JP2008539351A - 電気機械式ロック装置 - Google Patents

Abstract

ロック装置は、開口（４）を有するハウジング（２）と、開口内に回転自在に配置され、かつ、キーを受容するためのキー溝（１２）を有するコア（１０）とを備える。ラッチ要素（２０，１２０）は、ハウジング（２）とコア（１０）との間で協働し、かつハウジングに対してコアが回転可能である解放位置と、ハウジングに対するコアの回転が阻止されるラッチ位置との間で移動可能である。電子的に制御可能な作動子（３０）は、コア内に配置され、かつ、ラッチ要素が解放位置へ移動可能である開口整合位置と、ラッチ要素の前記解放位置への移動が阻止されるラッチ位置との間を回転可能である。ばね（４６）は、作動子の受け部（３０ｃ）に接する。ばねは２本の互いに平行な脚部（４６ｄ，４６ｅ）を備え、それらの脚部は、作動子の受け部の、径方向において反対に位置する表面に接するため、いくつかの効果が得られる。第１に、制振ばねは、コアにおける固定を必要とすることなく、容易に組み立てられる。更に、均衡が保たれることにより、確実に所定の力が首部に付与されるため、精度を高めるとともに性能を向上させる。

Description

本発明は、概して電気機械式ロック装置に関し、特に、電気的にまたは電気機械的に作動されるラッチ機構が、安全性を向上し、かつ、性能を高めるために、ばね付勢されているロック装置に関する。

当業において、ロックシリンダーを操作するために電気的に協働するか、または制御された解放機構を備えた電気機械式ロック装置が知られている。そのようなロック装置は、例えば、特許文献１および２に記載されている。これらの特許文献では、電気モーターによって作動子をどのように回転させるかが説明されている。作動子は、サイドバーの移動を順番に許容または阻止する。そのようなラッチ機構を不正操作する（ｍａｎｉｐｕｌａｔｅ）方法としては、ロック装置を槌打したり、または別の方法で、作動子を解放位置へ回転させようとすることがある。

特許文献３は、作動子をラッチ位置に機械的に復帰させるために、ばねが用いられているロック装置を記載している。この構造は図１に示されている。図１では、復帰ピンがばねの脚を押圧し、次いでばねの脚が作動子の歯状の表面を押圧することが明確に示されている。この文献に開示されているばねは、カバーによって固定され、単に機能として作動子のラッチ位置への復帰を行う。また、このばねは、組み立てが比較的複雑である。
米国特許第５，８３９，３０７号明細書 スウェーデン国特許第９９０４７７１−４号明細書 欧州特許出願公開第１１３４３３５号明細書

本発明の目的は、電気的に制御されたラッチ機構が、周知の装置よりも高い安全性及び良好な性能を示すとともに、容易に組み立てられる上記種類のロック装置を提供することにある。

本発明は、作動子に作用するばねが、作動子の受け部の両側に接する２本の脚を備え得るという知見に基づく。
従って、本発明は請求項１に記載のロック装置を提供する。

本発明のロック装置によって得られる１つの効果は、制振ばねが、作動子の急速な回転におけるオーバーシュートを防止するということである。これにより、作動子はその終了位置の間でより速く回転することができる。制振ばねの２本の脚が作動子の受け部に常に接するので、槌打などによってラッチ機構の不正操作を行うことがより困難となる。作動子の受け部に接する２本の脚によって、自動的に均衡が保たれる。これはいくつかの利点を有する。第１に、制振ばねは、コアに固定することなく、容易に組み立てることができる。更に、均衡が保たれることによって、所定の力が確実に首部に加えられるため、精度を高めるとともに性能を向上させる。

本発明について、一例として添付図面を参照して説明する。
以下、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本明細書の背景技術において記載した周知技術を示しており、この周知技術についてはこれ以上説明しない。

図２は、本発明に従って構成されたロック装置において、全体として符号１０が付された円筒コアの分解図である。コア１０は、典型的なシリンダーハウジング２の円筒状の開口４内に配置されるように構成されている。従って、コアは、前記ハウジングの開口にほぼ対応する外面を有する。コアは、キー６０（図示せず）を典型的な方法で受容するように構成されたキー溝１２を備える。コア１０は、タンブラーピン（図示せず）を典型的な方法で受容する複数のピンタンブラー開口１４を備える。コア１０がロックハウジングに対して回転され得るように、適切な形状に形成されたキーがタンブラーピンと接触し、タンブラーピンを分割線上に配置する方法は、当業において知られており、従って、本願ではさらに詳細な説明は行わない。

本明細書において、タンブラーピンの機能または操作方法については特に説明を行わない。また、該ロック装置には適切な形状に形成されたキーが挿入されているものと仮定する。例えば、コアが阻止される、またはラッチされると言う場合には、コアが電気的に制御されたラッチ機構によって阻止されることを意味する。

図２はまた、サイドバーに作用するばね２２によって、径方向外方にばね付勢されるサイドバー２０を示している。サイドバーの機能または操作方法は、例えば、スウェーデン国特許出願第７９０６０２２−４号に記載されており、同特許文献に開示された内容は本願においても開示されたものとする。

コアはまた、モーター４０によって回転され得る略円柱状作動子３０を備える。モーターは、２本の導体４２ａ，４２ｂによって電子モジュール４８に接続されている。これらの導体は、コアの円筒面（ｂａｒｒｅｌ ｓｕｒｆａｃｅ）の溝内に延在するように意図される。モーター４０などを駆動するための駆動回路と共に、ソフトウェアを保存し実行するための関連するメモリを有する特別注文のマイクロ制御ユニット（ｃｕｓｔｏｍ−ｍａｄｅ ｍｉｃｒｏ−ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｕｎｉｔ）を備えることに加えて、電子モジュールはまた、キー溝１２に挿入されたキーと機械的に接触するように意図された、電気伝導性金属片の形態にあるキー接点４４を備える。これにより、キーと電子モジュールとは、電気エネルギー及びデータを交換することができる。したがって、モーター４０および電子モジュール４８に動力を供給するバッテリーは、ロック装置またはキーのいずれに配置されてもよい。制振ばね（ｄａｍｐｉｎｇ ｓｐｒｉｎｇ）４６は、モーター４０の回転を減衰させるためにモーターの径方向内方に設けられる。

作動子３０の回転はまた、作動子の回転軸線に対してほぼ直角に延びる回転軸を有するピボットピン５０によって影響を受け得る。ピボットピンは、キー溝１２まで延びるチャネル１６（図示せず）内に配置される。

サイドバー２０、作動子３０、および制振ばね４６のような関連する構成要素を有するモーター４０は、コアの円筒面の凹部１０ａ内に配置され、カバー１８によって適所に保持される。相応して、電子モジュール４８は、凹部１０ａの反対側のコアの円筒面の凹部内に配置される。

図３ａ、図３ｂ〜図５ａ、図５ｂを参照して、サイドバー２０、作動子３０、モーター４０、制振ばね４６、およびピボットピン５０を備えるラッチ機構について詳細に説明する。ピボットピン５０は、キー溝１２に挿入されたキーと協働するように意図されるペグ５０ａを備える。ピボットピンはまた、作動子３０の表面３０ｂと協働するように意図された表面を有する凹部５０ｂを備える。ピボットピンはまた、ピボットピンばね５２のための台座５０ｃも備える。

作動子３０の胴体表面は略円柱状の形状を有し、作動子が解放位置にある場合に、サイドバー２０の一部を収容するように意図される、長手方向に延びる凹部３０ａを備える。図５ａおよび図５ｂに示したように、作動子の円筒面はまた、作動子の中間部分の周りに約２２５度の角度にわたって延びる凹部３０ｂも備える。この凹部は、作動子を機械的に復帰させるために、ピボットピン凹部５０ｂの底面と協働するように意図されている。作動子３０はまた、以下でさらに説明するように、作動子の過剰な運動を減衰し、かつ、ロック装置を槌打することによるロック装置の不正操作を困難にするために、制振ばね４６と協働するように意図された首部３０ｃを備える。さらに、作動子は、モーター４０のシャフトを収容するための軸線方向に延びる孔３０ｄも備える。

ここで、図６、図７、および図８ａ〜図８ｄを参照して、作動子３０と制振ばね４６との間の相互作用に関して説明する。好ましくはステンレスばね鋼製である制振ばね４６は、ほぼ直線状の第１長辺部および第２長辺部４６ａ，４６ｂを備える。長辺部４６ａ，４６ｂは、ほぼ直線状の短辺部４６ｃを介して相互に連結されている。従って、長辺部および短辺部は、一平面内に形成されている。長辺部４６ａ，４６ｂは、短辺部４６ｃとは反対側の端部において、各脚部４６ｄ，４６ｅへと移行する。各脚部４６ｄ，４６ｅは、長辺部および短辺部によって画定される平面に対してほぼ直交して延びる。

脚部４６ｄ，４６ｅは、互いに平行に延びている。
脚部４６ｄ，４６ｅは、作動子の首部３０ｃを締め付けている。首部３０ｃは、変化する曲率（ｒａｄｉｕｓ）を有する。図７を参照されたい。この図では、バネ脚部と同じ位置における、作動子の首部３０ｃの断面図が示されている。首部は回転対称性を有し、本質的に一定の半径を有する第１周縁部を呈する。第１周縁部は、図において、参照番号３０ｃ’で表される。これらの部分は、漸減する半径を有する第２周縁部分３０’’へと移行する。第３周縁部３０ｃ’’’はほぼ平坦である。制振ばね４６の２本の脚部４６ｄ，４６ｅは、回転対称性を有するため、対応する周縁部に同時に接する。

脚部４６ｄ，４６ｅは、常に、作動子首部３０ｃの、径方向において反対に位置する表面に接する。これにより、脚部４６ｄ，４６ｅは、作動子の首部３０ｃ上に、大きさは等しいが反対向きの力を作用させ、それによって、自動的に均衡が保たれる。これはいくつかの利点を伴う。第１に、制振ばねを、コアに固定することなく、組み立てることができる。図示した例におけるように、制振ばねは、単にモーター４０の径方向内方に配置されるだけで十分であり、それにより適所に維持される。したがって、容易に組み立てることができる。更に、均衡が保たれることにより、所定の力が確実に首部に及ぼされるため、精度を高め、かつ、性能を向上させる。

ばねの長辺４６ａ，４６ｂは、ばねの良好な動的特性を得るために、好ましくは可能な限り長く形成される。本実施の形態において、長辺４６ａ，４６ｂは、モーター４０の長さにほぼ相当する長さ、すなわち約１０ミリメートルを有する。

ここで、図８ａ〜図８ｄを参照して、首部の形状の機能について説明する。図８ａにおいて、作動子３０は、サイドバーのために設けられた作動子の凹部３０ａがサイドバーに対面する解放位置において示されている。この位置においては、サイドバーはコア１０の回転を阻止しないため、ロック装置は電気的に開放されており、脚部４６ｄ，４６ｅは第１周縁部３０ｃ’に接する。作動子がモーターによって回転し始めると、前記脚部は周縁部３０ｃ’’に向かって移動させられる。周縁部３０ｃ’’は、作動子が解放位置から回転させられると、脚に対して漸減する半径を呈する。図８ｂには、作動子が図８ａに示した位置から約１０度回転された位置が示されている。図８ｃには、さらなる回転後の位置が示されており、その位置では、作動子は合計で約４５度回転されている。この位置の作動子が、いわゆる槌打の間のような振動に晒される場合、制振ばね４６によって首部３０ｃの上に印加される力は、図８ｄに示すラッチ位置に向かう作動子の回転をもたらす。前記ラッチ位置では、作動子は合計で約９０度回転されている。この位置において、制振ばねの脚部４６ｄ，４６ｅは、周縁部３０ｃ’’’に接する。これらの部分は本質的に平坦であるので、作動子は図８ｄのラッチ位置において静止位置を有する。これは、この位置における作動子の振動は作動子に回転をもたらさないことを意味する。これは不正操作を大幅に困難にするものである。

制振ばねは、不正操作に対する予防として機能することに加えて、作動子の回転位置が急速に変化する際のオーバーシュートを低減するようにも機能する。施錠機能の遅延を回避するために、図８ａの解放位置と図８ｄのラッチ位置との間で作動子を回転させるためには、できるだけ短い回転時間が望ましい。制振ばねと作動子の首部との間の摩擦により、非常に速い回転速度が可能となると同時に、回転速度が急速にゼロになったときに、終了位置でのオーバーシュートが回避される。

図９および図１０に示す他の実施形態において、回転シャフトを有するモーター４０は、直線的に作動するモーターまたはソレノイド１４０に置き換えられている。このモーターまたはソレノイド１４０は、長手方向に可動な作動子１３０に接続される。作動子１３０には孔１３０ａが設けられており、その孔はサイドバー１２０上のピン１２０ａを受容するように構成されている。図１０に示す位置においては、サイドバーのピンが孔１３０ａと整合しているため、サイドバーを作動子に向かって移動させることができる。

上述したばね４６に対応する制振ばね１４６は、モーターおよび作動子を相互に連結するシャフトに接する。ここで、前記シャフトは作動子の一部であると考えられる。従って、この制振ばねは第１実施形態におけるものと同じ全体形状を有する。モーターシャフトは単に直線運動を行い、回転運動は行わないが、前記制振ばねの機能もまた、モーターシャフトの運動を減衰し、不正操作をより困難にすることである。必要に応じて、モーターシャフトは、長手方向において変化する直径を備えることができる。

第１実施形態のピボットピンに対応するピボットピン１５０は、ロック装置からキーを除去している間に、作動子を機械的に移動させるために提供される。従って、ピボットピン１５０には、ロック装置に挿入されたキーによって影響され得るタップ１５０ａまたは他の手段が備えられている。ピボットピン１５０はまた、ばね（図示せず）によってばね付勢されている。ピボットピンの回転中に（図１０ｂ参照）、その表面は、作動子の端面を圧迫し、作動子はモーターの方向に直線移動させられる（図１０ｃ参照）。それにより、孔１３０ａは、サイドバー１２０のピン１２０ａとの整合から外れて移動させられるため、サイドバーは作動子に向かって内側への移動が妨げられる。それにより、作動子１３０には、第１実施形態の回転作動子３０と同じ機能が与えられる。

本発明によるロック装置の好ましい実施形態について説明した。当業者であれば、添付した特許請求の範囲内において、これらを変更できることが理解されるであろう。
作動子のそのラッチ位置への電気的操作は、９０度の回転として記載した。サイドバーのための凹部３０ａが正確にサイドバーに直面していない限り、他の角度もまた実現可能であることが認識されるであろう。

作動子の首部によって画成される受け部は、異なる形状または作動子上の位置を有し得ることが認識されるであろう。
電気的に制御されたラッチ機構と従来のタンブラーピンとの組み合わせを示してきたが、この概念は、記載したラッチ機構以外の他のラッチを有さないロック装置にも適用可能であることが認識されるであろう。

制振ばね４６は特定の形状で記載した。ばねが、作動子の首部の径方向において反対に位置する表面に接するか、またはモーターと作動子とを相互に連結するシャフトに接する２つの相互に平行な脚部を呈する限り、このばねは異なる形状を有してもよいことが認識されるであろう。したがって、短辺部４６ｃは丸みを帯びた形状を有してもよい。

周知技術に従って構成されたロック装置のラッチ機構を示す図。 本発明によるロック装置を示す斜視図。 本発明によるロック装置に含まれる、サイドバー、作動子、モーター、ピボットピン、および制振ばねを備えるラッチ機構を詳細に示す図。 本発明によるロック装置に含まれる、サイドバー、作動子、モーター、ピボットピン、および制振ばねを備えるラッチ機構を詳細に示す別の図。 図３ａ及び図３ｂにおけるピボットピンを詳細に示す図。 図３ａ及び図３ｂにおけるピボットピンを詳細に示す別の図。 図３ａおよび図３ｂにおける作動子を詳細に示す図。 図３ａおよび図３ｂにおける作動子を詳細に示す別の図。 作動子と制振ばねとの間の相互作用を示す、モーターを除くラッチ機構の斜視図。 作動子の首部を示す断面図。 作動子の異なる回転位置における作動子および制振ばねを示す端面図。 作動子の異なる回転位置における作動子および制振ばねを示す別の端面図。 作動子の異なる回転位置における作動子および制振ばねを示す別の端面図。 作動子の異なる回転位置における作動子および制振ばねを示す別の端面図。 本発明の他の実施形態におけるラッチ機構を示す側面図。 図９のラッチ機構を示す平面図。 図９のラッチ機構を示す別の平面図。 図９のラッチ機構を示す別の平面図。

Claims (10)

1. 開口（４）を備えたハウジング（２）と、
   該開口（４）内に回転自在に取り付けられ、かつ、キーを受容するためのキー溝（１２）を備えるコア（１０）と、
   該ハウジング（２）とコア（１０）との間で協働し、かつ、該ハウジングに対して該コアが回転可能である解放位置と、該ハウジングに対する該コアの回転が阻止されるラッチ位置との間で移動可能であるラッチ要素（２０，１２０）と、
   該コア（１０）に取り付けられ、かつ、該ラッチ要素（２０，１２０）の解放位置への移動が許容される開口整合位置と、該ラッチ要素の解放位置への移動が阻止されるラッチ位置との間を移動可能である、電子的に制御可能な作動子（３０，１３０）と、
   該作動子の受け部（３０ｃ）に接するばね（４６）とを備えるロック装置であって、
   該ばねは２本の互いに平行な脚部（４６ｄ，４６ｅ）を備え、それらの脚部は、作動子の受け部の、径方向において反対に位置する表面に接することを特徴とする、ロック装置。
2. 前記ばねは、ほぼ直線状の第１長辺部および第２長辺部（４６ａ，４６ｂ）を備え、それらの長辺部は短辺部（４６ｃ）によって相互に連結されている、請求項１に記載のロック装置。
3. 前記長辺部（４６ａ，４６ｂ）および短辺部（４６ｃ）は、一平面内に形成されている、請求項２に記載のロック装置。
4. 前記長辺部（４６ａ、４６ｂ）は、短辺部（４６ｃ）とは反対側の端において、各脚部（４６ｄ，４６ｅ）へと移行する、請求項２または３に記載のロック装置。
5. 前記脚部（４６ｄ、４６ｅ）は、前記長辺部および短辺部によって画定される平面に対してほぼ直交して延びる、請求項３に記載のロック装置。
6. 前記作動子の受け部は、作動子の首部（３０ｃ）を含む、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載のロック装置。
7. 前記作動子の受け部は、作動子をモーターに接続するモーターシャフトの一部を含む、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載のロック装置。
8. 前記作動子の受け部（３０ｃ）は回転対称性を有する、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載のロック装置。
9. 前記受け部（３０ｃ）はほぼ一定の半径を有する第１周縁部（３０ｃ’）を備え、該第１周縁部は漸減する半径を有する第２周縁部（３０’’）に移行する、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載のロック装置。
10. 前記受け部（３０ｃ）はほぼ平坦な第３周縁部（３０ｃ’’’）を備える、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載のロック装置。

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