特開 2024-137185 スマートロック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137185

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】スマートロック

(51)【国際特許分類】

   E05B 47/00 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

E05B47/00 J

E05B47/00 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048602

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】501398606

【氏名又は名称】ＦＣＬコンポーネント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】マンターウィワン ナパドン

(57)【要約】

【課題】ギヤを移動させる機構が不要である一方で、手動操作も行えるスマートロックを提供する。
【解決手段】スマートロック１０は、駆動モータ２２と、駆動モータ２２によって回転駆動され、円周方向に沿って所定の間隔で配置された歯を備えた第１の歯部６６と、第１の歯部６６に隣接して設けられ、歯の配置されていない領域とを有する駆動ギヤ２４と、全周方向に沿って所定の間隔で配置された歯を備え、第１の歯部６６と係合する第２の歯部６４を有し、第１の歯部６６と係合状態にあるときは駆動モータ２２によって回転可能であり、第１の歯部６６と係合状態にないときは駆動モータ２２による駆動力の伝達が遮断される従動ギヤ２８と、従動ギヤ２８の回転により駆動される保持部５８と、を有する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動モータと、
前記駆動モータによって回転駆動され、円周方向に沿って所定の間隔で配置された歯を備えた第１の歯部と、前記第１の歯部に隣接して設けられ、歯の配置されていない領域とを有する駆動ギヤと、
全周方向に沿って所定の間隔で配置された歯を備え、前記第１の歯部と係合する第２の歯部を有し、前記第１の歯部と係合状態にあるときは前記駆動モータによって回転可能であり、前記第１の歯部と係合状態にないときは前記駆動モータによる駆動力の伝達が遮断される従動ギヤと、
前記従動ギヤの回転により駆動される保持部と、
を有する、スマートロック。

【請求項2】

前記駆動ギヤの前記第１の歯部と前記従動ギヤの前記第２の歯部とが係合状態にあるか否かを検出する検出部を有する、請求項１に記載のスマートロック。

【請求項3】

前記検出部はさらに、前記駆動ギヤの前記第１の歯部と前記従動ギヤの前記第２の歯部とが係合状態にないときの前記従動ギヤの回転角度位置を検出する、請求項２に記載のスマートロック。

【請求項4】

前記検出部は反射型センサを有し、前記従動ギヤは、前記反射型センサからの光の反射率が周方向に沿って異なるグラデーション部を有し、前記駆動ギヤは、前記駆動ギヤと一体的に回転する回転板を有し、前記回転板は、前記第１の歯部よりも径方向外側でかつ、前記第１の歯部が形成されていない角度位置に形成された開口部を有する、請求項３に記載のスマートロック。

【請求項5】

携帯端末と通信可能な通信部と、
前記通信部が受信したデータ及び前記検出部の検出結果に応じて前記駆動モータを制御する回転制御部と、
を有する、請求項２に記載のスマートロック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スマートロックに関する。

【背景技術】

【0002】

スマートロックは、パスワード入力、指紋認証、又はスマートホン等の電子機器からの遠隔操作等によってドアの開錠・施錠を行う装置であり、サムターン等のドアノブを回すための手段と、該手段を回転駆動するモータ等の手段とを備えるものが知られている。

【0003】

サムターンによってドアの施錠又は開錠を手動で行う機能を確保しつつ、ドアの開閉を検知するセンサを設け、自動的に施錠と開錠を行えるようにしたオートロックアタッチメントが知られている。

【0004】

またサムターンを回転させる連動機構と、連動機構を駆動する駆動手段と、サムターンの施錠位置と開錠位置とを検出する検出手段とを設け、施錠時にサムターンを手動で回転させると、サムターンを自動的に施錠位置に戻す不正開錠防止機能を有する電気錠が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－０２８２５９号公報

【特許文献2】実用新案登録第３０８９４９９号公報

【特許文献3】特開２００５－２４８４５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般的なスマートロックでは、モータの駆動力を利用して、ギヤを介してサムターンを操作するが、モータを駆動させないときは手動でもサムターンを操作できることが求められる場合が多い。しかし、サムターンがギヤを介してモータに接続されたままであると、モータの反力が大きいため手動ではサムターンを操作できない。

【0007】

スマートロックでは、ギヤを移動させる機構を設けることでモータの駆動力がサムターンに伝達しないようにすることができるが、そのような機構を設けることはスマートロックのコストアップ及び大型化につながる。さらに、そのようなスマートロックでは、サムターンの回転位置を検出するセンサに加え、モータとサムターンとの接続状態を検知するセンサも必要となる場合があり、これもコストアップにつながる。よってギヤを移動させる機構が不要である一方で、手動でのサムターン操作も行えるスマートロックが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様は、駆動モータと、前記駆動モータによって回転駆動され、円周方向に沿って所定の間隔で配置された歯を備えた第１の歯部と、前記第１の歯部に隣接して設けられ、歯の配置されていない領域とを有する駆動ギヤと、全周方向に沿って所定の間隔で配置された歯を備え、前記第１の歯部と係合する第２の歯部を有し、前記第１の歯部と係合状態にあるときは前記駆動モータによって回転可能であり、前記第１の歯部と係合状態にないときは前記駆動モータによる駆動力の伝達が遮断される従動ギヤと、前記従動ギヤの回転により駆動される保持部と、を有する、スマートロックである。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、スマートロックを手動操作可能とするためにギヤを移動させる機構等が不要となり、スマートロックの小型化及び低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係るスマートロックを示す斜視図である。

【図2】スマートロックの取り付け対象を示す斜視図である。

【図3】スマートロックの主な構成要素を示す斜視図である。

【図4】図３において駆動ギヤ及び従動ギヤを除外した状態を示す斜視図である。

【図5】スマートロックおよび携帯端末の機能ブロック図である。

【図6】駆動ギヤ及び従動ギヤの構成例を示す側面図である。

【図7】図６の構成例を別角度からみた斜視図である。

【図8】駆動ギヤ及び従動ギヤの要部の一例を示す斜視図である。

【図9】従動ギヤのグラデーション部を模式的に示す図である。

【図10】グラデーション部における濃淡とセンサの反射率との関係を例示するグラフである。

【図11】駆動ギヤと従動ギヤとが係合している状態を示す部分断面図である。

【図12】駆動ギヤと従動ギヤとが係合していない状態を示す斜視図である。

【図13】駆動ギヤと従動ギヤとが係合していない状態を示す部分断面図である。

【図14】アンロック状態における駆動ギヤ及び従動ギヤを示す図である。

【図15】駆動ギヤが回転しているときの駆動ギヤ及び従動ギヤを示す図である。

【図16】ロック状態における駆動ギヤ及び従動ギヤを示す図である。

【図17】スマートロックにおける処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、好適な実施形態に係るスマートロック１０の斜視図である。スマートロック１０は、筐体１２と、筐体１２内に配置される駆動機構１４（図３－４を参照）とを有する。スマートロック１０は例えば、図２に部分的に示すようなドア１６に設けられたサムターン式のドアノブ１８を遠隔操作又は手動操作により回転させることができるように構成されている。手動操作では、後述する従動ギヤ２８に接続された操作ノブ２０を回転させることにより、ドアノブ１８を回転させることができる。

【0012】

スマートロック１０はドア１６に対し、両面粘着テープ又は接着剤等の種々の手段によって取付け可能である。ドアノブ１８はサムターンに限らず、レバーやラッチ等、回転又は移動させることでドアを開閉するものも含み得る。

【0013】

図３－４は、ドアノブ１８を回転駆動するための駆動機構１４の一構成例を示す。駆動機構１４は、駆動モータ（以降、モータと略称する）２２と、モータ２２によって回転駆動される駆動ギヤ２４と、モータ２２の回転トルクを駆動ギヤ２４に伝達するギヤユニット２６と、駆動ギヤ２４に係合し、ドアノブ１８を保持し又はドアノブ１８に取付けられることでドアノブ１８を回転させる従動ギヤ２８を有し、その全体は筐体１２内に収容可能である。但し図３－４では説明のため、筐体１２については、ドア１６に取付けられる底部３０のみを図示している。

【0014】

ギヤユニット２６は少なくとも１つのギヤを有し、図３－４では２つのギヤ３２及び３４が示されている。モータ２２が回転すると、モータ２２の駆動トルクがギヤユニット２６を介して駆動ギヤ２４に伝達され、駆動ギヤ２４が回転する。ギヤユニット２６を構成するギヤの個数や歯数は、モータ２２の仕様やドアノブ１８の所望の回転速度等に基づいて適宜選択可能である。

【0015】

図４に示すように、支持基板４０の筐体１２内の固定位置に、反射型センサ３８が配置される。反射型センサ３８は、例えばフォトリフレクタであり、駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っているか否かを検出し、さらに従動ギヤ２８の回転角度位置を検出するように構成された検出部３６（後述する図５を参照）を構成する。検出部３６の機能については後述する。

【0016】

筐体１２内には、プロセッサ４２や通信モジュール４４等が搭載された制御基板４６も収容可能であり、プロセッサ４２は、スマートホン等の携帯端末からの遠隔操作に基づいてモータ２２を制御するように構成されている。

【0017】

図５は、スマートロック１０及びスマートロック１０と通信可能なスマートホン等の携帯端末５０の機能ブロック図である。携帯端末５０は、上述の通信モジュール４４に相当するスマートロック１０の第１通信部と通信可能な、通信モジュール等の第２通信部５２と、ユーザの入力を受付可能なタッチパネル等のインターフェース５４とを有し、スマートロック１０に対して、指示の送信や種々のデータの送受信を行うことができる。一方、スマートロック１０は、携帯端末５０の第２通信部５２と通信可能な第１通信部４４と、反射型センサ３８及び後述するグラデーション部５６を含む検出部３６と、第１通信部４４が受信したデータに基づいてモータ２２を制御する回転制御部とを有し、本実施形態ではプロセッサ４２が回転制御部に相当する。このような構成により、ドア１６の施錠・開錠を携帯端末５０からの遠隔操作によって行うことができる。

【0018】

以下、ドアノブ１８の手動操作を可能にする構成について説明する。図６は駆動ギヤ２４及び従動ギヤ２８を含むスマートロックの構成例を示す図であり、図７は図６を別方向から見た図であり、図８は駆動ギヤ２４及び従動ギヤ２８の要部を示す斜視図である。従動ギヤ２８は、ドアノブ１８に取付けられ又はドアノブ１８を保持する保持部５８と、操作ノブ２０が取付けられる操作部７０とを有し、駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っていないときは、操作ノブ２０を手動で回転することで保持部５８を回転させ、ドアノブ１８を回転させることができる。なお図６－８では、上述のギヤユニット２６は省略している。また図６－１６では、主たる構成要素についてのみ説明する関係上、各構成要素の大きさや配置等は図３－４とは異なる場合があることに留意されたい。

【0019】

駆動ギヤ２４は、駆動ギヤ２４の回転軸線回りの円周方向に沿って設けられた第１の歯部６６を有する。第１の歯部６６は所定の間隔で配置された複数の歯を備えており、駆動ギヤ２４の回転軸線回りの円周方向に沿って部分的に設けられ、歯の設けられていないそれ以外の領域と区別される。好ましくは、駆動ギヤ２４は複数の第１の歯部６６を備えており、歯の設けられていない領域と交互に配置される。本実施形態においては、駆動ギヤ２４の回転軸線を中心に点対象となるよう第１の歯部６６が２か所に設けられ、当該２か所の第１の歯部６６の間には、それぞれ歯の設けられていない領域が設けられる。

【0020】

従動ギヤ２８は、回転軸線回りの全周に沿って所定間隔に歯が設けられた、第２の歯部６４を有する。駆動ギヤ２４に設けられた第１の歯部６６は、従動ギヤ２８に設けられた第２の歯部６４と係合することで、モータ２２の駆動力を従動ギヤ２８に伝達することが可能となる。駆動ギヤ２４において第１の歯部６６は前述したとおり部分的に設けられているため、駆動ギヤ２４が図８に示すような第１の回転角度位置にあるときは、駆動ギヤ２４の第１の歯部６６と従動ギヤ２８の第２の歯部６４は互いに係合し、モータ２２の駆動力が従動ギヤ２８に伝達される。この状態においては、従動ギヤ２８の手動操作はできない。従動ギヤに伝達された駆動力は保持部５８を回転させ、ドアノブ１８を回転させることができる。

【0021】

他方、駆動ギヤ２４が回転し、従動ギヤ２８における第２の歯部６４が駆動ギヤ２４における歯の設けられていない領域に正対すると、第１の歯部６６と第２の歯部６４の係合は解かれ、駆動力の伝達は行われない。この状態においては、従動ギヤ２８の手動操作が可能となる。

【0022】

図示例の駆動ギヤ２４は、第１の歯部６６よりも大径でかつ、第１の歯部６６と一体的に回転する回転板６７を有する。回転板６７は、第１の歯部６６よりも径方向外側でかつ、第１の歯部６６が形成されていない角度位置に形成された開口部６８を有し、図示例の開口部６８は円弧状のスリットである。反射型センサ３８は、従動ギヤ２８のグラデーション部５６に対向する位置に配置され、反射型センサ３８は、回転板６７の歯部６６側の面とは反対側の面にある支持基板４０に設けられており、開口部６８を通して従動ギヤ２８のグラデーション部５６を検出するように配置されている。なお本開示における開口部６８は、切り欠き状のものも含む。

【0023】

図９は、グラデーション部５６を模式的に示す図である。グラデーション部５６は、周方向について光の反射率が異なるように形成されている。図示例のグラデーション部５６は、操作部７０が設けられていない従動ギヤ２８の面に形成されたリング状の凸部であり、その周方向について濃色部６０から淡色部６２まで徐々に濃度が変化するように構成されている。

【0024】

図１０はグラデーション部５６における濃淡と反射型センサ３８の反射率との関係を例示するグラフである。反射型センサ３８からグラデーション部５６に光を照射すると、グラデーション部５６の濃淡に応じて光の反射率が異なるので、反射型センサ３８を使用することで従動ギヤ２８の回転角度位置を求めることができる。なおグラデーション部５６は図９の例に限られず、例えば、濃淡は５°刻み、１０°刻み、１５°刻み等の所定の角度間隔で段階的に変化してもよい。また周方向に異なる反射率を実現する手段として、濃淡以外にも模様や表面の形状（凹凸等）、反射率を用いて従動ギヤ２８の角度位置を所定の精度で検出できる種々の手段が利用可能である。

【0025】

図１１は、図８に対応する状態、すなわち駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っている状態を示す部分断面図である。この状態では、回転板６７は、反射型センサ３８からの光が従動ギヤ２８のグラデーション部５６に向かわないように遮断するような回転角度位置にあり、回転板６７が反射型センサ３８の検出距離未満に位置するので、反射型センサ３８は略ゼロの一定の値を出力することになり、従動ギヤ２８の角度位置を検出することはできない。しかし上述のプロセッサ４２等は、反射型センサ３８が一定の値を出力していることを以って、駆動ギヤ２４の歯部６６と従動ギヤ２８の歯部６４とが係合している、すなわち駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っていると認識することが可能である。

【0026】

図１２は、駆動ギヤ２４が上述の第１の回転角度位置とは異なる第２の回転角度位置にある状態、すなわち駆動ギヤ２４の歯部６６と従動ギヤ２８の歯部６４とが係合していない状態を示す斜視図であり、図１３は、図１２に対応する状態を示す部分断面図である。この状態では、従動ギヤ２８は、操作部７０を回転させることで手動操作による回転が可能であり、操作ノブ２０は、操作部７０に接続されているので手動操作による回転が可能である。回転板６７は、反射型センサ３８からの光が開口部６８を通って従動ギヤ２８のグラデーション部５６に向かうような回転角度位置にあるので、反射型センサ３８はグラデーション部５６の反射率に応じた値を出力し、この値に基づいて従動ギヤ２８の回転角度位置を検出することができる。また上述のプロセッサ４２等は、反射型センサ３８がグラデーション部５６の反射率に応じた値を出力したこと、すなわち検出部３６が従動ギヤ２８の角度位置を出力したことを以って、駆動ギヤ２４の歯部６６と従動ギヤ２８の歯部６４とが係合していない、すなわち駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っていないと認識することも可能である。

【0027】

図１４－１６は、従動ギヤ２８の種々の角度位置を示す図である。図１４は、駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っておらず、かつ従動ギヤ２８がアンロック位置にある状態、すなわち従動ギヤ２８に保持され又は取付けられているドアノブ１８が「開」の状態を示す。図１６は、駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っておらず、かつ従動ギヤ２８がロック位置にある状態、すなわちドアノブ１８が「閉」の状態を示す。図１５は、図１４と図１６の中間の状態、すなわち駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っており、モータ２２の駆動力が従動ギヤ２８に伝達可能な状態を示す。

【0028】

図１７は、スマートロック１０における処理の一例を示すフローチャートである。先ずスマートロック１０を起動し（ステップＳ１）、反射型センサ３８を用いて、駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っているか否かを検出する（Ｓ２）。通常は、スマートロック起動時は、ドアノブ１８が「開」又は「閉」のいずれかであり、それらはいずれも、駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っていない状態である（図１４又は図１６）。よって通常処理はＳ３に進み、上述の携帯端末５０等からの指示を待つ。

【0029】

スマートロック１０が何らかの指示を含むデータを受信したら、Ｓ４において、その指示がアンロック指示であるか否かを識別する。アンロック指示であるときは、反射型センサ３８を用いて従動ギヤ２８の角度位置を検出し（Ｓ５）、従動ギヤ２８がアンロック位置にあるか否かを判定する（Ｓ６）。

【0030】

Ｓ６において従動ギヤ２８が図１６に示すようなロック位置にあるときは、モータ２２によって駆動ギヤ２４を回転させることにより、図１５に示すように駆動ギヤ２４が従動ギヤ２８に噛み合い、従動ギヤ２８を図１４に示すようなアンロック位置に回転移動させる（Ｓ７）。一方、従動ギヤ２８が既に図１４に示すようなアンロック位置にあるときは、Ｓ７を実行する必要がないので、Ｓ７はスキップする。

【0031】

次のＳ８では、スマートロック１０がアンロック状態であることを示すデータをステータスとして外部に送信し、次のＳ９において、現在の従動ギヤ２８の角度を図示しないメモリ等に記録しておく。その後、処理はＳ３に戻り、スマートロック１０は新たな指示を待つ状態になる。

【0032】

Ｓ１０－Ｓ１３は、Ｓ３において受信したデータがロック指示であるときの処理の一例を示す。Ｓ４の後、反射型センサ３８を用いて従動ギヤ２８の角度位置を検出し（Ｓ１０）、従動ギヤ２８がロック位置にあるか否かを判定する（Ｓ１１）。

【0033】

Ｓ１１において従動ギヤ２８が図１４に示すようなアンロック位置にあるときは、モータ２２によって駆動ギヤ２４を回転させることにより、図１５に示すように駆動ギヤ２４が従動ギヤ２８に噛み合い、従動ギヤ２８を図１６に示すようなロック位置に回転移動させる（Ｓ１２）。一方、従動ギヤ２８が既に図１６に示すようなロック位置にあるときは、Ｓ１２を実行する必要がないので、Ｓ１２はスキップする。

【0034】

次のＳ１３では、スマートロック１０がロック状態であることを示すデータをステータスとして外部に送信し、次のＳ９において、現在の従動ギヤ２８の角度を図示しないメモリ等に記録しておく。その後、処理はＳ３に戻り、スマートロック１０は新たな指示を待つ状態になる。

【0035】

なおＳ２に関し、スマートロック１０の通常の操作では、駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合った状態で停止することはないが、停電やバッテリ切れ等によってそのような状態となる場合も考えられる。よってＳ２において両ギヤが噛み合っているときは、Ｓ１４に進み、安全確保のため、Ｓ１２と同様の操作によってスマートロック１０をロック状態とすることが好ましい。

【0036】

上述の実施形態では、反射型センサ３８、従動ギヤ２８のグラデーション部５６、及び駆動ギヤ２４の回転板６７に形成された開口部６８を組み合わせることで、実質１つの反射型センサ３８によって、駆動ギヤ２４と従動ギヤ２８とが噛み合っているか否かの判定と、両ギヤが噛み合っていないときの従動ギヤ２８の回転角度位置の検出とを行うことができるので、スマートロック１０の小型化及び低コスト化の観点から非常に有利である。しかしこれは一例であり、両ギヤが噛み合っているか否かの判定と、従動ギヤ２８の回転角度位置の検出とをそれぞれ別のセンサで行うことも可能である。

【0037】

本開示によれば、歯部が周方向に部分的に形成された駆動ギヤを使用することにより、ギヤの移動機構等を使用せずに、駆動モータの駆動トルクが従動ギヤに伝わらないようにすることができるので、スマートロックの小型化及び低コスト化が可能となる。また駆動ギヤと従動ギヤとが噛み合っているか否かを検出する機能を有する検出部の使用により、スマートロックが手動操作可能であるかを容易に知ることができる。検出部が従動ギヤの回転角度位置を検出できる機能をさらに具備することで、スマートロックのロック／アンロック操作を容易に行うことができる。またさらに、反射型センサ、従動ギヤのグラデーション部、駆動ギヤと一体的に回転しかつ開口部を有する回転板の使用により、実質１つのセンサで上記２つの機能を実現でき、スマートロックの小型化及び低コスト化に大きく寄与する。

【符号の説明】

【0038】

１０ スマートロック、１２ 筐体、１４ 駆動機構、１６ ドア、１８ ドアノブ、
２０ 操作ノブ、２２ 駆動モータ、２４ 駆動ギヤ、２６ ギヤユニット、
２８ 従動ギヤ、３６ 検出部、３８ 反射型センサ、４２ プロセッサ、
５０ 携帯端末、５６ グラデーション部、５８ 保持部、６４，６６ 歯部、
６７ 回転板、 ６８ 開口部、７０ 操作部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】