(57)【要約】  ある実施形態は、錠シリンダであって、前部および後部を有するプラグアセンブリと、プラグアセンブリがその中に回転可能に配置されるハウジングシェルとを備え、ハウジングシェルは切り込みを含み、プラグアセンブリの後部は移動可能に配置された施錠ピンを備え、施錠ピンは、施錠ピンが切り込みと係合して多安定機構により後退を防止される時、プラグアセンブリの回転を防止するように構成され、多安定機構は施錠状態および解錠状態のそれぞれに対応する少なくとも２つの安定構成を有し、多安定機構は安定構成をエネルギーの消費無しに維持可能であり、第１の安定構成において、多安定機構は施錠ピンが後退することを防止し、第２の安定構成において、多安定機構は施錠ピンが後退することを可能とする、錠シリンダを含む。
2016536497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
錠シリンダであって、
プラグ本体を含むプラグアセンブリであって、前部および後部を有し、前記前部はアンテナを有する、プラグアセンブリと、
前記プラグアセンブリが回転可能に配置される内部空洞を規定する内面を含むハウジングシェルであって、前記内面は切り込みを含む、ハウジングシェルとを備え、
前記プラグアセンブリの前記後部は、
前記錠シリンダの施錠状態および解錠状態のそれぞれに対応する少なくとも２つの安定した回転構成を有するロータであって、前記回転安定構成のそれぞれをエネルギーの消費無しに維持可能である、ロータと、
前記プラグ本体内のピン穴に移動可能に配置された施錠ピンであって、前記切り込みと係合し、前記ロータにより前記切り込みからずれることを防止され、前記ハウジングシェルに対する前記プラグアセンブリの回転を防止する、施錠ピンとを備え、
前記ロータの第１の安定構成において、前記施錠ピンの下の前記ロータの長い半径距離は前記施錠ピンが前記切り込みからずれることを防止し、前記ロータの第２の安定構成において、前記施錠ピンの下の前記ロータの短い半径距離は前記施錠ピンが前記切り込みからずれることを可能にし、前記後部はさらに、
前記ロータに機械的に結合されて前記ロータを回転させるドライバーと、
前記アンテナを通して受信する無線信号に基づき前記ドライバーを制御する電子回路とを備える、錠シリンダ。
【請求項２】
前記ロータは、前記施錠ピンが前記プラグ本体内にずれる時は必ず、前記施錠ピンと前記ロータとの接触により前記ロータが前記第１の安定構成に回転して戻るような形状である、請求項１に記載の錠シリンダ。
【請求項３】
前記回転安定構成は対向する両方向の回転力により達成される、請求項１に記載の錠シリンダ。
【請求項４】
前記ロータ内で第２の磁石に反発する前記プラグ本体内の第１の磁石から少なくとも１つ、および所定の角度を超える前記ロータの回転を制限するロータ停止構造の垂直抗力から少なくとも１つにより前記対向する両方向の回転力が達成される、請求項１に記載の錠シリンダ。
【請求項５】
前記前部は、前記錠シリンダが前記解錠状態にある時、前記プラグアセンブリを回転させる回転可能なつまみとして前記ハウジングシェルから突出するように構成される、請求項１に記載の錠シリンダ。
【請求項６】
前記前部は前記回転可能なつまみの人間工学特性を改善するか、または取り付け可能なカバーを前記前部の外部に接着する機構の役割をする模様が施された表面を含む、請求項５に記載の錠シリンダ。
【請求項７】
前記前部は前記アンテナを含む、請求項１に記載の錠シリンダ。
【請求項８】
前記ドライバーは直流モータ、ソレノイドアクチュエータ、またはサーボモータである、請求項１に記載の錠シリンダ。
【請求項９】
錠シリンダであって、
プラグ本体を含むプラグアセンブリであって、前部および後部を有する、プラグアセンブリと、
前記プラグアセンブリが回転可能に配置される内部空洞を規定する内面を含むハウジングシェルであって、前記内面は第１の切り込みを含む、ハウジングシェルとを備え、
前記プラグアセンブリの前記後部は、
前記錠シリンダの施錠状態および解錠状態のそれぞれに対応する少なくとも２つの安定構成を有するロータであって、前記安定構成をエネルギーの消費無しに維持可能である、ロータと、
前記プラグ本体内のピン穴に移動可能に配置された施錠ピンであって、前記切り込みと係合して前記ロータにより前記第１の切り込みからずれることが防止される時、前記ハウジングシェルに対する前記プラグアセンブリの回転を防止する、施錠ピンとを備え、
前記ロータの第１の安定構成において、前記ロータは前記施錠ピンが前記第１の切り込みからずれることを防止し、前記ロータの第２の安定構成において、前記ロータは前記施錠ピンが前記第１の切り込みからずれることを可能にする、錠シリンダ。
【請求項１０】
前記ロータはロータ磁石を含み、前記プラグ本体は本体磁石を含み、前記ロータ磁石および前記本体磁石の同じ磁極性を有する端部は整列し互いに反発する、請求項９に記載の錠シリンダ。
【請求項１１】
前記ハウジングシェルまたは前記プラグアセンブリはさらに電磁場シールドを備える、請求項１０に記載の錠シリンダ。
【請求項１２】
前記後部はさらにカムローブに接触する板ばねを備え、前記カムローブは前記ロータに機械的に取り付けられる、請求項９に記載の錠シリンダ。
【請求項１３】
前記カムローブは、前記ロータばねが前記カムローブおよび前記ロータを第１の角度範囲で時計回りに押し、前記カムローブおよび前記ロータを第２の角度範囲で反時計回りに押すように配置される、請求項１２に記載の錠シリンダ。
【請求項１４】
切り込みは角柱形状またはのみの先端の形状であり、前記施錠ピンは前記第１の切り込みに嵌合する角柱形状またはのみの先端の形状の先端を有する、請求項９に記載の錠シリンダ。
【請求項１５】
前記後部はさらに、前記施錠ピンを前記ロータから離れるように押す力を発揮する施錠ピンばねを備える、請求項９に記載の錠シリンダ。
【請求項１６】
前記施錠ピンばねは前記プラグアセンブリの幾何学的軸にほぼ水平に平行に延伸するねじりばねである、請求項９に記載の錠シリンダ。
【請求項１７】
前記後部はさらに前記ハウジングシェルの第２の切り込みに嵌合し、前記プラグ本体内に後退することが可能な調心ピンを備える、請求項９に記載の錠シリンダ。
【請求項１８】
前記ロータに機械的に結合されて前記ロータを回転させるモータと、
認証信号に基づき前記ロータを制御する電子回路とをさらに備える、請求項９に記載の錠シリンダ。
【請求項１９】
前記ロータは、前記ロータを４分の１回転以下に回すと、前記安定構成の切替を可能にするように構成される、請求項９に記載の錠シリンダ。
【請求項２０】
錠シリンダ用のプラグアセンブリであって、
プラグ本体であって、前部および後部を有し、前記プラグアセンブリが回転可能に配置される内部空洞を規定する内面を含むハウジングシェルの内側に嵌合されるようになされる、プラグ本体と、
前記錠シリンダの施錠状態および解錠状態のそれぞれに対応する少なくとも２つの安定構成を有する多安定ピンブロック構造であって、エネルギー消費無しに前記安定構成を維持可能である、多安定ピンブロック構造と、
前記プラグ本体のピン穴に移動可能に配置された施錠ピンであって、境界面の切り込みに係合して前記多安定ピンブロック構造により前記切り込みからずれることが防止される時、前記ハウジングシェルに対する前記プラグアセンブリの回転を防止する、施錠ピンとを備え、
前記多安定ピンブロック構造の第１の安定構成において、前記多安定ピンブロック構造は施錠ピンが前記切り込みからずれるのを防止し、前記多安定ピンブロック構造の第２の安定構成において、前記多安定ピンブロック構造は前記施錠ピンが前記切り込みからずれることを可能にする、プラグアセンブリ。
【請求項２１】
前記多安定ピンブロック構造に機械的に結合され、前記多安定ピンブロック構造の前記安定構成を変化させるモータをさらに備える、請求項２０に記載のプラグアセンブリ。
【請求項２２】
錠シリンダを操作する方法であって、
前記錠シリンダのプラグアセンブリの前部においてアンテナを通じて信号を受信するステップであって、前記プラグアセンブリはハウジングシェル内に回転可能に配置される、受信するステップと、
前記プラグアセンブリの後部において電子回路を使用して前記信号を認証するステップと、
前記錠シリンダの施錠状態と解錠状態のそれぞれに対応する少なくとも２つの安定構成を有する多安定ピンブロック構造の一部であるロータを回転させるためにモータに電力供給するステップであって、前記多安定ピンブロック構造はエネルギー消費無しに前記安定構成を維持することが可能である、電力供給するステップとを備え、
前記ロータを回転させることによって、前記多安定ピンブロック構造を、施錠ピンが前記ハウジングシェルからずれることを防止する第１の安定構成から、前記施錠ピンが前記ハウジングシェルからずれることを可能にする前記多安定ピンブロック構造の第２の安定構成へ変化させる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は２０１３年１０月１１日付で出願された米国特許仮出願第６１／８９０，０５３号に基づく優先権を主張し、その全体の内容が本明細書に参照として援用される。
【０００２】
本願は２０１４年９月２日付で出願された米国実用特許出願第１４／４７５，４４２号に基づく優先権を主張し、その全体の内容が本明細書に参照として援用される。
【０００３】
技術分野
この開示の少なくとも１つの実施形態は一般に施錠システムに関し、特に電子錠に関する。
【背景技術】
【０００４】
機械錠は何千年も前から出回っており、ここ数十年電子錠が発売され顧客および消費者の両方により採用されてきた。電子錠は機械錠に比べてかなりの利点を提供するが、顧客または消費者が既存のドアまたは他の障害物に電子錠を設置することを望む場合、既存の施錠ハードウェアの全てとは言わないが多くが頻繁に取り換える必要がある。そのような手法はコストがかかる。コストの負担がかかることに加え、ハードウェアを変える決定は、錠の供給業者または施錠システム供給業者が既存の施錠ハードウェアの同じスタイルまたは仕上がりをサポートしない場合、購買者にドア、引出し、または他の鍵のある障害物の美観の変更を強制することとなり得る。顧客または消費者が改修よりも新たなドアまたは他の障害物を設置するとしても、その購買決定はコスト、利便性／有用性、安全性および美観といった懸念が入り混じったものを反映するであろう。小型で、多くの競合性のある施錠システムの構成要素の役割を本質的に果たし得る電子錠は改修および新たなドア／障害物の両方の文脈において極めて貴重であろう。コンパクトな特性に加え、極めてエネルギー効率の良い電子錠は貴重である。すなわち、大量の電力消費は通常、より強力な（しばしばより巨大な）電源が必要となるため製造コストが加算され、それは操業コストを増大させる。電源が交換可能である場合（例えば電池等）、より頻繁に電源を交換する必要性は維持コストを加算し利便性を低下させる。
【発明の概要】
【０００５】
電子錠が極めてコンパクトで非常にエネルギー効率が良くなり得るような、電子錠と共に使用される多安定機構が開示される。ある実施形態において、電子錠は電子南京錠のような独立型のデバイスであり、他の実施形態では、電子錠は機械的および／または電子的のいずれかの付加的構成要素を使用する施錠システムの一部である。どちらの場合にせよ、電子錠は一般に何らかの種類のアナログまたはデジタル入力を介してユーザを認証して機械的部分を作動させることにより動作し、障害物を通してアクセス可能とする。例えば、電子南京錠は、１つまたは複数の連結機械要素（単純な例は通常の庭の門のかんぬきである）を備える障害物固定アセンブリに結合され得るシャックルを有するであろう。より複雑な実施において、障害物固定アセンブリ（例えばドア施錠アセンブリ）は障害物と直接係合する障害物固定デバイス（例えばデッドボルト）を含み得る。
【０００６】
ある実施形態において、電子錠は従来の施錠アセンブリに差し込む電子錠シリンダのような施錠システムの一部として含まれ得る。そのような実施形態において、電子錠シリンダは、少なくとも１つの連結機械要素（例えば施錠ピン）の解放（例えば係合解除）を可能とする機械的構造（例えば多安定機構）を作動可能な「コア」または「プラグ」アセンブリを含み得る。１つの例において、多安定機構は外力（例えば人間の手）で電子錠シリンダのプラグアセンブリを回転させることを可能にし、よって施錠ピンを後退させる。この開示において、施錠ピンに関して「後退する」、「後退している」および「後退」は、施錠ピンをハウジングシェルから離す（例えばロータの中心へ向かわせる）動作を意味する。この動作は例えばばね、磁石、または他の機構等の引くまたは押す力により生じ得る。同様に、本開示において、施錠ピンに関する「延伸する」、「延伸している」、「延伸」または「延伸可能」は施錠ピンをハウジングシェルの切り込みに移動またはずらす動作を意味する。この動作は、例えばプラグアセンブリが回転する間の施錠ピンに対するハウジングシェルの傾斜面からの垂直抗力、または機構（例えばばね、磁石または他の機構）からの力等の引くまたは押す力により生じ得る。施錠ピンに関する「後退可能」は施錠ピンがハウジングシェルから離れる能力を意味する。
【０００７】
施錠ピンを解放または係合解除させることにより、電気錠シリンダのプラグは回転可能となる。その回転が今度は他の連結機械要素を係合解除、または障害物固定デバイスを解放可能とする。例えば、電子錠シリンダが通常のデッドボルトアセンブリに配置された場合、プラグアセンブリの回転は（プラグアセンブリに取り付けられた）テールピースを回転可能とし、よってドアに取り付けられたボルト作動ハードウェアを解放可能とする。電子錠シリンダも同様に、施錠ピンを再係合することにより多安定機構を使用して施錠アセンブリを再施錠可能とし、少なくとも１つの連結機械要素の移動を防止し、よって障害物固定デバイスの係合解除を不可能とする。
【０００８】
従来の錠シリンダは多ビット物理的鍵と係合する多数の施錠ピン（または、カム錠の場合、多数のディスク）を有し得るが、開示された電子錠シリンダのある実施形態は単一の施錠ピンのみを必要とする。認可されたユーザを認証して電子錠を受け取るための電子回路が存在するため、物理的鍵から識別情報を抽出するのに多数のピンまたはディスクを使用する必要がない。
【０００９】
ある実施形態において、開示された錠シリンダは従来の錠シリンダの変形である。開示された錠シリンダの実施形態は機構（例えば鍵の入ったつまみ／鍵の入ったレバーのセット、デッドボルトアセンブリまたは戸棚／引出しのカム錠システム）に組み込まれ得る。その機構は、錠シリンダが一方向に回転すると障害物（例えばドア枠と係合するドア錠のボルト作動、プレートと係合する引出しまたは戸棚のカム錠、または引出しまたは戸棚の枠内の「留め具」）と係合し、錠シリンダが他の方向に回転すると障害物から係合解除するセキュリティハードウェアを含む。錠シリンダが回転可能かどうかは、少なくとも回転可能なプラグアセンブリと障害物に固定されてプラグアセンブリを囲むハウジングシェルとの間の施錠ピンによりしばしば制御される。錠シリンダが施錠状態の時、施錠ピンはハウジングシェルの切り込みと係合し、後退できない。錠シリンダが解錠状態のとき、施錠ピンはプラグアセンブリ内に後退でき、よってプラグアセンブリは例えばユーザまたは自動化された機構（例えばモータ）等により回転可能となる。
【００１０】
ある実施形態において、電子錠はハウジングシェルおよびハウジングシェル内にプラグアセンブリを有する電子錠シリンダである。ハウジングシェルはプラグアセンブリの外部のいかなる構造でもよく、プラグアセンブリに対して固定され、プラグアセンブリをその中で回転可能とする。プラグアセンブリはハウジングシェルから突出する前部と、ハウジングシェルに囲まれる後部とを有し得る。例えば、電子錠シリンダの全体は従来のドア錠に嵌合可能である。プラグアセンブリの電子回路は無線信号を解釈し、近くのモバイルデバイスを認証可能である。例えば、アンテナは前部に嵌合可能であり、電子回路は後部に嵌合可能である。電子回路がモバイルデバイスを認証すると、電子回路は多安定機構を施錠状態から解錠状態に作動できる。多安定機構は施錠状態での施錠ピンの後退を防止し、解錠状態での施錠ピンの後退を可能とする機械的構造である。多安定機構は一方の状態から他方の状態に移動するエネルギーを必要とするが、いったんある状態に到達するとその状態を維持するためのエネルギーを継続して消費しない。例えば、多安定機構はロータ、カムローブ、ばね構造またはそれらの組合せであっても良い。電子回路は、例えば直流モータ、ソレノイドアクチュエータまたは他の機械的駆動手段等の作動ドライバーを経由して多安定機構を作動可能である。
【００１１】
様々な実施形態において、多安定機構は少なくとも２つの安定構成（例えば回転および／または配置）を有し得る。ある実施形態において、多安定機構は２つ以上の安定構成を有し得る。ある実施形態において、１つまたは複数の安定構成は施錠状態に対応し、１つまたは複数の安定構成は解錠状態に対応する。例えば、多安定機構は４つの連続した構成（例えば回転または配置という意味で連続した）を有し得、それらの構成は施錠状態と解錠状態を交互に行う。ある実施形態において、いったん多安定機構が安定構成を離れると、（例えば１つまたは複数の磁石、または１つまたは複数のばねを経由して）機械的な力が多安定機構を他の安定構成へ向けて押し出す。
【００１２】
多安定機構は有利にエネルギー効率を改善する。例えば、施錠または解錠するには、電子錠は多安定機構の少なくとも一部分を移動（例えば回転またはずらす）させるだけで良い。開示された電子錠は、施錠状態または解錠状態を維持するのにエネルギーを費やす必要はない。ある実施形態において、多安定機構に対する状態の変化は障害物固定デバイスを動かす必要無しに障害物固定デバイスの係合解除および係合を可能にする。例えば、プラグアセンブリの前部に実装された人間工学的なインターフェース（例えばつまみまたはサムレバー）が使用され、多安定機構が解錠状態にある時に人間がプラグアセンブリを回転できるようにする。
【００１３】
ある実施形態において、人間が多安定機構を解錠状態から施錠状態に機械的に回転させることができる。ある実施形態において、人間はモバイルデバイスを使用して電子回路に電子信号を送信し、多安定機構を施錠状態に戻すよう作動ドライバーに指令する。ある実施形態において、多安定機構はプラグアセンブリの回転に応じて施錠状態に戻ることができる。これは有利なセキュリティ機構を提供し、人間が障害物を通過して入場した後施錠を忘れないことを確実にする。
【００１４】
本開示のある実施形態は、上記に記載した事項に加え、またはその代わりに、他の態様、要素、特徴およびステップを有する。これらの可能性のある付加および代替は明細書の残りの部分を通して記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、様々な実施形態による、多安定機構を経由した電子錠の安全なアクセスのシステム環境のブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、様々な実施形態による電子錠シリンダの斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ハウジングシェルが無い図２Ａの電子錠シリンダの側面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａの電子錠シリンダのハウジングシェルの斜視図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、電子錠シリンダに嵌合される前の、図２Ａの電子錠シリンダの前部のための取り外し可能なカバーの斜視図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、電子錠シリンダに嵌合された後の、図２Ａの電子錠シリンダの前部のための取り外し可能なカバーの斜視図である。
【図３】図３は、少なくとも１つの実施形態による、図２Ｂの電子錠シリンダのＡ−Ａ線に沿った図と一致する電子錠シリンダを示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、施錠状態の図３の電子錠シリンダを示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、解錠状態の図３の電子錠シリンダを示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、中のプラグアセンブリが回転した時の図３の電子錠シリンダを示す断面図である。
【図５】図５は、様々な実施形態による電子錠シリンダの後面等角図である。
【図６Ａ】図６Ａは、Ｂ−Ｂ線に沿った図５の電子錠シリンダの施錠状態を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ロータが安定構成の間を回転する間のＢ−Ｂ線に沿った図５の電子錠シリンダを示す断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図５のＢ−Ｂ線に沿った電子錠シリンダの解錠状態を示す断面図である。
【図７】図７は、様々な実施形態による錠シリンダの操作方法のフローチャートである。
【図８】図８は、少なくとも１つの実施形態による、図２Ｂの電子錠シリンダのＡ−Ａ線に沿った図と一致する電子錠シリンダを示す断面図である。
【図９】図９は、様々な実施形態による電子安全システムの実施形態の概略図である。
【図１０】図１０は、様々な実施形態に従った一実施形態による施錠機構を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、一実施形態によるオフセット層を有するアンテナを示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、一実施形態によるオフセット層を有するアンテナを示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、一実施形態によるアンテナ構成を示す図である（２つのアンテナ−１つは通信のため、１つは電力獲得のため）。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ある実施形態のアンテナ（上部アンテナ）を示す図である（２つのアンテナ−１つは通信のため、１つは電力獲得のため）。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、ある実施形態のアンテナ（下部アンテナ）を示す図である（２つのアンテナ−１つは通信のため、１つは電力獲得のため）。
【図１３Ａ】図１３Ａは、双安定ソレノイドを実装する作動ドライバーの一例を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、双安定ソレノイドを実装する作動ドライバーの一例の第１の三次元斜視図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、図１３Ｂの作動ドライバーと同様であるが異なる構成の作動ドライバーの一例の第２の立体斜視図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、直流モータに基づくコアの側面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａの直流モータに基づくコアの断面図である。
【図１５】図１５は、様々な実施形態による電子錠のためのシステム環境を示すブロック図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、ドア錠に設置された直流モータを有する電子錠の側面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、施錠−解錠プロセスの間の異なる構成の図１６Ａの電子錠の断面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、図１６Ａの電子錠の斜視図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、施錠状態の図１６Ａの電子錠の特定の断面図である。
【図１６Ｅ】図１６Ｅは、解錠状態の図１６Ａの電子錠の特定の断面図である。
【図１７】図１７は、非対称のカム形状を適用した図１６Ａの電子錠のための直流モータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面は例示の目的のみで本開示の様々な実施形態を描く。当業者は以下の議論から、本明細書に示された構造および方法の他の実施形態が本発明に記載された発明の原理から逸脱せずに採用され得ることを容易に理解するであろう。
【００１７】
図１は様々な実施形態による、多安定機構１０２を経由する電子錠１００の安全なアクセスのシステム環境のブロック図である。例えば、電子錠１００は物体を、直接または間接にある位置に固定するためにボルト、カム、シャックルまたはスイッチを組み込み、かつ物体をその位置から解放する制限された手段を提供するデバイスであり得る。電子錠１００は施錠システム（すなわち、電子錠１００を含むまたはそれに結合されるより大きな施錠アセンブリ）の一部であり得る。例えば、電子錠１００は、例えば施錠システムに一体化された構成要素である（そしてそこから係合解除できない）錠シリンダ、または好ましくは施錠システムの交換可能な錠シリンダ要素の代替となるように設計された錠シリンダ等の様々な錠および施錠システムとして具体化され得るが、いずれの場合も、電子錠シリンダを含み得る施錠システムの例は、これらに制限されないが、デッドボルト、ドアノブ／レバー施錠システム、南京錠、金庫の錠、自転車に使用される等のＵ型錠、安全な引出しまたは戸棚を保護するために使用される等のカム錠、窓の錠等を含む。電子錠１００は制限された空間へのアクセスを防止または許可する１組の機械的および電子的構成要素である。電子錠１００は外部物体（例えばモバイルデバイスまたは人物）の認証も実行し得る。電子錠１００は、例えば障害物１０４を固定する障害物固定アセンブリを経由して障害物１０４へ（例えば直接または間接に）結合され得る。障害物固定アセンブリ１０６は、障害物固定アセンブリ１０６が係合される時に共に障害物１０４の移動を防止する１つまたは複数の連結構成要素（例えば施錠ピンを有する回転するプラグ、ハウジングシェル、ボルトハードウェアまたはそれらの組合せ、併せて例えばドア枠の穴等の受け座または他のボルトハードウェアの収容場所）を備える。電子錠１００は連結構成要素の１つを含むか、または少なくとも制御する。
【００１８】
電子錠１００は認証プロセスの結果に基づき障害物を通してアクセスすることを防止または許可し得る。例えば、認証プロセスは電子回路１０８を経由して電子鍵（例えば認証に使用する情報）を受信する電子錠１００を含み得る。電子回路１０８は電子鍵を使用して符号化された無線信号を受信するための１つ以上のアンテナ１１０を含むまたはそれに結合され得る。例えば、アンテナは電子鍵（例えば、アクセスを求めるユーザが所有するスマートフォン、ウェアラブルデバイスまたはキーフォブ等のモバイルデバイスからの識別情報）を受信し得る。電子鍵はユーザを本人であると確認でき、ユーザのアクセスのための認証および／または認可を実行し得る。したがって、電子鍵の発信源と物理的な接触無しに無線で電子鍵が得られるため、電子錠１００は鍵穴を必要としない。電子錠１００または電子錠が存在する施錠システムは、物理的鍵の使用により解錠する「予備の」方法を実行するため、または「交換可能なコアの」錠シリンダとして販売される特定の機械錠シリンダと共に通常実行される、施錠システムの前部から電子錠シリンダを係合解除するために鍵穴を有しても良い。
【００１９】
電子錠１００は多安定機構１０２の安定構成を切り替えることにより入場を許可または防止し、安定構成のそれぞれは電子錠１００の施錠状態または解錠状態に対応する。多安定機構１０２は少なくとも２つの安定構成を有する電子錠１００の機械的構造であり、一方の安定構成から他方の安定構成に移動するのにエネルギーを消費するが、安定構成の１つを機械的に維持するのに追加のエネルギーは消費されない。例えば、多安定機構１０２がまだ意図された状態にない場合、電子錠１００は、多安定機構１０２に結合された機械的ドライバーを作動させることにより多安定機構１０２の状態を切り替える。例えば、機械的ドライバーは安定構成を切り替える際、多安定機構１０２の一部であるロータを回転できる。この例において、ロータの異なる回転位置は、ロータが外部のエネルギー無しに定位置に保持される場合の異なる安定構成に対応し得る。ロータの異なる回転位置はまた、ロータの短い距離（例えばスロットまたは短い半径部分）が施錠ピンと整列して施錠ピンを後退させるかどうかに応じて施錠状態または解錠状態に一致し得る。
【００２０】
施錠状態での多安定機構１０２の少なくとも障害物固定アセンブリ１０６の構成要素への機械的結合は、外力が障害物固定アセンブリ１０６を障害物１０４から係合解除させることを防止し、それは制限された空間へのアクセスを防止する役割をする。同様に、解錠状態での多安定機構１０２の少なくとも障害物固定アセンブリ１０６の構成要素への機械的結合（またはその欠如）は外力に直接または間接に障害物１０４を固定する連結構成要素を係合解除可能とする。
【００２１】
ある実施形態において、電子錠１００は電源１１４を含む。電源１１４は電子回路１０８および／または作動ドライバー１１２に結合され得る。電源１１４は電池、エネルギー収集機構に結合されたコンデンサ、再生可能エネルギー源（例えば太陽光発電機、圧電発電機、人力発電機）、エネルギー蓄積デバイスに結合された無線充電器、外部電源への電力インターフェース、またはそれらの組合せであり得る。
【００２２】
図２Ａは電気錠シリンダ２００の実施形態の斜視図である。電気錠シリンダ２００は従来の錠（例えばドア錠）に嵌合可能なハウジングシェル２０２を含み得る。電子錠シリンダ２００は従来のボルト作動ハードウェアと連結するテールピース２０４を有する尾部分２０６を含み得る。ある実施形態において、テールピース２０４は他の標準または独自仕様の障害物固定アセンブリと結合され得る。
【００２３】
電子錠シリンダ２００はまたプラグアセンブリ２１０を含む（図２Ｂに示される前部２１２および後部２３０の両方を含む構造を指し示す図２Ａの矢印により示される）。後部２３０はハウジングシェル２０２内に嵌合可能である。図２Ａはプラグアセンブリ２１０の前部２１２を示す。前部２１２はハウジングシェル２０２から露出される。前部２１２はハウジングシェル２０２の本体より幅広くても、同じ大きさでも、または小さくても良い。ある実施形態において、前部２１２は取り外し可能な構成要素である。例えば、電子錠シリンダ２００がドア錠の標準の穴に嵌合する時、前部２１２はドア錠の露出した表面から突出し得る。前部２１２はプラグアセンブリ２１０を回転させる（例えばテールピース２０４の回転を生じさせ、それによってテールピース２０４に取り付けられたボルト作動ハードウェアの回転を生じさせる）つまみとして使用され得、その間にハウジングシェル２０２の回転は固定されたままである。前部２１２はつまみの人間工学的特性を容易にするため模様が施された（例えば溝切りまたはギザギザの）表面２１４を含み得る。例えば、模様が施された表面２１４は弾性のあるおよび／または柔らかい外層および／または溝切り模様を有することにより把持を改良できる。取り付け可能なカバーは、模様が施された表面２１４の上に設置されても良い。例えば取り付け可能なカバーは、取り付け可能なカバーおよび／または他の取り付け手段（例えば機械的ファスナー）を固定するのを助けるため模様が施された表面２１４を使用できる。そのような取り付け可能なカバーは、外力により前部２１２の回転を容易にするため、かつ他の近くのハードウェアに照らして見て美しいスタイルおよび／または仕上げを有する取り付け可能なカバーを選択する機会をエンドユーザに与えるためのレバーまたは他の突出する構造を提供し得る。
【００２４】
前部２１２はさらに、入場を求めるユーザに情報を表示するために使用され得る。前部２１２は、例えば文章／図の表示および／または１つまたは複数のＬＥＤ（例えばユーザの認証の状態および／または電子錠シリンダ２００が施錠状態と解錠状態のどちらであるかをユーザに通知する）、可聴のフィードバック（例えば電子錠シリンダ２００が解錠または施錠する時のビープ音）を鳴らすスピーカ、または触覚のフィードバックデバイス（例えば拡張データの転送が完了したことと示す特別な振動シーケンス）等の１つまたは複数の出力デバイス２１６を含んでいても良い。出力デバイス２１６は、電子錠シリンダ２００の電源に残された電荷または（例えば再生可能エネルギー充電器または無線の充電デバイスを経由して）電源が再充電されるまでに残された時間デバイスを含む他の状態情報を表示できる。
【００２５】
図２Ｂはハウジングシェル２０２の無い図２Ａの電子錠シリンダ２００の側面図である。図２Ｂは模様の施された表面２１４の無い前部２１２およびハウジングシェル２０２の無いプラグアセンブリ２１０の後部２３０を示す。少なくともいくつかの構成要素が、図示を便利にするため透明、半透明（例えば透けて見える）、または図面から省略されて示される。
【００２６】
前部２１２は１つまたは複数のアンテナ２１７を含み得る。１つまたは複数のアンテナ２１７は様々な機能を果たし得る。例えば、アンテナ２１７は電気錠シリンダ２００と、例えば電気錠シリンダ２００により保護された障害物を通して入場を要求するユーザのモバイルデバイス等のモバイルデバイスとの間でデータを交換するのに使用され得る。データは、例えば電子鍵、監査証跡集、または電子錠シリンダ２００のためのファームウェア更新であり得る。他の例では、アンテナ２１７は電源を再充電するための無線電力を受信するおよび／または電子錠シリンダ２００内の機械的構成要素を作動させるのに使用され得る。アンテナ２１７は電子錠シリンダ２００の外面に近接または隣接して配置され得る。
【００２７】
ある実施形態において、前部２１２は電源２１８も含む。ある実施形態において、後部２３０は電源２１８を含む。電源２１８はユーザを認証するための外部信号を処理する、および外部信号に基づく電子錠シリンダ２００の解錠を指令するのに必要な論理を提供する電子回路２２０に電力供給するのに使用され得る。電子回路２２０は電子錠シリンダ２００の後部２３０に配置され得る。
【００２８】
プラグアセンブリ２１０の後部２３０は電子回路２２０により制御される少なくとも作動ドライバー２３２（例えばモータまたは他の回路制御されるアクチュエータ）を含む。例えば、作動ドライバー２３２は直流モータまたはソレノイドアクチュエータであり得る。後部２３０はまた施錠ピン２３４を含み得る。施錠ピン２３４はロータ２３６の構成（例えば角度方向または位置方向）に応じて延伸または後退可能である。ロータ２３６は図１の多安定機構１０２であり得る。上記に規定した通り、「延伸している」は図２Ｃに示されるハウジングシェル２０２の切り込み２５２への施錠ピン２３４の移動を意味し得る。上記に規定した通り、「後退している」はハウジングシェル２０２内で施錠ピン２３４が切り込み２５２から離れるよう移動することを意味し得る。延伸する時、施錠ピン２３４はハウジングシェル２０２内の切り込み２５２に嵌合できる。ロータ２３６が施錠ピン２３４の後退を防止する構成にある時、施錠ピン２３４はハウジングシェル２０２と連結しよってプラグアセンブリ２１０の回転を防止する。
【００２９】
ある実施形態において、施錠ピン２３４は施錠ピンばね２３８により延伸状態に保持される。施錠ピンばね２３８は施錠ピン２３４を押すまたは切り込み２５２に向けて後方に引く力を提供する任意の機構である。例えば、施錠ピンばね２３８はねじりばね、コイルばねまたは施錠ピン２３４の他の磁石に対向するように構成された磁石であり得る。例えば、コイルばねは施錠ピン２３４とロータ２３６との間に配置され得る。他の例において、ねじりばねは施錠ピン２３４内の穴に挿入され得る。ねじりばねは図２Ｂに示すように垂直方向の空間が制限されている時に有利である。コイルばねは横方向の空間が制限されている時（図示せず）に有利である。
【００３０】
後部２３０は調心ピン２４２および対応する調心ピンばね２４４を含んでいても良い。調心ピンばね２４４はねじりばねまたはコイルばね（例えば施錠ピンばね２３８と同じ）であり得る。調心ピン２４２はまた施錠ピン２３４の切り込みと異なるハウジングシェル２０２内の切り込み（図示せず）に嵌合可能である。調心ピン２４２は数個の利点を有し得る。例えば、調心ピン２４２は、施錠ピン２３４が完全に延伸する場合、角度のある位置にプラグアセンブリ２１０を保持可能であり、その結果施錠ピン２３４はロータ２３６の回転に影響しない。これはロータ２３６を移動させる所要電力を減らすため、ロータ２３６の動作を抑制する摩擦を減じるのに有利である。調心ピン２４２はまた、プラグの角度のある位置を示すユーザへのフィードバックを提供するための「戻り止め」として機能するように機能できる。ある実施形態において、ハウジングシェル２０２の追加の切り込みが追加の戻り止めと結合し得る。
【００３１】
ある実施形態において、前部２１２、後部２３０、前部２１２と後部２３０との間の境界面、またはそれらの組合せは例えばシールド２５０等の電磁場（ＥＭＦ）シールドを含み得る。シールド２５０は透過性の高いシールドであっても良い。シールド２５０はアンテナ２１７に隣接し、後部２３０に向けて配置され得る。ある実施形態において、シールド２５０はプラグアセンブリ２１０の壁内に組み込まれ得る。例えばロータ２３６は、ロータ２３６内の１つまたは複数の磁石の配置（図３を参照のこと）により多安定特性を有し得る。シールド２５０はロータ２３６により提供される施錠機構の改ざんを防止するために使用され得る。シールド２５０はまた電磁場干渉または電子錠シリンダ２００内の他の導電性構成要素（例えばモータ）との結合を防止するために使用され得る。
【００３２】
ある実施形態において、ロータ２３６を４分の１回転以下だけ回転させることにより施錠構成と解錠構成との間でロータ２３６を変化させる。この特徴は作動ドライバー２３２の所要エネルギーを有利に減らす。
【００３３】
様々な実施形態において、後部２３０はまた、前部２１２のアンテナと通信してアンテナの上に受信した電子鍵を認証して作動ドライバー２３２を制御するための電子回路２２０を含み得る。例えば、電子回路は図１の電子回路１０８であり得る。後部２３０はさらに電源を含み得る。
【００３４】
図２Ｃは図２Ａの電子錠シリンダ２００のハウジングシェル２０２の斜視図である。図２Ｄは、電子錠シリンダ２００に嵌合される前の、図２Ａの電子錠シリンダ２００の前部２１２のための取り外し可能なカバー２６０の斜視図である。図２Ｅは、電子錠シリンダ２００に嵌合された後の、図２Ａの電子錠シリンダ２００の前部２１２のための取り外し可能なカバー２６０の斜視図である。
【００３５】
図３は、少なくとも１つの実施形態による、図２Ｂの電子錠シリンダ２００のＡ−Ａ線に沿った図に一致する電子錠シリンダ３００を示す断面図である。電子錠シリンダ３００は、例えばプラグアセンブリ２１０等のプラグアセンブリ３６０の後部２３０の周りに円筒形に巻かれた、例えばハウジングシェル２０２等のハウジングシェル３０２を含む。プラグアセンブリ３０６はハウジングシェル３０２内の回転を容易にするためにほぼ円筒形のプラグ本体３１０を含み得る。プラグ本体は構成要素を配置する複数の空の区画を有し、相互接続する。ある実施形態において、プラグ本体３１０はプラグアセンブリ３０６の構成要素のための様々なカットアウトを有する円筒形のシェルであり得る。例えば、プラグアセンブリ３０６の円筒形の軸に沿って延びる穴３１２は、ワイヤをプラグ本体３１０に通すのに使用され得る。
【００３６】
ハウジングシェル３０２は、電子錠シリンダ３００とそのような取り換え可能な機械錠シリンダとの間の物理的互換性を確実にするために、電子錠シリンダ３００が取り換え可能に設計された従来の機械錠シリンダの形状を模倣できるようにする延長部を含み得る。例えば、ハウジングシェル３０２はプラグアセンブリ３０６から径方向に突出する「バイブル」３０４を含み得る。従来のピンタンブラーシリンダのそのようなバイブルはピンおよびばねを保持する。バイブルの形状は様々な錠の製造者により異なってカスタマイズされる。第２の例として、ハウジングシェル３０２は「８の字」形式の形状であり得、その結果電子錠シリンダ３００は「取り換え可能なコア」の錠シリンダとして販売される機械錠シリンダと交換可能となる。
【００３７】
図３に示すように、切り込み３０８がハウジングシェル３０２の円筒形の内部に配置され得る。ある実施形態において、切り込み３０８はほぼ円錐状の空洞である。それらの実施形態では、施錠ピン２３４等の施錠ピン３１４は円錐形の先端を有し得る。ある実施形態において、切り込み３０８は角柱形の空洞である。それらの実施形態では、施錠ピン３１４は、のみの先端のような角柱形状の先端を有し得る。ある実施形態において、施錠ピン３１４の先端の少なくともいくつかの端部は丸みを帯びている。他の実施形態において、先端の少なくともいくつかの端部は真っ直ぐである。角柱形状の先端および角柱形状の空洞は施錠ピンと切り込み３０８の表面の接触が増加し、それによって劣化（例えば摩耗および割れ）にさらに耐え得るものとなるため、有利であり、。
【００３８】
ある実施形態において、錠がシリンダの容易な交換を考慮せずに設計される場合、錠の本体自体、または錠の中の他の構成要素はハウジングシェルを欠くシリンダのハウジングの役割を果たし得る。そのような実施形態において、切り込み３０８は、錠の本体、またはシリンダが回転する時にシリンダに対して固定されたままである構成要素に埋め込まれ得る。
【００３９】
プラグアセンブリ３０６は少なくとも、例えばロータ２３６等のロータ３１６、ロータストップ３１８、ロータ軸３２０、ロータ磁石３２２、本体磁石３２４、施錠ピン３１４および例えば施錠ピンばね２３８等の施錠ピンばね３２６を含み得る。ロータ３１６はロータ軸３２０を通してプラグ本体３１０に回転可能に固定される。これはプラグアセンブリ３０６に対するロータ３１６の独立した回転を可能にする。ロータストップ３１８はロータ軸３２０の周りでロータ３１６の回転動作を制限するプラグ本体３１０に固定された構造である。ロータ３１６がロータストップ３１８に衝突すると必ず、ロータ３１６は同じ方向にそれ以上回転できなくなる。ロータストップ３１８は意図された安定構成においてロータ３１６を整列するのに使用され得る。
【００４０】
施錠ピン３１４はプラグ本体３１０を通してピン穴に位置する。延伸した状態で、施錠ピン３１４はハウジングシェル３０２の切り込み３０８に嵌合する。施錠ピンばね３２６は施錠ピン３１４を切り込み３０８の方へ押し上げ、その結果施錠ピン３１４の重量はロータ３１６を押圧せず、その後のロータ３１６の動作を妨げない。
【００４１】
少なくとも１つの実施形態において、ロータ磁石３２２および本体磁石３２４は互いに向けて整列した同じ極性を有する。したがって、磁石は互いに反発し、ロータ３１６の１つの側がロータストップ３１８に到達するまでロータ３１６を回転させる。ロータ３１６がどの方向に回転するかは本体磁石３２４の径方向の位置による。例えば本体磁石３２４がロータ磁石３２２を横切るロータ３１６の半径から径方向に時計回りの方向に位置する場合、ロータ３１６は反時計回りに回転するであろう。本体磁石３２４がロータ磁石３２２を横切る半径から径方向に反時計回りの方向に位置する場合、ロータ３１６は時計回りに回転するであろう。
【００４２】
図示のように、ロータ３１６は少なくとも長い距離３３０（長い半径を有する）と短い距離３３２（短い半径または複数の半径を有する）を有する。長い距離３３０はプラグ本体３１０のピン穴の一部をカバーするのに十分長く、その結果施錠ピン３１４は後退できない。短い距離３３２はプラグ本体３１０のピン穴を露出するのに十分短く、その結果施錠ピン３１４は後退できる。短い距離３３２は傾斜面３３４を有し得る（すなわち、傾斜面３３４の接線が施錠ピン３１４の移動方向に垂直でない場合、施錠ピン３１４の下方の力をロータ３１６の回転力に変換するようにする。）
【００４３】
図４Ａは施錠状態である図３の電子錠シリンダ３００を示す断面図である。施錠状態において、ロータ３１６は安定構成にある。ロータ軸３２０はロータ３１６をプラグ本体３１０に固定し、その結果ロータ３１６は回転可能となる。ここで、本体磁石３２４はロータ磁石３２２を横切る半径から径方向に反時計回りに位置する。それゆえ、ロータ３１６はロータストップ３１８に抗して時計回りに押される。磁石からの対向する両方向の力およびロータストップ３１８の垂直抗力はロータ３１６を施錠状態に保つ。
【００４４】
ロータ３１６のこの安定構成は、ロータ３１６の長い距離３３０が施錠ピン３１４のプラグ本体３１０のピン穴内への後退を防止するため、「施錠状態」と考えられる。（例えばユーザからの）外力がプラグアセンブリ３０６を回転させようとすると、切り込み３０８の傾斜した形状は施錠ピン３１４を下方に（施錠ピンばね３２６に抗して）押すであろう。しかし、施錠ピン３１４はロータ３１６の長い距離３３０の外端壁に対して押され、後退できないであろう。
【００４５】
図４Ｂは解錠状態の図３の電子錠シリンダ３００を示す断面図である。解錠状態において、ロータ３１６は安定構成にある。再び、回転軸３２０がロータ３１６を固定し、その結果ロータは回転を介してしか動作できない。ここで、本体磁石３２４はロータ磁石３２２を横切る半径から径方向に時計回りに位置する。それゆえ、ロータ３１６はロータストップ３１８に抗して反時計回りに押される。磁石からの対向する両方向の力およびロータストップ３１８の垂直抗力はロータ３１６を解錠状態に保つ。ロータ３１６のこの安定構成は、ロータ３１６の短い距離３２２が施錠ピン３１４をロータの中心に向かってプラグ本体３１０のピン穴の中に後退させるため、「解錠状態」と考えられる。施錠ピンばね２３８を使用した実施形態では、施錠ピンばね２３８は図４Ｂの解錠状態および図４Ａの施錠状態の両方において施錠ピン３１４を切り込み３１８に向けて引くまたは押す力を発揮することができる。
【００４６】
図４Ｃは電子錠シリンダ３００中のプラグアセンブリ３０６が回転する時の図３の電子錠シリンダ３００を示す断面図である。力がプラグアセンブリ３０６を回転させようとすると、切り込み３０８の傾斜した形状（例えば円錐形の空洞または角柱の空洞）が施錠ピン３１４を短い距離３３２におけるロータ３１６の傾斜面３３４に抗して下方に押す。傾斜面３３４の力は、解錠状態の安定構成からロータ３１６を時計回りに回転させるトルクを提供する。短い距離３３２は（例えば、トルク力による僅かな回転の後）施錠ピン３１４にハウジングシェル３０２の切り込み３０８から完全に後退するための十分な隙間を与え、よってプラグアセンブリ３０６を自由に回転可能とする。
【００４７】
プラグアセンブリ３０６の回転はテールピース２０４の回転に結合され得、テールピース２０４を障害物固定アセンブリの他の連結構成要素から係合解除させる。ロータ３１６を時計回りに回転させるトルクはロータ３１６を回転させ、その結果、本体磁石３２４はロータ磁石３２２を横切る半径から径方向に反時計回りに位置する。それにより、磁石は互いに反発して、ロータが図４Ａに示す施錠状態に到達するまでロータ３１６をさらに回転させる。すなわち、ユーザが（例えば図２Ａの前部２１２を回転させることにより）プラグアセンブリ３０６を施錠ピン３１４が延伸して切り込み３１４に戻り得る位置まで回転させる時、ロータ３１６は、図４Ａに示す施錠状態に到達するまで時計回りに回転を継続するであろう。この機構は、電子錠シリンダ３００がユーザに再施錠することを思い出させなくても再施錠できるため、有利である。これは電気錠シリンダ３００が再施錠する前にそれぞれの個人認証のみが（解錠するため）プラグアセンブリ３０６を回転させる唯一の機会を与えるようなセキュリティの特徴としても機能する。
【００４８】
図５は様々な実施形態による電子錠シリンダ５００のためのプラグアセンブリ５０１の後部等角図である。電子錠シリンダ５００は図２Ａの電子錠シリンダ２００であり得る。電子錠シリンダ２００と同様に、電子錠シリンダ５００はハウジングシェル（図示せず）を含み得る。プラグアセンブリ５０１はプラグ本体５０２を含む。プラグアセンブリ５０１およびプラグ本体５０２は前部５０４および後部５０６に分割し得る。前部５０４は図２Ａの前部２１２であり得る。後部５０６は、ロータ５０８に結合されてロータ５０８を駆動する、例えば図２Ａの作動ドライバー２３２等の作動ドライバー（図示せず）を含む。ロータ５０８は図２のロータ２３６であり得る。
【００４９】
カムローブ５１０がロータ５０８に取り付けられ、その結果カムローブ５１０を回転させることによりロータ５０８の回転も生じる。ロータ５０８とカムローブ５１０の両方はロータ軸５１２に結合され、ロータ軸５１２に沿って回転可能である。例えば、ロータ軸５１２はプラグ本体５０２に回転可能に結合され得、ロータ５０８とカムローブ５１０を回転させる。
【００５０】
板ばね５１４がカムローブ５１０と接触してプラグ本体５０２内に配置され得る。板ばね５１４はプラグ本体５０２から延伸しプラグ本体に取り付けられる。板ばね５１４は、平坦な状態から曲げられると、カムローブ５１０に回転力（例えばトルク）を発揮する。第１の角度範囲内で、板ばね５１４は時計回りの回転力を発揮し得る。第２の角度範囲内で、板ばね５１４は反時計回りの力を発揮し得、第１の範囲と第２の範囲は重ならない。
【００５１】
ある実施形態において、板ばね５１４は他のねじり発生機構と交換される。例えば、板ばね５１４はカムローブ５１０に対して機械的先端を押すコイルばねと交換可能である。
【００５２】
ロータストップ５１８がプラグ本体５０２に結合可能である。ロータストップ５１８はロータ５０８の回転動作を制限する。したがって、ロータ５０８は少なくとも２つの安定構成を有し得る。１つは板ばね５１４からの時計回りの回転力がロータストップ５１８に対してロータ５０８を押す構成、１つは板ばね５１４からの反時計回りの回転力がロータストップ５１８に対してロータ５０８を押す構成である。
【００５３】
電子錠シリンダ２００と同様に、プラグアセンブリ５０１は、例えば施錠ピン２３４等の施錠ピン５２０を含む。施錠ピン５２０はロータ５０８の短い距離がその下に位置する時にプラグアセンブリ５０１の中心へ向かって後退可能である。施錠ピン５２０はロータ５０８の長い距離がその下に位置する時に後退できない。施錠ピン５２０は、例えば図３の施錠ピン３１４のようにハウジングシェルの切り込みに同様に配置され得る。施錠ピン５２０はまた、施錠ピンばね２３８のように施錠ピンばね（図示せず）に同様に結合され得る。
【００５４】
図６ＡはＢ−Ｂ線に沿った施錠状態の図５の電子錠シリンダ５００を示す断面図である。電子錠シリンダ５００はプラグアセンブリ５０１の周りにハウジングシェル６０２と共に示される。施錠状態において、板ばね５１４はロータ５０８に対して僅かな時計回りの回転力を発揮する。しかし、ロータストップ５１８はいかなる実際の回転動作も防止し、等しい反対方向の垂直抗力を板ばね５１４からの回転力に抗して提供する。この安定構成において、ロータ５０８の長い距離６２４は施錠ピン５２０の下に位置し、よって施錠ピン５２０が後退するのを防止する。
【００５５】
図６Ｂはロータ５０８が安定構成の間を回転する時のＢ−Ｂ線に沿った図５の電子錠シリンダ５００を示す断面図である。ロータ５０８がロータストップ５１８を押さず、作動ドライバーがオフにされている場合、板ばね５１４はロータ５０８に回転力を発揮し、よってロータ５０８を回転させる。図６Ｂにおいて、カムローブ５１０の頂点は板ばね５１４の基部側から離れたところを指し、よって板ばね５１４は時計回りの力を発揮する。時計回りの力はロータ５０８を、作動ドライバーにより付与される干渉力の無い施錠状態に戻すであろう。ロータ５０８を施錠状態に戻すこの設定は、２つの安定した位置の間の中間状態にロータが留まる状況を避けることにより安全性を高めるという理由で少なくとも有利である。そのような状況は電子錠シリンダ５００を施錠アセンブリへの外的衝撃により突然解錠状態となるよう放置する可能性があるためである。
【００５６】
図６ＣはＢ−Ｂ線に沿った解錠状態の図５の電子錠シリンダ５００を示す断面図である。作動ドライバーが板ばね５１４により付与される時計回りの力に抗してロータ５０８を反時計回りに回転させると、ロータ５０８は解錠状態に到達し得る。解錠状態では、カムローブ５１０の頂点は板ばね５１４の基部側を指す。この安定構成において、板ばね５１４はロータ５０８に対し反時計回りの回転力を発揮する。ロータストップ５１８はいかなる実際の回転動作も防止し、等しい反対方向の垂直抗力を板ばね５１４からの回転力に抗して提供する。この安定構成において、ロータ５０８の短い距離６２２は施錠ピン５２０の下に位置し、よって施錠ピン５２０が後退するのを可能にする。
【００５７】
短い距離６２２は図３の傾斜面３３４と同様の表面を有し得る。プラグアセンブリ５０１がハウジングシェル６０２内で回転すると、ハウジングシェル６０２内の切り込みの傾斜面からの垂直抗力が施錠ピン５２０の傾斜したまたは曲線状の先端に対して押圧し、よって施錠ピン５２０をロータ５０８へ向けて下方へ押す。短い距離６２２の傾斜面と接触する施錠ピン５２０の下方の力はロータ５０８を時計回りに回転させ結果として図６Ａに示す施錠状態に到達させる。ロータ５０８の回転はハウジングシェル６０２を避けるための十分な隙間を施錠ピン５２０に与える。
【００５８】
図７は様々な実施形態による錠シリンダ（例えば電子錠シリンダ２００、電子錠シリンダ３００、または電子錠シリンダ５００）を操作する方法７００のフローチャートである。方法７００は錠シリンダ内のプラグアセンブリの前部のアンテナを通して信号を受信するステップであって、プラグアセンブリはハウジングシェル内に回転可能に配置されるステップ７０２を含む。ステップ７０４において、プラグアセンブリの後部の電子回路が信号を認証する。ステップ７０６において、電子回路はモータに電力供給して多安定後退制御構造（例えば施錠ピンブロックブロック機構）の一部であるロータを回転させる。例えば、多安定後退制御構造は、図３のロータ３１６または図５のロータ５０８であり得る。
【００５９】
多安定後退制御構造は、それぞれが錠シリンダの施錠状態および解錠状態に対応する少なくとも２つの安定構成を有する。多安定後退制御構造はエネルギーを消費せずに安定構成を維持できる。ロータを回転させることは、施錠ピンがプラグアセンブリ内に後退することを防止する第１の安定構成から施錠ピンを後退可能とする後退制御構造の第２の安定構成へと多安定後退制御構造を変化させる。ステップ７０８において、電子回路は、多安定後退制御構造が第２の安定構成に到達する前、後、またはそれとほぼ同時にモータから電力を遮断する。
【００６０】
ステップ７０６を介して電子錠シリンダが解錠されると、電子錠シリンダは、例えば外力または電子回路の指令に応じることのどちらかにより再施錠され得る。例えば、プラグアセンブリは、プラグアセンブリの手動の（例えば人間による）回転により多安定後退制御構造を第２の安定構成から第１の安定構成へ戻るようシフトするように構成され得る。代わりに、ステップ７１０において、電子回路はモータに電力供給してロータを施錠状態に回転させることにより再施錠され得る。ステップ７１０は再施錠のための外部の認証された信号を受信することに応じたものであり得る。ステップ７１０はまたモータの電源の充電が閾値レベルより下であることを決定することに応じたものであり得る。
【００６１】
プロセスまたはブロックが図７における所与の順序で提示されるが、他の実施形態では、異なる順序でステップを有するルーティンを実行する、またはブロックを有するシステムを使用しても良く、いくつかのプロセスまたはブロックは代替またはサブコンピネーションを提供するために削除、移動、追加、さらに分割、結合、および／または修正されても良い。これらのプロセスまたはブロックのそれぞれは様々な異なる方法で実施されても良い。さらに、プロセスまたはブロックは時々連続して実行されるものとして示されるが、これらのプロセスまたはブロックは平行して実行されても良く、または異なる時に実行されても良い。
【００６２】
図８は少なくとも１つの実施形態による電子錠シリンダ８００を示す断面図である。電子錠シリンダ８００はプラグアセンブリ８０１（例えば図５のプラグアセンブリ５０１）、ハウジングシェル８０２（例えば図６のハウジングシェル６０２）、ロータ８０８（例えば図５のロータ５０８）、カムローブ８１０（例えば図５のカムローブ５１０）およびロータストップ８１８（例えば図５のロータストップ５１８）を含む。
【００６３】
電子錠シリンダ８００は、カムローブ５１０を板ばね５１４で押圧する代わりに電子錠シリンダ１００がカムローブ８１０を押圧するためのカムピン８１４を有することを除いて、電子錠シリンダ５００と同様である。電子錠シリンダ８００は、図５および図６Ａから図６Ｃの１つまたは複数の他の構成要素も含み得る。例えば、電子錠シリンダ８００は図８に示されない施錠ピンを含み得る。
【００６４】
カムピン８１４はカムローブ８１０に対して小さな力を発揮するばねを装填したピンである。１つの安定構成において、カムピン８１４はカムローブ８１０を押圧し、ロータ８０８がロータストップ８１８の第１の表面（例えば側面）を押圧するまでカムローブ８１０を例えば時計回りの方向に回転させる。他の安定構成において、カムピン８１４はロータ１０８がロータストップ８１８の第２の表面（例えば頂部面）を押圧するまで、カムローブ８１０を反時計回りの方向に押圧する。
【００６５】
ある実施形態において、様々な図面の例に記載された電子錠シリンダの配置は、例えば左右逆に変更されても良い。例えば、記載されたロータは施錠状態に到達するのに反時計回りの方向に回転し、解錠状態に到達するのに時計回りの方向に回転するように構成されてもよく、その逆であってもよい。
【００６６】
実施形態は、当業者がその実施形態の作製および使用を可能とするため、十分に詳しく記載される。他の実施形態も本開示に基づき明白であると思われ、かつシステム、プロセスまたは機械的変更が記載された範囲から逸脱せずに行われても良いことが理解されるべきである。例えば、以下は既に記載された実施形態と共にまたはその代替として実行され得る様々な他の実施形態の例である。
【００６７】
電子錠は、無線周波数（ＲＦ）および／または１つまたは複数の誘導技術を使用することにより、電力供給されると共に操作され得る。誘導技術は磁気誘導または電気誘導を含み得る。ＲＦおよび／または誘導技術を経由して電子錠に電力供給することにより、電子錠は、電子錠の中に電池を使用するまたは電子錠にケーブルでの電力を配線することの困難を克服可能となる。例えば、電子錠を有するドアへの電気的配線は、ドアへの電力または電池を必要とし得る。特に低電圧でない電源をドアに供給することは高価であり、ハードウェアおよび設計は何千ドルもかかり得る。電池は電力が切れ、定期的に交換を必要とする。この交換プロセスは高価なサービスコールを生じ得る。全ての建築基準法が引火する可能性のあるリチウム化学技術に基づく電池のような寿命の長い電池を許容するわけではない。ある実施形態では、電子錠の施錠部材を作動させる電力はデバイスリモート錠アクセスデバイス（例えば通信デバイス）によりリモートで供給され得る。
【００６８】
ある実施形態は電子錠の施錠部材を作動させる方法を含む。その方法は電子錠に通信可能に取り付けられたアンテナを介してデバイスリモート錠アクセスデバイスによりリモートで提供される誘導場を受信するステップを含む。施錠部材は無線周波数場または誘導場から受信する電力により作動させられる。その方法は電子錠の施錠部材を作動させるステップを含み得る。その方法は電子錠に通信可能に取り付けられた少なくとも１つのアンテナを経由して、電源によりリモートで供給される誘導場を受信するステップを含み得る。施錠部材は誘導場から受信する電力により作動する。
【００６９】
ある実施形態において、電子錠は少なくとも１つのマイクロプロセッサ、少なくとも１つの作動ドライバー、少なくとも１つのアンテナ、および少なくとも１つの電力蓄積デバイス（例えば電池、コンデンサ、機械的電力蓄積デバイス等）を含む。電子錠はさらに少なくとも１つの電池を含み得、デバイスリモート錠アクセスデバイスは電子錠にリモートで電力を提供し、少なくとも１つの電池から供給される電力を補完する。
【００７０】
リモート電力供給は、ＩＳＯ  １４４４３、ＩＳＯ  １５６９３、ＲＦＩＤ、近接場無線通信または同様の技術を含む電波誘導技術により可能となる。さらに、施錠部材の作動はデバイスリモート錠アクセスデバイスの認証をうけても良い。認証は、公開鍵暗号法、対称鍵暗号法、ワンタイムまたは有限回数のパスワード、または他の暗号スキームを通して認証情報を暗号化および復号することを含み得る。施錠部材を作動させるのに適切な電力が、リモート電源から少なくとも１つのアンテナを通して分配され得る。電子錠の施錠部材を作動させる電力は、リモート電源から電子錠に通信可能に取り付けられた少なくとも１つのアンテナにより受信され得る。ある実施形態において、電子錠は少なくとも１つのマイクロプロセッサと、少なくとも１つのソレノイド、直流モータまたはサーボと、少なくとも１つの電力蓄積デバイスとを含む。さらに、少なくとも１つのアンテナは多層アンテナであり得る。
【００７１】
リモート電源はデバイスリモート錠アクセスデバイス（例えばモバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、電話機またはウェアラブルデバイス）であり得、電子錠はさらにリモート電源から供給される電力を補完し得る少なくとも１つの内部電源（例えば電力蓄積デバイス）を含む。電子錠はさらに、少なくとも１つの内部電源または１つの電力蓄積デバイスを再充電する再充電デバイスを含む。
【００７２】
作動ドライバー
作動ドライバーは、電気エネルギーを取得ことができ、かつそれを機械（または動き）エネルギーに変える。一部の実施形態では、作動ドライバーは、ソレノイド、単一状態ソレノイド（従来型ソレノイド）、双安定状態ソレノイド、二重ソレノイド、線形ソレノイド、ラッチングソレノイド、ＤＣモータ（ブラシ付きまたはブラシなし）、サーボモータ、ステッピングモータ、マイクロモータ、リレー、磁気スイッチもしくは同様のデバイス、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。機械または動きエネルギーは、施錠することまたは作動させることと共に解錠するために使用されてもよい。加えて、作動ドライバーは、動作（例えば、施錠し、または解錠するために作動される）が電気的に行われる、任意の正確に構成された電磁石とすることができる。
【００７３】
蓄電デバイス
電子錠（例えば、電子錠シリンダ）によって使用される電力供給デバイスは、蓄電デバイスとすることができる。蓄電デバイスは、電力を短期間、中期間、または長期間蓄えるデバイスである。この特許の目的のために、蓄電デバイスは、コンデンサ（従来型固体誘電体）、スーパーキャパシタ（ウルトラキャパシタもしくは電気二重層コンデンサ）、固体電池（低内部抵抗および／もしくは十分に高い最大放電電流を有する）または同様のデバイスとすることができる。
【００７４】
電子錠の適用
施錠された目的物は、ユーザが運動エネルギーを適用する施錠と関連付けられた目的物である。ドアの施錠の場合、施錠された目的物はドアであり、ファイルキャビネットの施錠の場合、施錠された目的物は引出しであり、かつ南京錠の場合、施錠された目的物はシャックルである。種々の実施形態では、施錠された目的物が移動されるとき、電子錠は、運動エネルギー捕捉の方法によって動作からエネルギーを収集することができる。
【００７５】
電子セキュリティシステムの例示的な実施形態が図９に示され、そこでは、電子錠９１０が備えられる。施錠９１０は、閉じられた（係合された）位置と開いた（解放された）位置との間で移動可能な施錠部材（図示せず）を含むことができる。施錠部材は、例えば、上記図面で示された施錠ピンとすることができる。施錠部材は、電磁気ラッチとすることができる。
【００７６】
電子錠９１０は、機械に電力を供給し、かつ開いた（解放された）位置から閉じられた（係合された）位置に、またはその逆に施錠部材を作動させるための、ソフト電池などの電力供給デバイスを含んでもよい。しかしながら、本発明の実施形態では、電子錠９１０は、従来型電力供給デバイスを有しない。
【００７７】
電子錠９１０はさらに、近接場リモート錠アクセスデバイス９２０などの、リモート電源から送信された電力を引き込むことが可能な、少なくとも１つのアンテナを含むことができる。アンテナは、１３．５６ＭＨｚ（またはそれよりも高い）コンパクトアンテナとすることができるが、それは、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ低エネルギーの変形によって使用される周波数などの他の周波数で動作することができる。
【００７８】
電子錠のアンテナは、電力を受信するために、同調ＬＣ回路を形成するように共振結合を使用して容量性負荷をかけられてもよいことが理解される。
【００７９】
しかしながら、そのような従来の構成は、施錠部材などの物理的機構を作動させるために適切かつ信頼できる量の電力を受信するのに適切でなかった。
【００８０】
したがって、詳細な実施形態では、電子錠の少なくとも１つのアンテナは、電磁場結合を最大にし、小さい領域で比較的大きなインダクタンスをもたらす、多層アンテナである。
【００８１】
一部の実施形態では、電子錠９１０はさらに、施錠部材に電気的に接続されたマイクロプロセッサを含むことができる。マイクロプロセッサは、５Ｖ  ＤＣおよび６０ｍＡ未満を使用する、低電力暗号保護プロセッサであり得る。マイクロプロセッサは、例えば、錠シリンダなどの種々の施錠構成内に埋め込むことができる小型パッケージ内にメモリ、ＲＯＭ、および電力レギュレータを含む内蔵型パッケージとすることができる。マイクロプロセッサのコンポーネントは、電子錠に通信可能に取り付けられることが理解される。
【００８２】
さらに、電子錠が所望の用途に従って種々のケース内に配置されてもよいことが理解される。一部の実施形態では、電子錠は、金庫の錠、ファイルキャビネット、ロッカー、南京錠、カム錠、安全錠、モルティス施錠、ドア錠、安全錠、自動販売機、車の錠およびデッドロックを含むがそれらに限定されない、適切な錠ケースで実装されてもよい。電子施錠機構の詳細な実施形態が図１０に示される。関連する電力が受信され、かつリモート錠アクセスデバイスに関連付けられたユーザが認証されると、回転ノブ１００２を回転させることにより、施錠部材１００４を（例えば、物理的に）移動させる。
【００８３】
システムはさらに、リモート電源を含む。リモート電源は、電池ユニット（またはそれと同様のもの）による電源内蔵式であり、かつ近接場通信（ＮＦＣ）の場を近接位置に構築することが可能な、ＮＦＣ対応デバイス９２０とすることができる。しかしながら、ＮＦＣ技術が実装される必要はなく、かつ磁場誘導を介して通信することが可能な任意の短距離通信技術が使用されてもよいことが理解される。短距離通信技術の非限定的な例は、ＩＳＯ１４４４３もしくはＩＳＯ１５６９３、またはＲＦＩＤ技術を含むことができるが、それらに限定されない。
【００８４】
リモート電源として機能するＮＦＣ対応リモート錠アクセスデバイス９２０は、携帯電話（Ｎｏｋｉａ（登録商標）、ＢＥＮｑ（登録商標）およびＳａｍｓｕｎｇ（登録商標）によって現在製造されているものなど）、またはＭｉｃｒｏＳＤ  ＮＦＣメモリカード対応電話とすることができる。代わりに、リモート電源は、他の／追加の通信機能を有する、キーチェーンに適切に取り付けられたフォブ（リングとも称される）などの、単一のボタン押下送信機またはＰＩＮパッドを有する送信機であってもよい。
【００８５】
使用において、リモート錠アクセスデバイス９２０は、電力をリモート錠アクセスデバイス９２０のアンテナに供給し、そこでは、電流が誘導されて電子施錠９１０に送信され、少なくとも１つのアンテナによって受信されることになる。電子錠９１０のマイクロプロセッサとリモート錠アクセスデバイス９２０とは、確立されたＲＦ場を変調することによって相互に通信する。電子錠およびリモート錠アクセスデバイスは、相互にリモートとすることができることが理解される。すなわち、リモート錠アクセスデバイスから電子錠に供給される電力は、リモートに（無線で）供給される。
【００８６】
次に、認証交換がリモート錠アクセスデバイス９２０と電子錠９１０との間で行われてもよい。電子錠９１０のマイクロプロセッサは、ソレノイド、またはＤＣモータなどの他の作動機構を制御して、施錠部材を作動（係合／係合解除）させる。作動機構は、任意の適切な機械デバイスであってもよく、また、適切なトルク特性を有するサーボモータを含んでもよい。
【００８７】
作動機構は、リモート電源によってリモートに生成されるＲＦ場から受信される、電子錠９１０内で少なくとも１つのアンテナと関連付けられた１つまたは複数のコンデンサからその電力を引き込む。
【００８８】
電子錠９１０の少なくとも１つのアンテナは、従来型累積、単層ソレノイドまたは平面らせん構造と関連付けられた固有の寄生容量を低減させるためのオフセット層を有する、複数のコンダクタを使用した、多層アンテナとすることができる。アンテナのオフセット層の詳細な実施形態は図１１Ａおよび１１Ｂに示される。
【００８９】
アンテナ層の間の寄生容量をさらに低減させるために、各アンテナが、０．０６２インチ（０．１５５センチメートル）の厚さなどの、約０．０５〜０．０８インチ（０．１２５〜０．２センチメートル）の厚さを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）に適用されてもよい。０．０６２の厚さおよびオフセットレイアウト構成は、品質係数および１３．５６ＭＨｚにおける適切な動作のためのアンテナの自己共振周波数を最大にする。
【００９０】
アンテナは、図１１Ａおよび１１Ｂに示されるように、ＦＲ４  ＰＣＢ３０４上で適切な金属最上位層および最下位層３０２を使用して設計されてもよい。理解されるように、ＰＣＢ３０４が薄い場合、最上位オフセット金属層および最下位オフセット金属層３０２の間の距離が短くなり、それらの容量が増加する。したがって、全体的なインダクタンスが不十分となり、かつ自己共振周波数が減少する。それは、誘導性である代わりに容量性になるアンテナ特性の自己共振周波数である。
【００９１】
さらに、フェライト層などの追加の層（図示せず）が、例えば、アンテナの最上位層および／または最下位層３０２に追加されて、通過する電磁場をブーストさせてもよい。これはさらに、多層構成に追加され、かつアンテナのインダクタンスおよび電流を増加させる。
【００９２】
従来から、共振結合は、整合ＬＣ回路を形成するために容量的負荷コイルを採用する。しかしながら、詳細な実施形態では、単一のコンデンサが、少なくとも１つのアンテナを、リモート電源として機能する通信デバイスのＮＦＣ動作周波数に同調および整合させるために使用される。複数のアンテナのケースでは、各アンテナは、対応する単一のコンデンサによって促進されるその自身の対応する同調回路を必要とする。
【００９３】
ＬＣラダー回路構成において複数のインダクタおよびコンデンサコンポーネントを使用する代わりに、単一のコンデンサの使用は、整合に必要となるコンポーネントの数を低減させ、よってＰＣＢ上のコンポーネントのより大きな領域の必要性を低減させる。
【００９４】
インダクタＬを使用するアンテナは、その抵抗性金属インダクタに起因した直列抵抗Ｒを有する。直列容量Ｃを加えることは、
【数１】
2016536497.tif 000003
によって与えられる入力インピーダンスＺ1を有する直列ＲＬＣ回路を生成し、ω0は
【数２】
2016536497.tif 000004
として定義される共振周波数である。
【００９５】
ω＝ω0であるとき、入力インピーダンスが最小になり、抵抗Ｒに等しくなり、かつＲ両端の出力電圧がアンテナの入力電圧に等しくなる。共振周波数において、コンデンサＣおよびインダクタＬ両端の電圧は、相互に相殺され、かつ
【数３】
2016536497.tif 000005
および
【数４】
2016536497.tif 000006
によって与えられる。
【００９６】
Ｑは、品質係数として定義される。Ｑが１よりもはるかに大きい場合、整合コンデンサＣ両端の電圧は、アンテナにおける電圧よりも大きな値に増加することがある。
【００９７】
少なくとも１つのアンテナはまた、電圧低下および電力損失の防止を支援するために調整可能レギュレータ回路を含んでもよく、施錠部材を作動させるのに必要な時間にわたって一定の電圧を供給する。加えて、リモート錠アクセスデバイスは、電子錠との通信を定期的に初期化して、ロバストな電力接続を保証することができる。
【００９８】
少なくとも１つの多層アンテナは、二重層アンテナとすることができる。しかしながら、図１２に示されるように、三層以上のアンテナが使用のために適合されてもよいことが理解される。理解されるように、電子錠は、作動機構に加え、電力を必要とする種々の機能を含んでもよい。例えば、電子錠は、ＬＣＤスクリーンを制御するための追加のプロセッサ回路、または施錠の位置を識別するのにユーザを支援するための小型照明デバイスを含んでもよい。アンテナ設計は、配線接続された電源、または補足的な電池を使用することなく、ＣＰＵの追加の電力要件に順応するように適合されてもよい。
【００９９】
さらに、かつ図１２に示されるように、少なくとも１つのアンテナの多層設計によって、上述した機構および他の関連する機能のために電力を引き込むための特定の層を設定することが可能になるとともに、データを送信および受信するために他の層が使用されてもよい。
【０１００】
少なくとも１つのアンテナは、アンテナの中心などの所望の位置に電磁場を集結させて受信電力を最大にするために、中空のらせん構造、または他の適切な設計を含むことができる。らせんの幅が、受信電力を上げ、かつ抵抗損を最小にするために様々に適合されてもよいことが理解される。各アンテナは、例えば、フェライトなどの適切な磁性材料内に組み込まれて、アンテナをまたがる電磁場を増大させてもよい。電流生成およびアンテナの性能は、そのような構成で増大される。
【０１０１】
施錠部材の解放それ自体によって、所望の室／区画／設備などにアクセスすることを可能になってもよい。代わりに、認可者は、電子錠が解放されると、アクセスを得るためにハンドルタイプの配置を物理的に回転させることを要求されてもよい。
【０１０２】
上述したように、詳細な実施形態に従って、電子錠は、交換可能電池などの電力供給デバイスを含まない。電子錠は、リモート錠アクセスデバイスなどのリモート電源によって生成されたＲＦ場から、施錠部材を作動させるために必要な電力をリモートに引き込む。錠を作動させるために必要な物理的電気接続は存在しない。
【０１０３】
しかしながら、ある錠構成は、電池など、いくつかの形式の内部電力供給デバイスまたは取り付けられた電力供給デバイスを必要とすることがあることが理解される。この点に関し、かつ実施形態に従って、リモート錠アクセスデバイスによって生成されたＲＦ場は、電子錠の電力供給デバイスを補完することができる。この構成の内部電力供給デバイスまたは取り付けられた電力供給デバイスは、施錠部材を係合／開放するために必要な電力の全てを供給するのに適切であることがあり、またはリモート錠アクセスデバイスによって生成されたＲＦ場によって「補給する」ことができる必要な電力の一部のみを供給することができる。そのような構成は、例えば、非常口に使用されてもよい。
【０１０４】
本発明のこの実施形態の詳細な実施形態では、電子錠はさらに、再充電デバイスを含む。再充電デバイスは、電子錠の少なくとも１つのアンテナを介して電力を受信し、かつ内部電力供給デバイスまたは取り付けられた電力供給デバイスを再充電する。リモート電力供給デバイスとして機能するリモート錠アクセスデバイスは、施錠部材を作動させるために通常必要とされるよりも長い期間、関連する無線技術領域の距離に従って（例えば、ＮＦＣデバイスに対して約１０センチメートルの範囲で）、施錠の近隣に配置されてもよい。電子錠は、例えば、アラームまたはディスプレイによって、リモート錠アクセスデバイスのユーザに、内部電力供給デバイスが再充電を必要としていることを通知することができる。
【０１０５】
システムのセキュリティおよび信頼性を向上させるために、認証プロセスが望まれる。詳細な実施形態に従って、認証プロセスは、公開／秘密鍵の概念に基づいている。
【０１０６】
電子錠は、認証証明書が備えられた暗号セキュア（スマートカードのような）プロセッサを含むことができる。顧客署名に基づいて、係合または係合解除要求を検証することが可能であり、また、例えば、相互ＰＫＩ（公開鍵インフラストラクチャ）認証を使用して、顧客錠として自身を一意に識別することが可能である。
【０１０７】
さらに、プロセッサは、関連する業界標準に基づいてワンタイムパスワード認証要求を認証することが可能である。業界標準を発展させるために、スマートカードに関して同様に、マイクロコードが更新可能である。加えて、暗号鍵長要求およびアタッキングシステムの処理電力を発展させるための分野で暗号データが更新可能である。
【０１０８】
上記論じられたように、本発明に従ったリモート錠アクセスデバイスは、キーフォブの形にある携帯電話またはカスタマイズされた無線送信機などの、任意の適切なデバイスであってもよい。さらに、リモート錠アクセスデバイスはまた、スマートカードまたはマイクロプロセッサ識別カードなど、受動機器に対するサポートデバイスであってもよい。例えば、バッジホルダの形にあるサポートデバイスは、上述した方式で施錠部材を作動させるために適切な電力を供給することができる内部電源を含むように構成されてもよい。
【０１０９】
加えて、かつ本発明のこの実施形態の詳細な実施形態では、バッジホルダはまた、それに挿入されたスマートカードまたは他のマイクロプロセッサ識別カードに適切な電力を供給することができる。このようにして、バッジホルダは、コンピューティングデバイスに接続することができ、かつＰＫＩ設備などのスマートカード機能に使用することができるスマートカードリーダとして機能する。
【０１１０】
上述したことから、リモート錠アクセスデバイスは、セキュアな記憶領域、およびそれらの自身の秘密暗号鍵を備えることができ、またはこの情報を取り出し／変換するためにバッジホルダの形で適切なリーダとして機能してもよいことが、理解される。デバイスは、中央暗号鍵管理セキュリティサーバ（ＣＣＫＭＳ）から構成および暗号情報を受信することが可能である。
【０１１１】
ＣＣＫＭＳは、リモート錠アクセスデバイスの設定および電子錠へのそれらのデバイスのアクセス制御の管理を管理する。
【０１１２】
例えば、新たな錠がＣＣＫＭＳの内部の個人のアカウントに追加され、かつその錠が１つもしくは複数のリモート錠アクセスデバイスに関連付けられるとき、アクセス制御ファイルがＣＣＫＭＳによって暗号で署名され、かつリモート錠アクセスデバイスの鍵で暗号化される。データブロックは、テキストメッセージ、ダウンロード、無線更新、マニュアルファイルなど、適切な手段を介してリモート錠アクセスデバイスに送信される。
【０１１３】
リモート錠アクセスデバイスがデータブロックを受信するとき、その公開鍵を使用してそれを復号することが可能である。デバイスはさらに、データブロックおよびコンテンツがＣＣＫＭＳによって署名されたことを検証する。次に、データが受け入れられて記憶され、ＣＣＫＭＳからのデジタル署名を保存する。アクセス制御ファイルは、特定の錠および特定のユーザグループに対する、それぞれのリモート錠アクセスデバイスが有するパーミッションを含む。
【０１１４】
リモート錠アクセスデバイスが電子錠に提示され、かつ誘導を介した電力がリモートに供給されると、錠は、その識別情報を送信し、かつリモート錠アクセスデバイスは、それが施錠部材を作動させるためのパーミッションを有するかを判定する。
【０１１５】
リモート錠アクセスデバイスは、電子錠が有効であると共にそれが錠との対称鍵のペアを以前に確立していたと判定する場合、それは、認証処理要求を開始し、かつ確立ステップをスキップしてもよい。
【０１１６】
電子錠とリモート錠アクセスデバイスとの間の新たな関係に対し、対称鍵およびアクセス権の確立手順が行われる。リモート錠アクセスデバイスは、それがＣＣＫＭＳから受信したアクセス制御データを電子錠に送信することができる。次に、錠は、そのアクセス制御データのさらなる最新のバージョンをそれが有するかを判定し、データが新しい場合、それはそれを受け入れ、かつＣＣＫＭＳ署名を認証する。
【０１１７】
次に、電子錠は、リモート錠アクセスデバイスの公開鍵を受信し、それがＣＣＫＭＳ秘密鍵で正確に署名されたことを検証する。その後、錠は、対称暗号鍵と、リモート錠アクセスデバイスに対する一意な識別番号とを生成し、リモート錠アクセスデバイスの公開鍵で鍵および番号を暗号化した後、それをリモート錠アクセスデバイスに送信する。
【０１１８】
リモート錠アクセスデバイスは、その秘密鍵を使用して対称鍵および一意な識別番号を復号する。次に、対称鍵は、ワンタイムパスワードを生成するために使用され、かつリモート錠アクセスデバイスの一意な識別番号と共にワンタイムパスワードを電子錠に送信する。
【０１１９】
最後に、電子錠は、内部で、そのデバイスについての識別番号、アクセス制御リスト、および一意な対称鍵を探索する。提供されたワンタイムパスワードが検証されると、施錠部材が作動されてもよい。
【０１２０】
公開鍵インフラストラクチャが本発明に対する認証プロセスとして説明されたが、他の暗号セキュア認証プロセスが採用されてもよいことが理解される。
【０１２１】
実施形態は、２つ以上の電子鍵の提示を必要とする施錠機構にアクセスするために、使用されてもよいことが理解される。２つ以上のリモート錠アクセスデバイスが電子錠に同時に提示されてもよい。この例では、各デバイスが個別に認識かつ通信される。
【０１２２】
代わりに、第１のリモート錠アクセスデバイスが電子錠に提示され、上述したように、適切な電力を供給する。電子錠は、デバイスを認証してもよく、もしくは認証しなくてもよいが、第１のリモート錠アクセスデバイスのユーザに、第２のリモート錠アクセスデバイスが必要とされることを通知する。第１のリモート錠アクセスデバイスが除去されると、電子錠の電源が切られる。第２のリモート錠アクセスデバイスが提示されて認証されると、電子錠の施錠部材が作動されてもよい。
【０１２３】
未認可ユーザは、認可ユーザが権限を提供する特定の環境へのアクセスを得ることができることがさらに理解される。権限は、例えば、４〜１２桁のワンタイムアクセスコードを生成するための適切なサービスを通じて提供されてもよい。アクセスコードは、電子錠にプリインストールされた一意な対称鍵に基づいている。
【０１２４】
認可者は、未認可ユーザのリモート錠アクセスデバイスへの適切なセキュアリンク越しに未認可者にワンタイムアクセスコードを提供することができる。代わりに、ワンタイムアクセスコードは、電話または電子メールなどの安全でないネットワーク越しに提供されてもよい。未認可ユーザはそれらのリモート錠アクセスデバイスを電子錠に提示すると、施錠部材を作動させるために単一のアクセスを得るためのワンタイムアクセスコードが抽出／提示される。さらに、システムの保全性を強化するためのセキュリティ対策は、当業者にとって明らかである。例えば、サービスによってアクセスコードが生成された時間が、有効性を判定するために送信されたコード内部に組み込まれてもよい。
【０１２５】
電子施錠機構へのアクセスを判定するために暗号鍵を使用することが、多くの方法でセキュリティを高める。例えば、そのような鍵は、複製されず、安全かつ容易に設定または無効にされてもよい。すなわち、リモート錠アクセスデバイスが紛失または盗難された場合、それをシステムから無効にすることができる。更新されたペイロードをＣＣＫＭＳからそれぞれの電子錠に配信することができる別の信頼されたリモート錠アクセスデバイスが採用されてもよい。ペイロードは、タイムスタンプと共に、認可されたリモート錠アクセスデバイスのリストを含んでいてもよい。このタイムスタンプは、失効し、または認可解除されたリモート錠アクセスデバイスを電子錠で再確立することができないことを保証するために、全ての新たな確立要求に対して認証される。
【０１２６】
鍵を使用することによって、関連する者が電子錠の監査ログにアクセスすることが可能になる。監査ログは、電子錠の開閉に成功した（または失敗した）時間、どの通信デバイスが電子錠または電子錠と関連付けられたさらなる物理的パラメータにアクセスしたかを捕捉することができる。物理的パラメータは、ジャイロスコープまたは加速度計、フォトセル（計測ライト）、カメラ、温度、大気圧、湿度の測定器などの、環境検知デバイスモニタから発行することができる。ある実施形態によれば、特定の電子錠の監査ログは、ＲＦ場を介して、リモート錠アクセスデバイス上でアクセスされて読み込まれてもよい。
【０１２７】
電子錠は監査証跡を記憶し、認可されたリモート錠アクセスデバイスの要求があると、施錠は、情報をその記憶デバイスからデバイスに送信する。次に、リモート錠アクセスデバイスは、そのスクリーン上に監査証跡を表示することができ、かつ／または、ウェブサイトもしくはデータベースなどの別の記憶位置に情報を送信することができる。１つの実施形態は、通信デバイスが電子錠にアクセスすることを認可されていない場合でさあっても、別の記憶位置に監査証跡を再度送信することができる。
【０１２８】
管理者は、ユーザを収集／グループ化することができ、かつ複数の電子錠を１つのグループの一部となるように割り当てる。アクセス権は、任意の数の考慮事項、例えば、錠またはグループごとの時刻に基づいてもよい。認可されたリモート錠アクセスデバイスは、無線構成およびソフトウェア更新を電子錠に提供することができる。
【０１２９】
短距離通信対応キーフォブ
近接場通信（ＮＦＣ）は、暗号取引が偽造または傍受されることを困難にされるように通信の範囲を物理的に制限することによってセキュリティを保証する。消費者によって使用される共通通信デバイスは、ＮＦＣ（近接場通信）対応スマートフォンである。他のベンダは、スマートフォンを、ＮＦＣドングル、ＮＦＣケース、またはスマートフォンに取り付けられた同様のものとの互換性を有するようにすることができる。しかしながら、全ての消費者がそのようなスマートフォンモデルを有しているわけではなく、またはそれらのスマートフォンを電子錠にアクセスする手段として使用することを求めているわけではない。例はホテルにあり、そこでは、全てのゲストがＮＦＣを有するスマートフォンを有しているわけではないが、全てがホテルで電子錠を通じてアクセスする必要がある場合がある。これを理由に、それらの消費者は、電子錠を使用することができないことがある（例えば、前述の電子錠シリンダのいくつかの実施形態）。
【０１３０】
このことに対する解決策は、短距離通信対応キーフォブとして知られる、特殊なキーフォブを消費者に提供することである。短距離通信対応キーフォブは、ＮＦＣ技術、または磁場誘導（もしくはＲＦ周波数）を介して通信することが可能な任意の短距離通信技術などの他の技術を有するキーフォブである。その非限定的な例は、ＩＳＯ１４４４３もしくはＩＳＯ１５６９３、またはＲＦＩＤ技術を含んでもよい。それらのキーフォブは、電子錠デバイスを動作させ、かつ／または電子錠デバイスに電力供給するために、電子錠と共に使用されてもよい。
【０１３１】
短距離通信対応キーフォブは、通信対応スマートフォンとは一定の差異を有する。キーフォブは、通信対応スマートフォンと比較してより低コストである。キーフォブは、大きさで安価に作成することができ、かつ月次の通信料金を必要としない。例えば、ホテルは、それらをゲストに配布することができる。
【０１３２】
キーフォブは、更新またはプログラムのための専用バックチャネルを有しなくてもよいが、短距離通信対応キーフォブは、専門のプログラマまたはスマートフォンによってプログラムされてもよい。キーフォブは、電池もしくはＵＳＢ充電器、または他の同様のデバイスによって充電されてもよい。一部の実施形態では、キーフォブは、それらの低コストの点で使い捨てであってもよい。
【０１３３】
キーフォブは、スマートフォンまたは他の汎用モバイルデバイスなどの他のリモート錠アクセスデバイスによってプログラム可能であってもよい。同様に、一部の実施形態では、キーフォブは、他のリモート錠アクセスデバイスによって充電可能である。プログラムまたは充電は、無線で、または有線を介して行われてもよい。例えば、キーフォブは、モバイルデバイスのヘッドフォンジャック（直接電圧入力）にプラグが差し込まれて、プログラムされ、またはそれから充電してもよい。プログラムは、鍵を追加または除去することを含んでもよい。例えば、電子錠の所有者は、生成されたデジタル鍵を友人に書くことができ、その友人は、デジタル鍵を通信対応キーフォブに追加することができる。
【０１３４】
外部電子デバイス（例えば、キーフォブ）の設計／使いやすさに対する別のオプションは、リモート錠アクセスデバイスを、常に周囲で身に着ける１つであるリストバンドにすることであってもよい。このリストバンドは、時計を統合することができ、かつ電池の必要性を除去するためにソーラーパネルを含めることができる。
【０１３５】
スマートカードシステム
一部の実施形態では、電子錠を動作させ、かつ充電するためのリモート錠アクセスデバイスは、スマートカードであってもよい。スマートフォンまたはキーフォブを保持することは、時に不便なことがある。ユーザが有する全て（衣服以外で）がスマートカードであるときがある。よって、通信デバイスのための代替的なフォームファクタは、スマートカード（ＩＳＯ１４４４３／１５６９３およびＥＰＣ  Ｇｅｎ１／Ｇｅｎ２カードを含むがそれらに限定されない）、スマートカードバッジホルダ、またはそれらと同様のもの（併せて「スマートカードシステム」）である。１つの例は、ＡＳＳＡ  ＡＢＬＯＹグループによって製造される製品を含む。
【０１３６】
例えば、スマートフォンが許可されない環境（軍隊など）では、既存のスマートカードまたはそれらのホルダは、電子錠を動作させ、かつ充電するための通信デバイスとして有効にされてもよい。
【０１３７】
エネルギー収集の実装形態
電子錠のいくつかの実装形態は、通信デバイスおよび／または蓄電デバイスによって供給されるものを超えた電力を必要とすることがある。電子錠のいくつかの実装形態に対し、電力を生成するためにユーザが電子錠上のボタンまたはレバーを押下するなど、ユーザの動作をエネルギーとして収集するための機械デバイスが含まれてもよい。
【０１３８】
一部の実施形態では、電子錠は、補完エネルギーのために光エネルギーを電気エネルギーに変換する光起電技術を使用する。これは、アンテナ構造に統合された光起電材料によって実装することができる。一部の実施形態では、電子錠は、音エネルギーを電気エネルギーに変換する圧電性材料を使用する。例えば、電子錠がある部屋の中の音は、電子錠に使用するための電力に変換されてもよい。一部の実施形態では、電子錠は、施錠された目的物から収集された運動エネルギーを使用する。電子錠がドアの錠である場合、ドアの運動の動きは、運動的に収集される。別の例は、電子錠がファイルキャビネットの錠である場合、引出しの開閉の動きが収集されてもよい。
【０１３９】
取り外し可能アンテナ
電子錠のアンテナは、時に交換される必要がある。一部の実施形態では、アンテナは外部アンテナであってもよい。外部アンテナが壊れたとき、それらは交換されてもよい。さらに、機能的または審美的な目的で色または形状を変えるために、外部アンテナは、ユーザによってカスタマイズされてもよい。見本の機能的な目的は、錠を機械的に回転させるためのノブとしての外部取り外し可能アンテナであってもよい。
【０１４０】
ドア掛け充電器
電子錠の蓄電デバイスは電力を使い果たすことがある。一部の実施形態では、蓄電デバイスは、特別充電モードで通信デバイスによって充電されてもよく、または錠もしくはドアハンガなどの充電専用デバイスによって充電されてもよい。ドア掛け充電器は、電子錠に結合されたドアの近く又は該ドアに掛けられた充電器である。ドア掛け充電器は、電力を蓄え、かつ電子錠内で蓄電デバイスを充電または再充電することが可能である。
【０１４１】
問い合わせ可能環境検知デバイス
一部の実施形態では、電子錠は、情報に対するその環境をサンプリングする存在点である。電子錠の状態（例えば、開閉、開閉の試み、監査ログ）だけでなく、電子錠内の環境またはその周囲の環境も重要である（例えば、セキュリティまたは安全性の目的で）。電子錠内の環境またはその周囲の環境を検知するために、いくつかの実施形態は、問い合わせ可能環境検知デバイスを含む。問い合わせ可能環境検知デバイスは、以下を含んでもよい。
【０１４２】
加速度計（例えば、地表面に対して静止したプラットフォームの方位を計測し、かつ／もしくはドア錠に対するドアの動きを記録することができる３軸加速度計）、加速度計の利点を有し、かつ回転を検知することもできる（例えば、移動するときに南京錠の３次元の動きを記録することが可能な）ジャイロスコープ、電子錠における光読み取り値を記録して、電子錠の周囲の視界を判定し、もしくはソーラーエネルギーの収集を通じて再充電するかを判定することができる光センサ（例えば、フォトセル、光起電もしくはソーラーセル）、電子錠を使用している者の写真をとることができるカメラ、電子錠の温度もしくはその周囲の温度を取得することができる温度計（例えば、寒い環境では、電子錠の機械システムが効率的にもしくは全く機能しないことがあり、よって、温度情報が電子錠のシステム分析を実行するのに有効となることがある）、電子錠の周囲の大気圧センサ、保証違反を探すために使用することができる湿度センサ（例えば、水環境に違反する保証に置かれる）、どの程度の電力が電子錠に転送され、どの程度の電力が使用され、それがどこで使用されるか（例えば、電子錠のいくつかの補完的な充電に対する通知のために）を検出することができる電力監視システム、電子錠での改ざんを検出することができる（例えば、磁気センサ、加速度計、ジャイロスコープもしくはそれらの任意の組合せとして実装される）改ざん防止センサ、またはそれらの任意の組合せ、である。
【０１４３】
磁気バリア
磁気化された施錠部材を有する施錠機構は、一般的な磁石または特殊な磁石を何者かが使用して、施錠部材を移動させることができることに関する問題を有することがある。磁気シールドまたはバリアを追加することによって、そのような改ざんが防止される。１つの例として、錠を包み込むバリアは、４２０Ｆスチールとすることができる。
【０１４４】
短距離外部状態通知機構
機械錠は概して、それらの開閉に関連する音を生じる。電子錠部材は、必ずしもそのような音を生成しないことがある。そのような音は、電子錠のスピーカで模造することができ、それによって電子錠の状態のフィードバックをユーザに与える。例えば、錠を開けることは、「錠を開ける」音を再生することができ、錠を閉じることは、「錠を閉じる」音を再生することができる。
【０１４５】
音に対する代替的または追加のフィードバックとして、光の状態（オフ、オン、明度もしくはその色、または点滅の状態）は、電子錠の状態を示すことができる。音に対する代替的または追加のフィードバックは、いくつかの種類の機械インジケータまたは位置とすることができる。
【０１４６】
１つのアンテナおよび複数のアンテナ
一部の実施形態では、電子錠は、電力収集（誘導または他の無線充電機構によって）および通信の両方のための単一のアンテナを含む。例えば、１つは電力収集のため、もう１つは通信のための少なくとも２つのアンテナを使用して、２つの特定のタスクに対してより良好に最適化することができる。代わりに、電子錠のアンテナシステムは、その層の一部として少なくとも２つのアンテナを含む単一の高効率多層アンテナとすることができる。
【０１４７】
アンテナ設計の改善
小さい領域で大きなインダクタンスを達成し、かつ電磁場結合を最大にするために、電子錠は、多層（すなわち、２つ以上の金属層）構成にアンテナを含めてもよい。１３．５６ＭＨｚのＮＦＣ周波数において最大の品質係数を達成するために、１３．５６ＭＨｚ周波数内で、および／またはその周囲での電力損失を最小にするように電子錠のアンテナが設計されてもよい。１３．５６ＭＨｚを超える高自己共振周波数を達成するために、ＮＦＣ信号の完全性を保つようにアンテナが適合されてもよい。アンテナの最上位金属層および最下位金属層は、複数の金属経路層の間の寄生を最小にするようにオフセットされてもよく、よって、アンテナの性能を改善する。空洞らせん構造は、アンテナの中心に電磁場を集結させるために使用されてもよく、よって、受信される電力を最大にする。らせんの相互接続の金属幅は、電力損失を最小にするための適切なサイズで適合されてもよい。アンテナは、アンテナへの電流誘導の平衡をとるために対称設計で適合されてもよい。低電力ＮＦＣから電力を収集する効率性を増大させ、ならびに機械的デバイスに加えて電子回路およびセンサを複数かつ別個に活性化するために、複数のタイミング回路とともに複数のアンテナ（すなわち、２つ以上の）が使用されてもよい。ＮＦＣ周波数出同調させて観察された場電力を増加させるために、完全整合回路が電子錠に含まれてもよい。
【０１４８】
電子錠におけるサブシステムまたは電子錠に結合されたサブシステム
電子錠は、使い勝手を高めるために、種々の鍵作成スキーム、種々のアクセス管理および共有シナリオ、通信デバイス内の時間、（例えば、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）を介しての）位置状態などに応じた種々のアクセスポリシー、および／または種々の監査システムを含む、種々の他のサブシステムを含んでもよい。それらのサブシステムは、標準の電子錠の機能を電話の機能に組み合わせることによって適合かつ改善されてもよい。
【０１４９】
双安定ソレノイド
一部の実施形態では、作動ドライバーはソレノイドである。作動ドライバーは、スチール、鉄、または他の同様な材料から構成された可動スラッグ（アーマチャまたはプランジャとも言われる）。アーマチャは、電力が印加されるときに移動する。電力が存在しないとき、（施錠部材に接続または結合された）アーマチャは、その元の位置に再度移動する。
【０１５０】
ソレノイドを使用するデバイスでは、ばねが使用されてもよい。しかしながら、ばねを使用するのに十分な電力が常に存在するわけではないことが発見されている。加えて、ばねは磨耗することがあり、寿命の問題が生じ、かつ平均故障時間（ＭＴＦ）が増大する。
【０１５１】
実施形態では、ばねは必要とされない。一部の実施形態では、平衡磁石が使用されてもよい。作動ドライバーの構成は、平衡磁石を含むことができ、双安定または二重ソレノイド配列と称される。アーマチャは、いずれかの磁石の近くに移動するとき、磁石と共に残る。通信デバイスからの電力がなくなるとき、アーマチャは、その位置（施錠または解錠された施錠部材に対応してもよい）に残る。電流がソレノイドで反転されるとき、電流反転によってアーマチャが他の磁石へと移動し、そこに残ることになる。
【０１５２】
図１３Ａは、双安定ソレノイドを実装する作動ドライバーの例を示す図である。図１３Ｂは、双安定ソレノイドを実装する作動ドライバーの例の第１の３次元斜視図である。図１３Ｃは、異なる構成における図１３Ｂの作動ドライバーと同様の作動ドライバーの例の第２の３次元斜視図である。他の実施形態は、レアアース平衡電磁石プランジャを含む。いくつかの実施形態は、コイル電力を増大させるための磁石もまた含む。
【０１５３】
少なくとも１つの実施形態に従う、双安定ソレノイドを実装する作動ドライバーを動作させる方法が以下で説明される。電気エネルギーが作動ドライバーの磁気ワイヤコイルに印加されるとき、小さな電磁力が生成され、それは、作動ドライバーのプランジャに機械的に取り付けられたレアアース磁石を引きつける。平衡磁石の力と組み合わされた磁気ワイヤコイルによって生成された磁力は、レアアース磁気プランジャが、施錠ピンの凹部を塞ぐ施錠位置にプランジャを押し込むための一定の力を付与する引き戻しばねの抵抗を克服するのに十分な磁力を提供する。従来の設定では、低電流は、ばねの抵抗を克服するために十分な電力を生成しないことがあり、実施形態では、平衡磁石に加えてレアアース磁石およびコイルによって生成された低電力磁場を共に組み合わせて使用することにより、引き戻しばねの抵抗を克服するための十分な電力を提供する。電力がコイルから取り除かれると、平衡磁石の強度が単独では、ばねの力に対してレアアース磁石を保持することができないため、引き戻しばねは、レアアース磁石を施錠位置に再度押し込む。施錠位置にあるとき、施錠ピンの凹部の孔が塞がれる。解錠位置にあるとき、施錠ピンの凹部の孔が解錠されて、施錠ピンが挿入されることを可能にする。
【０１５４】
ＤＣモータ
施錠デバイスの少なくとも１つの実施形態は、ＤＣモータの使用を含む。例えば、プラスチックまたは金属のいずれかから作成されるブロックは、モータ駆動シャフトの端上に固定される。ブロックは、それがモータの筐体と結合されるときに指定された距離のみ回転することができる方法で切り込まれる。モータの筐体はまた、プラスチックまたは金属のいずれかから作成され、かつＤＣモータおよび駆動シャフトに適合するように切り込まれる。駆動シャフトを収容するモータの筐体の区画は、単一の切り込みを有する円形の切り込みである。モータブロックが切り込みと接触するようになるとき、電流方向のさらなる回転が防止され、かつモータが失速する。ブロックとモータとの複合体が回転するとき、ブロックは、隙間を露出するように移動する。この発明では、モータブロックは、それが回転ファンと似ているので、モータファンと称されてもよい。この隙間が露出されるとき、施錠デバイスのユーザは、シリンダの内部コアに接続されたノブを回転させることによって、隙間への施錠ピンの下方への移動を作動させてもよい。ノブ−ピン機構は、本特許中において後に説明される。駆動シャフトが単に、ソレノイドまたは他のモータベースの施錠に代替可能にするファンにおいて隙間を露出するための小さな量を回転する必要があるという事実によって、モータ−ファン−筐体の複合体は、低電力かつ空間的に効率的である。
【０１５５】
上記説明は、復帰機構のいくつかの考えられる実施形態のうちの１つまたは複数と組み合わせられてもよい。復帰機構は、前の移動周期とは反対の方向にモータを回転させるためのばね、磁石、電気スイッチ、または機械スイッチを含む。移動周期は、モータが失速する前、またはモータから電力が取り除かれる前に起こる移動として定義される。第１の復帰機構は、一端をファンに、他端をモータの筐体に接続されたねじりまたは圧縮ばねを利用する。ファンが回転するとき、ばねに負荷がかかり、かつ電力が遮断されるとき、ばねは、施錠ピンに対して露出されていない隙間を有するそのデフォルトの位置に対してファンを押し進める。第２の考えられる機構は、磁石を利用する。２つの磁気チップは、モータファンの反対の極から離れたファンの直径に適合するモータに掘り抜かれる。２つの追加のチップは、ファン自体の反対の極に掘り抜かれる。電力がＤＣモータに供給されるとき、ファンが回転し、磁気の引き付けによって、ファンは、モータの筐体における２つの位置のうちの１つに掛けられる。復帰機構の第３の実施形態は、モータを稼働、稼働停止、および反転させるための電気機械スイッチの使用を含む。モータを稼働してファンを回転させるために、電力が最初にコンデンサまたは代替エネルギー源から供給される。ユーザがノブを回転させるとき、機械スイッチは、モータへの電力を遮断し、かつ信号をマイクロコントローラに送信して、入力電流の方向を反転させるために反転される。ユーザがノブを反対方向に回転させるとき、初期入力と反対の方向で供給された電流で、スイッチが再度反転される。これは、モータの方向を反転させ、かつモータは、そのデフォルトの位置に再度回転する。
【０１５６】
モータの状態をユーザに搬送し、かつノブを回転させることをユーザに通知するために、電気的接触点がモータファンに組み込まれてもよい。この接触点の考えられる実施形態は、ファン上の銅線の一部であってもよく、かつモータの各端上の銅の２つの端は、モータシャフトの方向にある切り込みを収容する。ファンが回転するとき、ファンの境界および銅線が、回路を完結する切り込み上の銅線の端に接触する。この回路は、ＬＥＤ、音声デバイス、および電話に再度通信するための目的のアンテナ、または３つの任意の組合せに接続されてもよい。
【０１５７】
図１４Ａは、直流（ＤＣ）モータベースのコアの側面図である。図１４Ｂは、図１４ＡのＤＣモータベースのコアの断面図である。少なくとも電子錠の実施形態は、プラグおよびシリンダを含む。図１４Ａおよび１４Ｂに示されるように、内部の最も黒く網掛けされた部分がモータファンである。モータファンの中心は、モータのシャフトを駆動するように固定される。モータファンの境界上の孔は、明るく網掛けされた回転コアの底部における円形切り込みに配置された別の磁石に反発する、磁石を含む。この反発力は、デフォルトの施錠位置でモータブロックを保持し、かつピンがモータファンから取り除かれると自動復帰機構として機能し、モータへの電力が遮断される。ピンは、解錠された位置で黒く網掛けされたモータファンの大きな切り込みに嵌合する。施錠されるとき、ピンは、静止交換可能コア（「ＩＣコア」と言われる）（茶色）の三角形の切り込み内に置かれる。モータは、明るく網掛けされた部分の中心に置かれる。明るく網掛けされた部分は、電子錠のプラグのコアである。このコアは、ノブに固定され、かつノブがコアを回転させるとき、モータが回転する。この構成におけるプラグ全体が、電子錠のシリンダに嵌合するＩＣコアである。ＩＣコアの上部は、回路を含む。アンテナは、導電材料が信号を干渉するため、明るく網掛けされたコア部分に接続された非導電（例えば、プラスチック）ノブに収容される。静止茶色ＩＣコアにおける上記三角形の切り込み上には、別の磁石を収容する円形切り込みが存在する。磁石は、回転コアがデフォルトの位置にあるときに施錠ピンを保持および後退させる。
【０１５８】
図１５は、種々の実施形態に従う、電子錠１５００に対するシステム環境を示すブロック図である。電子錠１５００は、図９の電子錠９１０であってもよい。電子錠１５００は、中央処理デバイス、グラフィカル処理デバイス、コントローラ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルフィールドアレイ、または他のタイプのデジタルコンピューティングコンポーネントなどのマイクロプロセッサ１５０２を含む。マイクロプロセッサ１５０２は、電子錠１５００の外部のリモート錠アクセスデバイス１５０４（例えば、汎用モバイルデバイス、キーフォブ、スマートカード、スマートカードホルダ、またはＮＦＣもしくは他の誘導および／もしくは無線通信機能を有する他のデバイス）と通信するように構成されてもよい。リモート錠アクセスデバイス１５０４は、図９のリモート錠アクセスデバイス９２０であってもよい。
【０１５９】
マイクロプロセッサ１５０２は、作動ドライバー１５０６を制御するためのリモート錠アクセスデバイス１５０４のユーザへのアクセスを許可または拒否するように構成されてもよい。作動ドライバー１５０６は、機械的手段を介して、（例えば、移動を防止し、または移動を許可するために）施錠または解錠を行うことができるものであり、該機械的手段としては、電子錠１５００が保護することを意図する施錠可能な目的物１５１０の空洞内で係合し、かつそれから解放することが可能な施錠部材などが挙げられる。施錠可能な目的物１５１０は、例えば、ドア、チェーン、キャビネット、金庫、または他の門もしくは容器であってもよい。作動ドライバー１５０６は、図１３のソレノイド構成、および図１４、図１６、または図１７に示されるＤＣモータを含むことができる。
【０１６０】
マイクロプロセッサ１５０２は、通信アンテナ１５０８を通じてリモート錠アクセスデバイス１５０４と通信することができる。例えば、リモート錠アクセスデバイス１５０４は、通信アンテナ１５０８から送信された認証情報要求を受信することができ、次に、リモート錠アクセスデバイス１５０４は、ユーザの認証情報を無線で送信することができる。次に、無線認証情報は、通信アンテナ１５０８上で受信されて、マイクロプロセッサ１５０２によって解釈されてもよい。認証情報は、電子錠１５００のメモリ１５１２上に記憶されたプロファイルと比較されてもよい。
【０１６１】
マイクロプロセッサ１５０２は、メモリ１５１２へのアクセスを有してもよい。メモリ１５１２は、マイクロプロセッサ１５０２または外部メモリと一体であってもよい。メモリ１５１２はアクセスを許可または拒否するために使用されることになる認証情報を記憶することができる。メモリ１５１２はまた、マイクロプロセッサ１５０２によって実行された際に、マイクロプロセッサ１５０２に、上述した方法および機能を実行させることができる実行可能命令を記憶することができる。
【０１６２】
マイクロプロセッサ１５０２、メモリ１５１２、作動ドライバー１５０６、および電子錠１５００の他のコンポーネントは、蓄電デバイス１５１４、電力収集デバイス１５１６、または無線電力アンテナ１５１８を含むデバイスのうちの１つまたは複数によって電力供給されてもよい。蓄電デバイス１５１４は、後に電力に変換されることになる磁気、電気、機械、または他の手段を通じて電力を蓄えることができる。例えば、蓄電デバイス１５１４は、１つもしくは複数の電池もしくは電池セル、１つもしくは複数のコンデンサ、またはそれらの組合せであってもよい。電力収集デバイス１５１６は、リアルタイムで使用されることになり、蓄えのために、または両方のために、電力を収集することができる。例えば、電力収集デバイス１５１６は、音（例えば、周囲の音もしくはユーザの発話）または動き（例えば、ユーザの動きもしくは施錠可能な目的物１５１０の動き）などから、運動エネルギーを取得することが可能な圧電デバイスであってもよい。
【０１６３】
無線電力アンテナ１５１８は、無線で電力を受信するためのアンテナである。無線電力アンテナ１５１８は、特殊目的アンテナであってもよい。代わりに、無線電力アンテナ１５１８は、通信アンテナ１５０８と共に多層アンテナの一部であってもよい。さらなる他の実施形態では、無線電力アンテナ１５１８は、通信アンテナ１５０８の同一のアンテナであってもよい。無線電力アンテナ１５１８は、誘導場を受信し、かつ誘導場が無線電力アンテナ１５１８を通じて捕捉されるときにリアルタイムで電子錠１５００のコンポーネントに電力供給することができる。一部の実施形態では、無線電力アンテナ１５１８は、蓄電デバイス１５１４に結合され、それによって、受信された電力の全てまたは余剰の部分が蓄えられてもよい。
【０１６４】
一部の実施形態では、システム環境はまた、外部掛け充電器１５２０を含んでもよい。外部掛け充電器１５２０は、無線電力アンテナ１５１８の周囲または近くでＲＦ場を生成することを通じてなど、誘導を通じて蓄電デバイス１５１４を充電することができる。一部の実施形態では、無線電力アンテナ１５１８および／または電力収集デバイス１５１６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  ＬＥなどのＢｌｕｅｔｏｏｔｈを通じて電力を受信するように構成されてもよい。例えば、電力収集デバイス１５１６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号を通じて誘導的に電力を受信することができる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号から受信された電力は、電子錠１５００内の他のコンポーネントを起動するのに十分となることがある。同様に、電力収集デバイス１５１６および／または無線電力アンテナ１５１８は、ｉＢｅａｃｏｎ（登録商標）プロトコルなどの任意の他の通信プロトコルに対して誘導的に電力を取得するように構成されてもよい。
【０１６５】
いくつかの実施形態では、電子錠１５００は、１つまたは複数のセンサ１５２２を含む。センサ１５２２は、方位センサ（例、加速度計、ジャイロスコープ、コンパス）、位置センサ、温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、光センサ、カメラ、電力監視システム、タッチセンサ、改ざん防止センサ（例、磁気センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ）、または、以上の任意の組合せを含んでもよい。マイクロコントローラ１５０２は、前記１つまたは複数のセンサ１５２２に、計測を問い合わせることができる。また、前記１つまたは複数のセンサ１５２２は、一定の条件が満たされた場合、マイクロプロセッサ１５０２に割り込み信号を直接送ることができる。そのような条件としては、前記改ざん防止センサが、何者かが電気錠１５００を物理的に損壊している場合、何者かが電磁パルスを送っている場合、または何者かが磁石を使用している場合など、電子錠１５００が改ざんされつつあることを検出するなどが挙げられる。
【０１６６】
いくつかの実施形態では、電子錠１５００は、錠ノブ１５２４を備えることができる。錠ノブ１５２４は、電子錠１５００のスマートシリンダ１５２６に連結可能である。錠ノブ１５２４は、蓄電デバイス１５１４など、１つまたは複数の電池を備えることができる。また、任意には、スマートシリンダ１５２６内の予備室も、蓄電デバイス１５１４など、１つまたは複数の電池を内蔵することができる。スマートシリンダ１５２６は、マイクロプロセッサ１５０２、メモリ１５１２、作動ドライバー１５０６、またはそれらの任意の組合せなど、電子錠１５００の１つまたは複数の構成部分を含んでもよい。錠ノブ１５２４内に電池を置くと、錠ノブ１５２４が交換可能であり、したがって、電子錠１５００に流れる電力が低いとき、電力補充のために錠ノブ１５２４といっしょに電池を交換することができるので、便利である。また別の実施形態では、錠ノブ１５２４内の電池は、マイクロＵＳＢまたは誘導技術を用いて充電することができる。
【０１６７】
一般的なデッドボルト作動施錠機構の１つの構成は、テールピース、コア（またはプラグ）、回転シリンダ（または回転コア）、鍵穴、固定シース、施錠ピン、シアーピン、およびハウジングを備える。前記回転シリンダは、コア内に嵌合し、鍵穴、ならびに、施錠ピン／シアーピンの動きのためのいくつかの通路を備える。鍵が鍵穴に入ると、鍵の切り込みが様々な標準サイズのピンと接触する。適切な形状を持った鍵は、施錠ピンを持ち上げ、施錠ピンの約１／１６”上にあるシアーピンをシアーラインに合わせる。シアーラインにおいて、施錠ピンの上面は、回転シリンダの面と同じ高さになり、シアーピン全体が固定シースに格納される。この配置で、回転シリンダは、鍵の動きとともに自由に回転する。施錠状態では（または、適正でない鍵が挿入された場合）、シアーピンの位置により、回転が妨げられ、このシアーピンは回転剪断力の全てを受ける。
【０１６８】
デッドボルトを取り付けた場合は、テールピースは、切り込みを通って、デッドボルトのハウジング内に入り、直接、錠の内部ノブの中に配置される。デッドボルトハウジング内の空間的および機械的制約により、テールピースは、角度９０度しか自由に回転できない。テールピースの９０度回転は、回転の方向に応じて、デッドボルトを完全に後退させるか、または延伸する。この回転は、（ドアの内部の）内部ノブの回転に直接連動する。内部ノブが回転すると必ず、テールピースも回転する。テールピースとシリンダとの結合は、多様である。ある構成は、レイジーテールピースとして知られるものを備える。この構成では、回転コアが、回転コアの内径（ＩＤ）からテールピースの外径（ＯＤ）まで延びる切り込みを有する。コアの内部において、テールピースは、回転シリンダが、テールピースの周囲を、テールピースに接触せずに、角度１８０〜２７０度（テールピースのタイプにより異なる）自由に回転できるように、非対称に、また前記の切り込みとの関係において、切り欠かれている。この自由回転周期、または「たるみ」は、利用者が、外側から回転シリンダを回転させることなく、内側からドアを施錠することを可能にする。鍵が錠に挿入されると、利用者は、９０度のたるみを回転させる。そこで、回転シリンダの切り込みは、テールピースと接触し、次の９０度で、利用者は、デッドボルトと内部ノブを同時に作動させる。鍵を取り出すために、利用者は、反対方向に、約１８０度のたるみを、回転させ、鍵を初期位置に戻す。利用者がこの位置から再度ドアを施錠したい場合は、この初期状態に戻すために回した方向と同じ方向に、この方向をさらに、９０度回転させてもよい。
【０１６９】
図１６Ａは、ドア錠に取り付けた直流モータを備える電子錠の側面図である。図１６Ｂは、施錠−解錠過程において異なる配置にある、図１６Ａの電子錠の、断面図である。図１６Ｃは、図１６Ａの電子錠の斜視図である。図１６Ｄは、図１６Ａの電子錠の施錠状態の特定断面図である。図１６Ｅは、図１６Ａの電子錠の解錠状態の特定断面図である。
【０１７０】
最も内側にある暗影色の部品は、モータファンである。モータファンの中心は、モータの駆動シャフトに固定されている。モータファンの左ウィングの穴は磁石を内蔵しており、これは、淡影色のコアの底部の円形切り欠きに配置されている別の磁石に反発する。モータファンの右側のウィングは、中心の磁石に引きつけられる磁石を内蔵している。この斥力と引力は、モータブロックを、初期施錠位置に保持し、ピンがモータファンから取り除かれ、モータへの電力が供給停止されると、自動戻り機構として作用する。施錠ピンは、解錠位置では、暗影色のモータファンの大きな切り欠きに嵌合する。施錠されると、ピンは、固定の交換可能コア（「ＩＣコア」）（無影部分として図示）の三角形の切り欠きに収まる。モータは、淡影色の部品の中心に在る。淡影色の部品は、プラグのコアである。このコアは、ノブに固定され、ノブが回転すると、モータとともに、このコアが回転する。この構成では、プラグ全体がＩＣコアであり、シリンダの中に嵌合する。ＩＣコアの上部部分は、回路を内蔵する。金属は電話の信号または送電能力に干渉する潜在的可能性があるので、アンテナは、淡影色のコア部品に接続しているプラスチックのノブに収納されている。
【０１７１】
固定ＩＣコア（固定シース）の三角形の切り欠きの上に、円形切り欠きがあり、ここには別の磁石が収納される。この磁石は、回転コアが初期位置にあるとき、施錠ピンを保持し、引っ込めておく。これに代わり、ばねを施錠ピンに固定することによっても、これは達成可能であるが、低電力システムを実現するためには、摩擦を可能な限り低減する必要があることに注意することが重要である。したがって、施錠ピンは、初期位置ではモータファンに接触すべきではない。前記のばねまたは磁石は、施錠ピンを、モータファンの真上の空中位置に保持する。利用者が施錠状態のノブを回そうとすると、前記のピンは、ファンと接触し、ノブが手放されると、初期位置に引っ込む。
【０１７２】
電話キーの有効性が確認された後、モータファンが回転される時、ピンは、ばねまたは磁石の利用により、モータファンの上に、前記の状態に維持されるべきである。この点で、重力が効果を顕してはならない。ピンがモータファン内の隙間に入って行くことを可能にするのは、唯一、内部シリンダの回転であるべきである。さらに、利用者がノブ／回転シリンダ複合体を初期位置に戻したときには必ず、ピンは自動的に固定シース内に引っ込むべきである。この場合、ピンが取り除かれた後、モータは、リセットされた磁石のせいで、自動的に、その施錠状態に戻る（例えば、モータへの電力が供給停止された後、モータを解錠位置に保持するのは、施錠ピンのみとすることができる）。
【０１７３】
いくつかの型のシリンダプラグは、作り付けのテールピースを含む。この設計では、テールピースは、テールピースアダプタを介してプラグに結合される。テールピースは、シリンダ内に固定され、プラグは、シリンダ内の円形取り付け具を介してテールピースに接続する。この設計は、レイジーテールピースを組み込まない。レイジーテールピースが組み込まれる場合は、テールピースアダプタに切り込みを作り／追加し、この切り込みを補完するようにテールピースを適合させることができる。この切り込みは、回転シリンダが、角度９０度範囲で回転する間のみ、テールピースに結合することを可能にすることができる。
【０１７４】
ＩＣコアマスターキーラッチ
一般的なＩＣコアでは、錠前師は、錠の遠端の追加ピンに整合する追加の切り込みを持つ、わずかに長い鍵を使用することにより、シリンダからコアを完全に取り外すことができる。このマスターキーが挿入されると、この鍵は、この遠端ピンを、鍵の回転を錠の遠端の機械的カラーの回転に連動させる位置に押し込む。このカラーの回転は、金属ラッチが錠の中に入る線形動作を引き起こし、コアをシリンダから解放する。
【０１７５】
この追加ラッチを「スマートコア」の中に実装する方法としては、少なくとも以下の３つが可能である。
１．  一般的なＩＣコアの場合と同様、機械的ラッチを装備する。錠前師は、鍵を、コアの後部または前部から挿入して、ＩＣコアを取り外し、交換することができる。
２．  シリンダ内のコアの後部に、単にコアを設置位置に保持するねじを追加する。コアを取り外す方法は、ハウジングを分解し、ねじを取り外すことである。
３．  ノブの回転をラッチの運動に連動させるためにピンを電気的に動かす追加のモータまたはソレノイドを付ける。この使用のケースとして以下のようなものであろう。利用者は、錠の特別な取り扱い権限を有し、電子マスターキーを提示する。キャップが、通常のケースと同様、充電されるが、このたびは、一般的な使用の場合の２倍または３倍まで充電される。キャップは、別々の２つのモータ、すなわち、（標準的なケースでは）コアの回転を可能にする一般的なモータとコアの回転をラッチカラーに連動することを可能にする別のマスターモータとに、同時に放電する。利用者は、コアを取り外す。
【０１７６】
耐久性向上のための代替的モータファン
モータファンの設計に関する主な課題は、一般的な錠の構成とは対照的に、錠の内部機構の中に入って行くように施錠ピンが作動されることに主として関わる。モータが施錠位置にあるときに、何者かが日常的に大量の回転力をノブに加えるような場合には、セキュリティ及び耐久性の課題が生じる可能性がある。摩擦をなくすという理由で、モータファンは、モータハウジング内で「自由浮遊」しており、切り込みとモータ駆動シャフトとのみに接触している。大きな外力が、駆動シャフト上に曲げモーメントを引き起こすことがあり、この曲げモーメントは、同様のことが何度か起こった後に、アクセスできなくなるまでモータファンを曲げてしまう可能性がある。これに対して考えられる解決方法は、モータファンのために、さらに軸受支持または接触点を追加することによるシステム摩擦の増加を伴うであろう。また、ノブの回転が施錠ピンを介して駆動シャフトに曲げモメントを加えないようにモータの向きを変えることも可能である。それを行うためには、モータシャフトの方向が施錠ピンの下方向運動の方向と平行であるようにモータの向きを変えることになる。
【０１７７】
別の代替的方法は、問題の組み立てを考え直して、利用者によるトルクが施錠ピンを内部機構に押し込むのではなく、モータの直接的運動により施錠ピンがシアーラインまで動かされるようにすることである。この方が、実際の機械的な鍵の働き方に沿っている。鍵の切り込みは、鍵が挿入されたとき、ピンが上方に持ち上げられ、コアの内部構造から外へ出るように、傾斜が付けられている。これは、モータファンの形状をカム形状に変えることによって実現することができる。図１７は、非対称のカム形状に適合された、図１６Ａの電子錠のための直流モータの断面図である。図示した通り、非対称のカム形状は、時計回りに回転して、施錠ピンに接触する。この運動は、施錠ピンを持ち上げて、ピン通路に（シアーラインまで）押し込み、コアの回転を可能にする。
【０１７８】
別の代替的方法は、錠の内部機構を再設計し、ピンをまったく取り除いてしまうことを含む。ある構成は、幾何的結合と呼ばれるであろう。モータが、テールピースに直接接続される回転シリンダ内に固定される。駆動シャフトに、中空形状（楕円形または長方形もあり得る）が付与される。ノブは、別の補完的内部形状に接続され、この補完的形状は、この形状と駆動シャフトの中空形状との位置が整合したとき、前者は後者内に嵌合する。錠が「解錠」する場合、モータは、駆動シャフトの形状がノブの形状と位置整合するように回転したのである。利用者は、ノブを内側に押し込み、ノブの形状（雄型）を駆動シャフトの形状（雌型）に結合する。そこで、利用者はノブを回し、ここで、ノブは回転シリンダおよびテールピースの回転に連動する。錠が「施錠」されているとき、モータおよび駆動シャフトの形状とノブの形状とが位置不整合である。利用者はノブを内側に押し込むが、ノブの形状が駆動シャフトの形状に結合できず、したがって、利用者はシリンダを回すことができない。ノブは、一定距離内側に押された場合にのみ回転するように装備することができる。
【０１７９】
錠ノブの設計
ＩＣコアの設計における主要課題の１つは、見た目が魅力的で、利用者にとって自然な、ノブを作成することである。一般的な錠ハウジングは、ドアから突出しているので、ドアに、さらに押し出されている物（例、ノブ）を付けるのは、見た目によくないかも知れない。ノブは、ＮＦＣ信号を受信するアンテナを内蔵するのに十分な大きさである必要がある。アンテナ設計を生業とする専門的設計者も存在するので、そのような設計者に相談するのもよい考えであろう。ＮＦＣチップを何かに接触させるとき、自然な形で電話を保持するには、指先で電話を保持する必要がある。これはかなりぎこちない動きで、指先がさらに別のことに関わると、利用者が電話を落とすリスクにさらされるかも知れない。ノブは、電話とこのぎこちない保持の形を支える方向に向けられるべきである。可能な設計の１つは、全体が薄いプラスチックケースであって、ＩＣコアに取り付けられ、コアがシリンダに挿入されるときハウジング全体を覆って嵌合するものであろう。シリンダにさらに押し出されている物を取り付けるより、シリンダの周囲に沿って嵌合する回転シェルを取り付ける方が理に適っているだろう。このシェルノブは、（作り付けの）突出シリンダ側に置かれる。これは、見た目にもより満足し得るものであり、小さな押し出された形のノブまたはＩＣコア面のサイズにアンテナを制限するのではなく、シリンダの全表面にアンテナを広げることを可能にする。
【０１８０】
以下の考察、およびそれに続く請求の範囲において、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  およびｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）、または、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  およびｃｏｍｐｒｉｓｅ  （構成される）という用語は、非制限用法として使用されており、そのように読まれなければならない。すなわち、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ…（…を含むが、それに限定されない）を意味すると解釈されるべきである。
【０１８１】
さらに、以下の考察、およびそれに続く請求の範囲において、ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｌｏｃｋ  （電子錠）およびｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｌｏｃｋｉｎｇ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  （電子施錠機構）という用語は、広い範囲の意味を付与されており、電流によって作動（係合および／または分離）される、あらゆる施錠デバイスを意味する。電子錠または電子施錠機構は、マイクロプロセッサを含んでも、含まなくてもよい。
【０１８２】
明細書には、実施形態を完全に理解させるために、多くの特定的詳細が記載されている。しかし、実施形態は、特定的詳細がなくても実施可能であることが明らかであろう。実施形態がわかりにくくなるのを避けるために、いくつかのよく知られた回路、構成配置、システム、プロセスステップは、詳細に開示されていなくてもよい。
【０１８３】
実施形態を示す図は、準概略図であり、縮尺図ではない。特に、図面において、一部の寸法は、表現の明確性を目的にしており、誇大に示されている。同様に、図示の容易さのために、図面の各図は、全体に、同じような方向を向いたものを示しているが、この図の描き方は、大方は、任意に基づくものである。一般に、実施形態は、いかなる方向性でも実施可能である。
【０１８４】
実施形態は、特定の最良の形態に関連して記述されているが、明細書に照らして、当業者にとっては、多くの代替、修正、変形は明らかであるものと理解されなければならない。したがって、記載された請求項の範囲に入る前記のあらゆる代替、修正、変形を包含することが意図されている。本明細書において、ここまでに、記載した、または、添付図面に図示した事項は全て、例示的かつ非制限的意味に解釈されなければならない。
【０１８５】
例えば、いくつかの実施形態は、マイクロプロセッサ、施錠部材を作動する作動ドライバー（例えば、電動デバイス）、マイクロプロセッサが伝動デバイスを作動させるべきかどうかを決定するために、通信デバイスから認証データを受信するアンテナ、および、蓄電デバイスからなる電子錠を含む。前記の電動デバイスは、双安定ソレノイドとすることができる。前記の電動デバイスは、前記の電動デバイス直流モータとすることができる。前記のアンテナは、前記の少なくとも１つの蓄電システムによって供給される電力を補うために、遠隔の通信デバイスから電力を受け取るように構成することができる。
【０１８６】
前記の電子錠は、さらに、蓄電システムからの電力またはアンテナを介して通信デバイスからから受け取る電力を補うために、エネルギーを収集するエネルギー収集コンポーネントを備えることができる。前記のエネルギー収集コンポーネントは、光電池コンポーネントとすることができる。前記のエネルギー収集コンポーネントは、電子錠の周囲の環境音からエネルギーを獲得する圧電コンポーネントとすることができる。前記の環境発電部は、電子錠に取り付けられた施錠対象の運動エネルギーを捕捉するものであってもよい。
【０１８７】
前記のアンテナは、着脱可能とすることができる。さらに、前記の電子錠は、外部デバイスから電力を受け取るように構成された追加アンテナを備えることができる。前記の追加アンテナは、通信デバイスから電力を受け取るように構成することができる。
【０１８８】
さらに、前記の電子錠は、ジャイロスコープあるいは加速度計、フォトセルあるいはカメラ、温度、気圧あるいは湿度センサ、蓄電デバイスの属性モニタ、改ざんモニタ、または以上の任意の組合せなど、１つまたは複数の問い合わせ可能な環境感知デバイスを備えることができる。
【０１８９】
前記の電子錠は、さらに、前記の電動デバイスを改ざんから保護するために、電子錠の少なくとも一部を囲む磁気障壁を備えることができる。該時期障壁は、スチールであってもよい。前記の電子錠は、さらに、外部利用者状態通知システム（例えば、短距離通知システム）を備えることができる。前記の外部利用者状態通知システムは、音声発生器とすることができる。前記の外部利用者状態通知システムは、電灯とすることができる。
【０１９０】
アンテナを介したリモート電力供給は、電磁界誘導技術により可能にされるものであってもよい。電磁界誘導技術は、ＩＳＯ  １４４４３、またはＩＳＯ  １５６９３、またはＲＦＩＤ、または近接場無線通信あるいは類似の技術であってもよい。作動ドライバーは、外部通信デバイスからの認証の受信に対応して施錠部材を係合する、および／または、外部通信デバイスからの認証の受信に対応して施錠部材を分離するように、構成することができる。
【０１９１】
マイクロプロセッサは、公開鍵暗号または対称鍵暗号を利用して認証を復号するように構成することができる。マイクロプロセッサは、アンテナを通じて受信した通信デバイスの状態情報に基づいて、作動ドライバーに施錠部材を作動させる命令を与えるように構成することができる。電子錠は、さらに、エネルギー収集のために追加のアンテナを備えることができる。前記のアンテナは、アンテナの固有寄生容量を低減するためにオフセット層を有する複数の導体を用いる、多層アンテナとすることができる。前記のアンテナは、最上部の金属層と最下部の金属層の間の寄生容量を低減するとともに、アンテナの自己共振周波数を増大させる、ＰＣＢ（例えば、厚さ０．０５〜０．０８インチの範囲のもの）とすることができる。前記のアンテナは、電動デバイスに電力供給すると共にマイクロプロセッサに電力供給するために十分なエネルギーを引き出すために３層を含むことができる。電子錠は、さらに、アンテナに結合された通信回路を備えることができる。３層のうちの１つは、通信回路に電力供給するために、電力を引き出すように構成することができる。
【０１９２】
前記の電子錠は、さらに、整流器、および、単一のコンデンサを用いる整合ネットワークを備え、アンテナを近接場通信（ＮＦＣ）動作周波数に同調させ、最大電力をアンテナから整流器に送るものとすることができる。前記の電子錠は、さらに、電圧低下および電圧損失を防ぐために、調節可能なレギュレータ回路から入力されるモータおよびセンサを含むことができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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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５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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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１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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