Läufers angesteuert und beim Betreiben des Elektromotors als Generator wird der Läufer vorzugsweise ausschließlich in der entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben. Dadurch kann mittels eines Freilaufs verhindert werden, dass eine Drehung des Drehknaufs nicht nur eine Drehung des Läufers sondern auch ein Verstellen des Schaltelements bewirkt.Preferably, for adjusting the switching element, the electric motor is driven only in exactly one predetermined direction of rotation of the rotor and when operating the electric motor as a generator, the rotor is preferably driven exclusively in the opposite direction of rotation. This can be prevented by means of a freewheel that rotation of the rotary knob causes not only a rotation of the rotor but also an adjustment of the switching element.

Vorstehend wird mehrfach der Begriff „eine Drehung” sowie „eine Rotation” verwendet. Gemeint ist dabei nicht genau eine Umdrehung des entsprechenden Bauteils, d. h. nicht dessen Drehung um 2π (= 360°), sondern dessen Drehung um einen beliebigen Winkel, der größer, kleiner oder gleich 2π sein kein.In the above, the term "a rotation" and "a rotation" are used several times. This does not mean exactly one revolution of the corresponding component, d. H. not its rotation by 2π (= 360 °), but its rotation by any angle, which is greater, less than or equal to 2π no.

Der Begriff Drehzahl beschreibt den Betrag der Winkelgeschwindigkeit und wird in der Regel als (Anzahl der vollständigen) Umdrehungen pro Minute oder pro Sekunde angegeben. Die Begriffe Drehsinn und Drehrichtung sind Synonyme. Bei einer Umkehrung des Drehsinns ändert sich das Vorzeichen der Winkelgeschwindigkeit.The term speed describes the amount of angular velocity and is usually given as (number of complete) revolutions per minute or per second. The terms rotation and direction are synonyms. Reversing the direction of rotation changes the sign of the angular velocity.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings.

1 zeigt eine Explosionszeichnung eines elektromechanischen Schließzylinders 1 shows an exploded view of an electromechanical lock cylinder

2 zeigt eine Ansicht des teilmontierten Schließzylinders von unten, 2 shows a view of the partially assembled lock cylinder from below,

3 zeigt eine Seitenansicht des teilmontierten Schließzylinders, 3 shows a side view of the partially assembled lock cylinder,

4 zeigt einen Vertikalschnitt eines teilmontierten Schließzylinders 4 shows a vertical section of a partially assembled lock cylinder

5 zeigt einen Horizontalschnitt eines teilmontierten Schließzylinders 5 shows a horizontal section of a partially assembled lock cylinder

In den Figuren ist ein erfindungsgemäßer Schließzylinder dargestellt, wobei einige zum Verständnis der Erfindung nicht zwingend notwendige Bauteile weggelassen wurden, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen.In the figures, an inventive lock cylinder is shown, with some not necessarily necessary for understanding the invention components have been omitted in order to increase the clarity.

Der Schließzylinder hat wie üblich ein Zylindergehäuse 2 und einen Drehknauf 11 dessen Gehäuse 11.1 als Handhabe dient und nur in den 4 und 5 abgebildet ist. Der Drehknauf 11 kann vorzugsweise u. a. eine angedeutete Schlosssteuerung 10 und/oder eine Sende- und/oder Empfangseinheit und vorzugsweise einen Energiespeicher 9 aufnehmen.The lock cylinder has a cylinder housing as usual 2 and a knob 11 its housing 11.1 serves as a handle and only in the 4 and 5 is shown. The knob 11 may preferably include an indicated lock control 10 and / or a transmitting and / or receiving unit and preferably an energy store 9 take up.

In dem Drehknauf 11 ist eine Welle 5 drehbar gelagert (vgl. 1). Die Welle 5 ist über ein optionales Übersetzungsgetriebe 3 (1 bis 3) mit einem an dem Zylindergehäuse 2 angeordneten außenverzahnten Zahnrad 1 verbunden. Alternativ wäre ebenso ein innenverzahntes Zahnrad möglich. Lediglich zur Unterscheidung von anderen Zahnrädern wird dieses auch als Zahnkranz 1 bezeichnet. Der Zahnkranz 1 ist drehfest mit dem Zylindergehäuse 2 verbunden; er kann z. B. einstückig mit dem Zylindergehäuse 2 ausgeführt sein.In the knob 11 is a wave 5 rotatably mounted (see. 1 ). The wave 5 is via an optional transmission gear 3 ( 1 to 3 ) with a on the cylinder housing 2 arranged externally toothed gear 1 connected. Alternatively, an internally toothed gear would also be possible. Only to distinguish it from other gears this is also used as a sprocket 1 designated. The sprocket 1 is non-rotatable with the cylinder housing 2 connected; he can z. B. integral with the cylinder housing 2 be executed.

Das optionale Übersetzungsgetriebe 3 ist hier beispielhaft als zweistufiges Wellradgetriebe 3 ausgeführt. Mit dem getriebeausgangsseitigen Zahnrad 3.1 (kurz Getriebeausgang 3.1) ist die Welle 5 drehschlüssig verbunden. Bei einer Drehung des Drehknaufs 11 um seine Längsachse 2.1 und damit um die des Zahnkranzes 1 rotiert die Welle 5 um die gleiche Achse 2.1, d. h. um die Längsachse des Drehknaufs und wird dabei gleichzeitig um ihre eigene Längsachse 5.5 drehangetrieben.The optional gearbox 3 is exemplary here as a two-stage Wellradgetriebe 3 executed. With the gearbox output side gear 3.1 (short transmission output 3.1 ) is the wave 5 rotationally connected. When turning the knob 11 around its longitudinal axis 2.1 and thus around the sprocket 1 rotates the shaft 5 around the same axis 2.1 , ie about the longitudinal axis of the rotary knob and is at the same time about its own longitudinal axis 5.5 rotatably driven.

Auf der Welle 5 sitzen zwei zur Welle 5 drehbar gelagerte Zahnräder 5.1 (vgl. 1 und 2), die auch als erstes bzw. zweites Zahnrad 5.1 bezeichnet werden. Diese sind hier beispielhaft als Kegelräder 5.1 ausgeführt. Jedes der Kegelräder 5.1 hat sich zumindest in etwa radial erstreckende Stege 5.4 als Widerlager für Freilaufklinken. Im gezeigten Beispiel sind sie jeweils auf der der Verzahnung abgewandten Seite des entsprechenden Kegelrads 5.1 angeordnet. Sie könnten auch zwischen der Verzahnung und dem Durchlass für die Welle 5 angeordnet sein.On the wave 5 two sit to the wave 5 rotatably mounted gears 5.1 (see. 1 and 2 ), which is also the first or second gear 5.1 be designated. These are exemplary here as bevel gears 5.1 executed. Each of the bevel gears 5.1 has at least approximately radially extending webs 5.4 as an abutment for freewheel pawls. In the example shown, they are each on the side facing away from the toothing of the corresponding bevel gear 5.1 arranged. You could also choose between the gearing and the passage for the shaft 5 be arranged.

Jedem der beiden Zahnräder 5.1 ist eine drehfest auf der Welle 5 angeordnete Mitnehmerscheibe 5.3 zugeordnet. Die Mitnehmerscheiben 5.3 haben jeweils wenigstens eine (dargestellt sind beispielhaft je drei) in axialer Richtung federelastische Freilaufklinken mit einer dem entsprechenden Zahnrad 5.1 zugewandten Gleitfläche 5.31 und einer dazu vorzugsweise spitzwinklig angeordneten Anschlagsfläche 5.32 (vgl. 1). Je nach Drehrichtung der Zahnräder 5.1 gleiten die Gleitflächen 5.31 über die Stege 5.4 (Freilaufrichtung) oder die Anschlagsflächen 5.32 liegen formschlüssig an den Stegen 5.4 an (Sperrrichtung). Die Körper der Zahnräder 5.1 bilden mit den Mitnehmerscheiben 5.3 daher je einen Freilauf. Wie in 1 dargestellt, weisen die Anschlagsflächen 5.32 der einen Mitnehmerscheibe 5.3. in die entgegengesetzte Richtung der Anschlagsflächen 5.32 der anderen Mitnehmerscheibe 5.3, so dass bei einer Drehung der Welle 5 um ihre Längsache 5.5 in Abhängigkeit von deren Drehrichtung immer nur genau eines der Zahnräder 5.1 mitgenommen wird und das jeweils andere Zahnrad 5.1 freiläuft.Each of the two gears 5.1 is a rotation on the shaft 5 arranged drive plate 5.3 assigned. The driver disks 5.3 each have at least one (shown by way of example three) in the axial direction resilient freewheel pawls with a corresponding gear 5.1 facing sliding surface 5.31 and a preferably arranged at an acute angle stop surface 5:32 (see. 1 ). Depending on the direction of rotation of the gears 5.1 slide the sliding surfaces 5.31 over the footbridges 5.4 (Freewheeling direction) or the stop surfaces 5:32 lie positively on the webs 5.4 on (reverse direction). The bodies of the gears 5.1 form with the driver disks 5.3 therefore ever a freewheel. As in 1 shown, have the stop surfaces 5:32 the one drive disc 5.3 , in the opposite direction of the stop surfaces 5:32 the other drive disc 5.3 so that upon rotation of the shaft 5 about her longitudinal axis 5.5 depending on their direction of rotation only one of the gears 5.1 is taken and the other gear 5.1 free running.

Zwischen den beiden Zahnrädern 5.1 ist ein drittes Zahnrad 5.2 angeordnet (1 und 2) und relativ zum Drehknaufgehäuse 11.1 drehbar gelagert (nicht dargestellt). Die Verzahnung des dritten Zahnrads 5.2 greift in die Verzahnungen der beiden Zahnräder 5.1 ein. Dadurch wird bei einer Drehung der Welle 5 um ihre Längsachse 5.5 das dritte Zahnrad 5.2 unabhängig von der Drehrichtung der Welle 5 immer in der gleichen Drehrichtung mitgenommen, d. h. angetrieben.Between the two gears 5.1 is a third gear 5.2 arranged ( 1 and 2 ) and relative to the rotary knob housing 11.1 rotatably mounted (not shown). The toothing of the third gear 5.2 engages in the teeth of the two gears 5.1 one. This will be during a rotation of the shaft 5 around its longitudinal axis 5.5 the third gear 5.2 regardless of the direction of rotation of the shaft 5 always taken in the same direction of rotation, ie driven.

Die Drehung des dritten Zahnrads 5.3 wird über eine nur durch eine Kupplungsglocke einer Fliehkraftkupplung angedeutete drehzahlgeschaltete Kupplung auf die Welle eines Läufers eines Elektromotors 4 übertragen. Die drehzahlgeschaltete Kupplung schließt nur, wenn das dritte Zahnrad 5.2, bzw. die dieses antreibende Welle 5 eine vorgegebene Drehzahl überschreitet und ist ansonsten geöffnet. Die vorgegebene Drehzahl sollte in Abhängigkeit von der erwarteten minimalen Winkelgeschwindigkeit bei einer Drehung des Drehknaufs und der Übersetzung zwischen dem Drehknauf und dem antriebseitigen Ende der drehzahlgeschalteten Kupplung so gewählt werden, dass die drehzahlgeschaltete Kupplung auch bei einer relativ langsamen Rotation des Drehknaufs schließt.The rotation of the third gear 5.3 is connected via a only indicated by a clutch bell of a centrifugal clutch speed-connected clutch on the shaft of a rotor of an electric motor 4 transfer. The speed-connected clutch closes only when the third gear 5.2 , or the driving shaft 5 exceeds a predetermined speed and is otherwise open. The predetermined speed should be selected as a function of the expected minimum angular speed at a rotation of the rotary knob and the ratio between the knob and the drive end of the speed-shift clutch so that the speed-connected clutch closes even with a relatively slow rotation of the knob.

Vorzugsweise ist der Elektromotor 4 ein Getriebemotor mit einem Untersetzungsgetriebe. Dieses wirkt dann bei einer durch eine Drehung des Drehknaufs erzeugten Rotation der Abtriebswelle 4.1 des Elektromotors 4 wie ein Übersetzungsgetriebe, d. h. die Drehzahl des Läufers bei einer gegeben Drehzahl des Drehknaufs (11) wird nochmals erhöht.Preferably, the electric motor 4 a geared motor with a reduction gear. This then acts at a rotation of the output shaft generated by a rotation of the knob 4.1 of the electric motor 4 like a transmission gear, ie the speed of the rotor at a given speed of the knob ( 11 ) is increased again.

Koaxial auf der Abtriebswelle 4.1 des Elektromotors 4 sitzt ein Schaltelement 8 zum Betätigen einer nicht dargestellten Schaltkupplung. Das Schaltelement 8 ist vorzugsweise über einen Freilauf (angedeutet durch Mitnehmerscheibe 7 mit Freilaufklinken) mit der Abtriebswelle 4.1 verbunden. Der Freilauf sperrt, wenn die Abtriebswelle 4.1 (und damit auch der Läufer) des Elektromotors 4 sich entgegengesetzt zur einzigen Drehrichtung des dritten Zahnrades 5.2 dreht und entkoppelt das Schaltelement 8 bei entgegengesetztem Drehsinn der Abtriebswelle 4.1. Wenn das Schaltelement 8 entsprechende Ansteuerung des Elektromotors betätigt wird, bleibt die drehzahlgeschaltete Kupplung 6 offen, so dass der Elektromotor 4 die Zahnräder 5.1 und 5.2 nicht mit antreibt, wodurch die Leistungsaufnahme des Elektromotors reduziert wird.Coaxial on the output shaft 4.1 of the electric motor 4 sits a switching element 8th for actuating a clutch, not shown. The switching element 8th is preferably via a freewheel (indicated by drive plate 7 with freewheel pawls) with the output shaft 4.1 connected. The freewheel locks when the output shaft 4.1 (and thus the runner) of the electric motor 4 opposite to the single direction of rotation of the third gear 5.2 turns and decouples the switching element 8th in opposite direction of rotation of the output shaft 4.1 , When the switching element 8th corresponding control of the electric motor is actuated, the speed-connected clutch remains 6 open, leaving the electric motor 4 the gears 5.1 and 5.2 does not drive, whereby the power consumption of the electric motor is reduced.

Zum Schalten der Schaltkupplung hat das Schaltelement 8 eine Schaltnocke 8.2, die beispielsweise über den in 4 und 5 gezeigten Stift 8.4 auf die Schaltkupplung wirkt.For switching the clutch has the switching element 8th a switching cam 8.2 For example, about the in 4 and 5 shown pen 8.4 acts on the clutch.

Die in 1 gezeigten radialen Ausbuchtungen und die dazwischen angeordneten Positionserkennungszähne 8.3 können von einer Lichtschranke, z. B. Gabellichtschranke erfasst werden. Die Signale der Lichtschranke werden von der Schlosssteuerung ausgewertet, um die Position des Schaltelements 8, insbesondere der Schaltnocke 8.2 zu erfassen.In the 1 shown radial protrusions and the position detection teeth arranged therebetween 8.3 can from a photoelectric, z. B. fork light barrier can be detected. The signals of the light barrier are evaluated by the lock control to the position of the switching element 8th , in particular the switching cam 8.2 capture.

Wird der Drehknauf 11 betätigt, dann wird dadurch die Abtriebswelle 4.1 des Elektromotors 4 drehangetrieben. Dadurch wird in der Wicklung des Motors eine Spannung induziert und er kann als Generator verwendet werden. Die dabei umgewandelte elektrische Energie kann zum Laden eines Energiespeichers 9 genutzt werden und eine Schaltung 10 speisen. Die Schaltung 10 kann insbesondere eine Schlosssteuerung aufweisen oder sein und den Elektromotor 4 ansteuern, um dadurch bei Bedarf das Schaltelement 8 zu betätigen. Dazu überwacht die Schlosssteuerung 10 vorzugsweise die in der Wicklung des Elektromotors 4 induzierte Spannung und legt nur dann eine Speisespannung an den Elektromotor 4 an, wenn erstens eine Verstellung des Schaltelements 8 notwendig ist um die Schaltkupplung von einem Istzustand in einen davon abweichenden Sollzustand zu überführen und zweitens der Betrag der induzierten Spannung kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert U_S, der vorzugsweise 0 V oder nur einige mV, z. B. U_S < 50 mV, vorzugsweise U_S < 25 mV, beträgt.Will the knob 11 actuated, then by the output shaft 4.1 of the electric motor 4 rotatably driven. As a result, a voltage is induced in the winding of the motor and it can be used as a generator. The thereby converted electrical energy can be used to charge an energy storage 9 be used and a circuit 10 Food. The circuit 10 may in particular have or be a lock control and the electric motor 4 to control, thereby, if necessary, the switching element 8th to press. The lock control monitors this 10 preferably in the winding of the electric motor 4 induced voltage and only applies a supply voltage to the electric motor 4 on, first, if an adjustment of the switching element 8th is necessary to convert the clutch from an actual state to a deviating desired state and secondly, the amount of the induced voltage is smaller than a predetermined threshold value U _S , preferably 0 V or only a few mV, z. B. U _S <50 mV, preferably U _S <25 mV.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Zahnrad/ZahnkranzGear / sprocket
22: Zylindergehäusecylinder housing
2.12.1: Längsachselongitudinal axis
33: Getriebetransmission
3.13.1: Getriebeausgang/getriebeausgangsseitiges ZahnradTransmission output / gear output side gear
44: Elektromotor/MotorMotor / engine
4.14.1: Abtriebswelle des ElektromotorsOutput shaft of the electric motor
55: Wellewave
5.15.1: erstes und zweites Zahnrad, beispielhaft Kegelräderfirst and second gear, exemplified bevel gears
5.25.2: drittes Zahnrad, beispielhaft Kegelradthird gear, exemplary bevel gear
5.35.3: Mitnehmerscheibedriver disc
5.315.31: Gleitflächesliding surface
5.325:32: Anschlagflächestop surface
5.45.4: Stege als Widerlager für FreilaufklinkenBars as an abutment for freewheel pawls
5.55.5: Längsachselongitudinal axis
77: Mitnehmerscheibedriver disc
7.317.31: Gleitflächesliding surface
7.327:32: Anschlagflächestop surface
88th: Schaltelementswitching element
8.18.1: Steg als Widerlager für Mitnehmerscheibe 7 Bridge as abutment for drive plate 7
8.28.2: Schaltnockeswitch cam
8.38.3: Positionserkennungszahn zwischen zwei AusbuchtungenPosition detection tooth between two bulges
99: Energiespeicher/Pufferspeicher, z. B. AkkumulatorEnergy storage / buffer memory, z. B. accumulator
1010: SchlosssteuerungSchloss control
1111: Drehnknaufknob
11.111.1: DrehknaufgehäuseKnob housing

Claims

Electromechanical lock cylinder with at least one cylinder housing ( 2 ) and at least one relatively rotatable knob ( 11 ) for actuating a closing element, - a clutch, which by adjusting a switching element ( 8th ) is switchable between an open position and a closed position, wherein in the closed position of the rotary knob ( 11 ) rotatably connected to the closing element and in the open position of the rotary knob ( 11 ) is not rotatably connected to the closing element and / or wherein in the closed position, the closing element rotatably with the cylinder housing ( 2 ) is connected and in the open position, the closing element relative to the cylinder housing ( 2 ) is rotatable, and - an electric motor ( 4 ) with a stator and rotatably arranged rotor, wherein the rotation of the rotor an adjustment of the switching element ( 8th ), when the electric motor ( 4 ) is switched on by applying a supply voltage, - the electric motor ( 4 ), the knob ( 11 ) and the cylinder housing ( 2 ) are in operative connection with each other such that a rotational movement of the rotary knob ( 11 ) relative to the cylinder housing causes a rotation of the rotor relative to the stator, whereby the electric motor ( 4 ) acts as a generator and at least one consumer ( 9 . 10 ) feeds electrical energy at least indirectly, - the lock cylinder a relative to the cylinder housing ( 2 ) and the knob ( 11 ) mounted shaft ( 5 ), which with the cylinder housing ( 2 ) and the rotary knob ( 11 ) is connected so that upon rotation of the rotary knob ( 11 ) relative to the cylinder housing ( 2 ) about its longitudinal axis ( 5.5 ) is rotated. characterized in that the shaft ( 5 ) via at least one first freewheel ( 5.1 With 5.3 ) with the rotor of the electric motor ( 4 ) is connected, so that the rotor has a predetermined direction of rotation in the generator mode.

Electromechanical lock cylinder according to claim 1, characterized in that the shaft ( 5 ) parallel to the first freewheel ( 5.1 With 5.3 ) drives a reverse gear, which is connected to the rotor, wherein between the shaft ( 5 ) and the runner at least a second freewheel ( 5.1 With 5.3 ), which is a blocking of the shaft ( 5 ) prevented.

Electromechanical lock cylinder according to claim 2 or 3, characterized in that the first freewheel ( 5.1 With 5.3 ) the wave ( 5 ) with a first gear ( 5.1 ), the opposite a second gear ( 5.1 ) is arranged, the one about the first freewheel ( 5.1 With 5.3 ) counter-locking second freewheel ( 5.1 With 5.3 ) with the wave ( 5 ), wherein the first and the second gear ( 5.1 ) with a third gear ( 5.2 ) comb, which takes the runner.

Electromechanical lock cylinder according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the cylinder housing ( 2 ) and the rotor at least one speed-connected clutch is arranged, wherein the speed-controlled clutch below a predetermined rotational speed of the rotary knob ( 11 ) relative to the cylinder housing ( 2 ) is open and above a predetermined the cylinder housing ( 2 ) rotatably connected to the rotor.

Electromechanical lock cylinder according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the rotary knob ( 11 ) and the rotor at least one speed-connected clutch is arranged, wherein the speed-controlled clutch below a predetermined rotational speed of the rotary knob ( 11 ) relative to the cylinder housing ( 2 ) is open and above a predetermined speed the rotary knob ( 11 ) rotatably connected to the rotor.

Electromechanical lock cylinder according to claim 1 and 5, characterized in that the speed-connected coupling between the shaft ( 5 ) and the rotor is arranged and with the clutch engaged the shaft ( 5 ) rotatably connected to the runner and otherwise the shaft ( 5 ) and the runner are uncoupled.

Electromechanical lock cylinder according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the rotor and the switching element ( 8th ) at least one freewheel ( 8th With 7 ) is arranged, so that the rotor in only one direction of rotation of the switching element ( 8th ) and adjusted.

Method for operating an electromechanical lock cylinder with a rotary knob ( 11 ) and a cylinder housing ( 2 ) and with a clutch which is switchable by adjusting a switching element between an open position and a closed position, wherein in the closed position of the rotary knob ( 11 ) rotatably connected to the closing element and in the open position of the rotary knob ( 11 ) is non-rotatably connected to the closing element and / or wherein in the closed position, the closing element is rotatably connected to the cylinder housing and in the open position, the closing element relative to the cylinder housing ( 2 ) is rotatable, with the steps: - driving an electric motor ( 4 ) with a stator and a rotor rotatably mounted therefor for adjusting the switching element ( 8th ), and - operating the electric motor ( 4 ) as a generator, including a rotation of the rotary knob ( 11 ) relative to the cylinder housing ( 2 ) in a rotation of the rotor of the electric motor ( 4 ) is reacted relative to the stator and thereby at the winding of the electric motor ( 4 ) applied voltage for feeding at least one consumer.

Method according to claim 8, characterized in that the electric motor ( 4 ) for adjusting the switching element ( 8th ) is driven only in exactly one predetermined direction of rotation of the rotor and that when operating the electric motor ( 4 ) is driven as a generator of the rotor exclusively in the opposite direction to the predetermined direction of rotation.