JP4512909B2

JP4512909B2 - 磁石クラッチ

Info

Publication number: JP4512909B2
Application number: JP2000377373A
Authority: JP
Inventors: 雅巳古崎
Original assignee: 美和ロック株式会社
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: JP2002180713A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁石クラッチに係り、特に、構造が簡単で使い勝手が良い磁石クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内側から錠前を施解錠するサムターンは、通常、解錠時には摘みが縦になっており、施錠時には横になっていて、施錠、解錠の区別を室内側から容易に認識できるようになっている。
【０００３】
一方、電気錠は現在種々の型式のものが実用されているが、例えば実公平３−１６３６９号或いは実公平３−４１０１６号に記載の考案による電気錠は、錠箱内で揺動可能に支承され、外端をデッドボルトに形成された段部に内側から係合可能に臨ませた錠止レバーを電磁アクチュエータにより制御する。
【０００４】
この型式の電気錠は、構造が簡単であり、かつ錠止レバーをハンドルやサムターンと連係させることが容易なので多用されている。
【０００５】
しかしながら、この型式の電気錠は、通常、錠止レバーを制御する電磁アクチュエータがソレノイドであり、そのストロークが小さいので、施解錠時電磁アクチュエータで錠止レバーを駆動することは容易であるが、サムターンを駆動することができない、という若干の恨みが残る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
錠止レバーと共にサムターンも駆動するために有効な電磁アクチュエータは現在マイクロモータのみである、と言っても過言ではないが、減速機構を介してマイクロモータにより錠止レバーを制御する機構は、電気錠をシリンダ錠で施解錠する場合もあるので、必要に応じてこれをマイクロモータから切り離すクラッチ機構が原理上必要である。
【０００７】
従来のモータ駆動電気錠におけるクラッチ機構は、所謂電磁クラッチやゼネバ機構等により構成されているが、何れも構造が複雑であり、簡単な構造の錠止レバー方式の電気錠にとっては、牛刀で鶏を割くような不釣り合いな機構である。
【０００８】
そこで、この発明は、簡単な構造でかかる目的に応じて必要にして充分な機能を有し、しかも確実に作動する新規な磁石クラッチを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明は、クラッチ軸に回動自在に支承された駆動歯車と、この駆動歯車と同軸かつ相互に独立に回動可能に支承された従動歯車とを有し、これら駆動及び従動歯車の相互に対向する面の夫々に２ｎ（ｎ：正の整数）個の永久磁石を等角度間隔で円周方向に列設して環状の吸着部を形成すると共に、隣接する永久磁石を相互に異磁極とし、更に、上記駆動及び従動歯車を夫々の吸着部を対向させるようにしてクラッチ軸に落とし込み、吸着部を構成する永久磁石の内相互に異磁極となるもの同志が吸引されて一体に結合されるようにすると共に、従動歯車が動かない場合には、駆動歯車の回動を異磁極となる永久磁石の吸着面における滑りにより吸収し、更に、駆動及び従動歯車の吸着部が相互に同磁極となる角度範囲では、駆動歯車及び従動歯車を磁気吸引力及び反発力により、自動的にかつクリック感を伴って吸着面が相互に異磁極となる相対角度位置に戻すようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
なお、この実施例は、錠止レバー方式の電気錠にこの発明を適用したものであるが、この発明による磁石クラッチの構成及び作用効果を理解するためには電気錠の構成、及び作用効果を述べる必要があるので、図示の実施例では電気錠の全体の構成、及び作用効果をも説明することにする。
【００１１】
図１において符号１はデッドボルトを示し、このデッドボルト１は、錠箱２のフロント板３から出没自在に案内され、錠箱２内に弾装されたデッドばね４の弾力により、錠箱２外に突出する方向に付勢されている。
【００１２】
ちなみに、図１に示す電気錠におけるデッドボルト制御機構は、特許第３０２６２７３号の発明による錠止装置と同じ作動原理を採っている。
【００１３】
すなわち、図１及び図２に示すように、デッドボルト１の側面には複数個（図示の実施例では５個）の鋸歯状のラチェット突起５、５がデッドボルトの長さ方向に沿う前後方向に列設されている。
【００１４】
これに対応して、図１におけるデッドボルト１の上方には全体の形状が略Ｌ字形の爪レバー６が配設されており、この爪レバー６は中央部を回動可能に支承されている。
【００１５】
そして、その一端（図１で下端）に形成された爪（付番せず）を上記ラチェット突起５、５の斜面に係合可能に臨ませており、また、付番しない捩りコイルばねによって反時計方向に付勢された爪レバー６の上端は、フロント板３の裏面に設けられた磁石アクチュエータ７の下端背面に当接されている。
【００１６】
この磁石アクチュエータ７は、上端を錠箱の側板に支承されて錠箱２の側板に平行な平面内で回動可能に案内されており、その下端には、磁束が前後方向に向かうようにして図示しない永久磁石が装着されている。
【００１７】
この永久磁石は、扉枠に装着されたこれも図示しない他の永久磁石と閉扉時整合するようにその装着位置が規定されており、しかもこの永久磁石と扉枠側の他の永久磁石とは相互に異磁極となっているので、閉扉時、図１において鎖線で示すように、磁気反発力により磁石アクチュエータ７の下端が後方に移動し、爪レバー６を時計方向に駆動してその下端の爪とデッドボルトのラチェット突起５、５との係合を制御する。
【００１８】
なお、閉扉時このデッドボルト１を突出させる機構はこの発明の要旨ではないので、更に詳細な説明は省略する。
【００１９】
一方、図１に示すように、錠箱２の側板のほぼ中央にはクラッチ軸８が植設されており、このクラッチ軸８には、図１及び図３に示すように、側板９に近い方から順に、第２歯車（この発明における駆動歯車：以下第２歯車という）１１、一部の歯を切り欠いた第３歯車（この発明における従動歯車：以下第３歯車という）１２及び板材を図示のように折曲げ成形した錠止レバー１３の基端が夫々相互に独立して回動可能に軸支されている。
【００２０】
上記第２歯車１１は、図１に示すように、第１歯車１４及び減速機構１５を介してマイクロモータ１６に連結されている。
【００２１】
ちなみに、上記減速機構１５は、第１歯車１４と噛み合う第５歯車１７の図１における裏側にこの第５歯車と同軸かつ一体に結合された大径の傘歯車１８と、マイクロモータ１６の出力軸に装着され、大径の傘歯車１８と噛み合う図示しない小径の傘歯車とを有している。
【００２２】
また、上記第１歯車１４には、外周縁の例えば３ヵ所に円弧状の凹陥部を形成したタイミング円盤１９が同軸かつ一体に結合され、第１歯車１４の近傍に配設されたマイクロスイッチ２１のアクチュエータの先端がタイミング円盤１９の外周縁に弾接している。
【００２３】
上記した構成により、マイクロモータ１６が通電されて一方向に回転すると、第１歯車１４は減速機構１５を介して対応する方向に回動し、このときタイミング円盤１９の凹陥部がマイクロスイッチ２１のアクチュエータの先端を押出して図示しない制御回路を切替えるが、制御回路の構成によりマイクロモータ１６は回転を続ける。
【００２４】
しかして、第１歯車１４と一体のタイミング円盤１９が１２０度回動すると、マイクロスイッチ２１のアクチュエータの先端がタイミング円盤１９の次の凹陥部に落込み、マイクロモータ１６への通電が断たれてマイクロモータが停止すると共に、上記した制御回路の働きにより次のマイクロモータの作動時における回転方向が逆方向に切替えられる。
【００２５】
なお、マイクロモータを使用する機器においては、通常、マイクロモータへの通電を断つと同時にその両端を短絡してマイクロモータの慣性エネルギーを吸収することにより、歯車にかかる負荷を減少させるようにしているが、この発明においては、マイクロモータの慣性エネルギーは後述する磁石クラッチに吸収される。
【００２６】
また、図示の実施例では、第１歯車１４が１／３回転すると第２歯車１１が１／４回転、すなわち９０度回動するように、これらの歯車の歯数が設定されている。
【００２７】
一方、前記したように、また図３に示すように、第２歯車１１と第３歯車１２とは、前者の上面と後者の下面とを相互に接合させてクラッチ軸８に軸支されている。
【００２８】
そして、第２歯車１１の上面には、図４に示すように、計８個の扇形の永久磁石２２、２２が隙間無く円周方向に列設されて環状の吸着部２３が形成されている。
【００２９】
これに対応して、第３歯車１２の下面にも、図５に示すように、第２歯車における永久磁石と同形で同数の永久磁石２２、２２が隙間無く円周方向に列設されて環状の吸着部２３が形成されている。
【００３０】
上記のように構成された第２及び第３歯車１１、１２は、夫々の吸着部２３を対向させるようにしてクラッチ軸８に落とし込まれているので、吸着部２３を構成する永久磁石２２、２２の内相互に異磁極となるもの同士が吸引されて磁気的に一体に結合される。
【００３１】
すなわち、第２及び第３歯車１１、１２は磁石クラッチ２４（図１参照）を構成し、このように安定して両歯車が吸着されるときの相互の関係角度位置は、永久磁石２２の数が８個であるから、全部で４ヵ所となる。
【００３２】
他方、図１に示す電気錠の施錠状態において、基端（図１で右端）をクラッチ軸８に軸支された錠止レバー１３が、その自由端をデッドボルト１に形成された段部２５に係合可能に臨ませる角度位置をとっている。
【００３３】
すなわち、図３に示すように、錠止レバー１３を下方から突き抜けたクラッチ軸８の部分に捩りコイルばね２６（図面を明瞭にするため図１では付番しない）が巻装されており、この捩りコイルばね２６の両端において図３の下方に折り曲げられた掛け止め部の一方は錠止レバー１３の基端に突設されたばね掛け片２７（図１参照）に反時計方向から係合している。
【００３４】
また、捩りコイルばね２６の他方の掛け止め部は、図６にハッチングを施して示す第３歯車１３上面の凹陥部２８に挿入されている（図１参照）。
【００３５】
このとき、捩りコイルばねの両端の掛け止め部は少し拡開されるので、その反力により錠止レバー１３は図１で反時計方向に付勢されるが、自由端がデッドボルト１の段部２５に当接するので、錠止レバー１３は図示の角度位置を保つ。
【００３６】
上記のようにして、磁石クラッチ２４を介して第２歯車１１、第１歯車１４、及び減速機構１５を介してマイクロモータ１６に連結された第３歯車１２は、図１に示すように、第４歯車２９と噛み合い係合している。
【００３７】
この第４歯車２９は、そのモジュール及びピッチ円直径が第３歯車１２のそれと同じなので、第３歯車１２が９０度回動すればこれと逆方向に９０度回動する。
【００３８】
また、この第４歯車２９は、中央に開口したクラッチ孔３１を介して図示しない室内側のサムターンに連係されている。
【００３９】
なお、図１において符号３２は公知のリトラクター、符号３３はハンドルやノブに連結される戻しカム、符号３４は上下方向に延在し、上端部を回動可能に支承された解錠レバー、符号３５は水平方向に移動可能に案内された連絡杆である。
【００４０】
この発明の一実施例による制御機構を装備した電気錠は、上記のように構成されているので、閉扉時には図１で鎖線で示すように磁石アクチュエータ７が反時計方向に回動する。
【００４１】
その為、デッドボルト１が引込んでいても（図６参照）、爪レバー６が時計方向に回動してその下端の爪とデッドボルトのラチェット突起５との係合が解かれるので、デッドばね４の弾力によりデッドボルトがストライクのデッドボルト孔に投入されて自動的に施錠される。
【００４２】
この施錠状態では、前記したように錠止レバー１３の自由端がデッドボルト１の段部２５に係合可能に臨んでいるので、ハンドルを操作してリトラクター３２を時計方向に回しても、デッドボルトの段部２５が錠止レバー１３に衝止されて解錠することができない。
【００４３】
例えばテンキーボードを操作して正規の暗証番号を入力することによりこの電気錠の解錠信号を発生させると、マイクロモータ１６が所定の方向に回動し、図１に示す状態から第１歯車１４が反時計方向に回動する。
【００４４】
そして、前記したように第１歯車１４が反時計方向に１２０度回動すると、第２歯車１１及び磁石クラッチ２４を介してこの第２歯車１１と一体的に結合された第３歯車１２は時計方向に９０度、第４歯車２９は反時計方向に９０度夫々回動する。
【００４５】
したがって、捩りコイルばね２６を介して第３歯車１２に連係された錠止レバー１３も時計方向に回動するが、回動の途中でその自由端部がスイッチ台の一部を削いで形成したストッパー３６に当接し（図７参照）、以降は錠止レバー１３を第７図示の角度位置に残して第２〜４歯車１１、１２及び２９は夫々残りの角度を回動し、図７に示す状態に致る。
【００４６】
この過程における第３歯車１２と錠止レバー１３との相対回動は、捩りコイルばね２６（図３参照）の撓みという形で吸収されるので、部材に無理な力が掛かることはない。
【００４７】
解錠状態でも、デッドボルト１はストライクのデッドボルト孔に投入された侭であるので、図７に示すように、図示しないハンドルを回してリトラクター３２を操作し、その上端でデッドボルトの内端段部を内方に押動してデッドボルト１を錠箱内に引込ませることにより扉を扉枠から解放して入室する。
【００４８】
扉の開放時には、磁石アクチュエータ７の永久磁石が扉枠側の永久磁石から離間して図７で実線の位置を保つので、爪レバー６も図７で実線で示す角度位置を保ってデッドボルト１を錠箱２内に引っ込めた状態に保つ。
【００４９】
しかしながら、扉を完全に閉めると、磁石アクチュエータ７が再び作動して爪レバー６を介してデッドボルト１を自由にするので、デッドボルト１は再びストライクのデッドボルト孔に投入されて自動的に施錠される。
【００５０】
尤も、この施錠状態は完全な施錠状態ではなく、室外側からは図示しないハンドルを操作することにより、室内側からは図示しないサムターンを操作することにより、夫々デッドボルト１を錠箱２内に引っ込めることができる。
【００５１】
この電気錠の解錠状態では、第４歯車２９は図１に示す角度位置から９０度反時計方向に回動した角度位置にあって、その一部に形成された解錠突起３７が上記連絡杆３５の後端面に当接した状態にある（図示せず）。
【００５２】
そこで、電気錠を解錠しての入室後再び外出するときには、図７に示すように、サムターンを介して第４歯車２９を反時計方向に例えば２０度程度回動させ、その解錠突起３７及び連絡杆３５を介して解錠レバー３４を反時計方向に回動させ、それまでストライク孔に投入されていたデッドボルト１を錠箱内に引っ込める。
【００５３】
このサムターンによるデッドボルト１の操作時、第３歯車１２は第４歯車２９に従動して時計方向に約２０度回動する一方、磁石クラッチを介して第３歯車１２に連結された第２歯車１１は、第１歯車１４及び減速機構１５を介してマイクロモータ１６に錨止されているので、第２及び第３歯車１１、１２を相対的に捩るトルクは磁石クラッチのトルク容量を越え、磁石クラッチ２４の吸着部２３、２３に沿って滑りが生じ、上記第４歯車の約２０度の回動が可能になる。
【００５４】
サムターンによりデッドボルト１を錠箱２内に引っ込め、扉を開けた後は、前記したようにデッドボルト１は爪レバー６によって図７に示す位置を保持し、サムターンから手を離せば、磁石クラッチ２４の永久磁石２２、２２の磁気吸引力及び磁気反発力により、第２及び第３歯車１１、１２の相対角度位置は元に戻る。
【００５５】
一方、図１に示すように電気錠が施錠状態にあるとき室内側からこの電気錠を解錠するには、サムターンを介して第４歯車２９を図１で反時計方向に９０度回す。
【００５６】
すると、上記したように第２歯車１１はマイクロモータ１６に錨止されているので、第２及び第３歯車１１、１２の間で相対的に９０度角度位置がずれることになる。
【００５７】
具体的には、図１に示す角度位置から第４歯車２９が反時計方向に回動し、この回動に従動して、暫くの間は第３歯車１２と錠止レバー１３が一緒に時計方向に回動する。
【００５８】
このときには第２歯車１１は動かないので、磁石クラッチ２４が滑って上記第３歯車１２及び錠止レバー１３の回動を許容する。
【００５９】
そして、錠止レバー１３が前記ストッパー３６（図１参照）に当接するに致り、錠止レバー１３はそれ以上の回動を止め、第３歯車１２のみが第４歯車２９に従動して回動する。この間も磁石クラッチ２４は滑り続ける。
【００６０】
このとき、第３歯車１２が回動し始めてから４５度までは永久磁石２２、２２の磁気吸引力及び反発力が第３歯車１２の回動を阻止するマイナス方向に働き、サムターンを回す手に反力、換言すれば抵抗を呈する。
【００６１】
しかしながら、第３歯車１２の回動角度が４５度を越えると、今度は磁石クラッチ２４の磁気吸引力及び反発力がプラス方向に働き、サムターンを回す手の抵抗力が急減するばかりでなく、磁石クラッチ自身で回転を続けて、回転角度が９０度になると全永久磁石２２、２２が相互に異磁極となって吸着部が相互に吸着し合い、自動的に磁石クラッチが停止する。
【００６２】
すなわち、この磁石クラッチ２４は、９０度毎にクリック感を伴って回動し、また停止する。
【００６３】
前記したように、図示の実施例では永久磁石２２の数が片側で８個であるとしたから、９０度毎にクリック回動するが、片側で１２個（ｎ＝６）とすると、６０度毎にクリック回動する。
【００６４】
第３歯車１２が９０度回動して電気錠が解錠されたときの歯車の相互の角度位置はマイクロモータ１６により解錠したときと同じであり、サムターンを更に例えば２０度回動することによりデッドボルト１を錠箱内に引っ込めることができる。
【００６５】
なお、解錠状態にある制御機構を再び施錠するには、マイクロモータ１６を反対方向に回動してもよいし、また、入室後サムターンによって施錠することもできることは明らかであるから、更に詳細な説明は省略する。
【００６６】
また、前記したようにマイクロモータ１６による施解錠時、第４歯車２９を介して室内側のサムターンが回動するが、室内側のサムターンに品物が掛けてあったり、或いは人の体が寄り掛かっていてサムターンが回らないときには、磁石クラッチが滑るだけでマイクロモータに過負荷が掛からないことは言うまでもない。
【００６７】
更にまた、図示の実施例では、吸着部２３を構成する永久磁石の形状は扇形で、しかも隙間なく列設するものとしたが、これは、円形の永久磁石を間隔をおいて環状に列設してもほぼ同じ機能を得ることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明は、永久磁石の磁気吸引力を介して動力を伝達するようにしたので、従動歯車にかかる負荷トルクが磁石クラッチのトルク容量を越えたときクラッチの吸着部が滑り、クラッチの本来の機能を簡単な構造で発揮させることができる。
【００６９】
また、吸着部を構成する２ｎ個の永久磁石は、隣接するものが相互に異磁極となっているので、３６０／ｎ度毎にクリック感が生じ、使い勝手が良い。
【００７０】
更にまた、この発明による磁石クラッチは、マイクロモータが停止するときに回転系が保持している慣性エネルギーを吸着部の滑りによって吸収するので、マイクロモータ停止時各部材に過負荷が掛からず、長寿命を期待できるばかりでなく、従来マイクロモータを使用する機器に必要であったコイルの短絡機構を省略して構造を簡単にできる、等種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による磁石クラッチを装備した電気錠の側面図で、施錠状態を示す。
【図２】デッドボルトの平面図。
【図３】磁石クラッチ及び錠止レバー組立て体の側面図。
【図４】磁石クラッチを構成する第２歯車の平面図。
【図５】磁石クラッチを構成する第３歯車の下面図。
【図６】第３歯車の平面図。
【図７】この発明の一実施例による磁石クラッチを装備した電気錠の側面図で、解錠状態を示す。
【符号の説明】
８クラッチ軸
１１第２歯車
１２第３歯車
２２永久磁石
２３吸着部
２４磁石クラッチ

Claims

クラッチ軸に回動自在に支承された駆動歯車と、この駆動歯車と同軸かつ相互に独立に回動可能に支承された従動歯車とを有し、これら駆動及び従動歯車の相互に対向する面の夫々に２ｎ（ｎ：正の整数）個の永久磁石を等角度間隔で円周方向に列設して環状の吸着部を形成すると共に、隣接する永久磁石を相互に異磁極とし、更に、上記駆動及び従動歯車を夫々の吸着部を対向させるようにしてクラッチ軸に落とし込み、吸着部を構成する永久磁石の内相互に異磁極となるもの同志が吸引されて一体に結合されるようにすると共に、従動歯車が動かない場合には、駆動歯車の回動を異磁極となる永久磁石の吸着面における滑りにより吸収し、更に、駆動及び従動歯車の吸着部が相互に同磁極となる角度範囲では、駆動歯車及び従動歯車を磁気吸引力及び反発力により、自動的にかつクリック感を伴って吸着面が相互に異磁極となる相対角度位置に戻すようにしたことを特徴とする磁石クラッチ。