JP4878964B2 - 電気錠のクラッチ機構 - Google Patents

Description

本発明は、電気錠のクラッチ機構に関する。

特許文献１には、「駆動歯車（クラッチ歯車）と、該駆動歯車の凹所に組み込んだ係合板（クラッチ板）とを備えた電気錠のクラッチ機構」が開示されている。この特許文献１は出願人が提案したものである。

ところで、特許文献１に記載のクラッチ歯車と、該駆動歯車の凹所に組み込んだ係合板（クラッチ板）との係合関係は、前記凹所内の被係合部（切欠部分）と係合板の弾性係合変位部（樹脂バネ部分）の係合突起との関係であることから、作動時に、駆動歯車が空転する恐れがある。この問題点に関して敷衍する。

例えば第１実施例のクラッチ機構は、「駆動歯車（クラッチ歯車）と、該駆動歯車の一側上面に形成した凹所内に組み込まれ、かつ、正常時には駆動アーム及び駆動歯車と一緒になって共働する非円形状の係合板とから成り、異常時に於いて、合鍵操作によって前記駆動アームを介して係合板に一定以上のトルクが加わった場合には、該係合板は、前記凹所の被係合部から外れるように内側に変位し得る弾性係合変位部を有する合成樹脂製の係合板（クラッチ板）とから構成」されている。

しかしながら、上記第１実施例は、係合板の弾性係合変位部の剛性的機能（硬さ）、弾性変位機能（軟らかさ）、弾性復帰機能（バネ力）等の各機能と駆動歯車の被係合部の形状（係止力、摩擦力）との微妙なバランスが要求される。

すなわち、両部材の係合関係が不十分（係合力が弱い）ならば、駆動歯車が空転する恐れがあり、一方、両部材の係合関係を強固（係合力が強い）ならば、合鍵等の操作部材を用いて解錠する際、相当な力を入れなければ係合板が簡単に単独回転しない（係合関係が弱い力で解消しない）という欠点がある。つまり、異常時、子供やお年寄りが簡単に解錠することができない。

そこで、特許文献１（先願の公開発明）の問題点を改良する新規なクラッチ機構の出現が要望されている。
特開２００６−１３８０７２号公報

本発明の所期の目的は、クラッチ歯車とクラッチ板と連係する係合爪片との係合、離脱関係を確実にすることである。第２の目的は、クラッチ歯車が一方向へ回転すると、クラッチ板も同じ方向へと回り、これにより駆動アームの係合突起は循環的な軌跡を繰り返すことができることである。付言すると、クラッチ歯車とクラッチ板の同方向の回転で、電気錠の施錠と解錠を繰り返すことができることである。第３の目的は、クラッチ歯車と係合する一つの係合爪片に負荷を集中させないことである。その他の目的は、明細書の記載により客観的に特定され得る。

本発明の電気錠のクラッチ機構は、制御部によって制御される駆動モータの駆動力をダルマ側へ伝えるクラッチ歯車を有する電気錠のクラッチ機構に於いて、前記クラッチ歯車に形成された環状凹所内のラチェト歯に対して係脱する係合爪片と、この係合爪片を軸支する前記環状凹所に嵌合するラッチ板とでクラッチ部材を構成し、前記係合爪片の一端部はクラッチ板に連係手段を介して軸支されていると共に、その他端部は前記ラチェト歯に係脱し、クラッチ歯車が駆動モータ側から駆動力を受けて所定方向へ回転すると、前記係合爪片の他端部がラチェト歯に係合することによりクラッチ板はクラッチ歯車と共働回転し、一方、ダルマ側からの操作力が駆動アームを介してクラッチ板に伝えられると、前記係合爪片の他端部がラチェト歯に噛み合わず、クラッチ板は、少なくとも所要量回転することを特徴とする。

（ａ）クラッチ歯車（内歯つめ車）と、このクラッチ歯車のラチェット歯（内歯）に係脱する係合爪片を備えたクラッチ板との組み合わせなので、簡単な機構によってクラッチ歯車とクラッチ板と連係する係合爪片との係合、離脱関係を確実にすることができる。したがって、特許文献１の問題点を解消することができる。
（ｂ）クラッチ歯車が一方向へ回転すると、クラッチ板も同じ方向へと回り、これにより駆動アームの係合突起は循環的な軌跡を繰り返すことができる。付言すると、クラッチ歯車とクラッチ板の同方向の回転で、電気錠の施錠と解錠を繰り返すことができる。
（ｃ）クラッチ歯車に複数個の内歯を形成し、一方、前記内歯に係脱する係合爪片が複数枚の実施例は、クラッチ歯車と係合する一つの係合爪片に負荷を集中させないことができる。
（ｄ）請求項６に記載の発明は、クラッチ板に複数の機能を持たせることができる。したがって、部品点数を減らすことができる。

（１）電気錠Ｘの主な構成部材
まず、図１乃至図１４に示す本発明の一実施例の構成・作用を説明する。図１、図２で示す本発明の電気錠Ｘは、図示しない信号検出手段と電気的に接続する制御部１、駆動モータ２、歯車伝達手段３、クラッチ機構Ｙ、クラッチ機構Ｙを構成するクラッチ歯車１１、クラッチ板２１および係合爪片２６、前記クラッチ板２１と係合する駆動アーム４、駆動アームに連動するダルマ５、該ダルマに連動するクランクアーム６、クランクアーム６を介して進退動するデッドボルト７等を備えている。

駆動モータ２は制御部１に制御（施・解錠用の電圧印加）されて駆動し、駆動モータ２の駆動力は歯車伝達手段３、クラッチ機構Ｙ及び駆動アーム４を介してダルマ５に伝わる。

一方、前記クラッチ機構Ｙは、例えば図示しない操作部材（例えば合鍵）の操作力により回転する前記ダルマ５の駆動力をクラッチ板２１の回転（例えば空回り）を介してクラッチ歯車１１（駆動モータ２）に対して切断可能である。

具体的には、例えば通常時に於いて、合鍵を施錠から解錠へ、解錠から施錠へと繰り返し操作しても、クラッチ板２１は、駆動アーム用の案内機構により空回りする方向へと循環的に案内されることから、クラッチ歯車１１は操作部材の操作力の影響を全く受けない。

付言すると、電動から手動操作に切り替え、操作部材を繰り返し施・解錠操作しても、係合爪片２６がクラッチ歯車１１のラチェト歯１６に噛み合わず、クラッチ板２１は同じ方向へ空転し続ける。この時、駆動アーム４は往復運動を繰り返すので、電気錠は駆動アーム４に連動するダルマ５を介して施錠及び解錠を繰り返すことが出来る。

（２）クラッチ機構Ｙ
まず、図３で示すように、本願発明のクラッチ機構Ｙは、クラッチ歯車１１と、このクラッチ歯車１１の筒状中心軸部に外嵌合する或いはクラッチ歯車１１の段差状凹所１５に添設状態に嵌め込まれる（本実施例）クラッチ板２１と、このクラッチ板２１に連係手段２２，２７を介して軸支されていると共に、前記クラッチ歯車１１の環状凹所１５に形成されたラチェト歯１６に係脱するよう前記凹所に組み込まれる係合爪片２６とから成る。

次に、クラッチ機構Ｙは、デッドボルト７の後方と錠箱の後壁９との間の空間部分に設けられ、軸孔を有するクラッチ歯車１１及び中心孔を有する円形状クラッチ板２１は、錠箱に横設軸架されたクラッチ軸１０に回転自在に設けられている。

そして、図１を基準にすると、クラッチ歯車１１の上方には、横方向の駆動モータ２の出力軸２ａに設けられた歯車２ｂが位置している。一方、クラッチ歯車１１の斜め下方には、ダルマ５が不番の支持座を介して回転自在に位置している。

さらに、駆動アーム４がダルマ５の右側に縦方向に配設されている。駆動アーム４の上端部は、クラッチ歯車１１の凹所側に添設状態に位置付けられ、その係合突起はクラッチ板２１の他側面に突起状に形成された第２係合部と係脱する。一方、駆動アーム４の下端部はダルマ５に枢着されている。

（３）クラッチ歯車１１
まず、図４を参照にしてクラッチ歯車１１の具体的構成を説明する。１２は歯車伝達手段３の最終歯車と噛合するギヤ部、１３はクラッチ軸１０が貫通（遊挿）する筒状中心軸部、１４は筒状中心軸部の軸孔、１５は一側面に形成された段差状凹所、１６は環状凹所１５の周面に形成された単数又は複数個のラチェト歯である。

付言すると、合成樹脂製のクラッチ歯車１１は、周側部の外周にギヤ部１２が形成されていると共に、その中心部に貫通孔（軸孔）１４を有する円形筒状の中心軸部１３が形成されている。そして、本実施例では、段差状凹所の段差面にクラッチ板を添設状態に嵌め込むことから、環状凹所１５の内壁底面から突出する中心軸部１３の突出量は適宜に設定され、クラッチ歯車１１の一側面（周面）より若干低い。また、ラチェト歯１６は、図４で示すように周方向に所定間隔を有して複数個（例えば４個）形成されている。さらに、クラッチ歯車１１は、軸孔１４を貫通するクラッチ軸１０に回転自在に設けられている。

（４）クラッチ板２１と係合爪片２６
次に、クラッチ板２１と係合爪片２６の具体的構成を説明する。クラッチ板２１と複数個の係合爪片２６は、「クラッチ部材」を構成し、クラッチ歯車１１に組合せられる。図１では、円形のクラッチ板２１が手前に見え、合計４枚の係合爪片２６が環状凹所１５内に周方向に沿って配列されていることを示している。図２では手前に位置するクラッチ板２１を省略し、環状凹所１５内の係合爪片２６がクラッチ歯車１１のラチェト歯１６にそれぞれ係合している状態を示している。また、図５の（ａ）はクラッチ板２１を示している。

例えば図５の（ａ）を参照にすると、クラッチ板２１は円板に形成され、その外径寸法は、環状凹所１５の内径寸法を考慮して適宜に設定されている。本実施例のクラッチ板２１は、図７で示すように、クラッチ歯車１１の環状凹所１５の段差面に嵌合する大きさに形成されている。クラッチ板２１は、その一側面に各係合爪片２６と係合する複数個の第１係合部２２を有し、また、他側面の周端部の一部には駆動アーム４と係合する突起状の第２係合部２３を有している。

しかして、前記第１係合部２２は、例えば支持孔２２であり、周方向に所定間隔を有して４個形成されている。この各支持孔２２には、各係合爪片２６の突起軸２７がそれぞれ係合する。一方、前記第２係合部２３は、クラッチ軸１０用の中心孔２４を基準にして左右対称の曲面状係合面２３ａ、２３ｂを有する銀杏の葉形状をしている。

次に、図３では、説明の便宜上、係合爪片２６を「１枚」示し、また、図５の（ｂ）は４枚の係合爪片２６を環状的に示している。４枚の係合爪片２６は、それぞれ同一構成なので、ここでは図３を参照にして説明する。係合爪片２６は弧状に形成され、一端部にはクラッチ板２１の第１係合部２２（支持孔）に係合する突起軸２７が形成され、一方、他端部にはクラッチ歯車１１のラチェト歯１６に係脱可能な係合爪２８が形成されている。

（５）係合爪片２６用の付勢手段
図８及び図９の（ａ）と（ｂ）は、係合爪片２６用の付勢手段２９の一例を示す。なお、図８では、説明の便宜上、付勢手段２９を一つの係合爪片２６に装着した場合を示し、他の付勢手段２９は割愛している。付勢手段２９はコイルバネ、板ばね等を任意に採用することができるが、例えば係合爪片２６の突起軸２７にコイルバネの中央部を巻装し、その一端部を係合爪片２６に形成した不番の支持溝内に嵌め込み、他端部をクラッチ板に設けたバネ端支持部２５に圧接する。したがって、各係合爪片２６は、係合時、付勢手段２９を介してラチェト歯１６に係合する。

（６）その他の構成と作用
まず、鎌片を備えたダルマ５は、半径外方向に複数個の連結突起を有している。その一つにポジション位置（施錠位置と解錠位置）に対応して所定方向に切り換え付勢するダルマ用付勢手段８が連結される。ダルマ用付勢手段８は、不番の棒状連結杆、連結杆に巻装された付勢バネを含んでいる。

次に、クランクアーム６の一端部６ａは、空洞状デッドボルト７のデッド用第１可動ピン４５に連結されていると共に、クランクアーム６の中間部分に設けられたクランク用第２可動ピン４６は、例えばクランクアーム案内部材の案内部に係合し、かつ、クランクアーム６の他端部６ｂは、ダルマ５の半径外方向突起する第１連結突起に枢着されている。

（７）クラッチ機構Ｙの構成・作用
前述したように、係合爪片２６はクラッチ歯車１１の環状凹所１５内に複数枚組み込まれている。しかも、係合爪片２６の一端部はクラッチ板２１に連係手段（２２，２７）を介して軸支されていると共に、その他端部はクラッチ歯車１１の環状凹所１５に形成されたラチェト歯１６に係脱可能である。

しかして、図１０で示すように、駆動モータ２側から駆動力がクラッチ歯車１１のギヤ部１２に伝わると、クラッチ歯車１１は矢印Ａで示す所定方向へ回転する。そうすると、係合時、付勢手段２９のバネ力により、各係合爪片２６は突起軸２７を支点にしてそれぞれ花びらの如く半径外方向へ開き、各他端部の係合爪２８がラチェト歯１６にそれぞれ同時に係合する。したがって、クラッチ板２１はクラッチ歯車１１と共働回転可能である。

（８）駆動モータの駆動力による施・解錠
本実施例の制御部１は、クラッチ歯車１１が一方向へ回転を繰り返すように駆動モータ２を制御する。例えば図１０、図１１で示すように、クラッチ歯車１１が矢印Ａで示す一方向へ回転すると、クラッチ板２１も同じ方向Ａへと回り、これにより駆動アーム４は矢印Ｂ方向に往復運動を繰り返す。この時、駆動アーム４の係合突起４ａは、後述するように一定の軌跡を描く。

図１２は駆動モータ２の駆動力によるクラッチ歯車１１、クラッチ板２１、駆動アーム４、ダルマ５およびクランクアーム６の動きを概略的に示したものである。また、図１３は案内機構（図７の符号３３）に案内される駆動アーム４の係合突起４ａの軌跡を示す概念図である。駆動アーム４の係合突起４ａは、錠箱内に設けた公知又は新規の案内機構３３（本実施例）に案内され、望ましくは、楕円形状の軌跡を描きながら循環的に回転する。

ここで、図１３を参照にして係合突起４ａの軌跡の一例を説明する。解錠時（デッドボルトの後退時）、駆動アーム４の係合突起４ａは、例えば案内軌道（例えば環状溝）の下方の位置ａ点にある。

そこで、今仮に、施錠信号を取得した制御部１から駆動モータ２に対して施錠用の電圧が印加されると、駆動モータ２が起動し、その駆動力は歯車伝達手段３に伝えられる。この歯車伝達手段３の伝動力は、クラッチ機構Ｙのクラッチ歯車１１に伝わる。クラッチ歯車１１が、図１０で示した矢印Ａ方向へ回転すると、前述したようにクラッチ部材２１，２６はクラッチ歯車１１と共に共働回転するので、駆動アーム４の係合突起４ａはクラッチ板２１の第２係合部２３に押圧されて弧状軌道を描きながら上方の位置ｂへと移行する。本実施例では施錠時（デッドボルトの突出時）、係合突起４ａはａ点とは反対側のｂ点にある。

次に、解錠信号を取得した制御部１から駆動モータ２に対して解錠用の電圧が印加されると、駆動モータ２が再起動し、その駆動力は前述したように歯車伝達手段３に伝えられる。この時、クラッチ歯車１１は施錠時の場合と同様に同じ方向（矢印Ａ）に回転し、また、クラッチ板２１も同じ方向Ａへと回転する。付言すると、係合突起４ａはｂ点からａ点へと対向側の弧状軌道を描きながら戻って来る。したがって、施・解錠を繰り返すと、係合突起４ａは案内機構３３に循環的に案内されると共に、駆動アーム４は上下方向へと往復運動を繰り返す。

なお、本実施例の係合突起４ａは、駆動アーム４の上端部の内外にそれ突出し、その内側突起部分はクラッチ板２１の突起状第２係合部２３に係合する反面、外側突起部分は案内機構３３を構成する軌道板３４と、該軌道板に対向的に配設された左右一組の位置変位ガイドバー３５に案内され、前記ガイドバーは、例えば素材自体のバネ力、連結バネ部材３６等を利用して互いに外拡変位可能である（図１３参照）。

（９）手動の操作力による施・解錠
図１４で示すように、手動の操作力がダルマ５側から駆動アーム４の係合突起４ａを介してクラッチ板２１の第２係合部２３に伝えられと、該クラッチ板２１が所定方向へ単独回転する。そうすると、係合爪片２６の弧状外周面はラチェット歯１６の弧状内周面を摺動することから、各係合爪片２６は付勢手段２９のバネ力に抗して突起軸２７を支点にして内側にしぼむように変位する。

したがって、各係合爪片２６の他端部の係合爪２８がラチェト歯１６に噛み合わず、クラッチ板２１は、少なくとも所要量回転する。本実施例では、駆動アーム４の係合突起４ａは、楕円軌道を有する案内機構３３に案内されることから、駆動モータの駆動力による施・解錠の場合と同様に循環的に一定の軌跡を移動する（図１１と同様）。

実施例の係合爪片２６は付勢手段２９を介してラチェト歯に係合するが、付勢手段２９に代えて吸着手段を用いても良い。図１５の（ａ）、（ｂ）は、吸着手段２９Ａの一例である。説明の便宜上、吸着手段２９Ａは一つの係合爪片２６の係合爪の部分と一つのラチェト歯１６の係止面の部分にそれぞれ設けているが、他の係合爪片２６及びラチェト歯１６も同様である。なお、吸着手段２９Ａは、係合爪片２６に固定された第１磁石２９ａと、ラチェト歯１６やクラッチ歯車１１の適宜箇所に固定（埋設等）され、かつ、前記第１磁石２９ａの極性に対応して吸着する第２磁石２９ｂとから成るが、係合爪片２６自体に磁性機能（通称「プラマグ」）を持たせても良い。

本発明は、主に錠前や建具の業界で利用される。

図１乃至図１４は本発明の最良の実施例を示す各説明図。図１５の（ａ）、（ｂ）は、本発明の要部の設計変更例を示す概略説明図である。
第１実施例の環境と主要部を示す概略説明図。 主要部の概略説明図（クラッチ板）。 クラッチ機構を構成する部材の概略説明図（斜視からの説明図、係合爪片や付勢手段は一つのみ示す）。 クラッチ歯車の正面図。 クラッチ部材を構成するクラッチ板（ａ）と係合爪片（ｂ）の各正面図。 図５（ａ）の６−６線拡大断面図。 主要部を組み合わせた状態の概略縦断面説明図 係合爪片用の付勢手段の装着位置を示す概略説明図。 （ａ）係合爪片と付勢手段との位置関係を示す分解斜視図。（ｂ）は係合爪片に付勢手段を装着した場合の概略断面説明図。 駆動モータの駆動力により、クラッチ歯車が一方向へ回転した場合における係合爪片の係合状態を示す概略説明図。 図１０の場合に於いて、クラッチ歯車とクラッチ板の回転方向を示す概略説明図。 図１０の場合に於いて、駆動アーム、ダルマ等の動きを示す概略説明図。 図１０の場合に於いて、施・解錠を繰り返したときの駆動アームの係合突起の軌道（軌跡）を示す概念図。 手動の操作力に基づきクラッチ板が所定方向へ単独回転する場合の概略説明図。 （ａ）と（ｂ）は、要部（係合爪片用付勢手段）の設計変更例を示す各概略説明図で、（ａ）は係合爪片が半径方向へ広がった状態を示す。（ｂ）はその逆である。

Ｘ…電気錠、Ｙ…クラッチ機構、１…制御部、２…駆動モータ、３…歯車伝達手段、４…駆動アーム、４ａ…駆動アームの係合突起、５…ダルマ、６…クランクアーム、７…デッドボルト、８…ダルマ用付勢手段、１０…クラッチ軸、１１…クラッチ歯車、１２…ギヤ部、１３…中心軸部、１４…貫通孔（軸孔）、１５…環状凹所、１６…ラチェット歯、２１…クラッチ板、２２…第１係合部、２３…第２係合部、２４…中心孔、２５…バネ端支持部、２６…係合爪片、２７…突起軸、２８…係合爪、２９，２９Ａ…付勢手段、３３…係合突起の案内機構。

Claims (6)

1. 制御部によって制御される駆動モータの駆動力をダルマ側へ伝えるクラッチ歯車を有する電気錠のクラッチ機構に於いて、前記クラッチ歯車に形成された環状凹所内のラチェト歯に対して係脱する係合爪片と、この係合爪片を軸支する前記環状凹所に嵌合するラッチ板とでクラッチ部材を構成し、前記係合爪片の一端部はクラッチ板に連係手段を介して軸支されていると共に、その他端部は前記ラチェト歯に係脱し、クラッチ歯車が駆動モータ側から駆動力を受けて所定方向へ回転すると、前記係合爪片の他端部がラチェト歯に係合することによりクラッチ板はクラッチ歯車と共働回転し、一方、ダルマ側からの操作力が駆動アームを介してクラッチ板に伝えられると、前記係合爪片の他端部がラチェト歯に噛み合わず、クラッチ板は、少なくとも所要量回転することを特徴とする電気錠のクラッチ機構。
2. 請求項１に於いて、制御部は、クラッチ歯車が一方向へ回転を繰り返すように駆動モータを制御することを特徴とする電気錠のクラッチ機構。
3. 請求項１又は請求項２に於いて、クラッチ歯車が一方向へ回転すると、クラッチ板も同じ方向へと回り、これにより駆動アームの係合突起は軌道板を含む案内機構により循環的な軌跡を繰り返すことを特徴とする電気錠のクラッチ機構。
4. 請求項１に於いて、係合爪片は付勢手段を介して、或いは吸着手段を介してラチェト歯に係合することを特徴とする電気錠のクラッチ機構。
5. 請求項１に於いて、ラチェト歯は凹所の内周面に所定間隔を有して複数個形成され、一方、係合爪片は円板状のラチェト板に第１係合部を含む連係手段を介して複数個軸支されていることを特徴とする電気錠のクラッチ機構。
6. 請求項１に於いて、クラッチ板は、クラッチ歯車の段差状凹所に添設状態に嵌め込まれ、その一側面には係合爪片と係合する第１係合部を有し、また、他側面には駆動アームと係合する第２係合部を有していることを特徴とする電気錠のクラッチ機構。

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