JP2002180713A - 磁石クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で確実に作動する新規な磁石クラ
ッチを提供する。 【解決手段】 回動自在に支承された駆動歯車１１と、
この駆動歯車１１と同軸かつ相互に独立に回動可能に支
承された図示しない従動歯車とを有し、これら駆動及び
従動歯車の相互に対向する面の夫々に２ｎ（ｎ：正の整
数）個の永久磁石２２、２２を等角度間隔で円周方向に
列設して環状の吸着部２３を形成すると共に、隣接する
永久磁石を相互に異磁極とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁石クラッチに
係り、特に、構造が簡単で使い勝手が良い磁石クラッチ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】室内側から錠前を施解錠するサムターン
は、通常、解錠時には摘みが縦になっており、施錠時に
は横になっていて、施錠、解錠の区別を室内側から容易
に認識できるようになっている。

【０００３】一方、電気錠は現在種々の型式のものが実
用されているが、例えば実公平３−１６３６９号或いは
実公平３−４１０１６号に記載の考案による電気錠は、
錠箱内で揺動可能に支承され、外端をデッドボルトに形
成された段部に内側から係合可能に臨ませた錠止レバー
を電磁アクチュエータにより制御する。

【０００４】この型式の電気錠は、構造が簡単であり、
かつ錠止レバーをハンドルやサムターンと連係させるこ
とが容易なので多用されている。

【０００５】しかしながら、この型式の電気錠は、通
常、錠止レバーを制御する電磁アクチュエータがソレノ
イドであり、そのストロークが小さいので、施解錠時電
磁アクチュエータで錠止レバーを駆動することは容易で
あるが、サムターンを駆動することができない、という
若干の恨みが残る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】錠止レバーと共にサム
ターンも駆動するために有効な電磁アクチュエータは現
在マイクロモータのみである、と言っても過言ではない
が、減速機構を介してマイクロモータにより錠止レバー
を制御する機構は、電気錠をシリンダ錠で施解錠する場
合もあるので、必要に応じてこれをマイクロモータから
切り離すクラッチ機構が原理上必要である。

【０００７】従来のモータ駆動電気錠におけるクラッチ
機構は、所謂電磁クラッチやゼネバ機構等により構成さ
れているが、何れも構造が複雑であり、簡単な構造の錠
止レバー方式の電気錠にとっては、牛刀で鶏を割くよう
な不釣り合いな機構である。

【０００８】そこで、この発明は、簡単な構造でかかる
目的に応じて必要にして充分な機能を有し、しかも確実
に作動する新規な磁石クラッチを提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、回動自在に支承された駆動歯車と、こ
の駆動歯車と同軸かつ相互に独立に回動可能に支承され
た従動歯車とを有し、これら駆動及び従動歯車の相互に
対向する面の夫々に２ｎ（ｎ：正の整数）個の永久磁石
を等角度間隔で円周方向に列設して環状の吸着部を形成
すると共に、隣接する永久磁石を相互に異磁極としたこ
とを特徴とする。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。なお、この実施例は、錠止レバー方式の電気錠
にこの発明を適用したものであるが、この発明による磁
石クラッチの構成及び作用効果を理解するためには電気
錠の構成、及び作用効果を述べる必要があるので、図示
の実施例では電気錠の全体の構成、及び作用効果をも説
明することにする。

【００１１】図１において符号１はデッドボルトを示
し、このデッドボルト１は、錠箱２のフロント板３から
出没自在に案内され、錠箱２内に弾装されたデッドばね
４の弾力により、錠箱２外に突出する方向に付勢されて
いる。

【００１２】ちなみに、図１に示す電気錠におけるデッ
ドボルト制御機構は、特許第３０２６２７３号の発明に
よる錠止装置と同じ作動原理を採っている。

【００１３】すなわち、図１及び図２に示すように、デ
ッドボルト１の側面には複数個（図示の実施例では５
個）の鋸歯状のラチェット突起５、５がデッドボルトの
長さ方向に沿う前後方向に列設されている。

【００１４】これに対応して、図１におけるデッドボル
ト１の上方には全体の形状が略Ｌ字形の爪レバー６が配
設されており、この爪レバー６は中央部を回動可能に支
承されている。

【００１５】そして、その一端（図１で下端）に形成さ
れた爪（付番せず）を上記ラチェット突起５、５の斜面
に係合可能に臨ませており、また、付番しない捩りコイ
ルばねによって反時計方向に付勢された爪レバー６の上
端は、フロント板３の裏面に設けられた磁石アクチュエ
ータ７の下端背面に当接されている。

【００１６】この磁石アクチュエータ７は、上端を錠箱
の側板に支承されて錠箱２の側板に平行な平面内で回動
可能に案内されており、その下端には、磁束が前後方向
に向かうようにして図示しない永久磁石が装着されてい
る。

【００１７】この永久磁石は、扉枠に装着されたこれも
図示しない他の永久磁石と閉扉時整合するようにその装
着位置が規定されており、しかもこの永久磁石と扉枠側
の他の永久磁石とは相互に異磁極となっているので、閉
扉時、図１において鎖線で示すように、磁気反発力によ
り磁石アクチュエータ７の下端が後方に移動し、爪レバ
ー６を時計方向に駆動してその下端の爪とデッドボルト
のラチェット突起５、５との係合を制御する。

【００１８】なお、閉扉時このデッドボルト１を突出さ
せる機構はこの発明の要旨ではないので、更に詳細な説
明は省略する。

【００１９】一方、図１に示すように、錠箱２の側板の
ほぼ中央にはクラッチ軸８が植設されており、このクラ
ッチ軸８には、図１及び図３に示すように、側板９に近
い方から順に、第２歯車（この発明における駆動歯車：
以下第２歯車という）１１、一部の歯を切り欠いた第３
歯車（この発明における従動歯車：以下第３歯車とい
う）１２及び板材を図示のように折曲げ成形した錠止レ
バー１３の基端が夫々相互に独立して回動可能に軸支さ
れている。

【００２０】上記第２歯車１１は、図１に示すように、
第１歯車１４及び減速機構１５を介してマイクロモータ
１６に連結されている。

【００２１】ちなみに、上記減速機構１５は、第１歯車
１４と噛み合う第５歯車１７の図１における裏側にこの
第５歯車と同軸かつ一体に結合された大径の傘歯車１８
と、マイクロモータ１６の出力軸に装着され、大径の傘
歯車１８と噛み合う図示しない小径の傘歯車とを有して
いる。

【００２２】また、上記第１歯車１４には、外周縁の例
えば３ヵ所に円弧状の凹陥部を形成したタイミング円盤
１９が同軸かつ一体に結合され、第１歯車１４の近傍に
配設されたマイクロスイッチ２１のアクチュエータの先
端がタイミング円盤１９の外周縁に弾接している。

【００２３】上記した構成により、マイクロモータ１６
が通電されて一方向に回転すると、第１歯車１４は減速
機構１５を介して対応する方向に回動し、このときタイ
ミング円盤１９の凹陥部がマイクロスイッチ２１のアク
チュエータの先端を押出して図示しない制御回路を切替
えるが、制御回路の構成によりマイクロモータ１６は回
転を続ける。

【００２４】しかして、第１歯車１４と一体のタイミン
グ円盤１９が１２０度回動すると、マイクロスイッチ２
１のアクチュエータの先端がタイミング円盤１９の次の
凹陥部に落込み、マイクロモータ１６への通電が断たれ
てマイクロモータが停止すると共に、上記した制御回路
の働きにより次のマイクロモータの作動時における回転
方向が逆方向に切替えられる。

【００２５】なお、マイクロモータを使用する機器にお
いては、通常、マイクロモータへの通電を断つと同時に
その両端を短絡してマイクロモータの慣性エネルギーを
吸収することにより、歯車にかかる負荷を減少させるよ
うにしているが、この発明においては、マイクロモータ
の慣性エネルギーは後述する磁石クラッチに吸収され
る。

【００２６】また、図示の実施例では、第１歯車１４が
１／３回転すると第２歯車１１が１／４回転、すなわち
９０度回動するように、これらの歯車の歯数が設定され
ている。

【００２７】一方、前記したように、また図３に示すよ
うに、第２歯車１１と第３歯車１２とは、前者の上面と
後者の下面とを相互に接合させてクラッチ軸８に軸支さ
れている。

【００２８】そして、第２歯車１１の上面には、図４に
示すように、計８個の扇形の永久磁石２２、２２が隙間
無く円周方向に列設されて環状の吸着部２３が形成され
ている。

【００２９】これに対応して、第３歯車１２の下面に
も、図５に示すように、第２歯車における永久磁石と同
形で同数の永久磁石２２、２２が隙間無く円周方向に列
設されて環状の吸着部２３が形成されている。

【００３０】上記のように構成された第２及び第３歯車
１１、１２は、夫々の吸着部２３を対向させるようにし
てクラッチ軸８に落とし込まれているので、吸着部２３
を構成する永久磁石２２、２２の内相互に異磁極となる
もの同士が吸引されて磁気的に一体に結合される。

【００３１】すなわち、第２及び第３歯車１１、１２は
磁石クラッチ２４（図１参照）を構成し、このように安
定して両歯車が吸着されるときの相互の関係角度位置
は、永久磁石２２の数が８個であるから、全部で４ヵ所
となる。

【００３２】他方、図１に示す電気錠の施錠状態におい
て、基端（図１で右端）をクラッチ軸８に軸支された錠
止レバー１３が、その自由端をデッドボルト１に形成さ
れた段部２５に係合可能に臨ませる角度位置をとってい
る。

【００３３】すなわち、図３に示すように、錠止レバー
１３を下方から突き抜けたクラッチ軸８の部分に捩りコ
イルばね２６（図面を明瞭にするため図１では付番しな
い）が巻装されており、この捩りコイルばね２６の両端
において図３の下方に折り曲げられた掛け止め部の一方
は錠止レバー１３の基端に突設されたばね掛け片２７
（図１参照）に反時計方向から係合している。

【００３４】また、捩りコイルばね２６の他方の掛け止
め部は、図６にハッチングを施して示す第３歯車１３上
面の凹陥部２８に挿入されている（図１参照）。

【００３５】このとき、捩りコイルばねの両端の掛け止
め部は少し拡開されるので、その反力により錠止レバー
１３は図１で反時計方向に付勢されるが、自由端がデッ
ドボルト１の段部２５に当接するので、錠止レバー１３
は図示の角度位置を保つ。

【００３６】上記のようにして、磁石クラッチ２４を介
して第２歯車１１、第１歯車１４、及び減速機構１５を
介してマイクロモータ１６に連結された第３歯車１２
は、図１に示すように、第４歯車２９と噛み合い係合し
ている。

【００３７】この第４歯車２９は、そのモジュール及び
ピッチ円直径が第３歯車１２のそれと同じなので、第３
歯車１２が９０度回動すればこれと逆方向に９０度回動
する。

【００３８】また、この第４歯車２９は、中央に開口し
たクラッチ孔３１を介して図示しない室内側のサムター
ンに連係されている。

【００３９】なお、図１において符号３２は公知のリト
ラクター、符号３３はハンドルやノブに連結される戻し
カム、符号３４は上下方向に延在し、上端部を回動可能
に支承された解錠レバー、符号３５は水平方向に移動可
能に案内された連絡杆である。

【００４０】この発明の一実施例による制御機構を装備
した電気錠は、上記のように構成されているので、閉扉
時には図１で鎖線で示すように磁石アクチュエータ７が
反時計方向に回動する。

【００４１】その為、デッドボルト１が引込んでいても
（図６参照）、爪レバー６が時計方向に回動してその下
端の爪とデッドボルトのラチェット突起５との係合が解
かれるので、デッドばね４の弾力によりデッドボルトが
ストライクのデッドボルト孔に投入されて自動的に施錠
される。

【００４２】この施錠状態では、前記したように錠止レ
バー１３の自由端がデッドボルト１の段部２５に係合可
能に臨んでいるので、ハンドルを操作してリトラクター
３２を時計方向に回しても、デッドボルトの段部２５が
錠止レバー１３に衝止されて解錠することができない。

【００４３】例えばテンキーボードを操作して正規の暗
証番号を入力することによりこの電気錠の解錠信号を発
生させると、マイクロモータ１６が所定の方向に回動
し、図１に示す状態から第１歯車１４が反時計方向に回
動する。

【００４４】そして、前記したように第１歯車１４が反
時計方向に１２０度回動すると、第２歯車１１及び磁石
クラッチ２４を介してこの第２歯車１１と一体的に結合
された第３歯車１２は時計方向に９０度、第４歯車２９
は反時計方向に９０度夫々回動する。

【００４５】したがって、捩りコイルばね２６を介して
第３歯車１２に連係された錠止レバー１３も時計方向に
回動するが、回動の途中でその自由端部がスイッチ台の
一部を削いで形成したストッパー３６に当接し（図７参
照）、以降は錠止レバー１３を第７図示の角度位置に残
して第２〜４歯車１１、１２及び２９は夫々残りの角度
を回動し、図７に示す状態に致る。

【００４６】この過程における第３歯車１２と錠止レバ
ー１３との相対回動は、捩りコイルばね２６（図３参
照）の撓みという形で吸収されるので、部材に無理な力
が掛かることはない。

【００４７】解錠状態でも、デッドボルト１はストライ
クのデッドボルト孔に投入された侭であるので、図７に
示すように、図示しないハンドルを回してリトラクター
３２を操作し、その上端でデッドボルトの内端段部を内
方に押動してデッドボルト１を錠箱内に引込ませること
により扉を扉枠から解放して入室する。

【００４８】扉の開放時には、磁石アクチュエータ７の
永久磁石が扉枠側の永久磁石から離間して図７で実線の
位置を保つので、爪レバー６も図７で実線で示す角度位
置を保ってデッドボルト１を錠箱２内に引っ込めた状態
に保つ。

【００４９】しかしながら、扉を完全に閉めると、磁石
アクチュエータ７が再び作動して爪レバー６を介してデ
ッドボルト１を自由にするので、デッドボルト１は再び
ストライクのデッドボルト孔に投入されて自動的に施錠
される。

【００５０】尤も、この施錠状態は完全な施錠状態では
なく、室外側からは図示しないハンドルを操作すること
により、室内側からは図示しないサムターンを操作する
ことにより、夫々デッドボルト１を錠箱２内に引っ込め
ることができる。

【００５１】この電気錠の解錠状態では、第４歯車２９
は図１に示す角度位置から９０度反時計方向に回動した
角度位置にあって、その一部に形成された解錠突起３７
が上記連絡杆３５の後端面に当接した状態にある（図示
せず）。

【００５２】そこで、電気錠を解錠しての入室後再び外
出するときには、図７に示すように、サムターンを介し
て第４歯車２９を反時計方向に例えば２０度程度回動さ
せ、その解錠突起３７及び連絡杆３５を介して解錠レバ
ー３４を反時計方向に回動させ、それまでストライク孔
に投入されていたデッドボルト１を錠箱内に引っ込め
る。

【００５３】このサムターンによるデッドボルト１の操
作時、第３歯車１２は第４歯車２９に従動して時計方向
に約２０度回動する一方、磁石クラッチを介して第３歯
車１２に連結された第２歯車１１は、第１歯車１４及び
減速機構１５を介してマイクロモータ１６に錨止されて
いるので、第２及び第３歯車１１、１２を相対的に捩る
トルクは磁石クラッチのトルク容量を越え、磁石クラッ
チ２４の吸着部２３、２３に沿って滑りが生じ、上記第
４歯車の約２０度の回動が可能になる。

【００５４】サムターンによりデッドボルト１を錠箱２
内に引っ込め、扉を開けた後は、前記したようにデッド
ボルト１は爪レバー６によって図７に示す位置を保持
し、サムターンから手を離せば、磁石クラッチ２４の永
久磁石２２、２２の磁気吸引力及び磁気反発力により、
第２及び第３歯車１１、１２の相対角度位置は元に戻
る。

【００５５】一方、図１に示すように電気錠が施錠状態
にあるとき室内側からこの電気錠を解錠するには、サム
ターンを介して第４歯車２９を図１で反時計方向に９０
度回す。

【００５６】すると、上記したように第２歯車１１はマ
イクロモータ１６に錨止されているので、第２及び第３
歯車１１、１２の間で相対的に９０度角度位置がずれる
ことになる。

【００５７】具体的には、図１に示す角度位置から第４
歯車２９が反時計方向に回動し、この回動に従動して、
暫くの間は第３歯車１２と錠止レバー１３が一緒に時計
方向に回動する。

【００５８】このときには第２歯車１１は動かないの
で、磁石クラッチ２４が滑って上記第３歯車１２及び錠
止レバー１３の回動を許容する。

【００５９】そして、錠止レバー１３が前記ストッパー
３６（図１参照）に当接するに致り、錠止レバー１３は
それ以上の回動を止め、第３歯車１２のみが第４歯車２
９に従動して回動する。この間も磁石クラッチ２４は滑
り続ける。

【００６０】このとき、第３歯車１２が回動し始めてか
ら４５度までは永久磁石２２、２２の磁気吸引力及び反
発力が第３歯車１２の回動を阻止するマイナス方向に働
き、サムターンを回す手に反力、換言すれば抵抗を呈す
る。

【００６１】しかしながら、第３歯車１２の回動角度が
４５度を越えると、今度は磁石クラッチ２４の磁気吸引
力及び反発力がプラス方向に働き、サムターンを回す手
の抵抗力が急減するばかりでなく、磁石クラッチ自身で
回転を続けて、回転角度が９０度になると全永久磁石２
２、２２が相互に異磁極となって吸着部が相互に吸着し
合い、自動的に磁石クラッチが停止する。

【００６２】すなわち、この磁石クラッチ２４は、９０
度毎にクリック感を伴って回動し、また停止する。

【００６３】前記したように、図示の実施例では永久磁
石２２の数が片側で８個であるとしたから、９０度毎に
クリック回動するが、片側で１２個（ｎ＝６）とする
と、６０度毎にクリック回動する。

【００６４】第３歯車１２が９０度回動して電気錠が解
錠されたときの歯車の相互の角度位置はマイクロモータ
１６により解錠したときと同じであり、サムターンを更
に例えば２０度回動することによりデッドボルト１を錠
箱内に引っ込めることができる。

【００６５】なお、解錠状態にある制御機構を再び施錠
するには、マイクロモータ１６を反対方向に回動しても
よいし、また、入室後サムターンによって施錠すること
もできることは明らかであるから、更に詳細な説明は省
略する。

【００６６】また、前記したようにマイクロモータ１６
による施解錠時、第４歯車２９を介して室内側のサムタ
ーンが回動するが、室内側のサムターンに品物が掛けて
あったり、或いは人の体が寄り掛かっていてサムターン
が回らないときには、磁石クラッチが滑るだけでマイク
ロモータに過負荷が掛からないことは言うまでもない。

【００６７】更にまた、図示の実施例では、吸着部２３
を構成する永久磁石の形状は扇形で、しかも隙間なく列
設するものとしたが、これは、円形の永久磁石を間隔を
おいて環状に列設してもほぼ同じ機能を得ることができ
る。

【００６８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、永久磁石の磁気吸引力を介して動力を伝達するよ
うにしたので、従動歯車にかかる負荷トルクが磁石クラ
ッチのトルク容量を越えたときクラッチの吸着部が滑
り、クラッチの本来の機能を簡単な構造で発揮させるこ
とができる。

【００６９】また、吸着部を構成する２ｎ個の永久磁石
は、隣接するものが相互に異磁極となっているので、３
６０／ｎ度毎にクリック感が生じ、使い勝手が良い。

【００７０】更にまた、この発明による磁石クラッチ
は、マイクロモータが停止するときに回転系が保持して
いる慣性エネルギーを吸着部の滑りによって吸収するの
で、マイクロモータ停止時各部材に過負荷が掛からず、
長寿命を期待できるばかりでなく、従来マイクロモータ
を使用する機器に必要であったコイルの短絡機構を省略
して構造を簡単にできる、等種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による磁石クラッチを装備
した電気錠の側面図で、施錠状態を示す。

【図２】デッドボルトの平面図。

【図３】磁石クラッチ及び錠止レバー組立て体の側面
図。

【図４】磁石クラッチを構成する第２歯車の平面図。

【図５】磁石クラッチを構成する第３歯車の下面図。

【図６】第３歯車の平面図。

【図７】この発明の一実施例による磁石クラッチを装備
した電気錠の側面図で、解錠状態を示す。

【符号の説明】

８ クラッチ軸 １１ 第２歯車 １２ 第３歯車 ２２ 永久磁石 ２３ 吸着部 ２４ 磁石クラッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回動自在に支承された駆動歯車と、この
   駆動歯車と同軸かつ相互に独立に回動可能に支承された
   従動歯車とを有し、これら駆動及び従動歯車の相互に対
   向する面の夫々に２ｎ（ｎ：正の整数）個の永久磁石を
   等角度間隔で円周方向に列設して環状の吸着部を形成す
   ると共に、隣接する永久磁石を相互に異磁極としたこと
   を特徴とする磁石クラッチ。