JP4072789B2 - アジャストタンブラー機構 - Google Patents

Description

シリンダーの１個の回転運動するタンブラーを多くの種類の鍵コードに合わせる技術に関する。

錠のシリンダーについて説明する。
シリンダーの主な種類はピンを使ったピンシリンダーと、タンブラーを使ったディスクシリンダーとロータリーディスクシリンダーの３種類である。ピンシリンダーはシリンダーの１区画毎にドライバーピンとガイドピンを１組として組み付けたもので、マスターキー装置を設ける場合はマスターピンを追加して設ける。近年はピッキング等の錠破りの技術が向上し、また建物や管理エリアが大規模化した事でピンシリンダーはますます複雑な構造となり、生産性の低下が問題となっている。

タンブラーを使ったシリンダーであって、合鍵を抜き差しした時にタンブラーが直線運動するシリンダーがディスクシリンダーであり、ロッキングバーを持たないものが多い。
このシリンダーは生産性が良いがピッキングに弱い欠点がある。

タンブラーを使ったシリンダーであって、合鍵を抜き差しした時にタンブラーが回転運動するシリンダーがロータリーディスクシリンダーである。このシリンダーの特徴は図１０で示したようにタンブラーが回転運動する事と、タンブラー（５１）に対してロッキングバー（６）を組み合わせた事である。その結果、生産性が高い事と合わせてピッキングが非常に難しい事が実証されている。
本発明はこのシリンダーの種類に基づく。
タンブラーを使ったシリンダーでは、シリンダーの１区画毎にタンブラー１個を組み付けるのが普通で、マスターキー装置等を設けてもその１個のタンブラーで対応する。

近年は合鍵コードを変える事を可能にした可変コードシリンダーが出現している。
例えば、タンブラーが直接運動するディスクシリンダーにおける可変コードシリンダーとして特許第３３７８６４５号（アルファ社）が挙げられる。

回転式タンブラーを持つロータリーディスクシリンダーにおける可変コードシリンダーとしては特開平７−２０７９９５に係るもの（サンポウロック社）が挙げられる。この特開平７−２０７９９５では合鍵の１つのコード毎に２個のタンブラーを使い、２個のタンブラーの組み合わせを変える事で鍵コードを変えるかなり複雑な機構で、タンブラーが複雑な動きをするものである。
タンブラーは本来、合鍵のキザミである鍵コード１箇所毎に１個組み付けるのが普通である。1箇所毎に２個を組み付けても、２個で鍵コード１箇所に対応したのでは、シリンダーの構造を複雑にして部品強度を低下させるだけで、シリンダーの鍵違い数は増えない。タンブラーを増やしたら増やしただけ鍵違い数を増やしたいものである。
特許第３３７８６４５号 特開平７−２０７９９５

近年は合鍵を紛失しても簡単に合鍵を別の合鍵に変える事のできる可変シリンダーの需要が増えている。
しかし、生産性が良く、大量の鍵違い数が確保し易く、破壊強度を確保し易く、ピッキングが難しく、小型化がし易い事等を満足させられる機構や構造を有する可変可能なシリンダーは存在しない。
そこで、かかる要求を満たす可変シリンダーの開発が望まれている。

まず目的の可変シリンダーを作るにあたり、現在最も広く流布しているロータリーディスクシリンダーの基本形を基に考える事にする。
図１０で示したのがロータリーディスクシリンダーの基本形である。この仕組みを説明する。
外筒（１）にロッキングバー定位溝（３１）を設ける。内筒（２）にロッキングバー（６）をバネで可動するように組み付ける。タンブラー（５１）にロッキングバー受け溝（５２）を設け、タンブラーをタンブラー軸（１１）に回転可能に組み付け、内筒とタンブラーの間にタンブラーバネ（１９）を組み付ける。以上が構造である。

合鍵を差さない時、または合鍵でない錠を差した時はロッキングバー（６）とタンブラー（５１）のロッキングバー受け溝（５２）の位置が合わず、内筒（２）を回そうとしてもロッキングバーがタンブラーの外周に当って動けず、ロッキングバーが外筒と内筒の間にクサビとなって内筒の回転を防止する。
このシリンダーのピッキングが難しい理由は、ロッキングバーをピッキングの道具を使って直接動かす事ができず、タンブラーを動かす事で間接的にロッキングバーが動く為に、指先の感触が得られない為である。

図１０Aは図２のC位置断面にあたり、図３の合鍵を差した状態で、合鍵の鍵コード１（２４）に合っている事を示す。ロッキングバー（６）とタンブラーのロッキングバー受け溝（５２）の位置が合う事で内筒を回すとロッキングバーがロッキングバー受け溝に入り、外筒と内筒の間を固定したロッキングバーのクサビが解け、内筒を回す事ができる。

図１０Bは図３の鍵コード３（２６）に合っている事を示す。
図１０Aと図１０Bのタンブラーの違いは、ロッキングバー受け溝の位置の違いである。
合鍵の鍵コードであるキザミの深さが５種類有るシリンダーでは、このロッキングバー受け溝位置の違うタンブラーを５種類用意して、合鍵のキザミに合わせてその５種類の中から選んでタンブラーをシリンダーに組み付けなければならない。

シリンダーにタンブラーを組み付けるにあたり、何種類ものタンブラーの中から１種類ずつ探して合鍵のキザミ毎に組み付けるのは面倒である。できればどの種類のキザミの深さでも１種類のタンブラーの組み付けだけで可能にしたい。
そのように考えて実現したのが図９Cで示した請求項１記載のアジャストタンブラーである。
アジャストタンブラーを使った図９と従来のタンブラーを使った図１０の、シリンダー構造を見比べればアジャストタンブラーの仕組みがわかり易い。

アジャストタンブラーを図９に基づいて説明する。
タンブラーのロッキングバー受け溝（２３）部分をタンブラー（１４）から分離してストッパー（２０）とした事。
タンブラーにギア（２９）を設け、ストッパーにギア（３０）を設け、タンブラーとストッパーをギアで連結した事。
ギアの連結位置を変える事でタンブラーに対してロッキングバー受け溝（２３）位置が変わり、タンブラーとストッパーの組み合わせだけで図１０Aと図１０Bの２種類のタンブラーに対応でき、その他の合鍵コードにも自由に対応できる事。
以上がアジャストタンブラーの機能であり特徴である。

先行技術と本発明の技術とを比べる為に特開平７−２０７９９５のタンブラーの原理を図１１で示したので、図９Cで示したアジャストタンブラーの原理と比べてみるとよい。
特開平７−２０７９９５では鍵コードを変える為に第１タンブラー（６１）と第２タンブラー（６５）を使い、各々のタンブラーを独立した個別のタンブラー軸（６２）（６６）に組み付け、第１タンブラーと第２タンブラーをギア（６４）（６７）で連結している。
この構造には多くの問題点が発見できる。
１つは単に複雑化しただけでタンブラーの強度を低下させ、生産性も低下する。
１つは２個のタンブラーが別の回転軸を持ち、回転半径が違った同士のタンブラーを連結する事でタンブラーの動きが複雑となる。
１つは合鍵と接触する第２タンブラーが、合鍵と接触する部分が回転軸との距離が短くなる事で、合鍵とタンブラーの接触角度が合鍵のキザミの深さの違いで大きく変化する。これは合鍵のタンブラーとの接触面が磨耗した時の誤作動の原因となる。
１つは従来のシリンダーと比べてタンブラー数が２倍となっても鍵違い数は増えない。

シリンダーを製品化するにあたり、各部品を組み付け易くする事で生産性を高める必要がある。また、各部品の作動精度を高め、強度を確保する必要がある。
それがシリンダーの信頼性となる。
特許文献１や２では、それを満足させる事は難かしいと思われる。
また、合鍵コードに合わせてタンブラーを可変させる為には、タンブラーとストッパーの分離と連結を正確に行なう必要がある。
それらすべてを可能にする為の１つの手段として考えたのが、ロッキングバーの回りをユニット化して内筒に組み付ける、請求項１記載のアジャストタンブラー機構である。そのロッキングバーユニットを示したのが図７Ｄと図８である。
これはタンブラーのロッキングバー受け溝部分を、タンブラーから切り離してストッパーとする事で、ストッパーをユニットに組み込む事を可能にしたものである。

ロッキングバーユニット機構を図７、図８、図９で説明する。
ロッキングバーユニットはストッパー（２０）をタンブラー（１４）からの分離と連結をし易くする為のものである。ロッキングバーガイド（８）は図９の内筒（２）のロッキングバー（６）周囲を内筒（２）から分離したものである。
そのロッキングバーガイド（８）とロッキングバー（６）とストッパー（２０）をセットにする事で、ロッキングバーのタンブラーからの切り離しと連結をスムーズにするとともに、セットになって各々の部品の補強をし合う。

請求項１記載のアジャストタンブラー機構を使って実現した、請求項２記載の可変機構を図５，６，７に基いて説明する。
外筒（１）に、内筒を１８０度回した時に、ロッキングバーユニットのロッキングバーガイド（８）が入る分離溝（１２）を設ける。
その外筒に、ロッキングバーユニットを組み付けた内筒（２）を組み付けたのが可変機構の構造である。
合鍵を差し込むと内筒（２）が回り、内筒が１８０度回った所でロッキングバーガイド（８）が分離溝（１２）に入る。ロッキングバー（６）とストッパー（２０）が、ロッキングバーガイドに一体にユニット化した事で、ロッキングバーガイドに合わせて動ごき、その結果ストッパー（２０）がタンブラー（１４）から分離する。

合鍵を１８０度回した位置で合鍵を抜き、別の鍵を差して鍵を定位方向に回し戻すと、ロッキングバーガイドは分離溝から離れる事で回転軸芯側に移動する。
ロッキングバーガイドにユニット化したロッキングバーとストッパーも、ロッキングバーガイドに合わせて移動し、ストッパーがタンブラーに各々のギアで直結する。
この時のタンブラーに対してストッパーの連結する位置が、自動的に後で差して回した鍵の鍵コード位置となる事で、前の合鍵が使えなくなり、内筒を１８０度回した位置で差して定位置に回し戻した別の鍵が合鍵となる。

この自動的に合鍵が変わる仕組みは、タンブラー（１４）とストッパー（２０）が離れた状態ではロッキングバー（６）とストッパー（２０）が離れる事が無く、合鍵を変える事でタンブラーだけが動いて、タンブラーとストッパーが新しい鍵の鍵コード位置で連結する為である。
その動きを助けるのがロッキングバーガイドで、それらを１組に考えたのがロッキングバーユニットである。

近年は鍵コードの変更が可能な可変シリンダーの需要が増えている。
しかし記述の通り機能面、生産性の面、強度の面、小型化の面等の要求を満たすシリンダーが見られない。現在広く流布しているロータリーディスクシリンダーを基に可変シリンダーにした特開平７−２０７９９５では、合鍵のコードであるキザミ１箇所毎にタンブラーを２個使う複雑な構造で、タンブラー毎に回転軸が違い、タンブラー毎に回転半径の違う２個のタンブラーの組み合わせ位置を変える事で、キザミの深さに対応している。
この仕組みではタンブラー毎の動きが複雑になりすぎ、タンブラー強度の確保も難しい。小型化や大量の鍵違い数確保も難しい。

発明のアジャストタンブラーの可変機構では、タンブラーを可変させる為の重要な部分であるロッキングバー（６）とストッパー（２０）を、内筒（２）から切り離したロッキングバーガイド（８）に、１体に組み合わせてロッキングバーユニットとした事で、ストッパーとロッキングバーの作動精度を向上させる事ができる。ユニット化する事で各部品が強度を補強しあい、シリンダーの強度を向上させる事ができる。
ユニット化する事でシリンダー組み立ての作業性を向上させる事ができる。

請求項１記載のアジャストタンブラーの構造を図９Cに基づいて説明する。
タンブラーのロッキングバー受け溝（２３）部分をタンブラー（１４）から分離してストッパー（２０）とする。タンブラーの、ストッパーを切り離した側にストッパーと連結する為のギア（２９）を設ける。ストッパーのタンブラーと切り離した側にタンブラーと連結する為のギア（３０）を設ける。
以上が構造である。
合鍵の鍵コードであるキザミの深さに合わせて、キザミ毎に１個のタンブラーとストッパーの連結位置を変える事で、１組のタンブラーとストッパーの組み合わせで多種類のキザミの深さに対応する事が可能となる。
この事が本発明の基本原理である。

タンブラーを可変させるにあたり、タンブラー（１４）とストッパー（２０）の分離と連結を、正確に行なう為の手段の１つがロッキングバーユニットである。
ロッキングバーユニットを図５，６，７，８に基いて説明する。
内筒（２）のロッキングバー（６）周囲を、内筒から分離してロッキングバーガイド（８）として、ロッキングバーガイドに、タンブラーから分離したストッパー（２０）と、ロッキングバー（６）を組み合わせて、１組のユニットとしたのがロッキングバーユニットである。

ロッキングバーガイド（８）とロッキングバー（６）とストッパー（２０）は、常に１体として動いている。
その為には、ロッキングバーガイドとロッキングバーとストッパーは、１組にしてユニットにした方がシリンダーを作る時の組立てに都合が良く、１組の動きにも都合が良い。それがロッキングバーユニットを考えた理由である。

請求項２記載の可変機構について図５，６，７、に基いて説明する。
これは内筒（２）を１８０度回した時に、ロッキングバーガイド（８）が位置する外筒（１）の内周に、ロッキングバーガイドが入る分離溝（１２）を設けたものである。
分離溝の働きは、ロッキングバーガイドが溝に入る事で、ロッキングバーガイドに１組として働くストッパー（２０）をタンブラー（１４）から切り離すものである。
また、ロッキングバーガイドが溝から出た時に、タンブラーにストッパーを連結するものである。

分離溝（１２）を、内筒を１８０度回した位置に設ける理由を説明する。
シリンダーに合鍵を抜き差しする位置は、一般に合鍵を抜いた時の位置１点である。合鍵をさして９０度回し、９０度戻して合鍵を抜く操作が一般的である。
このようなシリンダーに対しては、９０度以上の回転角度は不要な角度である。
シリンダー単体の構造は合鍵の３６０度自由回転である。
その為に、合鍵のコードを変える位置は合鍵を１８０度回した位置が都合が良い、図６，７がその可変機構の仕組みを示す。

請求項２記載の可変機構を持つシリンダーの使い方を説明する。
図５Ｂが合鍵を差した状態である。合鍵を左右に９０度回して施錠や解錠を行なう。その回転範囲で鍵コードを変える事はできない。
図６Ａが合鍵を９０度回した状態である。

合鍵を変えたい時は、合鍵又は合鍵に順ずる交換用の鍵を差して180度回した位置で、合鍵または交換用の鍵を抜く。１８０度回した状態が図６Ｂである。その位置で合鍵を抜いた状態が図６Ｃである。
次に新しい鍵を差して定位置まで１８０度回し戻す事で、新しい鍵が合鍵となり、以前の合鍵は使えなくなる。新しい鍵を差した状態が図６Ｄである。１８０度戻した状態が図６Ｅである。
その事を示すのが図６である。
図７はそのシリンダーを分解した部品を示す図である。

発明の可変シリンダーの斜視図である。 図１のAA断面を説明する図である。 図２のシリンダーの合鍵形状を示す。 図２のB位置輪切り断面を示す。 Ａ．図２のC位置輪切り断面で合鍵を抜いた状態を示す。 Ｂ．合鍵を差した状態を示す。 Ａ．図２のC位置輪切り断面で合鍵を９０度回した状態を示す。 Ｂ．合鍵を１８０度回した状態を示す。 Ｃ．１８０度回した位置で合鍵を抜いた状態を示す。 Ｄ．１８０度回した位置で別の鍵を差した状態を示す。 Ｅ．別の鍵を差して回し、定位置に戻した状態を示す。 Ｆ．別の鍵を抜き、別の鍵が合鍵になった事を示す。 Ａ．図５の外筒を示す。 Ｂ．図５の内筒を示す。 Ｃ．図５のタンブラーを示す。 Ｄ．図５のロッキングバーユニットを示す。 ロッキングバーユニットを分離した図である。 Ａ．請求項１記載のアジャストタンブラーを設けたシリンダーで、図３の鍵コード１にタンブラーを合わせた事を示す。 Ｂ．図３の鍵コード３にタンブラーを合わせた事を示す。 Ｃ．アジャストタンブラーの原理を示す。 Ａ．美和ロック社製のロータリーディスクシリンダーの仕組みを示し、図３の鍵コード１のタンブラーを示す。 Ｂ．図３の鍵コード３のタンブラーを示す。 特開平７−２０７９９５のタンブラーの原理を示す。 ロッキングバーガイドとストッパーの断面を示す。 図１２の斜視図を示す。

符号の説明

１ 外筒
２ 内筒
３ 鍵穴
４ 合鍵
５ 鍵溝
６ ロッキングバー
７ ロッキングバーバネ
８ ロッキングバーガイド
９ ロッキングバーガイドバネ
１０ 補強ピン
１１ タンブラー軸
１２ 分離溝
１３ 仕切り
１４ タンブラー１
１５ タンブラー２
１６ タンブラー３
１７ タンブラー４
１８ タンブラー５
１９ タンブラーバネ
２０ ストッパー
２１ 抜け止め
２２ シリンダー軸先
２３ ロッキングバー受け溝
２４ 鍵コード１
２５ 鍵コード２
２６ 鍵コード３
２７ 鍵コード４
２８ 鍵コード５
２９ ギア
３０ ギア
３１ ロッキングバー定位溝
３２ ロッキングバーガイド収納溝
３３ ロッキングバー収納溝
５１ タンブラー１
５２ ロッキングバー受け溝１
５３ 合鍵
５４ タンブラー２
５５ ロッキングバー受け溝２
６１ 第１タンブラー
６２ 第１タンブラー軸
６３ ロッキングバー受け溝
６４ ギア
６５ 第２タンブラー
６６ 第２タンブラー軸
６７ ギア
６８ 鍵穴

Claims (2)

1. 合鍵を抜き差しした時に、タンブラーが回転運動をするロータリーディスクシリンダーにおいて、タンブラーのロッキングバー受け溝（２３）部分をタンブラー（１４）から切り離してストッパー（２０）とし、タンブラーにストッパーと組み合わせるギア（２９）を設け、ストッパーにタンブラーと組み合わせるギア（３０）を設け、両ギアの組み合わせ位置を変える事によって、１個のタンブラーで多種類の鍵コードに合わせる事を可能にして、内筒の、ロッキングバー（６）の周囲を、内筒（２）から切り離してロッキングバーガイド（８）として、ロッキングバーガイド（８）に、ロッキングバー（６）と複数のストッパー（２０）を組み合わせて、ロッキングバーユニットとして内筒に組み付けたアジャストタンブラー機構。
2. ロータリーディスクシリンダーの外筒（１）の内周で、内筒（２）を１８０度回した位置に、ロッキングバーガイド（８）が入る分離溝（１２）を設け、ロッキングバーガイドが分離溝に入る事でタンブラー（１４）とストッパー（２０）が分離するシリンダーの構造で、その位置で合鍵が抜け、別の鍵を差し込む事が可能で、別の鍵を差し込んで元の定位位置に１８０度回すと、ロッキングバーガイド（８）が分離溝（１２）から離れ、ロッキングバーガイドに押入されたストッパー（２０）のギア（３０）がタンブラー（１４）のギア（２９）と噛み合い、噛み合った位置が後で差した別の鍵の鍵コード位置となり、その鍵が合鍵となる請求項１記載の機構を使ったシリンダーの可変機構。