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1. (WO1993018257) DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN ENERGIE
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Enerσieversorσunσseinrichtunσ

Die Erfindung bezieht sich auf eine Energieversorgungseinrich tung für ein elektrisches oder elektronisches Schloß, insbe sondere Zylinderschloß, wobei im Schloß ein Generator für di Erzeugung elektrischer Energie oder ein mechanisches Be tätigungsglied für einen derartigen Generator angeordnet ist.

Bisher bekannte elektronische Zylinderschloßsysteme erforder für -ihre Energieversorgung entweder einen Netzanschluß ode eine Stützbatterie. Der Einbau derartiger elektronische Zylinder, wie sie beispielsweise in der DE-Al 38 06 469 ode der DE-Al 37 07 284 beschrieben wurden, erfordert daher zu sätzliche elektrische Installationen, um die Energieversorgun sicherzustellen. Neben dem mit derartigen zusätzlichen In stallationen verbundenen höheren Aufwand und den höhere Kosten erhöht sich jedoch auch die Unsicherheit eines der artigen, von außen mit Energie versorgten Schlosses, da be Ausfallen der Stromquelle in der Regel nur mehr auf ein echa nisches Notschließsystem zurückgegriffen werden kann.

Eine Energieversorgung mittels Batterien oder Akkumulatore erfordert entsprechend große Batterien mit hoher Kapazität un entsprechender Wartung, da die Selbstentladung derartige Batterien oder Akkumulatoren die Lebenserwartung und damit di Betriebssicherheit über lange Zeiträume hinweg begrenzt.

Aus der EP-Al-462 316 ist bereits ein Schließzylinder mi einer elektrischen Verriegelungseinrichtung bekanntgeworden, welcher als Doppelschließzylinder ausgebildet war und an eine Seite einen Drehknauf trägt. Bei diesem bekannten Doppel schließzylinder wurde durch Verdrehen des Drehknaufes elektri sche Energie erzeugt, so daß bei diesem bekannten Schließ zylinder auf eine zusätzliche Stromquelle verzichtet werde konnte. Die zur Entriegelung eines elektromagnetisch betätig baren Sperrstiftes erforderliche Energie wurde durch ein- ode mehrmaliges Drehen des Drehknaufes und damit verbunden di Betätigung eines Generators erzeugt, wobei alternativ vorgeschlagen wurde, den Sperrstift in einer Weise anzuordnen, daß ein vorbestimmter Drehweg des Schlüssels ohne Blockade durch den elektromagnetisch betätigbaren Sperrstift möglich ist und somit dieser Teilweg der Drehbewegung eines Schlüssels gleichfalls zur Energieerzeugung herangezogen werden kann. Immer dann, wenn die elektrische Energie durch eine teilweise Verdrehung des Schlüssels im Schloß erzeugt werden sollte, bestand aber die Gefahr, daß der Schlüssel bei heftiger Dreh-bewegung mit dem elektromagnetisch entriegelbaren Sperrstift kollidiert, welcher ja erst nach vorbestimmem Drehweg ein Weiterdrehen des Schlüssels verhindern soll. Derartige schlagartige Scherbeanspruchungen des elektromagnetisch betätigbaren Sperrstiftes haben aber nun einen deutlichen Einfluß auf die FunktionsSicherheit und Lebenserwartung des Sperrstiftes sowie des Schlüssels.

Die Erfindung zielt -nun darauf ab, eine Energieversorgungseinrichtung für elektronische Schlösser bereitzustellen, die auch langfristig einen sicheren und von Fremdversorgung autonomen Betrieb ermöglicht, wobei insbesondere bei der Betätigung eines derartigen Schlosses, welches in jedem Fall das Einschieben eines Schlüssels umfaßt, keine zusätzlichen Überlegungen angestellt werden müssen, in welcher Weise nun die geforderte Energie am günstigsten zur Verfügung gestellt werden soll. Es soll somit sichergestellt werden, daß nicht zusätzliche Bewegungen und Bedienungsschritte, wie beispielsweise ein ein- oder mehrmaliges teilweises Verdrehen eines Schlüssels, für die Funktion und Betriebssicherheit erforder-lieh sind. In jedem Fall soll die erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung somit, ohne daß dies der Benutzer besonders bemerkt, auf externe Energiequellen oder externe Energiespeicher verzichten können, um ein ausschließlich elektronisch kodiertes Schloß, insbesondere Zylinderschloß, reali-sieren zu können, welches auf das System schwächende mechanische Notsperren und externe Energiequellen verzichten kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Ener- gieversorgungseinrichtung im wesentlichen darin, daß we nigstens ein Generator oder das mechanische Betätigungsglie beim Einschieben des Schlüssels in Achsrichtung des Schlosse mit dem Schlüssel in eine mechanische und/oder elektromagne tische Wirkverbindung bringbar ist. Dadurch, daß im Schloß ei oder mehrere hintereinandergeschaltete Generatoren oder ei Betätigungsglied für derartige Generatoren für die Erzeugun elektrischer Energie angeordnet ist, kann durch Einschiebe bzw. Einstecken eines Schlüssels in Achsrichtung des Schlosse unmittelbar die erforderliche elektrische Energie erzeugt bzw bereitgestellt werden, welche in der Folge für die Funktio des elektronischen bzw. elektronisch kodierten Schlosses sowi den Öffnungsmechanismus von wesentlicher Bedeutung ist. Dabe erfolgt erfindungsgemäß eine Umsetzung einer lediglich trans latorischen Bewegung des Schlüssels im Schloß in elektrisch Energie, so daß keine zusätzlichen Handhabungsschritte erfor derlich sind und die unmittelbare Einführbewegung de Schlüssels ausgenützt wird. Insbesondere kann eine derartig Einrichtung die erforderliche Mindestenergie zu dem- Zeitpunk sicherstellen, zu welchem sie tatsächlich benötigt wird. Wen beispielsweise die elektrische Energie erst nach dem voll ständigen Einschieben des Schlüssels in das Schloß benötig wird, ist es im Falle eines unmittelbar in das Schloß inte grierten elektrischen Generators in der Regel erforderlic eine elektrische Zwischenspeicherung der Energie vorzunehmen Wenn umgekehrt ein mechanisches Betätigungsglied anstell eines Generators im Inneren des Schlosses vorgesehen ist, kan dieses Betätigungsglied mechanisch so ausgebildet sein, daß e nach dem vollständigen Einschieben des Schlüssels den Genera tor betätigt und die erforderliche elektrische Energie bereit stellt.

Im einzelnen und in besonders vorteilhafter Weise ist die Aus bildung hiebei so getroffen, daß der Generator als Linear generator ausgebildet ist, welcher mit magnetischen bzw weichmagnetischen Bereichen des Schlüssels bei der Einschiebe bewegung desselben zusammenwirkt. Bei einer derartigen Ver wendung eines Lineargenerators wird es in der Regel erforderlich sein, eine Speicherung der elektrischen Energie vorzunehmen, um diese Energie zum benötigten Zeitpunkt mit exakt definierten Parametern, wie beispielsweise konstanter Spannung oder konstanter Stromstärke zur Verfügung zu stellen, wofür mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, daß mit dem oder den Generator (en) ein Energiespeicher verbunden ist, wobei der elektrische Abgriff über einen Spannungsregler mit der Entriegelungseinrichtung und/oder der Schlüssel-Erkennungslogik verbunden ist. Eine derartige Ausbildung hat vor allen Dingen bei Verwendung von Generatoren den Vorteil, daß die Spannung unabhängig von der Geschwindigkeit des Einsteckens des Schlüssels wird und dies auch dann, wenn, wie es einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung entspricht, die Ausbildung so getroffen ist, daß der Generator als Schwungradgenerator ausgebildet ist, welcher mechanisch oder magnetisch mit dem Schlüssel kuppelbar ist.

Eine konstruktiv besonders einfache Art der elektromagne-tischen Wirkverbindung zwischen Schlüssel und Generator kann prinzipiell sowohl unter Verwendung von weichmagnetischen als auch von permanent-magnetischen Teilbereichen am Schlüssel sowie jeweils entsprechend korrespondierenden permanen -magnetischen oder weichmagnetischen Teilbereichen eines einem Sta-tor vergleichbaren Bauteiles mit einer Spule im Gehäuse verwirklicht werden. Eine besonders einfache Konstruktion kann hiebei dadurch erzielt werden, daß die Ausbildung so getroffen ist, daß im Zylinder wenigstens eine Spule angeordnet ist und daß der Schlüssel weichmagnetische oder permanent-magnetische Teilbereiche aufweist, welche bei axialer Verschiebung im Schloß wenigstens einen Spalt eines wenigstens eine Spule tragenden Joches passieren. Bei einer derartigen Ausbildung führt eine Veränderung des magnetischen Flusses zu entsprechenden, an der Spule abnehmbaren elektrischen Signalen, wobei es für die Veränderung der magnetischen Eigenschaften genügt, den Schlüssel in axialer Richtung des Zylinders zu verschieben.

Eine konstruktiv besonders einfache Ausbildung sieht vor, da die Spule (n) nahe der oder in der Längsmittelebene ober und/oder unterhalb des Zylinders angeordnet sind, wobei be einer derartigen Ausbildung mit Vorteil das Joch von eine bogenförmigen Teil aus Weicheisen, gegebenenfalls mit Teilbe reichen aus permanent-magnetischem Material, gebildet ist un wenigstens eine Spule trägt und das Joch bezüglich de Zylinders radiale Enden aufweist, welche sich bis nahe an de Schlüssel in eingeschobener Lage erstrecken. Die bezüglich de Zylinders radial abstehenden Enden eines derartigen Joches de finieren den Spalt, welcher vom Schlüssel bei seiner Ver schiebung in axialer Richtung des Zylinders in einer Weis durchsetzt wird, daß es zu der gewünschten Veränderung de magnetischen Eigenschaften im Spalt kommt. Wenn die weich magnetischen bzw. permanent-magnetischen Teilbereiche de Schlüssels in Seitenflanken bzw. -flächen des Schlüssels ange ordnet sind, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, da sich die radialen Enden des Joches quer zur Längsmitteleben des Gehäuses bis nahe zur Längsmittelebene im Zylinde erstrecken, wobei dann, wenn eine Längskante des Schlüssel für die Veränderung der magnetischen Eigenschaften des Spalte wirksam werden soll, die Ausbildung mit Vorteil so getroffe ist, daß das Joch in der Längsmittelebene des Gehäuse angeordnet ist und in Achsrichtung des Gehäuses bzw. de Zylinders versetzt angeordnete freie Enden aufweist.

In allen Fällen ist es in einfacher Weise möglich, ein Mehrzahl von elektrischen Generatoren mechanisch hintereinan der und elektrisch parallel zueinander zu schalten, um di entsprechende Energie zu generieren.

Die von einem derartigen Generator erzeugbare technisch ver wertbare Energie ist in hohem Maße von der Anzahl vo Windungen bei gleichzeitig hinreichend großer Drahtstärke de Windungen abhängig, welche aus räumlichen Gründen jeweil gerade noch untergebracht werden können. Eine Verringerung de Drahtstärke erlaubt eine größere Anzahl von Windungen und damit die Erzielung höherer Spannungen, führt aber gleichzeitig zu geringeren Strömen. Um möglichst hohe Energie zu gewinnen, kann mit Vorteil die Ausbildung so getroffen werden, daß das Joch als halbkreisförmiger Bogen ausgebildet ist, an dessen Enden zur Achse des Bogens und des Zylinders parallele, jeweils wenigstens eine Spule tragende Bereiche anschließen und daß die radial einwärts gerichteten Enden des Joches in einer von der Ebene des Bogens verschiedenen, von der Achse des Zylinders durchsetzten Ebene liegen, wodurch hinreichend Platz geschaffen wird, auch entsprechend längere und entsprechend größere Windungszahl aufweisende Spulen unterzubringen. Alternativ kann die Ausbildung so getroffen werden, daß am halbkreisförmigen Bogen in U fangsrichtung desselben verlaufende Spulen gewickelt sind.

Neben dieser rein elektrischen Lösung, bei der die vom Generator erzeugte elektrische Energie einem Speicher zugeführt wird und geregelt zum geforderten Zeitpunkt zur Verfügung ge-stellt wird, besteht die Möglichkeit, daß ein mechanischer Speicher die Bereitstellung der gewünschten Energie zu einem vorbestimmten Zeitpunkt mit hinreichend exakt definierten Parametern, wie beispielsweise Spannung und/oder Stromstärke sicherstellt. Zu diesem Zweck kann mit Vorteil die Ausbildung so getroffen sein, daß das mechanische Betätigungsglied von einer Feder gebildet ist, welche beim Einstecken des Schlüssels unter Betätigung des Generators entspannbar ist. Bei einer derartigen Ausbildung kann durch das Einschieben des Schlüssels entweder eine Feder vorgespannt werden, welche in der Folge mit definierter Federkraft die gespeicherte mechanische Energie durch Betätigung eines Generators in entsprechende elektrische Energie umwandelt. Eine weitere Ausbildung kann darin bestehen, daß eine zuvor bereits mechanisch vorgespannte Feder durch das Einstecken eines Schlüssels ent-riegelt wird, wodurch die mechanisch gespeicherte Energie in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Bei einer derartigen Ausbildung muß allerdings dafür Sorge getragen werden, daß vor einem neuerlichen Einstecken des Schlüssels der Kraft speicher in seine Speicherposition gebracht wird. Bei Verwen dung eines derartigen mechanischen Betätigungsgliedes weis dieses die magnetischen bzw. weichmagnetischen Bereiche auf welche bei Entriegelung desselben zum gewünschten Zeitpunk wiederum in einem Lineargenerator oder einem Schwungradgenera tor die Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie er möglichen.

um eine möglichst autonome und gegen konventionelle Einrich tungen tauschbare, elektronisch kodierbare Schloßeinheit, ins besondere ein elektronisch kodierbares Zylinderschloß, be reitstellen zu können, ist mit Vorteil die Ausbildung so ge troffen, daß der Generator im Zylinder angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnun schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu tert. In dieser zeigen Fig.l eine Seitenansicht einer erste Ausführungsform eines Schlüssels zur Verwendung in einer er findungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung für ein elektri sches oder elektronisches Schloß; Fig.2 einen Schnitt durc ein elektrisches oder elektronisches Schloß mit einer erfin dungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung mit einem al Lineargenerator ausgebildeten Generator bei eingeführte Schlüssel entsprechend der Ausbildung gemäß Fig.l; Fig.3 i einer zu Fig.l analogen Darstellung eine abgewandelte Aus führungsform eines Schlüssels; Fig.4 in einer zu Fig.2 ana logen Darstellung ebenfalls einen Schnitt durch ein Schloß mi einer erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung mi einem als Lineargenerator ausgebildeten Generator; die Fig. und 6 zwei unterschiedliche Ausführungsformen von zylinder symmetrischen Permanentmagneten zum Einsatz in einem rotie renden Generator einer erfindungsgemäßen Energieversorgungs einrichtung; die Fig.7 in einer Explosionsdarstellung i Seitenansicht einen Schlüssel sowie die wesentlichen Bestand teile eines rotierenden Generators einer erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung; Fig.8 einen Schnitt nach de Linie VI I-VIII der Fig.7; Fig.9 in einer zu Fig.7 ähnlichen Darstellung eine Explosionsansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines rotierenden Generators einer erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung; Fig.10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig.9; Fig.11 ein Diagramm der in einem rotierenden Generator erzeugten Induktionsspannung; Fig.12 ein Schaltbild eines mit einem Generator einer erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung kombinierten induktiven Speichers; Fig.13 die Entladekurve für einen Speicher gemäß der Anordnung gemäß Fig.12; Fig.14 eine Entladekurve für einen kapazitiven Speicher; Fig.15 ein Blockschaltbild einer Regelschaltung zur Spannungsumformung für einen Kondensatorspeicher; Fig.16 eine teilweise Seitenansicht eines Schlüssels und eines mit dem Schlüssel zusammenwirkenden mechanischen Be-tätigungsgliedes eines Generators einer erfindungsgemäßen -Energieversorgungseinrichtung; Fig.17 einen Schnitt nach der Linie XVII-XVII der Fig.16, wobei zusätzlich die wesentlichen Bestandteile des verwendeten Lineargenerators dargestellt sind; Fig.18 in einer zu Fig.16 analogen Darstellung eine Aus-bildung mit einem rotierenden Generator; Fig.19 einen Schnitt nach der Linie XIX-XIX der Fig.18, wobei wiederum analog zur Darstellung gemäß Fig.17 die wesentlichen Bestandteile des rotierenden Generators dargestellt sind; Fig.20 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles XX der Fig.18; Fig.21 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung mit einem als Lineargenerator ausgebildeten Generator; Fig.22 einen Schnitt nach der Linie XXII-XXII der Fig.21, wobei Fig.21 einen Schnitt nach der Linie XXI-XXI der Fig.22 darstellt; Fig.23 in einer zu Fig.21 analogen Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei der Lineargenerator unterhalb des Schlüssels in der Schloßachse angeordnet ist; Fig.24 einen Schnitt nach der Linie XXIV-XXIV der Fig.23, wobei Fig.23 einen Schnitt nach der Linie XXIII-XXII der Fig.24 darstellt; Fig.25 einen Schnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung, wobei Weicheisenteile des Generators bogenförmig im Gehäuse angeordnet sind; Fig.26 einen Schnitt nach der Linie XXVI-XXVI der Fig.25, wobe Fig.25 einen Schnitt nach der Linie XXV-XXV der Fig.26 dar stellt; Fig.27 in einer zu Fig.25 ähnlichen Darstellung ein weitere abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung; Fig.28 einen Schnitt nach de Linie XXVIII-XXVIII der Fig.27, wobei Fig.27 einen Schnit nach der Linie XXVII-XXVII der Fig.28 darstellt; und Fig.29 eine teilweise perspektivische Ansicht in vergrößerter Dar Stellung der Generatorbestandteile einer weiteren, abgewandel ten Ausführungsform.

Bei einem elektronischen Schloß ist allgemein eine arithme tische Logikeinheit sowohl mit einer Kommunikationseinheit al auch mit einem Speicher sowie einem Entriegelungsschaltkrei verbunden. Für den gesamten Kreis muß eine entsprechend Stromversorgung vorgesehen sein, welche, wie nachfolgend a Hand der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele beschrieben, durch eine Umsetzung von mechanischer Bewegungsenergie i elektrische Energie durch Anordnung eines Generatorsystem i Bereich des Schlosses ermöglicht wird. Bei der Ausbildun • gemäß den Fig.l und 2 weist ein Schlüssel 1 aufmagnetisierte, permanentmagnetische Bereiche 2 auf.

Bei Einführen des Schlüssels 1 in einen Zylinder 3 eine Zylinderschlosses, dessen Gehäuse mit 4 bezeichnet ist, werde die Permanentmagnete 2 des Schlüssels 1 an im Zylinder 3 ange ordneten weichmagnetischen Jochen 5 vorbeigeführ . Dabei komm es zu einer Flußänderung im Gesamtsystem, dessen Feldlinie mit 6 angedeutet sind, wodurch eine Induktionsspannung in de Wicklungen der Spule 7 erzeugt wird. Es wird hiebei imme lediglich die Einführbewegung des Schlüssels in das Schloß zu Energieerzeugung herangezogen.

Für den in Fig.2 dargestellten Lineargenerator ergibt ein einfache Abschätzung der bei einem derartigen Vorgang prinzi piell erzeugbaren Energien:

U = - d0/dt = - N.A. dB/dt
φ . . .magnetischer Fluß; A. . .Fläche; B . . .magnetische Induktion; N . . . zahl der Windungen der Indukt ions spul e ; d0/dt Flußänderung

Typische, technisch realisierbare Werte sind:
Magnetpillen 2 mit einem Durchmesser von 5 mm, bestehend aus hochwertigem Seltenen-Erd-anisotropen , gesinterten Permanentmagneten.
A = 2.10_5m2; B = IT dB/dt = lOT/s , N = 10000

Daraus ergibt sich U - 2 V, wobei hier Streuflußverluste vernachlässigt wurden.

Die Energie kann gemäß der einfachen Formel:

E = L. i2/2
L = μo .μr.N2 -AFe/l

μr gescherte Permeabilität des Fe-Kernes,
AFΘ--- Fläche des Eisenkerns,
I Länge des Flußes im Fe-Kern,

abgeschätzt werden.

Für typische Werte (μr = 10; AFe = 2.10-5m2; N = 10000; I = 5.10~2m) ergibt sich für L = 0,5 H. Nimmt man nun kurzzeitig einen Stromfluß von 50 mA an, ergibt sich E ~ 1 mWs. Die tatsächlich verfügbare Leistung hängt wesentlich von der Zeitdauer des energieerzeugenden Vorganges ab.

Es sind beispielsweise bei der Ausbildung gemäß Fig.l vier derartige Magnete 2 am Schlüssel untergebracht, wodurch sich die Energie noch um einen Faktor vier erhöhen läßt. Somit ergibt sich selbst bei einem Wirkungsgrad von nur 50 % der Anordnung eine noch ausreichende Energieversorgung.

In den Fig.3 und 4 ist eine zur Ausbildung der Fig.l und abgewandelte Ausführungsform dargestellt, wobei am Schlüssel weichmagnetische Bereiche 8 vorgesehen sind. Dementsprechen

5 ist im Zylinder 3 wenigstens ein Permanentmagnet 9 vorgesehen wobei wiederum beim Einführen des Schlüssels mit den weich magnetischen Bereichen 8 der durch die Feldlinien 6 ange deutete Magnetkreis geschlossen wird und eine Flußänderung i den Wicklungen der Spule 7 erzeugt wird.
10.
Die Vorteile der in den Fig.l bis 4 und Fig.21 bis 2 dargestellten Ausführungsformen unter Verwendung eines Linear generators in einer Energieversorgungseinrichtung in eine elektrischen bzw. elektronischen Schloß liegen vor alle

15 darin, daß außer dem Schlüssel keine mechanisch bewegten Teil vorzusehen sind, wodurch sich ein hohes Maß an Zuverlässigkei ergibt. Weiters ist die Ausführungsform sehr klein reali sierbar und kann somit jeder Schloß- und insbesondere jede Zylinder- bzw. Schlüsselform angepaßt werden. Weiters ergib

20 sich auf Grund der Tatsache, daß außer dem Schlüssel kein mechanisch bewegten Teile vorgesehen sind, eine insgesamt seh robuste Ausführungsform.

Neben der Verwendung eines Lineargeneratorε zur Umsetzung vo 5 mechanischer Bewegungsenergie in elektrische Energie sin weiters sogenannte rotierende Generatoren bekannt . in diese Fall werden ein oder mehrere möglichst reibungsarm gelagerte zylindersymmetrische Permanentmagnete bei Einführen de Schlüssels in eine Rotationsbewegung versetzt. Derartige Per 0 manentmagnete sind dabei in den Fig.5 und 6 dargestellt un mit 10 bezeichnet.

In Fig.7 ist wiederum ein Schlüssel 1 mit Permanentmagneten 1 ausgebildet, deren Magnetisierung in Fig.7 angedeutet ist wobei bei Einführen des Schlüssels diese Permanentmagnete 1 als "Reibräder" für den (die) rotierbar gelagerten zylinder symmetrischen Permanentmagnet (e) 10 im Joch 12 des Generator vorbeigeführt werden, wobei eine Spule mit 13 angedeutet ist. Die Magnete 10 rotieren somit in dem weichmagnetischen Joch 12 und erzeugen eine Induktionsspannung in der Spule 13.

Die so erzeugbare Energie kann folgendermaßen abgeschätzt werden:

Die Amplitude der Induktionsspannung ist: ind = ω.A.B.N.

Mit realistischen Werten von ω = 2πl00; A = 2.10~5m2; B = IT; N = 200 ergibt sich für Uin = 2V. Dies bedeutet, daß ähnliche Energiewerte wie mit dem Lineargenerator gemäß der Ausbildung der Fig.l bis 4 erreichbar sind. Auch hier können bei entsprechend kleinen Generatoren mehrere Systeme im nicht näher dargestellten Zylinder untergebracht werden.

Bei der Ausbildung gemäß den Fig.7 und 8 findet dabei ein "magnetisches Reibrad" Verwendung, wobei die Masse eines Schwungrades 14, wie es in Fig.8 dargestellt ist, über eine magnetische Kupplung mitgenommen wird, welche entsprechend magnetisiert sein muß. Die magnetische Kupplung wird dabei von einem Zusammenwirken der Permanentmagnete 10 und 11 gebildet.

Das Schwungrad 14 sollte dabei eine entsprechend größere Masse aufweisen, damit es seine Drehzahl einige Zeit beibehält. Es funktioniert somit die in den Fig.7 und 8 dargestellte Ausführungsform nach dem Prinzip eines Schwungradgenerators, wobei eine in einer Schwungmasse gespeicherte Energie nach dem Grundsatz der Drehimpulserhaltung Verwendung findet.

In den Fig.9 und 10 ist eine zu der Ausbildung gemäß den Fig.7 und 8 abgewandelte Ausführungsform dargestellt, wobei wiederum am Schlüssel 1 ein entsprechender Permanentmagnet 15 vorgesehen ist, welcher beim Einschieben in Richtung des Pfeiles 16 über die im Zusammenwirken mit dem rotierenden Permanent-magnet 10 gebildete magnetische Kupplung das Schwungrad bzw. die Schwungmasse 14 in Bewegung versetzt. Der Permanentmagnet 10 ist wiederum im Joch 12 gelagert, welchem weiters ein Spule 13 zugeordnet ist.

In Fig.11 ist schematisch die in einem rotierenden Generato erzeugbare Induktionsspannung in Abhängigkeit von der Zei dargestellt.

Die Vorteile eines rotierenden Generators liegen im allge meinen in einem besseren Wirkungsgrad, wobei das Design eine derartigen Generators wohl bekannt ist. Weiters löst ein Konstruktion mit einem Schwungradgenerator, wie er in de Fig.7 bis 10 dargestellt ist, in einem gewissen Ausmaß auc das Problem der Energiespeicherung, auf welches nachfolgen noch eingegangen werden wird.

Wie am Beginn der Figurenbeschreibung kurz erläutert, wird di für den Betrieb eines elektrischen bzw. elektronische Schlosses erforderliche Energie erst benötigt, wenn de -Schlüssel in der Sendeposition ist, d.h. 'wenn er voll in da Schloß eingeführt ist. Bei den bisher dargestellten Aus führungsbeispielen wird die Energie sowohl beim Lineargenera tor als auch beim rotierenden Generator beim Einführen de Schlüssels erzeugt, wobei insbesondere beim Lineargenerato die erzeugte Spannung noch stark von der Geschwindigkeit bei Einführen des Schlüssels abhängig ist. Dies bedeutet, daß di zuerst erzeugte und erst in weiterer Folge benötigte Energi kurzzeitig zwischengespeichert werden muß, wobei Verluste hie bei möglichst zu vermeiden sind. Weiters ergibt sich auf Grun der Tatsache, daß die Höhe der Induktionsspannung und somi der erzeugten verwertbaren Energie von der Einführgeschwin digkeit des Schlüssels abhängt, daß die verfügbare Spannun ohne weiteres um eine Größenordnung variieren kann. Derartig Schwankungen der Parameter bei der Energieversorgung eine elektronischen Schaltung sind jedoch nicht zulässig.

Als Speicher ist entweder ein induktives System geeignet, wi dies in den Fig.12 und 13 dargestellt ist, oder es kann auc ein System mit einem Kondensator Verwendung finden, wie dies in den Fig.14 und 15 dargestellt ist.

Im Falle eines induktiven Speichers ist die Entladekurve, wie sie in Fig.13 dargestellt ist, fast linear. In Fig.12 ist eine entsprechende Schaltung dargestellt, wobei ein Generator allgemein mit 17 und der induktive Speicher mit 18 bezeichnet ist. Die Last ist mit 19 bezeichnet und es sind weiters drei Schalter 20, 21 und 22 dargestellt.

Bei Verwendung eines Kondensatorspeichers ist im Gegensatz zu einem induktiven System die Entladekurve exponentiell, wie dies in Fig.14 dargestellt ist. Für eine entsprechend sichere Funktion würde man jedoch eine konstante Leistung bzw. Spannung benötigen. Eine Langzeitspeicherung von Energie ist für einen Kondensatorspeicher gelöst, wobei dies jedoch nicht für einen induktiven miniaturisierten Schwungradspeicher auf Grund der Reibungsprobleme gilt. Man braucht daher eine elektronische Schaltung, die aus der exponentiellen Entladekurve gemäß Fig.14 eine konstante Spannung zwischen beispielsweise 2 und 5 V ergibt. Eine mögliche Ausführungsform einer derartigen Schaltung ist dabei in Fig.15 dargestellt, wobei der erreichbare Wirkungsgrad jedoch nicht besser als 50 % sein wird. In Fig.15 ist mit 23 ein Generator bezeichnet, an welchen ein Gleichrichter 24 anschließt, welcher wiederum mit dem Kondensatorspeicher 25 verbunden ist. Über eine Spannungsregelung 26 erfolgt die Abgabe einer weitgehend konstanten Spannung an einen Verbraucher 27.

Neben einem elektrischen bzw. elektronischen SpeicherSystem, wie es in den Fig.12 bis 15 schematisch angedeutet wurde, ist jedoch auch ein mechanisches System denkbar, welches entsprechend vorgespannt wird, um zum richtigen Zeitpunkt, d.h. nach dem Einführen des Schlüssels eine konstante Flußänderung in einem Generator zu . erzeugen. Auf diese Weise könnte man sich ein verlustreiches Regelsystem ersparen, wie dies beispielsweise in den Fig.12 und 15 dargestellt ist. Es soll somit ein Betätigungsglied eines Generators entweder durch da Einführen des Schlüssels vorgespannt werden und nach Erreiche einer Endposition des Schlüssels eine Auslösung erfolgen Alternativ könnte durch mechanische Mittel eine Vorspannun eines entsprechenden mechanischen Speichers beispielsweise i Form einer Feder erfolgen, welche bei Erreichen der Sendeposi tion des Schlüssels ausgelöst wird. Ausführungsbeispiele die ser Art sind in den Fig.16 und 17 bzw. den Fig.18 bis 20 dar gestellt.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig.16 und 17 wirkt de Schlüssel 1 beim Einführen in Richtung des Pfeiles 28 mi einem Mitnehmer 29 eines Betätigungsgliedes 30 zusammen, au welchem sich Permanentmagnete entsprechend der angedeutete Polarität befinden. Das Betätigungsglied 30 wird gegen di Kraft einer Feder 31 bewegt, wobei mit 32 ein Auslöser bzw Anschlag angedeutet ist. In voll eingeschobener Position de

Schlüssels 1, d.h. bei Erreichen des Anschlages 32 durch de Mitnehmer 29, wird das Betätigungsglied 30 ausgeklinkt un entgegen der Einschubrichtung 28 des Schlüssels im Sinne de Pfeiles 33 bewegt. Die Permanentmagnete am Betätigungsglied 3 erzeugen eine Änderung der Feldlinien 34 im Joch 35, wodurc eine Induktionsspannung in der Spule 36 hervorgerufen wird Durch entsprechende Ausbildung und Anordnung der Permanent magnete sowie entsprechende Wahl der Feder 31 erfolgt bei de Bewegung des Betätigungsgliedes 30 eine Erzeugung elektrische Energie im gewünschten Ausmaß und zum gewünschten Zeitpunkt so daß auf die in den vorangehenden Figuren dargestellte Regelungseinrichtungen verzichtet werden kann.

Neben der in den Fig.16 und 17 dargestellten Kombination eine Lineargenerators mit einem mechanischen Speicher kann ein ähnliche mechanische Speicherung auch bei einem System mi einem rotierenden Generator Verwendung finden, wie dies in de Fig.18 bis 20 dargestellt ist. Der Schlüssel 1 nimmt wiederu beim Einschieben in Richtung des Pfeiles 28 über eine Mitnehmer 29 ein Betätigungsglied 30 mit Permanentmagnete mit, wobei das Betätigungsglied 30 gegen eine Feder 31 bewegbar ist. Am Ende der Einschubbewegung ist wiederum ein Auslöser 32 vorgesehen. Bei Ausklinken des Betätigungsgliedes 30 und Bewegung entgegen der Einschubbewegung des Schlüssels erfolgt wie bei den rotierenden Generatoren gemäß den Ausbildungen der Fig.7 bis 10 eine Mitnahme jeweils eines rotierenden Permanentmagneten 37 über die mechanische Kopplung mit den Permanentmagneten am Betätigungsglied 30. Der rotierende Permanentmagnet 37 ist wiederum mit einem Schwungrad bzw. einer Schwungmasse 38 gekoppelt und es erfolgt durch den rotierenden Permanentmagnet 37 wiederum eine Feldänderung in einem Joch 39, wodurch in einer Spule 40 wiederum eine Induktionsspannung erzeugt wird. Auch in diesem Fall wird durch geeignete Wahl der Permanentmagnete sowie der Kraft der Feder zum richtigen Zeitpunkt, d.h. unmittelbar nach vollständigem Einschieben des Schlüssels, elektrische Energie in ausreichendem Maß und mit den gewünschten Parametern zur Verfügung gestellt.

In den Fig.21 und 22 ist ein wiederum mit 1 bezeichneter Schlüssel in dem Kern 3 des Schlosses aufnehmbar, wobei das Gehäuse wie bei vorangehenden Ausführungsformen wiederum mit 4 bezeichnet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform sind eine Mehrzahl von jeweils einen Generator bildenden Einheiten hin-tereinander angeordnet, wobei die einzelnen Spulen jeweils mit

41 bezeichnet sind. Die Spulen 41 sind um Weichmagnetbereiche

42 angeordnet, wobei anschließend an die Weichmagnetbereiche 42 auch im Kern 3 Weichmagnetbereiche 43 vorgesehen sind, an welche permanen -magnetische Bereiche 44 anschließen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind am Schlüssel weichmagnetische Bereiche 45 vorgesehen, welche in Fig.21 lediglich schematisch angedeutet sind. Die Verschieberichtung des Schlüssels ist in Fig.21 mit 46 bezeichnet.

Bei dieser Ausführungsform ist der als Joch bezeichnete Bauteil 42 von jeweils weichmagnetischen U-förmigen Komponenten gebildet, welche im Schloßgehäuse 4 untergebracht sind. Das weichmagnetische Material soll hiebei eine möglichst hohe Sättigungsinduktion haben, wofür beispielsweise Fe-Si-Bleche eingesetzt werden können, welche auch im Zusammenhang mit Transformatoren verwendbar sind. Im Schloßgehäuse 4 oberhal des Schlüssels werden auch die Induktionsspulen 41 angeordnet. Der magnetische Fluß wird im drehbaren Kern 3 des Schlosses, welcher beispielsweise aus unmagnetischem Material, wie Messing, Neusilber od.dgl., besteht, wieder durch die weichmagnetischen Bereiche 43 sowie die Permanent-Magnete 44 über-tragen. Die Permanent-Magnete 44 bestehen aus höchstwertige Material, wobei für die Anwendung eine möglichst hohe Induktion am Arbeitspunkt erforderlich ist. Es genügt die Anordnung eines Permanent-Magneten entweder im Bereich des Joches oder am Schlüssel, so daß die Bereiche 45 am Schlüssel auch als permanent-magnetische Bereiche ausgebildet sein können. Bei Anordnung von permanent-magnetischen Bereichen im Schlüssel treten in jedem Magnetkreis insgesamt vier Luftspalte auf, wobei für einen Minimierung der Verluste diese Luftspalte möglichst klein sein, und insbesondere unter 0,1 mm liegen sollten.

Bei der in den Fig.23 und 24 dargestellten abgewandelten Ausführungsform sind für gleiche Bauteile die Bezugszeichen der vorangehenden Ausführungsform beibehalten worden. Die Aus-bildung gemäß den Fig.23 und 24 unterscheidet sich von der vorangehenden Ausführungsform lediglich dadurch, daß die Generatoren und die Spulen unterhalb des eingeführten Schlüssels im Gehäuse 4 angeordnet sind.

Bei der Ausbildung gemäß den Fig.25 und 26 sind im Gehäuse 4 halbkreisförmige weichmagnetische Jochelemente 47 angeordnet, um welche die Induktionsspulen 48 gewickelt sind. An die bogenförmigen Bereiche 47 schließen sich normal auf die Zylinderachse 58 erstreckende radiale Bereiche 49 ebenfalls aus weichmagnetischem Material an, wobei bei dieser Ausführungsform der magnetische Kreis durch im Schlüssel 1 angeordnete Permanent-Magnete 50 geschlossen wird. Alternati können auch im Bereich der den Magnetkreis schließenden radialen Elemente des Joches Permanent-Magnete angeordnet sein, wie dies mit 51 angedeutet ist. Durch Anordnung einer Mehrzahl von Permanent-Magneten 50 hintereinander im Schlüssel werden wiederum in den Induktionsspulen 48 elektrische Spannungen erzeugt. Insgesamt ergibt sich ein sehr geringer Platzbedarf im Zylinder und durch die radiale Anordnung eine geringere mechanische Belastung des Systems, wobei darüberhinaus mehrere Spannungspulse hintereinander möglich sind.

In den Fig.27 und 28 ist ein axialer mehrpoliger symmetrisch aufgebauter Generator dargestellt, welcher den Ausbildungen gemäß den Fig.21 bis 24 ähnlich ist. Die Induktionsspulen 41 verlaufen wiederum in axialer Richtung des Schlosses und es sind bei dieser Ausführungsform in radialer Richtung zu beiden Seiten des einzuführenden Schlüssels 1 sich in radialer Richtung erstreckende Jochelemente vorgesehen, wobei durch Bereiche 45 im Schlüssel beim Einführen des Schlüssels im Sinne des Pfeiles 46 wiederum ein Schließen des magnetischen Kreises erfolgt. Die Bereiche 45 des Schlüssels können wiederum aus permanent-magnetischem Material bestehen. Für den Fall, daß die Teilbereiche 45 des Schlüssel aus weichmagnetischem Material bestehen, sind wiederum schematisch permanent-magnetische Bereiche 44 im Bereich des Kernes 3 des Schlosses angedeutet.

In Fig.29 ist eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß den Fig.25 und 26 dargestellt. Hiebei ist als Joch wiederum ein halbkreisförmiger Bogen 52 vorgesehen, an dessen Enden zur Achse des Bogens 52 parallele Bereiche 53 anschließen, welche jeweils von einer Spule 54 umgeben sind. Die radial einwärts-gerichteteii Enden 55 des Joches erstrecken sich hiebei mitsamt den entsprechenden Bereichen 56 im Kern in einer von der Ebene des Bogens 52 verschiedenen Ebene. Zum Schließen des magne-tischen Kreises weist ein einzuführender Schlüssel wiederum entweder permanent-magnetische oder weichmagnetische Teilbereiche 57 auf, wie dies schematisch in Fig.29 angedeutet ist.

Durch die normal auf den Bogen 52 stehenden weichmagnetische Schenkel 53 wird ausreichender Raum für die Induktionsspule 54 zur Verfügung gestellt, um die magnetische Energie optima in elektrische Energie umsetzen zu können. Durch die Anordnun der Induktionsspulen in der Längsachse des Zylinders geling eine optimale Nutzung des in einem Zylinder zur Verfügun stehenden Raumes für die Unterbringung eines Generators Anstelle der permanen -magnetischen Bereiche 57 können i Schlüssel wiederum weichmagnetische Bereiche vorgesehen sein wobei wie in den vorangehenden Ausführungsformen in den Be reichen 56 im Kern permanent-magnetische Bereiche vorgesehe sein müßten. Als Vorteil ergibt sich bei dieser Ausführungs form ein einfacher Aufbau bei großem Spulenraum und ein einpolige Anordnung, wodurch ein geringer Platzbedarf im Ker erforderlich ist. Weiters sind auch bei dieser Ausführungsfor mehrere Spannungspulse hintereinander möglich.

Insgesamt läßt sich somit eine für elektronische Schlösse allgemein verwendbare Energieversorgung schaffen, welche lang fristig einen sicheren und energieautarken Betrieb, d.h. ohn Zuhilfenahme einer externen Energieversorgung mittels Anschlu an einen Netzanschluß oder eine Batterie bzw. einen Akkumula tor, ermöglicht. Es wird somit möglich, ein lediglich elektro nisch kodiertes Schloß zu realisieren, ohne zusätzliche mecha nische Notsperren vorzusehen.

Die vorgeschlagene Energieversorgungseinrichtung unter Ver wendung eines Lineargenerators oder eines rotierenden Genera tors läßt sich ohne weiteres in Schlössern beliebiger Art un auch in Zylinderschlössern jeglicher Bauart unterbringen. E gelingt mit einer derartigen Energieversorgungseinrichtun ohne weiteres, den für den Betrieb sowie die Freigabe de Schlosses erforderliche Mindestenergie von 200 mW auf jede Fall aufzubringen. Weiters reicht die beim Sperrvorgang er zeugte mechanische Bewegungsenergie aus, um das Gesamtsyste mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei dies unabhängi von der Geschwindigkeit der Sperr- bzw. Schließbewegung möglich ist.