DE69525425T2

DE69525425T2 - Schloss mit einem induktiven Suchgerät zur Schlüsselerfassung und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69525425T2
Application number: DE69525425T
Authority: DE
Inventors: Loek D'hont
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: US5870915A; JPH08209994A; EP0715045A1; DE69525425D1; EP0715045B1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet elektronischer Geräte und insbesondere auf ein Schlüssel/Schloß-System mit induktiver Schlüsselerfassung sowie auf ein Verfahren zum Konstruieren eines Systems, wie es in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 12 definiert ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Schlüssel/Schloß-Systeme werden benutzt, um einen abgesicherten Zugang zu Häusern, Gebäuden, Kraftfahrzeugen und anderen solchen Besitztümern zu ermöglichen. Allgemein enthält ein Schlüssel/Schloß-System ein Schloß und einen Schlüssel. Das Schloß enthält allgemein ein Schloßgehäuse und einen Schließmechanismus mit einem Schlüsselloch. Der Schlüssel ist so konstruiert, daß er in das Schlüsselloch eingreift und den Schließmechanismus zuschließt und aufschließt. Nur ein richtig konstruierter Schlüssel funktioniert in einem gegebenen Schloß. Ein Typ eines herkömmlichen Schlosses ist ein Schloß mit einem rotierenden Schließzylinder. In dieser Art von Schloß werden durch einen in ein Schlüsselloch eingesteckten Schlüssel im rotierenden Schließzylinder mehrere Schließkolben bewegt. Der richtige Schlüssel bringt die Schließkolben in eine solche Position, daß sich der rotierende Schließzylinder mit dem Schlüssel dreht. Auf diese Weise wird das Schloß zugeschlossen und aufgeschlossen.
In manchen Anwendungen ist es vorteilhaft, zusätzlich zur mechanischen Übereinstimmung zwischen dem Schlüssel und dem Schloß Sicherheit zu schaffen. Eine Möglichkeit zur Schaffung zusätzlicher Sicherheit besteht darin, das Schloß so zu konstruieren, daß das Schloß einen Schlüssel daraufhin abfragen und identifizieren kann, ob ein Schlüssel der richtige Schlüssel ist. Einige dieser Schlüssel/Schloß-Systeme enthalten einen Transponder im Schlüssel und eine Abfrageantenne sowie eine Elektronik im Schloß. Wenn der Schlüssel nicht korrekt ist, bleibt das System elektrisch verschlossen, auch wenn es mechanisch aufgeschlossen wird. Wenn der Schlüssel der richtige Schlüssel ist, kann das Schloß sowohl mechanisch als auch elektrisch aufgeschlossen und/oder zugeschlossen werden.
Ein Problem bei Schlüsselabfragesystemen besteht darin, die Abfrage wirksam zu aktivieren. Die Abfrageelektronik braucht nur dann ausgelöst zu werden, wenn sich ein Schlüssel nahe beim Schlüsselloch befindet oder vorzugsweise in dieses eingeschoben ist. Ein herkömmliches Verfahren läßt die Abfrageelektronik ständig laufen, jedoch verkürzt dies die Lebensdauer eines Schlüssel/Schloß- Systems, in dem eine Batterie benutzt wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, einen Kontaktschalter im Schlüsselloch zu benutzen. Dies führt jedoch zu einem Problem, da zusätzliche Drähte in Zuordnung zu dem Kontaktschalter benötigt werden, die vom Schließmechanismus wegführen. Der Kontaktschalter und die zusätzlichen Drähte können abgenutzt werden und reißen und erfordern zusätzliche Änderungen an herkömmlichen Schlüssel/Schloß-Systemen.
Es ist ein Bedarf für ein Schloß entstanden, das die Abfrageelektronik wirksam aktiviert, wenn ein Schlüssel in das Schloß eingeschoben wird.
Ein Schlüssel/Schloß-System der obigen Art ist in GB-A-2196685 beschrieben, bei dem der Kern eines Transformators bewegt wird, um den Empfang eines induzierten Signals zu ändern. Außerdem ist in EP-A-0 324 096 ein Schlüssel/Schloß-System offenbart, bei dem ein Leseschalter oder ein Lochfühler die Bewegung eines Permanentmagneten feststellt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung werden ein Schloß mit induktiver Schlüsselerfassung sowie ein Konstruktionsverfahren geschaffen, mit deren Hilfe die Probleme herkömmlicher Schlüssel/Schloß-Systeme beträchtlich reduziert oder eliminiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Schloß geschaffen, das einen Schließmechanismus enthält. Ein Detektorglied ist in der Nähe des Schließmechanismus so angebracht, daß sich das Detektorglied bewegt, wenn ein Schlüssel in den Schließmechanismus eingreift. Das Detektorglied weist einen magnetischen Abschnitt auf. In der Nähe des Detektorglieds ist eine Antenne angeordnet, so daß eine Bewegung des Detektorglieds in der Antenne ein Signal induziert. Mit der Antenne ist ein Demodulator gekoppelt, der das Signal der Antenne demodulieren kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung sowie ihrer Vorteile ergeben sich durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen, gleiche Merkmale angeben, und in denen:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines Schlosses mit weggebrochenen Abschnitten ist, das eine gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaute induktive Schlüsselerfassung enthält;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Schlosses mit weggebrochenen Teilen ist, das eine gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaute Schlüsselerfassung aufweist; und
Fig. 3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schlosses mit weggebrochenen Teilen ist, das eine gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaute Schlüsselerfassung aufweist.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt ein allgemein bei 10 dargestelltes Schloß, das gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Das Schloß 10 enthält ein Schloßgehäuse 12 und einen rotierenden Schließzylinder 14. Der rotierende Schließzylinder 14 definiert ein Schlüsselloch 16. Wie gezeigt ist, überschneidet ein Schacht 18 das Schlüsselloch 16, erstreckt sich durch den rotierenden Schließzylinder 14 und in das Schloßgehäuse 12. Das Schloß 10 enthält entsprechende zusätzliche Schließkolbenschäfte für den Schließzylinder 14, wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 genauer beschrieben wird.
Im Schacht 18 ist ein Detektorschließkolben 20 angebracht. Der Detektorschließkolben 20 umfaßt einen oberen Abschnitt 22 und einen unteren Abschnitt 24. Der obere Abschnitt 22 und der untere Abschnitt 24 sind in bezug zueinander wie bei herkömmlichen Schließkolben beweglich. Der obere Abschnitt 22 ist aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt. Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist der untere Abschnitt 24 aus einem Material hergestellt, das einen starken Permanentmagneten bildet, beispielsweise einen Kobaltmagneten. Der Detektorkolben 20 wird innerhalb des Schachts 18 von einer Feder 26 wie bei herkömmlichen Schließkolben gestützt.
Das Schloßgehäuse 12 definiert ein Antennengehäuse 28. Der Schacht 18 endet nahe der Antennenkammer 28, wie dargestellt ist. Das Antennengehäuse 28 ist so dimensioniert, daß es eine bündige Abfrageantenne hält, die bei 30 allgemein gezeigt ist. Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung weist die bündige Abfrageantenne 30 einen Halbkern 32 und ein Spulenwicklungspaket 34 auf. In einer Ausführung der Erfindung umfaßt der Halbkern 32 eine Ferrit- Topfkernhälfte oder alternativ eine E-Kernhälfte.
Im Betrieb erfaßt das Schloß 10 die Anwesenheit eines in das Schlüsselloch 16 eingreifenden Schlüssels und aktiviert eine Abfrageelektronik, um zu bestimmen, ob der Schlüssel zum Schloß 10 paßt. Wenn in das Schlüsselloch 16 ein Schlüssel eingeschoben wird, bewegt sich der Detektorkolben 20 in dem Schacht 18. In der dargestellten Ausführung bewegt sich der Kolben 20 im Schacht 18 nach oben und nach unten. Wenn sich der untere Abschnitt 24 in bezug auf die bündige Abfrageantenne 30 bewegt, wird in der bündigen Abfrageantenne 30 ein Strom induziert. Dieser Strom bildet ein Niederfrequenzsignal, das aufgrund des sich bewegenden Magnetfeldes des unteren Abschnitts 24 erzeugt wird. Das Niederfrequenzsignal wird vom Schloß 10 festgestellt und dazu benutzt, eine Abfrageelektronik zu aktivieren, wie mit Bezug auf Fig. 2 genauer beschrieben wird.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Schlosses 10 mit weggebrochenen Teilen. Das Schloß 10 weist zusätzlich zum Schacht 18 gemäß der Darstellung mehrere Schächte 35 auf. Die Anzahl der Schächte 35 ändert sich abhängig von der gewünschten Anwendung. In der dargestellten Ausführung und aus Gründen der Einfachheit enthält das Schloß 10 nur drei Schächte 35. Es ist jedoch zu erkennen, daß ähnliche Schlösser fünf, sechs oder noch mehr Schächte und Kolben aufweisen können. In jedem Schacht 35 ist ein herkömmlicher Schließkolben 36 angeordnet. Jeder Schließkolben 36 enthält einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt. Wie bei herkömmlichen Zylinderschlössern verhindern die Schließkolben 36 und der Detektorkolben 20 das Drehen des rotierenden Schließzylinders 14, bis der richtige Schlüssel in das Schlüsselloch 16 eingeschoben ist.
Die Antennenkammer 28 weist eine Rückwand 38 auf. In der Ausführung von Fig. 2 ist der Schacht 18 auf die Rückwand 38 ausgerichtet. In einer anderen Ausführung der Erfindung ist der Schacht 18 so auf die Rückwand 38 ausgerichtet, daß der untere Abschnitt 24 des Detektorkolbens durch das Schloßgehäuse 12 verläuft, wenn sich der Detektorkolben 20 nach unten bewegt. Diese Ausführung ist in Fig. 3 dargestellt.
Das Spulenwicklungspaket 34 der bündigen Abfrageantenne ist mit einem Tiefpaßfilter 40 gekoppelt. Das Tiefpaßfilter 40 liefert ein Signal an einen Hüllkurvendemodulator, der seinerseits ein Signal an die Abfrageelektronik 44 liefert. Die Abfrageelektronik 44 ist auch mit dem Spulenwicklungspaket 34 der bündigen Abfrageantenne 30 verbunden.
Beim Betrieb der Ausführung der Fig. 2 und 3 verursacht das Einschieben eines Schlüssels in das Schlüsselloch 16 eine Bewegung des Detektorkolbens 20. Entsprechend der Bewegung des unteren Abschnitts 24 und des zugehörigen Magnetfeldes induziert in dem Spulenwicklungspaket 34 der bündigen Abfrageantenne 30 ein Niederfrequenzsignal. Dieses Niederfrequenzsignal wird dem Tiefpaßfilter 40 und der Abfrageelektronik 44 zugeführt. Die Abfrageelektronik 44 befindet sich zunächst in einem Bereitschaftszustand und führt keine Verarbeitung des Niederfrequenzsignals durch.
Das Tiefpaßfilter 40 empfängt das Niederfrequenzsignal, filtert Hochfrequenzstörungen aus und liefert ein gefiltertes Niederfrequenzsignal an den Hüllkurvendemodulator 42. Der Hüllkurvendemodulator 42 empfängt das gefilterte Niederfrequenzsignal vom Tiefpaßfilter 40 und bestimmt, ob das Signal dem Typ entspricht, der durch Bewegen des unteren Abschnitts 24 des Detektorkolbens 20 erzeugt wird. Wenn der Hüllkurvendemodulator 42 ein entsprechendes Signal feststellt, liefert er ein Startsignal an die Abfrageelektronik 44.
Beim Empfang des Startsignals aus dem Hüllkurvendemodulator 42 schaltet die Abfrageelektronik 44 in einen aktiven Zustand um. Im aktiven Zustand bewirkt die Abfrageelektronik 44 das Abfragen des in das Schlüsselloch 16 eingeschobenen Schlüssels, um zu bestimmen, ob der Schlüssel der richtige Schlüssel für das Schloß 10 ist. Wenn dies der Fall ist, gibt die Abfrageelektronik 44 den rotierenden Schließzylinder 14 frei. Wenn nicht, verhindert die Abfrageelektronik 44 das Drehen des rotierenden Schließzylinders 14. In einer Ausführung der Erfindung fragt die Abfrageelektronik 44 den Schlüssel über eine gegebene Zeitperiode oder bis zur Erzielung einer erfolgreichen Lesung ab.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Schlosses 10 mit weggebrochenen Teilen. Der Schacht 18 ist auf die Rückwand 38 der Antennenkammer 28 so ausgerichtet, daß der untere Abschnitt 24 des Detektorkolbens 20 durch das Schloßgehäuse 12 verläuft, wenn sich der Detektorkolben 20 nach unten bewegt. Auf diese Weise ragt der untere Abschnitt 24 vom Schloßgehäuse 12 so weg, daß das Schloßgehäuse 12 die Wechselwirkung zwischen dem unteren Abschnitt 24 und der bündigen Abfrageantenne 30 nicht stört. Diese Ausrichtung verhindert Probleme mit Störungen, die von einem metallischen Schloßgehäuse verursacht werden können, so daß ein stärkeres Signal in der bündigen Abfrageantenne 30 induziert wird.
Ein technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Abfrageantenne vorgesehen ist, die bündig in das Schloßgehäuse eingesetzt ist, um eine mechanische Anfälligkeit zu vermeiden. Eine gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaute Abfrageantenne besteht aus einer Ferrit- Topfkernhälfte oder einer E-Kernhälfte. Aufgrund der Form des Antennenkerns erstrecken sich die Magnetfeldlinien zur Vorderseite des Schlosses, wo sich der abzufragende Transponder befindet.
Ein weiterer technischer Vorteil der Erfindung ist die Verwendung eines magnetischen Schließkolbens anstelle eines der in einem rotierenden Schließzylinder verwendeten herkömmlichen Schließkolbens. Eine Bewegung des magnetischen Kolbens induziert in der Abfrageantenne einen Strom. Dieser Strom wird von einem Hüllkurvendemodulator festgestellt, der ein Startsignal für die Abfrageelektronik liefert. Ein Abfragefeld kann dann zum Lesen eines Transponders in einem Schlüssel aktiviert werden. Die Abfrageelektronik kann nach dem Durchführen eines Lesevorgangs in einen Bereitschaftszustand zurückkehren.
Weitere technische Vorteile der Erfindung umfassen die Einsparung von Batterieenergie für die Abfrageelektronik und die Einsparung von Kosten beim Konstruieren einer Schlüssel/Schloß-Baugruppe. Batterieenergie wird dadurch gespart, daß die Abfrageelektronik erst nach dem Einschieben eines Schlüssels in das Schlüsselloch aktiviert wird. Die Schlüssel/Schloß-Baugruppe ist kostengünstiger zu konstruieren, weil keine Schloßänderung zur Unterbringung eines Schalters und eines Leitungspaars für den Schalter erforderlich ist.
Die Erfindung ist hier zwar genau beschrieben worden, doch ist zu erkennen, daß verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne daß vom Umfang der Erfindung abgewichen wird, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Schlüssel/Schloß-System mit induktiver Schlüsselerkennung mit:

einem Schließmechanismus (10);

einem Detektorglied (20), das in der Nähe des Schließmechanismus (10) beweglich so angeordnet ist, daß sich das Detektorglied (20) bewegt, wenn ein Schlüssel in den Schließmechanismus (10) eingreift;

gekennzeichnet durch eine Antenne (30), die in der Nähe des Detektorglieds (20) angeordnet ist, so daß die Bewegung des Detektorglieds (20) in der Antenne (30) ein Signal induziert;

einen Demodulator (42), der mit der Antenne (30) gekoppelt ist und das Signal in der Antenne (30) demoduliert und ein Aktivierungssignal erzeugt; und

eine Abfrageelektronik (44), die mit dem Demodulator (42) und der Antenne (30) verbunden ist, wobei die Abfrageelektronik (44) das Aktivierungssignal empfängt und als Reaktion darauf in einen aktiven Zustand umschaltet, um einen in einem Schlüssel vorgesehenen Transponder abzufragen, der in den Schließmechanismus eingreift.

2. System nach Anspruch 1, bei dem das Detektorglied (20) einen magnetischen Abschnitt (24) aufweist.

3. System nach Anspruch 2, bei dem der magnetische Abschnitt (24) des Detektorglieds (20) aus einem permanentmagnetischen Material gebildet ist.

4. System nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei dem der Schließmechanismus (10) einen rotierenden Schließzylinder (14) mit einem Schlüsselloch (16) aufweist.

System nach den Ansprüchen 1 bis 4, bei dem die Antenne (30) eine bündige Abfrageantenne ist.

6. System nach Anspruch 5, bei dem die bündige Abfrageantenne eine Ferrit- Topfkernhälfte aufweist.

7. System nach Anspruch 5, bei dem die bündige Abfrageantenne eine Ferrit-E- Kern-Hälfte aufweist.

8. System nach den Ansprüchen 1 bis 7, ferner mit: einem Filter (42), das das Signal von der Antenne (30) empfängt, das Signal filtert und ein gefiltertes Signal dem Demodulator (42) zuführt.

9. System nach den Ansprüchen 1 bis 8, ferner mit:

einem Schloßgehäuse (12) mit einer Antennenkammer; und

wobei die Antenne in der Antennenkammer (28) so angeordnet ist, daß eine Bewegung eines unteren Abschnitts (24) des Detektorglieds (20) in der Antenne (30) ein Signal induziert.

10. System nach Anspruch 9, bei dem das Schloßgehäuse (12) und der rotierende Schließzylinder (14) eine Welle (16) bilden, die sich mit dem Schlüsselloch (16) überschneidet und sich in das Schloßgehäuse (12) erstreckt und nahe der Antennenkammer (28) endet;

wobei das Detektorglied ein Detektorkolben (20) ist, der beweglich in der Welle (18) angeordnet ist, wobei der Detektorkolben (20) einen oberen Abschnitt (22) und einen unteren Abschnitt (24) aufweist, wobei der untere Abschnitt aus permanentmagnetischem Material gebildet ist.

11. System nach den Ansprüchen 1 bis 10, bei dem der Demodulator (42) ein Hüllkurvendemodulator ist.

12. Verfahren zum Konstruieren eines Schlüsselsystems mit induktiver Schlüsselerkennung, enthaltend:

Vorsehen eines Schließmechanismus;

Bilden eines Detektorglieds;

bewegliches Anbringen des Detektorglieds in der Nähe des Schließmechanismus, so daß sich das Detektorglied bewegt, wenn ein Schlüssel in den Schließmechanismus eingreift;

gekennzeichnet durch Anbringen einer Antenne in der Nähe des Detektorglieds, so daß eine Bewegung des Detektorglieds in der Antenne ein Signal induziert; und

Koppeln eines Demodulators mit der Antenne, wobei der Demodulator das Signal in der Antenne demoduliert.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Bildens des Detektorglieds das Bilden eines Detektorglieds umfaßt, das einen aus einem permanentmagnetischen Material hergestellten magnetischen Abschnitt aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Kopplungsschritt ferner das Koppeln des Demodulators mit der Antenne umfaßt, wobei die Antenne außerdem ein Aktivierungssignal erzeugt, und ferner umfassend den Schritt des Koppelns einer Abfrageelektronik mit dem Demodulator, wobei die Abfrageelektronik das Aktivierungssignal empfängt und als Antwort darauf in einen aktiven Zustand umschaltet.