JP5066269B2 - 板バネ式マグネットキャッチ - Google Patents

Description

本発明は、戸やカバー類などの開閉部材（扉を含め、以下、これらの総称として「戸」と記す）を枠体に係着した後、再び開く時（以下、「戸開時」と記す）の抵抗を軽減すると共に、戸の跳ね返りによる隙間発生を少なくする、板バネ式マグネットキャッチに関する。

マグネットキャッチは、戸を枠体に係着する簡便な装置として広く利用されているが、幾つかの問題点がある。その一つは、比較的大きな係着力を得ようとすると、戸開時の抵抗が大きくなり、軽い力で滑らかに開けないことがしばしば起こることである。

また、引戸には、特に戸車を備えた軽快な引戸に於いて、閉めた時（以下、「戸閉時」と記す）に跳ね返りによる隙間が生じ易いという問題がある。これと上記戸開時抵抗力の問題も含めた対策案として、磁石を円柱状とし、磁石の底部にコイルスプリングを組み込んだ構造の発明が既になされている。

特開２０００−２４８８１１号公報 特開２００１−７３６１９号公報

磁石の底部にコイルスプリングを組込む上記発明２件は、引戸の跳ね返り防止効果に優れ、磁石が受体に及ぼす吸着力は従来装置と同じままであるが、戸が枠体から離れて受体が磁石を振り切るまでの間に慣性を得て、実感としての戸開時抵抗力を減少させるであろう。これはバネの効果により、戸開時抵抗力は磁石吸着力に等しいという従来概念を破る端緒を与えたものとして、注目される。しかし、コイルスプリングの付いた磁石の埋設作業等、その取り付けが一般家庭では容易に行えないことや、コスト高がその普及を妨げていると思われる。また、装置による吸着力はバネ力に等しくなるから、戸を閉じた状態での吸着力は微弱であり、そのため不安定となり、例えば震動が起こった場合に騒音を発したりすることが懸念される。

本発明が解決しようとする課題は、戸開時抵抗の軽減及び円滑化と、安定した戸閉状態の維持を両立させると共に、戸の跳ね返りによる隙間発生を減少させるようなマグネットキャッチを、簡単構造で、かつ、既存の戸への取付けも容易なように、提供することである。

請求項１記載の発明は、可動体たる戸を枠体に係着するため、その一方に磁石を固定し、他の一方に板バネをその片端だけで固定する構成のマグネットキャッチに於いて、磁着受部の少なくとも一部の板厚及び／または板幅を、板バネ主体部以上とし、かつ、板バネを固定する時点で板バネの固定面を押す方向へ初期バネ力が生じ、その力で板バネ静止時に自身を常に固定面に押し付けるようにした。

磁着受部板厚を主体部より厚くする方法としては、磁着受部を折り曲げて接合する方法が簡便であるが、磁石に対向する鉄片を設け、その全面で板バネと接合しても良く、本発明ではその方法に拘らない。

前記初期バネ力を与える方法としては、板バネ側面視形状が「く」の字形であって、くの字の谷側が板バネ固定面に向くよう前記主体部に僅かな変形を与える方法、または、主体部に前記変形を与え、かつ、板バネ磁着受部の板厚を主体部より大きくし、板厚の段差がある側を固定面に向けて主体部後端を固定する方法がある。

請求項２の発明は、請求項１記載の発明に対し、磁石に対向する鉄片を設けて磁着受部とし、その長さ方向中央部で溶接等の手段により板バネと局部的に接続し、接続していない重なり部は離着自由とした。

図１は、請求項１の発明に掛かる板バネ式マグネットキャッチの基本原理を説明するため、装置の骨子を横方向に誇張し、その挙動を段階的に示した断面図である。

ある重さの戸に固定されたマグネットキャッチの剛性受体が、枠体に固定された磁石の全面に吸着された時の吸着力をＭ₀、磁石と受体間（即ち、戸と枠体間）の距離をｘ、受体が磁石から離れた位置から吸引力Ｎにより引寄せられてしまう限界位置をｘ_１、その時の吸引力をＮ_１とすると、磁石吸引力ＮはＭ₀（ｘ＝０、図１「イ」の状態）からほぼｘ²に反比例して減衰することが一般に知られている。従って明らかに、バネが組み込まれていない従来のマグネットキャッチでは、戸を開くためにはＭ₀以上の強い外力が初め一挙に必要であり、受体が磁石から離脱後も吸引力Ｎが働くものの、それは急激に減衰してｘ＞ｘ_１となれば、跳ね返った戸が引き戻されることはない。

ところが、受体を板バネに置き換えると、磁石吸着力をＭ、バネ力をＰとして、ｘ_１の位置では図１「ロ」の状態になり、ｘ＞ｘ_１となっても、Ｍ＞Ｐである限り、磁石は依然として板バネの少なくとも一部を吸着したままであり、外力が弱まればバネ力Ｐにより戸は引戻される。外力が強まるとｘが増していき、板バネは戸の動きに引きずられて図１「ハ」の状態となる。磁石と板バネの接触面積は縮小するから、磁石吸着力Ｍは急速に減少し、遂にｘに比例して増大するバネ力Ｐの方が大きくなり、板バネは磁石の吸着を振り切って離れる。その限界の状態を図１「ニ」、ｘ＝ｘ_２、Ｍ＝Ｍ_２とすると、当然、ｘ_１＜ｘ_２、Ｍ_２＜Ｍ₀である。即ち、板バネ式マグネットキャッチでは、Ｍ₀より小さな力Ｍ_２で戸を開くことができ、明らかに従来のマグネットキャッチで戸開時の抵抗が大きいという弱点を、軽減することができる。しかも、このように本発明の装置としての吸着力（以下、「装置吸着力」と記す。これは、ばね力Ｐに等しい）は、磁石と受体間の距離ｘに伴い磁石吸着力Ｍが徐々にバネ力Ｐとして蓄積され、従来装置の場合とは全く様相が異なって逆に最大値Ｍ_２まで増大していくから、従来より滑らかに戸を開くことができる。

一方、マグネットキャッチの跳ね返った戸を引戻す能力は、バネが組み込まれていない従来のマグネットキャッチでは、受体が磁石から離脱してしまえば、磁石吸引力Ｎは急速に減衰するから僅かな距離ｘ_１で戸を引戻すことができなくなるのに対し、板バネ式マグネットキャッチでは、既述したように、戸の引戻し可能領域がｘ_１を大きく超えてｘ_２まで拡大する。しかも、バネ力Ｐと距離ｘは比例関係にあるから、従来装置とは全く逆に戸が枠体から離れるほど引戻し力が増大する。但し、前記のＭ_２＜Ｍ₀という限界がある。

既述のように、装置吸着力の最大値Ｍ_２はＭ₀以下であるが、これは戸を係着する力そのものであるし、跳ね返り防止能力を左右する因子でもあるため、小さ過ぎても不満足である。そこで請求項１記載の発明では、磁着受部の少なくとも一部の板幅及び／または板厚を主体部以上として、断面２次モーメントを大きくできるようにしたから、ｘ＝ｘ_２の場面でも板バネと磁石の接触面積の縮小は抑制され、その結果として主体部の柔軟性を維持しながら、装置吸着力の最大値Ｍ_２の過小化を防ぐことができる。他方、板バネがＭ_２で降伏しない範囲で積極的に主体部の板幅を磁着受部より縮小すれば、磁着受部は元のまま主体部のバネ定数が低下するから、同値のＭ_２を維持しながらｘ_２を拡大し、跳ね返り防止能力を高めることができる。

また、戸開時の抵抗を減少させることは、一方では、戸閉状態を保持する力、即ちｘ＝０に於ける装置吸着力、を低下させることを意味するので、僅少な間隙は発生しても直ぐに引戻されるとは言え、戸閉状態が不安定となる可能性がある。そこで本発明では、図１、２、５及び６に示すように、主体部に予め変形を与えて板バネ固定時に初期バネ力を蓄えたから、戸閉状態で一定のバネ力を確保できるようにした。板バネへの初期バネ力を得るには、前記方法に加え、図５に示すように、板バネ磁着受部を主体部より厚くし、板厚の段差がある側を固定面に向けて主体部後端を固定する方法と併用しても良い。

上記の通り、請求項１記載の発明ではある程度Ｍ_２を大きくすることができるが、戸開時の外力の増大と共に板バネは片持ちで磁石から後方より徐々に引き離されていくから、Ｍ_２はＭ₀と等値まではなり得ない。そこで請求項２記載の発明では、磁石と対向する部分を剛性鉄片とし、その長さ方向中央部にバネ力が負荷され、戸開時鉄片は片端から徐々にではなく一挙に磁石から離脱するようにしたから、Ｍ_２をＭ₀と等値まで高めることができる。即ち、請求項１の発明は、一挙に大きな戸開時抵抗力を発生させるという従来装置の弱点を改善することができるものの、戸を係着する力は大きく減じたくないという要求には、磁石吸着力を上げるしかないのに対し、請求項２の発明は磁石をそのままで、該要求を満足させることができる。このことにより戸開時抵抗力は従来抵抗値Ｍ₀に接近してしまうが、該抵抗を円滑化する効果は維持し、かつ、一定のバネ定数の下では戸閉時の跳ね返り防止能力を最大に高めることができる。

以上述べた通り、本発明による装置は何れも極めて簡単な構造であり、かつ、取付け容易であるため、経済的にも有利である。

請求項１記載の発明の基本原理を説明するための図である。 請求項２記載の発明装置の実施例を説明するための図である。（実施例１） 請求項１記載の発明装置の開き戸への実施例を説明するための図である。（実施例２） 請求項１または２に記載の発明装置を、戸袋に収納される形式の引戸に、隙間防止材を用いて簡易的に取付けた場合を示す、概観図である。（実施例１、３） 請求項１記載の発明装置の引戸への実施例を説明するための図である。（実施例３） 板バネが磁石に吸着された状態での、図５に於ける装置中央での縦断面図である。（実施例３）

戸開時の抵抗の軽減及び円滑化と、安定した戸閉状態の維持を両立させると共に、戸の跳ね返りによる隙間発生を減少させ、戸袋に収納される形式の引戸にも利用できるようなマグネットキャッチを、簡単構造で、かつ、既存の戸への取付けも容易に行えるように、実現した。

図２に、請求項２記載の発明装置の実施例を示すが、磁石１に対向する鉄片１４は、その長さ方向中央部で板バネ２と溶接等の手段で局部的に固着されている。板バネ２の固定部２Ｂより下方の重なり部は、鉄片１４に対して離着自由であるから、バネ力は鉄片１４の長さ方向中央部を中心に均等に働く。板バネ２の主体部には、板バネ側面視が「く」の字形となるよう予め僅かに変形を与えているため、くの字の谷側が板バネ固定面に向くよう板バネを取付けた時に、固定部２Ｂが固定面より押し上げられて初期バネ力が生成され、これにより戸閉時に引戸１１へ一定のバネ力が働く。

図３は、請求項１記載の発明装置の開き戸（以下、「開き戸」と記した場合は、片開き戸と枠体を含めた戸の形態を意味し、「開き戸１０」と記した場合は、扉単体を意味する。引戸も同じ）への実施例を示す説明図である。

図３に示すように、開き戸では先ず、戸口枠体１２の上角の近傍に、上下着磁の磁石１を一対の鉄板からなるヨーク５Ｄで上下に挟んで形成した磁石ユニット１５Ｄを、合成樹脂製のケース６Ｄ内に収めて複数のネジ４で固定する。このケース６Ｄは、開口した一側面から磁石ユニット１５Ｄを露出させ、戸当りの機能も果たしている。そして、開き戸１０の磁石１と磁着受部２Ａが対向するよう、板バネ主体部後端を座板３及びネジ４で固定している。この座板３には長孔３Ａが設けられており、これに沿って座板３をスライドさせ、板バネ２の先端から座板先端までの長さを拡大または縮小させることにより、装置吸着力を一定範囲内で調整することができる。

図４は請求項１または２に記載の発明装置を戸袋１３に収納される形式の引戸に、隙間防止材９を用いて装置部材を埋設せず簡易的に取付けた場合を示す、概観図である。

図５は請求項１記載の発明装置の引戸への実施例の詳細を示す斜視図、図６は板バネ２が磁石１に吸着された状態での、図５に於ける装置中央での縦断面図である。上下着磁の磁石１を凹状のヨーク５内に収めて成る磁石ユニット１５は、合成樹脂製ケース６内に収められている。先ず、これを引戸１１と当接する戸口枠体１２の側面の任意の位置に、２本のネジ４で固定する。

本例に示した板バネ２は磁着受部２Ａを折り曲げて二重にした上、ケース６と同一幅とし、主体部の幅を一定量縮小しているから、磁着受部２Ａの断面２次モーメントは主体部より十分に高められている。そして、主体部には、磁着受部２Ａの板厚差による初期バネ力効果に加えて、側面視が「く」の字形の変形を与えている。この主体部後端の上に既述の座板３を重ね、磁石１と対向する位置に２本のネジ４で引戸１１に固定する。

図５及び６に示すように、磁石ユニット１５は合成樹脂製ケース６内に収納されているが、ケース６の開口部周縁の高さを僅かにヨーク表面以上として、そこで板バネ２との主たる衝撃を受けるようにする。更に、板バネ２の裏側に対しては、当接する引戸１１の部分に弾性皮膜８を貼付しているから、戸開閉時の作動音を減ずることができる。この弾性皮膜８は、板バネ２の表または裏面、またはケース６周縁部や磁石１表面に重複して貼付しても良い。

ところで、上記した何れの発明装置でも、袋戸形式の引戸のように戸の表または裏側に取付けることが困難なため、走行方向面に取付けたい場合、そのまま取付けては、それらの厚み分だけ引戸１１と枠体１２間に隙間を発生させるので、図１に概略示したように、予めそれぞれの取付け位置に各厚み分の溝を掘り、埋設しなくてはならない。

本実施例では図４、５及び６に示すように、枠体１２の引戸１１走行方向面と当接する面に於いて、装置部材を埋設せずに取付けたことにより発生する両者間の隙間を埋めるよう、隙間防止材９を設けた。これにより、上記した袋戸形式の引戸で必要であった溝設置を不要とすることができ、本発明装置の取付けは極めて簡易化される。

Ｍ 磁石吸着力
Ｍ₀ 剛性受体が磁石の全面に吸着された時の吸着力
Ｍ_２ 板バネが磁石の吸着を振り切って離れる位置での磁石吸着力
Ｎ 磁石吸引力
Ｎ_１ 剛性受体が引寄せられてしまう限界位置での磁石吸引力
Ｐ バネ力
ｘ 磁石と受体間、即ち、戸と枠体間の距離
ｘ_１ 剛性受体が磁石吸引力により引寄せられてしまう限界位置でのｘ値
ｘ_２ 板バネが磁石の吸着力を振り切って離れる限界位置でのｘ値
１ 磁石
２ 板バネ
２Ａ 磁着受部
２Ｂ 板バネ固定部
３ 座板
３Ａ 長孔
４ ネジ
５ ヨーク
５Ｄ ヨーク
６ ケース
６Ｄ ケース
９ 隙間防止材
１０ 開き戸
１１ 引戸
１２ 戸口枠体
１３ 戸袋
１４ 鉄片
１５ 磁石ユニット
１５Ｄ 磁石ユニット

Claims (2)

1. 戸を枠体に係着するため、その何れか一方に磁石を固定し、他の一方に板バネをその片端だけで固定する構成のマグネットキャッチに於いて、板バネの磁石と対向する部分（磁着受部）の少なくとも一部の板厚及び／または板幅を、それ以外の部分（主体部）以上とし、
   かつ、板バネ側面視形状が「く」の字形であって、くの字の谷側が板バネ固定面に向くよう、前記主体部に変形を与えるか、
   または、主体部に前記変形を与え、かつ、前記磁着受部の板厚を主体部より大きくし、板厚の段差がある側を板バネ固定面に向けて主体部後端を固定することにより、
   戸が閉じられた状態で板バネ固定面を押す方向へ初期バネ力が掛かるようにしたことを特徴とする、板バネ式マグネットキャッチ。
2. 磁石に対向する鉄片を設けて磁着受部とし、その長さ方向中央部で板バネと接続した、請求項１記載の板バネ式マグネットキャッチ。