JP5595438B2 - 電子キー装置 - Google Patents

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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 (6)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
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