KR100413629B1 - 마찰 경첩장치 - Google Patents

Abstract

회전체와 피회전체의 상대적인 회전 방향 및 회전 각도에 따라 상기 회전체를 회전시키는데 필요한 토크치가 변화하도록 하여 비대칭-비직선성의 토크 특성을 구현할 수 있는 마찰 경첩장치에 관한 것으로, 본 발명의 마찰 경첩장치는, 단부에 편심축을 구비하며, 회전체와 일체로 회전되는 회전축과; 상기 회전축이 삽입 설치되며, 상기 회전체가 피회전체에 대해 회전할 때 상기 회전축에 마찰력을 발생시키는 마찰력 발생 수단과; 상기 마찰력 발생 수단을 회전 불가능하게 고정하는 하우징과; 상기 피회전체에 대한 회전체의 회전 방향 및 회전 각도에 따라 상기 편심축에 선택적으로 접촉하여 반발력을 발생시키도록 상기 하우징에 고정 설치되는 반발력 발생 수단;을 포함한다.

Description

마찰 경첩장치{FRICTION HINGE DEVICE}

본 발명은 회전체와 피회전체의 상대적인 회전 작동시에 토크를 발생시켜 상기 회전체를 회전 상태로 유지하는 마찰 경첩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 회전체와 피회전체의 상대적인 회전 방향 및 회전 각도에 따라 상기 회전체를회전시키는데 필요한 토크치가 변화하도록 하여 비대칭-비직선성의 토크 특성을 구현할 수 있는 마찰 경첩장치에 관한 것이다.

일반적으로 마찰 경첩장치는 노트북 컴퓨터의 화면 각도 조절부, LCD 모니터의 화면 각도 조절부, 자동차의 선바이저 위치 조절부 등에 사용되는 것으로, 특히 상기의 노트북 컴퓨터를 예로 들어 설명하면 화면부(회전체)가 본체(피회전체)에 대해 회전될 때 화면부가 소정의 마찰력에 의해 임의의 각도나 위치에서 정지 및 유지될 수 있도록 화면부와 본체를 결합할 때 사용된다.

이러한 마찰 경첩장치로는 축 및 상기 축을 감싸고 있는 스프링 사이에서 발생하는 마찰력을 이용하는 랩(wrap) 스프링 방식의 마찰 경첩장치와, 축상에 원형의 마찰판을 설치하여 축의 중심방향으로 마찰력을 발생시키는 축 디스크 압축 방식의 마찰 경첩장치와, 여러장이 겹쳐진 U자 형태의 판스프링에 축을 압입하여 축과 스프링 단면 사이에서 마찰력을 발생시키는 U자형 클립 방식의 마찰 경첩장치 등이 있다.

그런데, 상기한 종래의 경첩장치들은 축과 스프링(마찰판 또는 판스프링 등)간의 마찰 면적은 조절함이 없이 축의 중심 방향으로 가해지는 가압력만을 조절하거나 유지하여 마찰력을 발생시키는 방법을 적용하고 있으므로, 축의 초기 기동에 큰 힘이 소요됨과 아울러 회전 작동이 부드럽게 이루어지지 않게 되고, 이로 인해 마찰면이 쉽게 마모되는 등의 문제점이 있었다.

이에, 본 출원인은 대한민국 실용신안 공고번호 제2000-180705호에 공고된 마찰 경첩장치를 제안하였다.

상기의 마찰 경첩장치는, 회전축과; 상기 축의 반경에 비해 작은 반경을 갖도록 형성되며, 마찰면으로 작용하는 서로 마주보는 한쌍의 제1 내경부와, 상기 제1 내경부에 비해 큰 반경을 갖도록 형성되는 서로 마주보는 한쌍의 제2 내경부 및 소정 형상의 돌출부가 형성된 외경부를 구비하는 토션 스프링과; 상기 토션 스프링을 회전 불가능하게 고정하는 하우징;을 포함하여 구성되며, 토션 스프링의 제2 내경부에는 축의 외경면을 가압하는 마찰판을 설치할 수도 있다.

이러한 구성의 마찰 경첩장치는, 마찰면으로 작용하는 제1 내경부(및 마찰판)가 축의 회전시에 발생되는 반발력에 의해 변형되면서 마찰 면적이 감소되므로 축의 중심 방향으로 가해지는 가압력이 감소된다.

따라서, 각 구성 요소의 성능에 편차(축의 중심 방향으로 가해지는 가압력의 편차, 마찰 면적의 편차)가 있더라도 상호 보완 작용이 이루어지게 되어 균일한 성능의 제품을 대량으로 생산할 수 있고, 종래에 비해 마찰면의 마모 속도가 현저하게 감소되므로 제품의 수명을 연장시킬 수 있는 등의 장점이 있다.

그런데, 본 출원인의 선출원을 포함한 종래의 마찰 경첩장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

일반적으로 노트북 컴퓨터 등에 사용하는 마찰 경첩장치는 화면부(회전체)를 폐쇄할 때 상기 화면부가 본체(피회전체)에 스무드(smooth)하게 접촉되도록 함으로써 화면부에 가해지게 되는 충격을 최소화할 수 있도록 설계해야 한다.

이러한 이유로 인해 종래의 마찰 경첩장치들은 상기 화면부를 본체부에 접촉시키는 시점에서 상기 화면부를 회전시키는데 필요한 토크치를 기준 토크치로 설정하고, 상기의 기준 토크치가 화면부의 회전 작동 전구간에서 요구되도록 하였는데, 이 기준 토크치는 화면부의 통상적인 사용상태, 즉 화면부가 본체에 접촉되는 시점을 제외한 모든 상태에서 화면부를 폐쇄 또는 개방 방향으로 회전시키는데 필요한 실질적인 토크치에 비해 크다.

이와 같이, 상기 기준 토크치가 화면부의 통상적인 사용상태에서 상기 화면부를 회전시키는데 필요한 실질적인 토크치에 비해 크므로, 사용자는 화면부의 회전시에 상기한 기준 토크치에 해당하는 토크를 화면부에 계속적으로 작용시켜야 한다.

따라서, 화면부의 통상적인 사용 상태에서는 과다한 토크가 가해지게 되며, 이로 인해, 화면부를 본체에 대해 개방시킬 때 사용자가 한손으로는 화면부를 개방시키면서 다른 한손으로는 본체를 지지하지 않으면 본체가 들리게 되는 들림 현상이 발생된다.

이러한 본체부 들림 현상은 최근의 경량화 및 박형화 추세에 있는 노트북 컴퓨터에서는 더 자주 발생되며, 또한 상기 경량화 및 박형화된 노트북 컴퓨터에서는 화면부의 측부를 파지한 상태에서 화면부를 개방시키는 경우에 화면부가 뒤틀리는 뒤틀림 현상이 발생된다.

이와 같이, 종래의 마찰 경첩장치들은 화면부의 폐쇄 시점에 상기 화면부를 회전시키는데 필요한 토크치를 기준 토크치로 설정하고, 화면부의 통상적인 사용 상태에서도 상기 기준 토크치의 토크를 작용시켜야만 화면부가 회전되도록 구성되어 있으므로, 본체부 들림 현상 및 화면부 뒤틀림 현상이 발생되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회전체와 피회전체간의 상대적인 회전 각도 및 회전체의 회전 방향에 따라 상기 회전체를 회전시키는데 필요한 토크치가 변화하도록 하여 비대칭-비직선성의 토크 특성을 구현할 수 있는 마찰 경첩장치를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마찰 경첩장치의 조립 상태를 나타내는 일부 파단 사시도.

도 2는 본 발명의 마찰 경첩장치에 사용된 반발 스프링의 작동 특성을 나타내기 위한 도면

도 3은 회전축의 회전 방향 및 회전 각도에 따른 본 발명의 반발 스프링과 편심축의 작동 상태를 나타내기 위한 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰 경첩장치의 조립 상태를 나타내는 일부 파단 사시도.

도 5는 본 발명의 마찰 경첩장치에 사용된 토션 스프링의 변형 실시예를 나타내는 사시도.

상기한 본 발명의 목적은,

단부에 편심축을 구비하며, 회전체와 일체로 회전되는 회전축과;

상기 회전축이 삽입 설치되며, 상기 회전체가 피회전체에 대해 회전할 때 상기 회전축에 마찰력을 발생시키는 마찰력 발생 수단과;

상기 마찰력 발생 수단을 회전 불가능하게 고정하는 하우징과;

상기 피회전체에 대한 회전체의 회전 방향 및 회전 각도에 따라 상기 편심축에 선택적으로 접촉하여 반발력을 발생시키도록 상기 하우징에 고정 설치되는 반발력 발생 수단;

을 포함하는 마찰 경첩장치에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 피회전체와 회전체 사이의 각도를 θ라 하고, 상기 피회전체와 회전체 사이의 최대 각도를 180°라 할 때, 상기 각도 θ를 증가시키는 방향으로 회전체를 회전시키는데 필요한 토크치는 상기 각도 θ가 0∼45°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 대략 20∼30% 정도 작게 설정하고, 상기 각도 θ가 45∼135°인 구간에서는 기준 토크치로 설정하며, 상기 각도 θ가135∼180°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 대략 20∼30% 정도 크게 설정할 수 있다.

또한, 상기 각도 θ를 감소시키는 방향으로 회전체를 회전시키는데 필요한 토크치는 상기 각도 θ가 135∼180°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 대략 20∼30% 정도 작게 설정하고, 상기 각도 θ가 45∼135°인 구간에서는 기준 토크치로 설정하며, 상기 각도 θ가 0∼45°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 대략 20∼30% 정도 크게 설정할 수 있다.

이러한 구성의 마찰 경첩장치에 의하면, 상기 편심축과 반발력 발생 수단의 상호 작용에 의해 회전축의 회전 방향 및 회전 각도에 따라 비대칭-비직선성의 토크 특성을 구현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 상기 반발력 발생 수단은, 상기 하우징의 단부측에 압입 고정되는 압입부와, 이 압입부의 일측으로 연장되어 상기 회전축의 회전 방향 및 회전 각도에 따라 상기 편심축과 선택적으로 접촉하면서 변형되어 상기 변형시에 편심축에 반발력을 발생시키는 변형부와, 상기 압입부와 변형부 사이에 제공되는 이탈 방지부를 포함하는 반발 스프링으로 구성할 수 있다.

그리고, 상기 마찰력 발생 수단은, 상기 회전축이 억지 끼워맞춤되도록 형성되어 마찰면으로 작용하는 서로 마주보는 한쌍의 제1 내경부와, 상기 제1 내경부에 비해 큰 반경을 갖도록 형성되는 서로 마주보는 한쌍의 제2 내경부, 및 소정 형상의 돌출부가 형성된 외경부를 구비하는 토션 스프링으로 구성할 수 있으며, 상기 토션 스프링은 상기한 제1 및 제2 내경부와 외경부 및 돌출부를 갖는 판상 세그먼트를 복수개 접착하여 형성하거나, 상기한 제1 및 제2 내경부와 외경부 및 돌출부를 갖도록 압출하여 형성할 수 있으며, 상기 판상 세그먼트는 타발 또는 사진 식각 방식에 의해 형성할 수 있다.

상기의 토션 스프링을 갖는 마찰 경첩장치는, 마찰면으로 작용하는 제1 내경부가 회전축의 회전시에 발생되는 반발력에 의해 변형되면서 마찰 면적이 감소되므로 축의 중심 방향으로 가해지는 가압력이 감소된다.

따라서, 각 구성 요소의 성능에 편차(회전축의 중심 방향으로 가해지는 가압력의 편차, 마찰 면적의 편차)가 있더라도 상호 보완 작용이 이루어지게 되어 균일한 성능의 제품을 대량으로 생산할 수 있고, 종래에 비해 마찰면의 마모 속도가 현저하게 감소되므로 제품의 수명을 연장시킬 수 있는 등의 장점이 있다.

또한, 상기한 토션 스프링과 회전축간의 마찰 면적을 증가시키기 위해 상기 제2 내경부에는 상기 회전축의 외경면을 가압하는 마찰판을 설치할 수도 있으며, 상기 하우징은, 상기 토션 스프링의 돌출부가 압입 고정되는 돌출부 고정홈과, 상기 토션 스프링의 외경부와 일정 간격이 유지되도록 상기 외경부에 비해 크게 형성되는 외경부 삽입홈을 구비하도록 형성할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 마찰 경첩장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 마찰 경첩장치의 조립 상태를 나타내는 일부 파단 단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 마찰 경첩장치는, 단부에 편심축(12)을 구비하며 회전체(미도시함)와 일체로 회전되는 회전축(10)과, 회전축(10)이 삽입 설치되며 도시하지 않은 회전체가 피회전체에 대해 회전할 때 상기 회전축(10)에 마찰력을 발생시키는 토션 스프링(20)과, 토션 스프링(20)을 회전 불가능하게 고정하는 하우징(30)과, 회전체(미도시함)의 회전 방향 및 회전 각도에 따라 상기 편심축(12)에 선택적으로 접촉하여 반발력을 발생시키도록 상기 하우징(30)에 고정 설치되는 반발 스프링(40)을 포함한다.

토션 스프링(20)은 원형의 외경부(20a)와, 회전축(10)이 억지 끼워맞춤되도록 형성되는 서로 마주보는 한쌍의 제1 내경부(20b) 및 제1 내경부(20b)에 비해 큰 반경을 가지며 내경부(20b) 사이 공간에 형성된 서로 마주보는 한쌍의 제2 내경부(20c)를 구비하며, 제1 내경부(20b)와 제2 내경부(20c)는 부분적으로 원형으로 형성되고, 외경부(20a)에는 화살촉 형상의 돌출부(20d)가 일체로 형성된다.

이에 따라, 제1 내경부(20b)는 회전축(10)과 결합하여 이 축(10)의 중심방향으로 압력을 가하므로써 마찰을 일으키는 마찰면으로 작용하고, 제2 내경부(20c)는 회전축(10)의 회전시에 비틀림 및 압축력을 발생하는 탄성 구조면으로 작용한다.

이와 같은 구조를 갖는 토션 스프링(20)은 알루미늄, 또는 스틸 재질의 판형상 원재료를 상기와 같은 토션 스프링의 형상대로 타발 또는 사진식각 방식에 의해 가공하여 다수개의 세그먼트를 형성하고, 이 세그먼트들을 스프링 특성을 갖도록 열처리한 후, 세그먼트들을 필요한 만큼(요구되는 마찰력을 생성할 수 있는 만큼) 접착하여서 형성할 수 있다.

여기에서, 사진식각 방법은 타발 가공이 불가능한 소형의 토션 스프링을 제작할 경우나 마찰면이 균일한 토션 스프링을 제작할 경우 등에 사용할 수 있는 방법으로, 균일한 성능의 제품을 대량으로 생산하는 경우나, 제품을 소형으로 제작하는 경우에 적합하다.

상기와 같이 제조한 토션 스프링은 적층하는 세그먼트의 수량에 따라 마찰력의 크기를 결정할 수 있는 장점이 있다.

한편, 토션 스프링(20)이 삽입 설치되는 하우징(30)은 돌출부(20d)가 압입 고정되는 돌출부 고정홈(30a) 및 토션 스프링(20)의 외경부(20a)와 일정 간격이 유지되도록 상기 외경부(20a)에 비해 크게 형성되는 외경부 삽입홈(30b)을 구비한다.

여기에서, 토션 스프링(20)의 외경부(20a)와 외경부 삽입홈(30b) 사이에 일정 간격이 유지되도록 한 것은 회전축(10)이 회전할 때 토션 스프링(20)의 마찰면에 비틀림이 발생할 수 있도록 하기 위한 것이다.

그리고, 상기 하우징(30)의 단부측에는 반발 스프링(40)이 고정 설치되는데, 이 반발 스프링(40)은 하우징(30)에 압입 고정되는 압입부(40a)와, 이 압입부(40a)의 일측으로 연장되는 변형부(40b)와, 상기 압입부(40a)와 변형부(40b) 사이에 제공되는 이탈 방지부(40c)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 도시하지는 않았지만, 상기 반발 스프링(40)이 하우징(30)에 설치된 후에는, 상기 하우징(30) 중에서 이탈 방지부(40c)가 위치되는 부분을 코킹함으로써 반발 스프링(40)이 하우징(30)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 반발 스프링(40)은 회전축(10)의 회전 방향 및 회전 각도에 따라 비대칭-비직선성의 토크 특성을 구현할 수 있도록 하기 위해 설치하는것으로, 상기 편심축(12)과 반발 스프링(40)의 상호 작용을 도 2 및 도 3을 참조로 하여 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 회전체를 피회전체에 대해 개방 및 폐쇄시킬 때의 반발 스프링과 편심축에 의한 작동 특성을 각각 도시한 것이며, 도 3a 내지 도 3e는 회전축의 회전 방향 및 회전 각도에 따른 반발 스프링과 편심축의 작동 상태를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이 피회전체(50: 이하에서는 노트북 컴퓨터의 본체부라 한다)와 회전체(60: 이하에서는 노트북 컴퓨터의 화면부라 한다) 사이의 각도를 θ라 하고, 본체부(50)와 화면부(60) 사이의 최대 각도를 180°라 할 때, 상기 각도 θ를 증가시키는 방향으로 화면부(60)를 회전시키는데 필요한 토크치(T)는, 상기 각도 θ가 0∼45°인 구간에서는 기준 토크치(Tnor)에 비해 대략 20∼30%, 바람직하게는 25% 정도 작게 설정하고, 상기 각도 θ가 45∼135°인 구간에서는 기준 토크치(Tnor)로 설정하며, 상기 각도 θ가 135∼180°인 구간에서는 기준 토크치(Tnor)에 비해 대략 20∼30%, 바람직하게는 25% 정도 크게 설정한다.

그리고, 상기 각도 θ를 감소시키는 방향으로 화면부(60)를 회전시키는데 필요한 토크치(T)는 상기 각도 θ가 135∼180°인 구간에서는 기준 토크치(Tnor)에 비해 대략 20∼30%, 바람직하게는 25% 정도 작게 설정하고, 상기 각도 θ가 45∼135°인 구간에서는 기준 토크치(Tnor)로 설정하며, 상기 각도 θ가 0∼45°인 구간에서는 기준 토크치(Tnor)에 비해 대략 20∼30%, 바람직하게는 25% 정도 크게 설정한다.

여기에서, 상기 기준 토크(Tnor)는 노트북 컴퓨터와 같이 마찰 경첩장치가 설치되는 장치의 중량에 토크 모멘트(kgㆍ㎜)를 곱한 값으로 정의할 수 있는데, 본 발명의 기준 토크(Tnor)가 종래의 기준 토크에 비해 작게 설정되는 것은 본 기술분야의 숙련자에게 있어 자명한 사실이다.

즉, 본 발명에서 말하는 기준 토크(Tnor)는 종래의 경첩장치에서 통상의 사용시에 필요한 토크를 의미한다.

이와 같이 화면부(60)의 회전 방향 및 각도에 따라 토크치(T)가 다르게 설정되도록 하기 위해, 반발 스프링(40)은 변형부(40b)의 최대 변형시에 상기 변형으로 인해 발생되는 반발력(Tsp)이 기준 토크치(Tnor)의 20∼30%, 바람직하게는 25%가 되도록 형성된다.

여기에서, 상기 편심축(12)과 반발 스프링(40)의 상호 작용을 더욱 상세히 살펴보면, 도 3a 내지 도 3e는 화면부(60)와 본체부(50) 사이의 각도가 0°, 45°, 90°, 135°, 180°인 상태를 각각 나타내는데, 먼저 화면부(60)의 개방 동작을 살펴보면, 화면부(60)가 도 3a에 도시한 폐쇄 상태에 있을 때에는 반발 스프링(40)의 변형부(40b)가 편심축(12)에 의해 변형되어 있으므로, 편심축(12)에는 반발 스프링(40)의 강제적 변형에 따른 반발력(Tsp)이 작용하고 있다.

이 상태에서 화면부(60)를 개방하기 위해 상기 화면부(60)를 반시계방향으로 회전시키기 시작하면, 화면부(60)와 일체로 회전하는 회전축(10)의 회전에 의해 편심축(12)도 반시계방향으로 회전되는데, 이때 상기 편심축(12)에 의해 변형되어 있던 반발 스프링(40)이 편심축(12)의 회전에 따라 변형이 복원되면서 상기반발력(Tsp)이 회전축(10)의 회전에 필요한 기준 토크치(Tnor)를 보조하게 된다.

따라서, 상기 화면부(60)를 개방하는 데에는 기준 토크(Tnor)에서 반발력(Tsp)을 제한 만큼의 토크치(T)만 필요하게 된다.

이후, 사용자가 계속해서 화면부(60)를 더욱 회전시키면 반발 스프링(40)은 화면부(60)가 개방방향으로 45°만큼 회전되었을 때 완전히 복원된 후 상기 편심축(12)에 접촉만 되어 있는 상태가 되므로, 이 상태에서 화면부(60)를 더욱 회전시키면 화면부(60)와 본체부(50) 사이의 각도(θ)가 135°에 도달할 때까지는 편심축(12)에 의한 반발 스프링(40)의 반발력(Tsp)이 영(zero)의 값을 갖게 되어 이 구간(각도 θ가 45∼135°인 구간)에서는 화면부(60)를 개방하는 데 기준 토크(Tnor)가 필요하게 된다.

그리고, 사용자가 같은 방향으로 화면부(60)를 더욱 회전시키면, 상기 각도 θ가 135°를 넘어서면서부터 상기 반발 스프링(40)이 편심축(12)에 의해 변형되기 시작한다.

그런데, 상기 편심축(12)에 가해지는 반발 스프링(40)의 반발력(Tsp)은 이 스프링(40)의 변형량에 따라 증감하므로, 상기 반발력(Tsp)은 각도 θ가 135∼180°구간에서 점차적으로 증가되며, 상기 각도 θ가 180°인 경우 최대가 된다.

따라서, 상기 구간(각도 θ가 135∼180°구간)내에서 화면부(60)를 회전시키는데 필요한 토크치(T)는 기준 토크치(Tnor)에 반발력(Tsp)을 더한 값이 된다.

다음으로 화면부(60)의 폐쇄 동작을 살펴보면, 화면부(60)가 최대 각도(θ= 180°)로 개방되어 있는 상태에서는 반발 스프링(40)이 편심축(12)에 의해 변형되어 있으므로, 편심축(12)에는 반발 스프링(40)의 강제적 변형에 따른 반발력(Tsp)이 작용하고 있다.

이 상태에서 화면부(60)를 폐쇄하기 위해 시계방향으로 회전시키기 시작하면 편심축(12)도 시계방향으로 회전되는데, 이때 상기 편심축(12)에 의해 변형되어 있던 반발 스프링(40)이 편심축(12)의 회전에 따라 변형이 복원되면서 상기 반발력(Tsp)이 회전축(60)의 회전에 필요한 기준 토크치(Tnor)를 보조하게 된다.

따라서, 상기 화면부(60)를 폐쇄하는 데에는 기준 토크치(Tnor)에서 반발력(Tsp)을 제한 만큼의 토크치만 필요하게 된다.

이후, 같은 방향으로 화면부(60)를 더욱 회전시키면 반발 스프링(40)은 화면부(60)가 개방방향으로 45°만큼 회전되었을 때, 즉 화면부(60)와 본체부(50) 사이의 각도 θ가 135°일 때 완전히 복원된 후 상기 편심축(12)에 접촉만 되어 있는 상태가 되므로, 이 상태에서 화면부(60)를 더욱 회전시키면 화면부(60)와 본체부(50) 사이의 각도(θ)가 45°에 도달할 때까지는 편심축(12)에 의한 반발 스프링(40)의 반발력(Tsp)이 영(zero)의 값을 갖게 되어 이 구간(각도 θ가 45∼135°인 구간)에서는 화면부(60)를 폐쇄하는 데 기준 토크치(Tnor)가 필요하게 된다.

그리고, 사용자가 같은 방향으로 화면부(60)를 더욱 회전시키면, 상기 각도 θ가 45°를 넘어서면서부터 상기 반발 스프링(40)이 편심축(12)에 의해 변형되기 시작한다.

그런데, 상기 편심축(12)에 가해지는 반발 스프링(40)의 반발력(Tsp)은 상기 각도 θ가 0∼45°인 구간에서 점차적으로 증가되며, 상기 각도 θ가 0°인 경우최대가 된다.

따라서, 상기 구간(각도 θ가 0∼45°인 구간)내에서 화면부(60)를 회전시키는데 필요한 토크치는 기준 토크치(Tnor)에 반발력(Tsp)을 더한 값이 된다.

이와 같이, 토션 스프링(20)을 하우징(30)의 내부에 삽입 고정하고, 회전축(10)을 토션 스프링(20)의 제1 내경부(20b)에 압입 고정하며, 반발 스프링(40)을 회전축(10)의 편심축(12)에 인접하여 설치한 상태에서 화면부(60)를 회전시킬 때에는 상기 편심축과 반발 스프링에 의한 반발력 발생 작용과 토션 스프링에 의한 마찰력 발생 작용이 동시에 일어나게 된다.

상기한 토션 스프링(20)에 의한 마찰력 발생 작용은 본인이 선출원하여 등록 공고된 대한민국 실용신안 공고번호 제2000-180705호에 개시되어 있으므로, 본 발명에서는 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰 경첩장치의 조립 상태를 나타내는 일부 파단 사시도를 도시한 것으로, 회전축(10)의 외경면을 가압하기 위한 마찰판(70)을 토션 스프링(20)의 제2 내경부(20c)에 압입 설치한 것을 제외하고는 도 1의 실시예와 동일한 구성을 갖는다.

이러한 구성의 마찰 경첩장치는 회전축(10)의 마찰면이 마찰판(70)의 면적만큼 증가되므로, 소형의 장치로도 큰 마찰력을 얻을 수 있다.

또한, 도시하지는 않았지만, 본인의 선출원에서와 같이 토션 스프링의 양측에 엔드캡을 각각 설치하여 윤활유의 누설을 방지할 수도 있고, 하우징의 양 단부측 내면에 베어링을 설치하여 회전축을 지지함으로써 마찰면의 마모 속도를 감소시킬 수도 있다.

그리고, 도시하지는 않았지만 반발 스프링과 베어링 사이에 와셔를 설치할 수도 있다.

한편, 본 발명의 마찰 경첩장치에 적용되는 토션 스프링은 도 5의 변형 실시예에 도시한 바와 같이, 관형상의 토션 스프링(20')을 압출 방식에 의해 가공한 후 일정 길이로 절단하고, 이후 표면을 경화 처리하는 것에 따라 제조하여도 무방하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 경첩장치는 화면부의 회전 방향 및 회전 각도에 따라 비대칭-비직선성의 토크 특성을 구현할 수 있다.

다시 말하면, 화면부와 본체부 사이의 각도가 45∼135°인 구간에서는 화면부의 회전 방향에 관계없이 기준 토크치에 의해 화면부의 회전이 가능하게 되고, 화면부와 본체부 사이의 각도가 0∼45°인 구간에서는 화면부의 회전 방향에 따라, 즉 화면부의 개방 작동시에는 기준 토크치에서 반발 스프링의 반발력을 제한 만큼의 토크치에 의해 화면부의 회전이 가능한 반면 화면부의 폐쇄 작동시에는 기준 토크치에서 반발 스프링의 반발력을 더한 만큼의 토크치에 의해 화면부의 회전이 가능하게 되며, 화면부와 본체부 사이의 각도가 135∼180°인 구간에서는 화면부의 회전 방향에 따라, 즉 화면부의 개방 작동시에는 기준 토크치에서 반발 스프링의 반발력을 더한 만큼의 토크치에 의해 화면부의 회전이 가능한 반면 화면부의 폐쇄 작동시에는 기준 토크치에서 반발 스프링의 반발력을 제한 만큼의 토크치에 의해 화면부의 회전이 가능하게 된다.

따라서, 종래의 경첩장치에서는 화면부와 본체부 사이의 각도가 0∼45°인 구간에서 화면부를 폐쇄 작동시키는 경우에 필요한 토크치를 기준 토크치로 설정함으로 인해 통상의 사용 구간에서 상기 화면부를 회전하는데 과도한 토크가 필요한 문제점이 있었지만, 본 발명은 이러한 문제점을 해결할 수 있으며, 이로 인해 본체부의 들뜸 현상이나 화면부의 뒤틀림 현상을 방지할 수 있다.

또한, 상기의 토션 스프링을 사용함으로써, 각 구성 요소의 성능에 편차(가압력의 편차, 마찰 면적의 편차)가 있더라도 상호 보완 작용이 이루어지게 되어 균일한 성능의 제품을 대량으로 생산할 수 있고, 종래에 비해 마찰면의 마모 속도가 현저하게 감소되므로 제품의 수명을 연장시킬 수 있는 등의 장점이 있다.

그리고, 토션 스프링의 제2 내경부에 마찰판을 압입 설치하는 경우에는 마찰 면적이 증가되므로 소형의 장치로도 큰 마찰력을 발생할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (14)

1. 단부에 편심축을 구비하며, 회전체와 일체로 회전되는 회전축과;

   상기 회전축이 삽입 설치되며, 상기 회전체가 피회전체에 대해 회전할 때 상기 회전축에 마찰력을 발생시키는 마찰력 발생 수단과;

   상기 마찰력 발생 수단을 회전 불가능하게 고정하는 하우징과;

   상기 피회전체에 대한 회전체의 회전 방향 및 회전 각도에 따라 상기 편심축에 선택적으로 접촉하여 반발력을 발생시키도록 상기 하우징에 고정 설치되는 반발력 발생 수단;

   을 포함하는 마찰 경첩장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 피회전체와 회전체 사이의 각도를 θ라 하고, 상기 피회전체와 회전체 사이의 최대 각도를 180°라 할 때, 상기 각도 θ를 증가시키는 방향으로 회전체를 회전시키는데 필요한 토크치는 상기 각도 θ가 0∼45°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 작게 설정되고, 상기 각도 θ가 45∼135°인 구간에서는 기준 토크치로 설정되며, 상기 각도 θ가 135∼180°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 크게 설정되는 마찰 경첩장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 각도 θ가 0∼45°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 대략 20∼30% 정도 작게 설정되고, 상기 각도 θ가 135∼180°인 구간에서는 기준토크치에 비해 대략 20∼30% 정도 크게 설정되는 마찰 경첩장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 각도 θ를 감소시키는 방향으로 회전체를 회전시키는데 필요한 토크치는 상기 각도 θ가 135∼180°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 작게 설정되고, 상기 각도 θ가 45∼135°인 구간에서는 기준 토크치로 설정되며, 상기 각도 θ가 0∼45°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 크게 설정되는 마찰 경첩장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 각도 θ가 135∼180°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 대략 20∼30% 정도 작게 설정되고, 상기 각도 θ가 0∼45°인 구간에서는 기준 토크치에 비해 대략 20∼30% 정도 크게 설정되는 마찰 경첩장치.
6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반발력 발생 수단은, 상기 하우징의 단부측에 압입 고정되는 압입부와, 이 압입부의 일측으로 연장되어 상기 회전축의 회전 방향 및 회전 각도에 따라 상기 편심축과 선택적으로 접촉하면서 변형되어 상기 변형시에 편심축에 반발력을 발생시키는 변형부를 포함하는 반발 스프링으로 이루어지는 마찰 경첩장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 반발 스프링은 상기 압입부와 변형부 사이에 이탈 방지부를 더 구비하는 마찰 경첩장치.
8. 제 6항에 있어서, 상기 마찰력 발생 수단은, 상기 회전축이 억지 끼워맞춤되도록 형성되어 마찰면으로 작용하는 서로 마주보는 한쌍의 제1 내경부와, 상기 제1 내경부에 비해 큰 반경을 갖도록 형성되는 서로 마주보는 한쌍의 제2 내경부, 및 소정 형상의 돌출부가 형성된 외경부를 구비하는 토션 스프링으로 이루어지는 마찰 경첩장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 토션 스프링은 상기한 제1 및 제2 내경부와 외경부 및 돌출부를 갖는 판상 세그먼트가 복수개 접착되어 형성되는 마찰 경첩장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 판상 세그먼트는 타발 방식에 의해 형성되는 마찰 경첩장치.
11. 제 9항에 있어서, 상기 판상 세그먼트는 사진식각 방식에 의해 형성되는 마찰 경첩장치.
12. 제 8항에 있어서, 상기 토션 스프링은 상기한 제1 및 제2 내경부와 외경부 및 돌출부를 갖도록 압출되는 마찰 경첩장치.
13. 제 8항에 있어서, 상기 제2 내경부에는 상기 회전축의 외경면을 가압하는 마찰판이 설치되는 마찰 경첩장치.
14. 제 8항에 있어서, 상기 하우징은, 상기 토션 스프링의 돌출부가 압입 고정되는 돌출부 고정홈과, 상기 토션 스프링의 외경부와 일정 간격이 유지되도록 상기 외경부에 비해 크게 형성되는 외경부 삽입홈을 구비하는 마찰 경첩장치.