Aktive Schlüsselelemente, was sich im Schlüssel bewegt

Eine gewöhnliche Kerbe im Schlüsselbart liegt offen da. Wer eine Schieblehre und eine Fräse hat, kann sie abmessen und nachbauen. Manche Schlüssel tragen deshalb ein zusätzliches Element. Es sitzt verdeckt im Schaft, bedient beim Einstecken eine zusätzliche Zuhaltung und geht danach wieder in seine Ausgangslage zurück. Vier Hersteller haben dieses Prinzip zwischen 1980 und 2020 auf vier verschiedene Arten gebaut. Im Folgenden erkläre ich die Funktionsweise eines solchen aktiven Elements und stelle die Systeme der vier Hersteller in der Reihenfolge ihrer Markteinführung vor.

Was ein aktives Element löst

Das erste Problem ist die Sichtbarkeit. Eine Kerbe an der Kante liegt offen und lässt sich mit einem Blick oder einer Schablone abmessen. Ein bewegliches Element sitzt dagegen in einer Bohrung im Schaft. Seine Bauform bleibt verborgen, selbst wenn eine kleine Erhebung am Schaft seine ungefähre Lage verrät.

Das zweite Problem ist das Hängenbleiben. Ältere Bauformen lösten das schlecht. Ein kleiner schwenkbarer Hebel saß dort seitlich am Schlüssel und stand schon im Ruhezustand ein Stück ab, wie eine kleine Lasche. Legt man mehrere solcher Schlüssel übereinander, etwa an einem Schlüsselbund, verhakt sich diese Lasche im Nachbarschlüssel. Zusätzlich erreichte ein Werkzeug den Hebel im freien Teil des Schlüsselkanals, selbst wenn der Schlüssel schon steckte. Genau dieses Problem nennen DOM 1979 und der Schweizer Erfinder Ernst Keller 1993 unabhängig voneinander als Ausgangspunkt ihrer jeweiligen Patentschrift. Ihre Lösungen lassen dem Element zu keinem Zeitpunkt einen freien, für ein Werkzeug erreichbaren Raum. Bei DOM gelingt das durch ständigen Kontakt mit der Kanalwand beim Einstecken, bei Keller dadurch, dass die Elemente im Ruhezustand bündig im Schaft verschwinden.

Das dritte Problem betrifft den Nachschlüssel. Die zusätzliche Zuhaltung bleibt an ihrem Platz, solange das richtige Element fehlt. Ein Nachschlüssel mit perfekt getroffenen Kerben trifft zwar die gewöhnlichen Stifte, aber die zusätzliche Zuhaltung bewegt nur das bewegliche Element.

Die Kugel, die nie ganz im Schlüssel verschwindet

Der deutsche Hersteller DOM aus Brühl meldete die erste Lösung im November 1980 an, mit deutscher Priorität vom November 1979. Erfinder ist Heinz Wolter, erteilt wurde das Patent im März 1983.

In den Schlüsselschaft ist quer eine Bohrung gesetzt, darin liegt eine Kugel. An dieser Stelle ist die Kugel größer als die Wand des Schafts. Deshalb steht sie immer auf mindestens einer Seite ein Stück über, auch ohne dass der Schlüssel steckt.

Abbildung: Kugel ohne gesteckten Schlüssel, Sperrstift blockiert. US 4.377.082, Wolter/DOM, 1980/1983.

Der Schlüsselkanal im Schloss verläuft an dieser Stelle wellenförmig, mit erhöhten und vertieften Abschnitten im Wechsel. Beim Einstecken rollt die Kugel diese Welle entlang. In den erhöhten Abschnitten drückt die Kanalwand sie zur anderen Seite hinüber. Dort trifft sie auf einen kleinen Mitnehmer im Zylinderkern. Dieser Mitnehmer schiebt einen zusätzlichen Sperrstift beiseite, der ohne diesen Anstoß den Kern blockiert.

Ist der Schlüssel ganz gesteckt, liegt die Kugel flächig auf dem letzten erhöhten Abschnitt der Welle.

Abbildung: Kugel mit gestecktem Schlüssel, Sperrstift freigegeben. US 4.377.082, Wolter/DOM, 1980/1983.

Das Wellenmuster selbst versperrt an dieser Stelle jeden geraden Zugriff mit einem Werkzeug. Fehlt die Kugel, indiziert der Schlüssel zwar noch die gewöhnlichen Stifte. Der zusätzliche Sperrstift bleibt aber an seinem Platz, und der Kern steht fest.

Die Patentschrift beschreibt neben dieser Hauptausführung noch drei weitere Bauvarianten, darunter eine für einen Wendeschlüssel. Die Grundidee ist bis heute im DOM-Sortiment erhältlich. Der Hersteller beschreibt sie als einen im Schlüssel schwimmend gelagerten Rollkörper.

Der Stift, der von innen herausgedrückt wird

Der israelische Hersteller Mul-T-Lock aus Yavne baute die zweite Lösung. Die Erfinder Noach Eizen und Dani Markbreit reichten die ursprüngliche Anmeldung im Januar 1993 mit israelischer Priorität ein. Über mehrere Folgeanmeldungen erteilt wurde das hier beschriebene Patent im November 1998.

Auch hier sitzt das bewegliche Element in einer Querbohrung im Schaft, diesmal ein einfacher Stift statt einer Kugel. Der Unterschied liegt darin, wer ihn bewegt. Bei DOM drückt die Kanalwand die Kugel zur Seite. Bei Mul-T-Lock sitzt im Zylinder selbst ein dritter, federbelasteter Stift. Er drückt von innen gegen den Schlüsselstift und schiebt ihn nach außen, bis er auf einen gewöhnlichen Zuhaltungsstift trifft.

Abbildung: Stift im Schaft, innerer Zuhaltungsstift im Zylinder. US 5.839.308, Eizen/Markbreit, 1993/1998.

Das freie Ende des Schlüsselstifts trägt eine Vertiefung, eine Ebene oder eine Kombination aus beidem. Diese Form entscheidet, wie weit der innere Zuhaltungsstift eintaucht und ob die Trennfuge am Ende passt.

Für einen Wendeschlüssel sieht die Patentschrift zwei gegenläufige Stifte vor, jeder mit einer eigenen Form. Je nach Seite des Schlüssels bedienen sie zwei getrennte Schließanlagen. Eine ausziehbare Schutzhülse über dem Schlüsselbart hält außerdem Schmutz von der Bohrung fern, solange der Schlüssel nicht steckt.

Das Stiftpaar, das exakt bündig sitzt

Der Schweizer Ernst Keller aus Richterswil reichte die zugrundeliegende Anmeldung im März 1993 in der Schweiz ein. Das hier beschriebene US-Patent wurde im Oktober 1995 erteilt und erst Ende 2008 formell an KESO übertragen.

Kellers Lösung setzt auf zwei Steuerelemente in einer durchgehenden Bohrung, mit einer gemeinsamen Feder dazwischen. Im Ruhezustand liegt die äußere Fläche jedes Elements genau in der Ebene der schmalen Schlüsselkante. Von außen ist ein Schlüssel mit diesem Element kaum von einem gewöhnlichen Rohling zu unterscheiden.

Abbildung: Zwei symmetrische Steuerelemente mit gemeinsamer Feder. US 5.457.974, Keller, 1993/1995.

Steckt der Schlüssel, hebt eines der beiden Elemente einen Zuhaltungsstift an. Dieser Stift greift in eine Vertiefung eines gehärteten Einsatzstücks im Schlossgehäuse, das zusätzlich vor gewaltsamem Aufbrechen schützt.

Ein Nachschlüssel ohne das Steuerelement dreht sich zunächst ein Stück weiter, weil der Zuhaltungsstift die Drehung allein noch nicht sperrt. Erst nach etwa neunzig Grad fällt ein zweiter, schwächer gefederter Stift in eine Hülse. Er blockiert die weitere Drehung von innen. Diese Sperre setzt erst mitten in der Drehbewegung ein, deutlich später als beim Ansetzen des Schlüssels.

Der Shuttle-Stift, der eine Sperrleiste bedient

Die vierte und jüngste Lösung stammt von einem sechsköpfigen Team für Assa Abloys Hochsicherheitssparte Medeco. Angemeldet wurde sie im Oktober 2020 mit einer Priorität vom Oktober 2019, erteilt im April 2023. Bei den ersten drei Lösungen wirkt das bewegliche Element auf einen einfachen zusätzlichen Sperrstift. Bei Medeco M4 wirkt es auf eine Sperrleiste, wie sie auch in anderen Hochsicherheitszylindern verbaut ist. Ich habe sie im Artikel zur Sidebar im Profilzylinder beschrieben.

Im Schlüsselkanal liegt eine Stufenleiste mit mehreren Höhenabschnitten und Übergangsrampen dazwischen. Beim Einstecken läuft der sogenannte Shuttle-Stift an dieser Stufenleiste entlang, er reicht quer durch den Schlüsselschaft. Stufe für Stufe wird er zur Seite geschoben, bis sein anderes Ende auf der gegenüberliegenden Schlüsselseite austritt. Dort stößt er einen Zusatzstift an, der wiederum die Sperrleiste freigibt.

Abbildung: Shuttle-Stift zurückgezogen und ausgefahren, nebeneinander. US 11.624.206 B2, Benzie et al., 2020/2023.

Medeco nannte in der Ankündigung vom Januar 2021 den 3D-Druck als Grund für diese Konstruktion. Ein Nachschlüssel-Rohling aus dem Drucker bleibt starr und lässt die Bewegung des Shuttle-Stifts damit aus.

Was das für Ihre Tür in Stuttgart bedeutet

An einer einzelnen Wohnungstür in Stuttgart treffe ich diese vier Systeme kaum einzeln an. Sie stecken in Schließanlagen von Mehrfamilienhäusern, Firmen oder Behörden. Dort muss ein Nachschlüssel über viele Türen hinweg kontrolliert werden.

Ein Zylinder mit aktivem Element schützt nur den Schlüssel selbst vor dem Nachbau. Eine einbruchhemmende Tür braucht zusätzlich einen Schutzbeschlag, ein Sicherheitsschließblech und eine stabile Zarge. Das Gesamtbild mit allen Bauteilen und ihrem Zusammenspiel steht im Artikel zur sicheren Tür.

Fragen zu aktiven Schlüsselelementen

Was ist ein aktives Schlüsselelement genau?

Ein aktives Schlüsselelement ist ein bewegliches Element im Schaft eines Schlüssels, eine Kugel oder ein kleiner Stift, das beim Einstecken eine zusätzliche Zuhaltung im Schloss bedient. Anders als eine gefräste Kerbe bleibt es von außen unlesbar, seine Wirkung zeigt sich erst im Zusammenspiel mit dem Schloss.

Warum lässt sich ein Schlüssel mit einem solchen Element schwerer kopieren als ein gewöhnlicher?

Eine gewöhnliche Kerbe ist eine feste Form, die jede Fräsmaschine mit dem passenden Rohling nachbildet. Ein bewegliches Element braucht dagegen eine eigene bewegliche Konstruktion, die in der Fertigung des Herstellers entsteht.

Was passiert, wenn ein Nachschlüssel ohne das Element in einem KESO-Zylinder steckt?

Der Kern lässt sich zunächst ein Stück drehen, weil die fehlende Bewegung des Steuerelements zuerst nur den Zuhaltungsstift betrifft, die gewöhnlichen Stifte bleiben davon unberührt. Nach etwa neunzig Grad fällt ein zweiter, schwächer gefederter Stift in eine Hülse und blockiert die Drehung von innen.

Warum hat Medeco das Prinzip erst 2020 für die eigene M4-Reihe genutzt, obwohl es seit 1980 bekannt ist?

Weil 1980 eine andere Bedrohung im Vordergrund stand als 2020. DOMs erstes Patent richtete sich laut Patentschrift gegen das Hantieren mit Werkzeugen im Schlüsselkanal, sobald das bewegliche Element fehlte oder nicht passte. Vierzig Jahre später richtet sich dieselbe Grundidee laut Herstellerangabe gegen den 3D-Druck von Schlüssel-Rohlingen, eine Technik, die es 1980 noch nicht gab.

Quellen

DOM-Patentlinie

• US 4.377.082, Heinz Wolter für DOM-Sicherheitstechnik GmbH & Co. KG, deutsche Priorität 24.11.1979, angemeldet 14.11.1980, erteilt 22.03.1983

Mul-T-Lock-Patentlinie

• US 5.839.308, Noach Eizen und Dani Markbreit für Mul-T-Lock Ltd., israelische Priorität 08.01.1993, angemeldet 30.10.1997, erteilt 24.11.1998

KESO-Patentlinie

• US 5.457.974, Ernst Keller, schweizerische Priorität 30.03.1993, angemeldet 02.03.1994, erteilt 17.10.1995, formell an KESO AG abgetreten 31.12.2008

Medeco-M4-Patentlinie

• US 11.624.206 B2, Mark Benzie, Douglas E. Trent, Samuel D. Wood, Peter H. Field, Walter Dannhardt und Thomas Duckwall für Assa Abloy High Security Group Inc., Priorität 03.10.2019, angemeldet 02.10.2020, erteilt 11.04.2023

Herstellerunterlagen und Presse

• DOM Security, Unternehmensprofil und Produktbroschüre DOM Mechanik, laufend aktualisierte Händlerunterlage
• KESO AG, Product Catalog, aktuelle englischsprachige Fassung
• Mul-T-Lock Ltd., Product Catalog 2016
• https://www.bm-online.de/allgemein/dom-gehoert-jetzt-zur-securidev-gruppe/
• https://www.securityinfowatch.com/access-identity/access-control/locks/product/21205004/medeco-high-security-locks-assa-abloy-introduces-medeco-4-m4
• https://www.medeco.com/en/about-medeco-locks

Bücher und Register

• Graham W. Pulford, High-Security Mechanical Locks, An Encyclopedic Reference, Butterworth-Heinemann/Elsevier 2007, Kapitel 2
• patents.google.com