(57)【要約】  電子機械式ロックおよびその作動方法である。このロックは、ロックのユーザーが発生した機械的動力を受けるための動力伝達機構（１０２）と、前記機械的動力から電力を発電するための発電機（１０４）と、前記電力が給電され、キー（１１２）と結合可能であり、前記キー（１１２）からデータを読み出すと共に、この読み出したデータが所定の基準に一致していることを条件に、キー開コマンドを発生するための電子回路（１０８）と、前記電力が給電され、前記キー開コマンドを受けると共に、前記ロックを機械的に開けることができる状態に設定するためのアクチュエータ（１１６）と、前記所定の力のスレッショルドを越えるまで機械的な力が増加するように、前記動力伝達機構（１０２）を制御するためのスレッショルドデバイス（１００）とを備え、前記所定の力のスレッショルドを越えたときに、前記機械的な力は前記動力変換機構（１０２）が受けた機械的動力を発生する動作に変化するようになっている。
2009519391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロックのユーザーが発生した機械的動力を受けるための動力伝達機構（１０２）と、
前記機械的動力から電力を発電するための発電機（１０４）と、
前記電力が給電され、キー（１１２）と結合可能であり、前記キー（１１２）からデータを読み出すと共に、この読み出したデータが所定の基準に一致していることを条件に、キー開コマンドを発生するための電子回路（１０８）と、
前記電力が給電され、前記キー開コマンドを受けると共に、前記ロックを機械的に開けることができる状態に設定するためのアクチュエータ（１１６）とを備えた電子機械式ロックにおいて、
更にこのロックは、
前記所定の力のスレッショルドを越えるまで機械的な力が増加するように、前記動力伝達機構（１０２）を制御するためのスレッショルドデバイス（１００）を備え、前記所定の力のスレッショルドを越えたときに、前記機械的な力は前記動力変換機構（１０２）が受けた機械的動力を発生する動作に変化することを特徴とする、電子機械式ロック。
【請求項２】
前記スレッショルドデバイス（１００）は、受けた機械的動力の量が電力として前記電子回路（１０８）および前記アクチュエータ（１１６）に給電するのに十分な値となるように、前記動力伝達機構（１０２）を制御するようになっていることを特徴とする、請求項１記載のロック。
【請求項３】
前記スレッショルドデバイス（１００）は、前記ロックのユーザーの筋肉の力、スプリング、または機械的エネルギー蓄積手段を制御するようになっていることを特徴とする、前の請求項のいずれか１つに記載のロック。
【請求項４】
前記スレッショルドデバイス（１００）は、前記ロックのユーザーによる前記動力伝達機構（１０２）の１作動サイクルが、前記電子回路（１０８）および前記アクチュエータ（１１６）に給電するのに十分となるように構成されていることを特徴とする、前の請求項のいずれか１つに記載のロック。
【請求項５】
前記キー（１１２）の前記ロックへの挿入および／または前記ロック内での前記キー（１１２）の回転を含む前記ロックの通常の作動が、前記電子回路（１０８）および前記アクチュエータ（１１６）に給電するのに十分となるように、前記スレッショルドデバイス（１００）が構成されていることを特徴とする、前の請求項のいずれか１つに記載のロック。
【請求項６】
前記動力伝達機構（１０２）は、前記ユーザーが前記ロック内で前記キーを回転する間、前記機械的動力を受けるための機構、または前記ユーザーが前記ノブを回転している間、前記機械的動力を受けるためのノブ、または前記ユーザーが前記ハンドルを回転している間、前記機械的動力を受けるためのハンドルを備えることを特徴とする、前の請求項のいずれか１つに記載のロック。
【請求項７】
前記動力伝達機構（１０２）は、前記機械的動力を受ける間回転される前記ロックのメインシャフト（１０６）を備えることを特徴とする、前の請求項のいずれか１つに記載のロック。
【請求項８】
前記発電機（１０４）は、発電機のシャフト（１３４）を備え、前記ロックは更に前記ロックのメインシャフト（１０６）と前記発電機のシャフト（１３４）との間のギア（１３２）を備えることを特徴とする、請求項７記載のロック。
【請求項９】
前記動力伝達機構（１０２）は、前記ユーザーが前記キーを前記ロックに挿入する間、前記機械的動力を受けるための機構を備えることを特徴とする、前の請求項のいずれか１つに記載のロック。
【請求項１０】
前記動力伝達機構（１０２）は、前記キー（１１２）のスパートラック（５００）によって回転自在なスパーギア（５０２）、または前記キー（１１２）の溝（６００）によって移動自在なプランジ（６０２）、または前記キー（１１２）のガイド（７００、７０２、７１６、７１８）によって移動自在なスプリング（７０６）の負荷がかけられたピン（７１４）を備えることを特徴とする、請求項９記載のロック。
【請求項１１】
前記スレッショルドデバイス（１００）は、ボール（４０２）またはロールおよびスプリング（４０４）、バーおよびスプリング、磁石（４２２）、スプリングバーまたは曲げスプリングバー（４１６）を備えることを特徴とする、前の請求項のいずれか１つに記載のロック。
【請求項１２】
前記電子回路（１０８）は、次の状態、すなわちロックを機械的開けることができる状態、ロックが閉じられており、データと所定の基準とが一致しない状態、およびロックが閉じられ、前記キーから前記データを読み出すと共に電子回路により前記データの一致をチェックするか、または前記アクチュエータにより前記ロックを機械的に開けることができるようにするのに電気エネルギーが十分でなかった状態を認識するように構成されていることを特徴とする、前の請求項のいずれか１つに記載のロック。
【請求項１３】
前記データが前記所定の基準に一致しなかった旨を前記キー（１１２）が前記ユーザーに伝えるよう、前記データが前記所定の基準に一致しないためにキー開コマンドを発生しない場合に、前記電子回路（１０８）は前記キー（１１２）に信号を提供するようになっていることを特徴とする、前の請求項のいずれか１つに記載のロック。
【請求項１４】
前記キー（１１２）が前記電子回路（１０８）から受けた電力を使ってユーザーに伝えるよう、前記電子回路（１０８）は前記キー（１１２）に給電するようになっていることを特徴とする、請求項１３記載のロック。
【請求項１５】
前記ロックのユーザーが発生した機械的動力を受けるための動力受け手段と、
前記機械的動力から電力を発電するための手段と、
前記電力が給電され、キーに結合可能であり、前記キーからのデータを読み出し、前記データが所定の基準に一致していることを条件にキー開コマンドを発生する手段と、
前記電力が給電され、前記キー開コマンドを受け、前記ロックを機械的に開けることができる状態に設定する手段とを備えた、電子機械式ロックにおいて、
所定の力のスレッショルドを越えるまで機械的な力が増加するように、前記動力受け手段を制御するための手段を更に備え、前記所定の力のスレッショルドを越えると、前記機械的な力は、前記動力受け手段が受けた機械的動力を発生する動作に変化することを特徴とする、電子機械式ロック。
【請求項１６】
前記ロックのユーザーが発生した機械的動力を受けるための動力受けステップ（１０００）と、
前記機械的動力から電力を発電するためのステップ（１００６）と、
前記電力が給電され、前記キーからデータを読み出すステップ（１０１２）と、
前記データが所定の基準に一致していることを条件に前記ロックを機械的に開けることができる状態に設定するステップ（１０２４）とを備えた、電子機械式ロックを作動させる方法において、
所定の力のスレッショルドを越えるまで機械的な力が増加するように、前記動力受け手段を制御するためのステップ（１００４）を更に備え、前記所定の力のスレッショルドを越えると、前記機械的な力は、機械的動力として受けた動作に変化することを特徴とする、電子機械式ロックを作動させるための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（分野）
本発明は、電子機械式ロックおよびこの電子機械式ロックを作動させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
従来の機械式ロックは、種々のタイプの電子機械式ロックに取り替えられつつある。この取り替えに関連する１つの問題は、通常の電子機械式ロックは外部電源またはロック内に設けられた電池、またはキーの内部に設けられた電池を必要とすることである。ロックの外部に電池が設けられている場合、または配線と共に幹線電源および電圧トランスが使用される場合、ロックの配線が必要となり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この問題を解消するため、例えば欧州特許第ＥＰ０８７７１３５号および米国特許第５，８９６，０２６号に開示されているように、現在自己発電タイプの電子機械式ロックが現れている。
【０００４】
特にこの自己発電タイプの電子機械式ロックをよりユーザーフレンドリーにする際、特に動力から電力を発生し、ユーザーインターフェースを機械式ロックと同じように維持する上で依然として更に改善が必要とされている。
【０００５】
本発明は、改善された電子機械式ロックおよびその電子機械式ロックを作動させるための改善された方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの様相によれば、ロックのユーザーが発生した機械的動力を受けるための動力伝達機構と、前記機械的動力から電力を発電するための発電機と、前記電力が給電され、キーと結合可能であり、前記キーからデータを読み出すと共に、この読み出したデータが所定の基準に一致していることを条件に、キー開コマンドを発生するための電子回路と、前記電力が給電され、前記キー開コマンドを受けると共に、前記ロックを機械的に開けることができる状態に設定するためのアクチュエータとを備えた電子機械式ロックが提供される。更にこのロックは、前記所定の力のスレッショルドを越えるまで機械的な力が増加するように、前記動力伝達機構を制御するためのスレッショルドデバイスを備え、前記所定の力のスレッショルドを越えたときに、前記機械的な力は前記動力変換機構が受けた機械的動力を発生する動作に変化する。
【０００７】
本発明の別の様相によれば、前記ロックのユーザーが発生した機械的動力を受けるための動力受け手段と、前記機械的動力から電力を発電するための手段と、前記電力が給電され、キーに結合可能であり、前記キーからのデータを読み出し、前記データが所定の基準に一致していることを条件にキー開コマンドを発生する手段と、前記電力が給電され、前記キー開コマンドを受け、前記ロックを機械的に開けることができる状態に設定する手段とを備えた、電子機械式ロックが提供される。このロックは、所定の力のスレッショルドを越えるまで機械的な力が増加するように、前記動力受け手段を制御するための手段を更に備え、前記所定の力のスレッショルドを越えると、前記機械的な力は、前記動力受け手段が受けた機械的動力を発生する動作に変化する。
【０００８】
本発明の別の様相によれば、前記ロックのユーザーが発生した機械的動力を受けるための動力受けステップと、前記機械的動力から電力を発電するためのステップと、前記電力が給電され、キーに結合可能であり、前記キーからのデータを読み出し、前記データが所定の基準に一致していることを条件にキー開コマンドを発生するステップと、前記電力が給電され、前記キー開コマンドを受け、前記ロックを機械的に開けることができる状態に設定するステップとを備えた、電子機械式ロックを作動させる方法が提供される。この方法は、所定の力のスレッショルドを越えるまで機械的な力が増加するように、前記動力受け手段を制御するためのステップを更に備え、前記所定の力のスレッショルドを越えると、前記機械的な力は、機械的動力として受けた動作に変化する。
【０００９】
本発明はいくつかの利点を提供できる。例えば、密な空間内に複雑な発電機構を組み込むことができる。同じことが電子回路およびアクチュエータについても当てはまる。ロックのまわりを変更することなく、現在の機械式キーシリンダを新規な電子機械式キーシリンダに交換することが可能となる。一部のケースでは、変更にもかかわらず、現在のロックのケースが所定位置に留まっている場合がある。本発明は、通常の機械式ロックの取り扱いに相当する動作で十分な電力を発電できるようにすることも保証するものである。
【００１０】
以下、添付図面を参照し、例示のためにのみ本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００１１】
図１、２および３は、種々の回転発電電子機械式ロックを示す。このロックは、ロックのユーザーが発生した動力を受けるための動力伝達機構１０２を備える。
【００１２】
図１において、動力伝達機構１０２は、ユーザーがロック内のキー１１２を回転する間、機械的動力を受けるようになっている機構と、ユーザーがノブ２００を回転する間、機械的動力を受けるようになっているノブ２００（図２）と、ユーザーがハンドル３００を回転する間、機械的動力を受けるようになっているハンドル３００（図３）とを備える。動力伝達機構１０２として、同じように他の適当な回転機構も使用できる。
【００１３】
このロックは、機械的動力から電力を発生するための発電機１０４を更に備える。この発電機１０４は、永久磁石式発電機とすることができる。発電機１０４の出力電力は、回転速度、電子回路のターミナル抵抗およびターミナル電圧、および発電機１０４の定数によって決まる。この発電機の定数は、発電機１０４を選択する際に設定される。発電機１０４は、例えば発電機として使用されるファウルハーバー（Ｆａｕｌｈａｂｅｒ）モータ０８１６００６Ｓによって構成できる。
【００１４】
動力伝達機構１０２は、機械的動力を受ける間回転されるロックのメインシャフト１０６を含むことができる。
【００１５】
図１には動力伝達機構の１つの可能な構成例が示されている。このロックのメインシャフト１０６を中心にギアホイール１３０が接続されている。発電機１０４は、発電機のシャフト１３４を含むことができ、更にロックのメインシャフト１０６と発電機のシャフト１３４の間にギア１３２を含むことができる。ロックのユーザーが開プロセスの一部としてロック内でキー１１２を回転しているとき、メインシャフト１０６が回転し、これと共にギアホイール１３０も回転する。次に、ギアホイール１３０はギア１３２を回転し、ギア１３２は発電機のシャフト１３４を回転する。要するにロックのユーザーによって発電機１０４が回転される。
【００１６】
図１内の矢印が示すように、キーは発電機１０４により、電気エネルギーを発生するよう、時計回り方向および反時計回り方向に回転できる。図２では、キーの回転は、ノブ２０２の回転に置き換えられており、図３では、ハンドル３００の回転に置き換えられている。
【００１７】
ロックは更に、電子回路１０８を備え、この回路には発電機１０４によって発生された電力が給電される。この電子回路１０８は、キー１１２からのデータを読み出すように、キー１１２に結合されている。電子回路１０８はキー１１２を認証するようになっている。キー１１２から読み出されたデータが所定の基準に一致した場合、開コマンドが発生されるが、一致しない場合、ロックはロックされたままである。電子回路１０８は、アプリケーション特定集積回路（ＡＳＩＣ）のような１つ以上の集積回路として構成できる。別個の論理部品から構成された回路またはソフトウェアを有するプロセッサのような別の実施例も実現可能である。更にこれら実施例の混成回路も実現可能である。実現方法を選択する際に、当業者であれば、例えばデバイスの電力消費量、製造コストおよび製造容量に関して課された条件を検討することになろう。
【００１８】
図１では、キー１１２は、電子回路１０８が読み出したデータを記憶する電子回路１１４を備える。図２および３では、別の回転装置、例えばノブ２００およびハンドル３００が従来どおり形成されたキー１１２の代わりに使用されているので、キー１１２に望ましい態様で電子回路１１４をキーに封入することができる。唯一の条件は、電子回路１０８に結合されたロックの読み出し装置２０２が電子回路１１４からのデータを読み出しできることである。読み出し装置２０２は、この技術を使うのに十分なエネルギーを発生できることを条件に、適当な無線技術または有線技術により、電子回路１１４からデータを読み出すようにできる。かかる技術として、電気および／または磁気原理を使用するデータ伝送技術を含むが、この技術だけに限定されるわけではない。有線技術として、ｉＢｕｔｔｏｎ技術（ｗｗｗ．ｉｂｕｔｔｏｎ．ｃｏｍ）、従来の磁気ストライプ技術、またはスマートカード技術を挙げることができる。無線技術として、ｒｆｉｄ技術またはモバイル電話技術を挙げることができる。電子回路１１４は、いわゆるトランスポンダ、ＲＦタグまたは必要なデータを記憶できる他の任意の適当なメモリタイプの回路とすることができる。
【００１９】
ロックは、電子回路１１４に含まれるデータだけでなく、電子回路１０８に含まれる所定の基準を適当なプログラミングデバイスで変更できるようにプログラムできるようにしてもよい。
【００２０】
ロックは、発電機１０４によって発生された電力が給電されるアクチュエータ１１６も備える。このアクチュエータ１１６は、電子回路１０８からの開コマンドを受信すると共に、ロックを機械的に開状態に設定するようになっている。アクチュエータ１１６は、機械的にロックされた状態に設定できるが、これら実施例を明らかにするよう、更にこれらについて詳細に説明することは不要であろう。
【００２１】
ロックは、アクチュエータ１１６に結合されたクラッチ（図示せず）を更に含むことができる。このクラッチは、オン／オフタイプのクラッチとすることができる。アクチュエータ１１６は、クラッチの作動を可能にしたり、禁止したりできる。アクチュエータ１１６は、クラッチを用いることにより、またはクラッチを用いなくても、ロックのボルト機構１１８と相互作用できる。図１、２および３は、ロックのボルト機構を矢印の方向に開位置または閉位置にどのように作動できるかを示している。このロックのボルト機構１１８は、アクチュエータ１１６が開位置に移動されていることを条件に、例えばロックのメインシャフト１１６を更に回転するような、ユーザーによって行われる機械的動力により、ロックが開状態とされるように構成され、位置決めできる。アクチュエータ１１６がロック（デフォルト）位置に維持されている場合、このロックのボルト機構１１８を開けることはできない。
【００２２】
図１、２および３では、電子回路１０８およびアクチュエータ１１６のための電力を、ユーザーが行った機械的な仕事から発生するようになっている電子機械式プログラマブル自己発電ロックが開示されている。かかるロックは、電池または他の任意の外部電源を必要としない。特定の電圧レベルに達すると、ロックの電子回路１０８が起動され、キー１１２のデータが読み出され、キー１１２が認証され、キー１１２がロックにアクセスした場合、アクチュエータ１１６が作動される。
【００２３】
このロックは、所定の力のスレッショルドに達するまで機械的な力が増加するよう動力伝達機構１０２を制御するためのスレッショルドデバイス１００を更に備え、前記所定の力のスレッショルドに達すると、機械的な力は動力伝達機構１０２が受ける機械的動力を発生する動作に変換される。
【００２４】
実際にスレッショルドデバイス１００は、ロックのユーザーの筋肉の張力を制御するようになっている。図１、２および３を検討することにより、ユーザーがキー１１２、ノブ２００またはハンドル３００を回転することを試みたとき、ユーザーの筋肉の張力は所定の力のスレッショルドに達するまで増加し、所定の力のスレッショルドに達すると、ユーザーの筋肉の張力はユーザーの筋肉の動作に変換されることが理解できよう。キー１１２、ノブ２００またはハンドル３００は、力を加えるフェーズでは移動しないか、わずかしか移動せず、作動フェーズにおいて、解放された後に限り、ユーザーからの機械的動力を受けて移動する。図７を参照し、スレッショルドデバイス１００によるユーザーの筋肉動作の制御を、スレッショルドデバイス１００によりスプリングまたは他の機械的エネルギー蓄積装置の制御にどのように置換できるかについて後述する。
【００２５】
スレッショルドデバイス１００は、受けた機械的動力の量が電力として電子回路１０８およびアクチュエータ１１６に給電するのに十分となるよう、動力伝達機構１０２を制御するようにできる。作動フェーズで十分な量のエネルギーを発生するのに十分な力を発生するよう、所定の力のスレッショルドを計算できる。
【００２６】
スレッショルドデバイス１００は、ロックのユーザーによる動力伝達機構１０２の１つの作動サイクルが、電子回路１０８およびアクチュエータ１１６に給電するのに十分となるように構成できる。１作動サイクルに対する、キー１１２の４５度、９０度または１８０度の回転、もしくはハンドルの（位置３０２への）１回転について述べる。
【００２７】
ロックへのキー１１２の挿入および／またはロックにおけるキー１１２の回転を含むロックの正常な作動が、電子回路１０８およびアクチュエータ１１６に給電するのに十分となるように、スレッショルドデバイス１００を構成できる。図１には、キー１１２の回転が示されており、図５、６および７を参照し、キー１１２の挿入について説明する。
【００２８】
電子回路１０８が次の状態を認識するように構成できる。すなわちロックを機械式に開けることができる状態、ロックが閉じられており、データが所定の基準に一致しない状態、およびロックが閉じられており、キーからデータを読み出すと共に、電子回路によりデータの一致をチェックするか、またはアクチュエータによりロックを機械的に開けることができるようにするのに十分な電気エネルギーがない状態を認識するように構成できる。
【００２９】
データが所定の基準に一致せず、開コマンドを発生しない場合、キー１１２がユーザーに対しデータが所定の基準に一致しなかった旨を通知できるように、キー１１２のための信号を発生するように、電子回路１０８を構成できる。更に別の改良点として、キー１１２に電力を供給するように電子回路１０８を構成できる。この利点は、キー１１２が電子回路１０８から受信した電力をユーザーに伝えることができることである。キー１１２は、例えば図１に示されるように赤色ＬＥＤランプ１４０によってユーザーに通知できる。当然ながら、ユーザーに通知するために他の方法、例えば他の光源または音を同じように使用することもできる。ユーザーに通知するためのデバイス２０４には、図２に示されるように、ロックを結合することもできる。
【００３０】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅおよび４Ｆは、スレッショルドデバイス１００の各種の実施例を示す。
【００３１】
図４Ａでは、スレッショルドデバイス１００はロックの本体４０８内にボール４０２（またはロール）と、スプリング４０４とを備える。ロックの回転部品１０６は、ボール４０２のためのクランプ４００を含むことができる。回転部品１０６内にボール４０２（またはロール）およびスプリング４０４を設け、ロックの本体４０８がボール４０２の一部を収納するリセス４０６を含むことができるような、図４Ｂの実施例も実現可能である。クランプ４００またはリセス４０６の機能は、スプリング４０４が発生する力とは別に、ボール４０２のブロック力を更に制御することにある。
【００３２】
図４Ｃでは、スレッショルドデバイス１００は、ロックの本体４０８内に曲げスプリングバー４０６を備える。このロックの回転部品１０６は、曲げスプリングバー４１６の両側に２つの部材４１２、４１４を備える。回転部品１０６内に曲げスプリングバー４１６が設けられ、ロックの本体４０８が部材４１２、４１４を含むことができるような、図４Ｄに示されている実施例も実現可能である。部材４１２、４１４の機能は、曲げスプリングバー４１６のブロッキング力を更に制御することにある。
【００３３】
図４Ｅでは、スレッショルドデバイス１００は、ロックの本体４０８内に磁石４２２を備える。このロックの回転部品１０６は、磁性金属から構成された部品４２０を含むことができる。回転部品１０６内に磁石４２２が位置し、ロックの本体４０８が部材４２０を含むことができるような、図４Ｆに示されたような実施例を実現することも可能である。
【００３４】
動力伝達機構１０２を制御できるスレッショルドデバイス１００を実現するための別の技術も利用可能である。かかる技術として、バーおよびスプリング、並びにスプリングバーを挙げることができるが、これらだけに限定されるものではない。基本的にはスレッショルドデバイス１００は、動力伝達機構１０２で摩擦を発生できなければならない。図７を参照し、スレッショルドデバイス１００に対する別のタイプの解決方法について説明する。
【００３５】
図８は、スレッショルドデバイス１００を使用することによって得られる技術的な効果を示す。出願人はプロトタイプのロックを試作し、このロックを用いていくつかの実験を行った。曲線は時間（ｘ軸）の関数として発電機１０４の出力電圧（ｙ軸）を示す。表１は、力の強いユーザーまたは力の弱いユーザー、並びにスレッショルドデバイスを使用した場合または使用しなかった場合に、異なる曲線がどのように生じるかを示すものである。
【００３６】
【表１】
2009519391.tif 000003
【００３７】
これら曲線を比較すると、スレッショルドデバイス１００の効果が明らかとなる。このスレッショルドデバイスは、力の弱いユーザーが電子回路１０８およびアクチュエータ１１６に給電するための十分な機械的動力を発生できるように、最低レベルの電圧を所定のレベルに設定することにより、出力を標準化している。
【００３８】
図９Ａは、回転発電電子機械式ロックの一実施例を示す。角度９００において、ロックはロックされた状態にあり、ユーザーがキー１１２またはノブ２００を、例えば時計回り方向に回転し始めた後、スレッショルドデバイス１００は動力伝達機構１０２を角度９０２で解放する。角度９０２と９０４の間で、発電機１０４は電子回路１０８およびアクチュエータ１１６のための十分な電力を発生する。キー１１２から読み出されたデータが所定の基準に一致すると、アクチュエータ１１６は、角度９０４で機械的に開けることができる状態にロックを設定する。角度９０４と９０６の間ではアクチュエータ１１６が角度９０４の前でロックを機械的に開けることができる状態に設定することを条件に、ロックは開状態に設定される。角度９０６の後で、ロックが角度９０４と９０６との間で開状態に設定されたことを条件に、ボルトをユーザーによって機械的に操作できる。アクチュエータ１１６が結合したクラッチを、例えば角度９０４と９０６との間で操作できる。反時計回り方向の操作も可能であり、この場合、９０８、９１０および９１２は、角度９０２、９０４および９０６に対応できる。図１、２および３に示されるように、ロックは角度９０４および／または９１０を認識できる、位置センサ１１０、１２０を更に含むことができる。
【００３９】
図５、６および７は、プッシュ発電タイプの電気機械式ロックの種々の実施例を示す。これら実施例では、動力伝達機構１０２は、ユーザーがキー１１２をロックに挿入している間、機械的動力を受けるための機構を備える。これらの他に、動力伝達機構１０２として他の適当な挿入機構も同じように使用できる。
【００４０】
図５では、動力伝達機構１０２は、次のように構成される。動力伝達機構１０２は、キー１１２のスパートラック５００により回転自在なスパーギア（平歯車）５０２を備え、スパーギア５０２と発電機のシャフト５０６との間にギア５０４を設けることができる。ロックのユーザーは開プロセスの一部としてロックにキー１１２を挿入している間、スパートラック５００はスパーギア５０２を回転し、このギア５０２はギア５０４を介して発電機のシャフト５０６を回転する。
【００４１】
図５から分かるように、スレッショルドデバイス１００をボール（またはロール）およびスプリングによって構成できる。挿入中、キー１００内の突起５０８がスレッショルドデバイス１００に接触すると、突起５０８とスレッショルドデバイス１００との間に摩擦が発生する。所定の力の方が摩擦よりも大きくなることができ、このとき、スレッショルドデバイス１００はキー１１２を解放し、突起５０８がスレッショルドデバイス１００を通過するにつれ、摩擦が減少し、ボールとキー１１２の側面との間の接触がほとんど、または全くなくなる。
【００４２】
キー１１２を挿入している間、キー内の接点５１０は電子回路１０８に接続されているスライド接点５１２に接続する。電子回路１０８に接続されている位置センサ５１４は挿入の深さを認識できる。
【００４３】
図６では、動力伝達機構１０２は次のように構成されている。動力伝達機構１０２は、キー１１２の溝６００により移動できるプランジ６０２を備え、このプランジ６０２と発電機のシャフト６１０との間に２つのギア６０６、６０８を設けることができる。開プロセスの一部としてロックのユーザーがロックにキー１１２を挿入すると、プランジ６０２に固定されたピン６０４が溝６００に従い、よってプランジ６０２は上下に移動する。プランジ６０２の下方部分としてスパートラックが形成されている。このプランジ６０２のスパートラックは上下に移動しながら、ギア６０６を回転し、このギア６０８を介して発電機のシャフト６１０を回転する。
【００４４】
図７では、動力伝達機構１０２は、次のように構成されている。すなわち動力伝達機構１０２はキー１１２のガイド７００、７０２により移動できるスプリング７０６によって負荷がかけられたピン７１４を備える。ピン７１４と発電機のシャフト７１２との間に２つのギア７０８、７１０を設けることができる。ロックのユーザーが開プロセスの一部としてロックにキー１１２を挿入すると、ピン７１４はガイド７００に従い、ピン７１４はまずスプリング７０６を圧縮するのと同時に下方へ移動する。ピン７１４の中間部分はスパートラックとして形成されている。ピン７１４のスパートラックは、下方に移動しながらギア７０８を回転し、ギア７０８はギア７１０を介して発電機のシャフト７１２を回転する。下方傾斜溝７００が垂直溝７１６に変化するポイントまで、キー１１２が挿入された後、圧縮されたスプリング７０６が膨張する際に、ピン７１４は跳ね上がり、ピン７１４のスパートラックは上に移動しながらギア７０８を回転し、ギア７０８はギア７１０を介して発電機のシャフト７１２を回転する。キー１１２の挿入が続く間、溝７０２および７１８は溝７００および７１６が行う作動をコピーする。キー１１２の引き抜きを可能にするために、キーはリターンガイド７０４を含むことができる。
【００４５】
図１１は、電気機械式ロックの別の実施例を示し、図１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃは、その作動を示す。キー１１２をロックに挿入することにより、フック１１００が回転される。このフック１１００にはアーム１１０４が結合されており、図１３Ａに示されるようにキー１１２が存在しないとき、アーム１１０４はホーム位置にある。負荷ホイール１１０６にはスプリング１１０８が結合されており、ホイール１１０６はアーム１１０４が移動しているときにギアを回転する。図１３Ｂに示されるように、所定のスレッショルドに達するまで負荷ホイール１１０６が回転され、スプリング１１０８には負荷がかけられ、スプリング１１０８は負荷ホイール１１０６をホーム位置に戻すようにホイール１１０６を回転し、図１３Ｃに示されるように発電機１０４によって電力を発生する。アーム１１０４が位置センサ１１１０を通過またはこれに到達するとき、位置センサ１１１０が附勢されるか、または前に示された接点５１０および位置センサ５１６を使用することもできる。
【００４６】
図１２は、電気機械式ロックの更に別の実施例を示し、図１４Ａ、１４Ｂおよび１４Ｃはその作動を示す。キー１１２をロック内に挿入している間、フォーク１２０２によりスライド１２００は押される。ジョイント１２０８により、スライド１２００にはアーム１２０４が結合されている。スライド１２００が移動すると、スライド１２００はジョイント１２１０を中心として回転される。スライド１２００はスプリング１２１２によって押され、図１４Ａに示されるように、キー１１２が存在しないとき、アーム１２０４はホーム位置にある。負荷ホイール１２０６にはスプリング１１０８が結合されており、ホイール１２０６はアーム１２００が移動中にギアを回転する。図１４Ｂに示されるように、所定のスレッショルドに達するまで、負荷ホイール１２０６は回転され、スプリング１１０８には負荷がかけられる。スプリング１１０８は、負荷ホイール１２０６をホーム位置に戻すようにこのホイールを回転させ、図１４Ｃに示されるように、発電機１０４により電力を発生する。図１２は、電子回路１１４はキー１１２の先端の、より近くに位置できることも示しており、このような構造は電子回路１１４から、例えば接点５１０への必要な接続部の長さを短縮する。
【００４７】
全体に電気機械式ロックを作動させるための方法は、次のように説明できる。すなわちロックのユーザーによって発生される機械的動力を受け、所定の力のスレッショルドを越えるまで、機械的な力が増加するように機械的動力の受け取りを制御し、所定のスレッショルドを越えると、機械的な力を機械的動力として受けた動きに変換し、この機械的動力から電力を発生し、電力によりキーからデータを読み出し、データが所定の基準に一致することを条件に、電力によりロックを機械的に開けることができる状態に設定する。
【００４８】
図１０を参照しながら、この方法の一実施例について検討する。１０００において、キーをロック内にセットし、１００２において、スレッショルドデバイスによるロックの回転方向に対してユーザーの筋肉の力をチューニングする。１００４において、所定の力のスレッショルドを越えると、１００６において、発電機のメインシャフトを回転し、電力を発生する。１００８において、発電された電力の電圧は電子回路のスタートレベルを越えているかチェックを行う。越えていない場合、電子回路に給電するための電力は不十分で、動作１００６を繰り返さなければならない。スレッショルドを越えている場合、１０１０において電子回路をスタートする。１０１２においてキーを読み出し、認証する。１０１４においてキーのアクセス権は正しいかチェックを行う。正しくない場合、１０２０における別のチェックを入力する。すなわち附勢角度に達しているか？達していない場合、１０２２において発電機を更に回転する。達している場合、１０３０でアクセス信号をセットしない。すなわちキーを用いてロックを開けることができない旨をユーザーに明らかにするよう、キー上の赤色ＬＥＤランプを点灯する。１０１４におけるチェックの結果、肯定的な回答が得られると、すなわちアクセス権が正しい場合、１０１６で別のチェックを行う。すなわち附勢角度に達したか？達していない場合、１０１８において発電機を更に回転する。達している場合、１０２４において別のチェックを行う。すなわち発電された電力の電圧はこのステージでアクチュエータの設定レベルを越えているか？
【００４９】
越えている場合、アクチュエータを附勢し、ユーザーはロックを開状態にすることができ、１０２６において、（キーを更に回転することにより）ボルト機構を作動できる。越えていない場合、アクチュエータは附勢されず、ロック機構は１０２８において閉じたままである。ステップ１０２８は基本的にはキーによりロックを開けることができることを意味することに留意すべきである。すなわちアクチュエータに給電するのに十分な電力がなかったことだけを意味する。したがって、ユーザーはキーを新たに回転しようとし、十分な電力が発電されれば、最終的に作動１０２６に入ることができる。
【００５０】
図９Ｂは、電力の曲線を示す。これら曲線は、時間（ｘ軸）の関数としての発電機１０４の出力電圧（ｙ軸）を示している。曲線９２０は、アクチュエータがロックを機械的に開けることができる状態に設定するための十分な電力を有するよう、回転角αまで十分な電圧を集める。時間Δｔの間、電圧はアクチュエータが必要とする設定レベルに達し、この期間中、読み出されたデータと所定の基準との照合も行われ、この期間の前に電子回路をスタートさせ、キーからデータを読み出すための十分な電力が収集される。
【００５１】
角度αは図９Ａの角度９０４および図１０の附勢角度に対応していると仮定すれば、曲線９２２および９２４を次のように解釈できる。曲線９２２はキーからデータを読み出すための十分な電力を収集するが、アクチュエータを設定するための十分な電力は収集できないことを示す。曲線９２４は、キーからのデータの読み出しのための十分な電力の収集もできないことを示す。スレッショルドデバイス１００を使用することにより、角度９２０が主要な角度となる。
【００５２】
以上で、添付図面に示した例を参照し、本発明について説明したが、本発明はこの例だけに限定されるものではなく、添付した請求の範囲内で種々の変更が可能であることが明らかである。特に機械的部品、例えば種々のギア、ギアホイール、ピン、ガイド、スパートラックなどの形状および寸法は例に過ぎないことに留意すべきである。部品の数および大きさも、ロックのタイプおよび発電機のタイプに応じて変わることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】回転発電タイプの電子機械式ロックの種々のタイプのうちの１つを示す。
【図２】回転発電タイプの電子機械式ロックの種々のタイプのうちの１つを示す。
【図３】回転発電タイプの電子機械式ロックの種々のタイプのうちの１つを示す。
【図４Ａ】スレッショルドデバイスの種々の実施例のうちの１つを示す。
【図４Ｂ】スレッショルドデバイスの種々の実施例のうちの１つを示す。
【図４Ｃ】スレッショルドデバイスの種々の実施例のうちの１つを示す。
【図４Ｄ】スレッショルドデバイスの種々の実施例のうちの１つを示す。
【図４Ｅ】スレッショルドデバイスの種々の実施例のうちの１つを示す。
【図４Ｆ】スレッショルドデバイスの種々の実施例のうちの１つを示す。
【図５】プッシュ発電タイプの電子機械式ロックの種々の実施例のうちの１つを示す。
【図６】プッシュ発電タイプの電子機械式ロックの種々の実施例のうちの１つを示す。
【図７】プッシュ発電タイプの電子機械式ロックの種々の実施例のうちの１つを示す。
【図８】スレッショルドデバイスを使用することによって得られる技術的効果を示す。
【図９Ａ】回転発電タイプのロックの一実施例を示す。
【図９Ｂ】電力の曲線を示す。
【図１０】電子機械式ロックを作動させる方法を示すフローチャートである。
【図１１】電子機械式ロックの別の実施例を示す。
【図１２】電子機械式ロックの別の実施例を示す。
【図１３Ａ】これら実施例の作動を示す。
【図１３Ｂ】これら実施例の作動を示す。
【図１３Ｃ】これら実施例の作動を示す。
【図１４Ａ】これら実施例の作動を示す。
【図１４Ｂ】これら実施例の作動を示す。
【図１４Ｃ】これら実施例の作動を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【国際調査報告】
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