(57)【要約】  電気機械施錠システム（８）は、錠前（１２）と鍵（１４）を有する。錠前は、シリンダ（１６）と、シリンダ内に収容される電子制御部（１８）と、テールピース（２０）と、シリンダ（１６）内に収容される電動クラッチ機構（２２）とを含む。シリンダ（１６）は、固定される第１の部品に回転可能に取り付けられ、テールピースは、第１の部品に固定される第２の部品の動きを妨げるように動作するアダプタ（２４）を含む。制御部（１８）は、鍵から電力を引き出し、クラッチ機構（２２）を作動させる作動信号を発生するよう動作する。クラッチ機構（２２）は、作動されると、シリンダとテールピースとを接続し、回転可能に連結させる。
2009519392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械施錠システムであって、
電源を有する鍵と、錠前と、を備え、
前記錠前は、ａ）シリンダと、ｂ)テールピースと、ｃ)電動クラッチ機構と、ｄ)電子制御手段と、を有し、
前記ａ)シリンダは、回転軸を持ち、固定される第１の部品に回転可能に取り付けられた前端及び対向する後端を有し、該前端に、少なくとも１つの第２の施錠形成部と、前記鍵の前記電源との電気的接続を提供する電気的接続手段と前記鍵用の鍵穴とを含み、
前記ｂ）テールピースは、前記シリンダの回転軸と共通の回転軸を持ち、少なくとも１つの第１の施錠形成部を含み、固定される第２の部品の動作を妨げるように動作可能であり、かつ、前記錠前の非連結状態において前記テールピースと前記シリンダとが相対的に回転可能であり、前記錠前の連結状態において前記シリンダと前記テールピースとが回転可能に連結されるように、前記シリンダの前記後端に取り付けられており、
前記ｃ）電動クラッチ機構は、前記第１及び第２の施錠形成部を着脱可能に係合させるように当該クラッチ機構の作動に応じて動作可能で、かつ、前記錠前の前記連結状態において前記シリンダと前記テールピースとを回転可能に連結させる少なくとも１つの施錠機構を含み、
前記ｄ）電子制御手段は、前記電気的接続手段及び前記クラッチ機構に電気的に接続され、前記クラッチ機構を作動させる作動信号を発生するよう動作可能であり、
前記施錠機構は、磁石と、該磁石の磁界内に変位可能に配置される電気コイルと、前記第１及び第２の施錠形成部を係合させる係合形成部を有する施錠部材と、前記コイルが固定接続される遮断部材と、前記施錠部材に対する遮断位置に該遮断部材を付勢させる第１の付勢手段と、を含み、
前記遮断部材は、前記シリンダが前記テールピースに対して回転した際の前記錠前の前記非連結状態において前記施錠部材と前記第１及び第２の施錠形成部との間の係合を解除するために、前記遮断位置にて動作可能であり、
前記コイルは、前記電子制御手段から受信した作動信号に応じて前記鍵の前記電源が供給する電力によって通電され、前記付勢手段によって前記遮断部材にかかる力に反して前記遮断部材を前記遮断位置からずらし、前記錠前の前記連結状態において前記施錠部材が前記第１及び第２の施錠形成部と係合することができるように、前記電子制御手段に電気的に接続されている、
ことを特徴とする電気機械施錠システム。
【請求項２】
前記施錠機構は、前記第１及び第２の施錠形成部と係合するように前記施錠部材を付勢する第２の付勢手段を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の電気機械施錠システム。
【請求項３】
前記クラッチ機構は、前記シリンダ内に収容されている、ことを特徴とする請求項２に記載の電気機械施錠システム。
【請求項４】
前記電子制御手段は、前記シリンダ内に収容されている、ことを特徴とする請求項３に記載の電気機械施錠システム。
【請求項５】
前記施錠部材及び前記遮断部材は、前記シリンダ及び前記テールピースの前記回転軸と共通の回転軸を持つ、ことを特徴とする請求項４に記載の電気機械施錠システム。
【請求項６】
前記第１の付勢手段は、圧縮バネである、ことを特徴とする請求項５に記載の電気機械施錠システム。
【請求項７】
前記施錠部材は、前記遮断部材の後方に位置し、当該施錠部材に十分低い付勢力を加える前記第２の付勢手段及び前記遮断部材より質量が比較的大きいので、前記施錠部材が後方にずれて前記第１及び第２の施錠形成部との係合が解除するのに十分な外部の衝撃が、前記シリンダの前記前端から前記テールピースへ向かって長手方向に前記錠前に対して加えられた場合であっても、前記遮断部材は、比較的高い加速度でその遮断位置から位置がずれるにすぎず、前記シリンダと前記テールピースとの間の連結を防止する、ことを特徴とする請求項６に記載の電気機械施錠システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載される電気機械施錠システムの前記錠前と同等の錠前。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載される電気機械施錠システムの前記クラッチ機構と同等のクラッチ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械施錠システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械施錠装置の大幅な発展は、かかる電気機械施錠装置の解錠に生じる必要な所要電力と作動機構のサイズとによってある程度妨げられている。施錠装置は、電気機械施錠装置を解錠するために、施錠装置の電子制御部から受信する電気信号に応答して施錠装置内の機構を動作可能なアクチュエータを必要とする。この電気信号によって、一般に、アクチュエータは、ボルトを抜き取るためにユーザが機構を回転又は摺動させることを可能にする遮断ピンを解除するか、十分な電力を用い、ユーザの手からの機械的補助を介さずにボルトを抜き取る。後者の場合において、施錠装置には、一般に、主電源から外部電力が供給される必要があるため、この種の施錠装置の応用分野を制限する。
【０００３】
ロックボルトを抜き抜くために人間の手の強さに依存する電気機械施錠装置は、非常に少ない電力を消費し、電池式電源によって作動可能であるため、この種の装置の応用分野を拡大させている。しかしながら、既存の電気機械施錠装置が備える施錠機構は、一般に、アクチュエータが施錠装置の制御部から当該遮断機構を解除するための作動信号を受信しない限り、ユーザがアクセスする機械部品を動作させない遮断装置である。遮断機構は、強度の力を錠前に加えて当該遮断機構を故障させるような力ずくの攻撃に対して弱いため、大きな外力に耐えるように設計すると、比較的大きく重たいものとなってしまう。従って、そのような遮断機構の強度要件は、遮断機構を解除するために必要なアクチュエータに負担をかけるため、アクチュエータのサイズと消費電力とが増加する。これにより、施錠動作におけるバッテリー電源の使用の実用性が制限される。このような電気機械施錠装置の更なる問題は、施錠動作所要時間に関連する。一般に、ユーザは、鍵を差し込んで遅延を感じずに錠前を開けることができるべきである。そのためには、動作中、アクチュエータは比較的速く動作する必要がある。また、アクチュエータが解錠しないうちにユーザが錠前に対して力をかけ始める場合も、アクチュエータは動作を詰まらせてはいけない。このような速度と詰まり解消を、比較的重い遮断装置で達成するのは難しい。
【０００４】
本発明は、上述の電気機械施錠装置の電力及びサイズの制限を改善することを目的とする。
【発明の開示】
【０００５】
電気機械施錠システムであって、電源を有する鍵と、錠前とを備え、前記錠前は、ａ）シリンダと、ｂ)テールピースと、ｃ)電動クラッチ機構と、ｄ)電子制御手段とを有し、前記ａ)シリンダは、固定される第１の部品に回転可能に取り付けられた前端及び対向する後端を有し、前記前端に、前記鍵の前記電源との電気的接続を提供する電気的接続手段と前記鍵用の鍵穴とを含み、前記ｂ）テールピースは、固定される第２の部品の動作を妨げるように動作可能であり、かつ、前記錠前の非連結状態において前記テールピースと前記シリンダとが相対的に回転可能であり、前記錠前の連結状態において前記シリンダと前記テールピースとが回転可能に連結されるように、前記シリンダの前記後端に取り付けられており、前記ｃ）電動クラッチ機構は、作動に応じて動作可能であり、前記シリンダ及び前記テールピースを着脱可能に接続することによって前記錠前の前記連結状態において前記シリンダと前記テールピースとを回転可能に連結させ、前記ｄ）電子制御手段は、前記電気的接続手段及び前記クラッチ機構に電気的に接続され、前記クラッチ機構を作動させる作動信号を発生するよう動作可能である。
【０００６】
前記シリンダと前記テールピースは、共通の回転軸を持ってもよい。
【０００７】
前記テールピースは、第１の施錠形成部を含み、前記シリンダは、第２の施錠形成部を含んでもよい。前記クラッチ機構は、前記錠前の前記連結状態において前記シリンダと前記テールピースとを回転可能に連結させるために、前記第１及び第２の施錠形成部を着脱可能に係合させるように当該クラッチ機構の作動に応じて動作可能とされる少なくとも１つの施錠機構を含んでもよい。
【０００８】
前記クラッチ機構の前記施錠機構は、磁石と、該磁石の磁界内に変位可能に配置される電気コイルと、前記第１及び第２の施錠形成部を係合させる係合形成部を有する施錠部材と、前記コイルが固定接続される遮断部材と、前記施錠部材に対する遮断位置に該遮断部材を付勢する付勢手段と、を含み、前記遮断部材は、前記シリンダが前記テールピースに対して回転した際の前記錠前の前記非連結状態において前記施錠部材と前記第１及び第２の施錠形成部との間の係合を解除するために、前記遮断位置にて動作可能であり、前記コイルは、前記電子制御手段から受信した作動信号に応じて前記鍵の前記電源が供給する電力によって通電され、前記遮断部材を前記遮断位置からずらし、前記錠前の前記連結状態において前記施錠部材が前記第１及び第２の施錠形成部と係合することができるように、前記電子制御手段に電気的に接続されている。
【０００９】
前記施錠機構は、前記第１及び第２の施錠形成部と係合するように前記施錠部材を付勢するための第２の付勢手段を含んでもよい。
【００１０】
前記クラッチ機構は、前記シリンダ内に収容されてもよい。
【００１１】
前記電子制御手段は、前記シリンダ内に収容されてもよい。前記施錠部材及び前記遮断部材は、前記シリンダ及び前記テールピースの前記回転軸と共通である共通の回転軸を持ってもよい。
【００１２】
前記第１の付勢手段は、圧縮バネであってもよい。
【００１３】
前記施錠部材は、前記遮断部材の後方に位置してもよく、当該施錠部材に十分低い付勢力を加える前記第２の付勢手段及び前記遮断部材より質量が比較的大きいので、前記施錠部材が後方にずれて前記第１及び第２の施錠形成部との係合が解除するのに十分な外部の衝撃が、前記シリンダの前記前端から前記テールピースへ向かって長手方向に前記錠前に対して加えられた場合であっても、前記遮断部材は、比較的高い加速度でその遮断位置から位置がずれるにすぎず、前記シリンダと前記テールピースとの間の連結を防止する。
【００１４】
本発明は、ここまで定義してきた電子機械施錠システムの錠前に適用される。
【００１５】
本発明は、ここまで定義してきた電子機械施錠システムのクラッチ機構に適用される。
【００１６】
本発明の更なる特徴は、添付図面を参照して示されるように、本発明の制限されることはない例示によって以下説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面を参照すると、本発明にかかる電気機械施錠システム８は、錠前１２と鍵１４とを備える。錠前１２は、前端１０と後端１１とを有し、固定される第１の部品に回転可能に取付けられるシリンダ１６と、シリンダ内に収容される電子制御部１８と、テールピース２０と、シリンダ１６内に収容されるクラッチ機構２２と、テールピースアダプタ２４とを備える。テールピースアダプタ２４は、ロックボルト（図示せず）、又は、第１の部品に固定される第２の部品の動作を妨げる他の従来の施錠装置に接続される。
【００１８】
鍵１４は、２つの鍵ブレード部２６．１，２６．２に分割される金属性の分割鍵ブレード部２６と、鍵本体２８とを備える。鍵ブレード部２６．１，２６．２は、錠前１２と２線で電気接触するために設けられている。これにより、鍵ブレード部は、電力、データ及び機械的動力を錠前１２に伝達する手段を提供する。鍵ブレード部２６．１は、従来の鍵と同様の方法で、片側又は両側がピラミッド状に切り込まれている。鍵本体は、認証コードを格納可能なＳＩＭスマートカードと、鍵の電子機器を支持するプリント回路基板とを含む。鍵の電子機器は、電力レギュレータ、ロックプロトコルをサポートするマイクロコントローラ、及び電力管理機能を含む。鍵本体は、更に、鍵と錠前電子機器とに電力を供給するバッテリーを含む。ボタン２７は、ユーザが錠前１２に選択的にデータを入力するためのものである。
【００１９】
錠前１２は、従来のメカニカルシリンダ錠前に代替できる寸法である。電子施錠システムは、施錠が必要な何れの用途にも利用することができることはいうまでもない。シリンダ１６及びテールピース２０は、プラスチック材からなり、錠前１２の非係合状態時において、互いに回転可能に連結されている。錠前の係合状態時においては、シリンダ１６及びテールピース２０は、クラッチ機構によって互いに着脱可能に接続されているため、互いに回転可能に連結される。
【００２０】
シリンダ１６は、シリンダケース２９と、シリンダケースが有するソケット３２に嵌合する円筒状の差込形成部３１よってシリンダケース２９に固定接続される鍵ハウジング３０とを備える。差込形成部３１は、一対の環状突起３３を有し、ソケットは、突起を受け止めてスナップ式に連結する一対の相補的な環状溝３４を有する。鍵ハウジングは、鍵ブレード部２６を受け止める鍵穴３５を有する。鍵ハウジング３０は、２つの電気接点３７を備え、各電気接点３７は、２つの鍵ブレード部のそれぞれの両端に電気的に接触する一対のワイピング接点からなる。各鍵ブレード部用のワイピング接点は、鍵ブレード部２６が鍵穴３５に差し込まれた時点からの錠前と鍵との間の十分な電気的接触の維持を確保し、鍵が完全に差し込まれユーザが鍵を回し始める前に認証プロセスが行えるよう、少なくとも１５マイクロ秒の猶予を与える。接点３７は、電気コネクタ２１を介して制御部１８に接続されている。
【００２１】
鍵ハウジング３０は、シリンダ１６の回転時に鍵ブレードが鍵ハウジング３０から引き抜かれるのを防ぐように、鍵ブレード部２６．１の溝２３．１と相互干渉する従来設計の鍵ブレードロックピン２３を更に備える。第２シリンダロックピン２５は、鍵ハウジング３０における環状溝９と相互干渉し、シリンダ１６が軸方向にずれて錠前から外れるのを防ぐ。
【００２２】
シリンダ１６は、環状スナップ式の連結によってテールピース２０に回転可能に接続されている。シリンダケース２９は、３つの環状突起３６を有し、テールピース２０は、シリンダがテールピースに対して回転可能になるように突起３６を受け止める３つの相補的な環状溝３８を有する。このように、シリンダ及びテールピースは、共通の回転軸を持つ。
【００２３】
制御部１８は、電子鍵インターフェイスである電子制御手段を備える。電子鍵インターフェイスは、鍵１４の鍵ブレード部２６と電気的に接続し、鍵１４と錠前１２との間のデータ伝送を行う。鍵と鍵インターフェイスとが電気的に接触すると、鍵は、錠前１２に電力パルスを供給する。制御部１８は、錠前に十分な電力を放出する電力コンデンサを備え、錠前が短期間動作し、マンチェスタービット符号化スキームによって電力パルス間の２線バスを介して鍵との通信ができるようにしている。制御部１８は、マイクロコントローラを備え、マイクロコントローラは、クラッチ機構２２及び鍵インターフェイスに接続され、クラッチ機構を作動させる作動信号を当該クラッチ機構に送るように動作する。
【００２４】
クラッチ機構２２は、厚さ０．３ｍｍのシリコンスチールカップ４０と、施錠部材であるカプラ４２と、コイル４６と、円筒状ネオジム磁石４８とを備える。円筒状ネオジム磁石４８は、後端がスチールカップ４０と接触し、前端が部分的にコイル４６内に位置する。クラッチ機構２２は、遮断部材であるボビン５０を更に備える。ボビン５０は、磁石４８上を移動可能とされ、付勢手段である５ｍＮボビン復帰バネ５２によって動作する。バネは、圧縮コイルバネである。電線（図示せず）は、コイル４６からスチールカップ４０内の孔５４を介し、コイルを通電する制御部１８まで伸びている。
【００２５】
図９から図１１を参照すると、ボビン５０は、中央開口５７を有する円筒壁５６と、壁５６の後端に配設されるフランジ５８と、一対の遮断歯６０．１，６０．３と、一対の案内歯６０．２，６０．４とを有する。遮断歯６０．１，６０．３及び案内歯６０．２，６０．４は、フランジ５８から外側に放射状に突出している。遮断歯６０．１，６０．３は、直径方向に互いに対向して配設され、案内歯６０．２，６０．４も、同様に直径方向に互いに対向して配設されている。歯６０．１，６０．３は、傾斜係合面６２．１，６２．２をそれぞれ有するが、その目的は後述する。歯６０．１，６０．３は、更に、係合面に対向して配設された傾斜解除面６４．１，６４．２をそれぞれ有するが、その目的は後述する。歯６０．２，６０．４は、更に、傾斜退避面６０．５，６０．６を有するが、その目的もまた後述する。
【００２６】
図１２から図１４を参照すると、カプラ４２は、中央突起部６６と、一対の曲面壁部６８．１，６８．２とを備える。曲面壁部６８．１，６８．２は、互いに対向して配設され、ウェブ７０．１，７０．２によって突起部６６に連結されている。曲面壁部６８．１，６８．２の間には、周方向の間隙７８．１，７８．２が形成される。壁部６８．１，６８．２の遠位端は、その有効後端に傾斜解除面８０．１，８０．２をそれぞれ有する。壁部６８．１，６８．２の近位端は、その有効後端に係合面８２．１，８２．２をそれぞれ有する。壁部６８．１，６８．２の各遠位端の大部分は、当接面９２．１，９２．２を有する。ウェブ７０．１，７０．２は、傾斜当接面７１．１，７１．２をそれぞれ有する。細長い窪形成部６９．１，６９．２は、カプラの前端からウェブ７０．１，７０．２へ貫通している。窪形成部は、軸方向のトーションバネの脚部９６．１を収容する十分な寸法に構成される。
【００２７】
図１５を参照すると、テールピース２０は、略円筒状に構成され、第１の係合形成部である第１の突出部７４と、第２の係合形成部である第２の突出部７６とを有する前面７２を備える。突出部７４は、その一端に傾斜解除面７４．１を有し、他端に係合面７４．２を有する。第２の突出部７６は、その一端に傾斜解除面７６．１を有し、他端に係合面７６．２を有する。クラッチ機構２２の組立時において、コイル４６の巻かれたボビンがカプラ内に位置した状態において、カプラ４２の後端がテールピース２０の前端に当接する。そして、組立てられたクラッチ機構は、シリンダケース２９内に受け入れられる。
図１６及び図１７を参照すると、クラッチ機構２２の非作動時において、突出部７４，７６は、カプラ４２によって生じる間隙７８．１，７８．２内にそれぞれ位置する。従って、カプラ４２がテールピース２０に対して（錠前の前端から見て）時計回りに回転する場合、係合面８２．１，８２．２は、係合面７６．２，７４．２にそれぞれ係合し、カプラ及びテールピース２０を回転可能に連結させる。このように、カプラ４２を介してトルクをテールピース２０に加えることができる。カプラ４２の回転がテールピースに対して（錠前の前端から見て）反時計方向の場合、カプラ４２の傾斜解除面８０．１，８０．２が、テールピース２０の傾斜解除面７４．１，７６．１上をそれぞれ摺動することにより、カプラがテールピースから離昇して解放される。
【００２８】
図面の図１８を参照すると、コイル４６は、外径４．８８ｍｍ、内径３．６８ｍｍ、幅２．１１ｍｍの中空円筒体である。コイル４６は、導電体１９．１，１９．２を介して制御部１８に電気的に接続されている。磁石４８は、３×３ｍｍのネオジム磁石であり、ボビン５０の円筒壁５６の上にコイルを巻くのが十分可能とされる０．３５ｍｍの半径方向の隙間を磁石とコイルとの間に設けている。ボビンの円筒壁５６は、厚さ０．２ｍｍであり、従来のプラスチック成形技術により製造できる十分な厚さである。隙間が大きくなるほど力が低下するため、隙間はできるだけ小さくしておくべきである。０．１４ｍｍの半径方向の隙間は、実装ずれやコイルの歪曲のために十分な隙間である。
【００２９】
コイル４６は、２Ｖの電圧で６．６７ｍＡの電流が流れる、３００オームの抵抗を有する。コイルは、ボビン５０に固定的に連結されているため、磁石４８の前端上を摺動できる。コイル４６によって発生する力は、コイルが１．３ｍｍの動作範囲内で変位するよう、１０．７ｍＮから１２．７ｍＮの範囲である（図表１参照）。ボビンの復帰バネの力は、対応する範囲にわたって５．０ｍＮから７．７ｍＮである。これらの力は、約７０ｍｇの全質量をもつボビン５０とコイル４６を、５〜８ｇの加速度で加速させるのに十分な力であり、６ミリ秒の全体的な作動時間を与える。
【表１】
2009519392.tif 000003
【００３０】
カップ４０は、２つの電線通路穴５４が形成されたベースプレート４１と、ベースプレート４１から延在する円筒側壁５８とを有する。カップ４０は、以下３つの機能を有する。第１に、磁石４８の遠い極からコイル４６に磁束を誘導し、コイルの力を約３０％だけ増加させる。第２に、過剰な磁束が漏れて他の装置に干渉すること、及び／又は、金属粒子物質を引き付けることを防ぐ。そして、第３に、外部からの磁気干渉から保護する。ボビンの復帰バネ５２は、カップ４０のベースプレート４１とコイル４６との間に設置される。
【００３１】
図面の図４から図８を参照すると、シリンダケース２９が、カプラ４２の外径よりわずかに大きい内径を持つ、内側円筒壁部８４を有することにより、カプラ４２は円筒壁部８４内に受け止められる。シリンダケース２９は、壁部８４から内側に突出し、直径方向に対向して長手方向に延在する一対のリブ８６．１，８６．２を有する。環状ストッパ形成部８８は、壁部８４から内側に延在している。湾曲リップ８９．１，８９．２は、ストッパ形成部８８から錠前の前端に向かって延在している。ケースは、直径方向に対向する２つのガイドアーム８８．１，８８．２を備え、ガイドアーム８８．１，８８．２は、壁部から間隔をあけ、ストッパ形成部から錠前の前端に向かって長手方向に延在している。タブ９０は、リブの遠位端から内側に延在している。ガイドアーム８８．１，８８．２は、傾斜退避面８８．４，８８．５をそれぞれ有し、更に傾斜リフト面８８．６，８８．７をそれぞれ有するが、その目的は後述する。
【００３２】
ケース２９内に受け止められる時に、リブ８６．１，８６．２は、周方向の間隙７８．１，７８．２にそれぞれ受け止められる。従って、シリンダケース２９が（錠前の後端から見て）反時計回りに回転する場合、当接面９２．１，９２．２がリブ８６．２，８６．１とそれぞれ当接することにより、シリンダケース２９に加わるトルクはカプラ４２に伝達される。
【００３３】
ケース２９は、鍵ハウジング３０を当該ケース２９に位置決めして接続させるために、前端に複数の位置決め形成部８７を有する。
【００３４】
クラッチ機構の非作動（本来の状態）時において、ボビン５０は、カプラの突起部６６の前端がボビンの開口５７内に受け止められるよう、カプラ４２内に位置する。錠前の非連結時において、シリンダ１６は、クラッチ機構によって係合していないため、テールピース２０に連結されていない。従って、鍵ハウジング３０が鍵によって回転される場合、シリンダ１６は鍵ハウジング３０と同期して回転するが、テールピース２０が回転しないので、テールピースアダプタ２４は不動のままである。
【００３５】
使用中に、鍵１４が鍵ハウジング３０の鍵穴に差し込まれ、制御部１８に通信されたコードが認証された場合、エネルギーパルスが鍵からコイル４６を通電する制御部に送られることにより、クラッチ機構を作動させる。コイル４６によって作動させられたボビン５０は、スチールカップ４０へと押し入れられる。図２３Ａから図２３Ｄを参照すると、遮断歯がカプラ４２のウェブ７０．１，７０．２の上に持ち上げられるので、カプラ４２は、ボビン５０に対して自在に回転することができる。図２３Ａは、コイル通電前の定位置にあるクラッチ機構２２を示し、図２３Ｂは、コイル４６の作動の際にボビンが後退する状態を示す。シリンダ１６がテールピース２０に対して回転するので、シリンダのリブ８６．１，８６．２は、当接面９２．１，９２．２にそれぞれ当接し、シリンダからカプラ４２へトルクを伝達する。カプラ４２の係合面８２．１，８２．２が、次々に、テールピース２０の係合面７６．２，７４．２にそれぞれ当接することにより、シリンダとテールピースとが回転可能に連結し、シリンダからテールピースにトルクが伝達される。図２３Ｃは、１５°だけ回転させられた錠前を示し、図２３Ｄは、３４．８°だけ回転させられた係合状態の錠前を示す。
【００３６】
図２２Ａから図２２Ｅを参照すると、コイルが作動しないで、シリンダがテールピースに対して回転させられている場合、ボビンの遮断歯６０．１，６０．３の係合面６２．１，６２．２が、カプラ４２の当接面７１．１，７１．２にそれぞれ係合することによって、ボビン５０とカプラ４２とが単一ユニットとして合わせて固定される（図２２Ｂ参照）。錠前の連結時において、ボビンとカプラは連結され、シリンダ１６が更に回転する結果、リフト面８８．６，８８．７を介してガイドアーム８８．１，８８．２がそれぞれ加圧され、リフト面６４．１，６４．２を介してボビン遮断歯６０．１，６０．３がそれぞれ加圧され、さらにカプラ４２の係合面８２．１，８２．２とテールピースの係合面７４．２，７６．２との間が加圧される。リフト面と係合面とを合わせた傾斜が、最低限必要な回転角に伴う面の間に存在する如何なる摩擦にも打ち勝つように構成されることによって、回転可能に連結されたボビンとカプラとの組立体は、シリンダケースに沿って当該シリンダケースの前端へ突き出される（図２２Ｃ参照）。
【００３７】
カプラは、テールピース２０から離昇し（図２２Ｄ参照）、これにともないクラッチ機構は解除され、シリンダはテールピースに対して自在に回転する（図２２Ｅ参照）。
【００３８】
クラッチの基本的必須条件は、外部の加速や衝撃によって係合し得ないことであり、これは以下の方法により達成される。カプラ４２の大部分は、トーションバネ９６によってバランスがとられ、トーションバネ９６は、カプラの壁部６８．１，６８．２から内部に延びる湾曲段差形成部９８．１，９８．２とシリンダケースの段差形成部８８との間に延在する。従って、クラッチ機構が錠前の前端からテールピース２０にかけて３ｇを超える加速度で加速される場合は、カプラ４２は、シリンダケース内に入り込む。ボビン５０及びコイル４６は、比較的軽量のため、比較的高い加速度でバネ５２の力に反してカップ４０に入り込むだけである。これら全ての加速度のため、ボビン５０は遮断位置においてカプラ上に静止し、シリンダを回転しようとする如何なる試みによってもクラッチ機構は解除される結果となる。
【００３９】
しかしながら、急激な衝撃や激しい振動を受けた場合、ボビンのカプラに対する動作は、ほとんどランダムなものとなる。この場合、カプラは、シリンダケースに沿って上下に跳ねる。図２及び図１４を参照すると、トーションバネ９６は、一定のトルクをカプラ上に維持する。トーションバネ９６の端に位置する軸方向の脚部９６．１は、窪形成部６９．１，６９．２の一方に入り込む。垂直の脚部９６．２は、シリンダケース内のリブ８６．１，８６．２の一方を補強する。このように、トーションバネ９６は、シリンダケースのリブ８６．１，８６．２に対してカプラを保持する。図２４Ａから図２４Ｄを参照すると、シリンダがテールピース２０に対して回転した際に衝撃を受けると、カプラは、テールピース２０の突出部７４，７６から離昇する。トーションバネ９６は、シリンダケースのリブ８６.１，８６．２の方向へ、突出部７４，７６上でカプラを回転させることによって、クラッチを解除させる。
【００４０】
シリンダは、縦方向の衝撃に加えて角度のある衝撃を受けることもあり、この場合、トーションバネの力が負け、歯が再係合することもある。しかしながら、使用されるトーションバネの強度についての理論的限界は存在せず、係合面７４．２，７６．２の傾斜は、トーションバネによってトルクが与えられた時に、カプラの衝撃応答が確実に影響を受けないように、傾斜に生じる摩擦を補うように対応して調整することができる。比較的弱いトーションバネを使用しても、外部からの衝撃だけでクラッチ機構を係合することは非常に難しいことであると実際に証明される。
【００４１】
設計目標は、定位置からクラッチ機構が係合する位置までの必要な回転角を最小化することであり、通常、錠前の設定はこの回転を３５度未満にすることが必要である。これを達成するには、第１に、ボビンの遮断歯６０．１，６０．３の角度幅を機械的な必要条件に従う程度に小さくすることであり、第２に、シリンダケース２９のガイドアーム８８．１，８８．２の傾斜退避面８８．４，８８．５を用いることである。ボビン５０がガイドコラム上に持ち上げられた際に、ボビンの案内歯６０．２，６０．４上のボビン面６０．５，６０．６が退避面８８．４，８８．５と干渉し、錠前の後端から見て時計方向にボビンが回転するように、退避面は角度がつけられる。この回転によってボビン上の係合面６２．１，６２．２と歯上の係合面７１．１，７１．２との間に更なる間隙が生じ、係合面がコイル動作前に部分的に係合し、その結果として、クラッチ機構が係合される前に、より小さい回転を必要とする。
【００４２】
クラッチ機構２２は、クラッチ機構が作動されるべき位置にいるときに制御部１８のマイクロコントローラに通知するよう動作可能なクラッチ作動位置インジケータ機構を備えてもよい。コイル４６内の電圧ノイズとして検出可能な小さなクリック音を発生させるシリンダ内に形成することによって、クラッチ作動位置インジケータ機構は容易に形成できる。マイクロコントローラは、当該マイクロコントローラによって検出された電圧ノイズに応答して作動信号を発生させるよう動作可能である。
【００４３】
このような機構の利点は、ユーザがシリンダを回転し始めるときだけにアクチュエータに対して電力供給が必要なので、鍵のバッテリー寿命を長くさせる点にある。しかしながら、実際には鍵の電力消費は、鍵の電子機器が要する待機電流に偏り、従ってそのような機構は現実の用途において任意的なものである。
【００４４】
当然のことながら、錠前と鍵の厳密な構成は、上述の本発明の基本的原理を組み込む限り大幅に変更されてもよい。特に、シリンダとテールピースとの間が、上述の本発明によって理解される全てのボールベアリング、ピン、歯止め、歯車、又は摩擦係合部材等の、歯以外の他の手段で係合できることは、出願人の想定するところである。クラッチ機構の厳密な構成も、ここで定義された本質的特徴を組み込む限り、変更されてもよい。
【００４５】
クラッチ機構は、クラッチが必要で、且つ、スピード、低消費電力、低コスト、及び耐衝撃性が重要要件である如何なる分野にも適用してもよい。適用可能分野としては、ロボット工学、バルブ、及び玩具における配電又は他の機械装置を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る電気機械施錠システムの錠前の側断面図である。
【図２】図１に示す錠前のクラッチ機構の拡大部分の側断面図である。
【図３】本発明に係る電気機械施錠システムの鍵の側面図である。
【図４】図１に示す錠前のシリンダケースの斜視図である。
【図５】図１に示す錠前のシリンダケースの後端の平面図である。
【図６】図４に示すシリンダケースの側断面図であり、図５のＶＩ−ＶＩ断面線に沿った断面図である。
【図７】図４に示すシリンダケースの側断面図であり、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面線に沿った断面図である。
【図８】図４に示すシリンダケースの前端の平面図である。
【図９】図１に示す錠前のボビンの後端の平面図である。
【図１０】図９に示すボビンの前端の平面図である。
【図１１】図９に示すボビンの斜視図である。
【図１２】図１に示す錠前のカプラの斜視図である。
【図１３】図１２に示すカプラの後端の平面図である。
【図１４】図１２に示すカプラの前端の平面図である。
【図１５】図１に示す錠前のテールピースを前端から見た斜視図である。
【図１６】図１に示す錠前の組立状態におけるボビン、カプラ、及びテールピースを前端から見た斜視図である。
【図１７】図１に示す錠前の組立状態におけるボビン、カプラ、及びテールピースを後端から見た斜視図である。
【図１８】図１に示す錠前のクラッチ機構のアクチュエータの組立部品を構成するボビン、コイル、バネ、磁石、及び金属性のカップの分解図である。
【図１９】図１に示す鍵による錠前の作動方法を説明するブロック図である。
【図２０】図１に示す錠前を後端から見た平断面図であり、図２のＸＸ−ＸＸ断面線に沿った断面図である。
【図２１】図２０に示す錠前のＸＸＩ−ＸＸＩ断面線に沿った１８０°円筒状の横断面図であり、シリンダの中央から見たクラッチ機構であって、共通半径上に突出するクラッチ機構の構成部品の全てを示す図である。
【図２２Ａ】テールピース、カプラ、ボビン、及びシリンダの径方向の横断面図であり、クラッチ機構の解除を順次示す図である。
【図２２Ｂ】テールピース、カプラ、ボビン、及びシリンダの径方向の横断面図であり、クラッチ機構の解除を順次示す図である。
【図２２Ｃ】テールピース、カプラ、ボビン、及びシリンダの径方向の横断面図であり、クラッチ機構の解除を順次示す図である。
【図２２Ｄ】テールピース、カプラ、ボビン、及びシリンダの径方向の横断面図であり、クラッチ機構の解除を順次示す図である。
【図２２Ｅ】テールピース、カプラ、ボビン、及びシリンダの径方向の横断面図であり、クラッチ機構の解除を順次示す図である。
【図２３Ａ】テールピース、カプラ、ボビン及びシリンダの径方向の横断面図であり、クラッチ機構の作動を順次示す図である。
【図２３Ｂ】テールピース、カプラ、ボビン及びシリンダの径方向の横断面図であり、クラッチ機構の作動を順次示す図である。
【図２３Ｃ】テールピース、カプラ、ボビン及びシリンダの径方向の横断面図であり、クラッチ機構の作動を順次示す図である。
【図２３Ｄ】テールピース、カプラ、ボビン及びシリンダの径方向の横断面図であり、クラッチ機構の作動を順次示す図である。
【図２４Ａ】テールピース、カプラ、ボビン及びシリンダの径方向の横断面図であり、衝撃が錠前に加わるときのクラッチ機構が解除される様子を順次示す図である。
【図２４Ｂ】テールピース、カプラ、ボビン及びシリンダの径方向の横断面図であり、衝撃が錠前に加わるときのクラッチ機構が解除される様子を順次示す図である。
【図２４Ｃ】テールピース、カプラ、ボビン及びシリンダの径方向の横断面図であり、衝撃が錠前に加わるときのクラッチ機構が解除される様子を順次示す図である。
【図２４Ｄ】テールピース、カプラ、ボビン及びシリンダの径方向の横断面図であり、衝撃が錠前に加わるときのクラッチ機構が解除される様子を順次示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
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【国際調査報告】
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