JP7094547B2 - 電気錠 - Google Patents

Description

本発明は、電気錠に関する。

従来、解施錠信号の入力により、解施錠可能に構成された電気錠が知られている。
このような電気錠として、特許文献１には、複数の歯車を介してサムターンと連結されたモータを備えた構成が開示されている。この電気錠では、解施錠信号の入力によりモータが回転することで、歯車を介してサムターンを回転させて解施錠することができる。

特開２００５―０２３６８８号公報

しかしながら、前記従来の電気錠では、サムターンを手動により操作して、この電気錠を解施錠させる際に、複数の歯車を介してサムターンと連結されたモータを回転させる必要があり、回転トルクが大きくなるという問題があった。

そこで、本発明は、サムターンを手動により操作する際の回転トルクを低減することができる電気錠を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するために、本発明の電気錠は、サムターンとともに回転軸回りに回転し、かつ前記回転軸に沿って延びるカムと、前記カムの一端部に配置され、前記回転軸回りに回動する第１平歯車と、解施錠信号の入力により、前記回転軸とねじれの位置に延びる出力軸を回転駆動させるモータと、前記出力軸の一端部に、前記出力軸と同軸に配置された第１傘歯歯車と、前記第１平歯車と前記第１傘歯歯車との間に配置されたクラッチ機構と、を備え、前記クラッチ機構は、前記第１平歯車および前記第１傘歯歯車それぞれと螺合する複数の歯車を有し、前記第１傘歯歯車の回転を、前記第１平歯車に伝達するとともに、前記第１平歯車の回転が、前記第１傘歯歯車に伝達されるのを抑制する。

また、前記クラッチ機構は、前記第１平歯車と螺合する第２平歯車と、前記第２平歯車と同軸に配置され、かつ前記第１傘歯歯車と螺合する第２傘歯歯車と、前記第２平歯車と前記第２傘歯歯車との間に、これらの共通軸と同軸に配置されたクラッチ盤と、を備え、前記クラッチ盤は、第２傘歯歯車の回転を、第２平歯車に伝達するとともに、第２平歯車の回転が、第２傘歯歯車に伝達されるのを抑制してもよい。

また、前記クラッチ盤は、前記共通軸に沿う第２傘歯歯車側に向けて突出する係合突起を備えてもよい。

また、前記第２傘歯歯車のうち、前記共通軸に沿う前記第２平歯車側を向く内端面には、前記係合突起が係合する係合溝が形成されてもよい。

また、前記クラッチ盤は、前記共通軸に沿う第２傘歯歯車側に向けて付勢されてもよい。

また、前記モータにおける前記出力軸は、前記サムターンにおける前記回転軸、および前記出力軸それぞれと直交する方向から見た平面視で、前記回転軸に対して直角をなしてもよい。

本発明の電気錠は、モータの出力軸の一端部に配置された第１傘歯歯車と、サムターンとともに回転するカムの一端部に配置された第１平歯車と、の間にクラッチ機構が配置されている。このため、サムターンを手動で回転させた際に、カムを介して第１平歯車に伝達された回転トルクが、クラッチ機構により第１傘歯歯車に伝達されるのを抑制されることで、第１傘歯歯車が配置されたモータの出力軸を回転させる必要がない。これにより、サムターンを手動により操作する際の回転トルクを低減することができる。

（ａ）本発明の一実施形態に係る電気錠が採用された扉の正面図、（ｂ）（ａ）に示す扉の背面図である。 図１に示す扉の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電気錠の施錠部を示す斜視図である。 図３に示す施錠部の上面図である。 図３に示す施錠部の側面図である。 図３に示すクラッチ機構のうち、第２傘歯歯車を除く拡大図である。 図３に示す第２傘歯歯車における歯面の裏側を示す斜視図である。 図３に示すクラッチ機構のうち、第２傘歯歯車と第２平歯車の一部とを除く拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る電気錠１について説明する。
図１および図２に示すように、本発明の電気錠１は、電気的又は磁気的な解施錠信号の入力により、扉２を解錠、施錠可能な錠であり、扉２に取り付けられて使用される。
扉２は、表裏面が前後方向を向く板状の扉本体２０と、扉本体２０に取り付けられ、操作により扉２を開閉するノブ２１と、ノブ２１の操作により、扉２の側縁部から出入り可能なラッチ２２と、を備えている。

電気錠１は、解施錠信号に基づいて扉２を施錠、開錠するデッドボルト３と、解施錠信号の入力を受け付ける受付部４と、受付部４への解施錠信号の入力により、サムターン３０を回転させながら、デッドボルト３の位置を操作する施錠部１０と、を備えている。
デッドボルト３は、扉２の側縁部から外部に向けて突き出すことで扉２を施錠し、かつ扉２の側縁部から内部に引っ込むことで、扉２を解錠する。なお、デッドボルト３は、電気錠１ではなく、扉２に設けられてもよい。

図３から図５に示すように、施錠部１０は、サムターン３０とともに回転軸Ｏ１回りに回転するカム１１と、カム１１の一端部に配置された第１平歯車１２と、解施錠信号の入力により、出力軸１３Ａを回転駆動させるモータ１３と、出力軸１３Ａの一端部に配置された第１傘歯歯車１４と、第１平歯車１２と第１傘歯歯車１４との間に配置されたクラッチ機構１５と、を備えている。

カム１１は、回転軸Ｏ１に沿って伸びている。回転軸Ｏ１は扉２が開閉される方向に沿って伸びている。
第１平歯車１２は、回転軸Ｏ１回りに回動する。第１平歯車１２は半円形状の歯車であり、回転軸Ｏ１と同軸に配置されている。第１平歯車１２の外周縁部のうち、歯が形成されている部分における、回転軸Ｏ１を中心とする中心角の大きさは、１８０°以下となっている。

モータ１３は、回転軸Ｏ１とねじれの位置に延びる出力軸１３Ａと、出力軸１３Ａが連結されたモータ本体１３Ｂと、を有している。
図４に示すように、出力軸１３Ａは、サムターン３０における回転軸Ｏ１、および出力軸１３Ａそれぞれと直交する方向から見た平面視で、回転軸Ｏ１に対して直角をなしている。モータ本体１３Ｂは、直筒状をなしており、出力軸１３Ａに沿って伸びている。

第１傘歯歯車１４は、出力軸１３Ａと同軸に配置されている。第１傘歯歯車１４は、出力軸１３Ａに沿うモータ本体１３Ｂ側に向かうに従い、漸次拡径する台形円錐状を呈している。
クラッチ機構１５は、第１平歯車１２および第１傘歯歯車１４それぞれと螺合する複数の歯車を有している。

すなわち、クラッチ機構１５は、第１平歯車１２と螺合する第２平歯車１６と、第２平歯車１６と同軸に配置され、かつ第１傘歯歯車１４と螺合する第２傘歯歯車１７と、第２平歯車１６と第２傘歯歯車１７との間に配置されたクラッチ盤１８（図６参照）と、を備えている。
第２平歯車１６および第２傘歯歯車１７の共通軸Ｏ２は、回転軸Ｏ１と平行に伸びている。

また、クラッチ機構１５は、第２平歯車１６および第２傘歯歯車１７を一体に貫き、共通軸Ｏ２と同軸に配置された支持軸１９を備えている。
支持軸１９は、共通軸Ｏ２と同軸に配置されている。支持軸１９は、モータ１３の出力軸１３Ａと直交している。

第２平歯車１６は、第１平歯車１２よりも小径であり、外周縁部の全周にわたって歯が形成された円形状の歯車である。第２平歯車１６の内周部には、共通軸Ｏ２に沿って窪む収容凹部１６Ａが形成されている。
第２傘歯歯車１７の有効径は、第１傘歯歯車１４の有効径と同等となっている。ここで、有効径とは、最大径と最小径との間の中間径を指す。
第２傘歯歯車１７は、共通軸Ｏ２に沿う第２平歯車１６側に向かうに従い漸次、拡径する台形円錐状を呈している。第２傘歯歯車１７の最大径は、第２平歯車１６の外径と同等になっている。

図６に示すように、クラッチ盤１８はリング状をなしている。クラッチ盤１８は、内部に共通軸Ｏ２が挿入され、共通軸Ｏ２と同軸に配置されている。クラッチ盤１８は、第２平歯車１６の収容凹部１６Ａ内に嵌合するように配置されている。
クラッチ盤１８は、共通軸Ｏ２に沿う第２傘歯歯車１７側に向けて突出する係合突起１８Ａを備えている。係合突起１８Ａは、クラッチ盤１８のうち、共通軸Ｏ２に沿う第２傘歯歯車１７側を向く外端面に形成されている。

係合突起１８Ａは、クラッチ盤１８の外端面に、共通軸Ｏ２回りに周回する周方向に間隔をあけて複数配置されている。図示の例では、４つの係合突起１８Ａが、クラッチ盤１８に配置されている。係合突起１８Ａは半球体状をなしている。なお、係合突起１８Ａの数量は任意に変更可能である。

図７に示すように、第２傘歯歯車１７のうち、共通軸Ｏ２に沿う第２平歯車１６側を向く内端面には、係合突起１８Ａが係合する係合溝１７Ａが形成されている。係合溝１７Ａは、係合突起１８Ａと対向する位置に４つ配置されている。係合溝１７Ａは正面視で円形状を呈している。

係合溝１７Ａ内に係合突起１８Ａが嵌合することで、係合溝１７Ａと係合突起１８Ａとが周方向に係合している。
このため、第２傘歯歯車１７の周方向の回転に伴って、クラッチ盤１８が第２傘歯歯車１７と同期して周方向に回転する。そして、クラッチ盤１８が収容凹部１６Ａ内に嵌合された第２平歯車１６が、第２傘歯歯車１７と同期して回転する。

図８に示すように、クラッチ盤１８は、共通軸Ｏ２に沿う第２傘歯歯車１７側に向けて付勢されている。収容凹部１６Ａ内のうち、クラッチ盤１８に対して、共通軸Ｏ２に沿う第２平歯車１６側に位置する部分には、スプリングワッシャ４０が配置されている。
スプリングワッシャ４０は、共通軸Ｏ２と同軸に配置されている。このスプリングワッシャ４０により、クラッチ盤１８が共通軸Ｏ２に沿う第２傘歯歯車１７側に向けて付勢されている。このため、係合突起１８Ａは第２傘歯歯車１７側に向けて付勢されている。

そしてクラッチ機構１５は、第１傘歯歯車１４の回転を、第１平歯車１２に伝達するとともに、第１平歯車１２の回転が、第１傘歯歯車１４に伝達されるのを抑制する。
このようなクラッチ機構１５の動きについて、それぞれの部材の動きとともに、以下に詳述する。

まず、モータ１３が駆動した際におけるクラッチ機構１５の挙動について説明する。
図４および図８に示すように、モータ１３の出力軸１３Ａが回転すると、出力軸１３Ａに配置された第１傘歯歯車１４が回転する。これにより、クラッチ機構１５のうち、第１傘歯歯車１４と螺合する第２傘歯歯車１７が回転する。

この際、第２傘歯歯車１７は、第１傘歯歯車１４の歯面プロファイルにより、共通軸Ｏ２に沿う第２平歯車１６側に向けて、第１傘歯歯車１４から押圧される。これにより、第２傘歯歯車１７から押圧されたクラッチ盤１８は、スプリングワッシャ４０の付勢力に対抗して、第２平歯車１６側に向けて変位する。

この際、第２傘歯歯車１７の係合溝１７Ａに、クラッチ盤１８の係合突起１８Ａが係合している。このため、第２傘歯歯車１７の回転に伴って、クラッチ盤１８が回転する。これにより、クラッチ盤１８が内側に嵌合された第２平歯車１６が回転して、第２平歯車１６と螺合する第１平歯車１２が回転する。
このようにして、クラッチ盤１８が、第２傘歯歯車１７の回転を、第２平歯車１６に伝達することで、クラッチ機構１５は、第１傘歯歯車１４の回転を、第１平歯車１２に伝達する。

次に、サムターン３０を手動で回転させた際におけるクラッチ機構１５の挙動について説明する。
サムターン３０を手動により回転させると、サムターン３０と連結されたカム１１が回転軸Ｏ１回りに回転する。これにより、カム１１の一端部に配置された第１平歯車１２が回転することで、第１平歯車１２と螺合する第２平歯車１６が共通軸Ｏ２回りに回転する。

この際、第２平歯車１６およびクラッチ盤１８は、スプリングワッシャ４０により共通軸Ｏ２に沿う第２平歯車１６側に向けて付勢されている。一方、モータ１３が回転していないため、第２傘歯歯車１７は、第１傘歯歯車１４から押圧力を受けることがない。
このため、クラッチ盤１８と第２傘歯歯車１７との間に隙間が生じやすく、第２傘歯歯車１７の係合溝１７Ａが、クラッチ盤１８の係合突起１８Ａから外れやすくなっている。

そして、第２平歯車１６の回転トルクが、クラッチ盤１８を介して第２傘歯歯車１７に伝達される際に、クラッチ盤１８の係合突起１８Ａの球面から受ける共通軸Ｏ２に沿う斥力により、第２傘歯歯車１７がクラッチ盤１８から共通軸Ｏ２方向に離間する。これにより、第２平歯車１６が、第２傘歯歯車１７に対して空回りをする。
このようにして、クラッチ盤１８が、第２平歯車１６の回転が第２傘歯歯車１７に伝達されるのを抑制することで、クラッチ機構１５が、第１平歯車１２の回転が第１傘歯歯車１４に伝達されるのを抑制する。

以上説明したように、本実施形態に係る電気錠１によれば、モータ１３の出力軸１３Ａの一端部に配置された第１傘歯歯車１４と、サムターン３０とともに回転するカム１１の一端部に配置された第１平歯車１２と、の間にクラッチ機構１５が配置されている。
このため、サムターン３０を手動で回転させた際に、カム１１を介して第１平歯車１２に伝達された回転トルクが、クラッチ機構１５により第１傘歯歯車１４に伝達されるのを抑制されることで、第１傘歯歯車１４が配置されたモータ１３の出力軸１３Ａを回転させる必要がない。これにより、サムターン３０を手動により操作する際の回転トルクを低減することができる。

また、クラッチ機構１５が、第２平歯車１６、第２傘歯歯車１７、およびクラッチ盤１８を備えているので、少ない部品点数で、前述したクラッチ機構１５の機能を実現することができる。
また、クラッチ盤１８に係合突起１８Ａが形成され、第２傘歯歯車１７に係合溝１７Ａが形成されているので、係合溝１７Ａに係合突起１８Ａが係合することで、第２傘歯歯車１７の回転力をクラッチ盤１８に確実に伝達することができる。

また、クラッチ盤１８が第２傘歯歯車１７側に向けて付勢されているので、第１傘歯歯車１４から第２傘歯歯車１７に向けて加えられる押圧力を、第２傘歯歯車１７がクラッチ盤１８から受ける付勢力に対抗させることができる。これにより、第２傘歯歯車１７とクラッチ盤１８とを強固に係合させることが可能になり、クラッチ盤１８を介して、第２傘歯歯車１７の回転トルクを、第２平歯車１６に確実に伝達することができる。

また、モータ１３の出力軸１３Ａが、サムターン３０における回転軸Ｏ１、および出力軸１３Ａそれぞれと直交する方向から見た平面視で、回転軸Ｏ１に対して直角をなしているので、モータ１３が回転軸Ｏ１方向にかさばるのを抑えることが可能になり、電気錠１をコンパクトな構成にすることができる。

なお、上述の実施形態は、本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に対して種々の変形を行ってもよい。

例えば、上記実施形態においては、クラッチ機構１５が、第２平歯車１６、第２傘歯歯車１７、およびクラッチ盤１８を備えた構成を示したが、このような態様に限られない。クラッチ機構１５は、その他の歯車やクラッチ部材により構成されてもよい。
また、上記実施形態においては、クラッチ盤１８が、第２平歯車１６および第２傘歯歯車１７の間に配置されている構成を示したが、このような態様に限られない。例えばモータ１３の出力軸１３Ａに複数の歯車が配置され、それらの間にクラッチ盤１８が配置されてもよい。

また、上記実施形態においては、クラッチ盤１８に係合突起１８Ａが形成されている構成を示したが、このような態様に限られない。クラッチ盤１８に係合突起１８Ａが形成されず、第２傘歯歯車１７の内端面に、第２平歯車１６側に向けて突出する係合突起が形成されてもよい。
また、上記実施形態においては、係合突起１８Ａが半球体状である構成を示したが、このような態様に限られない。係合突起１８Ａの形状は任意に変更することができる。

また、上記実施形態においては、第２傘歯歯車１７のうち、共通軸Ｏ２に沿う第２平歯車１６側を向く内端面に係合溝１７Ａが形成されている構成を示したが、このような態様に限られない。第２傘歯歯車１７の内端面に係合溝１７Ａが形成されず、クラッチ盤１８に第２平歯車１６側に向けて窪む係合溝が形成されてもよい。
また、上記実施形態においては、係合溝１７Ａが平面視で円形状を呈する構成を示したが、このような態様に限られない。係合溝１７Ａの形状は任意に変更することができる。

また、上記実施形態においては、クラッチ盤１８が、第２傘歯歯車１７側に向けて付勢されている構成を示したが、このような態様に限られない。クラッチ盤１８は、第２傘歯歯車１７側に向けて付勢されていなくてもよい。

また、上記実施形態においては、出力軸１３Ａが、回転軸Ｏ１に対して平面視で直角をなしている構成を示したが、このような態様に限られない。出力軸１３Ａは、回転軸Ｏ１に対して平面視で直角でない角度をなしてもよい。

また、前述した変形例に限られず、これらの変形例を選択して適宜組み合わせてもよいし、その他の変形を施してもよい。

１ 電気錠
１１ カム
１２ 第１平歯車
１３ モータ
１４ 第１傘歯歯車
１５ クラッチ機構
１６ 第２平歯車
１７ 第２傘歯歯車
１７Ａ 係合溝
１８ クラッチ盤
１８Ａ 係合突起
３０ サムターン

Claims (5)

1. サムターンとともに回転軸回りに回転し、かつ前記回転軸に沿って延びるカムと、
   前記カムの一端部に配置され、前記回転軸回りに回動する第１平歯車と、
   解施錠信号の入力により、前記回転軸とねじれの位置に延びる出力軸を回転駆動させるモータと、
   前記出力軸の一端部に、前記出力軸と同軸に配置された第１傘歯歯車と、
   前記第１平歯車と前記第１傘歯歯車との間に配置されたクラッチ機構と、を備え、
   前記クラッチ機構は、
   前記第１平歯車と螺合する第２平歯車と、
   前記第２平歯車と同軸に配置され、かつ前記第１傘歯歯車と螺合する第２傘歯歯車と、
   前記第２平歯車と前記第２傘歯歯車との間に、これらの共通軸と同軸に配置されたクラッチ盤と、を有し、
   前記クラッチ機構は、前記第１傘歯歯車の回転を、前記第１平歯車に伝達するとともに、前記第１平歯車の回転が、前記第１傘歯歯車に伝達されるのを抑制し、
   前記クラッチ盤は、前記第２傘歯歯車の回転を、前記第２平歯車に伝達するとともに、前記第２平歯車の回転が、前記第２傘歯歯車に伝達されるのを抑制する電気錠。
2. 前記クラッチ盤は、前記共通軸に沿う第２傘歯歯車側に向けて突出する係合突起を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電気錠。
3. 前記第２傘歯歯車のうち、前記共通軸に沿う前記第２平歯車側を向く内端面には、前記係合突起が係合する係合溝が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電気錠。
4. 前記クラッチ盤は、前記共通軸に沿う第２傘歯歯車側に向けて付勢されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気錠。
5. 前記モータにおける前記出力軸は、
   前記サムターンにおける前記回転軸、および前記出力軸それぞれと直交する方向から見た平面視で、前記回転軸に対して直角をなしていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気錠。

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