JP2015183751A - クラッチ装置及び該クラッチ装置を備えた電気錠 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で製造を容易にし、コストの低減を可能とする。
【解決手段】
本発明のクラッチ装置１０は、駆動側の回転に連動して回転可能に設けられるカムシャフト５５と、従動側の回転に連動して回転可能に設けられるアウターローター５４と、アウターローター５４とカムシャフト５５との間に介装される連結カム５６と、を備え、駆動側の回転力によりカムシャフト５５が回転すると、連結カム５６は支軸７７を中心としてカムシャフト５５と同方向に揺動し、楔ローラ８０ａがアウターローター５４に係合することにより、アウターローター５４がカムシャフト５５と同方向に回転する一方、従動側の回転力によりアウターローター５４が回転すると、カムシャフト５５は回転せず、アウターローター５４が空転するように構成されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動側の回転力を従動側に伝達する一方、従動側の回転力を駆動側に伝達しないように構成されるクラッチ装置、及び該クラッチ装置を備えた電気錠に関する。

従来、扉の木口に取り付けられるフロント板に対して進退可能に設けられるデッドボルトを電気的に駆動させて施解錠制御する電気錠が知られている。この電気錠には、デッドボルトを進退させるデッドカム（通称「ダルマ」）等のデッドボルト制御機構が設けられており、このデッドボルト制御機構は、減速ギア列を介してモーターに連結されると共に、停電等の万一の事故に備えて、サムターン或いはシリンダ錠にも連結されている。そして、火災や地震等で停電した場合には、室内側からはサムターンを使用することにより、或いは、室外側からは合鍵でシリンダ錠を操作することにより、電気錠を普通のシリンダ錠に切り替えて扉の施解錠を行っている。

ところが、デッドボルト制御機構をモーター及びシリンダ錠の両方に常時接続しておくと、一方が他方のブレーキになって電気錠が動かなくなる。そこで、この種の電気錠では、モーターによる駆動側の回転力を従動側のデッドカムに伝達する一方、サムターン等による従動側のデッドカムの回転力を駆動側に伝達しないようにするため、クラッチ装置を設けている。

従来のこの種のクラッチ装置としては、例えば電磁クラッチを内蔵し、この電磁クラッチを作動させて接続を切り替えるように構成したもの（例えば、特許文献１参照）や、或いは、ゼネバストップ機構を採用し、モーターでデッドボルトを駆動し終えた時に、自動的且つ機械的にデッドボルト制御機構とモーターとを切り離すように構成したもの（例えば、特許文献２又は３参照）等が公知である。

特開２００３−２３９６２５号公報 実公平３−１７０１２号公報 実公平３−５１４９７号公報

しかしながら、上記した従来のクラッチ装置は、いずれの方式も複雑な構成となるため、製造に手間が掛かり、コスト増大の要因になるという問題がある。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、簡単な構成で、製造が容易且つコストの低減が可能なクラッチ装置及び該クラッチ装置を備えた電気錠を提供することを目的とするものである。

本発明は、一端部からの駆動側の回転力を従動側に伝達する一方、他端部からの従動側の回転力を該駆動側に伝達しないように構成されるクラッチ装置であって、前記駆動側の回転に連動して回転可能に設けられ、外周に複数のカム面が形成されるカムシャフトと、前記従動側の回転に連動して回転可能に設けられ、前記カムシャフトの他端部に摺接可能な支持部と前記カム面を囲繞する外周部とが形成されるアウターローターと、前記アウターローターと前記カムシャフトとの間に介装され、前記各カム面に対応した位置において前記カムシャフトの回転軸に平行な支軸を中心として揺動可能に設けられ、該支軸の周方向両側に楔ローラがそれぞれ設けられる連結カムと、を備え、前記駆動側の回転力により前記カムシャフトが回転すると、前記連結カムは前記支軸を中心として該カムシャフトと同方向に揺動し、該支軸の周方向いずれか一方側の前記楔ローラが前記外周部に係合することにより、前記アウターローターが前記カムシャフトと同方向に回転する一方、前記従動側の回転力により前記アウターローターが回転すると、前記連結カムが揺動せず該連結カムの前記楔ローラが前記外周部に係合しないため、前記カムシャフトは回転せず、前記アウターローターが空転するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るクラッチ装置において、前記アウターローターの外周部の内面には、多数のクリック溝が周方向に形成されており、前記駆動側の回転力により前記カムシャフトが回転すると、前記連結カムは前記支軸を中心として該カムシャフトと同方向に揺動し、該支軸の周方向いずれか一方側の前記楔ローラが前記クリック溝に係合することにより、前記アウターローターが前記カムシャフトと同方向に回転する一方、前記従動側の回転力により前記アウターローターが回転すると、前記連結カムが揺動せず該連結カムの前記楔ローラが前記クリック溝に係合しないため、前記カムシャフトは回転せず、前記アウターローターが空転するように構成されていることを特徴としてもよい。

また、本発明に係るクラッチ装置には、前記カムシャフトを軸方向に沿って前記アウターローターの前記支持部側へ付勢する付勢部材が設けられていてもよい。

また、本発明に係るクラッチ装置において、前記カムシャフトの他端面には中心部に球面状の突起部が形成されており、該突起部を介して前記カムシャフトは前記アウターローターの前記支持部に摺接可能に設けられていてもよい。

また、本発明に係るクラッチ装置において、前記カムシャフトは３つの前記カム面を備えることにより軸方向視で略三角形状に形成され、前記連結カムは、該カム面に摺接するように形成される底部と、前記アウターローターの前記外周部の内面に転動可能な中央ローラを収容する中央収容部と、前記支軸の周方向両側において前記楔ローラを収容する側方収容部と、を備えていてもよい。

また、本発明は、上記したいずれかの構成を備えたクラッチ装置を備えた電気錠であって、前記クラッチ装置は、駆動モーターによる駆動側の回転力を従動側のダルマに伝達する一方、手動操作で該ダルマに加えられた従動側の回転力を前記駆動モーターに伝達しないように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で、製造が容易且つコストの低減が可能なクラッチ装置及び該クラッチ装置を備えた電気錠を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るクラッチ装置を備えた電気錠を示す概略説明図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ装置を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ装置の内部を駆動側から見た断面図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ装置のアウターローターを示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ装置の連結カムを軸方向から見た断面図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ装置の連結カムを外周方向から見た図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ装置の作用を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明のクラッチ装置を電気錠に適用した場合について例示して説明する。

まず、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態に係るクラッチ装置１０を備えた電気錠１１について説明する。ここで、図１はクラッチ装置１０を備えた電気錠１１を示す概略説明図である。

電気錠１１は、扉１２の木口側に内設される錠箱１３を備えている。この錠箱１３内には、駆動モーター１４と、駆動モーター１４の出力軸１５に一端部（図１では上端部）が接続されるクラッチ装置１０と、クラッチ装置１０の他端部（図１では下端部）に噛合する複数の歯車から成る伝動歯車１７と、伝動歯車１７の一つ歯車と噛合するセクターギア１８を有するデッドカム（通称「ダルマ」）１９と、デッドカム１９の作動アーム２１によってフロント板２０に対して出没するデッドボルト２２と、が配設されている。また、デッドカム１９には、室内側に取り付けられるサムターン２３と室外側に取り付けられるシリンダ錠２４とがそれぞれ接続されている。

錠箱１２の外部には、制御部２５が設けられ、この制御部２５には電源２６が接続されている。また、制御部２５は、錠箱１３内の駆動モーター１４及び基板２７に電線２８を介して電気的に接続されている。

次に、図２〜図７を参照しつつ、本発明の実施の形態に係るクラッチ装置１０について詳細に説明する。ここで、図２はクラッチ装置１０を示す側面図、図３はクラッチ装置１０を示す断面図、図４はクラッチ装置１０の内部を駆動側から見た断面図、図５はクラッチ装置１０のアウターローター５４を示す断面図、図６はクラッチ装置１０の連結カム５６を軸方向から見た断面図、図７はクラッチ装置１０の連結カム５６を外周方向から見た図である。

図２及び図３に良く示されているように、クラッチ装置１０は、ケーシング本体３０と蓋体３１とから成るケーシング３２を備えている。ケーシング本体３０には、駆動側の一端部から従動側の他端部に向かう軸方向に沿って、駆動側部分３３、中央部分３４、及び従動側部分３５がそれぞれ形成されている。

駆動側部分３３は外形が直方体形状を有しており、四隅には丸孔（図示せず）がそれぞれ軸方向に穿設されている。駆動側部分３３の内部には円柱形状の第１空間３６が形成されている。

中央部分３４は円筒形状を有しており、その内部には円柱形状の第２空間３７が第１空間３６と同心状に形成されている。第２空間３７は第１空間３６より僅かに小径に形成され、ケーシング本体３０の第１空間３６と第２空間３７との間には段差部３８が形成されている。中央部分３４の他端部の外形は駆動側部分３３と略同一形状を有し、四隅にはそれぞれ矩形の切欠部４０が形成されている。

従動側部分３５は円筒形状を有しており、その内部には円柱形状の第３空間４１が第１空間３６及び第２空間３７と同心状に形成されている。第３空間４１は第２空間３７より小径（例えば、第２空間３７の略１／３程度）に形成され、ケーシング本体３０の第２空間３７と第３空間４１との間には円環状の当接面４２が形成されている。

蓋体３１は、ケーシング本体３０の駆動側部分３３に重合可能な板状部分４３と、板状部分４３から駆動側に突出して形成される突出部分４４と、を備えて形成されている。

板状部分４３は正方形状を有しており、その四隅にはケーシング本体３０の前記丸孔に対応した位置にそれぞれ丸孔（図示せず）が穿設されている。そして、これらの各丸孔にボルト１６等を挿入することで蓋体３１をケーシング本体３０の駆動側に固定することができる。

板状部分４３の中心には、ケーシング本体３０の第１〜第３空間３６，３７，４１と同心状に円形の通孔４５が形成され、通孔４５は第１及び第２空間３６，３７より小径且つ第３空間４１より僅かに大径に形成されている。板状部分４３の内面には、ケーシング本体３０の第１空間３６に対応する位置に環状の隆起部４６が形成され、この隆起部４６は第１空間３６に嵌合可能となっている。隆起部４６の内周には通孔４５を外周側に凹部４７が環状に形成されている。

突出部分４４は、円筒形状を有する軸受部４８と、軸受部４８の一端に形成される円環状の端面部５０、とを備えて構成されている。軸受部４８の内部には円柱形状の空間５１が形成され、この空間５１は板状部分４３の通孔４５と同心状且つ同径に形成されている。端面部５０の中心には円形の軸孔５２が形成され、この軸孔５２は空間５１より小径に形成されている。また、突出部分４４の付け根部分の外周には、軸受部４８と同心状に段差部５３が円環状に形成されている。

ケーシング３２の内部には、従動側から駆動側に向かって順に、アウターローター５４とカムシャフト５５とが配設され、アウターローター５４とカムシャフト５５との間に連結カム５６が介装されている。

図３及び図５に良く示されているように、アウターローター５４は、円柱形状の軸部５７と、軸部５７の駆動側に形成される筒状部５８と、を備えて構成されている。

軸部５７は、ケーシング本体３０の従動側部分３５の第３空間４１に嵌合し、軸部５７から駆動側に結合部６０が突設されている。結合部６０は、軸部５７より小径の円柱体の一部分を軸方向に沿って切除した形状を有しており、ケーシング３２より従動側外部に突出している。

筒状部５８は、ケーシング本体３０の中央部分３４の第２空間３７に配設されている。筒状部５８は、当接面４２の内面に沿って形成される円板状の支持部６１と、支持部６１の外周縁部から駆動側に中央部分３４の内面に沿って形成される円筒形状の外周部６２と、を有しており、外周部６２の駆動側端面は開口されている。外周部６２の駆動側端部の内面には、多数のクリック溝６３が周方向に沿って所定間隔で形成され、各クリック溝６３は外側凹状に湾曲して形成されている。なお、クリック溝６３は必ずしも形成されていなくてもよい。

図３に示されているように、アウターローター５４とケーシング本体３０の間にはブッシュ６４が介装されている。ブッシュ６４は、従動側部分３５と軸部５７との間に介装される円筒部６５と、当接面４２と支持部６１との間に介装される円環部６６と、により構成されている。

図３及び図４に示されているように、カムシャフト５５は、円柱形状のシャフト本体６７と、シャフト本体の従動側外周部に形成されるカム部６８と、を備えて構成されている。

シャフト本体６７の駆動側端部は蓋体３１の空間５１に嵌合し、シャフト本体６７の駆動側端面から軸方向に沿って結合溝部６９が形成されている。この結合溝部６９は円柱体の一部分を軸方向に沿って切除した形状を有しており、蓋体３１の軸孔５２と同心状且つ同径に形成されている。また、シャフト本体６７の従動側端面には中心部に球面状の突起部７１が形成されており、この突起部７１を介してカムシャフト５５はアウターローター５４の支持部６１に摺接可能に設けられている。

カム部６８は、３つのカム面７０により構成され、軸方向視で略三角形状（おむすび状）に形成されている。各カム面７０は僅かに突状に形成され、各カム面７０の接続部分は湾曲して形成されている。

図３、４、及び図６，７に示されているように、連結カム５６は各カム面７０に対応した３箇所の位置に配設されており、各連結カム５６は軸方向視で長円形の両端をそれぞれ周方向に沿って僅かに湾曲させた形状を有している。各連結カム５６には、カム面７０に摺接するようにカム面７０の形状に対応して僅かに凹状に形成される底部７２と、中央部において径方向に僅かに突出する曲面状の頂部７３と、が形成されている。また、各連結カム５６には、中央において軸方向に沿って形成される円形の軸孔７４と、軸孔７４の周囲に形成される中央収容部７５と、軸孔７４の周方向両側にそれぞれ凹状に形成される側方収容部７６と、が形成されている。

軸孔７４にはカムシャフト５５の回転軸と平行な円柱形状の支軸７７が貫設し、支軸７７の両端２箇所には小径の結合部７８がそれぞれ突設されている。各結合部７８は円筒形状を有し、内面は螺刻されている。支軸７７の周囲には円筒形状の中央ローラ７９が回動可能に設けられている。中央ローラ７９は、連結カム５６の頂部７３より僅かに外側に突出し、アウターローター５４の外周部６２の内面に転動可能に設けられている。各側方収容部７６には、球形状の楔ローラ８０ａ，８０ｂがそれぞれ保持されている。

図３に示されているように、カム部６８の従動側のシャフト本体６７の端部にはインナーロータープレート８１が周設され、カム部６８の駆動側のシャフト本体６７にはインナーローターカバー８２が周設されている。すなわち、インナーロータープレート８１とインナーローターカバー８２とは軸方向両側からカム部６８及び連結カム５６を挟持するようにシャフト本体６７に取り付けられている。

インナーロータープレート８１は、アウターローター５４の支持部６１の内面に沿うと共に外周部６２に覆われるように円環板状に形成され、中央の円形開口８３にシャフト本体６７の端部が嵌合している。インナーロータープレート８１の外周部には、周方向に均等間隔で３個の丸孔８４が設けられている。各丸孔８４は各連結カム５６の軸孔７４に対応した位置に形成され、各丸孔８４には軸孔７４に貫設された支軸７７の従動側の結合部７８が嵌合可能となっている。これにより、結合部７８にネジ等を螺挿することで連結カム５６をインナーロータープレート８１に固定することができる。

インナーローターカバー８２は、アウターローター５４の筒状部５８の駆動側開口端面を閉塞すると共にケーシング本体３０の段差部３８に係合するように円環状に形成され、中央の円形開口８５にシャフト本体６７が貫挿している。インナーローターカバー８２の外周部には、周方向に均等間隔で３個の丸孔８６が設けられている。各丸孔８６は各連結カム５６の軸孔７４に対応した位置に形成され、各丸孔８６には軸孔７４に貫設された支軸７７の駆動側の結合部７８が嵌合可能となっている。これにより、結合部７８にネジ等を螺挿することで連結カム５６をインナーローターカバー８２に固定することができる。

インナーローターカバー８２の内面には円形開口８５の周囲に円環状の凹部８７が形成されており、この凹部８７にカム部６８の駆動側端部及び連結カム５６の駆動側部分が係合可能となっている。インナーローターカバー８２の外面の円形開口８５の周囲には、軸方向外側に僅かに突出するように円筒形状の突部８８が形成されている。これにより、インナーローターカバー８２の外面の突部８８の付け根部分に円環状に段差部が形成されている。

蓋体３１の内面の凹部４７にはバネガイド９１が嵌設され、バネガイド９１はシャフト本体６７が貫挿可能なように円環状に形成されている。バネガイド９１の内面には、インナーローターカバー８２の突部８８に対向するように円筒形状の突部９２が形成されており、この突部９２は軸方向内側に僅かに突出して形成されている。これにより、バネガイド９１の内面の突部９２の付け根部分に円環状に段差部が形成されている。

インナーローターカバー８２の突部とバネガイド９１の突部の外周には、付勢部材としてバネ９４が設けられている。このバネ９４はインナーローターカバー８２の段差部とバネガイド９１の段差部との間に介装されており、これによりカムシャフト５５は軸方向に沿ってアウターローター５４の支持部６１側へ付勢されている。

次に、上記した構成を備えたクラッチ装置１０を備えた電気錠１１の作用について説明する。

図４は駆動モーター１４が停止している状態を示している。この状態では、連結カム５６が支軸７７を中心として周方向に揺動していないため、いずれの楔ローラ８０もアウターローター５４のクリック溝６３に係合していない。そのため、図１に示されているように、室内側から摘みでサムターン２３を操作したり或いは室外側から合鍵でシリンダ錠２４を操作したりすることによってデッドカム１８に加えられた従動側の回転力が伝動歯車１７を介してアウターローター５４に伝達されても、アウターローター５４の外周部６２の内面を中央ローラ７９が転動し、アウターローター５４の回転力はカムシャフト５５には伝達されない。なお、この時、カムシャフト５５はバネ９４によってアウターローター５４の支持部６１側へ付勢されており、突起部７１が支持部６１の内面に接触しているが、突起部７１と支持部６１との間の接触圧により、カムシャフト５５がアウターローター５４と一緒に回転することはない。すなわち、この状態では、アウターローター５４は空転し、従動側の回転力は駆動モーター１４に伝達されない。

これに対して、駆動モーター１４が起動すると、図８に示されているように、出力軸１５を介してカムシャフト５５が一方向（図８では時計回り方向）へ回転するのに伴い、各連結カム５６は支軸７７を中心としてカムシャフト５５と同方向に揺動する。これにより、支軸７７の周方向いずれか一方側（図８では回転方向下流側）の楔ローラ８０ａが一つのクリック溝６３に係合し、アウターローター５４はカムシャフト５５と同方向に回転する。そして、このアウターローターの回転は、図１に示されているように、伝動歯車１７を介してデッドカム１８に伝達され、駆動側の回転力は従動側に伝達される。

なお、上記した実施の形態の説明では、本発明のクラッチ装置１０を電気錠１１に適用した場合について説明したが、これは単なる例示に過ぎず、本発明のクラッチ装置１０は電気錠１１以外の設備やシステムにも適用可能である。

また、上記した本発明の各実施の形態の説明は、本発明に係るクラッチ装置及び該クラッチ装置を備えた電気錠における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１０ クラッチ装置
１１ 電気錠
１４ 駆動モーター
１９ デッドカム（ダルマ）１９
５４ アウターローター
５５ カムシャフト
５６ 連結カム
６１ 支持部
６２ 外周部
６３ クリック溝
６８ カム部
７１ 突起部
７０ カム面
７２ 底部
７５ 中央収容部
７６ 側方収容部
７７ 支軸
７９ 中央ローラ
８０ａ，８０ｂ 楔ローラ
９４ バネ（付勢部材）

Claims (6)

1. 一端部からの駆動側の回転力を従動側に伝達する一方、他端部からの従動側の回転力を該駆動側に伝達しないように構成されるクラッチ装置であって、
   前記駆動側の回転に連動して回転可能に設けられ、外周に複数のカム面が形成されるカムシャフトと、
   前記従動側の回転に連動して回転可能に設けられ、前記カムシャフトの他端部に摺接可能な支持部と前記カム面を囲繞する外周部とが形成されるアウターローターと、
   前記アウターローターと前記カムシャフトとの間に介装され、前記各カム面に対応した位置において前記カムシャフトの回転軸に平行な支軸を中心として揺動可能に設けられ、該支軸の周方向両側に楔ローラがそれぞれ設けられる連結カムと、
   を備え、
   前記駆動側の回転力により前記カムシャフトが回転すると、前記連結カムは前記支軸を中心として該カムシャフトと同方向に揺動し、該支軸の周方向いずれか一方側の前記楔ローラが前記外周部に係合することにより、前記アウターローターが前記カムシャフトと同方向に回転する一方、
   前記従動側の回転力により前記アウターローターが回転すると、前記連結カムが揺動せず該連結カムの前記楔ローラが前記外周部に係合しないため、前記カムシャフトは回転せず、前記アウターローターが空転するように構成されていることを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記アウターローターの外周部の内面には、多数のクリック溝が周方向に形成されており、
   前記駆動側の回転力により前記カムシャフトが回転すると、前記連結カムは前記支軸を中心として該カムシャフトと同方向に揺動し、該支軸の周方向いずれか一方側の前記楔ローラが前記クリック溝に係合することにより、前記アウターローターが前記カムシャフトと同方向に回転する一方、
   前記従動側の回転力により前記アウターローターが回転すると、前記連結カムが揺動せず該連結カムの前記楔ローラが前記クリック溝に係合しないため、前記カムシャフトは回転せず、前記アウターローターが空転するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記カムシャフトを軸方向に沿って前記アウターローターの前記支持部側へ付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
4. 前記カムシャフトの他端面には中心部に球面状の突起部が形成されており、該突起部を介して前記カムシャフトは前記アウターローターの前記支持部に摺接可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のクラッチ装置。
5. 前記カムシャフトは３つの前記カム面を備えることにより軸方向視で略三角形状に形成され、前記連結カムは、該カム面に摺接するように形成される底部と、前記アウターローターの前記外周部の内面に転動可能な中央ローラを収容する中央収容部と、前記支軸の周方向両側において前記楔ローラを収容する側方収容部と、を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の請求項に記載のクラッチ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１の請求項に記載のクラッチ装置を備えた電気錠であって、
   前記クラッチ装置は、駆動モーターによる駆動側の回転力を従動側のダルマに伝達する一方、手動操作で該ダルマに加えられた従動側の回転力を前記駆動モーターに伝達しないように構成されていることを特徴とする電気錠。

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