JP4462879B2

JP4462879B2 - クラッチ機構

Info

Publication number: JP4462879B2
Application number: JP2003309055A
Authority: JP
Inventors: 哲男堀畑
Original assignee: 美和ロック株式会社
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2023-09-01
Also published as: JP2005076785A

Description

この発明は、クラッチ機構に係り、特に、構造が簡単で作動が確実である、純機械的なクラッチ機構に関する。

高級な電気錠は、マイクロモーターの回転力を減速ギア列を介して直接デッドボルト制御機構に伝達する、所謂モーター駆動型式のものが多い。

この場合、デッドボルトと係合して直接これをフロント板から出し入れする所謂デッドカム等のデッドボルト制御機構は、減速ギア列を介してマイクロ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、室内側の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、室外側からは合鍵でシリンダ錠を制御することにより、室内側からはサムターンを使用することにより、電気錠を普通のシリンダ錠に切り替えて扉口の施解錠を行う。

ところで、デッドボルト制御機構をマイクロモーター及びシリンダ錠の双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い。

そこで、通常のモーター駆動電気錠は、内部にクラッチ機構を設け、マイクロモーターとデッドボルト制御機構を接続するときには後者とシリンダ錠を切り離し、シリンダ錠とデッドボルト制御機構とを接続するときには、後者とマイクロモーターとを切り離すようにしている。

従来のクラッチ機構は、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、或いは、例えば実公平３−１７０１２号公報、実公平３−５１４９７号公報に記載された電気錠のように、ゼネバストップ機構を採用し、マイクロモーターでデッドボルトを駆動し終えたとき、自動的かつ機械的にデッドボルト制御機構とマイクロモーターとを切り離すようにしている。

しかしながら、いずれの方式も複雑かつ高価となり、かかるモーター駆動電気錠の普及のネックとなっている。

そこで、本出願人は、先に、後記特許文献１を以て、構造が簡単で作動が確実な純機械的なクラッチ機構を提案した。この本出願の先の提案に係るクラッチ機構については、特許文献１に詳細に記載されているので、ここでは説明を省略する。
特願２００２−０３３３８７

上記特許文献１に記載の新規な純機械的なクラッチは、勿論所要の機能を発揮し、電気錠に組込まれて使用されており、それ自体不都合があるわけではない。

この発明は、上記純機械的なクラッチが作動原理上必要とする摩擦トルクの発生機構を改良し、クラッチの寿命を延長する目的でなされたものである。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、両端を基枠に回動自在に支承された棒状体で、少なくとも一方の支承部にＯ−リングを巻装して、基枠との間に摩擦トルクを発生させるようにした支軸と、この支軸に回動可能に支承され、外周面に母線に沿うｍ×ｎ（ｍ：１以上の正整数、ｎ：２以上の正整数）条の浅い第１円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した従動体と、支軸と回動可能に嵌合し、従動体と同軸かつ回動自在に遊嵌するカップ状の厚肉円筒体で、内周面にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の第１円弧溝より深い第２円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した駆動体と、この駆動体及び上記従動体との間における支軸に回り止めを施された状態で装着され、上記第１及び第２円弧溝との間にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の案内溝を放射状に、かつ等角度間隔で形成したホルダーと、支軸と平行な中心軸線を有する小円柱体であって、ホルダーの案内溝中において駆動体の半径方向に移動可能に案内され、案内溝中を外方に移動して駆動体の第２円弧溝中に係入したとき、従動体の第１円弧溝を脱出して、第１円弧溝を形成した円筒の外周面に乗り上がることができるようにその直径を設定したｎ個のローラーとを有してなり、クラッチが作動して駆動体と従動体とをローラーを介して機械的に連結するのに必要な、ホルダーを一時的に基枠に固定するための摩擦トルクを、支軸の少なくとも一端に巻装したＯ−リングによって発生させるようにしたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、両端を基枠に回動自在に支承された棒状体で、少なくとも一方の支承部にＯ−リングを巻装して、基枠との間に摩擦トルクを発生させるようにした支軸と、この支軸に回動可能に支承され、外周面に母線に沿うｍ×ｎ（ｍ：１以上の正整数、ｎ：２以上の正整数）条の浅い第１円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した従動体と、支軸と回動可能に嵌合し、従動体と同軸かつ回動自在に遊嵌するカップ状の厚肉円筒体で、内周面にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の第１円弧溝より深い第２円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成すると共に、トルクリミッターを内蔵した駆動体と、この駆動体及び上記従動体との間における支軸に回り止めを施された状態で装着され、上記第１及び第２円弧溝との間にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の案内溝を放射状に、かつ等角度間隔で形成したホルダーと、支軸と平行な中心軸線を有する小円柱体であって、ホルダーの案内溝中において駆動体の半径方向に移動可能に案内され、案内溝中を外方に移動して駆動体の第２円弧溝中に係入したとき、従動体の第１円弧溝を脱出して、第１円弧溝を形成した円筒の外周面に乗り上がることができるようにその直径を設定したｎ個のローラーとを有してなり、クラッチが作動して駆動体と従動体とをローラーを介して機械的に連結するのに必要な、ホルダーを一時的に基枠に固定するための摩擦トルクを、支軸の少なくとも一端に巻装したＯ−リングによって発生させるようにしたことを特徴とする。

上記のように構成された請求項１に記載の発明は、クラッチが作動して駆動体と従動体とをローラーを介して機械的に連結するのに必要な、ホルダーを一時的に基枠に固定するための摩擦トルクを、支軸の少なくとも一端に巻装したＯ−リングによって発生させるので、前記本出願の先の提案に係るクラッチ機構においてリング状のホルダーを直接、かつ渋い嵌合で基枠に支承させる場合と比較して、クラッチ機構の寿命が格段に伸びる、という効果を奏する。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果に加えて、従動体に連結されたデッドボルト制御機構がロックしたとしても、駆動体に内蔵されたトルクリミッターによりモーターが空回りするようになるので、モーターの焼付けを防止することができる、という別の効果を奏する。

摩擦係合を利用する機構の本質的な弱点である部材の摩耗を、支軸の支承部に巻装したＯ−リングにより従来のものと比較して格段に小さくした。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。なお、図示の実施例は、この発明によるクラッチ機構をモータ駆動電気錠の動力伝達機構に適用した場合を示すものである。

また、説明の都合上請求項２に記載の発明について説明する。それは、請求項２に記載の発明を説明すれば、請求項１に記載の発明も説明することになるからである。

図１において符号１はこの発明の一実施例によるクラッチ機構の全体を示し、このクラッチ機構１は、電気錠の基枠２に回動可能に支承された支軸３及びこの支軸に支承された２個の回転体並びに複数個（図示の実施例では４個）のローラーよりなる。

上記２個の回転体の内従動体４は、その外周に形成された第１歯車５を介して、図示しないサムターンに連結されている。

また、駆動体６は、トルクリミッター７、第２歯車８及び図示しない減速歯車列を介して図示しないマイクロモーターに連結されている。

上記した構成により、また、後述する電気錠の作用により、図示の電気錠は、それまでのサムターンを取り外して扉の内面に面付することにより、既設の錠前を電気錠に改造することを可能にするが、そのことはこの発明と直接の関係はないので、更に詳細な説明は省略する。

一方、上記支軸３は、図１に示すように、その一端（図１で上端）を大径にした段付の棒状体で、その下端部は横断面小判形の異形断面部となっている。

また、支軸の上記大径部には溝部９が形成されており、この溝部９に巻装されたＯ−リング１１を介して、基枠２に回動可能に支承されている。

したがって、支軸３は、摩擦係合を介して、換言すれば少し渋い嵌合で、その大径部を基枠２に支承させている。なお、上記Ｏ−リング１１は支軸３の他端部にも巻装してよい。

更にまた、支軸３の外周部には、その一端部から順に、後述する駆動体６、ホルダー１２及び従動体４が夫々装着され、Ｅ−リング１３によって抜け止めを施されてクラッチ１が組立られる。以下、各構成部材について詳細に説明する。

上記従動体４は、図１乃至図３に示すように、円筒体とその外側に一体かつ同軸に結合された偏平なカップ状体とからなり、カップ状体の内側における円筒体の外周面には、その母線に沿うｍ×ｎ（ｍ：１以上の正整数、ｎ：２以上の正整数）条の浅い第１円弧溝１４、１４が中心軸線回りに等角度間隔で形成されている。

また、従動体４のカップ状体の外周面に第１歯車５が形成されていることは前記した通りである。

更にまた、図２に示すように、従動体の筒状体の内筒は断面が円形であるから、支軸３の異形断面部と嵌合していても支軸３の回りを自由に回動できることは言うまでも無い。

一方、図示の実施例における駆動体６は、図４及び図５に示す外側リング１５と、図６乃至図８に示す本体部１６とをトルクリミッター７で相互に連結してなる。

上記外側リング１５は、内周面に球を押込んだ形状（図１参照）のクリック凹部１７、１７が等角度間隔で１２個形成されている。

上記クリック凹部１７を外側リングの内側から見るとＵ字形であり、図４に示すように上方から見ると、中心を見込む角度が１８０度以下の円弧の一部となる。

また、外側リング１５の外周面には前記第２歯車８が形成されている。

更にまた、図６及び図７に示すように、本体部１６の上方にはその中心軸線に垂直な４個のばね収納筒１８、１８が放射状に、かつ等角度間隔で形成されている。このばね収納筒１８の横断面形状は例えば円形であるとする。

上記本体部１６及び外側リング１５は、図１に示すように、同軸かつ回動可能に嵌合しており、本体部１６の上記各ばね収納筒１８内には、圧縮コイルばねとしてのクリックばね１９が弾装されている。

また、クリックばね１９は、ばね収納筒１８の開口端部及び前記クリック溝１７にまたがるように定座しているクリックボール２１をクリック溝１７に押し付けるように弾圧している。

上記したように構成されたトルクリミッター７は、第２歯車８にかかるトルクが一定の値以下の場合には、外側リング１５と本体部１６とをクリックボール２１を介して一体的に連結するが、例えば第１歯車が固定されるほどの抉りが従動側に生じると、クリックボール２１がクリック溝１７から押し出されてばね摺動筒１８内に移動し、このようにして外側リング１５が空回りしてマイクロモーターの焼き付きが防止される。

また、図７及び図８に示すように、本体部１６の下方には短い円筒の４個所を外側に膨らませた形状のスカート部２２が一体に形成されている。

このスカート部２２の４個所に等角度間隔で形成された突出部の内側は前記した第２円弧溝２３となっており、この第２円弧溝２３の深さは前記第１円弧溝１４より深くなるように設定されている。

他方、図１２示すように、従動体４と駆動体６との間における支軸３の部分には、ホルダー１２の平面部が回り止めを施された状態で挿設されている。

図示の実施例におけるホルダー１２は、例えば図９及び図１０に示すように、略方形で中央部に小判形の開口を有する平面部の４隅に、断面扇形のブロック体を一体に形成したもので、軽量化のために各ブロック体の外側の肉を盗んである。

そして、各ブロック体の間には計４個の案内溝２４、２４が形成されており、図１に示すように、各案内溝２４には、支軸３と平行な中心軸を有するローラー２５が支軸３の半径方向に移動可能に収納されている。

上記のように構成されたこの発明の一実施例によるクラッチ機構は、その主要な可動部材である駆動体のスカート部２２、ローラー２５及び従動体４の係合の態様は図１１に示すようになる。

すなわち、各ローラー２５は、ホルダー１２の案内溝２４内において支軸３の半径方向に移動可能に案内されているが、クラッチ機構に外力が作用しない常態においては、図１１に示すように、ローラー２５が第１及び第２円弧溝１４、１４の間で遊動できる。

一方、図示しないマイクロモーターにより電気錠として施解錠操作を行うときには、施錠或いは解錠の操作に対応して、駆動体６を図１１において時計方向或いは反時計方向に回動させる。

仮に施錠のため駆動体６を図１１及び図１２において反時計方向に回動させるものとすると、駆動体６の回動開始時には、基枠２に渋く嵌合している支軸３及びこれと一体のホルダー１２は一時的に固定されているから、駆動体の第２円弧溝２３の稜部（第２円弧溝とスカート部２２の内周面の交差部）がローラー２５を円周方向に押動するが、固定されたホルダー１２の案内溝２４との間に生じる楔作用により、各ローラー２５は駆動体６の半径方向に移動し、その一部が従動体の第１円弧溝１４に係入すると共に、これに弾圧される。

すなわち、各ローラー２５は、図１２において矢印方向に力を受け、駆動体の第２円弧溝２３の稜部と従動体の第１円弧溝１４との間に突っ張るようにして挟持される。

また、駆動体６はローラー２５、２５を介して従動体４に一体的に連結されるので、図示しないマイクロモータの回転力はこれも図示しない減速歯車列によって増力されて、従動体４を介してサムターン軸に伝達され、図示しないデッドカムを介してデッドボルトをフロント板から出し入れする。

このときには、ホルダー１２はローラー１４、１４を介して駆動体６に駆動されるから、その摩擦トルクにも拘らず基枠２に対して相対的に回動する。

一方、この電気錠を室外側からシリンダ錠、或いは室内側からサムターンを操作して機械的に施解錠するときには、何らの切り替え操作をすること無く、例えばサムターンを回して従動体４を図１１において時計方向或いは反時計方向に９０度回す。

すると、摩擦トルク及び支軸３を介して一時的に基枠２に固定されたホルダー１２に対し、従動体４のみが回動するから、その第１円弧溝１４に一部係入していた各ローラー２５は、第１円弧溝１４の稜部に円周方向に押動されるが、固定されたホルダー１２の案内溝２４との間に生じる楔作用により半径方向外側に移動して、図１３に示すように、従動体４の筒部の外周面に乗り上がる。

すると、サムターン軸は自由になるから、これを時計方向或いは反時計方向に回すことにより、デッドカムを駆動してデッドボルトをフロント板から出し入れできる。

すなわち、クラッチ機構１が作動してデッドカムをマイクロモータから切り離し、サムターン或いは合鍵による手動の施解錠操作を可能にする。

なお、請求項１に記載の発明は、請求項２に記載の発明と比較して、駆動体６がトルクリミッター７を内蔵してしていない点のみが異なり、そのクラッチとしての機能は請求項２に記載の発明と変るところはないから、更に詳細な説明は省略する。

この発明の一実施例によるクラッチ機構の拡大断面図。従動体の平面図。従動体の断面図。外側リングの平面図。外側リングの断面図。駆動体の一部断面平面図。駆動体の一部断面側面図。駆動体の下面図。ホルダーの一部断面側面図。ホルダーの下面図。この発明の一実施例によるクラッチ機構の要部を示す一部断面下面図で、常態を示す。この発明の一実施例によるクラッチ機構の要部を示す線図で、クラッチが繋がっている状態を示す。この発明の一実施例によるクラッチ機構の要部を示す線図で、クラッチが切れている状態を示す。

符号の説明

１クラッチ機構
２基枠
３支軸
４従動体
５第１歯車
６駆動体
７トルクリミッター
８第２歯車
９溝部
１１Ｏ−リング
１２ホルダー
１４第１円弧溝
１５外側リング
１６本体部
１７クリック溝
１８ばね収納筒
１９クリックばね
２１クリックボール
２２スカート部
２３第２円弧溝
２４案内溝
２５ローラー

Claims

両端を基枠に回動自在に支承された棒状体で、少なくとも一方の支承部にＯ−リングを巻装して、基枠との間に摩擦トルクを発生させるようにした支軸と、この支軸に回動可能に支承され、外周面に母線に沿うｍ×ｎ（ｍ：１以上の正整数、ｎ：２以上の正整数）条の浅い第１円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した従動体と、支軸と回動可能に嵌合し、従動体と同軸かつ回動自在に遊嵌するカップ状の厚肉円筒体で、内周面にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の第１円弧溝より深い第２円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した駆動体と、この駆動体及び上記従動体との間における支軸に回り止めを施された状態で装着され、上記第１及び第２円弧溝との間にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の案内溝を放射状に、かつ等角度間隔で形成したホルダーと、支軸と平行な中心軸線を有する小円柱体であって、ホルダーの案内溝中において駆動体の半径方向に移動可能に案内され、案内溝中を外方に移動して駆動体の第２円弧溝中に係入したとき、従動体の第１円弧溝を脱出して、第１円弧溝を形成した円筒の外周面に乗り上がることができるようにその直径を設定したｎ個のローラーとを有してなり、クラッチが作動して駆動体と従動体とをローラーを介して機械的に連結するのに必要な、ホルダーを一時的に基枠に固定するための摩擦トルクを、支軸の少なくとも一端に巻装したＯ−リングによって発生させるようにしたことを特徴とするクラッチ機構。
両端を基枠に回動自在に支承された棒状体で、少なくとも一方の支承部にＯ−リングを巻装して、基枠との間に摩擦トルクを発生させるようにした支軸と、この支軸に回動可能に支承され、外周面に母線に沿うｍ×ｎ（ｍ：１以上の正整数、ｎ：２以上の正整数）条の浅い第１円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した従動体と、支軸と回動可能に嵌合し、従動体と同軸かつ回動自在に遊嵌するカップ状の厚肉円筒体で、内周面にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の第１円弧溝より深い第２円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成すると共に、トルクリミッターを内蔵した駆動体と、この駆動体及び上記従動体との間における支軸に回り止めを施された状態で装着され、上記第１及び第２円弧溝との間にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の案内溝を放射状に、かつ等角度間隔で形成したホルダーと、支軸と平行な中心軸線を有する小円柱体であって、ホルダーの案内溝中において駆動体の半径方向に移動可能に案内され、案内溝中を外方に移動して駆動体の第２円弧溝中に係入したとき、従動体の第１円弧溝を脱出して、第１円弧溝を形成した円筒の外周面に乗り上がることができるようにその直径を設定したｎ個のローラーとを有してなり、クラッチが作動して駆動体と従動体とをローラーを介して機械的に連結するのに必要な、ホルダーを一時的に基枠に固定するための摩擦トルクを、支軸の少なくとも一端に巻装したＯ−リングによって発生させるようにしたことを特徴とするクラッチ機構。