JP5595438B2

JP5595438B2 - 電子キー装置

Info

Publication number: JP5595438B2
Application number: JP2012067278A
Authority: JP
Inventors: 修也木村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: JP2013199744A

Description

この発明は、メカニカルキーがキー本体に装着される電子キー装置に関し、特にキー本体に装備されている蓄電装置の充電構造に関するものである。

近年、使用者が携帯する通信端末（電子キー）と作動制御装置との間で各種のキーコードを送受信して制御対象の作動を許可する電子キー装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載の従来の電子キー装置は、キーコードの送受信回路、およびこの回路を駆動するための二次電池を内蔵したキー本体と、二次電池の消耗や回路の破損により正常に通信できない場合に用いられるメカニカルキーと、を備え、メカニカルキーをキー本体に装着したときに、充電用端子を介して外部の充電器から二次電池に充電できるように構成されていた。

特開２００７−２７７９２６号公報

従来の電子キー装置では、メカニカルキーをキー本体に装着したときに、充電用端子を介して外部の充電器から二次電池に充電できるように構成されているので、充電用端子が汚れたり、変形したりすると充電できなくなり、さらには外部の充電器がない場所では充電できなくなるという不具合があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、発電手段をキー本体に内蔵し、充電用端子を不要とし、外部の充電器に頼ることなくキー本体に内蔵された蓄電装置を充電できる電子キー装置を得ることを目的とする。

この発明による電子キー装置は、キー本体と、上記キー本体に挿抜可能に装着されるメカニカルキーと、上記キー本体内に配設された蓄電装置と、上記キー本体に配設され、上記メカニカルキーの上記キー本体への挿抜動作により発電するように構成されて、上記蓄電装置を充電する発電手段と、を備えている。上記発電手段は、上記キー本体内に配設された圧電素子と、上記キー本体内に回転可能に配設され、回転して上記圧電素子を変形させる回転体と、上記メカニカルキーの上記キー本体への挿抜動作に連動して該メカニカルキーの挿抜方向に移動可能に該キー本体内に配設されたラックと、上記ラックの上記メカニカルキーの挿抜方向への往復運動を回転運動に変換して上記回転体の回転軸に伝達するギヤと、を備えている。

この発明によれば、発電手段がキー本体に配設されているので、充電用端子が不要となるとともに、外部の充電器に頼ることなく、発電手段を発電させて、蓄電装置を充電できる。

この発明の電子キー装置が適用される電子キーシステムの構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。この発明の実施の形態１に係る電子キー装置における充電動作を説明する模式図である。この発明の実施の形態２に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。この発明の実施の形態２に係る電子キー装置における充電動作を説明する模式図である。この発明の実施の形態３に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。この発明の実施の形態３に係る電子キー装置における充電動作を説明する模式図である。この発明の実施の形態４に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。この発明の実施の形態５に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。この発明の実施の形態６に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。この発明の実施の形態７に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。この発明の実施の形態８に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。この発明の実施の形態９に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。

まず、この発明の電子キー装置が適用される電子キーシステムについて図１を参照しつつ説明する。図１はこの発明の電子キー装置が適用される電子キーシステムの構成を示すブロック図である。

図１において、電子キーシステムは、車両の所定の場所に搭載された車載器１と、使用者が保有する携帯器としての電子キー装置７と、を備え、車載器１と電子キー装置７との間で通信することにより、電子キー装置７のＩＤコードを認証した場合に、車両に搭載された、例えばドア施開錠装置、エンジン始動装置等の制御機器６を作動させるものである。車載器１は、制御手段としてのＣＰＵ２、電子キー装置と通信するための送受信手段３、電子キー装置７のＩＤコードを含むアンサ信号を格納したメモリ４、制御機器６に制御信号を出力する駆動手段５などから構成されている。電子キー装置７は、制御手段としてのＣＰＵ８、車載器１と通信するための送受信手段９、個別ＩＤや登録されている車載器１のＩＤなどを格納したメモリ１０、蓄電装置１１、発電手段１２などから構成されている。

なお、電子キー装置７には、図示していないが、例えば蓄電装置１１の消耗により正常に通信できない場合に用いるメカニカルキーが備えられている。

つぎに、このように構成された電子キーシステムの動作について説明する。

まず、車載器１では、ＣＰＵ２の制御に基づいて送受信手段３を介して登録された電子キー装置７があるかどうかの判定を行うための第１リクエスト信号が定期的に送信される。そして、電子キー装置７からの第１アンサ信号を送受信手段３を介して受信すると、ＣＰＵ２は、この受信信号を解読し、メモリ４に格納されている第１アンサ信号を読み出し、受信した第１アンサ信号と照合する。読み出した第１アンサ信号と受信した第１アンサ信号とが一致すると、ＣＰＵ２は登録された電子キー装置７の番号を識別する第２リクエスト信号を送信する。

ついで、ＣＰＵ２は、電子キー装置７からの第２アンサ信号を送受信手段３を介して受信すると、この受信信号を解読し、メモリ４に格納されている第２アンサ信号を読み出し、受信した第２アンサ信号と照合する。そして、読み出した第２アンサ信号と受信した第２アンサ信号とが一致すると、ＣＰＵ２は登録された電子キー装置７のＩＤコードの認証を行うための第３リクエスト信号を送信する。

ついで、ＣＰＵ２は、電子キー装置７からの第３アンサ信号を送受信手段３を介して受信すると、この受信信号を解読し、メモリ４に格納されている第３アンサ信号を読み出し、受信した第２アンサ信号と照合する。そして、読み出したＩＤコードと受信した内容とが一致すると、ＣＰＵ２は制御信号を駆動手段５を介して出力する。これにより、制御機器６は、例えば車両のドアを解錠し、あるいはエンジン始動を許可するように作動する。

一方、電子キー装置７では、車載器１からの第１乃至第３リクエスト信号を送受信手段９を介して受信し、ＣＰＵ８は、その内容から自分に対してリクエストされたか否かを判断する。そして、リクエスト信号が自分に対してリクエストされたものと判断すると、ＣＰＵ８はメモリ１０に格納されているアンサ信号を読み出し、暗号化して送受信手段９から送信する。

また、電子キー装置７では、蓄電装置１１を充電する電力を発電する発電手段１２を備えている。そこで、蓄電装置１１が消耗したときに、発電手段１２を作動させ、蓄電装置１１を充電させることができる。これにより、煩雑な蓄電装置１１の交換作業が不要となるとともに、外部の充電器を用いることなく、簡易に蓄電装置１１を充電できる。なお、蓄電装置１１には、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウム二次電池、リチウムイオン電池などの二次電池やコンデンサなどが用いられる。

以下に、電子キー装置の構成について具体的に説明する。

実施の形態１．
図２はこの発明の実施の形態１に係る電子キー装置の構成を示す模式図、図３はこの発明の実施の形態１に係る電子キー装置における充電動作を説明する模式図である。

図２および図３において、電子キー装置７Ａは、キー本体２０と、キー本体２０に挿抜可能に構成されたメカニカルキー２１と、キー本体２０内に配設された発電機２２と、メカニカルキー２１の挿抜方向に移動可能にキー本体２０内に配設されたラック２３と、ラック２３をメカニカルキー２１の抜き方向に付勢するばね２４と、発電機２２の回転軸２２ａに固着されてラック２３に歯合するギヤ２５と、を備えている。ラック２３は、メカニカルキー２１のキープレート２１ａが挿入可能な有底筒状体に作製されている。なお、発電機２２、ラック２３、ばね２４およびギヤ２５が発電手段を構成する。また、キー本体２０には、図示されていないが、ＣＰＵ８、送受信手段９、メモリ１０、蓄電装置１１などが内蔵され、車載器１と通信できるようになっている。

このように構成された電子キー装置７Ａでは、メカニカルキー２１が挿入されていない状態では、ラック２３がばね２４の付勢力に押圧されてキー本体２０のキー挿入口側に位置している。そこで、メカニカルキー２１がキー挿入口からキー本体２０内に挿入されると、メカニカルキー２１のキープレート２１ａの先端側が、図２に示されるように、ラック２３内に挿入される。そして、キープレート２１ａの先端がラック２３の底部に当たると、ラック２３は、図３に示されるように、メカニカルキー２１の挿入力によりばね２４の付勢力に抗してメカニカルキー２１の挿入方向に移動する。このラック２３の直線運動が、ラック２３とギヤ２５との噛み合いにより回転運動に変換され、発電機２２の回転軸２２ａが回転され、発電機２２が発電する。

また、メカニカルキー２１をキー本体２０から抜くと、ラック２３がばね２４の復元力によりメカニカルキー２１の抜き方向に移動する。このラック２３の直線運動が、ラック２３とギヤ２５との噛み合いにより回転運動に変換され、発電機２２の回転軸２２ａが回転され、発電機２２が発電する。

このように、実施の形態１によれば、メカニカルキー２１をキー本体２０に挿抜することにより発電機２２を発電できるので、充電用端子を不要とし、外部の充電器に頼ることなく、蓄電装置１１を簡易に充電できる。

なお、上記実施の形態１では、１つのギヤ２５を用いてラック２３の移動力を回転力に変換して回転軸２２ａに伝達するものとしているが、複数のギヤの輪列を用いてラック２３の移動力を回転力に変換して回転軸２２ａに伝達してもよい。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る電子キー装置の構成を示す模式図、図５はこの発明の実施の形態２に係る電子キー装置における充電動作を説明する模式図である。

図４および図５において、永久磁石２６がメカニカルキー２１Ａのキープレート２１ａの先端側に埋設されており、コイル２７がキープレート２１ａの永久磁石２８の埋設領域の挿抜経路を囲繞するようにキー本体２０内に配設されている。ここで、永久磁石２６とコイル２７が発電手段を構成している。
なお、実施の形態２は、発電手段として永久磁石２６とコイル２７を用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された電子キー装置７Ｂでは、メカニカルキー２１Ａをキー本体２０に挿抜すると、メカニカルキー２１Ａの先端側に埋設された永久磁石２６が、図４および図５に示されるように、コイル２７に挿抜される。このとき、電磁誘導により電流がコイル２７に流れ、発電が行われる。

したがって、この実施の形態２においても、メカニカルキー２１Ａをキー本体２０に挿抜することにより発電できるので、充電用端子を不要とし、外部の充電器に頼ることなく、蓄電装置１１を簡易に充電できる。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る電子キー装置の構成を示す模式図、図７はこの発明の実施の形態３に係る電子キー装置における充電動作を説明する模式図である。

図６および図７において、回転体２８は、断面四角形に作製され、回転軸２８ａの軸心をメカニカルキー２１の挿抜方向と直交させてキー本体２０内に配設され、ギヤ２９が回転軸２８ａに固着されてラック２３に歯合するように配設され、圧電素子３０が回転体２８の外周面に押圧されるようにキー本体２０内に配設されている。ここで、ラック２３、ばね２５、回転体２８、ギヤ２９および圧電素子３０が発電手段を構成している。
なお、実施の形態３は、発電機２２およびギヤ２５に代えて回転体２８とギヤ２９と圧電素子３０を用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された電子キー装置７Ｃでは、メカニカルキー２１をキー本体２０に挿抜すると、ラック２３が、図６および図７に示されるように、メカニカルキー２１の挿抜方向に移動する。そして、このラック２３の直線運動が、ラック２３とギヤ２９との噛み合いにより回転運動に変換され、回転体２８が回転軸２８ａを中心として回転される。回転体２８が断面四角形に形成されているので、回転体２８の回転により、回転体２８の外周面に押圧されている圧電素子３０が変形し、発電が行われる。

したがって、この実施の形態３においても、メカニカルキー２１をキー本体２０に挿抜することにより発電できるので、充電用端子を不要とし、外部の充電器に頼ることなく、蓄電装置１１を簡易に充電できる。

なお、上記実施の形態３では、断面四角形の回転体２８を用いるものとしているが、回転体の断面形状は断面四角形に限定されず、回転軸を中心として回転したときに、外周面に押圧されている圧電素子を変形できればよく、例えば回転体を断面円形とし、回転軸を偏芯させてもよい。

実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。

図８において、ロック機構３１は、キー本体２０に挿入されたメカニカルキー２１に係合し、メカニカルキー２１を揺動可能に支持している。圧電素子３２，３３は揺動可能に支持されたメカニカルキー２１のキープレート２１ａの外周面や先端面に押圧されてキー本体２０内に配設されている。ここで、圧電素子３２，３３が発電手段を構成している。
なお、実施の形態４は、発電手段として圧電素子３２，３３を用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された電子キー装置７Ｄでは、メカニカルキー２１がロック機構３１に揺動可能に支持されてキー本体２０内に挿入されているので、振動が電子キー装置７Ｄ、すなわちキー本体２０に加わると、メカニカルキー２１が揺動する。メカニカルキー２１が、図８中矢印Ａ方向に揺動すれば、圧電素子３２が変形して、発電が行われ、図８中矢印Ｂ方向に揺動すれば、圧電素子３３が変形して、発電が行われる。

したがって、この実施の形態４においても、電子キー装置７Ｄの振動により発電できるので、充電用端子を不要とし、外部の充電器に頼ることなく、蓄電装置１１を簡易に充電できる。

実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。

図９において、てこ３４は軸３５を中心として回動可能にキー本体２０内に配設されている。てこ３４の一端は、揺動可能に支持されたメカニカルキー２１のキープレート２１ａの外周面にばね３６により押圧され、てこ３４の他端は、キー本体２０内に配設された圧電素子３７に連結されている。ここで、てこ３４、ばね３６および圧電素子３７が発電手段を構成している。また、てこ３４およびばね３６が変位伝達部材を構成している。
なお、実施の形態５は、発電手段として、てこ３４、ばね３６および圧電素子３７を用いている点を除いて、上記実施の形態４と同様に構成されている。

このように構成された電子キー装置７Ｅでは、振動が電子キー装置７Ｅに加わると、メカニカルキー２１が揺動する。そして、てこ３４の一端が揺動可能に支持されたメカニカルキー２１のキープレート２１ａの外周面に押圧されているので、メカニカルキー２１が、図９中矢印方向に揺動すれば、てこ３４が軸３５を中心として回動し、圧電素子３７が変形して、発電が行われる。

したがって、この実施の形態５においても、電子キー装置７Ｅの振動により発電できるので、充電用端子を不要とし、外部の充電器に頼ることなく、蓄電装置１１を簡易に充電できる。また、メカニカルキー２１の揺動による変位がてこ３４により増大されて圧電素子３７に伝達されるので、電子キー装置７Ｅに加わる振動が小さくても、発電し、蓄電装置１１を充電することができる。

なお、上記実施の形態５では、てこ３４により変位伝達部材を構成しているが、変位伝達手段はてこ３４に限定されず、メカニカルキー２１の揺動よる変位を圧電素子３７に伝達できればよく、例えばリンク機構を用いてもよい。

実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。

図１０において、圧力伝達部材としての押しボタン３８が、キー本体２０内に配設された圧電素子３７を押圧可能にキー本体２０に取り付けられている。ここで、押しボタン３８および圧電素子３７が発電手段を構成している。
なお、実施の形態６は、発電手段として、押しボタン３８および圧電素子３７を用いている点を除いて、上記実施の形態４と同様に構成されている。

このように構成された電子キー装置７Ｆでは、押しボタン３８を図１０中矢印方向に押すことで圧電素子３７が変形し、発電が行われる。
したがって、この実施の形態６においても、充電用端子を不要とし、外部の充電器に頼ることなく、蓄電装置１１を簡易に充電できる。

実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。

図１１において、押しボタン３８が、圧電素子３７を押圧可能にキー本体２０に取り付けられている。
なお、実施の形態７は、発電手段として、押しボタン３８を追加している点を除いて、上記実施の形態５と同様に構成されている。

このように構成された電子キー装置７Ｇでは、振動が電子キー装置７Ｇに加わると、メカニカルキー２１が揺動する。メカニカルキー２１が、図１１中矢印Ａ方向に揺動すれば、てこ３４が軸３５を中心として回動し、圧電素子３７が変形して、発電が行われる。また、押しボタン３８を図１１中矢印Ｂ方向に押すことで圧電素子３７が変形し、発電が行われる。
したがって、この実施の形態７においても、充電用端子を不要とし、外部の充電器に頼ることなく、蓄電装置１１を簡易に充電できる。

実施の形態８．
図１２はこの発明の実施の形態８に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。

図１２において、ロック機構３１は、キー本体２０に挿入されたメカニカルキー２１に係合し、メカニカルキー２１を揺動可能に支持している。
なお、実施の形態７は、ロック機構３１を追加している点を除いて、上記実施の形態２と同様に構成されている。

このように構成された電子キー装置７Ｈでは、振動が電子キー装置７Ｈに加わると、メカニカルキー２１Ａが揺動し、メカニカルキー２１Ａのキープレート２１ａの先端側に埋設された永久磁石２６がコイル２７内で振動する。これにより、誘導電流がコイル２７に流れ、発電が行われる。
したがって、この実施の形態８においても、充電用端子を不要とし、外部の充電器に頼ることなく、蓄電装置１１を簡易に充電できる。

実施の形態９．
図１３はこの発明の実施の形態９に係る電子キー装置の構成を示す模式図である。

図１３において、永久磁石３９がてこ３４の他端に取り付けられ、てこ３４の軸３５を中心とする揺動によりコイル４０内を挿抜する。
なお、実施の形態９は、圧電素子３７に変えて、永久磁石３９とコイル４０を用いている点を除いて、上記実施の形態５と同様に構成されている。

このように構成された電子キー装置７Ｉでは、振動が電子キー装置７Ｉに加わると、メカニカルキー２１が揺動する。そして、メカニカルキー２１が、図１３中矢印方向に揺動すれば、てこ３４が軸３５を中心として回動し、永久磁石３９がコイル４０内を挿抜する。これにより、誘導電流がコイル４０に流れ、発電が行われる。
したがって、この実施の形態９においても、充電用端子を不要とし、外部の充電器に頼ることなく、蓄電装置１１を簡易に充電できる。

７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ，７Ｇ，７Ｈ，７Ｉ電子キー装置、１１蓄電装置、１２発電手段、２０キー本体、２１，２１Ａメカニカルキー、２１ａキープレート、２２発電機（発電手段）、２２ａ回転軸、２３ラック（発電手段）、２４ばね（発電手段）、２５ギヤ（発電手段）、２６，３９永久磁石（発電手段）、２７，４０コイル（発電手段）、２８回転体（発電手段）、２８ａ回転軸、２９ギヤ（発電手段）、３０，３２，３３，３７圧電素子（発電手段）、３１ロック機構、３４てこ（発電手段、変位伝達部材）、３６ばね（発電手段、変位伝達部材）、３８押しボタン（発電手段、圧力伝達部材）。

Claims

キー本体と、上記キー本体に挿抜可能に装着されるメカニカルキーと、上記キー本体内に配設された蓄電装置と、上記キー本体に配設され、上記メカニカルキーの上記キー本体への挿抜動作により発電するように構成されて、上記蓄電装置を充電する発電手段と、を備え、
上記発電手段は、上記キー本体内に配設された圧電素子と、上記キー本体内に回転可能に配設され、回転して上記圧電素子を変形させる回転体と、上記メカニカルキーの上記キー本体への挿抜動作に連動して該メカニカルキーの挿抜方向に移動可能に該キー本体内に配設されたラックと、上記ラックの上記メカニカルキーの挿抜方向への往復運動を回転運動に変換して上記回転体の回転軸に伝達するギヤと、を備えたことを特徴とする電子キー装置。
キー本体と、上記キー本体に挿抜可能に装着されるメカニカルキーと、上記キー本体内に配設された蓄電装置と、上記キー本体に配設され、上記蓄電装置を充電する発電手段と、を備え、
上記メカニカルキーは、上記キー本体に挿入されて該キー本体に揺動可能に支持され、
上記発電手段は、上記キー本体の振動に連動する上記メカニカルキーの揺動動作により発電するように構成されていることを特徴とする電子キー装置。
上記発電手段は、上記キー本体に挿入された上記メカニカルキーに接触するように該キー本体内に配設された圧電素子を備えていることを特徴とする請求項２記載の電子キー装置。
上記発電手段は、上記キー本体内に配設された圧電素子と、上記キー本体に挿入された上記メカニカルキーの揺動による変位を上記圧電素子に伝達して該圧電素子を変形させる変位伝達部材と、を備えていることを特徴とする請求項２記載の電子キー装置。
上記発電手段は、上記メカニカルキーの上記キー本体内への挿入領域に埋設された永久磁石と、上記キー本体に挿入された上記メカニカルキーの上記永久磁石の埋設領域を囲繞するように該キー本体内に配設されたコイルと、を備えていることを特徴とする請求項２記載の電子キー装置。
上記発電手段は、上記キー本体内に配設されたコイルと、上記コイルを挿抜するように変位可能に上記キー本体内に配設された永久磁石と、上記キー本体に挿入された上記メカニカルキーの揺動による変位を上記永久磁石に伝達して該永久磁石を上記コイルを挿抜するように変位させる変位伝達部材と、を備えていることを特徴とする請求項２記載の電子キー装置。