KR100645240B1 - 다구성 포터블 전자 디바이스용 힌지 어셈블리 - Google Patents

다구성 포터블 전자 디바이스용 힌지 어셈블리 Download PDF

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KR100645240B1
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제임스 엘. 트레이시
루디 요리오
존 에프. 제닝스
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모토로라 인코포레이티드
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Abstract

힌지 어셈블리(2100)는 두 개의 힌지 본체 하프들(900)로 만들어진 힌지 본체(2102)를 구비한다. 각각의 힌지 본체 하프는 동일하기 때문에, 한 부분만이 제조될 필요가 있고, 힌지 본체 하프들 중 두 개가 힌지 본체를 형성하기 위해 사용된다. 각각의 힌지 본체 하프는 제 2 레그(904)보다 긴 제 1 레그(906)를 가진다. 제 1 레그는 보유 피처(retaining feature)를 형성하는 단부에 유지 립(retaining lip)(912)을 가진다. 힌지 본체의 각 레그는 본체 엘러먼트들(104, 106)에 대한 회전 축을 정의한다. 플렉시블 회로 보드(flexible circuit board)(1506)의 부분(1508)은 각 본체 엘러먼트에 위치된 회로를 전기적으로 상호접속시키기 위해 힌지 본체 하프들 사이에 캡춰링(captured)된다. 멈춤쇠 메커니즘(detent mechanism)은 서로에 대해 미리선택된 위치들에 본체 엘러먼트를 유지하도록 제공되고, 스프링(2106), 캠(2108) 및 캠 팔로워 피처들(2118)을 가진 캡(2110)을 구비한다.
힌지, 레그, 플렉시블 회로 보드, 상호접속, 메커니즘

Description

다구성 포터블 전자 디바이스용 힌지 어셈블리{Hinge assembly for a multi-configuration portable electronic device}
(관련 출원들에 대한 상호 참조)
본 특허 출원은 모토로라 인코포레이티드로 양도된, 일련 번호 09/560,977 및 "자기구성 다중 엘러먼트 포터블 전자 디바이스(Self-Configuring Multiple Element Portable Electronic Device)의 명칭을 가진 공동 계류중인 미국 특허 출원에 관련된 것이다.
본 발명은 일반적으로 포터블 전자 디바이스들에 관한 것으로서, 특히 다수의 엘러먼트들(elements) 및 이들 엘러먼트들을 접속하는 수단을 가진 포터블 전자 디바이스들에 관한 것이다.
삶을 좀더 쉽게 그리고 더 생산적으로 만들기 위해 설계된 많은 포터블 전자 디바이스들이 존재한다. 셀룰러 폰들, 호출기들, 및 개인 휴대 정보 단말기(PDA : personal digital assistants)들과 같은 디바이스들은 통신들, 메시징, 데이터 저장 및 리콜(recall) 등과 같은 유용한 기능들을 수행한다.
이들 포터블 전자 디바이스들은 종종 두 개의 부분들인, 디스플레이를 가진 힌지가 사용된 커버(hinged cover)와 키보드들을 가진 본체를 가진다. 디스플레이는 의도된 목적에 부합하기 위해 통상적으로 선택된다. 예컨대, PDA들은 통상적으로 텍스트 및 그래픽들을 디스플레이하기 위해 유용한, 비교적 큰 디스플레이를 가진다. 반면, 셀룰러 폰들은 통상적으로 제한된 수의 영숫자 문자들(alphanumeric characters)을 디스플레이하기 위해 설계된 더 작은 디스플레이들을 가진다. 이것은 생산 비용들이 디바이스의 요구된 능력들(capabilities)만을 포함함으로써 절약될 수 있으므로 의미가 있다.
점점 더, 사람들은 동료들, 가족, 및 친구들과의 연락을 유지하고, 바쁜 라이프스타일을 계획하기 위해 이런 포터블 전자 디바이스들이 귀중하다는 것을 알게된다. 포터블 전자 디바이스들에 대한 요구가 증가함에 따라, 이들 디바이스들은 기능들, 특징들, 및 복잡성이 증가하는 경향이 있다. 그러나, 이러한 디바이스들은 여전히 다수의 디바이스들의 집적화(integration)에 종종 따르는 사용의 증가된 복잡성(complexity) 및 곤란성(difficulty)으로 인해 별개의 유닛들로서 남는 경향이 있다.
다수의 디바이스들의 집적화는 입력들, 출력들, 및 다른 리소스들을 공유하는 동안 동작적으로 상반(intermesh)되는 서로 다른 기능들을 제공하기 위한 필요성으로 인해, 어렵다는 것이 이해될 수 있다. 이것은 사용하기에 직관적으로는 단순한 디바이스를 만드는 요구에 의해 더 복잡해진다.
포터블 전자 디바이스들의 비-집적화는 몇 가지 결점들을 일으킨다. 첫 번째로, 부수적인 치수 및 중량의 불편과 함께, 모든 요구된 기능들을 완성하기 위해 다수의 디바이스들이 필요한 것과 같은 명백한 결점들이 있다. 두 번째로, 비-집적화는 다수의 디바이스들이 무겁고 부피가 큰 디스플레이들, 입력 디바이스들, 및 전원들과 같은, 중복된 컴퍼넌트들(components)을 가진다는 것을 의미한다. 세 번째로, 마이크로프로세서들의 증가된 사용과 그것들의 증가한 능력들은 플렉시블하고 다수의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있는 디바이스들이 개발되는 것을 허용한다. 네 번째로, 공통 컴퍼넌트들을 공유하고 협력하여 기능하기 위한 집적화 디바이스들은 가격들이 떨어지면서 소비자들에게 증가된 가치를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 8은 다구성 포터블 전자 통신 디바이스 및, 디바이스가 동작될 수 있는 다양한 구성들의 예들을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따라 설계된 힌지 본체 하프(hinge body half)의 같은 크기의 도면(isometric view).
도 10은 도 9에 도시된 바와 같은 힌지 본체 하프의 상면도.
도 11은 도 9에 도시된 바와 같은 두 개의 동일한 힌지 본체 하프들로 형성된 힌지 본체의 같은 크기의 도면.
도 12는 도 9에 도시된 바와 같이 힌지 본체 하프의 측면도(side elevation view).
도 13은 두 개의 힌지 본체 하프들을 함께 배치시킴으로써 형성된 힌지 본체의 측면도.
도 14 내지 도 19는 힌지 본체 하프의 제 1 축부의 말단부(distal end)에서 사용될 수 있는 보유 피처(retaining features)의 다양한 절단한 측면도들.
도 20은 힌지 본체와 그것에 사용하기 위한 플렉시블 회로 보드의 분해된 같은 크기의 도면.
도 21은 힌지 본체에 캡춰링(captured)된 플렉시블 회로 보드를 갖는 힌지 어셈블리의 분해된 같은 크기의 도면.
도 22는 캡과, 레그 위에 캡을 유지하기 위한 힌지 본체 레그의 단부의 절단한 측면도.
도 23은 힌지 본체 레그 상에 설치된 캡의 단면도.
도 24는 본 발명에 따른 다구성 포터블 전자 디바이스의 같은 크기의 도면.
도 25는 힌지 어셈블리의 칼라부(collar portion)와, 본체 엘러먼트의 회전 중에 칼라부의 축 위치를 유지하기 위한 후크 부재의 절단한 측면도.
도 26은 다구성 디바이스가 사용되고 있을 때 본체 엘러먼트를 함께 유지하기 위한 칼라(collar)의 같은 크기의 도면.
(양호한 실시예의 상세한 설명)
본 명세서는 신규한 것으로 간주된 본 발명의 특징들을 정의하는 청구항들로 결말을 맺지만, 본 발명이 동일한 참조 번호들이 있는 도면들과 함께 다음 설명을 고려하여 더 잘 이해될 것으로 생각된다. 종래 기술의 간략한 설명은 또한 유용한 것으로 생각된다.
다구성 포터블 전자 디바이스는 적어도 두 개의 본체 엘러먼트들을 포함한다. 통상적으로 하나의 엘러먼트는 그래픽으로 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이를 포함하고, 다른 엘러먼트는 키패드 또는 키보드 및 디스플레이 상에 디스플레이된 커서 또는 포인터를 네비게이팅하기 위한 다른 버튼들과 같은 입력 메커니즘을 포함한다. 이제, 도 1 내지 도 8을 참조하면, 결합부(joint)(112)에 의해 제 2 본체 엘러먼트(106)에 결합된 제 1 본체 엘러먼트(104)를 갖는 다구성 포터블 전자 통신 디바이스(100)를 도시하고 있다. 도 1 내지 도 4는 제 1 본체 엘러먼트(104) 및 제 2 본체 엘러먼트(106)가 디바이스(100)를 세로방향 구성(portrait configuration)으로 배치되도록 조종되는 구성 시퀀스를 도시한다.
도 4는 예컨대 셀룰러 폰과 같은 세로방향 구성으로 구성될 때의 다구성 디바이스(100)를 도시한다. 통상적으로 직사각형 디스플레이(120)의 긴 치수는 사용중 일 때 수직으로(또는 세로로) 위치하게 된다. 그 결과, 디스플레이(120)가 사람의 세로방향(portrait of a person)과 같이 위치되기 때문에, 세로방향 모드로 알려져 있다. 또한, 세로방향 구성은, 제 2 엘러먼트(106)의 입력들(115)에 반영되는데, 이는 세로방향 모드를 반영하도록 구성될 수 있고, 숫자 키들 또는 다른 폰 키 들을 구비할 수 있다. 제 1 본체 엘러먼트(104)는 닫힌 구성(closed configuration)(도시하지 않음)으로 취하기 위해 제 2 본체 엘러먼트(106)에 평행하게, 그리고 접촉하여 닫힌 위치(closed position)에 대해 아래로 회전시킬 수 있다. 닫힌 위치는, 예컨대 디바이스가 벨트 홀더(belt holder)에, 또는 있을 때와 같이, 사용되지 않는 동안 본체와 덮개(lid)가 함께 접히고 닫힐 수 있는 셀룰러 폰에 통상적인 것이다.
도 5 내지 도 8은 제 1 본체 엘러먼트(104) 및 제 2 본체 엘러먼트(106)가 가로방향 구성으로 디바이스(100)에 위치하도록 조작된 구성 시퀀스를 도시한다.
도 8은 예컨대 호출기와 같은 가로방향 구성으로 다구성 포터블 전자 통신 디바이스(100)를 도시한다. 가로방향 구성에서, 디스플레이(120)는 제 2 본체 엘러먼트(106)에서처럼, 실질적으로 측면 위치로 긴 치수를 가진다. 이것은 또한 개인용 휴대 장치(PDA) 또는 다른 전자 장치들과 같은 디바이스에 대해 적절할 수 있다. 게다가, 제 1 본체 엘러먼트(104)는 닫힌 구성(도시하지 않음)으로 취하기 위해 제 2 본체 엘러먼트(106)에 평행하게 그리고 그것에 접촉하여 닫힌 위치로 아래로 회전시킬 수 있다.
도 1 내지 도 8에 도시된 디바이스는 일련 번호 09/560,977을 가진 관련된 미국 특허 출원의 주체이다. 결합부(112)는 다른 접속기들의 배선들이 엘러먼트들 각각에 배치된 회로를 관통하고 전기적으로 상호접속할 수 있도록 공동 상태에 있다. 공동 부재(hollow member)를 통과하도록 도전체들을 배열하는 것은 그러한 엘러먼트들을 전기적으로 상호접속하는 잘 알려진 접근법이다. 그러나, 이 접근법은, 큰 용량(high volume) 제조 시에 비능률적인 튜브를 통해 배선들을 연결(thread)하거나, 또는 튜브를 관통하는 부분을 가진 플렉시블 회로 보드의 사용을 요구하는 단점을 가진다. 후자의 접근법은 플렉시블 회로 보드가 본체 엘러먼트들 이동시에 뒤틀리게 된다. 큰 용량 제조 시에는, 플렉시블 회로 보드들을 사용하는 것이 바람직하다. 튜브를 통해 엘보형 플렉시블 회로 보드(elbow shaped flexible circuit board)를 연결하는 것이 가능한데, 아마도 튜브를 통해 배선들을 연결하는 것보다 어렵고 플렉시블 회로 보드는 엘러먼트들이 재구성될 때마다 뒤틀리게 될 것이다. 반복된 스트레스(stress)는 최종적으로 플렉시블 회로 보드를 찢어지게 하여 디바이스를 동작하지 않게 만든다. 분명히 이들은 가장 피해야 할 문제들이다.
본 발명은, 다구성 포터블 전자 디바이스의 두 엘러먼트들을 상호접속시키기 위해 플렉시블 회로 보드를 사용하지만, 플렉시블 회로 보드를 뒤틀리지 않게 하는 신규한 힌지 메커니즘의 사용으로, 이들 문제들을 해결한다. 힌지 메커니즘은 함께 구성할 때 연결하는 한 쌍의 동일한 비대칭 힌지 본체 하프들을 사용한다. 각각의 힌지 본체 하프는 플렉시블 회로 보드의 일부분이 힌지 본체 하프들 사이에 캡춰링될 수 있도록 엘보부(elbow portion)를 통해 그리고 부분적으로 각 축부 또는 레그를 따라 오목부(recess portion)를 갖는다. 함께 위치될 때 힌지 본체 하프의 비대칭 레그들은 뒤틀림을 제거하는 방식으로 플렉시블 회로 보드의 일부분을 유지하기 위한 캡춰링 피처들, 및 사용하기 쉽게 하기 위해 닫힌, 세로방향, 또는 가로방향의 구성들의 엘러먼트들을 유지하도록 멈춤쇠(detent)를 제공하기 위해 스프링-로딩된 캠 메커니즘(spring-loaded cam mechanism)을 형성한다. 본체 엘러먼트들 상 에 배치된 후크들은 서로에 대하여 엘러먼트들의 이동을 안정화시키기 위해 힌지 어셈블리와 연결한다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따라 설계된 힌지 본체 하프(900)의 같은 크기의 도면이 도시되어 있다. 힌지 본체 하프에 대한 3 개의 주요 섹션들, 즉 제 1 축부(902), 제 2 축부(904) 및 모서리부(906)가 있다. 제 1 축부(902)는 제 1 축(908)을 따라 제 1 방향으로 모서리부로부터 떨어져 연장하고, 제 2 축부는 제 2 축(910)을 따라 모서리부로부터 떨어져 연장한다. 제 1 및 제 2 축들은 모서리부에서 교차하고, 평면을 정의한다. 양호한 실시예에서, 축부들은 실질적으로 반원통 모양(half-cylindrical)이고, 각각은 두 개의 축부들에 의해 형성된 평면을 따라 그것의 개별적인 축을 따라 실질적으로 절단된다. 양호한 실시예의 모서리부는 다구성 디바이스의 세로방향 및 가로방향의 위치들을 수용하기 위해 90도의 모서리이지만, 원한다면 다른 각도들로 형성될 수 있다. 제 1 축부는 제 2 축부보다 더 길고, 말단부(914)에 형성된 보유 피처(912)를 갖는다. 도 14 내지 도 19는 힌지 본체 하프의 제 1 축부의 말단부에 사용될 수 있는 보유 피처들의 다양한 절단한 측면도들을 도시한다. 게다가, 양호한 실시예에 있어서, 정렬 홈(alignment groove) 또는 채널(916)이 제 1, 제 2, 또는 둘 다의 축부들을 따라 하나 이상의 위치들에 형성될 수 있는데, 바람직하게는 단부에서 시작하여 모서리부 쪽으로 축부를 따라 수행한다. 각 축부는 배럴부(918)를 가진다. 각 축부의 배럴부는 모서리부로부터 등거리, 모서리부의 중심으로부터의 중간, 또는 모서리부의 정점(apex)에 있다. 오목부(920)는 제 1 및 제 2 축부의 각각의 부분을 따라 그리고 모서리부를 통해 인접하게 형성된다. 오목부는 배럴부들로 연장될 수 있지만, 축부들의 단부들로 연장되지 않는다. 배럴부들로 연장된 오목부를 갖는 목적은 어셈블리 위에 적소에 오목부를 보유하기 위해 플렉시블 회로 보드의 부분을 캡춰링하는 것이다. 배럴부 및 모서리부들이 오목부의 어느 한 쪽에 숄더(shoulder)를 제공하지만, 배럴부 및 모서리부들 사이의 영역들에는 숄더가 없다는 것을 유의한다.
도 10은 도 9에 도시된 바와 같은 힌지 본체 하프의 상면도를 도시하고, 도 12는 도 9에 도시된 바와 같은 힌지 본체 하프의 측면도를 도시한다.
비대칭 축부 길이들에 대한 이유는 두 개의 동일한 힌지 본체 하프들이 힌지 본체를 형성하기 위해 함께 위치될 수 있다는 것이다. 이제, 도 11을 참조하면, 두 개의 동일한 힌지 본체 하프들에 의해 형성된 힌지 본체의 같은 크기의 도면이 도시되어 있다. 제 1 힌지 본체 하프의 제 1 축부와 제 2 본체 하프의 제 2 축부는 하나의 레그를 형성하기 위해 함께 놓이고, 대응하는 축부들은 그 축들에 대해 180도로 회전된 다른 동일한 레그를 형성하기 위해 함께 놓인다. 이 도면에서, 축부들의 길이들의 차이 때문에, 제 2 축부(904)의 단부와 제 1 축부(904)의 말단부(914)에서의 보유 피처(912) 사이에 갭(gap)이 형성된다는 것을 알 수 있다. 이 피처는, 이하에 설명될 바와 같이, 힌지 어셈블리의 다른 컴퍼넌트들로 사용된다. 또한, 축부들 각각의 배럴부가 확대된 원통 섹션들을 형성하는 것을 알 수 있다. 각각의 힌지 본체 하프의 오목부들은, 하프들이 함께 위치될 때, 모서리부를 통해 통로(passageway)를 형성하는데 여기서, 플렉시블 회로의 부분들이, 이하에 설명된 바와 같이, 배치(sit)될 것이다. 도 13은 두 개의 힌지 본체 하프들을 함께 배치함으로써 형성된 힌지 본체의 측면도를 도시한다. 이 도면에서, 힌지 본체의 하나의 레그는 측면으로부터 보여질 수 있고, 다른 레그들의 단부가 보여질 수 있다. 힌지 본체 하프들을 힌지 본체에 어셈블하는 것을 돕기 위해, 양호한 실시예의 각각의 힌지 본체 하프는 제 1 힌지 본체 하프와 동일한 제 2 힌지 본체 하프와 연결하기 위해 모서리부에 배치된 연결 수단을 포함한다. 특히, 올려진 부재(922)는 제 1 축을 따라 제 1 축부에 인접한 모서리부에 형성되고, 수신 노치(924)는 대응하는 위치의 제 2 축을 따라 제 2 축부에 인접한 모서리부에 형성된다. 제 1 힌지 본체 하프가 다른 곳에 배치될 때, 올려진 부재(922)는 다른 힌지 본체 하프의 수신 노치를 맞춘다. 잠금 피처들(locking features)은, 본 기술 분야에 공지된 것처럼, 스냅 잠금(snap lock)을 위해 이들 피처들로 설계될 수 있다. 따라서, 두 개의 힌지 본체 하프들이 함께 배치될 때, 그들은 대칭적 힌지 본체를 형성한다.
이제, 도 20을 참조하면, 힌지 본체와 그것과 함께 사용하기 위한 플렉시블 회로 보드의 분해된 도면(2000)이 도시되어 있다. 힌지 본체는 제 1 힌지 본체 하프(2002) 및 제 2 힌지 본체 하프(2004)로 구성된다. 이들 힌지 본체 하프들은 도 9 내지 도 13에 도시된 힌지 본체 하프들과 실질적으로는 같은 것이다. 플렉시블 회로 보드(2006)는 힌지 본체 하프들의 오목부들(2010)에 대응하여 성형된다. 하프들이 함께 배치될 때, 그들은 그들 사이의 플렉시블 회로 보드의 접속부를 캡춰한다. 양호한 실시예에서, 각각의 힌지 본체 하프의 오목부는 배럴부들로 연장하고, 플렉시블 회로 보드의 접속부는 플렉시블 회로 보드를 보유하는 것을 돕기 위해 배럴부들의 오목한 영역에 맞춘 탭들(2012)을 갖는다. 플렉시블 회로 보드는 제 1 본체 엘러먼트(104) 내의 회로를 제 1 본체 엘러먼트(106) 내의 회로와 접속하기 위해 사용되는데, 그들 둘은 도 1 내지 도 8에 도시되어 있다. 힌지 어셈블리는 힌지 본체의 어느 한 쪽의 레그의 축에 대해 회전하게 된다. 힌지 본체가 고정되어 있기 때문에, 접속부는 어느 한 쪽의 레그의 축에 대해 힌지 본체가 회전할 때 뒤틀리지 않는다는 점을 유의한다. 양호한 실시예에서, 플렉시블 회로 보드는 힌지 본체 하프들이 함께 배치되면 힌지 본체의 레그들에 대해 회전(rolled)되는 네크부들(neck portion)(2014)을 포함한다. 그래서, 회전부(rolled portion)는 슬랙(slack)을 제공하고 본체 엘러먼트들이 다른 위치들로 회전할 때 플렉시블 회로 보드 상의 스트레스를 제거한다.
회전부(2104)는 힌지 어셈블리(2102)에 캡춰링된 플렉시블 회로 보드(2006)와 함께 힌지 어셈블리(2100)의 분해된 같은 크기의 도면을 도시한 도 21에서 볼 수 있다. 플렉시블 회로 보드의 네크부들은 힌지 본체의 그들의 개별적인 레그들 주위에 회전하게 된다. 이 구성에서, 플렉시블 회로 보드(2105)의 제 1 부분은 제 1 본체 엘러먼트에 배치되고, 회로 보드의 다른 부분은 제 2 본체 엘러먼트에 배치된다. 본체 엘러먼트들이 이동하게될 때, 그들은 힌지 본체의 레그들로 정의되는 축들에 대해 회전한다. 따라서, 네크부를 통해 플렉시블 회로 보드의 부분은 임의의 뒤틀림을 겪지 않는다. 게다가, 힌지 본체 레그들 주변에 플렉시블 회로 보드의 네크부들을 감쌈으로써(wrapping), 회전부는 슬랙을 제공하여 본체 엘러먼트들이 이동될 때, 플렉시블 회로 보드 상에 실질적인 스트레스는 존재하지 않는다. 어셈블리 중에, 플렉시블 회로 보드는 각각의 하우징 힌지부(2109) 내의 슬롯(2122)에 의해 수용된다.
힌지 어셈블리는 멈춤쇠를 제공하기 위한 수단을 더 구비하여, 본체 엘러먼트들은 재구성될 때, 특정 위치들에 압박된다. 멈춤쇠는 본체 엘러먼트들의 부드러운 잠금(soft locking)을 특정 위치들에 제공한다. 멈춤쇠가 제공되지 않으면, 본체 엘러먼트들은 그것들이 허용되는 위치마다 단순하게 닿게(fall)되고, 엘러먼트들이 적소에 머물지 않기 때문에, 다구성 디바이스를 동작시키기 어렵게 하여, 사용자는 디바이스를 동작시키는 노력을 하면서 그것들을 유지할 필요가 있다.
양호한 실시예의 멈춤쇠 메커니즘은 배럴부(918)에 끼어있는, 각각의 레그에 스프링(2106)을 구비한다. 그래서 캠(2108)은 힌지 본체의 각각의 레그를 통해 로딩되고, 스프링에 끼어있다. 캠은 하우징 힌지부들(2109) 내측에 피처들에 맞춘 그것의 외경(outer diameter)에 비-회전 피처들(anti-rotation features)을 갖는데, 바람직하게는 형상이 실질적으로 관 또는 원통이 된다. 하우징 힌지부들은 힌지 본체의 레그들이 존재하는 다구성 포터블 전자 디바이스의 하우징의 부분들이다. 그들은 명확함을 위해 절단한 구획들로서 도시되어 있다. 캠은 레일들 또는 슬롯들 또는 편심 형상(eccentric shape) 또는 하우징에 대하여 회전하는 것을 방지하기 위해 하우징 힌지부의 피처들에 대응하는 다른 피처들을 가질 수 있다. 캡(2110)은 힌지 본체 레그의 단부에 걸쳐 그리고 스프링을 압축하는 방식으로 캠에 대해 위치되고, 따라서 캡에 대한 캠은 바이어싱한다. 캡은 캠 로브들(2114) 사이에 캠 밸리들에 맞춘 캠 팔로웡 피처들(cam following features)(2118)을 가진다. 캡은 각각의 힌지 본체 하프의 제 1 축부의 보유 피처를 채우는 엘러먼트 캔틸레버 부재(integral cantilevered member)(2112)에 의해 적소에 보유된다. 이런 식으로 채워진 캡(2200)의 절단한 도면이 도 22에 도시되어 있다. 간략하게는, 캔틸레버 부재는 램프(ramp)를 갖기 때문에, 캡은 힌지 본체의 레그쪽으로 밀릴 때, 캔틸레버 부재가 보유 피처(912)를 지날 때까지 편향되고, 그것의 바이어스되지 않은 위치로 리턴하고, 그것에 의해 힌지 본체의 레그의 단부 위로 캡을 잠근다. 또한, 캡들은 힌지 본체의 레그들에 대하여 회전하는 것을 방지하기 위해 비-회전 피처들을 갖는다. 양호한 실시예에서, 캡들은 힌지 본체의 각 레그의 제 1 축부의 홈들(916)에 정렬하는 피처들을 갖는다. 간단하게 도 23을 참조하면, 힌지 본체 레그 위에 설치된 캡의 횡단면도(2300)가 도시되어 있다. 캡(2110)의 내부에 올려진 부분들(2302)은 홈 또는 홈들(916)을 채우고, 캡에서 트렌치(trench)(2304)를 형성한다.
캠들은 캡들(2110) 상의 캠 팔로워들(1611)에 대응하는 그 위에 형성된 로브들(lobes)(2114) 및 밸리들(2116)을 갖는다. 본체 엘러먼트들이 회전됨에 따라, 캠은 캡 상의 캠 팔로워들에 대하여 회전하게 되고, 이것은 캠이 초기에 스프링을 압축하게 한다. 본체 엘러먼트는 그것의 의도된 위치에 도달함에 따라, 캠 팔로워들은 캠 상의 다른 밸리로 닿게되고, 스프링은 캡에 대해 캠을 바이어스하고, 그것에 의해 사용의 용이함을 위해 적소에 본체 엘러먼트를 보유한다. 이 멈춤쇠 메커니즘은 멈춤쇠가 세로방향, 가로방향, 및 닫힌 위치들을 위해 제공될 수 있도록 힌지 본체의 두 레그들 상에서 사용된다. 따라서, 멈춤쇠는 힌지 어셈블리에 의해 제공된다. 본체 엘러먼트들의 과회전(over-rotation)을 방지하기 위해, 리지들은 본체 엘러먼트들이 멈춤 위치들로 개방될 때 접하는 하우징 힌지 부분들의 외부 표면상에 형성될 수 있다는 것이 심사숙고된다.
본체 엘러먼트들이 이동될 때를 결정하기 위해, 자석(1620)이 캡(2110)에 배치된다. 자석은 디바이스의 본체에 하나 이상의 홀 효과 센서들(Hall effect sensors)에 의해 감지된다. 디바이스는 홀 효과 디바이스를 통해 자석의 존재를 감지하기 위한 회로를 갖고, 물리적 구성을 맞추기 위해 그 동작을 구성할 수 있다. 즉, 디바이스가 세로방향의 구성으로 개방될 때, 디바이스는 예컨대, 셀룰러 무선-전화기와 같이 동작할 것이다. 이 방식으로 홀 효과를 감지하는 것은 이 기술 분야에 잘 알려져 있다.
지금까지는, 힌지 어셈블리는, 플렉시블 회로 보드의 뒤틀림 없이, 힌지 내의 그리고 그 힌지를 통해 플렉시블 회로 보드를 운반하는 동안, 힌지가 이중 회전(dual rotation)을 허용하는 방법을 보이고 있다. 또한, 멈춤쇠 메커니즘을 통해 양호한 위치들에 다른 엘러먼트들을 유지하기 위한 수단을 제공한다. 이 힌지는 다구성 포터블 전자 디바이스에 사용하기에 특히 적합하지만, 이러한 디바이스들 이외에 다른 애플리케이션들을 가질 수 있다. 힌지는, 지금까지 설명된 바와 같이, 어느 한 쪽의 힌지 본체 레그의 축에 대한 회전을 허용한다. 회전하게 되는 본체 엘러먼트들을 안정화하기 위해, 추가 피처가 본 발명에 의해 제공된다. 다구성 디바이스의 다른 본체 엘러먼트들에 각각 배치된, 후크 부재와 연결하는 칼라부가 추가된 안정성(stability)을 제공한다.
이제, 도 19를 참조하면, 본 발명에 따라, 다구성 포터블 전자 디바이스의 같은 크기의 도면(2400)이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 디바이스는 제 1 본체 엘러먼트(104) 및 제 2 본체 엘러먼트(106)를 포함한다. 제 1 본체 엘러먼트(2401)의 일부는 힌지의 제 1 레그를 하우징하고, 유사부는 힌지의 다른 레그를 하우징한다(도시하지 않음). 본체 엘러먼트들의 회전을 안정화하기 위해, 칼라부(2402)가 제공된다. 칼라부는 힌지의 레그와 동축에 있고, 바람직하게는 캡(2110)과, 힌지 레그와 멈춤쇠 메커니즘을 하우징하는 하우징부(2401)의 나머지 사이에 배치된다. 칼라부는 제 1 본체 엘러먼트(104)의 하우징에 엘러먼트로 형성될 수 있거나, 다른 힌지 엘러먼트들에 어셈블될 별도의 일부분(piece)으로서 제공될 수 있다. 칼라는 원통형, 및 홀로우이고, 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들이 함께 폐쇄될 때 후크 부재(2404)를 칼라부에 넣는 것을 허용하는 컷아웃(cut-out)(2403)을 가진 슬롯을 가진다. 그러면, 제 1 본체 엘러먼트가 하우징부(2401)의 축에 대해 위로 올라가게 될 때, 후크 부재는 다른 힌지 레그의 축에 대해 제 2 본체 엘러먼트와 떨어져 제 1 본체 엘러먼트의 상승(lifting)을 방지하기 위해 칼라부의 내부에 칼라부의 에지를 맞물린다. 이것은 칼라부(1902) 및 후크 부재(2404)의 절단한 측면도를 도시한 도 20에 더 도시되어 있다. 여기서, 제 1 본체 엘러먼트의 하우징이 올라가게 되어 컷아웃(2403)이 또한 회전하게 된다. 후크 부재(2404)는 적소에, 그것을 유지하기 위한 칼라부의 에지, 및 제 1 본체 엘러먼트를 캐치한다. 유사한 구조가 힌지 레그의 축에 대해 제 1 본체 엘러먼트의 회전을 안정화하기 위해 힌지의 다른 레그에 제공된다. 슬롯은, 후크 부재가 일단 본체 엘러먼트들이 멈춤 위치로 개방되면 슬롯의 단부에 도달하도록 칼라부 주변에 단지 충분히 긴 슬롯 을 형성함으로써, 본체 엘러먼트들의 지나친 회전을 방지하도록 설계될 수 있다.
도 26은 본 발명에 사용하기 위한 칼라(2402)의 같은 크기의 도면을 도시한다. 칼라는, 여기에 도시된 바와 같이, 독립적인 부분(part)일 수 있거나, 대안적으로는 힌지 하우징부(2109)에 엘러먼트로 형성될 수 있다. 칼라는 컷아웃(2403)을 가진다. 후크 부재(2404)는 에지부(2600)와 내부 에지(2602)를 맞물린다. 에지는 본체 엘러먼트들의 회전을 허용하는 슬롯을 형성하기 위해 좁은 폭으로 컷아웃을 연장한다.
그러므로, 본 발명은 유일한 힌지 본체 하프를 구비하고, 힌지 본체를 형성하기 위해 두 개의 힌지 본체 하프들을 사용한다. 각각의 힌지 본체 하프는 한 부분만이 제조될 필요가 있도록 동일하고, 그것에 의해 제조 비용들이 감소한다. 각각의 힌지 본체 하프는 모서리부, 제 1 축을 따라 모서리부로부터 연장한 제 1 축부, 제 2 축을 따라 모서리부로부터 연장한 제 2 축부, 모서리부의 중심으로부터 등거리의 지점들에서 제 1 및 제 2 축부의 각각에 형성된 원통형부들, 제 1 및 제 2 축부들의 각각의 부분을 따라 그리고 모서리부를 관통하여 인접하게 형성된 오목부를 갖고, 제 1 축부는 이 제 2 축부보다 더 길다. 제 1 축부는 제 1 축부의 말단부에 형성된 보유 피처를 갖는다. 각각의 힌지 본체 하프는 바람직하게는 제 2 힌지 본체 하프와 연결하기 위한 수단을 포함한다. 예컨대, 각각의 힌지 본체 하프는 제 1 축을 따라 제 1 축부에 인접한 모서리부에 형성된 올려진 부재, 및 제 2 축을 따라 제 2 축부에 인접한 모서리부에 형성된 수신 노치를 포함할 수 있다. 올려진 부재 및 수신 노치는 모서리부의 중심으로부터 제 1 및 제 2 축들을 따라 등거리에 위치하게 된다. 멈춤 동작을 위한 비-회전을 제공하기 위해, 각각의 힌지 본체 하프가 제 1 및 제 2 축부들의 적어도 하나에 홈이 파인 부분(grooved portion), 및 바람직하게는 양 부분들을 포함하는 것이 더 양호하게 된다. 통상적으로 홈이 파인 부분은 제 1 및 제 2 축부들의 적어도 하나의 말단부에 위치하게 될 것이다.
본 발명은 또한 다구성 포터블 전자 디바이스를 위한 힌지 어셈블리를 제공한다. 위에 설명된 바와 같이, 힌지 어셈블리는 제 1 및 제 2의 동일한 힌지 본체 하프들로 구성된 힌지 본체를 포함한다. 힌지 본체는 제 1 본체 하프들의 제 1 축부가 힌지 본체의 제 1 레그를 형성함으로써 제 1 본체 하프의 제 2 축부에 동축에 있고, 제 1 본체 하프의 제 2 축부는 힌지 본체의 제 2 레그를 형성함으로써 제 2 본체 하프의 제 2 축부와 동축에 있고, 제 1 및 제 2 힌지 본체 하프들의 각각의 오목부들은 모서리부를 관통하여 형성하도록 두 개의 힌지 본체 하프들을 함께 위치시킴으로써 형성된다. 본체 엘러먼트들의 각각에 배치된 회로를 전기적으로 상호접속시키기 위해, 제 1 보드부, 제 2 보드부, 및 모서리부를 관통하여 대응하고 그것에 배치된 접속부를 갖는 플렉시블 회로 보드가 구비된다. 전술된 바와 같이, 멈춤 수단을 제공하는 것이 바람직하다. 양호한 실시예에서, 멈춤 수단은 힌지 본체의 제 1 및 제 2 레그들의 적어도 하나에 동축으로, 그리고 배럴부에 대해 배치된 스프링, 및 스프링에 동축으로 그리고 스프링에 대해 배치된 캠, 적어도 하나의 로브 및 밸리를 가진 캠, 및 캠에 대응하는 적어도 하나의 캠 팔로워를 가진 캡을 포함하고, 힌지 본체 레그에 적절하게 고정된다.
본 발명은 또한 힌지 및 힌지 어셈블리를 활용한 다구성 포터블 전자 디바이 스를 제공한다. 다구성 포터블 전자 디바이스는 거기에 배치된 전자 회로를 가진 제 1 본체 엘러먼트, 거기에 배치된 전자 디바이스를 가진 제 2 본체 엘러먼트, 및 적어도 세로방향, 가로방향, 및 닫힌 위치들에 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들의 구성을 허용하기 위한, 그리고 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들의 이동 시 힌지가 플렉시블 회로 보드의 뒤틀림을 방지하는 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들 사이에 플렉시블 회로 보드를 라우팅하기 위한 힌지를 구비한다. 힌지 어셈블리는 적어도 세로방향, 가로방향, 및 닫힌 위치들의 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들을 유지하기 위해 멈춤쇠를 제공하는 것이 더 양호하다. 멈춤쇠 메커니즘 이외에, 하나의 세로방향, 가로방향, 또는 닫힌 위치들로 회전 중에 본체 엘러먼트들을 안정화하기 위해서, 본 발명은 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들의 각각에 배치된 후크 부재를 제공하고 각 후크 부재는 다른 본체 엘러먼트의 칼라부에 대응하여 배치된다. 후크 부재는 힌지에 대한 본체 엘러먼트들 중 하나가 회전할 때 칼라부를 유지한다.
따라서, 본 발명은 다구성 전자 디바이스의 다른 본체 엘러먼트들에 배치된 전기적으로 상호접속한 회로에 대하여 종래 기술에 연관된 문제들을 해결한다. 본 발명은 플렉시블 회로 보드의 뒤틀림을 방지하기 위해 본체 엘러먼트들 사이에 플렉시블 회로 보드의 일부분을 캡춰하는 동일한 힌지 본체 하프들로 구성된 신규한 힌지를 사용하여 이들 문제들을 해결한다. 게다가, 본 발명은 본체 엘러먼트들의 이동시에 플렉시블 회로 보드의 압력을 방지하기 위해 힌지 본체 주변을 감싸게 되는 플렉시블 회로 보드 상의 네크부들을 제공한다. 본 발명은 또한 다른 힌지 축들에 대해 본체 엘러먼트들이 회전할 때- 힌지의 모서리에서 떨어져 힌지의 단부를 안전하게 함으로써 서로에 대해 본체 엘러먼트들의 이동을 안정화하기 위한 수단을 제공한다.
본 발명의 양호한 실시예들이 예시되고 설명되어 있지만, 본 발명이 매우 제한되지 않는 다는 것이 명백할 것이다. 다수의 수정들, 변화들, 변형들, 대용들 및 동일한 것들은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않는 이 기술 분야의 당업자들에게서 나타날 것이다.

Claims (9)

  1. 힌지 본체 하프(hinge body half)에 있어서,
    중심을 가진 모서리부,
    제 1 축을 따라 상기 모서리부로부터 연장한 제 1 축부,
    제 2 축을 따라 상기 모서리부로부터 연장한 제 2 축부,
    상기 모서리부의 중심으로부터 등거리의 지점들에서 상기 제 1 및 제 2 축부의 각각 위에 형성된 배럴부들(barrel portions),
    상기 모서리부를 관통하여 상기 제 1 및 제 2 축부들의 각각의 일부를 따라 인접하게 형성된 오목부를 포함하고, 및
    상기 제 1 축부는 상기 제 2 축부보다 더 길고, 상기 제 1 축부의 말단부(distal end)에 형성된 보유 피처(retaining feature)를 가진, 힌지 본체 하프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 힌지 본체 하프는 제 1 힌지 본체 하프이고, 상기 힌지 본체 하프는 상기 제 1 힌지 본체 하프와 동일한 제 2 힌지 본체 하프와 연결하기(interlocking) 위해 상기 모서리부 상에 배치되어 연결하기 위한 수단을 더 포함하고, 그것에 의해 상기 제 1 및 제 2 힌지 본체 하프들이 연결하게 될 때 전체 힌지 본체를 형성하는, 힌지 본체 하프.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 연결하기 위한 수단은,
    상기 제 1 축을 따라 상기 제 1 축부에 인접한 상기 모서리부 상에 형성된 올려진 부재(raised member), 및
    상기 제 2 축을 따라 상기 제 2 축부에 인접한 상기 모서리부 상에 형성된 수신 노치(receiving notch)를 포함하고,
    상기 올려진 부재 및 수신 노치는 상기 모서리부의 중심으로부터 상기 제 1 및 제 2 축들을 따라 등거리에 위치되는, 힌지 본체 하프.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 축부들 중 적어도 하나 상에 홈부(grooved portion)를 더 포함하는, 힌지 본체 하프.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 제 1 및 제 2 축부들 중 적어도 하나의 말단부 상에 있는, 힌지 본체 하프.
  6. 다구성 포터블 전자 디바이스(multi-configuration portable electric device)에 있어서,
    전기 회로가 배치된 제 1 본체 엘러먼트(first body element),
    전기 회로가 배치된 제 2 본체 엘러먼트,
    상기 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들의 구성을 적어도 세로방향(portrait), 가로방향(landscape), 및 닫힌 위치들(closed positions)로 허용하고, 상기 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들 사이에서 플렉시블 회로 보드(flexible circuit board)를 라우팅하기 위한 힌지를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들의 이동시에 상기 힌지는 상기 플렉시블 회로 보드의 뒤틀림(twisting)을 방지하는, 다구성 포터블 전자 디바이스.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들을 적어도 세로방향, 가로방향, 닫힌 위치들에 유지하기 위해 상기 힌지내의 멈춤쇠 메커니즘(detent mechanism)을 더 포함하는, 다구성 포터블 전자 디바이스.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 멈춤쇠 메커니즘은 모두 동축으로 위치된, 스프링, 캠, 및 캠 팔로워들(cam followers)을 가진 캡을 포함하고, 상기 캠은 상기 다구성 포터블 전자 디바이스의 상기 본체 엘러먼트들 중 하나에 대한 위치에 유지되고, 상기 캡은 상기 힌지에 대한 위치에 유지되는, 다구성 포터블 전자 디바이스.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 본체 엘러먼트들의 각각에 그리고 상기 다른 본체 엘러먼트의 칼라부(collar portion)에 대응하여 각각에 배치된 후크 부재(hook member)를 더 포함하고, 상기 후크 부재는 상기 힌지에 대해 상기 본체 엘러먼트들 중 하나가 회전할 때 상기 칼라부를 유지하는, 다구성 포터블 전자 디바이스.
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