JP2020051187A - 鍵機構 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成のクラッチ機構を用いて、電子錠で開錠後に停電となった場合でも、容易に施錠すること。【解決手段】電子錠と物理鍵の何れでも施錠・開錠することが可能な鍵機構は、物理鍵により回転させられる鍵側クラッチと、モータにより回転させられるモータ側クラッチと、鍵側クラッチとモータ側クラッチとの間に備えられた中間クラッチと、を含むクラッチ機構と、中間クラッチを鍵側クラッチおよびモータ側クラッチの一方に連結させる電気的連結手段と、中間クラッチと一体になって回転する施開錠部材であって、第１の回転方向に回転すると当該鍵機構を施錠の状態とし、第１の回転方向と逆方向の第２の回転方向に回転すると当該鍵機構を開錠の状態とする、上記施開錠部材と、を備える。電気的連結手段に通電されていない状態では、クラッチ機構は、手動で中間クランチを鍵側クラッチ及びモータ側クラッチから切り離すことが可能に構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、鍵機構に関し、特に、電動入力と手動入力のいずれによっても施錠・開錠（解錠）が行える鍵機構に関する。

鍵機構において、鍵の管理の煩雑さをなくすために物理鍵を使用することなく、開錠（解錠）、施錠を行うために電子錠（電気錠）にすることがある。ここで、電子錠（電気錠）とは、電気の力で施錠・解錠（開錠）を行う鍵と錠前のことをいう。電子錠（電気錠）では、モータ等のアクチュエータを使用して開錠（解錠）、施錠を行う。

電子錠（電気錠）には種々の型がある。例えば、カードをかざすだけで解錠できるリモコン・カード型や、あらかじめ設定した暗証番号を入力することで解錠する暗証番号型、登録した指紋を読み取り解錠する指紋認証型などがある。

しかしながら、電子錠（電気錠）にすると、停電時には開錠、施錠できないという課題がある。そこで、電子錠（電気錠）に物理鍵を併用することで、停電時にも開錠、施錠が可能になるようにしている。

本発明に関連する、種々の鍵機構が知られている。

例えば、特許文献１は、鍵（物理鍵）を用いた通常の開閉と鍵（物理鍵）を用いない簡易な開閉との双方を任意に選択することができる「施錠装置」を開示している。特許文献１に記載された施錠装置は、ドアの外側面に室外側ユニットが取り付けられ、ドア内部にドアを施錠・解錠するための施解錠駆動部が取り付けられている。施錠装置は、生体情報照合部としての指紋入力照合部を備えている。指紋入力照合部に指を押し当てることにより生体情報としての指紋データが入力される。指紋入力照合部は、指紋データと予め登録した登録指紋データとを照合して本人認証を行う。本人認証ができたときに指紋入力照合部から認証信号を出力して、施解錠駆動部を電気的に動作させ、ドアの施錠・解錠を可能とする。

特許文献１の施錠装置では、指紋データの照合により施解錠駆動部を電気的に動作させてドアの施錠・解錠することができると共に、電気的に動作される施解錠駆動部を機械的に手動操作してドアを施錠・解錠することができる。施錠装置では、電気的に動作される施解錠駆動部にロッドを介してキーシリンダを連結し、そのキーシリンダから鍵（物理鍵）により施解錠駆動部を機械的に手動操作してドアを施錠・解錠することができるように構成している。

特許文献２は、電動入力と手動入力のいずれによって確実に施錠・開錠を行うことができ、動作時に振動や異音が生じにくい「電気錠」を開示している。特許文献２に開示された電気錠は、錠の内部に、減速機付きのモータと、モータからの電動入力によって回転駆動される電動入力歯車（第１入力部材）と、鍵（物理鍵）またはサムターンからの手動入力によって回転駆動される手動入力軸（第２入力部材）と、手動入力軸と同心に配された出力軸（出力部材）と、電動入力歯車への電動入力と手動入力軸への手動入力のいずれかの回転駆動力に伝達する入力切替クラッチと、出力軸の回転によって進退するデッドボルトとを設けている。

入力切替クラッチでは、モータの駆動により中間歯車およびこれと一体の外輪に回転駆動力が加えられると、コイルばねの弾性力によって楔形空間の狭小部に押し込まれている回転方向前側のローラを介して外輪と内輪とがロックするので、外輪の回転（回転駆動力）が内輪および出力軸に伝達される。このときには、回転方向前側のローラがロック解除片の柱部を押すので、ロック解除片が固定された手動入力軸も共回りする。鍵（物理鍵）を鍵座および鍵軸に差し込んで所定方向に回転させると、鍵（物理鍵）の回転駆動力が鍵軸、第１部分歯車および手動入力歯車を介して手動入力軸に加えられ、入力切替クラッチによって出力軸に伝達される。出力軸の回転によってデッドボルトが進退し、施錠・開錠が行われるのは、モータを駆動したときと同じである。また、サムターンを所定方向に回転させても、鍵（物理鍵）を回転させる場合と同じ動作で施錠・開錠が行われる。

特許文献３は、電動式ドアロック装置に要求される機能を満たしつつ、全体構成を簡素化できると共に小型化、軽量化がはかれる「ドアロック装置のアクチュエータ装置」を開示している。特許文献３に開示されたドアロック装置のアクチュエータ装置は、手動ロックノブにより手動的に、およびモータにより電動的にドアロックの操作レバーを駆動し、施錠および解錠を行うようにしている。モータの回転軸と、軸部外周に螺旋条が形成された出力軸とを同一軸線上に配置すると共に、両者間にクラッチを設けている。操作レバーの一端が連結される作動ロッドの他端を出力軸の螺旋条と螺合させている。

このような構成のドアロック装置のアクチュエータ装置において、モータが回転するとクラッチを介してモータの回転軸と同一軸線上に配置された出力軸も回転する。すると、出力軸の軸部外周に形成された螺旋条と端部が螺合している作動ロッドは、その軸線方向にストロークして端部が連結された操作レバーを駆動することによりドアロック装置の施錠あるいは解錠が行われる。一方、手動ロックノブを手で操作するときには、直接操作レバーが駆動され、ドアロック装置の施錠あるいは解錠が行われる。遠心クラッチは、モータの回転軸に固着されるロータと、ロータに半径方向に穿設された収容孔に収容された磁石体と、ロータを囲繞し内方に対向配置された突出部を有するハウジング体とから構成される。制御信号からの信号によりモータが駆動されると、その回転軸と共にロータが回転する。

特開２００４−０７６２７７号公報 特開２０１８−１１５４２５号公報 実開平０１−１６８７６４号公報

特許文献１〜３にはそれぞれ次に述べるような問題がある。

特許文献１は、指紋データの照合により施解錠駆動部を電気的に動作させてドアの施錠・解錠することができると共に、電気的に動作される施解錠駆動部を機械的に手動操作してドアを施錠・解錠することができる施錠装置を開示している。しなしながら、特許文献１は、電気的な施錠・解錠と機械的な施錠・解錠との間の切り替えを行う（例えば、クラッチ等の）仕組み（機構）について何ら開示も示唆もしていない。

一方、特許文献２では、電動入力と手動入力のいずれによっても確実に施錠・開錠を行うために、電動入力歯車への電動入力と手動入力軸への手動入力のいずれかの回転駆動力を出力軸に伝達する入力切替クラッチを備えた、電気錠を開示している。しかしながら、入力切替クラッチは、複雑な構造をしている。

特許文献３は、手動ロックノブにより手動的に、およびモータにより電動的にドアロックの操作レバーを駆動し、施錠および解錠を行うようにした、ドアロック装置のアクチュエータ装置を開示している。特許文献３では、モータの回転軸と、軸部外周に螺旋条が形成された出力軸とを同一軸線上に配置すると共に、両者間にクラッチを設け、操作レバーの一端が連結される作動ロッドの他端を出力軸の螺旋条と螺合させている。しかしながら、特許文献３では、手動により施錠あるいは解錠状態を解除する場合、作動ロッドと螺合する出力軸がクラッチによるモータとの連結が解除されているとはいうものの、作動ロッドを移動させる際にそれに螺合する出力軸を回転させる必要がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成のクラッチを用いて、電子錠で開錠後に停電となった場合でも、容易に施錠することが可能な鍵機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る鍵機構は、電子錠と物理鍵の何れでも施錠・開錠することが可能な鍵機構であって、前記物理鍵により回転させられる鍵側クラッチと、モータにより回転させられるモータ側クラッチと、前記鍵側クラッチと前記モータ側クラッチとの間に備えられた中間クラッチと、を含むクラッチ機構と、前記中間クラッチを前記鍵側クラッチおよび前記モータ側クラッチの一方に連結させる電気的連結手段と、前記中間クラッチと一体になって回転する施開錠部材であって、第１の回転方向に回転すると当該鍵機構を施錠の状態とし、前記第１の回転方向と逆方向の第２の回転方向に回転すると当該鍵機構を開錠の状態とする、前記施開錠部材と、を備え、前記電気的連結手段に通電されていない状態では、前記クラッチ機構は、手動で前記中間クランチを前記鍵側クラッチ及び前記モータ側クラッチから切り離すことが可能に構成されている。

本発明によれば、簡易な構成のクラッチ機構を用いて、電子錠で開錠後に停電となった場合でも、容易に施錠することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る鍵機構のニュートラル状態を示す概略正面図である。 中間クラッチが鍵側クラッチに噛み合っている状態を示す概略正面図である。 物理鍵で、鍵機構を施錠した施錠状態および鍵機構を開錠した開錠状態を示す右側面図である。 中間クラッチがモータ側クラッチに噛み合っている状態を示す概略正面図である。 モータを回転させることで、鍵機構を施錠した施錠状態および鍵機構を開錠した開錠状態を示す右側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る鍵機構に使用される施開錠部材の施錠の状態を示す右側面図である。 物理鍵で、第２の実施形態に係る鍵機構を開錠したときの、図６の施開錠部材の開錠の状態を示す右側面図である。 モータを回転させることで、第２の実施形態に係る鍵機構を開錠したときの、図６の施開錠部材の開錠の状態を示す右側面図である。

本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明において、前後上下左右の用語を用いて方向を説明するが、これらは、説明のために用いるのであって、本発明を限定する趣旨ではない。

先ず、本明細書中で使用する用語について簡単に説明する。「付勢」とは、勢いが付されることを意味する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る鍵機構を示す概略正面図である。図１において、右側Ａが鍵側を示し、左側Ｂがモータ側を示している。

図示の鍵機構は、電子錠と物理鍵の何れでも施錠・施錠することが可能な鍵機構である。鍵機構は、電子ロック機構とも呼ばれる。本実施形態では、停電時にも運用可能な電子ロック機構を実現するために、鍵側Ａとモータ側Ｂの切替機能（クラッチ機構）を備える。

図１は、クラッチ機構が鍵側Ａにもモータ側Ｂにも連結していないニュートラル状態を示している。図１において、鍵側Ａに錠１を備え、モータ側Ｂにモータ８を備える。すなわち、鍵機構は、錠１を配置し、また電子的に開錠、施錠するためにモータ８を併用する。

通常はクラッチ機構を鍵側Ａに連結させておき（図２参照）、物理鍵を使用しなければ開錠できないようにしておく。物理鍵がない場合は、カード等の認証機能により、後述する切替機能（クラッチ機構）でモータ側Ｂに切り替え、モータ８で開錠させる。開錠後に停電しても、切替機能（クラッチ機構）をニュートラル状態にすることで施錠を可能にする。

図１において、錠１の後端に鍵側クラッチ２が配置されている。さらに、鍵側クラッチ２と同軸上にスライドクラッチ４、モータ側クラッチ３、およびギア７が配置されている。鍵側クラッチ２は物理鍵により回転させられる。モータ側クラッチ３は、モータ８により回転させられる。スライドクラッチ４は、鍵側クラッチ２とモータ側クラッチ３との間に備えられるので、中間クラッチとも呼ばれる。したがって、鍵側クラッチ２とモータ側クラッチ３と中間クラッチ４との組み合わせによって、上記クラッチ機構が構成される。鍵側クラッチ２とモータ側クラッチ３と中間クラッチ４とは同一軸線上に配置されている。なお、鍵側クラッチ２、モータ側クラッチ３、および中間クラッチ４は、図示しない開閉可能なカバーで覆われている。

ギア７はギアを介してモータ８と連結される。スライドクラッチ４にはロックアーム９が連結される。ロックアーム９は、スライドクラッチ４と一体になって回転する。ロックアーム９が錠１から平面視して時計回り（第１の回転方向）に回転すると、当該鍵機構は施錠の状態となる。一方、ロックアーム９が錠１から平面視して反時計回り（第２の回転方向）に回転すると、当該鍵機構は開錠の状態となる。したがって、ロックアーム９は、スライドクラッチ４と一体になって回転する施開錠部材として働く。

スライドクラッチ４は、上記軸線に沿って、図示しないスプリング等のリニア付勢手段で、常に鍵Ａ側に付勢されている。また、ロックアーム９は、上記時計回り方向（第１の回転方向）に、図示しないスプリング等の回転付勢手段で常に付勢されている。

スライドクラッチ４をソレノイド５等のアクチュエータおよびリンク機構６で駆動することで、クラッチ機構を、鍵側Ａとモータ側Ｂとの連結を切替できるようにしている。したがって、ソレノイド５とリンク機構６との組み合わせは、スライドクラッチ４を鍵側クラッチ２およびモータ側クラッチ３の一方に連結させる電気的連結手段として働く。

通常時は、モータ８およびソレノイド５を電気的に駆動して、物理鍵なしで開錠、施錠を行う。電子錠で開錠した後に停電したとする。この場合、ソレノイド５の吸着が切れて解放されることにより、クラッチ機構のモータ８への連結が切れ、鍵側Ａに連結される。上記カバーを開けて、手動でクラッチ機構を、鍵側Ａの連結も外し、モータ側Ｂにも連結していないニュートラル状態にすることにより、施錠を可能にする。ここで、クラッチ機構のニュートラル状態とは、スライドクラッチ４が鍵型クラッチ２及びモータ側クラッチ３から切り離された状態をいう。

次に、図２乃至図５を参照して、鍵機構（電子ロック機構）の動作について説明する。

まずは、図２に示すように、スライドクラッチ４は、図示しないスプリング等の回転付勢手段で、常に鍵Ａ側に付勢されているので鍵側クラッチ２に噛み合っている。この状態で、物理鍵がある場合は、物理鍵を反時計回り（左側に）９０度回転することにより鍵機構を開錠できる（図３の右側の図を参照）。鍵機構を施錠するときは、物理鍵を時計回り（右側に）９０度回転すればよい（図３の左側の図を参照）。

一方、物理鍵がないとする。この場合は、カード等を読取り装置（図示せず）にかざして、認証装置（図示せず）で認証ＯＫとなった（すなわち、カードから読み取ったデータと、予め登録されているデータとが一致した）とする。認証装置は、ソレノイド５に駆動電流を流して、図４に示すように、ソレノイド５によりリンク機構６を吸着することで、スライドクラッチ４をモータ側クラッチ３に連結させる。

この状態で、認証装置がモータ８へ駆動電流を流して、モータ８を回転させることでギア７を介して同軸に連結された機構により、ロックアーム９が錠１から平面視して反時計回り（第２の回転方向）に回転し、図５の右側の図に示すように鍵機構を開錠できる。このとき、モータ８の回転量はセンサ１０で監視される。鍵機構を施錠するときは、モータ８を開錠とは逆方向に回転させ、ロックアーム９を錠１から平面視して時計回り（第１の回転方向）に回転させればよい（図５の左側の図参照）。

電子錠の開錠後に停電したとする。この場合、図４の状態から停電によりソレノイド５の吸着が切れ、解放されて、図示していないスプリング（リニア付勢手段）により、スライドクラッチ４は鍵側Ａに移動する。このため、スライドスイッチ４は鍵側クラッチ２と連結し、図２の状態になる。

ここで、上記カバーを開けて、手動でスライドクラッチ４を左側にずらして、図１に示すように、スライドクラッチ４を鍵側クラッチ２とモータ側クラッチ３のいずれにも噛み合っていないニュートラル状態にする。その後、扉（図示せず）を閉じることで、時計回り方向にスプリング等の回転付勢手段で付勢されているロックアーム９が時計回りに回転し、鍵機構を施錠できる。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態おいては、以下に記載するような効果を奏する。

第一の効果は、第１の実施形態の鍵機構が物理鍵も併用している電子錠であるので、物理鍵でも電子的（電気的）にも鍵機構を開錠、施錠することができることである。

第二の効果は、第１の実施形態の鍵機構は電子錠であるが、開錠後に電気的でなくても手動で施錠をすることができるので、停電時にも施錠できることである。

［第２の実施形態］
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の第２の実施形態に係る鍵機構について説明する。図示の第２の実施形態に係る鍵機構は、施開錠部材として、第１の実施形態のロックアーム９の代わりに、カム１２と閂１１との組み合わせを用いている。

すなわち、第２の実施形態では、図６に示すようにロックアーム９の代わりにカム１２を配置し、カム１２で閂１１を昇降させることで、鍵機構の開錠、施錠を行うようにしている。

図６は鍵機構を施錠している状態を示す。図２と同様な状態で物理鍵があるとする。この場合は、図７に示すように、物理鍵を反時計回り（第２の回転方向）に９０度回転することにより、カム１２で閂１１を持ち上げ、鍵機構を開錠できる。鍵機構を施錠するときは、物理鍵を時計回り（第１の回転方向）に９０度回転すればよい。

物理鍵がないとする。この場合は、上述したようにカード等の認証機能で認証ＯＫとなったら、図４と同様にソレノイド５によりリンク機構６を吸着することで、スライドクラッチ４をモータ側クラッチ３に連結させる。この状態でモータ８を回転させることでギア７を介して同軸に連結された機構により、カム１２が反時計回り（第２の回転方向）に回転し、閂１１を持ち上げ、図８に示すように鍵機構を開錠できる。

本第２の実施形態では、閂１１にカム１２を時計回り（第１の回転方向）に回転させるだけの重量があれば、カム１２を常に時計回り（第１の回転方向）に付勢させるスプリング（回転付勢手段）を配置する必要はない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、これらに限られるものではない。例えば、本発明は、これまで説明した実施の形態の一部又は全部を適宜組み合わせた形態、その形態に適宜変更を加えた形態をも含む。

例えば、上記実施の形態では、リニア付勢手段が中間クラッチ４を軸線に沿って常に鍵側クラッチ２と連結する方向へ付勢して、切替機能のデフォルト位置を鍵側Ａとしたが、デフォルト位置をモータ側Ｂにしてもよい。すなわち、リニア付勢手段が中間クラッチ４を軸線に沿って常にモータ側クラッチ３と連結する方向へ付勢してもよい。このように配置することで、通常はクラッチ機構がモータ側Ｂに連結されているため、錠１に対してピッキングが行われても、開錠させることはできない。その結果、ピッキングを防止できるという効果を奏する。

また、上記実施の形態では、電子錠としてリモート・カード型を例に挙げて説明したたが、本発明は、暗証番号型や指紋認証型等の他の型の電子錠を使用してもよい。

１：錠
２：鍵側クラッチ
３：モータ側クラッチ
４：スライドクラッチ（中間クラッチ）
５：ソレノイド
６：リンク機構
７：ギア
８：モータ
９：ロックアーム
１０：センサ
１１：閂
１２：カム
Ａ：鍵側
Ｂ：モータ側

上記目的を達成するため、本発明に係る鍵機構は、電子錠と物理鍵の何れでも施錠・開錠することが可能な鍵機構であって、前記物理鍵により回転させられる鍵側クラッチと、モータにより回転させられるモータ側クラッチと、前記鍵側クラッチと前記モータ側クラッチとの間に備えられた中間クラッチと、を含むクラッチ機構と、前記中間クラッチを前記鍵側クラッチおよび前記モータ側クラッチの一方に連結させる電気的連結手段と、前記中間クラッチと一体になって回転する要素を含む施開錠部材であって、前記要素が第１の回転方向に回転すると当該鍵機構を施錠の状態とし、前記要素が前記第１の回転方向と逆方向の第２の回転方向に回転すると当該鍵機構を開錠の状態とする、前記施開錠部材と、を備え、前記施開錠部材は、常に前記第１の回転方向に回転するように付勢され、又は自重により前記要素を前記第１の回転方向に回転するように構成されており、前記電気的連結手段に通電されていない状態では、前記クラッチ機構は、手動で前記中間クラッチを前記鍵側クラッチ及び前記モータ側クラッチから切り離すことが可能に構成されている。

Claims (8)

1. 電子錠と物理鍵の何れでも施錠・開錠することが可能な鍵機構であって、
   前記物理鍵により回転させられる鍵側クラッチと、モータにより回転させられるモータ側クラッチと、前記鍵側クラッチと前記モータ側クラッチとの間に備えられた中間クラッチと、を含むクラッチ機構と、
   前記中間クラッチを前記鍵側クラッチおよび前記モータ側クラッチの一方に連結させる電気的連結手段と、
   前記中間クラッチと一体になって回転する施開錠部材であって、第１の回転方向に回転すると当該鍵機構を施錠の状態とし、前記第１の回転方向と逆方向の第２の回転方向に回転すると当該鍵機構を開錠の状態とする、前記施開錠部材と、
   を備え、
   前記電気的連結手段に通電されていない状態では、前記クラッチ機構は、手動で前記中間クランチを前記鍵側クラッチ及び前記モータ側クラッチから切り離すことが可能に構成されている、鍵機構。
2. 前記電気的連結手段は、ソレノイドと、該ソレノイドと前記中間クラッチとの間に配置されたリンク機構と、から成る、請求項１に記載の鍵機構。
3. 前記施開錠部材がロックアームから成る、請求項１又は２に記載の鍵機構。
4. 前記ロックアームを常に前記第１の回転方向に回転するように付勢する回転付勢手段を更に含む、請求項３に記載の鍵機構。
5. 前記施開錠部材は、カムと、該カムで昇降する閂とから成る、請求項１又は２に記載の鍵機構。
6. 前記鍵側クラッチと、前記モータ側クラッチと、前記中間クラッチとが同一軸線上に配置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の鍵機構。
7. 前記中間クラッチを前記軸線に沿って常に前記鍵側クラッチと連結する方向へ付勢するリニア付勢手段を更に備える、請求項６に記載の鍵機構。
8. 前記中間クラッチを前記軸線に沿って常に前記モータ側クラッチと連結する方向へ付勢するリニア付勢手段を更に備える、請求項６に記載の鍵機構。

Images