KR100322318B1

KR100322318B1 - 힌지장치

Info

Publication number: KR100322318B1
Application number: KR1019980016174A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 오나
Original assignee: 오이주미 마사히로; 가부시키 가이샤 스트로베리 코포레이션
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 2002-06-22
Also published as: US5966776A; KR19980086798A

Abstract

상대적 회전 이동을 위하여 제 1 부재를 제 2부재와 상호 연결하기 위한 힌지 장치가 개시되는데, 이 힌지 장치는 제 1 부재에 연결된 로드 수단; 및 그 안에서의 상대적 회전을 위하여 로드 수단을 수용하기 위한 슬리브 부재를 포함하며, 슬리브 부재는 제 2 부재와 연결되고 이를 통하여 길이 방향으로 연장되는 내면을 갖고, 이 내면은 샤프트 수단과 슬리브 부재 사이에 마찰력을 제공하기 위하여 샤프트 수단의 외면과 접촉하고, 이 내면은 샤프트 수단 상에서 다른 마찰력을 발휘하기 위한 복수의 접촉 영역을 포함한다.

Description

현지 장치

본 발명은 힌지 또는 선회가능하게 연결된 부재를 위한 힌지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰, 전자 수첩, 화장품 컴팩트 등에 적합한 힌지 장치에 관한 것이다.

본 출원은 일본 특허출원 평9-117309호 및 평9-202005호에 기초한 것으로,이들 출원의 내용은 여기에 참고로 인용된다.

최근 전자 기술의 진보와 함께, 액정 디스플레이와 키보드 패널을 갖는 휴대폰 및 전자 수첩과 같은 여러 가지 형태의 컴팩트한 장치가 개발되고 일반적으로 이용되게 되었다. 이들 장치는 원리상 두가지 부재로 구성되는데, 이들은 장치를 사용할 때 장치를 작동하기 쉽게 만드는 특정 크기로 펼쳐질 수 있도록 선회가능하게 상호 연결된다. 이들 두가지 부재는 장치를 가방이나 주머니에 넣을 때 장치의 컴팩트한 보관을 허용하고, 키보드의 오작동을 방지하고, 액정 디스플레이의 손상을 방지하기 위하여 밀착되어 접힐수 있다.

예를 들어, 통상의 휴대폰에 있어서 키보드를 갖는 주몸체와 확성기를 갖는 송신기는 선회가능하게 상호 연결된다. 송신기는 운반의 편의상 키보드를 덮도록 닫힐 수 있으며(이하, 이 상태를 "닫힌 상태"로 지칭한다), 전화를 사용할 때는 키보드를 통하여 작동시킬 수 있도록 열릴 수 있다(이하, 이 상태를 "열린 상태"로 지칭한다). 통상의 전자 수첩도 역시 키보드를 갖는 주몸체와 주몸체에 선회가능하게 상호 연결된 액정 디스플레이를 갖는다. 통상의 화장품 컴팩트도 역시 분첩을 수용하기 위한 케이스와 케이스에 선회가능하게 상호 연결된 거울을 갖는다.

이들 장치에 적합하게 된 전형적인 힌지 장치는 간단한 방식으로 주몸체와 커버를 선회가능하게 연결시킨다. 사용자가 주몸체와 커버 사이의 잠금 기전을 해제할 때, 커버는 예를 들어 스프링에 의해 자동적으로 회전하여 닫힌 상태로 된다. 사용자가 스프링의 편향력에 대항하여 커버를 닫으면, 이 상태에서 커버는 잠금 기전에 의하여 주몸체와 잠기게 된다.

종래의 힌지 장치는 열린 상태에서 커버와 주몸체를 맞물리기 위한 스토퍼 및 닫힌 상태에서 커버와 주몸체를 잠그기 위한 잠금 기전을 갖는다. 스토퍼는 힌지 장치의 크기를 감소시키기 위하여 피봇에 인접하여 위치하는데. 커버와 스토퍼 사이의 맞물림에 의해 발생하는 과도한 스트레스 때문에 커버 또는 스토퍼가 손상될 수 있다.

상기 단점에 더하여, 종래의 힌지 장치는 어떠한 선택된 각도로 주몸체에 대한 커버의 조정을 허용하지 않는다. 비록 종래의 힌지 장치가 열리고 닫힌 상태에서 커버의 맞물림을 매우 잘 수행하고 있다 하더라도, 어떠한 선택된 각도로 커버를 유지하기 위해서는 추가의 연결 수단이 요구된다. 따라서, 예를 들어 휴대폰의 가동 송신기 또는 전자 수첩의 가동 액정 디스플레이가 지지되고 유지될 수 있는 여러 가지 선택적으로 가변되는 회전 위치를 허용하는 힌지 장치에 대한 요구가 일어나고 있다.

더욱이, 약간 열렸을 때에는 닫힌 상태를 향하여 커버를 편향시키는 한편, 열린 상태에 가까울 때에는 열린 상태를 향하여 커버를 편향시키기 위한 편향 수단을 갖는 힌지 장치를 제공하고자 하는 바람이 증가하고 있다. 특히, 사용자가 전화후 커버를 약간 닫을 때에는 커버가 자동적으로 닫힌 상태로 이동하고, 전화를 사용하기 위하여 커버를 열 때 커버가 자동적으로 열린 상태로 이동하는 휴대폰을 제공하고자 하는 바람이 있다.

그러나, 종래의 힌지 장치는 커버를 하나의 회전 방향으로 편향시키는 것은 가능하지만, 열리고 닫히는 상태의 양 방향으로 커버를 편향시키는 것이 불가능하기 때문에 상기 언급된 기능을 제공하지 못하고 있다.

어떤 장치는 주몸체에 대하여 어떤 선택된 각도로 커버를 잠글 수 있는 수단으로서 마찰 힌지 장치를 채용한다. 그러나, 종래의 마찰 힌지는 모든 각도에서 커버에 대하여 일정한 마찰력을 제공하기 때문에 상기 언급된 기능을 달성할 수 없다.

따라서, 열린 위치와 닫힌 위치에서 가동 부재를 잠글 수 있고 어떤 선택된 각도로 가동 부재를 유지할 수 있도록 함으로써, 힌지 장치를 사용하는 장치의 쉬운 조작성을 제공하는, 선회가능하게 상호 연결된 부재를 위한 힌지 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시형태의 힌지 장치의 단면도,

도 2는 도 1의 L1-L1 선에 따른 단면도,

도 3은 가동 부재가 고정 부재에 대하여 90도 회전하였을 때, 본 발명에 따른 제 1 실시형태의 힌지 장치의 단면도,

도 4는 도 3의 L2-L2선에 따른 단면도,

도 5는 가동 캠이 제 2 캠에 맞물릴 때, 제 1 실시형태와 결합되는 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 힌지 장치의 단면도,

도 6은 캠이 도 5에 나타낸 바와 같이 위치할 때, 도 5의 힌지 장치를 갖는 휴대폰의 측면도,

도 7은 가동 캠의 돌출부가 고정 캠의 경사면 위에 위치할 때, 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 힌지 장치의 단면도,

도 8은 캠이 도 7에 나타낸 바와 같이 위치될 때 휴대폰의 측면도,

도 9는 가동 캠의 돌출부가 고정 캠의 마찰면 위에 위치할 때, 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 힌지 장치의 단면도,

도 10은 캠이 도 9에 나타낸 바와 같이 위치할 때 휴대폰의 측면도,

도 11은 도 7에 나타낸 위치로부터 120 도 회전한 가동 캠의 돌출부가 고정캠의 경사면 위에 위치할 때, 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 힌지 장치의 단면도,

도 12는 캠이 도 11에 나타낸 바와 같이 위치할 때 휴대폰의 측면도,

도 13은 도 7에 나타낸 위치로부터 180 도 회전한 가동 캠의 돌출부가 고정 캠의 경사면 위에 위치할 때, 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 힌지 장치의 단면도,

도 14는 캠이 도 13에 나타낸 바와 같이 위치할 때 휴대폰의 측면도,

도 15는 본 발명에 따른 힌지 장치의 변형의 측면도,

도 16은 휴대폰에 장착된 도 15의 힌지 장치의 단면도,

도 17은 본 발명에 따른 힌지 장치의 다른 변형의 측면도,

도 18은 샤프트에 의하여 회전되는 가동 캠의 돌출부가 고정 캠의 경사면 위에 위치할 때 도 17의 현지 장치의 측면도,

도 19는 가동 캠의 돌출부가 고정 캠의 마찰면 위에 위치할 때 도 17의 힌지 장치의 측면도,

도 20은 본 발명에 따른 제 3 실시형태의 힌지 장치의 측면도,

도 21은 제 3 실시형태의 힌지 장치의 평면도,

도 22는 제 3 실시형태의 힌지 장치의 동작 설명도,

도 23은 샤프트가 삽입되지 않았을 때 제 3 실시형태의 마찰 요소의 정면도,

도 24는 샤프트가 삽입되었을 때 제 3실시형태의 마찰 요소의 정면도,

도 25는 샤프트가 마찰 요소 내에서 회전할 때 제 3실시형태의 마찰 요소의정면도,

도 26은 제 3 실시형태의 캠의 측면도,

도 27은 가동 캠이 회전할 때 제 3 실시형태의 캠의 측면도,

도 28a는 본 발명에 따른 제 4 실시형태의 힌지 장치의 측면도이고, 도 28b는 제 4 실시형태의 힌지 장치의 평면도,

도 29는 샤프트가 마찰판으로 삽입되었을 때 제 4실시형태의 마찰판의 정면도,

도 30a는 제 4 실시형태의 캠의 측면도이고, 도 30b는 가동 캠이 회전할 때 제 4 실시형태의 캠의 측면도,

도 31은 제 4 실시형태의 스토퍼판의 정면도,

도 32는 제 4 실시형태의 힌지 장치의 동작 설명도,

도 33a는 본 발명에 따른 힌지 장치의 변형의 측면도이고, 도 33b는 이의 변형의 평면도.

상기 목적을 달성하기 위하여, 상대적 회전 이동을 위하여 제 1 부재를 제 2 부재와 상호 연결하기 위한 힌지 장치가 제공되는데, 이 힌지 장치는 제 1 부재에 연결된 로드 수단; 및 그 안에서의 상대적 회전을 위하여 로드 수단을 수용하기 위한 슬리브 부재를 포함하며, 이 슬리브 부재는 제 2 부재와 연결되고 이를 통하여 길이 방향으로 연장되는 내면을 갖고, 이 내면은 로드 수단과 슬리브 부재 사이에 마찰력을 제공하기 위하여 로드 수단의 외면과 접촉하고, 이 내면은 샤프트 수단으로 다른 마찰력을 발휘하기 위한 복수의 접촉 영역을 포함한다.

접촉 영역은 마찰 감소 수단에 포함되는데, 예정된 범위의 피봇 각도에서 마찰력을 감소시켜, 예정된 위치에서 지지력을 감소시키면서 여러 가지 위치에서 제2 부재에 대하여 상대 회전하는 제 1 부재를 지지하기 위한 힘을 증가시킨다. 로드 수단 및 슬리브 부재는 상기 이점을 제공하면서 구조를 보다 단순하게 만든다.

접촉 영역은 바람직하게는 로드 수단의 축방향으로 연장되고 슬리브 부재의 내면의 원주 방향에 위치한다. 내면은 서로 대면하는 한쌍의 제 1 접촉 영역 및 서로 대면하는 한쌍의 제 2 접촉 영역을 포함할 수 있고, 제 1 접촉 영역 사이의 거리는 제 2 접촉 영역 사이의 거리 보다 큰 것이 바람직하고 구조를 보다 간단하게 한다. 로드 수단의 최대 외경은 슬리브 부재의 최소 내경 보다 큰 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양상에 있어서, 힌지 장치는 제 1 부재에 고정되는 제 1 캠; 제 2 부재에 고정되는 제 2 캠; 제 1 캠과 제 2 캠이 상대적으로 회전할 수 있도록 이들을 동축상으로 지지하며, 로드 수단과 동축상으로 위치되는 샤프트 수단; 및 제 1 캠과 제 2 캠을 서로 가압하기 위한 편향수단을 포함하며, 제 1 캠은 그의 한쪽 말단 위에 돌출부를 갖고, 제 2 캠은 그의 한쪽 말단 위에 오목면과 평탄부를 가지며, 오목면은 제 2 캠이 예정된 범위의 피봇 각도에 위치할 때 제 1 캠의 돌출부를 수용하기 위하여 형성되고, 평탄부는 제 2 캠이 예정된 범위의 피봇 각도 외의 범위에 위치할 때 돌출부를 안정하게 지지하기 위하여 형성된다.

본 발명은 상기 마찰 감소 수단과 관련하여, 다른 위치에서 지지력이 감소하는 동안 예정된 위치에서 제 1 부재를 지지하기 위한 힘을 제공한다. 제 1 캠 및 제 2 캠의 하나는 제 2 캠의 회전축 방향으로 이동가능한 것이 바람직하다. 오목면은 돌출부를 안내하기 위한 경사면을 갖는 것이 바람직하다. 접촉 영역의 하나는,제 1 캠의 돌출부가 경사면 상에 위치할 때 마찰력을 감소시키기 위하여 로드 수단의 외면과 접촉하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양상에 있어서, 상대적 회전 운동을 위하여 제 1 부재를 제 2 부재와 상호 연결시키기 위한 힌지 장치는, 제 1 부재에 고정된 제 1 캠; 제 2 부재에 고정된 제 2 캠; 제 1 캠과 제 2 캠이 상대적으로 회전할 수 있도록 이들을 동축상으로 지지하기 위한 샤프트 수단; 제 1 캠과 제 2 캠을 서로 가압하기 위한 편향 부재, 및 제 1 부재와 제 2 부재의 하나에 부착된 마찰 요소를 포함하는데, 이 마찰 요소는 샤프트 수단 위에서 마찰력을 발휘하기 위하여 샤프트 수단의 외면에 접촉하고, 제 1 캠은 그의 일단 위에 돌출부를 갖고, 제 2 캠은 그의 일단 위에 오목면과 평탄부를 갖고, 오목면은 제 2 캠이 예정된 범위의 피봇 각도에 위치할때 제 1 캠의 돌출부를 수용하기 위하여 형성되고, 평탄부는 제 2 캠이 예정된 범위의 피봇 각도 외의 범위에 위치할 때 돌출부를 안정하게 지지하기 위하여 형성된다.

본 힌지 장치는 제 1 부재 및 제 2 부재 상에서 고안중 또는 사용중인 돌출부 장애를 제거하여 고안의 탄력성에 크게 기여하는데, 이는 회전되는 부재가 어떠한 잠금 기전 없이도 지지되기 때문이다. 이것은 제 2 부재에 대하여 상대적으로 회전하는 제 1 부재가 마찰력에 의하여 어느 선택된 위치에서 지지되도록 하는 "자유 정지" 기능을 제공한다.

본 마찰 요소는 샤프트 수단 주위에 단단하게 슬리이브된 원통형 판 스프링일 수 있으며, 이는 구조를 보다 단순하게 만든다. 마찰 요소는 판 스프링으로, 방사상 두께가 감소되어 얇은 휴대용 장치에 적합한 컴팩트한 힌지 장치로 될 수 있다. 판 스프링의 마찰 요소는 제 1 부재 또는 제 2 부재와 함께 일체로 형성될 수 있어, 부품수 및 제조비용을 감소시킨다.

오목면은 돌출부를 안내하기 위한 경사면을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명은 경사면을 따라 오목면을 향하여 돌출부를 편향시키는 편향 수단에 의하여 발휘되는 토크에 의해 제 1 부재의 자동적 폐쇄를 허용한다. 이것은 돌출부에 오목면을 완전히 맞물리는 동작을 제거하여 폐쇄 동작을 원활하게 한다.

샤프트 수단은 마찰판에 접촉하기 위한 복수의 접촉 영역을 가질 수 있는데, 마찰 요소는 제 2 캠이 예정된 범위의 피봇 각도 외의 범위에 있을 때 샤프트 수단 위에서 마찰력을 감소시키기 위하여 적어도 하나의 접촉 영역을 수용하기 위한 간격을 갖는다. 제 1 캠은 제 2 캠에 대하여 부드럽게 회전하여, 제 2 부재에 대한 제 1 부재의 부드러운 회전을 제공한다.

본 발명의 다른 양상에 있어서, 마찰 요소는 복수의 마찰판을 포함하는데, 마찰판은 샤프트 수단에 수직으로 층상 배열되고, 마찰판은 이를 통하여 샤프트 수단이 삽입되는 관통공을 가지며, 관통공의 내면은 샤프트 수단의 외면과 접촉한다. 상기 이점에 더하여, 마찰판의 개수 및 두께는 원한다면 특정 용도에서 마찰력을 조정하기 위하여 변경될 수 있다. 따라서 본 힌지 장치는 주어진 용도에서 필요한 마찰력을 제공한다.

제 1 실시형태

도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명에 따른 힌지 장치의 제 1 실시형태를 설명한다. 본 힌지 장치는 제 1 실시형태로 휴대폰에 적합하게 된 것이다.

도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상대적 회전 운동을 위하여 전화기 몸체 2(제 1 부재)를 송신기 3(제 2 부재)에 상호 연결하기 위한 힌지 장치 1은 전화기 몸체 2에 부착된 가동 부재 5 및 송신기 3에 부착된 정지 부재 4를 포함한다. 정지 부재 4는 가동 부재 5를 통하여 연장되어 그 안에 내면과 마찰 맞물림으로 회전 가능하게 수용된다.

고정 부재 4는 금속, 플라스틱과 같은 경질의 재료로 만들어지고, 전화기 몸체 2에 고정된 고정 베이스 4a 및 고정 베이스 4a로부터 연장되는 피봇 로드 4b를 포함한다. 참조 번호 4c는 핀 4d를 갖는 피봇 로드 4b의 말단에 고정된 캡을 나타낸다.

고정 베이스 4a는 원형의 플랜지 형태를 가지며, 그의 원주면 상에 두 개의 평탄부를 포함한다. 평탄부는 전화기 몸체 2의 구멍에 맞물려, 고정 배이스 4a의 회전을 방지한다. 참조 번호 4f는 고정 베이스 4a가 피봇 로드 4b의 축 방향으로 전이되는 것을 방지하는 핀(도시하지 않음)을 수용하기 위한 홈을 나타낸다.

피봇 로드 4b는, 피봇 로드 4b의 전장에 걸쳐 그의 원주로 눌려진 두 개의 평탄부 7을 포함하는 거의 칼럼 형태를 가져, 제 2 로드 마찰 영역 7을 형성하는 한편 다른 원주 표면 6은 제 1 로드 마찰 영역 6을 형성한다.

가동 부재 5는 예를 들어 연성 플라스틱의 두꺼운 슬리브로, 피봇 로드 4b가 회전 가능하게 수용되는 관통공 5a를 포함한다. 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 가동 부재 5는 그의 원주면 상에 평행한 평탄부 5c를 포함하는데, 이는 가동 부재 5가 송신기 3에 대하여 회전하는 것을 방지하기 위하여 송신기 3의 구멍 3a와 맞물린다.

원형의 관통공 5a는 그의 내면에 길이방향으로 패인 오목면(홈) 9를 포함하여 제 2 내부 마찰 영역(접촉 영역) 9를 형성하는 한편, 다른 내면 8은 제 1 내부 마찰 영역(접촉 영역) 8을 형성한다. 즉, 제 1 내부 마찰 영역 8이 서로 대면하고, 제 2 내부 마찰 영역 9가 서로 대면한다. 마찰 영역 8 및 9는, 제 2 접촉 영역 9 사이의 거리가 제 1 접촉 영역 8 사이의 거리보다 크게 되는 방식으로 위치한다. 접촉 영역 8 및 9는 피봇 로드 4b의 축 방향으로 연장되고 가동 부재 5의 내면의 원주 방향으로 위치한다. 피봇 로드 4b에 다른 마찰력을 발휘하기 위한 내부 마찰 영역 8 및 9는 마찰 감소 수단 10을 구성한다.

도 2 및 도 4에 나타낸 바와같이, 피봇 로드 4b의 제 1 로드 마찰 영역 6사이의 외경은 관통공 5a 내에 있는 제 1 내부 마찰 영역 8 사이의 내경 보다 실질적으로 크고, 또한 외경은 제 2 내부 마찰 영역 9 사이의 내경보다 약간 더 크다.

피봇 로드 4b 상의 제 2 로드 마찰 영역 7에서의 외경은 관통공 5a 내에 있는 제 1 및 제 2 내부 마찰 영역 8 및 9의 내경보다 실질적으로 더 작다.

피봇 로드 4b는 송신기 3이 전화기 몸체 2로부터 열릴 때 관통공 5a 내에서 회전한다. 도 4에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 제 1 로드 마찰 영역 6은 제 1 내부 마찰 영역 8에 상당한 압력으로 가압되어 이들 사이의 마찰 저항을 최대화시키는 한편, 제 2 마찰 영역 7 및 9는 이격된다.

도 2에 있어서, 제 1 로드 마찰 영역 6은 제 2 내부 영역 9에 보다 작은 압력으로 가압되어 이들 사이의 마찰 저항을 최소화하는데, 이 위치에서 제 2 로드마찰 영역 7은 제 1 내부 마찰 영역 8로부터 이격되어 어떠한 마찰력도 제공되지 않는다.

마찰력은 제 1 로드 마찰 영역 6이 제 2 내부 마찰 영역 9에 완전히 맞물릴 때 최소화되는 한편, 제 1 로드 마찰 영역 6이 제 1 내부 마찰 영역 8에 완전히 맞물릴 때 최대화된다. 중간 크기의 마찰력은 제 1 로드 마찰 영역 6이 제 1 및 제 2 내부 마찰 영역 8 및 9 모두에 접촉하는 다른 회전 위치에서 제공된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 원주 및 내부 마찰 영역 6 및 8은 상호 접촉하여 회전하는 송신기 3 상에 최대 지지력을 제공하는데, 이는 사용자가 송신기 3의 지지를 해제한 때에도 전화기 몸체 2로부터 어떠한 선택된 피봇 각도라도 지지 및 유지될 수 있다. 이러한 힌지 장치의 배열은 전화기 몸체 2에 대한 송신기 3의 무단계 각도 조정을 허용한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 로드 마찰 영역 6은 제 2 내부 마찰 영역 9에 접촉하여 송신기 3 위에 감소된 지지력을 제공하므로, 상기 위치에서보다 좀 더 쉽게 회전된다. 스프링과 같은, 송신기 3을 편향시키기 위한 편향 수단이 회전 저항을 감소시키기 위하여 제공될 수 있다.

힌지 장치 1은, 고정 및 가동 부재 4 및 5의 마찰 영역 6 내지 9 사이에서의 관계를 기초로 마찰적 맞물림을 허용하여, 전화기 몸체 2에 대하여 송신기 3을 선택적으로 가변되는 각도로 유지시킬 뿐 아니라, 제 1 및 제 2 부재 4 및 5 사이에 예정된 범위의 피봇 각도에서 마찰력의 변동을 허용한다.

이러한 특정 실시형태에서는 두 개의 평탄부 7 및 두 개의 오목면 9가 각각180 도 대칭으로 배열되었지만, 이들의 개수 및 각도는 요망 또는 필요에 따라 주어진 용도에서 변경될 수 있음이 주목되어야 한다. 본 분야의 숙련자라면 평탄부 7 및 오목면 9가, 고정 및 가동 부재 4 및 5에 작용하는 마찰력이 감소되는 원하는 각도에 의존한다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 평탄부 7 및 오목면 9의 개수는, 고정 및 가동 부재 4 및 5에 작용하는 마찰력의 감소를 원하는 위치의 개수에 의존한다.

본 실시형태에서는 마찰 감소 수단 10의 평탄부 7 및 오목면 9가 마찰 저항을 조정하기 위하여 고정 및 가동 부재 4 및 5에 작용하는 압력을 변경시키지만, 마찰 계수가 다른 표면을 갖는 수단 등 여러 가지 마찰 감소 수단이 평탄부 7 및 오목면 9에 대체되어 마찰 저항을 감소시킬 수 있다. 본 실시형태는 피봇 로드 4b와 원통형 가동 부재 5를 채용하고 있지만, 동축상으로 및 상호 접촉하는 마찰판이 고정 및 가동 부재로서 채용될 수 있다.

제 2 실시형태

도 5 내지 도 14를 참고하여 본 발명에 따른 힌지 장치의 제 2 실시형태를 설명한다. 본 휴대폰은 송신기 3의 한쪽 말단에 제 1 실시형태의 힌지 장치(제 1 힌지 장치) 1 및 다른 쪽 말단에 도 5 내지 도 14에 나타낸 힌지 장치(제 2 힌지장치) 20을 갖는다.

힌지 장치 20은 고정 캠 21, 핀 22에 의해 고정 캠 21에 부착된 샤프트 23, 회전축 방향으로 회전 가능하고 미끄럼 가능한 가동 캠 24, C형 링 25에 의해 샤프트 23의 한쪽 말단에 고정된 플랜지 26, 및 고정 캠 21을 향하여 가동 캠 24를 편향시키기 위하여 가동 캠 21 및 플랜지 26 사이에 구비된 코일 스프링 27을 포함한다.

고정 캠 표면 21a는 원통형 고정 캠 21의 한쪽 가장자리 표면 위에 형성되는데, 고정 캠 21의 직경으로 연장되는 오목면(홈) 28과 축에 수직으로 오목면 28에 인접한 평탄 마찰면 29로 정의된다. 오목면 28은 V-형상을 갖는데, 이것은 마찰면 29를 향하여 점차 넓어지도록 형성되어 경사부 28a의 쌍을 형성한다.

고정 캠 21은 원주 표면으로 눌린 평탄한 스토퍼부(회전 정지 수단) 21b를 포함하는데, 이것은 전화기 몸체 2와 단단히 맞물리기 적합하게 되어 고정 캠 21의 회전을 방지하고 전화기 몸체 2에 대하여 오목면 28의 상을 위치시킨다. 즉, 고정 캠 21이 평탄한 스토퍼부 21b에 의하여 전화기 몸체 21에 고정될 때, 오목면 28은 전화기 몸체 2에 대하여 예정된 각도로 정확히 위치된다.

가동 캠 표면 24b는 오목면 28과 단단히 맞물리기 적합하게 되는 사다리꼴 돌출부 31로 정의되어, 고정 캠 21의 고정 캠 표면 21a에 대한 상보체를 형성한다.

고정 및 가동 캠 21 및 24는, 캠 표면 21a 및 24a가 서로 대면하여 가동 캠 24의 모든 180 도 회전에서 돌출부 31이 오목면 28과 맞물리는 것을 허용하도록 배열된다. 가동 캠 24는 상기 언급된 평탄한 스토퍼부 21b와 유사한 방식으로 원주 표면으로 눌린 평탄한 스토퍼부 24b를 포함한다.

힌지 장치 20은 도 5 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 전화기 몸체 2와 송신기 3을 상호 연결한다. 고정 캠 21은 휴대폰 2의 측면에서 구멍 33으로 삽입되고, 그의 횡단면이 구멍 33에 꼭 대응되기 때문에 이 위치에서 고정 캠 21의 회전이 방지된다.

샤프트 23의 원위 말단, 플랜지 26, 코일 스프링 27, 및 가동 캠 24가 송신기 3의 구멍 34로 삽입된다. 구멍 35는 가동 캠 24의 원주 상에서 평탄한 스토퍼부 24b에 접촉하는 내부 가이드 표면 35(도 7)을 포함한다. 이러한 배열은 가동 캠 24가 구멍 34 내에서 길이 방향으로 미끄러지도록 허용하고 가동 캠 24가 송신기 3에 대하여 회전하는 것이 방치되도록 한다. 가동 캠 24는 송신기 3이 전화기 몸체 2로부터 열릴 때 축 방향으로 미끄러지는 동안 회전한다.

휴대폰 내에 있는 상기 힌지 장치 20으로 인하여, 송신기 3이 전화기 몸체 2에 대하여 거의 150 도 회전할 때 가동 캠 24 상의 돌출부 31은 고정 캠 21 상의 오목면 28과 단단히 맞물린다. 도 6은 실제로는 감추어진 가동 캠 표면 24a를 실선으로 보여주고, 고정 캠 표면 21a를 점선으로 보여준다.

도 8에 나타낸 바와 같이 송신기 3이 전화기 몸체 2에 대하여 0 도로 전화기 몸체 2 상에서 키보드 36 위로 닫힐 때, 도 7에 나타낸 바와 같이 돌출부 31은 경사면 28a로 들어가 오목면 28과 거의 맞물린다. 이러한 맞물림은 축의 다른 말단에서 제 1 실시형태의 힌지 장치 1과 일치하여 수행되는데, 여기에서 고정 부재 4의 제 1 내부 마찰 영역 6 역시 가동 부재 5의 제 2 로드 마찰 영역 9로 들어간다.

돌출부 31이 경사면 28a상을 미끄러져 오목면 28과 맞물리도록 코일 스프링 27은 고정 캠 21을 향하여 가동 캠 24를 편향시켜, 도 8에 화살표로 나타낸 바와 같이 송신기 3 위에서 회전력을 제공한다. 다른 힌지 장치 1은, 제 1 로드 마찰 영역 6이 제 2 내부 마찰 영역 9로 들어가기 때문에 마찰력이 감소된다. 따라서, 가동 캠 24는 코일 스프링 27의 편향력 때문에 고정 캠 21의 경사면 28a 상에서 부드럽게 회전한다.

도 10에서, 사용자가 전화기 몸체 2로부터 송신기 3을 열어 키보드 36을 배열할 때, 가동 캠 24는 돌출부 31이 오목면 28로부터 유리되어 마찰 영역 29와 접촉하도록 코일 스프링 27의 편향력에 대하여 회전한다.

오목면 28로부터 돌출부 31이 유리될 때까지 코일 스프링 27이 전화기 몸체 2 상에서 닫힌 위치를 향하여 송신기 3을 편향시킨다 하더라도, 코일 스프링 27에 의한 편향력은 평탄한 마찰면 29 상으로 유리된 돌출부 31을 누르는 것에만 적용되어, 돌출부 31의 끝과 마찰면 29 사이에 회전 모멘트 없이 마찰 저항을 제공한다. 송신기 3은 마찰 저항을 극복하기 위한 힘이 적용될 때까지 회전된 위치에서 지지되어 송신기 3과 전화기 몸체 2를 맞물린 상태로 유지한다. 이러한 구성은 송신기 3이 전화기 몸체 2에 대하여 어떠한 가변 각도로도 조정될 수 있도록 허용한다.

제 1 로드 마찰 영역 6은 힌지 장치(제 1 힌지 장치) 1에서 제 1 내부 마찰 영역 8과 완전히 맞물리는데, 이는 힌지 장치(제 2 힌지 장치) 20에 의한 마찰력에 더하여 최대 마찰력을 제공하여, 송신기 3을 회전된 위치에서 단단히 지지시킨다. 마찰력은 바람직하게는 중력에 대하여 송신기 3을 유지하도록 최소값에 맞추어져, 사용자에게는 쉬운 조작성을 제공하면서 돌출부 31 및 평탄한 마찰면 29의 마찰 손상을 감소시킨다.

송신기 3이 도 12에 나타낸 바와 같이 전화기 몸체 2에 대하여 120도 위치로 회전할 때, 돌출부 31의 끝은 도 11에 나타낸 바와 같이 오목면 28의 경사면 28a로들어간다. 코일 스프링 27은 돌출부 31이 경사면 28a를 따라 미끄러지도록 하는 편향력을 제공한다. 제 1 로드 마찰 영역 6은 제 2 내부 마찰 영역 9로 들어가기 때문에 제 1 힌지 장치 1은 고정 및 가동 부재 4 및 5 위에서 마찰력을 감소시킨다. 따라서 송신기 3은 도 12에 점선으로 나타낸 바와 같이 열린 위치에서 전화기 몸체 2로부터 150도 자동적으로 회전하여, 돌출부 31이 오목면 28과 맞물린다.

송신기 3이 도 14에 나타낸 바와 같이 전화기 몸체 2로부터 150 도 보다 크게, 예를 들어 180 도 회전할 때에도, 돌출부 31은 오목면 28에서 맞물리는 위치를 완전히 통과한다. 돌출부 31은 도 13에 나타낸 바와 같이 여전히 경사면 28a 상에 남아서, 송신기 3을 열린 위치로 역전시키기 위한 회전력을 제공한다. 따라서, 사용자가 송신기 3의 지지를 해제할 때, 송신기 3은 도 14에 화살표로 나타낸 방향으로 자동적으로 열린 위치로 되돌아간다.

이러한 힌지 장치는, 예를 들어 사용자가 전화를 받기 위하여 송신기 3을 작동시킬 때 증진된 조작성을 제공한다. 사용자가 휴대폰을 내려놓거나 그의 손에서 올려 볼 때에도, 오목면 28로부터 돌출부 31을 해제하는 힘이 송신기 3에 적용될 때까지 송신기 3은 열린 위치에서 단단하게 유지된다. 송신기 3은 과도하게 회전될 때에도 열린 위치까지 자동적으로 돌아가기 때문에, 이러한 구성은 또한 힌지장치 상의 과도한 응력에 기인한 손상을 방지한다.

전화 통화를 마친 후, 사용자는 코일 스프링 27의 편형력에 대하여 가동 캠 24를 이동시키기 위하여 송신기 3에 힘을 가할 수 있다. 돌출부 31이 오목면 28로 부터 유리되고 평탄한 마찰면 29와 맞물리도록 코일 스프링이 가압되는데, 이 범위에서 송신기 3은 오목면 28로부터 돌출부 31을 해제하는 힘보다 작은 힘으로 쉽게 회전될 수 있다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 송신기 3이 도 12에서 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 전화기 몸체 2에 접근하면, 돌출부 31은 오목면 28 내에서 경사면 28로 들어가는 한편, 제 1 힌지 장치 1에서는 제 1 로드 마찰 영역 6이 제 2 내부 마찰 영역 9로 들어간다. 따라서, 송신기 3은 작은 마찰력으로 닫힌 위치를 향하여 편향된다.

송신기 3은 전화기 몸체 2에 접근함에 따라 자동적으로 회전하고 닫힌 위치에서 지지된다. 따라서, 전화 통화를 마친 후 전화기 몸체 2에 송신기 3을 끝까지 수동적으로 닫을 필요가 없다.

이와 같은 구성은 송신기 3을 지지하기 위한 잠금 기전을 배제하여, 구조를 보다 간단하게 만든다. 본 힌지 장치는 "스냅 잠금"과 같은 잠금 기전과 조합될 수 있다. 더욱이, 송신기 3은 가방 속에서 운반될 때 우발적으로 열리는 것, 키보드를 통한 오작동 및 가방 안에서 걸리는 것이 방지된다.

본 발명의 힌지 장치는 상기 실시형태로 한정되지 않으며, 명백히 하기의 변형 및 변경이 가능하다. 비록 고정 캠 21 상의 오목면 28이 본 실시형태에서는 V-형 단면으로 되어 있지만, 이는 경사면 28a를 갖는 사다리꼴 또는 반원형 단면일수도 있다. 돌출부 31은 삼각형 또는 반원형일 수 있다.

열린 위치와 닫힌 위치 사이의 각도는 150 도로 한정되지 않으며, 예를 들어 160 도와 같이 어떠한 원하는 각도로도 될 수 있다. 바람직한 실시형태에서는 오목면 28이 180 도 회전에 의해 가동 캠 24와 맞물리도록 고정 캠 21의 직경 위에 배치되어 있지만, 두 개 이상의 오목면이 직경에 평행하도록 제공되고, 하나의 돌출부가 가동 캠 24의 반경 상에 제공되어, 송신기 3과 전화기 몸체 2 사이에 두개 이상의 예비선택된 위치에서 맞물림이 제공되도록 될 수 있다. 일정한 각도에서 많은 오목면 및 이 오목면과 동시에 맞물리기 위한 동일한 개수의 돌출부가 구비될 수 있다. 코일 스프링 27은, 예를 들어 디스크 스프링과 같이 탄성 재질로 만들어진 다른 편향 수단으로 대체될 수 있다.

바람직한 실시형태에서는 고정 캠 21이 전화기 몸체 2에 부착되고 가동 캠 24가 송신기 3에 부착되어 있지만, 가동 캠 24가 전화기 몸체 2에 부착되고 고정 캠 21이 송신기 3에 부착될 수 있다.

도 15 및 도 16에 나타낸 힌지 장치가 힌지 장치 20에 대체될 수 있다. 힌지 장치 39는 샤프트 41, 핀 42에 의해 샤프트 41의 한쪽 말단에 부착된 캡 43, 샤프트 41이 회전가능하고 미끄럼 가능한 방식으로 수용되는 링 형상의 고정 및 가동 캠 44 및 45, 및 고정 캠 44를 향하여 가동 캠 45를 편향시키기 위한 코일스프링 46을 포함한다. 캠 표면 44a와 45a가 캠 44와 45의 말단에서 서로 대향하도록 캠 44와 45는 캡 43과 플랜지 40 사이에 위치되는 한편, 코일 스프링 46은 가동 캠 45와 캡 43 사이에 위치된다.

캡 43은 송신기 3의 구멍을 덮기 위한 플랜지 43a를 가져 외면을 형성한다. 고정 및 가동 캠 44 및 45는 제 2 실시형태와 유사한 방식으로 돌출부 48, 오목면 49, 및 경사면 49a를 갖는다.

고정 캠 44 및 샤프트 41의 베이스는 전화기 몸체 2의 구멍 51이 대응하는 플랜지 40을 갖는데, 이 플랜지 40은 그의 원주 표면 상에 평탄부를 포함하여 구멍 51과 맞물려서, 전화기 몸체 2에 대한 고정 캠 44의 회전을 방지한다. 가동 캠 45 는 두 개의 평탄부 45b를 갖는데, 이는 송신기 3 내의 구멍 47 안에서 회전축 방향으로 미끄러져, 가동 캠 45가 송신기 3에 대하여 회전하는 것을 방지한다.

도 16에 나타낸 바와 같이, 힌지 장치 39는 송신기 3으로부터 동축상으로 배치된 구멍 47 및 51을 통하여 전화기 몸체 2로 삽입된다. 이에 의해 플랜지 40 및 고정 캠 44는 전화기 몸체의 구멍 47 내에서 고정되고, 가동 캠 45는 송신기 3의 구멍 50 내에 있게 된다. 캠 43은 접착제에 의해 부착되거나, 또는 송신기 3 내에서 단단히 맞물리도록 가압된다.

가동 캠 45는 사용자에 의하여 회전되는 송신기 3과 함께 고정 캠 44에 대하여 회전된다. 가동 캠 45는 캠 표면 45a 상에서 안내되어, 상기 실시형태와 유사한 방식으로 고정 캠 44를 향하여 가동 캠 45를 편향시키는 코일 스프링 46의 편향력에 대항하여 회전축 방향으로 미끄러진다.

상기 실시형태의 힌지 장치 20의 상기 이점에 더하여, 힌지 장치 39는 단지 한쪽 측면으로부터 동축상으로 배치된 구멍 47과 51로 삽입되므로, 휴대폰의 조립을 보다 단순하고 쉽게 만들 수 있다.

본 휴대폰은 도 17 내지 19에 나타낸 바와 같은 힌지 장치 60을 가질 수 있는데, 여기에서 고정 및 가동 캠은 힌지 장치 20 및 39의 그것들과 형태가 다른 캠 표면 61a 및 62a를 갖는다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 힌지 장치 60은 길이 방향으로 연장되는 샤프트 63, 샤프트 63을 회전가능하게 지지하는 일반적으로 U 형상의 브래킷 64, 이를 통하여 샤프트 63이 삽입되는 고정 및 가동 캠 61 및 62, 및 고정 캠 61을 향하여 가동 캠 62를 편향시키기 위한 코일 스프링 65를 포함한다. 코일 스프링 65가 가동 캠 62와 브래킷 64 사이에 배치되는 한편, 고정 및 가동 캠 61 및 62는 브래킷 64내에 위치된다. 참조 번호 66은 샤프트 63을 브래킷 64에 대하여 축 방향으로 고정시키기 위한 C형 스토퍼 링을 의미한다.

샤프트 63은 브래킷 64의 대향하는 측벽 위로 연장되는데, 양 말단에 샤프트 축에 수직으로 샤프트 63을 핀(도시되지 않음)에 의해 송신기 3에 고정하기 위한 관통공 67, 및 중간에 로드축에 수직으로 추가의 관통공 68을 갖는다. 가동 캠 62 안의 긴 구멍 69 내에 있는 핀 70은 구멍 68을 통하여 수용된다.

고정 캠 61은 그의 내부 위에, 전화기 몸체 2에 힌지 장치 60을 고정하기 위하여 나사(도시되지 않음)가 그 안에 삽입되는 암나사 64a를 갖는 구멍을 포함한다. 브래킷 64는 고정 캠 61에 맞물리기 적합하게 된 절단부 71을 한정한다.

원통형 고정 캠 61은 가장자리 캠으로, 브래킷 64에 접촉하는 접촉부 61b, 절단부 71에 맞물리기 적합하게 된 돌출부 61c, 및 고정 캠 61의 한쪽 가장자리 표면 상에 형성된 캠 표면 61a를 포함한다. 캠 표면 61a는 중앙선에 대하여 한쪽 측면 위에 반원형 오목면 72를 한정하고, 마찰면 73은 오목면 72로부터 올라온다. 마찰면 73은 오목면 72의 바닥에 평행한데, 이는 마찰면 73으로 연장되는 완만한 경사면 74을 포함한다.

고정 캠 61의 그것과 동일한 횡단면을 갖는 가동 캠 62는 고정 캠 표면 61a와 상보체를 형성하는 가동 캠 표면 62a를 갖는다. 가동 캠 표면 62a는 고정 캠 61의 오목면 72에 맞물리기 위한 돌출부 75를 한정한다.

가동 캠 62는 축을 따라 길어지고 가동 캠 62를 통하여 완전히 방사상으로 연장되는 구멍 69를 포함한다. 구멍 68 내에 있는 핀 70은 긴 구멍 69를 통하여 수용되어, 가동 캠 62가 긴 구멍 69의 범위 내에서 로드 축 방향으로 미끄러질 수 있도록 만들고 가동 캠 62의 회전을 방지하게 된다. 따라서, 긴 구멍 69와 핀 70은 회전 맞물림 수단 76으로서 작용한다.

송신기 3이 도 8에 나타낸 바와 같이 전화기 몸체 2 상에서 닫힐 때, 도 18에 나타낸 바와 같이 가동 캠 62의 돌출부 75가 고정 캠 61에서 경사면 74로 들어가도록 관계가 만들어 진다. 돌출부 31이 경사면 74를 미끄러져 내려가 오목면 72에 맞물리게 편향되도록 코일 스프링 65는 고정 캠 61을 향하여 가동 캠 62를 편향시켜, 전화기 몸체 2의 키보드 36 상에서 송신기 3을 닫기 위한 회전력을 제공한다.

도 19에 있어서, 돌출부 75가 오목면 72로부터 완전히 유리되고 평탄한 마찰면 73에 접촉하게 될 때까지 코일 스프링 65는 송신기 3의 회전 동안 가동 캠 62를 편향시킨다. 일단 돌출부 75가 마찰면 73에 도달하면, 코일 스프링 65에 의한 편향력은 돌출부 75를 마찰 영역 73 위로 누르는 것에만 적용되어, 돌출부 75의 끝과 마찰면 73 사이에 마찰 저항을 제공하여 송신기 3을 어떠한 회전 위치에서라도 지지한다. 이러한 구성은 송신기 3이 전화기 몸체 2에 대하여 어떠한 가변 각도로도조정될 수 있도록 허용한다.

더욱이, 송신기 3이 닫힐 때 송신기 3은 돌출부 75와 마찰면 73 사에서 마찰 저항에 대하여 회전된다. 돌출부 75는 경사면으로 들어가는데, 이 점에서 코일 스프링 27은 경사면 28a를 따라 돌출부 31를 미끄러져 내리기 위한 편향력을 제공하여 송신기 3은 자동적으로 닫히게 된다.

본 힌지 장치 60은 또한 송신기 3이 전화기 몸체 2에 대하여 어떠한 가변 각도에서도 조정되고 전화기 몸체 2상에서 닫힌 위치로 유지되도록 허용한다.

제 3 실시형태

도 20 내지 도 27을 참고하여 본 발명에 따른 힌지 장치의 제 3 실시형태를 설명한다. 본 힌지 장치는 본 실시형태로 전자 수첩에 적합하게 된 것이다.

도 20에 있어서, 힌지 장치는 전자 수첩의 키보드 101(이하 "주몸체"로 지칭한다)에 고정된 고정 브래킷 102, 액정 디스플레이 103(이하 "뚜껑"으로 지칭한다)에 고정된 가동 브래킷 104, 고정 브래킷 102에 고정된 길이 방향으로 연장된 샤프트 105, 샤프트 축 방향으로 미끄럼 가능한 방식으로 샤프트 105를 그 안에 수용하는 고정 캠(제 2 캠) 106, 가동 브래킷 104에 부착되고 회전 가능한 방식으로 샤프트 105를 그 안에 수용하는 가동 캠(제 1 캠) 107, 및 로드 축 방향으로 가동 캠 107을 향하여 고정 캠 106을 편향시키기 위한 코일 스프링의 편향 수단 108을 포함한다.

고정 및 가동 캠 106 및 107은 서로에 대하여 지지하는 캠 표면 106a 및 106b를 포함하는 가장자리 캠이고 플라스틱 또는 금속으로 만들어 진다. 고정 캠표면 106a는 원통형 고정 캠 106의 가장자리 표면 상에 형성되는데 중앙선에 대하여 한쪽 측부 위의 반원형 오목면 106b, 및 로드 축에 수직으로 평탄하고 다른 측부 위에서 오목면 106b에 인접하는 마찰면 106c를 한정한다. 완만한 경사면 106d가 오목면 106b와 마찰면 106c 사이에 위치한다. 가동 캠 107 위의 가동 캠 표면 107a는 오목면 106b에 맞물리기 적합하게 된 돌출부 107b를 한정하여 고정 캠 표면 106a에 대한 상보체를 형성한다. 가동 캠 107은 가동 브래킷 104에 부착된 돌출부 107c를 포함한다.

고정 및 가동 브래킷 102 및 104는 얇은 금속판을 프레스를 통하여 구부리는 것에 의하여 제작된다. 샤프트 105는, 예를 들어 클램핑에 의하여 고정 브래킷 102에 부착된다. 샤프트 105는 그의 원주 표면으로 눌린 두 개의 평행인 평탄한 스토퍼부(회전 저지 수단) 105a를 포함하는데, 여기에 고정 캠 106이 부착되는 한편, 고정 캠 106은 평탄한 스토퍼부 105a의 횡단면에 대응하는 중심 구멍 109를 포함한다. 따라서, 이를 통하여 샤프트 105가 삽입되는 고정 캠 106은, 샤프트 105와 맞물려 평탄한 스토퍼부 105a에 의해 샤프트 105에 대하여 회전되는 것이 방지되는 한편, 축 방향으로 미끄럼 가능하다.

샤프트 105는 가동 캠 107이 부착되는 원형의 횡단면을 갖는 칼럼 형상부 105b를 포함한다. 가동 캠 107은 샤프트 105를 수용하기 위한 원형의 횡단면을 갖는 중심 구멍 110을 포함하며, 따라서 샤프트 105에 대하여 회전 가능하다. 샤프트 105는 그의 원주 표면으로 눌린 절단부 111을 포함하고, 여기에 마찰 요소가 부착된다.

가동 브래킷 104는 가동 캠 107의 돌출부 107c를 수용하기 위한 구멍(도시되지 않음) 및 컬링 공정에 의하여 그와 함께 일체로 형성되어 샤프트 105의 절단부 111을 둘러싸는 원통형 마찰 요소 112를 포함한다.

도 23에 나타낸 바와 같이, 마찰 요소 112는 샤프트 105가 삽입되지 않을 때 간격 112a 및 샤프트 105의 외부 직경보다 큰 내부 직경을 갖는 C형 횡단면을 갖는다. 도 24에 나타낸 바와 같이, 샤프트 105가 삽입될 때, 간격 112a는 이점쇄선으로 나타낸 원래의 위치로부터 실선으로 나타낸 화살표 방향으로 변형된 위치로 탄성적으로 팽창하여, 마찰 요소 112의 내면이 샤프트 105의 원주에 접촉하게 된다.

마찰 요소 112는 샤프트 105의 삽입 전에는 바람직하게는 거의 원형의 내면을 가지며, 탄성적으로 변형되어 도 24에 나타낸 바와 같은 C형을 갖게 된다. 따라서, 마찰 요소 112의 내면은 원주상에서 간격을 두고 3 개의 점 A, B, 및 C에서 샤프트 105의 외부 원주 표면에 접촉한다. 점 A 및 B는 간격 112a에 가깝게 위치하고, 점 C는 점 A와 B 및 간격 112a로부터 가장 멀리 있다. 즉, 마찰 요소 112의 직경은 점 A, B 및 C에서 샤프트 105와 접촉할 때 가장 팽창된다.

본 힌지 장치는 주몸체 101에 고정된 고정 브래킷 102와 뚜껑 103에 고정된 가동 브래킷 104에 의해, 본 분야의 당업자에게 잘 알려진 방식으로 전자 수첩에 고정된다. 뚜껑 103이 주몸체 101 위로 닫힐 때, 도 26에 나타낸 바와 같이, 가동 캠 107의 돌출부 107b가 고정 캠 106의 경사 표면 106d의 중간에 위치되도록 하는 방식으로 고정 캠 106과 가동 캠 107의 관계가 조정된다. 절단부 111가 점 A, B 및 C 사이의 상 관계는, 도 25에 나타낸 바와 같이, 가동 캠 107의 돌출부 107b가 정지 캠 106의 경사면 106d의 중간에 위치될 때 절단부 111이 점 A, B 및 C의 하나에 위치되는 방식으로 조정된다. 도 25에서 참조 번호 A'는 샤프트 105가 마찰 요소 112에 접촉하는 점을 나타낸다.

본 힌지 장치의 작동을 설명한다. 뚜껑 103이 전자 수첩의 주몸체 101에 대하여 닫힐 때(도 22의 위치 "I"), 가동 캠 107의 돌출부 107b는 고정 캠 106(도 26 참조)의 경사면 106d의 중간에 위치한다. 편향 수단 108은 돌출부 107b가 경사면 106b 위를 미끄러져 내려와 오목면 106b에 맞물리도록 고정 캠 107을 향하여 고정된 캠 107을 편향시켜, 뚜껑 103 상에 회전 토크를 제공한다. 따라서, 뚜껑 103은 닫힌 위치에서 주몸체 101 위에 지지되어, 잠금 기전을 배제시킨다.

뚜껑 103을 열기 위한 힘이 작용할 때 가동 캠 107의 돌출부 107b는 경사면 106b 위에서 올라가고 편향 수단 108에 의한 토크를 극복한다. 돌출부 107b는 가동 캠 107이 예정된 범위의 피봇 각도로 회전하는 것에 의하여 경사면 106d로부터 마찰면 106c 위로 이동한다. 뚜껑 103은 외부 힘이 작용하여 뚜껑 103을 회전시킬 때까지, 뚜껑 103을 닫기 위한 토크 부재로 닫힌 위치(도 22에서 위치 "III")에 지지된다.

마찰 요소 112는 샤프트 105의 원주에 접촉하여, 주몸체 101에 대한 뚜껑 103의 회전을 방지하는 마찰력을 제공한다. 이것은 뚜껑 103이 마찰력에 의하여 어떠한 선택된 위치(도 22에서 "III")에서도 유지되는 "자유 멈춤" 기능을 제공한다.

뚜껑 103에 작용하는 힘이 마찰 요소 112와 샤프트 105 사이의 마찰력을 극복할 때 뚜껑 103은 닫힌 위치를 향하여 회전할 수 있다. 돌출부 107b가 고정 캠106의 경사면 106d로 들어갈 때(도 22의 "II" 위치, 도 27에도 나타냄), 절단부 111은 점 A로부터 이격되고 샤프트 105는 점 A'에서 마찰 요소 112에 접촉하여, 샤프트 105로 향한 마찰 요소 112의 압력을 감소시킨다. 마찰 요소 112는 직경이 약간 감소하여 마찰력이 감소된다.

돌출부 107b가 경사면 106d 위에서 미끄러지고 오목면 106b에 맞물릴 때 마찰력이 감소되기 때문에, 가동 캠 107은 고정 캠 106에 대하여 부드럽게 회전하여 뚜껑 103의 회전을 부드럽게 만든다. 뚜껑 103은 자동적으로 되돌아와 닫힌 위치(도 22에서 "I")에서 유지된다.

뚜껑 103은 어떠한 잠금 기전 없이도 유지되기 때문에, 본 힌지 장치는 고안시 또는 사용시 뚜껑 103 및 주몸체 101 상에서 돌출 장해를 체거하여, 고안의 자유도에 크게 기여한다. 더욱이, 뚜껑 103은 편향 수단 108 및 고정 캠 106의 경사면 106d에 의하여 발휘되는 토크에 의하여 자동적으로 닫히기 때문에 본 힌지 장치는 닫힘 동작을 용이하게 한다. 뚜껑 103은 예정된 범위의 피봇 각도 내에서 회전하는데, 마찰 요소 112와 샤프트 105 사이의 마찰력 때문에 어떠한 가변 위치에서도 지지된다. 마찰 요소 112는 판 스프링으로, 방사상 두께가 감소될 수 있어 얇은 휴대용 장치에 적합한 컴팩트한 힌지 장치를 얻을 수 있도록 한다. 판 스프링의 마찰 요소 112는 가동 브래킷 104와 일체로 형성되므로 부품 개수를 감소시킨다. 이는 힌치 장치의 구조를 보다 단순하게 만들고 제조 비용을 감소시킨다.

마찰 요소 112는 판 스프링의 마찰 요소 112 대신 샤프트 105의 외면 상에 단단히 슬리브되는 코일 스프링일 수 있다. 본 바람직한 형태에서는 샤프트 105가C형 횡단면의 3개의 점에서 마찰 요소 112에 접촉되지만, 다른 여러 파지 형태를 갖는 마찰 요소에서 3개 보다 많은 접촉점이 선택될 수 있다.

본 실시형태에서는 고정 캠이 가동 캠을 향하여 편향되고 있지만, 가동 캠이 편향될 수도 있다. 또한, 오목면이 고정 캠에 제공되고 돌출부가 가동 캠 상에 구비되지만, 이들 각각이 어느 하나의 캠 상에 구비될 수도 있다. 본 힌지 장치는 휴대폰과 같은 다른 휴대용 장치에 적용될 수 있다.

바람직하게는, 피봇 로드가 제 3 실시형태에서 샤프트와 동축상으로 위치되는 방식으로 제 1 실시형태의 본 힌지 장치가 다른 말단에 구비될 수 있다. 제 1 실시형태의 힌지 장치는 제 3 실시형태의 힌지 장치의 작동과 조화하여 마찰력을 유효하게 변경시켜, 손쉬운 조작성을 제공한다.

제 4 실시형태

도 28A 내지 도 33B를 참고하여 본 발명에 따른 힌지 장치의 제 4 실시형태를 설명하는데, 이것은 전자 수첩에 적합하게 된 것이다.

도 28A 및 도 28B에 있어서, 힌지 장치는 전자 수첩의 키보드 221(이하 "주몸체'로 지칭한다)에 고정된 고정 브래킷 202, 액정 디스플레이 223(이하 "뚜껑"으로 지침한다)에 고정된 가동 브래킷 204, 고정 브래킷 202에 고정된 길이 방향으로 연장된 샤프트 203, 샤프트 축방향으로 미끄럼 가능한 방식으로 샤프트 203을 그안에 수용하는 고정 캠(제 2 캠) 205, 가동 브래킷 204에 부착되고 회진가능한 방식으로 샤프트 205를 그 안에 수용하는 가동 캠(제 1 캠) 204, 샤프트 축 방향으로 가동 캠 204를 향하여 고정 캠 205를 편향시키기 위한 코일 스프링의 편향 수단206, 및 회전하는 샤프트 203 상에 마찰력을 작용시키기 위한 복수의 마찰판 211을 포함한다.

고정 및 가동 캠 205 및 206은 서로에 대하여 지지하는 캠 표면 205a 및 204a를 포함하는 가장자리 캠이고 플라스틱 또는 금속으로 만들어 진다. 고정 캠 표면 205a는 원통형 고정 캠 205의 가장자리 표면 상에 형성되는데 중앙선에 대하여 한쪽 측부 위에 반원형 오목면 205b, 및 로드 축에 수직으로 평탄하고 다른 측부 위에서 오목면 205b에 인접하는 마찰면 205c를 한정한다. 완만한 경사면 205d가 오목면 205b와 마찰면 205c 사이에 위치한다. 가동 캠 204 위의 가동 캠 표면 204a는 오목면 205b에 맞물리기 적합하게 된 돌출부 204b를 한정하여 고정 캠 표면 205a에 대한 상보체를 형성한다. 가동 캠 204는 가동 브래킷 201에 부착된 돌출부 204c를 포함한다.

고정 및 가동 브래킷 202 및 201은 얇은 금속판을 프레스를 통하여 구부리는 것에 의하여 제작된다. 샤프트 203는 예를 들어 클램핑에 의하여 고정 브래킷 202에 부착된다. 샤프트 203은 그의 원주 표면으로 눌린 두 개의 평행인 평탄한 스토퍼부(회전 저지 수단)를 포함하는데, 여기에 고정 캠 205가 부착되는 한편, 고정 캠 205는 평탄한 스토퍼부의 횡단면에 대응하는 중심 구멍을 포함한다. 따라서, 이를 통하여 샤프트 203이 삽입되는 고정 캠 205는 축 방향으로 미끄럼 가능한 반면, 평탄한 스토퍼부에 의해 샤프트 203에 대하여 회전되는 것이 방지된다.

샤프트 203은 가동 캠 204가 부착되는 원형의 횡단면을 갖는 칼럼 형상부를 포함한다. 가동 캠 204는 샤프트 203을 수용하기 위하여 원형의 횡단면을 갖는 중심 구멍을 포함하며, 따라서 샤프트 203에 대하여 회전 가능하다.

도 29에 나타낸 바와 같이, 마찰판 211은 샤프트 203이 삽입되지 않을 때 간격(슬릿) 211a 및 샤프트 203의 외부 직경보다 큰 내부 직경을 갖는 C형 횡단면을 갖는다. 샤프트 203이 삽입될 때, 마찰판 211의 내면이 샤프트 203의 원주에 접촉하도록 간격 211a는 탄성적으로 팽창한다. 마찰판 211은 간격 211a에 대향하는 내면 상에 홈 211b를 포함한다. 마찰판 211은 샤프트 203에 수직으로 층상 배열된다.

샤프트 203은 마찰판 211의 내부표면에 접촉하기 위한 접촉부 203b, 및 그의 원주로 눌린 비접촉부 203a를 포함한다. 이들 접촉부 203b 및 비접촉부 203a는 마찰판 211의 구멍 내에서 회전 중심에 대하여 대칭으로 배치된다.

본 힌지 장치는 주몸체 221에 고정된 고정 브래킷 202와 뚜껑 223에 고정된 가동 브래킷 201에 의해, 본 분야의 당업자에게 잘 알려진 방식으로 전자 수첩에 고정된다. 뚜껑 223이 주몸체 221 위로 닫힐 때, 도 30A에 나타낸 바와 같이, 가동 캠 204의 돌출부 204b가 고정 캠 205의 경사면 205d의 중간에 위치되도록 하는 방식으로 고정 캠 205와 가동 캠 204의 관계가 조정된다.

가동 캠 204와 고정 캠 205사이의 상 관계는, 가동 캠 204의 돌출부 204b가 고정 캠 205의 경사면 205d의 중간에 위치할 때 접촉부 203b중 하나가 홈 211b에 대응하고 다른 접촉부 203b가 간격 211a로 삽입되는 방식으로 조정된다. 마찰판 211은 다른 위치로 탄성적으로 변형되는데, 샤프트 203과 마찰판 211 사이에 마찰력이 존재하지 않은 위치, 즉 "토크가 없는" 상태로 회복된다. 편향력은 편향 수단 206으로부터 뚜껑 위에 작용하여, 마찰력에 의한 "제동"력을 제거한다. 더욱이, 접촉부 203b와 홈 211b 사이의 맞물림을 해제하기 위해서는 상당한 초기 마찰력이 요구되기 때문에 뚜껑 203은 안정하게 지지된다.

도 31은 샤프트 203의 회전 범위를 조절하기 위한 스토퍼판 212를 보여주는데, 이것은 샤프트 203이 수용되는 구멍의 내면 상에 형성되는 피크 돌출부 241을 포함한다. 구멍 내에서 반원형 횡단면을 갖는 203은 돌출부 241에 의한 조절에 의해 위치 D 와 E 사이에서 회전 가능하다. 이러한 스토퍼판 213은 예정된 범위의 피봇 각도 내에서 샤프트 203의 회전을 제한하여, 뚜껑 203을 열기 위한 과도한 힘에 의해 힌지 장치가 손상되는 것을 방지한다.

본 힌지 장치의 작동을 설명한다. 뚜껑 223이 전자 수첩의 주몸체 221에 대하여 닫힐 때(도 32의 위치 "I"에서), 가동 캠 204의 돌출부 204b는 고정 캠 205(도 30A 참조)의 경사면 205d의 중간에 위치된다. 편향 수단 206은 돌출부 204b가 경사면 205d 위를 미끄러져 내려와 오목면 205b에 맞물리도록 고정 캠 204를 향하여 고정된 캠 205를 편향시켜, 뚜껑 223 위에 회전 토크를 제공한다. 따라서, 뚜껑 223은 닫힌 위치에서 주몸체 221 위에 지지되어, 잠금 기전을 배제시킨다.

뚜껑 223을 열기 위한 힘이 작용할 때 가동 캠 204의 돌출부 204b는 경사면 206b 위로 올라가고 편향 수단 206에 의한 토크를 극복한다. 돌출부 204b는 예정된 범위의 피봇 각도에서 가동 캠 204의 회전에 의하여 경사면 205d로부터 마찰면 205c 위로 이동한다. 뚜껑 223은 외부 힘이 작용하여 뚜껑 223을 회전시킬 때까지, 뚜껑 223을 닫기 위한 토크 부재시 닫힌 위치(도 30B에서 위치 "III")에 지지된다.

마찰판 211은 샤프트 203의 원주에 접촉하여, 주몸체 221에 대한 뚜껑 223의회전을 방지하는 마찰력을 제공한다. 이것은 뚜껑 223이 마찰력에 의하여 어떠한 선택된 위치(도 32에서 "II" 내지 "III"에 이르는 범위)에서도 유지되는 "자유 멈춤" 기능을 제공한다.

뚜껑 223에 작용하는 힘이 마찰판 211과 샤프트 203사이의 마찰력을 극복할때 뚜껑 223은 닫힌 위치를 향하여 회전할 수 있다. 돌출부 204b가 고정 캠 205의 경사면 205d로 들어갈 때(도 32의 "II" 위치, 도 30A에도 나타냄), 샤프트 203의 접촉부 203b중 하나는 간격 211a에 일치하고 다른 접촉부 203b는 홈 211b에 맞물려 샤프트 203을 향한 마찰판 211의 압력을 감소시킨다. 샤프트 203과 마찰판 211 사이에 마찰력이 존재하지 않는 "토크가 없는" 상태가 있다. 편향력은 편향 수단 206으로부터 뚜껑에 작용하여, 마찰력에 의한 "제동"력을 제거한다.

돌출부 204b가 경사면 205d 위에서 미끄러지고 오목면 205b에 맞물릴 때 마찰력이 감소되기 때문에, 가동 캠 204는 고정 캠 205에 대하여 부드럽게 회전하여 뚜껑 223의 회전을 부드럽게 만든다. 뚜껑 223은 도 30A에서 화살표로 나타낸 방향으로 자동적으로 되돌아와 닫힌 위치(도 32에서 "I")에 지지된다.

마찰판 211의 개수 및 두께는 원한다면 특정 용도에서 마찰력을 조정하기 위하여 변경될 수 있다. 따라서, 본 힌지 장치는 주어진 용도에 필요한 마찰력을 제공한다.

뚜껑 223은 어떠한 잠금 기전 없이도 유지되기 때문에, 본 힌지 장치는 고안시 또는 사용시 뚜껑 223 및 주몸체 221 상에서 돌출 장해를 제거하여, 고안의 자유도에 크게 기여한다. 더욱이, 뚜껑 223은 편향 수단 206 및 고정 캠 205의 경사면 205d에 의하여 발휘되는 토크에 의하여 자동적으로 닫히기 때문에 본 힌지 장치는 닫힘 동작을 용이하게 만든다. 뚜껑 223은 예정된 범위의 피봇 각도 내에서 회전하는데, 마찰판 211과 샤프트 205 사이의 마찰력 때문에 어떠한 가변 위치에서도 지지된다. 마찰판 211은 판 스프링으로, 방사상 두께가 감소될 수 있어 얇은 휴대용 장치에 적합한 컴팩트한 힌지 장치를 얻을 수 있도록 한다.

바람직하게는, 피봇 로드가 제 4 실시형태에서 샤프트와 동축상으로 위치되는 방식으로 제 1 실시형태의 본 힌지 장치가 다른 말단에 구비될 수 있다. 제 1 실시형태의 힌지 장치는 제 4 실시형태의 힌지 장치의 작동과 조화되어 마찰력을 유효하게 변경시켜, 손쉬운 조작성을 제공한다.

제 5 실시형태

도 33A 및 도 33B를 참고하여 본 발명에 따른 힌지 장치의 제 5 실시형태를 설명한다.

본 힌지 장치는 회전되는 부재(도시되지 않음)에 부착된 고정 브래킷 215, 브래킷 215 내에 회전 가능하게 지지된 길이방향으로 연장된 가동 샤프트 216, 및 샤프트 216이 회전될 때 샤프트 216 상에 마찰력을 발휘하기 위한 복구의 마찰판 217을 포함한다.

본 힌지 장치는 회전 위치에서 뚜껑을 지지하기 위한 가장자리 캠 및 가장자리 캠을 편향시키기 위한 편향 수단을 포함하지 않는다는 점에서 제 4 실시형태와 원리적으로 다르다.

샤프트 216은 그의 원주 표면으로 눌린 두 개의 평행인 평탄한 스토퍼부(회전 저지 수단)를 포함하는데, 여기에 회전되는 부재가 부착되는 한편, 이 부재는 평탄한 스토퍼부의 횡단면에 대응하는 중심 구멍을 포함한다. 따라서, 이를 통하여 샤프트 216이 삽입되는 부재는 샤프트 216과 함께 미끄럼 가능하고 샤프트 216에 대하여 회전되는 것이 방지된다.

토크의 양은 마찰판 217의 개수 및 두께에 근거하여 결정되는데, 원한다면 특정 용도에서 마찰력을 조정하기 위하여 변경될 수 있다. 따라서, 본 힌지 장치는 주어진 용도에 필요한 토크를 제공한다.

본 발명은 그의 정수를 벗어나지 않으면서 다른 형태로 구체화되거나 다른 방식으로 수행될 수 있다. 따라서, 본 실시형태는 어느 경우에나 예시적인 것으로 인식되어야 하며 제한적으로 되어서는 안되며, 첨부된 특허청구범위에서 기술한 발명의 범위 및 모든 변경은 균등의 의미 및 범위내에 들어올 것이다.

Claims

상대적 회전 이동을 위하여 제 1 부재(2)를 제 2 부재(3)와 상호 연결하기 위한 힌지 장치에 있어서, 상기 힌지 장치는

상기 제 1 부재와 함께 회전 가능하게 되는 제 1 캠(21);

상기 제 2 부재와 함께 회전 가능하게 되며, 상기 제 2 부재와는 독립적으로 상기 회전 이동의 한 축방향으로 미끄럼 가능하게 되는 제 2 캠(24);

상기 제 1 캠과 상기 제 2 캠이 상대적으로 회전할 수 있도록 이들을 동축상으로 지기하는 샤프트 수단(23);

상기 제 1 캠과 제 2 캠을 서로 가압하기 위한 편향 수단(27); 그리고

상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 하나에 부착되며, 상기 샤프트 수단에 마찰력을 작용시키기 위해 상기 샤프트 수단의 외면에 접촉하는 마찰 요소;를 포함하며,

상기 제 1 캠과 제 2 캠 중의 하나는 그의 한쪽 말단 위에 돌출부(31)를 갖고, 상기 제 1 캠과 제 2 캠 중의 다른 하나는 그의 한쪽 말단 위에 오목면(28)과 평탄부(29)를 가지며, 상기 오목면은 상기 제 2 캠이 예정된 범위의 피봇 각도에 위치할 때 상기 제 1 캠의 상기 돌출부를 수용하기 위해 형성되고, 상기 평탄부는 상기 제 2 캠이 상기 예정된 범위의 피봇 각도 외의 범위에 위치할 때 상기 돌출부를 안정하게 지지하기 위하여 형성되며,

상기 마찰 요소는 상기 샤프트 수단 주위에 단단하게 슬리이브된 원통형 판스프링이고, 상기 스프링의 내면은 상기 샤프트 수단의 외면과 접촉하고, 상기 마찰요소를 상기 샤프트 수단으로 탄성적으로 가압하기 위하여 상기 마찰요소의 내경은 상기 샤프트 수단의 외경보다 작은 힌지 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 마찰 요소가 금속으로 만들어진 힌지 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 마찰요소가 상기 제 1 부재 및 제 2 부재중의 하나와 함께 일체로 형성되는 힌지 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트 수단이 상기 마찰요소와 접촉하기 위한 복수의 접촉 영역을 갖고, 상기 마찰 요소는 상기 제 2 캠이 예정된 범위의 피봇 각도 외의 범위에 있을 때 상기 샤프트 수단 위에서 마찰력을 감소시키기 위하여 적어도 하나의 상기 접촉 영역을 수용하기 위한 간격을 갖는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 마찰 요소가 복수의 마찰판(211, 217)을 포함하고, 상기 마찰판은 상기 샤프트 수단에 수직으로 층상 배열되고, 상기 마찰판은 이를 통하여 상기 샤프트 수단이 삽입되는 관통공을 가지며, 상기 관통공의 내면은 상기 샤프트 수단의 외면과 접촉하는 힌치 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 마찰판을 상기 샤프트 수단으로 탄성적으로 가압하기 위하여 상기 관통공의 내경이 상기 샤프트 수단의 외경보다 작은 현지 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 샤프트 수단이 상기 마찰판과 접촉하기 위한 복수의 접촉 영역을 갖고, 상기 마찰판은 예정된 범위의 피봇 각도에서 상기 샤프트 수단 위의 마찰력을 감소시키기 위하여 적어도 하나의 상기 접촉 영역을 수용하기 위한 간격(211a)을 갖는 힌지 장치.