KR100443822B1

KR100443822B1 - 폴더를 수동 및 자동 개폐할 수 있는 힌지장치와 이를채용한 폴더가능형 장치

Info

Publication number: KR100443822B1
Application number: KR10-2002-0008252A
Authority: KR
Inventors: 한 상 이
Original assignee: 주식회사 슈버
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2004-08-16
Also published as: KR20020025126A

Abstract

휴대폰의 폴더를 자동 또는 수동으로 개폐할 수 있는 장치로 적용할 수 있는 힌지 장치를 개시한다. 힌지장치는 휴대폰의 중앙 힌지아암 안에 수납되어 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 됨과 동시에 휴대폰의 사이드 힌지아암과도 회전력 전달이 가능하도록 인터록 된다. 대략 원통형 하우징 안에는 제2 캠부재, 제1 캠부재, 코일스프링에 에워싸진 감속기어유닛과 모터가 차례로 수납된다. 코일스프링의 일단은 모터나 링기어의 스텝-업 된 결합부에 의해 지지되어 타단이 제1 캠부재를 제2 캠부재 쪽으로 밀어준다. 사용자가 강제로 폴더를 열거나 닫으면, 제2 캠부재는 회전하고 제1 캠부재는 제2 캠부재에 의해 밀려 탄성부재를 밀면서 후퇴하였다가 제1 및 제2 캠부재가 상호간에 바뀐 숫형상부와 암형상부를 만나면 제1 캠부재는 탄성부재의 복원력에 의해 전진하여 다시 제2 캠부재와 계합을 이룸으로써 상기 제2 캠부재의 회전을 허용한다. 사용자가 개폐키를 누르면, 모터에 구동전원이 공급되어 제1 캠부재는 감속기어유닛을 통해 전달되는 모터의 회전력에 의해 회전하고, 이 때 제2 캠부재는 탄성부재의 탄성력에 의해 제1 캠부재와 상호 맞물린 상태에서 일체로 회전함으로써 제2 캠부재의 캠축과 인터록 된 사이드 힌지아암에 회전력을 전달하여 폴더를 자동으로 개폐한다.

Description

폴더를 수동 및 자동 개폐할 수 있는 힌지장치와 이를 채용한 폴더가능형 장치 {Hinge apparatus capable of automatically and manually opening/closing a folder and a foldable apparatus employing the same}

본 발명은 힌지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플립타입 혹은 폴더타입 휴대폰과 같이 접을 수 있는 물건(foldable product)에 적용되어 폴더(folder)를 본체(base)에 힌지 결합시키고 그 폴더를 자동모드 또는 수동모드로 여닫을 수 있게 하는 힌지장치에 관한 것이다.

플립타입 또는 폴더타입 휴대폰에 있어서, 플립 또는 폴더(이하 구분이 필요한 경우를 제외하고는 '폴더'로 통칭하기로 함)는 여닫을 수 있어야 하므로 휴대폰 본체와는 힌지결합을 하는 것이 일반적이다. 종래에 널리 보급된 휴대폰의 폴더의 개폐 메커니즘의 경우, 사용자가 손으로 폴더를 직접 여닫는 구조가 대부분이었다. 본 발명자는 한 손으로도 폴더를 열 수 있도록 하는 등 휴대폰 사용의 편리성과 기능성 제고라는 관점에서, 모터 구동을 이용하여 폴더를 자동으로 개폐할 수 있는 장치를 발명하여 이를 제안한 바 있다 (한국특허출원공개번호 10-2000-29158, 발명의 명칭: 핸드폰용 커버 개폐장치).

위 핸드폰용 커버 개폐장치는 하우징 안에 고정 캠, 회전 캠, 기어박스, 모터, 스페이서, 스프링 등을 차례로 수납하고, 고정 캠의 캠축이 하우징 외부에 노출되는 구조를 갖는다. 모터가 회전하면서 만들어내는 회전력을 기어박스가 보다 큰 토오크를 얻기 위해 감속시켜 회전캠을 돌리면, 이 회전캠과 회동가능하게 맞물려있는 고정캠도 따라서 회전한다. 여기서 회전캠이 고정캠과 맞물려 돌아갈 수 있도록 하기 위해 스프링이 작용한다. 즉, 스프링은 모터 뒤에 배치되어 모터를 고정캠 쪽으로 밀어줌으로써 기어박스와 회전캠도 연쇄적으로 고정캠 쪽으로 밀려, 회전캠이 고정캠과 맞물려 회전할 수 있게 된다.

그런데, 이 장치는 스프링을 모터 뒤에 직렬로 배치하는 구조를 취함으로 인해 전체 길이가 대체적으로 길다. 이와 같은 긴 구조의 장치는 적용대상인 휴대폰의 사이즈가 큰 경우에는 장착에 큰 문제가 없을 수 있지만 최근 점점 더 소형화되는 휴대폰에 적용하는 데는 문제가 있다. 보다 짧고 콤팩트한 구조로의 개선이 필요하다.

또한 스프링의 본래적 기능은 회전캠이 고정캠에 잘 맞물려 있도록 하는 것이므로 회전캠만을 고정캠 쪽으로 밀어주어도 충분한데도 불구하고 모터와 기어박스까지 함께 밀어주는 구조로 되어 있어, 불필요하게 큰 사이즈의 스프링을 채용하여야 하는 불합리도 있다.

나아가 본체와 폴더는 플렉서블 피씨비(flexible PCB)로 만들어지는 데이터버스를 통해 전기적인 연결을 갖는다. 상기 장치의 장착공간은 데이터버스가 지나가는 곳이기도 한데, 상기 장치의 외형은 데이터버스의 통과를 방해할 수 있기 때문에 이에 관한 개선도 요구된다.

본 발명은 폴더와 본체가 힌지결합을 이루어 여닫을 수 있는 구조로 된 물건의 힌지결합부에 장착되어 사용자의 힘에 의한 수동모드 또는 모터구동의 의한 자동모드로 폴더를 여닫을 수 있도록 하는 개선된 힌지장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 또한 종래의 힌지장치에 비해 보다 소형이고 콤팩트한 구조로 설계된 힌지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은 상기 힌지장치를 채용한 폴더타입 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 힌지장치의 구성을 도시한 분해 사시도이다.

도 2a는 도 1의 상기 제1 실시예에 따른 힌지장치의 조립상태의 절개사시도이고, 도 2b는 도 2a의 "A"방향으로 본 정면도이다.

도 3은 도 1의 상기 제1 실시예에 따른 힌지장치의 조립상태의 단면도이다.

도 4는 도 3의 절단선 D-D'에서 본 단면도이다.

도 5는 스위치를 이용하여 제1 캠부재의 회전상태를 검출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 힌지장치의 구성을 도시한 분해 사시도이다.

도 7은 도 6의 상기 제2 실시예에 따른 힌지장치의 중간조립(가조립) 상태를 도시한 사시도이다.

도 8은 도 6의 상기 제2 실시예에 따른 힌지장치의 조립상태의 절개사시도이다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 힌지장치의 구성을 도시한 분해 사시도이다.

도 10은 도 9의 상기 제3 실시예에 따른 힌지장치의 조립상태의 절개사시도이다.

도 11은 본 발명의 힌지장치가 적용된 폴더형 휴대폰의 닫힘 상태를 도시한 사시도이다.

도 12는 본 발명의 힌지장치가 적용된 폴더형 휴대폰의 열림 상태를 도시한 사시도이다.

도 13과 14는 본 발명의 힌지장치를 폴더형 휴대폰에 장착하는 방법을 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도 15는 본 발명의 힌지장치를 폴더형 휴대폰에 장착한 상태를 도시하는 절개사시도이다.

도 16a와 16b는 본 발명의 힌지장치가 휴대폰의 폴더와 폰 본체 간을 전기적으로 연결해주는 데이터버스의 통과공간을 적절히 제공해줄 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.

도 17은 본 발명에 따른 힌지장치의 모터를 구동하기 위한 회로의 제1 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

도 18은 본 발명에 따른 힌지장치의 모터를 구동하기 위한 회로의 제2 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

도 19 내지 도 24는 본 발명에 따른 힌지장치를 이용하여 폴더를 자동으로개폐하기 위한 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 모터 (motor) 20: 커플링부재 (coupling elements)

34a, 34b, 34c, 34d: 캐리어 (carriers)

36a, 36b, 36c, 36d: 태양기어 (sun gears)

40a, 40b, 40c, 40d: 유성기어 (planet gears)

50: 출력축 (output shaft)

60: 감속기어트레인 (reduction gears train)

70: 링기어부 (ring gear portion)

77: 스냅 링 (snap ring) 78: 와셔 (washer)

80: 감속기어유닛 (reduction gear unit)

90: 제1 캠부재 (first cam) 92a, 92b: 골 (valleys)

98a, 98b: 스위칭 전극 (switching electrodes)

100: 제2 캠부재 (second cam) 104a, 104b: 산 (mountains)

106: 캠축 (cam shaft) 110: 하우징 (housing)

112: 돌출바 (protrusion bar)

114a, 114b, 114c: 스위칭 접점단자 (switching contacts)

120: 탄성부재

200, 200-1, 200-2: 힌지장치 (hinge apparatus)

300: 휴대폰 (portable phone)

310a, 310b: 사이드 힌지아암 (side hinge arm)

312: 삽입홈 (inserting groove)

320: 중앙 힌지아암 (central hinge arm)

330: 개폐키 (opening/closing key)

340: 폰 본체 (phone body) 350: 폴더 (folder)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 구동전원에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전하는 모터; 상기 모터의 축과 회전력 전달이 가능하게 인터록 되고, 상기 모터의 회전력을 감속에 의해 토오크를 증대시켜 출력하는 감속기어유닛; 상기 감속기어유닛의 출력축과 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되며, 적어도 한 쌍의 암형상부(female shaped portion) 또는 숫형상부(male shaped portion)를 갖는 제1 캠부재; 한 쪽에는 상기 적어도 한 쌍의 암형상부 또는 숫형상부와 짝형상인 적어도 한 쌍의 숫형상부 또는 암형상부가 형성되고, 다른 한쪽에는 회전력 전달을 위한 캠축이 형성되며, 상기 제1 캠부재와 상호 회동가능하게 계합되는 제2 캠부재; 상기 모터와 상기 제1 캠부재 사이에 배치되어 탄성력에 의해 상기 제1 캠부재를 상기 제2 캠부재 쪽으로 밀어주는 탄성부재; 및 대략 원통형 공간을 제공하고, 상기 원통형 공간 안에 상기 제2 캠부재를 상기 캠축이 외부에 노출되도록 수용하고 상기 제2 캠부재의 후단에 상기 제1 캠부재, 상기 감속기어유닛과 상기 탄성부재, 상기 모터의 적어도 일부를 차례로 수용하며, 상기 모터와 직접 또는 간접적으로 고정 결합되는 하우징을 구비하는 것을 특징으로 하는 힌지장치가 제공된다.

이 힌지장치에 의하면, 상기 모터가 정지해 있는 동안에 상기 제2 캠부재의 상기 캠축에 외부로부터 회전력이 가해지면, 상기 제2 캠부재는 회전하고 상기 제1 캠부재는 상기 제2 캠부재에 의해 밀려 상기 탄성부재를 밀면서 후퇴하고, 상기 제1 및 제2 캠부재가 상호간에 바뀐 숫형상부와 상기 암형상부를 만나면 상기 제1 캠부재는 상기 탄성부재의 복원력에 의해 전진하여 다시 상기 제2 캠부재와 계합을 이룸으로써 상기 제2 캠부재의 회전을 허용한다.

상기 모터에 구동전원이 공급되면 상기 제1 캠부재는 상기 감속기어유닛을 통해 전달되는 모터의 회전력에 의해 회전하고, 이 때 상기 제2 캠부재는 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 상기 제1 캠부재와 상호 맞물린 상태에서 일체로 회전한다. 그러므로 본 발명의 힌지장치는 자동모드 뿐만 아니라 수동모드로도 구동될 수 있다. 이러한 힌지장치를 폴더가능한 장치에 채용하면 그 장치는 자동과 수동 어느 방식으로도 개폐할 수 있다.

힌지장치의 소형화에 유리한 구조를 얻기 위해, 상기 탄성부재는 코일스프링으로 구현하는 것이 바람직하다. 코일스프링은 상기 감속기어유닛을 에워싸고, 그한 쪽 끝은 상기 모터 또는 상기 감속기어유닛의 턱에 의해 지지되고 반대쪽 끝에는 상기 제1 캠부재가 얹혀져서, 상기 제1 캠부재를 상기 제2 캠부재 쪽으로 밀어주는 역할을 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 부재와 제2 부재가 힌지 결합을 이루어 개폐되는 폴더형 장치(foldable apparatus)에 상기 힌지장치를 적용한 구성이 제공된다. 이 폴더형 장치는, 상기 제1부재의 일단부에 고착되며 원통형 수용공간을 제공하는 중앙 힌지아암; 상기 제2부재에 소정부위에 고착되어 그 사이로 상기 중앙 힌지아암이 삽입될 수 있도록 소정 간격 이격되어 배치된 한 쌍의 사이드 힌지아암; 상기 중앙 힌지아암 안에 수납되어 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 됨과 공시에 상기 한 쌍의 사이드 힌지아암의 적어도 어느 하나와도 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되어, 상기 제1 부재와 상기 제2부재를 모터의 회전력을 이용한 자동모드 개폐 또는 사용자의 힘에 의한 수동모드 개폐를 가능하게 하는 힌지장치; 및 사용자의 자동개폐 지시에 응하여, 상기 힌지장치에 내장된 상기 모터에 구동전원을 공급하기 위한 모터구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 힌지장치는, 상기 모터구동수단이 제공하는 구동전원에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전하는 상기 모터; 상기 모터의 축과 회전력 전달이 가능하게 인터록 되고, 상기 모터의 회전력을 감속에 의해 토오크를 증대시켜 출력하는 감속기어유닛; 상기 감속기어유닛의 출력축과 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되며, 적어도 한 쌍의 암형상부(female shaped portion) 또는 숫형상부(male shaped portion)를 갖는 제1 캠부재; 한 쪽에는 상기 적어도 한 쌍의 암형상부 또는 숫형상부와 짝형상인 적어도 한 쌍의 숫형상부 또는 암형상부가 형성되고, 다른 한쪽에는 회전력 전달을 위한 캠축이 형성되며, 상기 제1 캠부재와 상호 회동가능하게 계합되는 제2 캠부재; 상기 모터와 상기 제1 캠부재 사이에 배치되어 탄성력에 의해 상기 제1 캠부재를 상기 제2 캠부재 쪽으로 밀어주는 탄성부재; 및 대략 원통형 공간을 제공하고, 상기 원통형 공간 안에 상기 제2 캠부재를 상기 캠축이 외부에 노출되도록 수용하고 상기 제2 캠부재의 후단에 상기 제1 캠부재, 상기 감속기어유닛과 상기 탄성부재, 상기 모터의 적어도 일부를 차례로 수용하며, 상기 모터와 직접 또는 간접적으로 고정 결합되며, 상기 중앙 힌지아암 안에 수납되어 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되는 하우징을 구비한다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 모터가 정지해 있는 동안에 상기 제1 및 제2 부재를 열거나 닫기 위한 힘이 가해지면, 상기 제2 캠부재는 회전하고 상기 제1 캠부재는 상기 제2 캠부재에 의해 밀려 상기 탄성부재를 밀면서 후퇴하고, 상기 제1 및 제2 캠부재가 상호간에 바뀐 숫형상부와 암형상부를 만나면 상기 제1 캠부재는 상기 탄성부재의 복원력에 의해 전진하여 다시 상기 제2 캠부재와 계합을 이룸으로써 상기 제2 캠부재의 회전을 허용한다 (수동모드 개폐). 또한, 상기 모터에 구동전원이 공급되면 상기 제1 캠부재는 상기 감속기어유닛을 통해 전달되는 모터의 회전력에 의해 회전하고, 이 때 상기 제2 캠부재는 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 상기 제1 캠부재와 상호 맞물린 상태에서 일체로 회전함으로써 상기 캠축과 인터록 된 상기 사이드 힌지아암에 회전력을 전달하고, 이에 의해 제1 및 제2 부재의 개폐가 자동으로 이루어진다 (자동모드 개폐).

상기 폴더형 장치는 상기 제1 부재가 폰 본체이고 상기 제2 부재가 폴더인 폴더형 휴대폰이 될 수 있다.

상기 모터구동수단은 구체적으로, 배터리; 상기 폴더형 장치의 자동 개폐를 지시하기 위한 개폐키; 상기 개폐키의 출력에 반응하여 상기 모터의 정방향 또는 역방향 회전을 가능하게 하는 개폐제어신호를 출력하는 제어부; 상기 개폐제어신호의 출력에 응답하여 상기 배터리의 충전전원을 상기 개폐제어신호의 종류에 대응되는 극성의 구동전원으로서 상기 모터에 공급하는 모터구동부를 갖는다. 나아가, 상기 모터구동수단은 상기 모터구동부로 흘러들어가는 전류가 과부하 검출을 위한 문턱전류값을 초과하는지를 검출하기 위한 과전류검출부를 더 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 힌지장치(200)가 도시되어 있다. 제1 실시예에 따른 힌지장치(200)는 이를 개략적으로 구분하면, 모터(10), 감속기어유닛(80), 제1 및 제2 캠부재(90, 100), 하우징(110), 그리고 탄성부재(120)로 구성된다.

모터(10)는 구동전원에 의해 정방향 혹은 역방향(clockwise or counterclockwise) 회전력을 발생시킬 수 있으면 모터의 종류는 어떤 것이든 적용될 수 있다. 힌지장치의 사용 환경에 따라 가장 적합한 종류의 모터를 선택하여 사용하면 될 것이다. 예컨대 폴더형 휴대폰의 힌지장치로서 사용하는 경우에는 제공되는 구동전원의 전압극성에 따라 정방향 혹은 역방향 회전이 가능한 소형의 직류모터를 사용하는 것이 바람직하다. 모터(10)는 몸체(12)의 한쪽에는 구동전원 공급선(18)이 연결되고 다른 한 쪽에는 부싱(14)과 모터축(motor shaft)(16)이 제공된다.

감속기어유닛(80)은 모터 회전력을 감속시켜 큰 토오크를 갖는 회전력으로 변환하는 기능을 한다. 이러한 기능을 만족시킬 수 있다면, 감속기어유닛(80)의 구성 방식에는 제한이 없다. 한 예로서 유성기어를 이용하여 감속기어유닛(80)을 구성한 경우가 도면에 예시되어 있다. 이 구성 예에 따르면, 감속기어유닛(80)은 링기어부(70)와 감속기어트레인(60), 그리고 출력축(50)을 포함한다.

링기어부(70)는 내벽에 기어치(76)가 형성되어 있는 링기어(74)와 이 링기어(74)의 회전방지를 위해 링기어(74)를 모터(10)에 고정시키기 위한 고정부(72)로 구성된다. 링기어(74)의 한쪽은 관통공이 있는 바닥면(75)으로 폐쇄하고 고정부 쪽은 개방된 구조이다. 고정부(72)는 링기어(74)가 회전하지 않도록 잡아주는 역할을 하는 것이므로 용접 혹은 접착제를 이용한 본딩 등의 방법으로 모터(10)의 몸체와 단단히 결합되는 것이 바람직하며, 보다 강한 결합을 위하여 도시된 바와 같이 그 내면에 요철을 형성할 수도 있다. 도시하지는 않았지만, 링기어(74)를 하우징(110)에 직접 고정하는 방식도 가능하다.

감속기어트레인(60)은 캐리어, 태양기어 및 유성기어를 이용하여 구성된 기어단을 복수개 종속 연결하여 링기어(74) 안에 수납되어, 모터(10)의 회전력을 감속시켜 보다 큰 토오크를 만들어내는 역할을 한다. 감속기어트레인(60)은 태양기어(30a, 30b, 30c, 30d)와 유성기어세트(40a, 40b, 40c, 40d), 그리고 캐리어(34a, 34b, 34c, 34d)를 종속 결합(cascaded connection)하여 여러 단의 기어트레인의 형태로 구성된다. 기어트레인의 단수는 요구되는 모터(10)의 토오크, 회전수와 감속기어부(80)에 요구되는 출력 토오크와 회전수 등을 고려하여 정해질 수 있다. 도면은 4단의 감속기어의 구성예를 도시한다. 각 유성기어세트(40a, 40-b, 40-c, 40d)는 각 캐리어(34a, 34b, 34c, 34d)에 고정되어 일체로 회전한다. 맨 앞단의 한 조의 유성기어세트(42-1, 42-2, 42-3)는 그 후방의 캐리어(34a)에 회전가능하게 지지되어 링기어(74)와 계합됨과 동시에, 그들 가운데에는 태양기어(30a)가 배치되어 이와도 계합된다. 후속 단도 같은 방식으로 결합되어 전체적으로 하나의 기어트레인을 이룬다. 기어트레인에 관한 위의 설명이나 도시된 것은 감속기어유닛(80)의 일예에 불과하다. 모터의 회전력을 감속시켜 원하는 토오크와 회전속도를 갖는 회전력으로 변환할 수 있는 감속기어라면 어떤 형태의 것이라도 채용될 수 있다.

출력축(50)은 맨 끝단의 유성기어세트(40d)를 회전가능하게 지지해주는 캐리어(34d)에 일체로 고정된다. 출력축(50)의 축하부(54)는 링기어(74)의 바닥면(75)에 형성된 관통공에 걸려 링기어(74) 내부에 위치하며, 축하부(54)와 축상부(56) 사이에는 링기어(74)의 바닥면(75) 바깥쪽에서 바닥면과 접하면서 스냅링(77), 와셔(78) 등이 체결될 수 있도록 결합홈(55)이 형성된다. 스냅링(77)은 출력축(50)의 결합홈(55)에 체결되어 링기어(74)의 바닥면(75)에 의해 지지된다. 따라서 외부 힘이 축방향으로 가해지더라도 출력축(50)을 링기어(74) 안으로 밀려들어가지 않도록 잡아주어 그 힘이 기어트레인(60)에 전달되지 않도록 보호해준다. 기어트레인(60)의 각 기어의 조립상태를 양호하게 유지해주는 역할도 한다. 축상부(56)는 링기어(74) 외부로 노출되어 제1 캠부재(90)와 결합되는데, 제1 캠부재(90)와는 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록이 될 필요가 있다. 이를 위해 축상부(56)는 디컷 되며, 제1 캠부재(90) 역시 축상부(56)의 단면모양과 대응되는 관통공(93)이 형성된다.

모터축(16)과 태양기어(30a)의 결합 즉, 모터(10)와 기어트레인(60) 간의 결합과 관련하여, 만약 태양기어(30a)의 지름 크기에 제약이 없다면 모터축(16)에 태양기어(36a)를 직접 체결하는 방식이 가장 간편하다. 하지만, 태양기어(36a)의 유효지름을 매우 작게 만들어야 하는 경우에는 모터축(16)을 태양기어(36a)에 직접 삽입하는 것이 불가능할 수도 있다. 이런 경우의 유용한 대안으로서, 도시된 바와 같이 모터축(16)과 감속기어트레인(60)의 입력단 태양기어(36a) 사이에 커플링 부재(20)를 개재시켜 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 모터(10)와 감속기어트레인(60)을 간접적으로 결합시키는 방식을 활용할 수도 있다. 커플링부재(20)는 모터축(16)과 고정되는 제1 커플러(22), 그리고 입력단 태양기어(36a)와 고정되는 제2 커플러(28)로 구성되며, 제1 커플러(22)와 제2 커플러(28)는 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되는 구조를 갖는다. 이를 위한 구성 예는 다양하다. 예컨대 제1 커플러(22)는 원판의 가운데에 모터축(16)에 외삽되어 고정되는 결합공(24)이 형성되고, 반대 면에는 한개 이상의 돌출봉(26a, 26b, 26c)이 연장시키고, 제2 커플러(28)는 가운데에는 입력단 태양기어(36)와 고정 결합되고, 측면에는 돌출봉(26a, 26b, 26c)이 걸릴 수 있는 리세스/돌출부가 형성된다. 다른 방안으로서 제2 커플러(28)의 돌출봉(26a, 26b, 26c)과 마주보는 면에 대응 결합공을 형성하여 그 결합공에 돌출봉(26a, 26b, 26c)을 삽입하는 방식도 가능하다. 또 다른 간접결합 방식으로서는, 제2 커플러(28)를 태양기어(30a)에 외삽될 수 있고 제1 커플러(22)와 마주보는 면에는 돌출봉(26a, 26b, 26c)과 걸리는 대응 돌출봉(비도시)이 형성된 구조로 만들 수도 있다.

다음으로, 제1 캠부재(90)는 상부는 개방되고 바닥(94)과 측벽(95)에 의해 정의되는 원통형 공간(99)을 제공한다. 바닥(94)에는 감속기어유닛(80)의 출력축(50)이 삽입될 수 있는 각진 관통공(93)이 형성되고, 바닥(94)에서 측벽(95) 쪽으로 한 쌍의 골(92a, 92b)이 180도 간격으로 형성된다 (도 5 참조). 감속기어유닛(80)의 출력축(50)이 제1 캠부재(90)의 관통공(93)에 삽입됨으로써, 감속기어유닛(80)과 제1 캠부재(90)는 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 된다. 제1 캠부재(90)의 내경은 감속기어유닛(80)의 외경보다 크게 만들어 감속기어유닛(80)의 머리부분이 제1 캠부재(90)의 원통공간(99) 안으로 삽입되도록 조립하는 것이 바람직하다.

제2 캠부재(100)는 원판(102)을 중심으로 한 쪽면의 가장자리에는 제1 캠부재(90)의 한 쌍의 골(92a, 92b)과 대응되는 형상으로 만들어진 한 쌍의 산(104a, 104b)이 형성되고, 다른 쪽면의 가운데에는 디컷된 캠축(106)이 연장되는 구조를 갖는다. 조립 시에, 제2 캠부재(100)의 한 쌍의 산(104a, 104b)은 제1 캠부재(90)의 한 쌍의 골(92a, 92b)과 회동가능하게 맞물리며, 제2 캠부재(100)의 원판(102)은 하우징(110)의 맨 안쪽에 수납되어 바닥(116)에 의해 지지되고, 캠축(106)은 하우징(110) 외부로 노출, 연장된다.

위와 같이 제1 캠부재(90)와 제2 캠부재(100)는 대응되는 골(92a, 92b)과 산(104a, 104b)에 의해 회동가능하게 계합된다. 제1 캠부재(90)의 골(92a,)과 골(92b) 사이는 편평하여 이 편평 구간에 제2 캠부재(100)의 산(104a, 104b)이 올라서면 골(92a, 92b)로 미끄러지지 않고 그 상태를 유지할 수 있게 만드는 것이 바람직하다. 힌지장치(200)가 휴대폰(300)에 적용할 경우 폴더(350)를 완전 열림과 완전 닫힘의 중간 상태 정도로 열어둘 수도 있다. 다른 방안으로서, 골(92a)과 골(92b) 사이 또는 산(104a)과 산(104b) 사이에 편평 구간이 없도록 만들 수도 있을 것이다. 이 경우는 하나의 산(104a)이 하나의 골(92a)의 벽을 타고 올라 그 정상을 넘어서면 제1 캠부재(90)는 탄성부재(120)에 의해 밀려 산(104a)은 다른 골(92b) 안으로 미끄러져 내려가므로 폴더(350)의 위상은 완전 열림과 완전 닫힘만이 존재할 뿐이다.

나아가 제2 캠부재(100)는 원판(102)의 가운데에서 캠축(106) 쪽으로 소정의 깊이를 갖는 공동(108)을 형성할 필요가 있다. 이 공동(108)은 힌지장치(200)를 예컨대 휴대폰(300)과 같은 적용대상물에 장착할 때 조립공간으로 활용된다. 힌지장치(200)를 휴대폰(300)에 장착하기 위해서는 캠축(106)이 휴대폰(300)의 사이드 힌지아암(310b)의 삽입홈(312)에 삽입되어야 한다. 이를 위해서는 제2 캠부재(100)를 하우징(110) 안쪽으로 밀어 넣어야 하며 (이 때 제1 캠부재(100)도 후퇴하고 탄성부재(120)는 압축된다), 제2 캠부재(100)의 후퇴에도 불구하고 감속기어유닛(80)의 출력축(50)과 부딪히지 않아야 조립이 가능하기 때문이다. 제2 캠부재(100)가 후퇴하여 캠축(106)의 선단의 레벨이 하우징(110)의 바닥과 같게 되는 경우를 고려하면, 제1 캠부재(90)의 바닥과 감속기어유닛(80)의 출력축(50)에 체결된 와셔(78) 사이의 간격(B)은 하우징(110)의 바닥에서 연장된 캠축(106)의 길이(C)보다는 적어도 같거나 길게 만드는 것이 바람직하다. (도 13 및 15를 참조바람) 나아가 제1 및 제2 캠부재(90, 100)의 원활한 회동을 보장하기 위해, 상기 간격(B)은 또한 제2 캠부재(100)의 산(104a, 104b)의 높이(H)보다는 더 길게 만들 필요가 있다.

하우징(110)은 측벽(118)과 캠축(106)이 노출될 수 있도록 관통공이 형성된 바닥(116)에 의해 정의되는 원통형 수용공간(119)을 제공한다. 원통형 수용공간(119) 안에는 제2 캠부재(100), 제1 캠부재(90), 감속기어유닛(80)과 특히 이의 바깥 둘레를 에워싸는 탄성부재(120), 그리고 모터(10)의 일부가 차례로 수납된다. 하우징(110)은 모터(10)와 직접 결합되거나 혹은 도시된 것처럼 결합부(72)에 고정됨으로써 간접적으로 모터(10)와 결합된다.

탄성부재(120)는 자체의 탄성력에 의해 제1 캠부재(90)를 제2 캠부재(100) 쪽으로 밀어주는 역할을 한다. 도시된 바와 같이 코일스프링을 탄성부재(120)로 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 코일스프링은 링기어(74)의 외면과 하우징(110)의 내면, 그리고 결합부(72)와 제1 캠부재(90)에 의해 정의되는 공간에 감속기어유닛(80)의 둘레를 감싸면서 수납되며, 한 쪽 끝은 모터(10) 또는 결합부(72)에 의해 지지되므로 다른 쪽 끝은 제1 캠부재(90)의 상단을 제2 캠부재(100) 쪽으로 밀도록 조립된다. 코일스프링은 그 지름이 제1 캠부재(90)의 지름과 대략 같은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 갖는 제1 실시예의 힌지장치에 따르면, 모터(10)의 구동을 이용한 제2 캠부재(100)의 캠축(106)을 회전(이를 '자동모드 회전'이라 함)시킬 수 있을 뿐만 아니라, 모터(10)가 구동하지 않는 상태에서 외력을 가해 제2 캠부재(100)의 캠축(106)을 회전(이를 '수동모드 회전'이라 함)시킬 수도 있다.

제1 실시예의 힌지장치(200)에 있어서, 캠축(106)의 자동모드 회전을 위해서는 모터(10)에 구동전원이 제공되어야 한다. 모터(10)의 회전방향은 구동전원의 극성에 의해 결정된다. 모터(10)가 회전하면 모터축(16)의 회전력은 직접적으로 또는 커플링부재(20)를 도입할 경우는 이를 통해 간접적으로 입력단 태양기어(30a)에 전달된다. 이에 의해 태양기어(30a)가 회전하게 되고 이의 회전력은 그와 계합된 유성기어(42-1, 42-2, 42-3)들의 회전을 강제한다. 링기어(74)는 회전하지 못하도록 구속된 상태이므로 유성기어(42-1, 42-2, 42-3)가 링기어(74)의 기어치(76)를 타고 공전하게 된다. 그 결과 후단의 캐리어(34a)와 태양기어(30b)가 회전하게 된다. 도 4에서, 태양기어(30a)가 시계방향으로 회전하면 유성기어들(42-1, 42-2, 42-3)은 반시계방향으로 회전하면서 링기어(74)의 기어치(76)를 타고 시계방향으로 공전하게 되며, 그에 따라 유성기어들(42-1, 42-2, 42-3)을 회전가능하게 지지해주는 입력단 캐리어(34a)와 그에 고정된 제2단 태양기어(34b)가 회전을 하게 된다. 감속기어트레인(60)에서 후단의 태양기어의 회전속도는 전단의 태양기어의 회전속도에 비해 소정의 감속비, 즉 1/k배만큼 감속된다. 따라서 감속기어유닛(80)의 출력축(50)의 회전속도는 모터축(16)의 회전속도에 비해(1/k) ⁿ 배(단, n은 감속기어부의 단수(number of stages)를 나타냄)로 된다. 예컨대 한 단의 감속비가 5:1인 경우, 도시된 감속기어유닛(80)은 4단의 감속기어트레인을 내포하므로 이로부터 얻어지는 감속비는 625:1이 된다. 이와 같은 감속에 의해 출력축(50)을 통해 얻어지는 회전 토오크는 모터축(16)의 회전 토오크에 비해 아주 크게 증대된다.

출력축(50)이 회전하면 이와 회전방향(??)에 대하여 인터록 되어 있는 제1 캠부재(90)가 회전하게 되고, 그 결과 제2 캠부재(100) 역시 제1 캠부재(90)와 맞물려 회전하게 된다. 이와 같이 제2 캠부재(100)가 제1 캠부재(90)와 함께 맞물려 회전할 수 있기 위해서는, 탄성부재(120)의 탄성력은 적어도 제2 캠부재(100)에 걸리는 부하토크(예컨대 후술하는 휴대폰의 폴더(350))의 토크)에도 불구하고 제1 캠부재(90)가 축방향(-z)으로 후퇴되지 않고 제2 캠부재(100)와 계합을 유지하도록 지지해줄 수 있는 크기를 가질 필요가 있다. 만약 탄성부재(120)의 탄성력이 부족하면, 제1 캠부재(90)가 떠밀려 제1 캠부재(90)의 골(92a, 92b)에 계합된 제2 캠부재(100)의 산(104a, 104b)이 골(92a, 92b)을 타고 오르게 되고, 이 경우 제2 캠부재(100)는 회전하지 않고 제1 캠부재(90)만 공회전 하는 원치 않는 상황이 발생한다. 결국, 힌지장치(200)의 자동모드 동작을 간략하게 정리하면, 모터(10)에 구동전원이 공급되면 제1 캠부재(90)는 감속기어유닛(80)을 통해 전달되는 모터(10)의 회전력에 의해 회전하고, 이 때 제2 캠부재(100)는 탄성부재(120)의 탄성력에 의해 산(104a, 104B)과 골(92A, 92B)에 의한 제1 캠부재(90)와 상호 맞물린 상태를 유지하므로 결국, 제2 캠부재(100)는 회전하는 제1 캠부재(90)와 연동되어 함께 회전하게 되는 것이다.

제1 실시예의 힌지장치(200)는 캠축(106)의 수동모드 회전도 보장한다. 모터(10)가 정지해 있는 동안에, 제1 캠부재(90)와 제2 캠부재(100)가 골(92a, 92b)과 산(104a, 104b)이 서로 맞물려 있는 상태에서 외부로부터 회전력이 캠축(106)에 가해지면, 제2 캠부재(100)의 회전이 강제된다. 그 결과 제2 캠부재(100)의 산(104a, 104b)은 제1 캠부재(90)의 골(92a, 92b)의 측벽에 힘을 가한다. 이 힘은 회전방향(φ) 성분과 축방향(-z) 성분으로 구성되는데, 회전방향 성분의 분력은 모터(10)와 감속기어유닛(80)을 회전시키기에는 부족한 힘이어서 제1 캠부재(90)를 회전시킬 수는 없고, 결국 축방향 성분의 분력에 의해 출력축(50)을 타고 뒤로 밀려난다. 즉, 제1 캠부재(90)는 회전운동은 하지 않고 탄성부재(120)의 탄성력을 극복하여 축방향(-z)으로 후퇴하고, 이때 제2 캠부재(100)는 산(104a, 104b)이 골(92a, 92b)을 타고 올라서면서 회전을 하게 된다. 제2 캠부재(100)는 계속해서 회전을 하여, 산(104a, 104b)은 골(92b, 92a)을 만나면 제1 캠부재(90)에 가해지는 탄성부재(120)의 탄성력에 의해 골(92b, 92a)로 미끄러져 내려가서 다시 맞물린다. 이와 같이 힌지장치(200)는 제2 캠부재(100)가 180도 회전을 하는 동안에 제1 캠부재(90)가 축방향(-z)으로 후퇴 후 원래의 위치로 복귀하는 직선운동을 함으로써, 외부의 회전력에 의한 제2 캠부재(100)의 회전을 허용한다.

이상에서는 하우징(110)을 회전 하지 못하도록 구속한 상태에서 제2 캠부재(100)의 캠축(106)을 회전시킨 경우를 설명하였지만, 이와는 반대로 제2 캠부재(100)의 캠축(106)을 회전하지 못하도록 구속한 상태에서 하우징(110)에 외부 회전력을 가해도 하우징(110)은 회전을 할 수 있다. 이 경우는 하우징(110)에 가해진 외부 회전력이 모터(10)의 몸체를 회전시키고, 이에 따라 모터축(16)과 인터록 되어 있는 감속기어유닛(80)이 모터(10)와 같은 각만큼 회전을 한다. 따라서 출력축(50)도 회전을 하면서 제1 캠부재(90)의 회전을 강제하는데, 이 때 제2 캠부재(100)는 회전을 할 수 없도록 구속된 상태이므로, 제1 캠부재(90)만 탄성부재(120)의 탄성력을 극복하여 후퇴하였다가 다시 원위치로 복귀하여 180도의 회전을 완성한다. 본 발명의 힌지장치(200)를 휴대폰(300)에 장착했을 때, 실제로 일어나는 운동은 바로 이와 같은 것이다.

한편, 이러한 운동이 가능하기 위해는 다음과 같은 조건이 요구된다. 즉, 외부 회전력에 의해 회전이 강요된 제2 캠부재(100)의 입장에서 보면, 모터(10)와 감속이어유닛(80)은 제1 캠부재(90)와 더불어 부하로 작용하므로, 이 부하를 회전시키는 것보다는 탄성부재(120)가 압축되는 것이 더 쉽도록 탄성부재(120)의 탄성력이 정해질 필요가 있다.

다음으로, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 힌지장치(200-1)의 구성을 도시한다. 제2 실시예의 힌지장치(200-1)는 제1 실시예와 비교할 때 감속기어유닛(80-1), 보다 구체적으로는 링기어부(70-1)가 다르다. 제1 실시예의 링기어부(70)는 그 결합부(72)가 모터(10)의 몸체의 바깥둘레를 감싸면서 고정적으로 결합되는 구성인데 비해, 제2 실시예의 링기어부(70-1)는 결합부(72-1)가 링기어(74)의 끝에서 스텝업 되어 모터(10)의 앞부분과 접하는 구조를 갖는다. 결합부(72-1)는 그 외경이 모터(10)의 외경을 넘지 않는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하면, 제2 실시예의 힌지장치(200-1)는 도 7에 도시된 바와 같이 모터(10)와 하우징(110), 그리고 이들 두 구성요소들(10, 110)을 제외한 나머지 구성요소를 하나의 모듈로 조립한 기어조립체(130), 이렇게 3개의 독립된 모듈로 구성된다. 제2 실시예의 힌지장치(200-1)는 결합부(74-1)가 모터(10)의 몸체(12)를 덮는 구조가 아니므로, 조립했을 때 하우징(110)과 모터(10)간의 레벨차이가 거의 없다.

도 9와 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 힌지장치(200-2)의 구성을 도시한다. 제2 실시예와 비교할 때, 제3 실시예의 특징은 하우징(110-1) 안에 제2캠부재(100), 제1 캠부재(90), 탄성부재(120)에 포위된 감속기어유닛(80-1)을 차례로 수납하고, 특히 모터(10-1)의 일부가 아닌 전부를 수납하여 기어드 모터로 구성하는 것이다. 하우징(110-1)의 한쪽 끝은 모터(10-1)에 구동전원을 공급할 전원선(18)만 노출한 채 마개(115)에 형성된 다수개의 돌기(117a~117d)를 하우징(110-1)의 한 쪽 끝에 형성된 체결공(119a~119d)에 끼워서 마개(115)로 막고, 맞은 편 끝은 제2 캠부재(100)의 캠축(106)만 노출된다. 직류모터를 모터(10-1)로 이용할 경우, 도시된 바와 같이, 영구자석과 철심이 감겨진 코일로 구성되는 모터 코어(12-1)와 이 모터 코어(12-1)의 정류자편(17)과 접촉하여 코일에 흐르는 전류의 방향을 역전시켜주는 브러시(15)를 부품 형태로 구입하여 조립할 수도 있다.

이상과 같은 본 발명의 각 실시예에 따른 힌지장치들(200, 200-1, 200-2)은 제1 부재와 제2 부재를 구비하는 어떤 장치에 적용되어 이들 제1 및 제2 부재를 힌지 결합하여 자동 또는 수동 모드로 개폐하기 위한 장치로 사용될 수 있다. 그 한 예가 폴더형 휴대폰의 힌지장치로 사용되는 경우이다 (도 11 내지 도 19B 참조).

도 11과 도 12는 본 발명의 힌지장치가 적용되는 폴더형 휴대폰(300)의 닫힌 상태와 열린 상태를 각각 도시한다. 폴더형 휴대폰(300)은 폰 본체(340)와 폴더(350)가 힌지결합을 한다. 힌지결합을 위해, 폴더(350)의 하단에는 원통형 수용공간을 제공하는 중앙 힌지아암(320)이 고착되며, 폰 본체(340)의 상단 양측 모서리에는 한 쌍의 사이드 힌지 아암(310a, 310b)이 소정 간격 이격되어 서로 마주보면서 서있다. 중앙 힌지아암(320)은 한 쌍의 사이드 힌지아암(310a, 310b)에 삽입되어 회동가능하게 체결된다. 본체(340) 또는 폴더(350)의 일 측면에는 폴더의 자동 개폐를 지시하기 위한 한 개 이상의 개폐키(330)가 제공된다. 그 밖에 본체(340)에는 마이크로폰(344)과 조작키 어레이(342) 등이 제공되며, 폴더(350)에는 스피커(354), 디스플레이(352) 등이 제공된다.

도 13과 14는 본 발명의 힌지장치를 폴더형 휴대폰(300)에 장착하는 방법을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 15는 본 발명의 힌지장치를 폴더형 휴대폰에 장착한 상태를 도시하는 절개사시도이다. 도면은 제1 실시예의 힌지장치(200)를 적용한 경우를 예시하고 있지만, 다른 실시예의 힌지장치(200-1, 200-2)를 휴대폰(300)에 적용할 수 있음은 당연하다.

한 쌍의 사이드 힌지아암(310a, 310b)에 있어서, 그 중 하나의 힌지아암(310a)의 내측에는 중앙 힌지아암(320)과 끼워 맞추기 적합하도록 돌출 링(314)이 맞은편 힌지아암(310b) 쪽으로 연장되며, 나머지 하나의 힌지아암(310b)의 내측에는 제2 캠부재(100)의 캠축(106)이 삽입될 수 있는 삽입홈(312)이 형성된다.

중앙 힌지아암(320)은 힌지장치(200)와 회전력 전달이 가능하도록 상호 인터록 되어야 하는데, 이를 위해 중앙 힌지아암(320)과 힌지장치(200)에는 대응되는 모양의 암, 수 부재를 만들어 맞물리도록 한다. 그 예로서 도시된 바와 같이, 중앙 힌지아암(320)의 우측 단부에서 안쪽으로 오목홈(322)을 형성함과 동시에, 힌지장치(200)의 하우징(110) 외면에는 오목홈(322)에 삽입될 수 있는 돌출부(112)(도 1 참조)를 더 형성한다. 하우징(110) 외면에 돌출부(112)를 형성하는 것은 다른 두 실시예에서도 동일하다.

이 같은 조건에서, 돌출부(112)가 오목홈(322)에 삽입되도록 맞춘 상태에서 힌지장치(200)를 중앙 힌지아암(320)의 원통형 수용공간 안으로 삽입한다. 그 다음, 중앙 힌지아암(320)을 좌측 힌지아암(310a)의 돌출 링(314)과 체결한 다음, 제2 캠부재(100)의 캠축(106)을 중앙 힌지아암(320) 안쪽으로 밀어 넣은 다음 우측 힌지아암(310b)의 삽입홈(312) 지점에 맞추어 놓음으로써 캠축(106)이 삽입홈(312)에 삽입되도록 조립한다.

이와 같이 힌지장치(200)를 휴대폰(300)에 조립하면, 폴더(350)는 힌지장치(200)의 하우징(110)과 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되고, 폰 본체(340)는 제2 캠부재(100)의 캠축(106)과 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 된다. 하우징(110)은 감속기어유닛(80) 및 모터(10)와 고정적으로 결합되어 있고, 제1 캠부재(90) 역시 감속기어유닛(80)과 인터록 되어 있다. 따라서 폴더(350)와 회전력 전달이 가능하게 인터록 되어 있는 것은 모터(10), 감속기어유닛(80) 및 제1 캠부재(90)이고, 폰 본체(340)와 회전력 전달이 가능하게인터록 되어 있는 것은 제2 캠부재(100)이다.

한편, 도 16a와 16b는 본 발명의 힌지장치가 휴대폰의 폴더(350)와 폰 본체(340)를 서로 전기적으로 연결해주는 데이터버스(360)의 통과 공간(370)을 적절히 제공해줄 수 있음을 설명하기 위한 도면이다. 휴대폰(300)의 폰 본체(340)와 폴더(350)는 데이터 버스(360)를 통해 전기적으로 연결된다. 데이터 버스(360)는 폴더(350)에서 출발하여 중앙 힌지아암(320)과 하나의 사이드 힌지아암(310a)을 통과하여 폰 본체(340)로 진행한다. 폴더(350)가 자주 개폐되어도 손상되지 않아야 하므로, 데이터 버스(360)는 주로 플렉서블 피씨비(flexible PCB) 필름으로 만든다. 본 발명의 제1 실시예 또는 제2 실시예는 모터(10)의 몸체(12) 뒷부분은 하우징(110)으로 덮이지 않아 중앙 힌지아암(320)의 내벽과 모터(10)의 몸체(12) 뒷부분 간에는 공간(370)이 확보된다. 폴더(350)에서 연장된 데이터 버스(360)는 이 공간(370)을 통해 왼쪽 사이드 힌지아암(310a)으로 진행하도록 조립된다. 이와 같은 구조는 보다 넓은 여유 공간을 제공할 수 있어, 데이터 버스(360)의 손상 방지에 기여할 수 있다.

자동 개폐모드로 폴더(350)를 열거나 닫을 경우, 폴더(350)가 완전히 닫히거나 완전히 열려서 더 이상 움직일 수 없을 때에는 모터(10)에 과부하가 걸리고, 그 결과 모터(10)에는 순간적으로 과전류가 공급되는데, 이때 과전류 발생을 검출하면 커버의 완전한 닫힘 또는 열림 상태에 이른 것을 알 수도 있다. 그런데, 폴더(350)가 개폐 도중에 외부 방해력에 의해 움직일 수 없는 경우에도 과전류가 흐르게 된다. 따라서 과전류 검출에만 의존하여 폴더(350)의 개폐 여부를 판별하는 방법은위 두 가지 경우를 구분해주지 못하므로, 폴더의 폴더(350)의 개폐 위상을 검출하는 별도의 센싱수단의 도입이 바람직하다.

센싱수단이 제공해야 할 기능은 폴더(350)가 현재 닫힘 위치에 있는지 아니면 열림 위치에 있는지를 알 수 있는 정보를 제공하는 것이다. 이러한 기능을 얻을 수 있는 한 가지 방안으로서, 휴대폰(300)에 기본적으로 제공되는 자석 스위치(비도시)를 활용할 수 있다. 자석 스위치를 이용하면 폴더(350)가 닫힘 위치에 있을 경우에는 자석이 형성하는 자계의 영향권 안에 스위치가 위치하여 온 신호를 발생시키고, 폴더(350)가 열려 폰 본체(340)와의 각도가 점점 커지면 스위치가 자계의 영향권을 벗어나므로 스위치 신호가 오프로 바뀐다. 폴더(350)의 닫힘과 열림을 판별할 수 있는 센싱수단은 다양하게 구성할 수 있다. 예컨대 폴더(350)와 폰 본체(340)에 각각에 푸쉬스위치(비도시)의 접점과 이 접점을 단속하는 스위칭전극을 설치하는 것이 한 가지 방식이다.

이와 같이 폴더(350)와 폰 본체(340)에 센싱수단을 설치하는 대신, 힌지장치(200, 200-1, 200-2)에 직접 위와 같은 스위치를 설치할 수도 있다. 본 발명의 각 실시예의 도면은 이와 같은 기능을 하기 위해 제1 캠부재(90)의 회전상태 즉, 위상이 0도와 180도가 되는 것을 검출하기 위한 3접점 스위치를 예시적으로 도시하고 있다. 이 3접점 스위치는 3개의 스위칭 접점단자(114a, 114b, 114c)와 이들 3개의 접점단자 중 상위 2개의 접점단자(114a, 114b)의 온/오프를 스위칭하기 위한 제1 스위칭전극(98a), 그리고 3개의 접점단자 중 하위 2개의 접점단자(114b, 114c)의 온/오프를 스위칭하기 위한 제2 스위칭전극(98b)으로 구성된다. 이들 스위칭 접점단자(114a, 114b, 114c)와 스위칭 전극(98a, 98b)은 모두 도전성이 우수한 도체필름으로 만들 수 있다. 3개의 스위칭 접점단자(114a, 114b, 114c)는 후술할 제어부(400)와의 전기적으로 연결을 위한 리드선이 연결된다. 설치의 편의를 위해, 3개의 스위칭 접점(114a, 114b, 114c)은 수지막대(114)의 한쪽 면에 일렬로 배치하여 하우징(110)의 돌출부(112) 안에 수납한다. 스위칭 접점(114a, 114b, 114c)은 하우징(110)의 내벽과 거의 나란하게 배치되게 한다. 제1 및 제2 스위칭 전극(98a, 98b)은 제1 캠부재(90)의 외면에 180도 이격된 홈(96a, 9b)을 형성하여 그 안에 고정시킨다.

이와 같은 구성에서, 제1 스위칭 전극(98a)이 상위 두 스위칭접점(114a, 114b)과 접하면 제1 캠부재(90)의 위상은 0도 이고, 하위 두 스위칭 접점(114b, 114c)과 접하면 제1 캠부재(90)의 위상은 180도로 약속한다. 그리고 제1 캠부재(90)의 위상이 0도이면 폴더(350)가 닫힘 상태이고 위상이 180도 이면 열림 상태로 약속한다. 물론 반대로 약속할 수도 있다. 이와 같은 3접점 스위치로부터 제1 캠부재(90)의 위상이 180도 변경될 때마다 폴더(350)의 닫힘 또는 열림 상태를 의미하는 스위칭신호가 얻어질 수 있다. 제어부(400)는 이러한 스위칭 신호를 이용하여 폴더(350)의 개폐여부를 정확하게 판단할 수 있다.

힌지장치(200, 200-1 또는 200-2)를 예컨대 휴대폰(300)과 같은 접기 가능한 장치(foldable apparatus)에 장착하여 폴더(350)를 자동모드로 개폐하려면 모터(10)를 구동하기 위한 수단이 필요하다. 도 17과 18에는 모터 구동수단의 구성이 블록도로 예시되어 있다.

도 17에서, 모터 구동수단은 기본적으로 사용자가 폴더(350)의 자동 개폐를 지시하기 위한 개폐키(410), 전원을 충전하고 있는 배터리(430), 제어신호(CW, CCW)에 응하여 배터리(430)의 충전전원을 모터(10)로 공급하는 모터구동부(420), 그리고 개폐키(330)가 온 되면 이에 응하여 폴더(350)의 현재 위치를 파악하여 폴더(350)를 열거나 또는 닫을 수 있도록 상기 제어신호를 모터구동부(420)에 제공하는 제어부(400)를 구비한다. 배터리(430)의 출력전압이 모터(10)의 구동전압과 다를 경우에는 전자를 후자에 적합한 레벨로 조정하기 위한 레귤레이터(440)를 배터리(430)와 모터구동부(420) 사이에 더 배치할 필요가 있다. 제어부(400)의 제어신호가 정방향 회전을 위한 제어신호(CW) 또는 역방향 회전을 위한 제어신호(CCW)인가에 따라서, 모터구동부(420)가 모터(10)로 공급하는 구동전원의 극성이 결정된다. 모터구동부(420)는 저항과 트랜지스터 등을 이용하여 구성된 전자회로 형태로 만들 수 있다. 즉 배터리 출력전압 또는 레귤레이터 출력전압을 모터(10)에 순방향으로 걸어주는 회로와 역방향으로 걸어주는 회로를 각각 구성하고 각 회로를 제어부(400)의 정방향 회전 제어신호(CW)용 포트와 역방향 회전 제어신호(CCW)용 포트에 각각 연결하여 모터구동부(420)를 구성할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 구형파인 제어신호(CW 또는 CCW)가 출력되는 동안에는 모터(10)에 구동전압이 순방향 또는 역방향 중 어느 한 가지가 걸리게 된다. 나아가 모터 구동수단을 구성함에 있어서 폴더(350)의 현재 위치가 닫힘 상태 인지 혹은 열림 상태 인지를 센싱하여 그 정보를 제어부(400)에 제공하는 스위치(412a, 412b)를 더 갖추면 폴더(350)의 자동 개폐를 보다 효율적으로 수행할 수 있다. 휴대폰(300)의 경우, 개폐키(410)는 도11의 도면부호 310에 대응되며, 스위치(412a, 412b)는 앞서 언급한 자석 스위치 또는 도 5에 도시된 스위치(114a~114b, 98a, 98b)에 대응된다. 또한 제어부(400)는 도 19 내지 24에 도시된 처리를 할 수 있는 소정의 프로그램을 불휘발성 메모리(비도시)에 저장하여 휴대폰(300)의 마이크로 콘트롤러 내지 마이콤(비도시)이 그 프로그램에 따른 처리를 할 수 있도록 구성할 수 있으며, 배터리(430)는 휴대폰(300)에 제공되는 배터리(430)를 활용하면 된다.

모터 구동수단의 다른 구성예로서 도 18에 따르면, 배터리(430)와 모터구동부(420) 사이, 또는 레귤레이터(440)를 채용하는 경우에는 이 레귤레이터(440)와 모터구동부(420) 사이에 과전류검출부(450)를 배치한다. 과전류검출부(450)는 모터(10)의 구동시간을 제어하기 위한 수단으로 도입된다. 폴더(350)의 개폐를 위해 모터(10)를 구동할 때 폴더(350)가 완전히 열리거나 닫히면 그 때부터 모터(10)에는 과부하가 걸려 그 이전보다 훨씬 많은 양의 전류가 모터(10)로 흘러들어가게 된다. 과전류검출부(450)는 배터리(430)에서 모터구동부(420)로 공급되는 전류량을 검출하여 제어부(400)의 아날로그/디지털 변환기(402)로 제공하는 역할을 한다. 제어부(400)는 과전류검출부(450)를 흐르는 전류량이 기준치를 초과하는지 검사하여 폴더(350)의 완전 개폐를 판단할 수 있다. 폴더(350)가 완전히 개폐된 것으로 확인되면 제어부(400)는 제어신호(CW 또는 CCW)를 더 이상 출력하지 않는다. 이에 의해 모터(10)에 대한 구동전원의 공급은 더 이상 이루어지지 않는다.

도 19 내지 도 24는 본 발명에 따른 힌지장치를 이용하여 폴더를 자동으로 개폐하기 위한 절차를 설명하기 위한 흐름도이다. 휴대폰(300)에 힌지장치(200,200-1 또는 200-2)가 장착된 경우를 예로 하여 설명한다.

도 19에서, 사용자가 개폐키(330)를 누르면 온 신호가 발생한다. 개폐키(330)의 출력을 모니터링 하고 있는 제어부(400)는 개폐키(330)에서 온 신호가 발생되면 (S10), 닫힘 스위치 SW1(412a)과 열림 스위치 SW2(412b)를 체크한다(S12). 닫힘 스위치 SW1(412a)과 열림 스위치 SW2(412b)가 각각 온과 오프 상태이면 폴더(350)가 현재 닫혀 있는 상태이므로 열기모드를 실행한다 (S14, S16). 이와 반대로 닫힘 스위치 SW1(412a)과 열림 스위치 SW2(412b)가 각각 오프와 온 상태이면 폴더(350)는 현재 열려 있는 상태이므로 닫기 모드를 실행한다 (S18, S20). 그리고 닫힘 스위치 SW1(412a)과 열림 스위치 SW2(412b)가 모두 오프 상태이면 폴더(350)는 현재 닫힘과 열림의 중간상태 즉, 반쯤 열려있는 상태에 있다. 이 경우는 우선 폴더(350)를 완전히 열거나 닫는 상태 초기화모드를 실행(S24)한 다음, 단계 S12로 리턴 하여 열기모드(S16)나 닫기 모드(S20)를 수행하도록 한다.

도 20은 제어부(400)에 의한 열기모드(S16)의 실행순서를 도시한다. 열기모드의 프로그램 모듈이 제어부(400)에 의해 실행되면, 먼저 제어부(400) 내에서는 폴더(350)를 한 번 열거나 닫을 때 적용되는 모터(10)의 최대 구동시간 Tset와 모터의 실제 구동시간 Topr을 각각 일정한 값 k와 0으로 설정한다(S32). 모터(10)의 최대 구동시간 Tset은 폴더(350)를 닫힘 상태에서 완전히 여는데 걸리는 시간 또는 열림 상태에서 완전히 닫는 데 걸리는 시간(이는 실험을 통해 얻어질 수 있다)에다 수 초의 여유시간을 더한 시간으로 설정하는 것이 바람직하다. 모터(10)의 최대 구동시간 Tset을 이와 같이 제한하는 것은 비록 스위치(SW1 또는 SW2)의 오동작이 있는 경우라도 모터(10)가 계속 구동되는 것을 방지하기 위함이다. 다음으로, 제어부(400)는 정방향 회전 제어신호(CW)를 출력하여 모터구동부(420)로 하여금 모터(10)에 정방향 회전을 가능하게 하는 구동전원을 공급하도록 한다(S34). 구동전원이 공급되면 모터(10)의 정방향 회전력이 제2 캠부재(100)를 회전시킨다. 이에 의해 폴더(350)가 열리게 되는데, 이 때 사용자가 폰 본체(340)를 잡고 있으면 폴더(350)가 회전하고, 반대로 폴더(350)를 잡고 있으면 폰 본체(340)가 회전하게 된다. 구동전원의 공급은 열림 스위치 SW2(412b)가 온 될 때까지 계속되며(S36), 모터(10)의 실제 구동시간 Topr은 주기적으로 누적시켜나간다 (S40). 매 주기마다 실제 구동시간 Topr을 미리 설정된 최대 구동시간 Tset과 비교하고(S38), 전자가 후자를 초과하였음에도 불구하고 열림 스위치 SW2(412b)가 온이 되지 않으면 에러가 발생했는지를 체크한다(S42). 최대 구동시간 Tset 안에 열림 스위치(SW2)(412b)가 온 으로 되면 폴더(350)가 완전히 열렸으므로 모터(10)에 대한 구동전원의 공급을 차단하고(S44), 그 상태에서 다음 동작을 위해 대기를 한다. 사용자는 폴더(350)를 다시 자동모드로 닫을 수 있을 뿐만 아니라 수동모드로도 닫을 수 있다.

도 21은 제어부(400)에 의한 닫기 모드(S20)의 실행순서를 도시한다. 도 20의 열기모드(S20)와 비교할 때, 제어부(400)가 모터구동부(420)에 제공하는 제어신호가 역방향 회전 제어신호(CCW)이라는 점(S52)과 닫기 모드이므로 닫힘 스위치 SW1(412a)이 온 인지를 체크하는 점(S54)에만 차이가 있을 뿐 나머지는 열기모드와 동일하다.

도 22와 도 23은 열기모드(S16)와 닫기 모드(S20)의 다른 실행 예를 도시하는데, 이 실행 예는 제어변수로서 문턱전류 Ith를 더 도입한다는 점에서 도 20 및 도 21의 실행 예와 다르다. 폴더(350)를 열거나 닫을 때 방해가 주어지면(예컨대 폴더(350)가 완전히 열리거나 닫힌 상태에서 계속 열거나 닫기 위해 구동전류를 공급한다든지, 혹은 폴더(350)를 개폐 중에 외부 방해로 인해 폴더(350)가 더 이상 개폐될 수 없는 상태에 있는 경우) 모터(10)에는 정상적인 구동전류보다 훨씬 큰 과전류가 흐르게 된다. 문턱전류 Ith 는 정상적인 구동전류와 과전류 사이의 적절한 값(L)으로 설정하는 것이 바람직하다(S66). 열림 스위치 SW2(412b)가 온이 아닌 동안에(S76), 폴더(350)를 열기 위해 제어부(400)는 정방향 회전 제어신호(CW)를 모터구동부(420)로 제공함(S68)과 동시에 모터구동부(420)에 흘러들어가는 모터구동전류 Iopr을 과전류검출부(450)로부터 읽어 들여(S70) 그 크기가 문턱전류 Ith를 초과하는지를 체크한다(S72). 열림 스위치 SW2(412b)가 온이 아닌 동안에 과전류가 검출되면 폴더(350)가 아직 완전히 열리지 않은 상태에서 폴더(350)에 외부의 방해가 가해진 상태로 볼 수 있다. 이런 경우에는 도 24에 도시된 재시도 모드를 실행한다(S74). 이와 같은 실행을 주기적으로 반복하면서, 모터(10)의 실제 구동시간 Topr을 누적시키고(S80), 그 값이 미리 설정된 최대 구동시간 Tset을 초과하는지를 체크한다 (S78). 열림 스위치 SW2(412b)가 오프인 상태에서 실제 구동시간 Topr 이 최대 구동시간 Tset을 초과한 경우에는 정상상태가 아니므로 에러 발생 여부를 체크한다(S82). 이 같은 과정을 거쳐 열림 스위치 SW2(412b)가 온이 되면 폴더(350)가 정상적으로 열렸으므로 모터(10)에 대한 구동전원의 공급을 중단하고(S84), 그 상태에서 자동모드 또는 수동모드에 의한 폴더(350)의 개폐를 대기한다(S86).

도 23의 닫기 모드의 실행 절차는 모터(10)를 닫기 방향으로 구동하기 위한 구동전원 공급을 한다는 점(S88)과 모터 구동을 종료 여부를 판단하기 위해 닫힘 스위치 SW1(412a)을 체크한다는 점 이외에는 도 22의 열기모드의 실행절차와 동일하다.

도 24는 폴더(350)를 개폐 도중에 외부 방해력이 폴더(350)에 가해지는 경우의 처리절차를 도시한다. 외부 방해력이 폴더(350)의 개폐를 방해하는 경우가 검출되면, 제어부(400)는 제어신호 CW와 CCW를 모두 일정시간 오프 시킨 (S110, S112) 다음, 다시 전과 동일한 구동모드에 따라 모터(10)에 구동전원이 공급되도록 제어한다(S114). 모터(10)에 구동전원이 공급되는 동안 모터 구동전류 Iopr을 과전류검출부(450)로부터 읽어 들여(S116), 그 크기를 문턱전류 Ith와 비교한다(S118). 비교결과 모터 구동전류 Iopr이 문턱전류 Ith 보다 작으면 이젠 외부 방해력이 제거된 상태로 볼 수 있으므로 다시 도 22의 단계 S76 또는 도 23의 단계 S96으로 리턴 한다. 위 비교결과, 모터 구동전류 Iopr이 문턱전류 Ith 보다 크면 여전히 모터(10)에 과전류가 공급되고 있는 상태, 즉 외부 방해력이 여전히 존재하는 상태이므로 재시도 회수 RN을 1씩 증가시키면서(S122) 위와 같은 과정을 반복한다. 위와 같은 재시도를 무한히 반복할 수는 없으므로 재시도 횟수 RN이 일정 횟수 Z를 초과하는 경우에는 모터(10)에 대한 구동전원 공급을 완전히 중단하고(S126), 사용자에 의한 수동 개폐를 대기한다(S128).

일반적으로는, 폴더(350)를 자동으로 개폐하기 위해서는 모터(10)의 구동과 관련하여 다음의 두 가지를 결정되어야 한다. 첫째는 모터(10)의 회전방향이고, 둘째는 모터(10)의 구동시간이다. 사용자가 폴더(350)의 개폐를 지시하기 위한 수단으로서, 하나의 개폐키(410)를 이용하는 방식이 아니라 두 개의 키 즉, 열림 키(비도시)와 닫힘 키(비도시)를 이용하는 방식으로 조작키를 구성하면, 모터(10)의 회전방향은 이들 두 키의 신호를 이용하여 결정할 수도 있다. 얼마의 시간동안 모터(10)를 구동시킬 것인지는 스위치 (412a, 412b)와 같은 개폐확인 센서를 이용하는 방식이 바람직하긴 하나 개폐확인 센서를 이용하지 않는 다른 방식도 고려할 수 있다. 예컨대 폴더(350)를 닫힘 상태에서 열림 상태로 또는 그 반대로 회전시키는 데 필요한 최소한의 시간을 추출하여 사용자의 개폐지시가 있을 때 적어도 그 시간동안은 모터(10)에 구동전원이 공급한 다음 공급을 종료하는 방식, 또는 이와 같이 구동전원 공급시간을 미리 설정하지 않고 과전류가 검출될 때까지 계속 구동전원을 모터(10)에 공급하는 방식 등도 적용할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명의 힌지장치(200, 200-1, 200-2)를 장착한 휴대폰(300)은 사용자가 폴더(350)를 수동모드로 열거나 닫을 수도 있다. 닫힌 상태에서 사용자가 폴더(350)와 폰 본체(340)를 벌리면, 폴더(350)에 가해진 회전력은 중앙 힌지축(320)을 통해 하우징(110)에 전달된다. 하우징(110)은 모터(10), 감속기어유닛(80), 그리고 제1 캠부재(90)와 일체를 이루고 있으므로, 중앙 힌지축(320)을 통해 전달된 힘은 결국 제1 캠부재(90)를 회전시키는 힘으로 작용한다. 한편, 폰 본체(340)에 가해진 회전력은 제2 캠부재(100)에 전달되어 이를 회전시키는 힘으로 작용한다. 제1 캠부재(90)와 제2 캠부재(100)에 가해지는 회전력의 방향은 서로 반대가 된다. 제1 캠부재(90)와 제2 캠부재(100)에 이와 같은 힘이 작용하면 제2 캠부재(100)의산(104a, 104b)은 제1 캠부재의 골(92a, 92b)의 벽을 타고 오르면서 상호간의 계합이 풀린다. 이때 제1 캠부재(90)는 제2 캠부재(100)에 의해 탄성부재(120)의 탄성력을 이기면서 뒤로 밀리게 되고, 결국 제2 캠부재(100)의 산(104a, 104b)은 제1 캠부재(90)의 골(92a, 92b)로부터 완전히 벗어나 편평 구간으로 올라서게 된다. 그 후, 제1 캠부재(90)와 제2 캠부재(100)는 서로 반대방향으로 계속 회전을 하다가 산(104a, 104b)이 바뀐 골(92b, 92a)을 만나면 그 안으로 밀려들어감으로써 다시 계합된다. 제1 캠부재(90)를 제2 캠부재(100) 쪽으로 밀어서 다시 계합을 이루도록 하는 힘은 압축된 탄성부재(120)의 복원력이다. 이에 의해 폴더(350)는 사용자가 수동으로 열 수 있게 된다. 폴더(350)를 수동으로 닫는 경우도 마찬가지로 이해될 수 있다. 결국 수동모드 개폐의 경우에는, 폴더(350)와 폰 본체(340)에 가해진 힘은 제1 캠부재(90)와 제2 캠부재(100)를 서로 반대방향으로 회전하게 만들되, 제2 캠부재(100)가 180도 회전운동을 하는 동안에 제1 캠부재(90)는 축방향(-z방향)으로 후퇴 후 전진하는 직선운동을 하고, 이에 의해 폴더(350)의 위상은 열림에서 닫힘 또는 닫힘에서 열림으로 변하게 된다.

실제로 폴더(350)와 폰 본체(340)가 완전히 열린 상태의 사이 각은 180도보다는 작다. 그러므로 폴더(350)가 닫힘 위치에서 열림 위치로 회전하면 제2 캠부재(100)는 180도 보다 작은 각을 회전한 상태이어서 제2 캠부재(100)의 산(104a, 104b)의 끝부분이 제1 캠부재(90)의 골(92a, 92b)에 완전히 삽입되지 못하고 골(92a, 92b)의 경사 벽의 중간쯤에 걸치게 된다. 이 때 탄성부재(120)가 제1 캠부재(90)를 밀어주므로 산(104a, 104b)은 골(92a, 92b) 안으로 완전히 밀려들어가게 된다.

본 발명의 힌지장치는 폴더형 휴대폰과 같은 폴더형 장치의 힌지아암에 내장시켜 그 폴더형 장치를 모터 구동에 의한 자동 개폐를 가능하게 해줄 뿐만 아니라, 사용자가 수동으로도 개폐할 수 있도록 해준다. 따라서 본 발명의 힌지장치를 채용한 폴더형 장치는 사용하기에 편리해질 수 있다.

또한, 본 발명의 힌지장치는 탄성부재(120)를 모터(10)와 제1 캠부재(90) 사이에 배치하고, 특히 코일스프링을 탄성부재(120)로 이용할 경우 코일스프링과 감속기어유닛(80)이 중첩시켜 조립할 수 있으므로, 탄성부재(120)를 모터(10)의 뒤에 일렬로 배치하는 종래의 구조에 비해 힌지장치를 훨씬 작게 만들 수 있다. 나아가 힌지장치의 소형화는 휴대폰의 소형화 추세에도 조화롭게 적용될 수 있다.

본 발명의 힌지장치는 그 적용례로서 폴더형 휴대폰을 실시예로 하여 도시되고 서술되었지만, 본 발명의 힌지장치의 적용분야가 반드시 휴대폰에만 한정되는 것은 아니며, 본체에 힌지가능하게 결합되는 폴더를 구비한 여타의 다른 장치에도 응용될 수 있다. 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 개량이나 변형이 가능하고, 이러한 개량이나 변형 또한 본 발명에 속한다는 것은 당업자라면 인지할 수 있을 것이다.

Claims

구동전원에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전하는 모터;

상기 모터의 축과 회전력 전달이 가능하게 인터록 되고, 상기 모터의 회전력을 감속에 의해 토오크를 증대시켜 출력하는 감속기어유닛;

상기 감속기어유닛의 출력축과 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되며, 적어도 한 쌍의 암형상부(female shaped portion) 또는 숫형상부(male shaped portion)를 갖는 제1 캠부재;

한 쪽에는 상기 적어도 한 쌍의 암형상부 또는 숫형상부와 짝형상인 적어도 한 쌍의 숫형상부 또는 암형상부가 형성되고, 다른 한쪽에는 회전력 전달을 위한 캠축이 형성되며, 상기 제1 캠부재와 상호 회동가능하게 계합되는 제2 캠부재;

상기 모터와 상기 제1 캠부재 사이에 배치되어 탄성력에 의해 상기 제1 캠부재를 상기 제2 캠부재 쪽으로 밀어주는 탄성부재; 및

대략 원통형 공간을 제공하고, 상기 원통형 공간 안에 상기 제2 캠부재를 상기 캠축이 외부에 노출되도록 수용하고 상기 제2 캠부재의 후단에 상기 제1 캠부재, 상기 감속기어유닛과 상기 탄성부재, 상기 모터의 적어도 일부를 차례로 수용하며, 상기 모터와 직접 또는 간접적으로 고정 결합되는 하우징을 구비하며,

상기 모터가 정지해 있는 동안에 상기 제2 캠부재의 상기 캠축에 외부로부터 회전력이 가해지면, 상기 제2 캠부재는 회전하고 상기 제1 캠부재는 상기 제2 캠부재에 의해 밀려 상기 탄성부재를 밀면서 후퇴하고, 상기 제1 및 제2 캠부재가 상호간에 바뀐 숫형상부와 상기 암형상부를 만나면 상기 제1 캠부재는 상기 탄성부재의 복원력에 의해 전진하여 다시 상기 제2 캠부재와 계합을 이룸으로써 상기 제2 캠부재의 회전을 허용하고,

상기 모터에 구동전원이 공급되면 상기 제1 캠부재는 상기 감속기어유닛을 통해 전달되는 모터의 회전력에 의해 회전하고, 이 때 상기 제2 캠부재는 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 상기 제1 캠부재와 상호 맞물린 상태에서 일체로 회전하는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 1항에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 감속기어유닛을 에워싸고, 그 한 쪽 끝은 상기 모터 또는 상기 감속기어유닛의 턱에 의해 지지되고 반대쪽 끝에는 상기 제1 캠부재가 얹혀져서, 상기 제1 캠부재를 상기 제2 캠부재 쪽으로 밀어주는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 1항에 있어서, 상기 탄성부재의 탄성력은 자동모드 개폐시 적어도 상기 제2 캠부재에 걸리는 부하 토크에도 불구하고 상기 제1 캠부재가 상기 제2 캠부재와의 계합을 유지하도록 지지해주는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 1항에 있어서, 상기 하우징의 측벽 외면에는 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부는 상기 힌지장치가 수용되는 힌지아암의 오목홈에 계합되어 상기 하우징과 상기 힌지아암 상호간에 회전력 전달이 가능하게 인터록시켜주는 것을 특징으로 하는힌지장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1 캠부재의 위상이 0도와 180도가 되는 것을 검출하기 위한 센싱수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 5항에 있어서, 상기 센싱수단은 상기 하우징 내면에 일렬로 배치된 3개의 스위칭 접점단자; 상기 제1 캠부재의 원통형 외면에 고착되며, 상기 3개의 접점단자 중 상위 2개의 온/오프를 스위칭하기 위한 제1 스위칭전극; 및 상기 제1 캠부재의 원통형 외면에 상기 제1 스위칭전극과 180도 이격되어 고착되며, 상기 3개의 접점단자 중 하위 2개의 온/오프를 스위칭하기 위한 제2 스위칭전극을 구비하는 3접점 스위치인 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 1항에 있어서, 상기 감속기어유닛의 출력축의 상기 링기어부의 바닥면과 만나는 높이에 형성된 결합홈에 체결되어 상기 출력축이 상기 링기어 안으로 밀려들어가지 않도록 잡아주는 스냅링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 1항에 있어서, 상기 감속기어유닛은 상기 모터 및/또는 상기 하우징과 일체가 되도록 고정되고 원통의 내벽에 기어치가 형성된 링기어부; 및 캐리어, 태양기어 및 유성기어를 이용하여 구성된 감속기어단을 복수개 종속 연결하여 상기 링기어 안에 수납된 기어트레인을 구비하며, 상기 감속기어유닛의 출력축은 상기 기어트레인의 맨 끝단 캐리어에 일체로 고정되며 상기 제1 캠부재와 상호간에 회전력 전달이 가능하게 인터록 되는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 8항에 있어서, 상기 감속기어유닛은 상기 모터의 축과 상기 기어트레인의 입력단 태양기어 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 연결시켜주는 커플링 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 8항에 있어서, 상기 링기어부는 내벽에 상기 유성기어들과 계합되는 기어치가 형성된 링기어와 상기 링기어의 한쪽 끝에서 스텝업 되어 상기 탄성부재를 받쳐주면서 상기 모터의 몸체와 고정적으로 결합되는 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 8항에 있어서, 상기 기어트레인의 감속기어단은 다수의 유성기어가 캐리어에 의해 회전가능하게 지지되고 상기 다수의 유성기어는 전단의 캐리어에 고정된 하나의 태양기어를 에워싸면서 계합됨과 동시에 상기 링기어부의 상기 기어치와도 계합되는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1캠부재는 한 쪽이 개방된 원통형 부재로서, 상기 원통형 부재는 상기 감속기어유닛의 출력축에 외삽되어 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되며, 상기 원통형 부재의 반대쪽 가장자리에는 180도 이격 배치된 적어도 한 쌍의 골(a pair of valleys)이 형성되며, 상기 감속기어유닛은 상기 제1 캠부재의 원통 공간 안으로 진퇴할 수 있는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 12항에 있어서, 상기 제2 캠부재는 원판을 중심으로 서로 반대방향으로 연장되어 일체를 이루는 적어도 한 쌍의 산과 캠축을 구비하며, 상기 적어도 한 쌍의 산은 상기 제1 캠부재의 상기 적어도 한 쌍의 골과 계합될 수 있는 짝 형상으로 만들어지며, 상기 원판은 상기 하우징의 바닥에 걸린 채 상기 하우징 안에 수용되고 상기 캠축은 상기 하우징 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 13항에 있어서, 상기 캠축을 상기 하우징 안으로 후퇴시킬 수 있도록 하기 위해 상기 제2 캠부재는 상기 원판의 가운데에서 상기 캠축 쪽으로 상기 감속기어유닛의 상기 출력축이 삽입될 수 있는 공동이 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 암형상부의 사이가 평편하여 상기 한 쌍의 숫형상부가 상기 한 쌍의 암형상부 사이의 편편 구간에 올라서면 미끄러지지 않고 그 위치를 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
제1 부재와 제2 부재가 힌지 결합을 이루어 개폐되는 폴더형 장치(foldable apparatus)에 있어서,

상기 제1부재의 일단부에 고착되며 원통형 수용공간을 제공하는 중앙 힌지아암;

상기 제2부재에 소정부위에 고착되어 그 사이로 상기 중앙 힌지아암이 삽입될 수 있도록 소정 간격 이격되어 배치된 한 쌍의 사이드 힌지아암;

상기 중앙 힌지아암 안에 수납되어 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 됨과 공시에 상기 한 쌍의 사이드 힌지아암의 적어도 어느 하나와도 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되어, 상기 제1 부재와 상기 제2부재를 모터의 회전력을 이용한 자동모드 개폐 또는 사용자의 힘에 의한 수동모드 개폐를 가능하게 하는 힌지장치; 및

사용자의 자동개폐 지시에 응하여, 상기 힌지장치에 내장된 상기 모터에 구동전원을 공급하기 위한 모터구동수단을 구비하며,

상기 힌지장치는,

상기 모터구동수단이 제공하는 구동전원에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전하는 상기 모터;

상기 모터의 축과 회전력 전달이 가능하게 인터록 되고, 상기 모터의 회전력을 감속에 의해 토오크를 증대시켜 출력하는 감속기어유닛;

상기 감속기어유닛의 출력축과 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되며, 적어도 한 쌍의 암형상부(female shaped portion) 또는 숫형상부(male shaped portion)를 갖는 제1 캠부재;

한 쪽에는 상기 적어도 한 쌍의 암형상부 또는 숫형상부와 짝형상인 적어도한 쌍의 숫형상부 또는 암형상부가 형성되고, 다른 한쪽에는 회전력 전달을 위한 캠축이 형성되며, 상기 제1 캠부재와 상호 회동가능하게 계합되는 제2 캠부재;

상기 모터와 상기 제1 캠부재 사이에 배치되어 탄성력에 의해 상기 제1 캠부재를 상기 제2 캠부재 쪽으로 밀어주는 탄성부재; 및

대략 원통형 공간을 제공하고, 상기 원통형 공간 안에 상기 제2 캠부재를 상기 캠축이 외부에 노출되도록 수용하고 상기 제2 캠부재의 후단에 상기 제1 캠부재, 상기 감속기어유닛과 상기 탄성부재, 상기 모터의 적어도 일부를 차례로 수용하며, 상기 모터와 직접 또는 간접적으로 고정 결합되며, 상기 중앙 힌지아암 안에 수납되어 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되는 하우징을 구비하며,

상기 모터가 정지해 있는 동안에 상기 제1 및 제2 부재를 열거나 닫기 위한 힘이 가해지면, 상기 제2 캠부재는 회전하고 상기 제1 캠부재는 상기 제2 캠부재에 의해 밀려 상기 탄성부재를 밀면서 후퇴하고, 상기 제1 및 제2 캠부재가 상호간에 바뀐 숫형상부와 암형상부를 만나면 상기 제1 캠부재는 상기 탄성부재의 복원력에 의해 전진하여 다시 상기 제2 캠부재와 계합을 이룸으로써 상기 제2 캠부재의 회전을 허용하고,

상기 모터에 구동전원이 공급되면 상기 제1 캠부재는 상기 감속기어유닛을 통해 전달되는 모터의 회전력에 의해 회전하고, 이 때 상기 제2 캠부재는 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 상기 제1 캠부재와 상호 맞물린 상태에서 일체로 회전함으로써 상기 캠축과 인터록 된 상기 사이드 힌지아암에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 16항에 있어서, 상기 폴더형 장치는 상기 제1 부재가 폰 본체이고 상기 제2 부재가 폴더인 폴더형 휴대폰인 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 16항에 있어서, 상기 모터구동수단은 배터리; 상기 폴더형 장치의 자동 개폐를 지시하기 위한 개폐키; 상기 개폐키의 출력에 반응하여 상기 모터의 정방향 또는 역방향 회전을 가능하게 하는 개폐제어신호를 출력하는 제어부; 및 상기 개폐제어신호의 출력에 응답하여 상기 배터리의 충전전원을 상기 개폐제어신호의 종류에 대응되는 극성의 구동전원으로서 상기 모터에 공급하는 모터구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 18항에 있어서, 상기 모터구동수단은 상기 모터구동부로 흘러들어가는 전류가 과부하 검출을 위한 문턱전류값을 초과하는지를 검출하기 위한 과전류검출부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 16항에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 감속기어유닛을 에워싸면서 한 쪽 끝은 상기 모터 또는 상기 감속기어유닛의 턱에 의해 지지되고 반대쪽 끝은 상기 제1 캠부재가 얹혀져서, 상기 제1 캠부재를 상기 제2 캠부재 쪽으로 밀어주는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 16항에 있어서, 상기 탄성부재의 탄성력은 자동모드 개폐시 적어도 상기 제2 캠부재에 걸리는 부하 토크에도 불구하고 상기 제1 캠부재가 상기 제2 캠부재와 계합을 유지하도록 지지해주는 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 16항에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 제2부재의 닫힘과 열림을 검출하기 위한 센싱수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 22항에 있어서, 상기 센싱수단은 상기 하우징 내면에 일렬로 배치된 3개의 스위칭 접점단자; 상기 제1 캠부재의 원통형 외면에 고착되며, 상기 3개의 접점단자 중 상위 2개의 온/오프를 스위칭하기 위한 제1 스위칭전극; 및 상기 제1 캠부재의 원통형 외면에 상기 제1 스위칭전극과 180도 이격되어 고착되며, 상기 3개의 접점단자 중 하위 2개의 온/오프를 스위칭하기 위한 제2 스위칭전극을 구비하는 3접점 스위치인 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 16항에 있어서, 상기 감속기어유닛의 출력축의 상기 링기어부의 바닥면과 만나는 높이에 형성된 결합홈에 체결되어 상기 출력축이 상기 링기어 안으로 밀려들어가지 않도록 잡아주는 스냅링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 16항에 있어서, 상기 감속기어유닛은 상기 모터 및/또는 상기 하우징과 일체가 되도록 고정되고 원통의 내벽에 기어치가 형성된 링기어부; 및 캐리어, 태양기어 및 유성기어를 이용하여 구성된 감속기어단을 복수개 종속 연결하여 상기 링기어 안에 수납된 기어트레인을 구비하며, 상기 감속기어유닛의 출력축은 상기 기어트레인의 맨 끝단 캐리어에 일체로 고정되며 상기 제1 캠부재와 상호간에 회전력 전달이 가능하게 인터록 되는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 25항에 있어서, 상기 감속기어유닛은 상기 모터의 축과 상기 기어트레인의 입력단 태양기어 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 연결시켜주는 커플링 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 16항에 있어서, 상기 제1캠부재는 한 쪽이 개방된 원통형 부재로서, 상기 원통형 부재는 상기 감속기어유닛의 출력축에 외삽되어 상호간에 회전력 전달이 가능하도록 인터록 되며, 상기 원통형 부재의 반대쪽 가장자리에는 180도 이격 배치된 적어도 한 쌍의 골이 형성되며, 상기 감속기어유닛은 상기 제1 캠부재의 원통 공간 안으로 진퇴할 수 있는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 27항에 있어서, 상기 제2 캠부재는 원판을 중심으로 서로 반대방향으로 연장되어 일체를 이루는 적어도 한 쌍의 산과 캠축을 구비하며, 상기 적어도 한 쌍의 산은 상기 제1 캠부재의 상기 적어도 한 쌍의 골과 계합될 수 있는 짝 형상으로 만들어지며, 상기 원판은 상기 하우징의 바닥에 걸린 채 상기 하우징 안에 수용되고 상기 캠축은 상기 하우징 외부로 노출되며, 상기 캠축을 상기 하우징 안으로 후퇴시킬 수 있도록 하기 위해 상기 제2 캠부재는 상기 원판의 가운데에서 상기 캠축 쪽으로 상기 감속기어유닛의 상기 출력축이 삽입될 수 있는 공동이 형성되는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.
제 16항에 있어서, 상기 한 쌍의 암형상부의 사이가 평편하여 상기 한 쌍의 숫형상부가 상기 한 쌍의 암형상부 사이의 편평 구간에 올라서면 미끄러지지 않고 그 위치를 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 폴더형 장치.