KR100659165B1

KR100659165B1 - 힌지구조

Info

Publication number: KR100659165B1
Application number: KR1020040085024A
Authority: KR
Inventors: 배헌종
Original assignee: 배헌종
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-12-19
Also published as: KR20060035500A

Abstract

힌지구조는 제1 및 제2 유닛의 회전 중심이 되는 회전축, 회전축 상에서 직선이동하며 제1 유닛과 함께 회전하는 제1 캠, 회전축 상에서 회전하며 제2 유닛과 함께 회전하는 제2 캠, 그리고 제1 및 제2 캠을 상호 밀착시키기 위한 탄성부재를 포함한다. 제1 및 제2 캠의 접촉면에는 각각 1 요철 및 제2 요철을 상호 대응하도록 형성하되, 제1 및 제2 요철을 회전축의 원주 방향에 대해 경사지게 형성하여 유닛 간의 회전을 부드럽게 이송 및 정지하게 할 수 있다. 다르게는 제1 및 제2 요철을 한 방향에 대해서만 대칭으로 형성함으로써 일정 지점에서만 유닛 간의 정지 상태를 유지할 수 있으며, 180도 회전한 상태에서는 편심이 없는 슬라이딩 마찰 상태를 유지할 수 있다.

노트북, 전자사전, 힌지, 캠, 프로파일

Description

힌지구조{HINGE STRUCTURE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 힌지구조를 포함하는 노트북의 사시도이다.

도 2는 도 1의 힌지구조를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도 3은 도 2의 제1 캠 및 제2 캠을 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도 4는 도 2의 제1 캠을 설명하기 위한 저면 사시도이다.

도 5는 도 2의 제2 캠을 설명하기 위한 사시도이다.

도 6a 은 도 3의 제2 캠에서 접촉면을 설명하기 위한 정면도이다.

도 6b는 도 3의 제2 캠에서 접촉면을 설명하기 위한 측면도이다.

도 7a 내지 도 7d는 도 3의 제1 캠 및 제2 캠의 상대적 회전 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 캠을 설명하기 위한 저면 사시도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 캠을 설명하기 위한 사시도이다.

도 10은 도 9의 제2 캠을 설명하기 위한 평면도이다.

도 11은 도 8 및 도 9에 도시된 제1 캠 및 제2 캠의 진행 과정을 설명하기 위한 개략도이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 캠을 설명하기 위한 저면 사시도이다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 캠을 설명하기 위한 사시도이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 캠을 설명하기 위한 저면 사시도이다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 캠을 설명하기 위한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10：메인 유닛 20：서브 유닛

100：힌지구조 110：회전축

120：제1 브라켓 130：제1 캠

132：제1 요철 140：제2 브라켓

150：제2 캠 152：제2 요철

154：접촉면 160：탄성부

162：접시 스프링

본 발명은 힌지구조(hinge structure)에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 노트북, 핸드폰, 전자사전 등과 같이 폴더 유닛들(folder units)로 구성된 장치를 연결하는 힌지구조에 관한 것이다.

노트북, 핸드폰, 전자사전 등과 같은 전자제품은 보통 2개의 유닛으로 구성되며, 이들 유닛들은 힌지로 연결되어 접거나 펼칠 수가 있다. 일 예로, 노트북은 중앙처리장치 또는 키보드를 갖는 메인 유닛 및 디스플레이부를 갖는 서브 유닛을 포함하며, 메인 유닛과 서브 유닛은 힌지장치로 연결되어 서브 유닛을 접거나 펼칠 수가 있고, 키보드 및 디스플레이부 등을 개폐할 수가 있다.

특히, 노트북이나 전자사전과 같은 제품에서 서브 유닛은 디스플레이부가 장착되며, 서브 유닛을 원하는 위치에서 정지시킬 수 있는 프리스탑(free stop) 구조를 갖는 것이 좋다. 사용자는 프리스탑 구조를 갖는 서브 유닛의 각도를 임의대로 조정하여 정지시킬 수 있으며, 사용환경에 따라 디스플레이 화면을 원하는 각도로 조정하여 적절히 사용할 수가 있다.

종래의 노트북이나 전자사전 등은 래치(latch)를 사용하여 메인 유닛과 서브 유닛을 접은 상태로 고정할 수 있으며, 래치를 이용하여 메인 유닛과 서브 유닛 사이의 디스플레이부 및 사용자 인터페이스를 보호할 수 있다. 그리고, 사용자는 래치 결속구를 누르거나 옆으로 밀어서 래치의 결속을 해제하고 닫혀진 서브 유닛을 열 수 있다.

하지만, 래치를 해제하여 서브 유닛을 열 때, 대체로 두 손을 모두 사용하여야 안전하게 열 수 있으며, 사용자는 한 손만 사용하여서는 좀처럼 서브 유닛을 쉽게 열 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 일반적으로 외부로 노출된 래치 결속구를 누르거나 옆으로 밀어서 래치의 결속을 해제함으로써 서브 유닛을 열 수가 있는데, 이 과정에서 래치 결속구를 밀거나 누른 상태를 한동안 유지하여야 하기 때문에 사 용이 번거롭고 유닛의 개폐가 신속하지 못할 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 힌지구조는 래치를 이용하지 않고도 스스로 결속 상태를 유지하려는 경향을 가짐으로써 유닛들이 접힌 상태를 안전하게 유지할 수 있는 특성을 가진다.

본 발명의 힌지구조는 접힌 상태 이외의 구간에서는 임의 지점에서 정지할 수 있는 프리스탑 기능을 수행할 수 있으며, 유닛이 약 180도로 펼쳐진 상태에서도 걸림 없이 프리스탑에 의한 정지 기능을 수행할 수 있는 특성을 가진다.

본 발명의 힌지구조는 유닛 간의 벌어진 각도와 무관하게 균일한 힘으로 이동할 수 있는 특성을 가진다.

본 발명의 힌지구조는 힌지의 정지 구간으로 진입하거나 정지 구간으로부터 이탈할 때에 충격 없이 부드럽게 전환될 수 있는 특성을 가진다.

본 발명의 힌지구조는 면접하는 캠들 간의 균일한 접촉을 제공함으로써 편심 하중을 최소화할 수 있고, 회전축 및 캠 간의 마모를 최소화하여 오랜 기간 동안 정지 구간 위치를 변화 없이 유지할 수 있으며, 정지 구간에서 흔들림 없이 제작 당시의 상태를 장기간 유지할 수 있는 특성을 가진다.

본 발명의 힌지구조는 회전축, 제1 캠, 제2 캠 및 탄성부재를 포함한다. 노트북, 핸드폰, 전자사전 등과 같이 제1 유닛 및 제2 유닛을 포함하는 제품은 힌지구조에 의해서 연결될 수 있으며 래치를 이용하지 않고서도 원하는 위치에서 일정 한 결속력을 유지할 수 있다.

제1 캠은 제1 유닛과 직접적 또는 간접적으로 연결되어 함께 회전을 할 수 있다. 또한, 제1 캠은 회전축 상에서 축을 따라 직선이동을 할 수 있지만, 구조적으로 회전축과 결속되어 회전축과 함께여야만 회전 운동을 할 수 있다. 제2 캠 역시 제2 유닛과 직접적 또는 간접적으로 연결되어 함께 회전을 할 수 있다. 하지만, 제1 캠과는 다르게, 제2 캠은 회전축 상에서 회전할 수 있으며 제2 유닛은 제1 유닛에 대해서 회전을 할 수가 있다.

제1 캠의 접촉면에는 제1 요철이 형성되고, 제1 요철에 대응하여 제2 캠의 접촉면에는 제2 요철이 형성된다. 탄성부재에 의해서 제1 캠 및 제2 캠은 서로 밀착할 수 있는 힘을 받는다. 제1 및 제2 요철이 맞물려 있는 경우에는, 탄성부재의 힘에 의해서 제1 및 제2 캠은 안정된 정지 상태를 유지할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 요철이 이탈된 경우에도 제1 및 제2 캠 사이에는 마찰력이 작용하여 제1 및 제2 유닛 간의 벌어진 각도를 유지할 수가 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 요철 및 제2 요철은 회전방향에 대하여 경사지도록 형성될 수 있다. 제1 및 제2 요철이 회전방향에 수직하게, 즉 지름 방향으로 형성되는 경우, 제1 및 제2 요철이 급격하게 맞물리고 급격하게 이탈되어 유닛을 열거나 닫는 과정에서 충격이 전달될 수가 있다. 하지만, 헬리컬 기어(helical gear)와 같이, 제1 및 제2 요철이 반지름 방향에 대해 경사지게 형성됨으로써 제1 및 제2 요철이 맞물리거나 이탈되는 과정이 더욱 부드럽게 진행될 수 있으며, 유닛을 열거나 닫는 과정에서 전달되는 충격을 더욱 완화시킬 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 요철 및 제2 요철은 좌우 대칭이면서 전후 비대칭으로 형성될 수 있다. 참고로, 본 명세서에서 상하, 좌우 및 전후의 방향이 정의되지만, 이는 본 발명의 기본 개념을 쉽게 설명하기 위한 것으로 발명의 방향은 사용 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이런 의미에서 좌우라 함은 제1 및 제2 요철의 접촉면에 인접하면서 회전축 중심을 통과하는 한 직선을 중심으로 한 제1 또는 제2 캠의 좌우를 정의한 것이며, 전후라 함은 상기 좌우를 정의하는 직선 방향에 대해 제1 및 제2 캠의 전후를 편의상 정의한 것이다.

제1 및 제2 요철이 좌우 대칭(symmetric)이기 때문에 소정의 회전각에서 제1 및 제2 요철은 상호 맞물리게 되며, 제1 및 제2 유닛은 안정된 정지상태를 유지할 수 있다. 추가로, 제1 및 제2 요철이 전후 비대칭(dissymmetric)이기 때문에 소정의 회전각에서 반전된 상태, 즉 180도 회전한 상태에서는 제1 및 제2 요철이 상호 맞물리지 않게 되며 오직 마찰력에 의해서 양 유닛들의 사이각을 유지할 수가 있다.

또한, 제1 및 제2 요철이 좌우 대칭이기 때문에, 제1 및 제2 캠은 좌우로 균일한 힘을 받게 되며, 제1 및 제2 캠에 대한 편심 하중을 최소로 줄일 수 있다. 제1 및 제2 요철이 비대칭인 경우 제1 및 제2 캠은 편심 하중을 받을 수 있으며, 편심 하중에 의해 회전축과 캠들 간의 과도한 마모가 발생할 수 있다. 과도한 마모는 부품의 수명을 단축시킬 수 있으며, 힌지 및 유닛이 흔들리거나 정해진 지점 이외에서 힌지가 고정되는 경우가 발생할 수가 있다. 하지만, 제1 및 제2 요철이 상대적으로 멀리 떨어진 방향에 대해 대칭을 이루게 함으로써 편심 하중을 줄일 수 있 으며, 힌지구조의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 요철을 캠의 회전방향에 대해 경사지게 형성함으로써 제1 및 제2 요철 간의 결속 및 이탈을 원활하게 할 수도 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 힌지구조를 포함하는 노트북의 사시도이며, 도 2는 도 1의 힌지구조를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 노트북은 중앙처리장치 및 키보드 등을 포함하는 메인 유닛(10) 및 액정디스플레이(LCD)를 포함하는 서브 유닛(20)를 포함한다. 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)의 양 단부는 힌지구조(100)에 의해서 연결되어 있으며, 서브 유닛(20)은 제1 브라켓(120)를 통해 힌지구조(100)에 연결되며, 메인 유닛(10)은 제2 브라켓(140)을 통해 힌지구조(100)에 연결된다.

노트북의 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)은 래치를 포함하고 있지 않으며, 닫힌 상태에서 안정된 정지 상태를 유지하고, 벌어진 상태에서는 임의 각도로 이동한 자리에서 정지할 수 있다.

도 2를 참조하면, 힌지구조(100)는 회전축(110), 제1 브라켓(120), 제1 캠(130), 제2 브라켓(140), 제2 캠(150) 및 탄성부(160)를 포함한다.

제1 브라켓(120)은 서브 유닛(20)에 체결되며, 회전축(110)의 단부에 고정된다. 서브 유닛(20), 제1 브라켓(120) 및 회전축(110)은 일체로 고정되며, 서브 유 닛(20)이 회전하면서 제1 브라켓(120) 및 회전축(110)도 함께 회전한다. 제1 브라켓(120)에는 홀이 형성되어 있으며, 나사 또는 리벳팅 등의 체결구에 의해서 서브 유닛(20)에 고정될 수가 있다.

제1 브라켓(120)에 고정된 회전축(110)에는 제2 브라켓(140)이 회전 가능하게 장착된다. 제2 브라켓(140)은 단부에 형성된 베어링부(142)를 포함하며, 베어링부(142)에 회전축(110)을 삽입함으로써 제2 브라켓(140)은 회전축(110)에 대해 회전 가능하게 장착된다. 추가로, 회전축(110) 및 제2 브라켓(140) 사이에는 원활한 회전을 위해 와셔가 개재될 수 있다.

제2 브라켓(140)의 베어링부(142)에 제2 캠(150)이 고정된다. 제2 캠의 저면에는 고정돌기(158)가 서로 대향하도록 형성되어 있으며, 고정돌기(158)에 대응하여 베어링부(142)의 단부에는 고정홈(144)이 형성되어 있다. 고정돌기(158)와 고정홈(144)이 서로 맞물림으로써 제2 브라켓(140)과 제2 캠(150)이 함께 회전할 수 있으며, 제2 캠(150)은 탄성부(160)에 의해서 가압력을 받기 때문에 제2 브라켓(140)과 고정된 관계를 유지할 수 있다. 제2 캠(150)의 중앙에는 제2 홀(156)이 형성되어 있으며, 제2 홀(156)은 원형으로 형성되어 회전축(110) 상에서 회전할 수가 있다. 또한, 제2 캠(150)의 상면에는 제2 요철(152)이 형성되며, 제2 요철(152)은 좌우 대칭으로 형성된 2개의 오목한 홈이다.

제2 캠(150)에 대응하여 회전축(110)에는 제1 캠(130)이 삽입된다. 제2 캠(150)과는 다르게, 제1 캠(130)의 중앙에는 비원형의 제1 홀(136)이 형성되어 있다. 제1 홀(136)은 회전축(110)의 비원형부에 대응한다. 따라서 제1 캠(130)은 회 전축(110)을 따라 직선이동을 할 수는 있지만, 회전축(110)과는 별도로 회전할 수 없다. 즉, 제1 캠(130)은 회전축(110)에 대해 직선이동만 가능하게 장착되어 있다. 또한, 제1 캠(130)의 저면에는 제2 요철(152)에 대응하는 제1 요철(132)이 형성된다. 제1 요철(132)은 제2 요철(152)에 맞물릴 수 있도록 동일한 위치에 형성되며, 오목한 제2 요철(152)에 대응하여 좌우 대칭으로 형성된 2개의 볼록한 돌기이다.

제1 캠(130)의 상면으로는 탄성부(160)가 배치된다. 탄성부(160)는 수개의 접시 스프링(162)을 포함하며, 회전축(110)의 단부에는 코킹 너트(caulking nut)(164)가 장착되어 탄성부(160)를 지지한다. 수개의 접시 스프링(162)이 상호 중첩되어 하나의 탄성부(160)를 형성하고, 탄성부(160)는 코킹 너트(164)에 지지되어 제1 캠(130)을 제2 캠(150)에 밀착시킨다. 탄성부(160)가 제1 캠(130)를 가압하기 때문에 제1 캠(130)과 제2 캠(150)은 항상 접촉하고 있으며, 일정 이상의 힘을 지속적으로 제공한다. 따라서, 제1 요철(132) 및 제2 요철(152)이 맞물려 있는 경우 탄성부(160)의 힘은 제1 요철(132) 및 제2 요철(152)이 서로 이탈되지 않도록 하고, 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 닫혀 있는 상태를 안정되게 유지할 수 있다. 또한, 제1 요철(132) 및 제2 요철(152)이 서로 이탈한 경우 탄성부(160)의 힘은 제1 요철(132)이 제2 캠(150)의 상면을 가압하도록 하며, 제1 요철(132) 및 제2 캠(150)의 상면 사이에 마찰력이 형성된다. 이 마찰력은 서브 유닛(20)의 열린 상태를 지지하기에 충분한 힘으로서, 서브 유닛(20)은 메인 유닛(10)에 대해 일정한 각도를 유지할 수 있다.

본 명세서에서 제1 요철을 볼록한 돌기이며, 제2 요철은 오목한 홈이다. 하 지만, 제1 요철은 동일한 종류의 요철을 포함할 수 있지만, 볼록한 돌기 및 오목한 홈을 함께 포함할 수도 있다. 마찬가지로 제2 요철 또한 돌기 및 홈에 각각 대응하는 홈 및 돌기를 포함할 수도 있을 것이다.

도 3은 도 2의 제1 캠 및 제2 캠을 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 제1 캠을 설명하기 위한 저면 사시도이고, 도 5는 도 2의 제2 캠을 설명하기 위한 사시도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 캠(130)은 비원형으로 형성된 제1 홀(136)를 포함한다. 제1 홀(136)은 사각형 및 원형이 혼합된 형태로서, 회전축(110)의 절삭된 단부와 일치하도록 형성되어 있다. 따라서, 제1 캠(130)은 회전축(110)을 따라 직선이동을 할 수 있지만, 회전축(110) 상에서 별개로 회전할 수는 없다.

제1 홀(136)의 좌우로는 제1 요철(132)이 제공된다. 제1 요철(132)은 좌우로 대칭을 형성하며, 제1 캠(130)의 회전방향에 대해 경사진 방향으로 형성되어 있다. 제1 요철(132)의 측면에는 필렛이 형성되어 있으며, 제1 요철(132)은 필렛에 의해서 제2 요철(152)에 부드럽게 진입 또는 이탈할 수가 있다. 게다가, 제1 요철(132)이 회전방향에 대해 경사져 있기 때문에 수직으로 형성된 경우보다 더 부드럽게 진입 또는 이탈할 수가 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2 캠(150)은 원형으로 형성된 제2 홀(156)를 포함한다. 제2 홀(156)은 회전축(110)과 대략 동일한 크기로 형성되며, 제2 홀(156)은 회전축(110)에 대해서 어느 방향으로도 제한되지 않기 때문에 회전축(110) 및 서브 유닛(20)은 메인 유닛(10)에 대해서 자유롭게 회전할 수가 있다.

다만, 제1 요철(132)과 마찬가지로, 제2 홀(156)의 좌우로는 제2 요철(152)이 제공된다. 제2 요철(152)은 좌우로 대칭을 형성하며, 오목한 홈으로 형성되어 있다. 또한, 제2 요철(152)은 제2 캠(150)의 회전방향에 대해 경사진 방향으로 형성되어 있다. 따라서, 제2 요철(152)은 제1 요철(132)과 상호 맞물림을 유지할 수 있다.

하지만, 제1 및 제2 요철(132, 152)은 전후로 비대칭으로 형성되어 있다. 따라서, 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 닫혀 있는 경우, 즉 그 사이각이 대략 0도인 경우에 제1 및 제2 요철(132, 152)은 상호 맞물려 있다. 하지만, 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 펼쳐진 경우, 즉 그 사이각이 대략 180도인 경우에 제1 및 제2 요철(132, 152)이 상호 상하로 위치한다고 해도 서로 맞물리지 않으며, 제1 캠(130) 및 제2 캠(150)은 상호 이격된 관계를 유지할 수 있다.

제2 요철(152)의 측면에도 역시 필렛이 형성되어 있으며, 제1 및 제2 요철(132, 152)은 필렛에 의해서 제1 및 제2 요철(132, 152)은 상호 부드럽게 진입 또는 이탈할 수가 있다. 게다가, 제1 및 제2 요철(132, 152)의 측면이 회전방향에 대해 경사져 있기 때문에 수직으로 형성된 경우보다 더 부드럽게 진입 또는 이탈할 수가 있다.

도 6a 은 도 3의 제2 캠에서 접촉면을 설명하기 위한 정면도이며, 도 6b는 도 3의 제2 캠에서 접촉면을 설명하기 위한 측면도이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제2 캠(150)의 접촉면(154), 즉 상면은 저면으로부터 동일한 높이로 형성된 것이 아니며, 제2 캠(150)의 원주 방향을 따라 이동 하면서 상이한 높이를 갖는다. 구체적으로 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 닫혀 있는 상태인 경우(0??), 제2 캠(150)의 접촉면(154) 높이는 최고로 높다. 하지만, 상면을 기준으로 반시계 방향으로 이동하면서 제2 캠(150)의 접촉면(154) 높이는 줄어들게 되며, 메인 유닛(10) 및 서브 유닛(20)이 수직인 경우(90??), 제2 캠(150)의 접촉면(154) 높이는 최저로 낮게 된다. 접촉면(154)을 따라 지속적으로 회전하면서 제2 캠(150)의 접촉면(154) 높이는 다시 증가하게 되며, 메인 유닛(10) 및 서브 유닛(20)이 평평하게 펼쳐진 경우(180??), 제2 캠(150)의 접촉면(154) 높이는 다시 최고로 높게 된다.

제2 캠(150)의 접촉면(154) 높이가 변경됨으로써, 회전각에 따라 제1 캠(130) 및 제2 캠(150) 사이의 이격된 거리가 변경될 수 있다. 또한, 제1 캠(130) 및 제2 캠(150) 사이의 거리가 변경됨에 따라 탄성부(160)에 의해서 가해지는 힘도 달라지고, 수직 항력이 변화함에 따라 제1 요철(132) 및 제2 캠(150)의 접촉면(154) 사이의 마찰력도 변화할 수 있다. 구체적으로 마찰력은 메인 유닛(10) 및 서브 유닛(20)이 수직인 경우에 가장 작으며, 서브 유닛(20)인 메인 유닛(10)으로 접근하면서 점점 증가하게 되어, 양 유닛이 닫히지 직전에서 가장 큰 값을 갖는다. 서브 유닛(20)을 수직 이후로 젖히는 경우에도 동일한 과정이 적용될 수 있다.

서브 유닛(20)이 메인 유닛(10)으로 접근함에 따라 서브 유닛(20)에는 중력에 의한 힘도 가해지기 때문에, 서브 유닛(20)을 닫는 과정에서 서브 유닛(20)으로 가해지는 힘이 실질적으로 증가하게 되고, 서브 유닛(20)이 메인 유닛(10)에 근접하는 순간 서브 유닛(20)의 닫히기 직전에 서브 유닛(20)으로 가해지는 힘은 사용 자의 회전력 및 자체 자중에 의해서 최고가 된다. 또한, 균일한 힘으로 회전시키는 경우 닫히기 직전에 서브 유닛(20)의 속도가 필요 이상으로 빨라질 수가 있다. 하지만, 작은 각도에서 제2 캠(150)의 접촉면(154) 높이를 증가시킴으로써, 힌지구조(100)의 마찰력을 증가시킬 수 있으며, 서브 유닛(20)의 자중에 기인한 힘을 상쇄시킬 수 있다. 또한, 결과적으로 사용자는 항상 균일한 힘으로 서브 유닛(20)을 움직일 수 있기 때문에, 항상 동일한 방식으로 편안하게 서브 유닛(20)을 개폐할 수가 있다.

도 7a를 참조하면, 제1 요철(132) 및 제2 요철(152)은 상호 맞물려 있으며, 제1 캠(130) 및 제2 캠(150)은 서로 밀착한 상태를 유지하고 있다. 제1 캠(130)의 상면으로 탄성부(160)에 의한 힘에 제공되고 있다. 제1 요철(132) 및 제2 요철(152)이 맞물린 상태는 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 서로 닫혀 있는 상태에 해당하며, 제1 요철(132) 및 제2 요철(152)이 맞물림으로 해서, 충분한 외력이 가해지지 않는다면 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)은 닫힌 상태를 안정하게 유지할 수 있다.

도 7b를 참조하면, 서브 유닛(20)에 충분한 외력이 가해져 회전을 하면, 제1 캠(130)이 제2 캠(150)에 대해 상대적으로 회전을 하며, 제1 요철(132)이 제2 요철(152)을 타고 접촉면(154)으로 올라갈 수 있다. 제1 캠(130)이 회전할수록, 제1 요철(132)의 하단은 제2 캠(150)의 접촉면(154)을 타고 점차 하강하게 된다.

도 7c를 참조하면, 서브 유닛(20)이 메인 유닛(10)에 대해 수직하게 회전하면, 제1 요철(132)의 최단부는 접촉면(154) 중 최저 위치에 위치하게 된다. 도면 중 배면도(II)를 참조하면, 제1 캠(130) 및 제2 캠(150) 사이의 거리가 최단인 것을 알 수 있으며, 제1 캠(130)의 양단이 제1 요철(132)에 의해서 지지되어 제1 캠(130) 및 제2 캠(150)은 편심 없이 수평을 유지할 수 있다.

도 7d를 참조하면, 서브 유닛(20)이 메인 유닛(10)에 대해 약 180도 회전하여 펼쳐진 상태가 될 수 있다. 제1 요철(132)이 제2 요철(152) 상에 위치하지만, 제1 요철(132)의 경사지 방향과 제2 요철(152)의 경사진 방향이 상이하기 때문에 제1 요철(132) 및 제2 요철(152)은 상호 맞물리지 않으며, 제1 요철(132)을 접촉면(154)에 의해서 지지되고 있다.

또한, 도시된 바와 같이, 2개의 제1 요철(132)이 접촉면(154)에 의해서 균형적으로 지지되기 때문에 제1 캠(130) 및 제2 캠(150)에는 편심 하중이 작게 걸린다. 따라서, 종래의 힌지구조에서 문제가 되었던 편심 하중에 의한 마모를 해결할 수가 있다.

도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같이, 대략 0도에 대응하는 최초 위치 이외에는 제1 요철(132)과 접촉면(154)이 상호 지지되며, 마찰력에 의해서 임의의 위치에서 고정될 수 있는 프리스탑(free stop) 기능을 수행할 수가 있다. 또한, 접촉면(154)의 높이가 변하기 때문에 그에 따라 제1 요철(132) 및 접촉면(154) 사이의 마찰력도 변화하게 되며, 닫힌 상태 및 펼쳐진 상태의 접촉면(154)을 높게 조정하여 균일한 힘으로 서브 유닛(20)이 움직이도록 할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 캠을 설명하기 위한 저면 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 캠을 설명하기 위한 사시도이며, 도 10은 도 9의 제2 캠을 설명하기 위한 평면도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 제1 캠(230)은 비원형으로 형성된 제1 홀(236)를 포함한다. 제1 홀(236)은 사각형 및 원형이 혼합된 형태로서, 회전축(110)의 절삭된 단부와 일치하도록 형성되어 있다. 따라서, 제1 캠(230)은 회전축(110)을 따라 직선이동을 할 수 있지만, 회전축(110)과 별도로 회전을 할 수는 없다.

제1 홀(236)의 좌우로는 제1 요철(232)이 제공되며, 제1 요철(232)은 제1 캠(230)의 회전방향에 대해 경사진 방향으로 형성되어 있다. 제1 요철(232)의 측면에는 필렛이 형성되어 있으며, 제1 요철(232)은 필렛에 의해서 제2 요철(252)에 부드럽게 진입 또는 이탈할 수가 있다. 게다가, 제1 요철(232)이 회전방향에 대해 경사져 있기 때문에 수직으로 형성된 경우보다 더 부드럽게 진입 또는 이탈할 수가 있다.

제2 캠(250)은 원형으로 형성된 제2 홀(256)를 포함한다. 제2 홀(256)은 회전축(110)과 대략 동일한 크기로 형성되며, 제2 홀(256)은 회전축(110)에 대해서 어느 방향으로도 제한되지 않기 때문에 회전축(110) 및 서브 유닛(20)은 메인 유닛(10)에 대해서 자유롭게 회전할 수가 있다.

다만, 제1 요철(232)과 마찬가지로, 제2 홀(256)의 좌우로는 제2 요철(252)이 제공된다. 제2 요철(252)은 오목한 홈으로 형성되며, 제2 캠(250)의 회전방향에 대해 경사진 방향으로 형성되어 있다. 따라서, 제2 요철(252)은 제1 요철(232)과 상호 맞물림을 유지할 수 있다.

메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 닫혀 있는 경우, 즉 그 사이각이 대략 0도인 경우에는 제1 및 제2 요철(232, 252)이 맞물려 있을 수 있으며, 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 펼쳐진 경우에도, 제1 및 제2 요철(232, 252)이 상호 상하로 위치하여 서로 맞물릴 수 있다.

제2 요철(252)의 측면에도 역시 필렛이 형성되어 있으며, 제1 및 제2 요철(232, 252)은 필렛에 의해서 제1 및 제2 요철(232, 252)은 상호 부드럽게 진입 또는 이탈할 수가 있다. 게다가, 제1 및 제2 요철(232, 252)의 측면이 회전방향에 대해 경사져 있기 때문에 수직으로 형성된 경우보다 더 부드럽게 진입 또는 이탈할 수가 있다.

도 11을 참조하면, 제1 요철(232) 및 제2 요철(252)를 경사지게 형성함으로써 제1 요철(232)은 A-B-C 경로를 통해 제2 요철(252)의 경사면을 타고 진행할 수 가 있다. 회전 방향에 대해 수직하게 형성된 오목한 요철에서 제1 요철(232)은 A-B'-C' 경로를 통해 진행하는 방식과는 달리, 도 8 및 도 9의 제1 요철(232)은 경사지게 진행하기 때문에 실제 경사각을 줄일 수 있다. 따라서, 제1 요철(232)이 제2 요철(252)을 진입, 이탈 또는 통과할 때에도 부드럽게 진행할 수 있으며, 급격한 변화에 따른 충격을 최소화할 수가 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 캠을 설명하기 위한 저면 사시도이 고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 캠을 설명하기 위한 사시도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 제1 캠(330)은 비원형으로 형성된 제1 홀(336)를 포함하며, 제1 홀(336)의 주변으로 균일한 각도로 형성된 3개의 제1 요철(332)이 제공된다. 제1 요철(332)은 제1 캠(330)의 회전방향에 대해 경사진 방향으로 형성되어, 요철이 수직으로 형성된 경우보다 더 부드럽게 제2 요철(352)에 진입 또는 이탈할 수가 있다.

제2 캠(350)은 원형으로 형성된 제2 홀(356)를 포함한다. 또한, 제1 요철(332)과 마찬가지로, 제2 홀(356)의 주변으로 3개의 제2 요철(352)이 제공된다. 제2 요철(352)은 오목한 홈으로 형성되며, 제2 캠(350)의 회전방향에 대해 경사진 방향으로 형성되어 있다. 따라서, 제2 요철(352)은 제1 요철(332)과 상호 맞물림을 유지할 수 있다.

메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 닫혀 있는 경우, 즉 그 사이각이 대략 0도인 경우에는 제1 및 제2 요철(332, 352)이 맞물려 있을 수 있으며, 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 대략 120도 펼쳐진 경우에도, 제1 및 제2 요철(332, 352)이 상호 상하로 위치하여 서로 맞물릴 수 있다. 이와 같이, 제1 요철(332) 및 제2 요철(352)이 형성된 각도 간격을 조절함으로써 다양한 각도에서 맞물림을 유지하도록 할 수 있으며, 제1 및 제2 요철(332, 352)을 회전방향에 경사지게 형성함으로써 요철 간의 결속 및 이탈을 원활하게 할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 캠을 설명하기 위한 저면 사시도이며, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 캠을 설명하기 위한 사시도이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 제1 캠(430)은 비원형으로 형성된 제1 홀(436)를 포함한다. 따라서 제1 캠(430)은 회전축(110)을 따라 직선이동을 할 수 있지만, 회전축(110) 상에서는 회전을 할 수 없다.

제1 홀(436)의 좌우로는 제1 요철(432)이 제공된다. 제1 요철(432)은 좌우로 대칭을 형성하며, 더블 헬리컬 기어처럼 제1 요철(432)이 Ｖ-자 형상으로 형성되어 있다. 또한, Ｖ-자 형상으로 형성되어 있기 때문에 제1 요철(432)은 제1 캠(430)의 회전방향에 대해 경사진 방향으로 형성되어 있다.

제2 캠(450)은 원형으로 형성된 제2 홀(456)를 포함한다. 제1 요철(432)과 마찬가지로, 제2 홀(456)의 좌우로는 Ｖ-자 형상으로 형성된 제2 요철(452)이 제공된다. 제2 요철(452)은 좌우로 대칭을 형성하며, 오목한 홈으로 형성되어 있다.

따라서 제2 요철(452)은 제1 요철(432)과 상호 맞물림을 유지할 수 있으며, 경사진 제1 및 제2 요철(432, 452)가 부드럽고 정숙하게 결속 및 이탈을 반복할 수 있다. 또한, 더블 헬리컬 기어와 마찬가지로, 제1 요철(432) 및 제2 요철(452)의 맞물림으로 인해 자동으로 중심이 조정될 수 있으며, 제2 캠(450)의 접촉면 상에서 균형적으로 지지되어 편심 하중이 생기지 않을 수 있다.

도시된 바와 같이, 제1 및 제2 요철(432, 452)은 전후로 비대칭으로 형성되어 있다. 따라서, 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 닫혀 있는 경우, 제1 및 제2 요철(432, 452)은 상호 맞물림을 유지할 수 있다. 하지만, 메인 유닛(10)과 서브 유닛(20)이 대략 180도로 펼쳐진 경우, 제1 및 제2 요철(432, 452)이 상호 상하로 위치한다고 해도 서로 맞물릴 수 없으며, 제1 캠(430) 및 제2 캠(450)은 상호 이격 된 관계를 유지할 수 있다.

본 발명의 힌지구조는 래치를 이용하지 않고도 닫힌 상태 또는 임의 각도에서 스스로 결속 상태를 유지하려는 경향을 가질 수 있다. 따라서 힌지구조가 노트북이나 전자사전 등에 사용될 때 사용자는 한 손으로도 유닛을 개방할 수 있으며, 래치 결속구를 누르고 있거나 밀고 있는 상태를 유지하지 않아도 되기 때문에 신속하게 유닛을 개폐할 수가 있다.

또한, 탄성부재가 가압하는 힘을 이용하여 제1 캠 및 제2 캠 사이에 충분한 마찰력을 생성할 수 있으며, 이 마찰력을 이용하여 유닛을 임의 지점으로 움직여도 움직인 상태를 유지하게 할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 요철을 좌우 대칭으로 형성하되 전후로는 비대칭으로 형성함으로써, 유닛들이 닫혀진 상태에서는 결속력을 형성할 수 있지만, 약 180도로 수평하게 펼쳐진 상태에서는 걸림 없이 프리스탑 기능만 수행하게 할 수도 있다.

또한, 힌지구조는 제1 요철이 항상 균형적으로 지지되어 제1 및 제2 캠 사이에 편심 하중이 형성되지 않게 할 수 있다. 편심 하중은 부품의 마모나 정지 위치의 이동 등을 일으킬 수 있지만, 본 힌지구조는 이러한 편심 하중을 예방함으로써 부품의 마모를 최소화시킬 수 있으며, 부품의 내구성이나 수명을 향상시킬 수도 있다.

또한, 힌지구조는 제1 및 제2 요철을 회전방향에 대해 경사지게 형성함으로써 힌지가 정지 구간으로 진입하거나 정지 구간으로부터 이탈할 때에도 충격 없이 부드럽게 전환되게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

제1 유닛 및 제2 유닛을 힌지로 연결하는 힌지구조에 있어서,

회전축;

상기 회전축 상에서 직선이동하며, 상기 제1 유닛과 함께 회전하고, 회전방향에 대해 경사진 방향으로 형성된 제1 요철을 포함하는 제1 캠;

상기 회전축 상에서 회전하며, 상기 제2 유닛과 함께 회전하고, 상기 제1 요철에 대응하여 회전방향에 대해 경사진 방향으로 형성된 제2 요철을 포함하는 제2 캠; 및

상기 제1 및 제2 캠이 밀착시키기 위한 탄성부재;를 구비하는 힌지구조.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 요철을 서로 마주보도록 배치되며, 회전방향을 따라 규칙적 또는 불규칙적인 각도 간격으로 형성된 것을 특징으로 힌지구조.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 요철은 Ｖ-자 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 힌지구조.
제1 유닛 및 제2 유닛을 힌지로 연결하는 힌지구조에 있어서,

회전축;

상기 회전축 상에서 직선이동하며, 상기 제1 유닛과 함께 회전하고, 좌우 대칭이며 전후 비대칭으로 형성된 제1 요철을 포함하는 제1 캠;

상기 회전축 상에서 회전하며, 상기 제2 유닛과 함께 회전하고, 상기 제1 요철에 대응하여 좌우 대칭이며 전후 비대칭으로 형성된 제2 요철을 포함하는 제2 캠; 및

상기 제1 및 제2 캠이 밀착시키기 위한 탄성부재;를 구비하는 힌지구조.
제4항에 있어서,

상기 제1 및 제2 요철은 회전방향에 대해 경사진 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 힌지구조.
제5항에 있어서,

상기 제1 및 제2 요철은 Ｖ-자 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 힌지구조.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 제1 요철은 상기 제1 캠에 형성된 복수개의 볼록한 돌기를 포함하며, 상기 제2 요철은 상기 돌기에 대응하여 상기 제2 캠의 접촉면에 형성된 복수개의 오목한 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 힌지구조.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 제1 요철은 상기 제1 캠에 형성된 볼록한 돌기 및 오목한 홈을 포함하며, 상기 제2 요철은 상기 제1 캠의 상기 돌기 및 홈에 각각 대응하여 상기 제2 캠의 접촉면에 형성된 오목한 홈 및 볼록한 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 힌지구조.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 회전축 또는 상기 제1 캠에 고정되어 상기 제1 유닛과 상기 제1 캠이 연동하도록 연결하는 제1 브라켓 및 상기 제2 캠에 고정되어 상기 제2 유닛과 상기 제2 캠이 연동하도록 연결하는 제2 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 힌지구조.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 탄성부재는 상기 회전축의 단부와 상기 제1 캠 사이에 장착되며, 접시 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 힌지구조.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 제1 또는 제2 캠의 접촉면이 회전방향을 따라 연속적으로 변하는 높이를 가져, 상기 제1 및 제2 캠 사이의 마찰력이 회전 각도에 따라 연속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 힌지구조.