KR100761904B1

KR100761904B1 - 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치

Info

Publication number: KR100761904B1
Application number: KR1020060074906A
Authority: KR
Inventors: 홍찬호; 최순우
Original assignee: 주식회사 아이원이노텍
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2007-09-28
Also published as: JP2010500492A; CN101517184A; US7966693B2; WO2008018720A1; CN101517184B; US20090241289A1; JP5518476B2

Abstract

본 발명은 리턴 스프링을 삭제하여 전체 길이를 축소하고 토션스프링만으로 도어의 닫힘력을 제공하며, 도어의 닫힘력을 보상하도록 토션스프링의 길이를 증가시켜, 콤팩트한 구조를 갖는 자동복귀 힌지장치에 관한 것이다.

본 발명은 상부캡으로 막혀진 상부 몸통과; 하부캡으로 막혀진 하부 몸통과; 하부 몸통의 상단부분에 하단부가 회전 가능하게 설치되고 상단부가 상부캡의 요홈에 결합되는 샤프트와; 하부 몸통의 내주면을 따라 외주면이 슬라이딩 가능하게 설치된 피스톤과; 도어의 회전에 따라 도어의 회전력이 샤프트에 가해질 때 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환수단과; 도어의 복귀에 따라 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 유압회로수단과; 도어의 클로징시에 상기 도어를 복귀시키는 방향으로 샤프트를 회전시키기 위한 복원력을 제공하는 토션스프링과; 클러칭 정지개시각에 도달할 때에 토션스프링의 역트위스팅에 의한 탄성력의 증가를 차단하거나 또는 토션스프링의 복원력을 복원시키기 위한 클러치 수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

힌지장치, 자동 복귀, 열림력, 닫힘력, 토션스프링, 클러치장치

Description

건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치{Hinge Apparatus Having Automatic Return Function for Use in Building Materials}

도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명의 바람직한 기본 실시예에 따른 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치를 나타내는 사시도, 평면도 및 저면도,

도 2a는 도 1b의 2-2'선 단면도,

도 2b는 힌지장치의 설치상태를 나타낸 평면도,

도 3a 내지 도 3d는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도, 도 3b의 A-A' 및 B-B' 선 단면도,

도 4는 도 3a에 도시된 캠샤프트의 승하강 안내홀의 캠선도를 설명하기 위하여 평면상으로 전개한 설명도,

도 5a 및 도 5b는 각각 도 2a에 도시된 자동복귀 힌지장치의 외부클러치를 나타내는 사시도 및 도 5a의 C-C'선 단면도,

도 5c는 도 2a에 도시된 자동복귀 힌지장치의 내부클러치를 나타내는 정면도,

도 6a 내지 도 6d는 도어의 개방에 따라 클러치 장치의 작동상태를 순차적으로 나타내는 평단면도,

도 7은 본 발명의 힌지장치를 상부캡이 결합된 상부 몸통과 나머지 부분으로 쉽게 분해/조립이 이루어지는 구조를 설명하기 위한 분해도,

도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도어용 자동복귀 힌지장치의 설치과정을 나타내는 순서도,

도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 기본 실시예에서 유압제어봉이 제거된 변형예에 따른 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치를 나타내는 단면도,

도 10a 내지 도 10c는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도 및 길이방향 단면도,

도 11a 내지 도 11d는 각각 본 발명의 제3실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도 및 길이방향 단면도,

도 12a 내지 도 12d는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도 및 길이방향 단면도,

도 13a 내지 도 13d는 각각 본 발명의 제5실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도 및 길이방향 단면도,

도 14a 내지 도 14d는 각각 본 발명의 제6실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나 타낸 조립 사시도, 분해도 및 길이방향 단면도,

도 15a 내지 도 15c는 각각 본 발명에 따른 과압방지밸브와 체크밸브를 포함하는 피스톤을 나타내는 단면도, 도 15a에서 과압방지밸브와 체크밸브의 구성부품을 나타낸 분해 사시도, 및 도 15a의 피스톤에서 과압방지밸브와 체크밸브의 구성부품을 제거한 피스톤의 단면도,

도 16a 내지 도 16c는 각각 도어의 열림시 및 닫힘시의 체크 밸브의 동작을 설명하기 위한 설명도, 및 과압방지밸브의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.

*도면 내 주요 부분에 대한 부호설명*

1: 도어 3: 문틀

10: 힌지장치 22a: 고정나사

11: 상부몸통 13: 하부몸통

21: 제1 경첩 21a,23a: 보강판

23: 제2 경첩 31: 상부캡

32: 요홈 33: 하부캡

41: 조절볼트 43: 지지대

45: 유압제어봉 50: 캠샤프트

51: 샤프트 53: 원통부

54a,54b: 제1,제2 승하강안내홀 59-59e: 회전/직선 운동변환장치

60,60a: 가동체 5: 렌치

61,61a: 피스톤로드 62,62a: 피스톤

63a: 개폐볼 63: 체크밸브

65: 유량 설정용 부싱 65a,68b,73a,110: 관통구멍

67,67a,67b: 가이드핀 68a: 제1 유로

68c: 제2 유로 69: 노치부

71: 외부클러치 71a: 가이드홀 형성부

71b: 단턱 71c: 스톱 링

71d: 요철부 72: 프리셋 스크류

73: 내부클러치 73b: 고정홀

74a: 제1 삽입홈 74b: 관통홀

74c: 제2 삽입홈 75: 롤러핀

76: 토션스프링 78: 가이드홀 형성부

81-84, 87-89: O-링 70: 클러치장치

85,86: 부싱 베어링 91: 상부챔버

93: 하부챔버 100: 과압방지밸브수단

101: 체크밸브 102: 과압방지밸브

103: 접시 스프링 104: 과압방지링

105: 과압방지 고정볼트 109,114: 요홈

111-113: 제1-제3 직경부 115: 경사면

116: 수직단차부 151,152: 연장샤프트

152a,152b: 수직가이드홈 153,171,172: 원통부

153a: 숫나사산부 161,163: 피스톤로드

162: 핀구멍 163a: 암나사산부

163b: 가이드 요홈

본 발명은 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치에 관한 것으로, 특히 리턴 스프링을 삭제하여 전체 길이를 축소하고 클러치 장치와 연계된 토션스프링만으로 도어의 닫힘력을 제공함에 의해 도어의 열림력과 닫힘력에 보다 효과적으로 기여하는 스프링의 효율을 개선하며, 도어의 닫힘력을 보상하도록 토션스프링의 길이를 증가시키며, 닫힘력이 강화되도록 캠선도의 경사각을 설정함에 의해 콤팩트한 구조를 가지면서도 확실하게 도어의 자동복귀를 실현할 수 있는 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치에 관한 것이다.

힌지장치는 필요에 따라 두 개의 부재가 한 축을 중심으로 상호 벌어지거나 접할 수 있도록 연결하는 장치이며, 그 대표적인 예로 도어와 문틀에 사용되는 경첩용 힌지장치(수평방향의 가동부 포함)와, 냉장고, 휴대폰, 노트북 등에 적용 사용되는 개폐용 힌지장치(수직방향의 가동부 포함)가 있다.

종래의 자동 복귀 기능을 갖는 경첩용 힌지장치가 대한민국 공개특허공보 제 2001-0027832호에 기술되어 있다.

이런 종래기술의 경첩용 힌지장치는 도어의 회전에 따라 승강/하강하는 전환 헤드가 한 쌍의 가이드 핀에 의해 유도되고 있고, 가이드 핀이 힌지너클에 고정되며, 4개의 힌지너클 내부에 실린더와 전환헤드가 내장된 구조이므로 가동측 힌지너클이 큰 하중을 받으면서 장기간 회전운동을 하여야 하므로 내구성이 떨어지고 그 구성이 복잡하여 조립생산성이 나쁜 문제점이 있다.

또한, 도어의 자동 복귀를 수행하기 위한 압축스프링은 도어의 자동 복귀시에 큰 복원력을 제공할 수 없어 대형 도어에 적용이 어렵고, 상기 힌지장치는 도어가 일정각도로 개방된 상태에서 회전하지 못하도록 일시 고정하는 수단이 설치되지 않아 그 사용이 불편하다는 단점이 있다.

한편, 한국 등록실용신안 제0271646호에는 유압식 도어 클로저와 스프링식 도어 클로저를 별개로 구성하여 이들을 상호 조합하여 사용함에 의해 경첩형 도어개폐장치를 구성한 예가 개시되어 있다.

종래에는 대형 도어 등에 적용되는 좌/우 회전형 도어의 힌지장치에 대하여는 최적화된 구조가 제안되지 못하였다.

또한 한국 등록특허 제435188호와 같이 다단계의 자동 복귀속도 설정 구조를 안정화시킨 나선형 캠선도를 갖는 단일의 캠샤프트를 이용한 힌지장치가 개시되어 있다. 힌지장치는 힌지장치로부터 얻을 수 있는 도어 닫힘 시 요구되는 복원력을 얻을 수 없어 도어 닫힘력이 감소되고 이에 따라 도어의 자동복귀가 원활하게 이루어지지 못하게 되는 문제를 안고 있다.

더욱이, 종래의 특허출원 제2004-66832호(2004. 8. 24)에서 본 발명자에 의해 제안된 더블 캠샤프트를 사용한 힌지장치의 경우, 닫힘력 감소를 보상하기 위해 설치한 상부 캠샤프트의 경우, 하부 캠샤프트와 마찬가지로 한쌍의 나선형 승하강홀을 구비하는데, 이와 같은 나선형 승하강홀은 회전하는 캠샤프트에 의해 피스톤 로드 및 밸브를 가동시킬 때, 회전방향의 힘이 수직방향으로 변환하면서 약 30%정도 손실되므로, 결국 상부 캠샤프트의 역할은 도어의 닫힘력을 향상시키는 데는 큰 도움이 되지 못하며, 전체 길이가 다소 길다는 문제점이 있었다.

또한, 특허출원 제2005-69578(2005. 7. 29)에서 본 출원인이 제안한 자동복귀 힌지장치는 상부에 클러치와 연계된 토션스프링이 설치되고, 하부에 유압회로와 연계된 리턴스프링을 구비하여 장치의 직경 최소화와 함께 도어의 닫힘력을 극대화시키며, 일정각도 이상에서 열림력을 최소화할 수 있는 대형 또는 소형 도어용 자동복귀 힌지장치를 제안하고 있다.

이 경우 힌지장치의 하우징은 외장형인 경우 상부 및 하부 몸통이 하나의 제1경첩과 연결되고, 중앙 몸통이 다른 하나의 제2경첩에 연결된 구조를 이루고 있어, 사용자가 몸통과 일체로 형성된 제1경첩과 제2경첩을 분리하는 것이 불가능하다. 따라서, 힌지장치를 도어에 설치할 때는 일반적으로 도어에 먼저 제1경첩을 고정한 상태에서 도어 프레임에 도어를 들어서 위치를 잡고 제2경첩을 도어 프레임에 고정시키고 있으므로, 사용자 혼자서 설치하는 것이 곤란하게 된다.

또한, 상기 힌지장치는 상부 및 하부 몸통에 탄성부품인 각각 하나의 스프링이 다른 부품들과 함께 조립과 분해가 이루어지기 때문에 조립 및 분해가 간단하게 이루어지지 못하여 조립성이 낮고, 제조공정에서 완제품 또는 설치된 경우에 고장이 발생하면 상기한 이유로 A/S도 간단하게 이루어지지 못하는 문제가 있다.

더욱이, 상기 특허출원 제2005-69578에서는 강풍과 같은 외력에 의해 도어가 급속하게 닫히는 경우 상부 챔버내에 발생된 과압에 의해 몸통과 피스톤의 기밀유지를 위한 각종 O-링이 손상되거나 또는 고정나사 경첩으로부터 풀려지는 현상이 발생되어 힌지장치가 고장나게 되는 문제를 방지하기 위하여, 과압방지밸브를 채용하여 이러한 문제를 해결하였으나, 이 경우 다수의 부품이 추가되고 그 결과 이들을 스프링과 함께 조립하여야 하므로 조립성이 악화되는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 리턴 스프링을 삭제하여 전체 길이를 축소하고 클러치 장치와 연계된 토션스프링만으로 도어의 닫힘력을 제공함에 의해 도어의 열림력과 닫힘력에 보다 효과적으로 기여하도록 하여 스프링의 효율을 개선하며, 도어의 닫힘력을 보상하도록 토션스프링의 길이를 증가시키고, 닫힘력이 강화되도록 캠선도의 경사각을 설정함에 의해 콤팩트한 구조를 가지면서도 확실하게 도어의 자동복귀를 실현할 수 있는 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 리턴 스프링의 제거에 따라 하부 챔버에 조립되는 각종 부품들의 조립이 쉽게 이루어질 수 있고, 추가로 다른 관련 부품의 제거가 가능하게 되어 원가 절감을 기할 수 있는 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 도어가 강풍과 같은 외력에 의해 급속하게 닫히는 경우 상부 챔버내에 발생된 과압에 의해 몸통과 피스톤의 기밀유지를 위한 각종 O- 링의 손상과 경첩 고정용 고정나사가 풀려지는 것을 방지하도록 경첩과 일체로 형성된 보강판을 구비한 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상부 몸통이 힌지장치로부터 쉽게 조립과 분해가 가능한 구조이므로 힌지장치의 설치시에 사용자 혼자서 설치가 가능하고 고장 수리가 용이한 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 캠샤프트의 제1 및 제2 승하강 안내홀에 대한 캠선도를 적절히 설정함에 의해 도어의 개방 상태를 일정한 각도 구간에서 유지할 수 있는 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 도어의 회전에 따라 도어의 회전력이 샤프트에 가해질 때 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 과압방지밸브와 체크밸브가 단순한 구조로 조합되어 구현될 수 있는 피스톤을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 도어에 고정되는 제1 경첩이 일주면에 일체로 형성되고 상단부가 내측면에 요홈이 형성된 상부캡으로 막혀진 상부 몸통과; 문틀에 고정되는 제2 경첩이 일주면에 일체로 형성되고 하단부가 실링 결합되는 하부캡으로 막혀진 하부 몸통과; 상기 하부 몸통의 상단부분에 하단부가 회전 가능하게 설치되고 상단부가 상기 상부캡의 요홈에 결합되는 샤프트와; 상기 하부 몸통의 내주면을 따라 외주면이 슬라이딩 가능하게 설치되며 하부 몸통의 내부 를 상/하부 챔버로 구획하는 피스톤과; 상기 도어의 회전에 따라 도어의 회전력이 샤프트에 가해질 때 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환수단과; 상기 도어의 개폐에 따라 피스톤이 하강 및 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단과; 상기 도어의 클로징시에 상기 도어를 초기위치로 복귀시키도록 회전/직선 운동변환수단에 복원력을 제공하는 복귀수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치를 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 도어에 고정되는 제1 경첩이 일주면에 일체로 형성되고 상단부가 상부캡으로 막혀진 상부 몸통과; 문틀에 고정되는 제2 경첩이 일주면에 일체로 형성되고 하단부가 실링 결합되는 하부캡으로 막혀진 하부 몸통과; 상단부가 상기 상부캡에 결합되며 상기 하부 몸통의 상단으로 연장된 샤프트와; 상기 하부 몸통의 내주면을 따라 외주면이 슬라이딩 가능하게 설치되며 하부 몸통의 내부를 상/하부 챔버로 구획하는 피스톤과; 상기 도어의 개폐에 따라 도어의 회전력이 샤프트에 가해질 때 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환수단과; 상기 피스톤에 설치되어 도어의 개폐에 연동하여 피스톤의 하강 및 상승 속도를 제어하며, 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단과; 상기 샤프트의 상단부에 일단이 고정되도록 상부 몸통에 내장되어 상기 도어를 클로징시키는 방향으로 샤프트를 회전시키기 위한 복원력을 제공하는 토션스프링과; 상기 토션스프링과 연계되어 도어 개폐시에 미리설정된 개방각을 초과하는 경우 토션스프링의 탄성력의 증가를 차단하고, 상기 개방각 이내로 되는 경우 토션스프링의 탄성력을 복원시키기 위한 클러치 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치를 제공한다.

본 발명의 제1실시예에서 상기 회전/직선 운동변환수단은 상기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 수직방향으로 서로 대향하여 형성된 제1 및 제2 수직가이드홀을 갖는 가이드홀 형성부와; 상기 샤프트에서 연장 형성되며 외주면을 따라 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원형부를 구비하고, 도어가 회전될 때 상부 몸통에 가해지는 상대적인 외력에 의해 선회하는 캠샤프트와; 양 단부가 상기 제1, 제2 승하강 안내홀을 통하여 제1, 제2 수직가이드홀과 각각 결합되고 타단이 피스톤과 연결된 피스톤 로드의 상단부가 결합되는 가이드 핀으로 구성된다.

또한, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 회전/직선 운동변환수단은 상기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 외주면을 따라 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 제1원통부와; 상기 샤프트에서 상기 원통부 내부로 연장 형성되며 수직방향으로 서로 대향하여 제1 및 제2 수직가이드홀이 관통 형성된 제2원통부와; 양 단부가 상기 제1원통부의 제1, 제2 승하강 안내홀을 통하여 제2원통부의 제1, 제2 수직가이드홀과 각각 결합되고 중앙부가 피스톤과 연결된 피스톤 로드의 상단부에 결합되는 가이드 핀으로 구성되어, 상기 도어가 회전될 때 상기 가이드 핀과 피스톤이 회전하면서 하강 및 상승이 이루어진다.

본 발명의 제3실시예에 따르면, 상기 회전/직선 운동변환수단은 상단부가 상 기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 그의 하단에 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원통부와; 상기 샤프트에서 제1원통부의 내부로 연장 형성되며 수직방향으로 관통 형성된 수직가이드홀을 갖는 연장샤프트와; 상기 피스톤으로부터 연장 형성되며 상단부에 대향하는 한쌍의 핀구멍이 형성되고 내주부에 상기 원통부가 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 피스톤로드와; 상기 원통형 피스톤로드에 형성된 대향하는 한쌍의 핀구멍, 원통부에 형성된 제1, 제2 승하강 안내홀, 연장샤프트에 상하방향으로 관통 형성된 수직가이드홀에 결합된 가이드 핀으로 구성되며, 상기 도어가 회전될 때 상기 가이드 핀과 피스톤로드가 회전하면서 하강 및 상승이 이루어질 수 있다.

본 발명의 제4실시예에 따르면, 상기 회전/직선 운동변환수단은 상단부가 상기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원통부와; 상기 샤프트에서 제1원통부의 내부로 연장 형성되며 수직방향으로 관통 형성된 수직가이드홀을 갖는 연장샤프트와; 상기 피스톤으로부터 연장 형성되며 상단부에 대향하는 한쌍의 핀구멍이 형성되고 내주부에 상기 연장샤프트가 삽입되고, 외주부에 상기 원통부가 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 피스톤로드와; 상기 원통형 피스톤로드에 형성된 대향하는 한쌍의 핀구멍, 원통부에 형성된 제1, 제2 승하강 안내홀, 연장샤프트에 상하방향으로 관통 형성된 수직가이드홀에 결합된 가이드 핀으로 구성되며, 상기 도어가 회전될 때 상기 가이드 핀과 피스톤로드가 회전하면서 하강 및 상승이 이루어진다.

본 발명의 제5실시예에 따르면, 상기 회전/직선 운동변환수단은 상단부가 상 기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원통부와; 상기 샤프트에서 원통부의 내부로 연장 형성되며 수직방향으로 다수의 수직가이드돌기를 갖는 연장샤프트와; 상기 피스톤으로부터 연장 형성되며 상단부에 대향하는 한쌍의 핀구멍이 형성되고 내주부에 상기 연장샤프트의 다수의 수직가이드돌기에 대응하는 요홈이 형성되고, 외주부에 상기 원통부가 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 피스톤로드와; 상기 원통형 피스톤로드에 형성된 대향하는 한쌍의 핀구멍과, 원통부에 형성된 제1, 제2 승하강 안내홀에 각각 결합된 제1 및 제2 가이드 핀으로 구성되며, 상기 도어가 회전될 때 상기 가이드 핀과 피스톤로드도 회전하면서 하강 및 상승이 이루어진다.

본 발명의 제6실시예에 따르면, 상기 회전/직선 운동변환수단은 상단부가 상기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 하단부가 연장 형성되며 하단부에 대향하는 한쌍의 핀구멍이 형성된 원통부와; 상기 샤프트에서 원통부의 내부로 연장 형성되며 외주부에 나선형상으로 이루어진 다줄 숫나사산부가 형성되어 있는 연장샤프트와; 상기 피스톤으로부터 연장 형성되며 수직방향으로 서로 대향하여 관통 형성된 한쌍의 수직가이드홀을 구비하고 내주부에 상기 연장샤프트의 다줄 숫나사산부에 대응하는 2줄 암나사산부가 형성되어 있으며, 외주부에 상기 원통부가 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 피스톤로드와; 상기 원통부에 형성된 대향하는 한쌍의 핀구멍, 원통형 피스톤로드에 형성된 한쌍의 수직가이드홀에 각각 결합된 가이드 핀으로 구성되며, 상기 도어가 회전될 때 상기 원통형 피스톤로드가 수직으로 하강 및 상승 이 이루어진다.

이 경우, 상기 제1, 제2 승하강 안내홀은 각각 제1 캠선도 각도로 이루어진 제1 승하강 구간, 상기 제1 캠선도 각도보다 상대적으로 더 작은 제2 캠선도 각도로 이루어진 제2 승하강 구간 및 캠선도 각도가 제로인 정지 구간으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 도어의 복귀에 따라 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단은 선단이 가이드 핀에 연결되어 캠샤프트의 원통부 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하단이 피스톤의 중앙에 연결되며 오일이 상/하부 챔버 간에 유동할 수 있는 제1 유로를 구비한 피스톤 로드와; 상기 피스톤에 설치되어 도어 개방시에 하부챔버로부터 상부챔버로 이동하는 오일의 유로를 개방하고, 도어의 클로징시에 상부챔버로부터 하부챔버로 이동하는 오일의 유로를 차단하는 적어도 하나의 체크밸브와; 상기 도어의 클로징시에 승강하는 피스톤의 승강속도를 제어하기 위한 승강속도제어수단으로 구성될 수 있다.

더욱이, 상기 승강속도제어수단은 선단부가 상기 피스톤 로드의 제1 유로에 삽입되어 제1 유로를 통하여 상부 챔버로부터 하부 챔버로 이동하는 오일의 유동량을 제어하기 위한 유압제어봉으로 구성된다.

또한, 상기 도어의 복귀에 따라 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단은 선단이 가이드 핀에 연결되어 캠샤프트의 원통부 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하단이 피스톤의 중앙에 일체로 연결되며 오일이 상/하부 챔버 간에 유동할 수 있는 제1 유로를 구비한 피스톤 로드와; 상기 피스톤 로드의 제1 유로와 연통되는 피스톤의 중앙에 형성되어 도어 개방시에 하부챔버로부터 상부챔버로 이동하는 오일의 유로를 개방하고, 도어의 클로징시에 상부챔버로부터 하부챔버로 이동하는 오일의 유로를 적은 양으로 제한하는 체크밸브와; 선단부가 상기 체크밸브를 통하여 피스톤 로드의 제1 유로에 삽입되어 도어의 클로징시에 승강하는 피스톤의 승강속도를 제어하기 위한 유압제어봉으로 구성될 수 있다.

상기 체크밸브는 외력에 의해 피스톤이 고속으로 상승하도록 요구되어 상부 챔버가 미리 설정된 압력이상으로 증가하는 경우 과압을 해지하기 위한 과압방지수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 도어의 복귀에 따라 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단은 선단이 가이드 핀에 연결되어 캠샤프트의 원통부 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하단이 피스톤의 중앙에 연결되며 오일이 상/하부 챔버 간에 유동할 수 있는 제1 유로를 구비한 피스톤 로드와; 상기 피스톤의 적어도 하나의 제2 유로에 설치되어 도어 개방시에 하부챔버로부터 상부챔버로 이동하는 오일의 유로를 개방하고, 도어의 클로징시에 상부챔버로부터 하부챔버로 이동하는 오일의 유로를 차단하는 적어도 하나의 체크밸브와; 상기 피스톤 로드의 제1 유로에 삽입되어 도어의 클로징시에 승강하는 피스톤의 승강속도를 일정하게 제어하기 위한 유량 설정용 부싱으로 구성되는 것도 가능하다.

또한, 상기 도어의 복귀에 따라 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단은 선단이 가이드 핀에 연결되어 캠샤프트의 원통부 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하단이 피스톤의 중앙에 연결된 피스톤 로드와; 상 기 피스톤의 적어도 하나의 유로에 설치되어 도어 개방시에 하부챔버로부터 상부챔버로 이동하는 오일의 유로를 개방하고, 도어의 클로징시에 균일한 댐핑력을 제공하도록 상부챔버로부터 하부챔버로 이동하는 오일의 유로를 제한한 적어도 하나의 체크밸브로 구성될 수 있다.

상기 힌지장치는, 상기 상부 및 하부 몸통은 각각 제1 및 제2 경첩에 인가되는 외력을 분산시키기 위하여 제1 및 제2 경첩과 직각방향으로 연장되어 도어 및 문틀과 접하는 제1 및 제2 보강판을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 복귀수단은 상기 샤프트의 상단부에 일단이 고정되도록 상부 몸통에 내장되어 도어의 클로징시에 상기 도어를 복귀시키는 방향으로 샤프트를 회전시키기 위한 복원력을 제공하는 토션스프링과; 상기 토션스프링의 타단에 연결되어 도어 개방시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때에 토션스프링의 역트위스팅에 의한 탄성복원력의 증가를 차단하고, 도어 클로징시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때 토션스프링의 복원력을 복원시키기 위한 클러치 수단으로 구성되는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 클러치 수단은 외주부가 하부 몸통의 내주부에 강제압입 구조에 의해 고정되는 외부클러치와; 상기 외부클러치 상단에 하단이 회전가능하게 삽입되고 내부 공간에 샤프트를 회전 가능하게 접촉된 상태로 지지하며 상기 토션스프링의 하단부가 상단에 고정되는 내부클러치와; 상기 외부/내부 클러치 사이에 배치되어 도어의 개방각도에 따라 내부클러치를 샤프트와 결합시키거나 분리시키는 역할을 하는 한쌍의 롤러볼로 구성되는 것이 바람직하다.

이 경우, 상부 몸통을 관통하여 내부 클러치와 샤프트를 일체화시킴에 의해 클러치 수단의 기능을 정지시키기 위한 프리셋 스크류로 구성되는 클러치 정지수단을 구비하여 필요에 따라 상기 클러치 수단을 일시적으로 정지시킬 수 있다.

이 경우, 상기 제1, 제2 승하강 안내홀에 의해 형성되는 캠선도는 각각 적어도 도어 개방각이 0-90° 사이의 제1 승하강 구간, 도어 개방각이 90-135° 사이의 제2 승하강 구간 및 도어 개방각이 135-180° 사이의 정지 구간을 포함하며, 상기 클러칭 수단의 클러칭 정지개시각은 70°로 설정되는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 상부 몸통은 힌지장치의 본체로부터 착탈 가능하게 결합되는 것이 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 리턴 스프링을 삭제하여 전체 길이를 축소하고 클러치 장치와 연계된 토션스프링만으로 도어의 닫힘력을 제공함에 의해 도어의 열림력과 닫힘력에 보다 효과적으로 기여하도록 스프링의 효율을 개선하며, 또한 도어의 닫힘력을 보상하도록 토션스프링의 길이를 증가시키며, 닫힘력이 강화되도록 캠선도의 경사각을 설정함에 의해 콤팩트한 구조를 가지면서도 확실하게 도어의 자동복귀를 실현할 수 있는 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치를 실현할 수 있다.

아울러, 본 발명의 힌지장치는 각종 실내 도어에 외장형으로 사용되어도 인테리어 측면에서 부담이 되지 않을 정도로 콤팩트하고 슬림형으로 형성될 수 있어 다양한 용도로 적용 가능하다.

(실시예)

첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 자동복귀 힌지장치를 상세히 설명하 면 다음과 같다.

첨부된 도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명의 바람직한 기본 실시예에 따른 건자재용 도어의 자동복귀 힌지장치를 나타내는 사시도, 평면도 및 저면도, 도 2a는 도 1b의 2-2'선 단면도, 도 2b는 힌지장치의 설치상태를 나타낸 평면도, 도 3a 내지 도 3d는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도, 도 3b의 A-A' 및 B-B' 선 단면도, 도 4는 도 3a에 도시된 캠샤프트의 승하강 안내홀의 캠선도를 설명하기 위하여 평면상으로 전개한 설명도이다.

1. 힌지장치 전체 구조

먼저, 도 1a 내지 도 4에 도시된 자동복귀 힌지장치는 도 3a에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 이용하여 완성된 실시예이다.

본 발명의 자동복귀 힌지장치는 상부 몸통(11) 및 하부 몸통(13)이 동일 축방향으로 길이방향을 따라 배치되고, 상기 상부 몸통(11)은 도어(1)에 고정되는 제1 경첩(21)이 일측에 일체로 연장 형성되며, 하부몸통(13)은 문틀(3)에 고정되는 제2 경첩(23)의 타측에 일체로 연장 형성된다. 상기 제1 및 제2 경첩(21,23)에는 고정나사(22a)가 삽입되는 다수의 관통구멍(22)이 형성되어 있다. 상기한 실시예는 도 2b와 같이 도어(1)가 힌지장치의 우측에 배치되는 타입의 힌지장치를 예시한 것이며, 이와 반대로 도어가 힌지장치의 좌측에 배치되는 타입으로 변형시키는 것도 물론 가능하다.

상기 상부 몸통(11) 및 하부 몸통(13)에는 각각 제1 및 제2 경첩(21,23)과 직각 방향의 내접면을 가지며 선단부를 향할수록 폭이 좁아지는 구조로 내접면에 인가되는 큰 힘도 버틸 수 있는 구조를 갖는 제1 및 제2 보강판(21a,23a)이 각각 일체로 형성되어 있다. 따라서, 상기 힌지장치는 설치시에 제1 경첩(21)과 제1 보강판(21a) 사이에 도어(1)의 일측단부가 결합되고, 제2 경첩(23)과 제2 보강판(23a) 사이에 문틀(3)의 일측단부가 결합되도록 설치된다.

종래에는 강풍과 같은 외력에 의해 도어가 급속하게 닫히는 경우 상부 챔버내에 발생된 과압에 의해 몸통과 피스톤의 기밀유지를 위한 각종 O-링이 손상되거나 또는 고정나사 경첩으로부터 풀려지는 현상이 발생되어 힌지장치가 고장나게 되는 문제가 있었다. 따라서 이러한 문제를 방지하기 위하여, 종래에는 과압방지밸브를 채용하여 이러한 문제를 해결하였으나, 이 경우 다수의 부품이 추가되고 그 결과 이들을 스프링과 함께 조립하여야 하므로 조립성이 악화되는 문제가 있었다.

그러나, 본 발명에서는 도 2b와 같이 도어(1)에 큰 외력이 인가되는 경우, 외력이 고정나사(22a)와 보강판(21a)에 분산되어 인가되므로 상기한 문제를 해결할 수 있게 된다.

또한, 상기 상부 몸통(11)의 상측 및 하부 몸통(13)의 하측에는 힌지장치의 내부를 클로즈하기 하기 위한 상부캡(31) 및 하부캡(33)이 각각 압입결합 구조로 결합되어 있어, 상부 몸통(11)과 상부캡(31)은 하나의 조립체를 이루게 된다. 이 경우, 상기 상부캡(31)의 내측면에는 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같은 캠샤프트(50)의 상단부와 대응하는 요홈(32)이 형성되어 있어, 캠샤프트(50)가 상부 캡(31)의 요홈(32)에 삽입 결합되면, 도어(1)가 회전할 때 도어(1)의 회전력이 제1경첩(21), 상부 몸통(11) 및 상부캡(31)을 통하여 캠샤프트(50)에 전달되므로 캠샤프트(50)도 회전하게 된다.

즉, 상기 캠샤프트(50)는 도어(1)의 개폐 시에 도어(1)의 회전력을 전달받아 도어(1)의 회전방향과 동일방향으로 회전할 수 있도록 샤프트(51)의 상측이 상부캡(31)의 요홈(32)에 의해 고정되고, 상기 요홈(32)은 상하면이 평행하고 양측면이 라운드 형상을 갖고 있다.

더욱이, 상기 샤프트(51)의 하단에 연장 형성된 원형부(53)에는 내측에 하기에 설명하는 가동체(60)의 피스톤로드(61) 상단이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 공간부를 갖고, 또한 외주면을 따라 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)을 구비한다. 상기 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)은 도 4에 도시된 바와 같은 캠선도 각도를 갖고 있으며, 상기 캠선도에 대해서는 힌지장치의 작동 설명과 함께 하기에서 상세하게 설명한다.

한편, 도 2a에 도시된 가동체(60)는 피스톤 로드(61) 상단이 가이드 핀(67)에 의해 관통되고, 상기 가이드 핀(67)은 양단이 상기 원통부(53)의 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)에 의해 가이드 되도록 관통된다.

더욱이, 상기 피스톤 로드(61)는 그의 중앙 하측이 상기 하부 몸통(13)의 외주면에 접하는 직경을 갖고 동시에 하부 몸통(13) 내의 오일 챔버를 상/하부 챔버(91, 93)로 분할하는 피스톤(62)에 나사결합되어 도어의 회전에 따라 상/하로 이동하는 가동체(60)를 형성하고 있다.

이 경우, 피스톤 로드(61)는 그의 하단으로부터 상부로 형성된 제1 유로(68a)가 형성되고, 상기 제1 유로(68a)는 피스톤 로드(61)의 외주와 연통하도록 형성된 관통구멍(68b)과 연결되어 있다.

또한, 피스톤(62)은 중앙부에 수직방향으로 관통되는 하나의 관통구멍과 중앙 외측에 관통 형성되는 적어도 하나의 제2 유로(68c)를 구비한다. 상기 피스톤(62)의 중앙 관통구멍에는 피스톤 로드(61)의 하단부가 나사결합되어 상기 피스톤 로드(61)에 형성된 제1 유로(68a)를 통하여 상/하부 챔버(91, 93)가 연통되며, 제2 유로(68c)에는 개폐볼(63a)이 삽입되어서 개폐볼(63a)의 작용에 따라 유로의 개폐가 결정되는 체크밸브(63)를 형성한다. 상기 피스톤 로드(61)와 피스톤(62)의 나사결합부에는 실링을 위하여 디스크 형태의 오일 실(64)이 삽입되어 있다.

상기 체크밸브(63)는 도어(1)가 개방되는 경우, 즉 가동체(60)(피스톤 로드(61)와 피스톤(62))가 하강하는 경우 체크밸브(63)는 작동되지 않아 오일은 제2 유로(68c)와 체크밸브(63)를 거쳐 하부 챔버(93)로부터 상부 챔버(91)로 쉽게 이동하게 되고, 반대로 도어(1)가 닫히는 경우, 즉 가동체(60)가 상승하는 경우 체크밸브(63)의 개폐볼(63a)이 제2 유로(68c)를 차단함에 따라 상부 챔버(91)의 오일은 제2 유로(68c)를 통과하지 못하고 피스톤 로드(61)에 형성된 제1 유로(68a)를 통하여 상부 챔버(91)로부터 하부 챔버(93)로 소량씩 이동하게 된다.

한편, 종래에는 힌지장치가 상/하부 몸통과 중앙 몸통으로 구성되어 중앙 몸통의 하단에 실링캡을 별도로 마련하고, 실링캡과 하부캡 사이에 볼베어링을 설치하여 중앙 몸통과 하부 몸통 간의 원활한 회전이 이루어지도록 하였다.

그러나, 본 발명에서는 하우징을 상부 몸통(11)과 하부 몸통(13)의 2개의 몸통으로 구성하고 이들 몸통(11,13) 사이에 원활한 회전이 이루어지도록 플라스틱재로 이루어진 한쌍의 링형상 베어링(12a,12b)이 삽입되어 있으며, 하부 몸통(13)과 하부캡(33)의 나사 결합부분에 실링용 O-링(14)을 삽입하였다.

따라서, 본 발명에서는 하부 챔버(93)에 삽입되는 리턴스프링을 삭제하면서 실링캡과 볼베어링을 모두 제거할 수 있게 되어 부품의 단순화와 조립성의 향상을 도모할 수 있게 되었다.

또한, 상기 피스톤 로드(61)의 제1 유로(68a)에는 오일의 유입량을 제어하도록 선단이 삽입된 유압제어봉(45)이 설치되며, 상기 유압제어봉(45)은 하부캡(33)에 설치된 지지대(43)에 의해 하단이 고정된다. 상기 유압제어봉(45)의 구체적인 구조는 추후 설명한다.

아울러, 상기 지지대(43)는 내측에 하부캡(33)의 중앙에 수직으로 결합된 조절볼트(41)가 결합되어 있어, 이 조절볼트(41)의 정회전/역회전에 따라 유압제어봉(45)의 레벨을 설정함으로써 제1 유로(68a)를 통과하는 오일량을 자유롭게 설정할 수 있고, 그 결과 도어의 자동 복귀속도가 결정된다.

2. 클러치 장치

한편, 도 2a와 도 5a 내지 도 5c 및 도 6a 내지 도 6d와 같이 도어(1)의 클로징시에 닫힘력 향상을 위해 상부 몸통(11) 내부에는 토션스프링(76)이 샤프트(51)를 감싸는 상태로 배치되며 도어의 회전에 따라 상기 토션스프링(76)에 발생하는 비틀림 탄성력을 제어하기 위해 토션스프링(76) 하단에 이와 연계되어 클러치 장치(70)가 배치된다. 이 경우 토션스프링(76)은 원형, 더욱 바람직하게는 각형 구조를 갖는 것이 트위스팅 복원력이 더 크게 얻어지므로 바람직하다.

상기 클러치 장치(70)는 외주부에 하부 몸통(13)의 내주부에 강제압입 구조에 의해 고정되는 외부클러치(71)와, 상기 외부클러치(71) 상단에 하단이 회전가능하게 삽입되고 내부 공간에 캠샤프트(50)의 샤프트(51)를 회전 가능하게 접촉된 상태로 지지하는 내부클러치(73)와, 상기 외부/내부 클러치(71, 73) 사이에 배치되어 샤프트(즉, 도어)의 개방각도에 따라 내부클러치(73)를 샤프트(51)와 결합시키거나 분리시키는 역할을 하는 한쌍의 롤러볼(roller ball)(75)로 이루어진다.

외부클러치(71)는 외주부가 다수의 요철부(71d)가 상하방향으로 형성되어 하부 몸통(13)의 내주부에 강제압입에 의해 고정되며, 더욱이 하단부는 단턱(71b) 구조에 의해 고정되고, 상단은 스톱 링(stop ring)(71c)에 의해 상/하 유동이 일어나는 것을 막아준다.

또한, 상기 토션스프링(76)은 상단부(76a)가 상부캡(31)의 하단에 위치되고 샤프트(51)와 결합되어 있는 스프링 가이드 부시(spring guide bush)(25)에 형성된 관통구멍을 통하여 축방향으로 절곡되어 삽입되어 있고, 하단부는 내부클러치(73)의 상단에 형성된 고정홀(73b)에 의해 각각 고정된다. 상기 스프링 가이드 부시(25)는 토션스프링(76)이 편향되지 않고 자리를 잡아주는 역할을 한다.

따라서, 도어 개방시에 캠샤프트(50)가 회전하면 이에 연동하여 내부클러치(73)도 예를들어, 0-70° 범위에서 함께 회전하면서 토션스프링(76)은 비틀림 변형이 이루어지게 된다. 그후 클러치 장치(70)의 클러칭 정지개시각인 70°에 도달 하는 경우는 클러칭이 작동되어 토션스프링(76)의 비틀림 변형은 정지되고 캠샤프트(50)만이 회전된다.

상기한 도 6a 내지 도 6d에 도시된 클러치 장치(70)는 클러칭 정지개시각이 예를들어, 90°인 경우를 도시한 것으로서, 이는 리턴스프링을 사용하지 않고 토션스프링만을 사용하는 도어에 적합한 슬림형 자동복귀 힌지장치에 적용되는 예이다.

따라서, 리턴스프링과 토션스프링이 모두 필요한 대형 도어용 자동복귀 힌지장치에 있어서는 클러치 장치(70)의 클러칭 정지개시각을 원하는 각도에 맞추어서 설정하는 것이 가능하며, 예를들어, 30°로 설정할 수 있다.

이와 같이 클러칭 정지개시각을 30°로 설정하는 경우는 캠샤프트(50)가 초기상태일 때를 기준으로 외부클러치(71)의 상단에 형성되는 제2 삽입홈(74c)의 위치를, 샤프트(51)의 외주에 형성된 제1 삽입홈(74a) 및 내부클러치(73)에 형성된 관통홀(74b)로부터 30° 회전된 위치에 배치된다.

한편, 상기 한쌍의 롤러볼(75)은 단면이 원형으로 이루어지는 핀형상으로서, 샤프트(51)의 외주에 대응 형성되며 단면이 반구형인 한쌍의 제1 삽입홈(74a), 내부클러치(73)에 형성된 관통홀(74b) 및 도 5a와 같이 외부클러치(71)의 상단에 형성되며 단면이 반구형인 제2 삽입홈(74c) 사이를 이동 가능하도록 삽입된다. 상기 한쌍의 롤러핀(75)을 통해 클러칭되는 과정은 후술하는 힌지장치의 작동 설명과 함께 상세히 설명한다.

한편, 상기 외부클러치(71)는 도 5a와 같이 원통부분이 하부로 연장 형성되고 양측에 상기 가이드 핀(67)의 양단이 수직으로 슬라이딩 가능하게 거치되는 한 쌍의 수직가이드홀(78)을 구비한 가이드홀 형성부(71a)를 일체로 포함한다. 이 경우, 상기 가이드 핀(67)은 상기 피스톤 로드(61), 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b) 및 수직가이드홀(78)을 동시에 관통하는 상태로 되며, 도어의 개방 시 제1 경첩(21)이 함께 회전하여 캠샤프트(50)가 회전하면, 가이드 핀(67)이 한쌍의 수직가이드홀(78)을 따라 하방향으로 이동하게 되고, 동시에 가동체(60)는 토션스프링(76)에 의해 탄력 지지된 상태로 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)을 따라 회전하면서 하방향으로 소정 거리 하강한다.

따라서, 상기 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)을 갖는 캠샤프트(50)와, 한쌍의 수직가이드홀(78)을 구비한 가이드홀 형성부(71a)와, 가이드 핀(67)은 도어(1), 즉 샤프트(51)의 회전운동을 피스톤 로드(61)와 연결된 피스톤(62)의 상하운동으로 변환시켜주는 역할을 하는 제1실시예의 회전/직선 운동변환장치(59)를 구성한다.

도 1에서 미설명 부재번호 81~84, 87~89는 기밀유지를 위한 O-링이며, 85는 부시 베어링, 86은 부시 베어링을 각각 나타낸다.

상기 부시 베어링(85)은 캠샤프트(50)가 회전할 때 하부 몸통(13)에 고정되어 있는 외부클러치(71)의 내향 돌기부의 하부면과 캠샤프트(50)의 원통부(53) 상부면 사이에서 발생되는 회전마찰 및 소음을 감소시키는 역할을 한다.

3. 유압제어봉 구조

상기 실시예의 유압제어봉(45)은 단일 유압회로의 제어에 적합하며 오일의 유동량 변화가 작고 리니어하게 증가하여 피스톤 상승속도가 저속으로 이루어지도 록 설정되어 있다. 즉, 유압제어봉(45)은 체크밸브(63)가 OFF 상태일 때의 오일의 유동량과 비교하여 피스톤(62)이 상승함에 따라 유동량 가변이 이루어지도록 유로의 직경이 변하도록 되어있다.

그러나, 상기 유압제어봉(45)은 오일의 유동량이 큰 고속구간(Fast) 설정부와 오일의 유동량이 적은 저속구간(Slow) 설정부가 상하로 배치된 구조로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 고속구간 설정부는 체크밸브(63)가 작동되지 않을 때(OFF 상태), 즉 도어의 개방(피스톤 하강)시의 오일의 유동량과 비교하여 비교적 많은 양의 오일 유동이 가능하도록 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피스톤(62)이 상승할 때 저속구간 설정부의 일부가 제1 유로(68a) 내부에 진입하고 있는 구간에서는 상부 챔버(91)로부터 하부 챔버(93)로 이동하는 오일의 이동량이 피스톤(62)의 상승위치에 따라 점차적으로 증가하게 되어 리턴스프링의 복원력을 증가하도록 하고 있다. 상기 고속구간 설정부와 저속구간 설정부는 자동복귀 힌지장치가 적용되는 대상에 따라 각 구간의 길이를 가변하여 설정하며, 저속구간 설정부의 테이퍼량이 결정된다.

예를들어, 건자재용 도어(방화용 철문 등)에 있어서는 화재발생시에 반드시 닫혀져야 하는 것이므로 고속구간 설정부의 개시가 예를들어, 도어 개방각 30°부터 시작되며, 가전용 소형 도어나 실내 방문 등의 경우는 도어 개방각이 예를들어, 5°에서 시작하게 되고, 김치냉장고와 같이 상하 회전형 도어에 있어서는 고속구간의 설정이 필요없어 고속구간 설정부를 두지 않고 저속구간 설정부만으로 이루어진다.

4. 가동체의 승하강 안내 구조

이하에 상기 가동체(60)의 상승/하강 안내구조와 힌지장치의 동작에 대하여 상세하게 설명하며, 도어의 닫힘력을 제공하는 토션스프링(76)의 탄성력 제어를 위한 클러치 장치의 클러칭 과정을 함께 설명한다.

먼저, 캠샤프트(50)의 원통부(53)에 형성된 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)은 도 4와 같이 도어 개방각에 연동하여 피스톤의 승하강을 안내하는 3개의 구간(a-c), 즉, 도어 개방각이 0-90° 사이의 제1 구간(a)과, 도어 개방각이 90-135° 사이의 제2 구간(b)과, 도어 개방각이 135-180° 사이의 제3 구간(c)으로 나누어진다.

상기 3개의 구간(a-c) 중 제1 구간(a)은 상기 가동체(60)의 피스톤(62)가 승하강하는 개방각이 0-90° 사이의 구간으로서 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)의 캠선도 각도(α)는 제2구간(b)의 각도(β)보다 상대적으로 더 크게 설정하여 피스톤(62)의 상승시 효율을 증대시켜서 유압회로의 저항과 토션스프링(76)의 비례적인 복원력 저하로 인한 닫힘력 손실을 보완하고 있다.

통상적으로 상기 제1 구간(a), 즉 개방각이 0-90° 사이의 구간에서는 사용자의 안전을 위하여 체크밸브(63)에 의해 도어의 복귀속도를 일정속도로 제한하여 지연시키고 있다. 그러나, 도어의 자동 복귀를 완성하기 위해서는 도어에 설치된 래치가 문틀에 설치된 잠금장치에 결합될 수 있는 최종 닫힘력을 갖고 있어야 한다.

도시된 실시예의 본 발명에서는 리턴스프링이 생략된 구조이므로 도어 개방 각 70°에서 클러칭(clutching)되어 70°를 초과할 때 토션스프링(76)의 역트위스팅을 정지시키고, 개방각 70° 미만으로 될 때 클러칭 동작을 해제하여 역트위스팅된 토션스프링(76)의 복원력을 캠샤프트(50)에 작동시켜 도어의 복귀에 직접적인 영향력을 미치도록 설정되어 있다.

따라서, 제1 구간(a)에서는 사용자의 도어 개방에 따라 내부클러치(73) 및 캠샤프트(50)를 왼나사 방향으로 회전시키며, 가동체(60), 즉 피스톤(62)가 하강하므로 체크밸브(63)는 동작하지 않고, 토션스프링(76)은 70°를 초과할 때 까지 개방각에 비례하여 역트위스팅이 이루어지게 된다.

그러나, 도어의 자동복귀 시에는 개방각 70° 미만에서부터 클러치 장치(70)의 클러칭 동작이 해제되어 역트위스팅 상태에 있는 토션스프링(76)으로부터 복원력이 내부클러치(73) 및 캠샤프트(50)를 오른나사 방향으로 회전시킨다. 그 결과, 피스톤(62)는 토션스프링(76)의 탄성력이 인가되어 도어를 초기위치로 완전 복귀(잠금)시키게 된다.

70°를 초과하여 90°에 도달할 때 까지 클러치 장치(70)는 클러칭(clutching)되어 있는 상태, 즉 토션스프링(76)의 역트위스팅이 정지된 상태이고, 피스톤(62)는 계속 하강하여 체크밸브(63)는 동작하지 않으므로, 도어 개방에 따라 내부클러치(73) 및 캠샤프트(50)는 쉽게 왼나사 방향으로 회전되어 사용자는 큰 힘을 들이지 않고 도어를 개방할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 도어, 특히 대형 도어의 자동복귀 시에 래치가 문틀에 설치된 잠금장치에 결합될 수 있는 닫힘력을 갖도록 하부 챔버에 리턴 스프링을 구 비하는 것도 가능하며, 이 경우는 클러치 장치(70)의 클러칭(clutching) 개시각을 개방각 30°로 설정하여 개방각 30°에서 클러칭되어 30°를 초과할 때 토션스프링(76)의 역트위스팅을 정지시키고, 개방각 30° 미만으로 될 때 클러칭 동작을 해제하여 역트위스팅된 토션스프링(76)의 복원력을 리턴 스프링의 복원력에 부가하여 캠샤프트(50)에 작동시킬 수도 있다.

또한, 제2 구간(b), 즉 개방각 90-135° 사이의 구간에서는 클러치 장치(70)는 클러칭(clutching)되어 있는 상태, 즉 토션스프링(76)의 역트위스팅이 정지된 상태이고, 피스톤(62)는 하사점까지 계속 하강하여 체크밸브(63)는 동작하지 않으므로, 도어 개방에 따라 내부클러치(73) 및 캠샤프트(50)는 쉽게 왼나사 방향으로 회전되어 사용자는 큰 힘을 들이지 않고 도어를 개방할 수 있다.

한편, 제2 구간(b)에서 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)의 캠선도 각도(β)를 제1구간(a)의 각도(α)보다 상대적으로 더 작게 설정하고 있으나, 이는 캠샤프트(50) 원통부(53)의 제한된 영역 내에서 피스톤(62)의 승/하강용 캠선도를 0~180° 범위로 배치하기 위한 것일 뿐이다.

본 발명에서는 압축스프링인 리턴스프링을 제거하고 토션스프링(76)만으로 자동 복귀를 이루고 있으며, 상기한 바와 같이 클러치 장치(70)는 70°부터 클러칭(clutching)되어 있는 상태이므로 캠선도 각도는 힌지장치의 동작에 영향을 미치지 않는다.

또한, 피스톤(62)이 하사점에 도달한 상태인 제3 구간(c), 즉 개방각 135-180° 범위에서는 캠선도 각도를 제로(0)로 설정하여 오일(유체) 유동량을 제로(0) 로 만들어 도어의 개폐 시 편리하게 해주며 또한, 하부 챔버에 리턴 스프링 삽입 시, 자동복귀를 차단하는 구간으로서, 도어(1)가 개방된 상태의 각도를 유지한다.

종래의 힌지장치에서는 도어 개방 시 도어를 0°에서부터 완전 개방되는 180°까지 갈수록 도어 개방에 소요되는 열림력은 개방각에 정비례하여 증가하게 되어 도어를 개방하는데 많은 힘을 필요로 하였으나, 본 발명의 경우에는 제1 구간(a)의 70°까지는 도어의 닫힘력을 보존하기 위해 종래와 유사한 열림력이 필요로 하지만 제1 구간(a)의 개방각 70°부터는 클러치 장치(70)의 작동에 따라 토션스프링(76)은 역트위스팅을 정지시킬 수 있어 개방각 70° 이내의 구간에 비하여 열림력이 크게 감소되어 도어를 손쉽게 개방할 수 있다.

5. 힌지장치의 동작

이하에 본 발명의 힌지장치에 대한 전체 동작을 설명한다. 이 경우 도 6a 내지 도 6d에 도시된 클러치 장치(70)는 클러칭 정지개시각이 90°로 설정되어 있으나, 본 설명에서는 토션스프링만을 채용하는 비교적 소형 도어의 힌지장치를 설명하는 것이므로 클러칭 정지개시각이 70°로 설정되어 있는 경우를 예를들어 힌지장치 동작을 설명한다.

5-1. 도어 개방시

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 힌지장치는 도 6a와 같이 도어가 닫혀진(즉, 정지된) 상태에서 이를 개방시키면 즉, 도어(1)가 열릴 때 제1 경첩(21)과 상부캡(31)을 통하여 캠샤프트(50)의 샤프트(51)에 외부 회전력이 전달됨으로써, 그 내부의 구성요소들이 다음과 같이 작동된다.

도어(1)가 닫혀져 있는 도 6a의 초기상태에서 사용자가 도어를 열면, 상기 캠샤프트(50)의 샤프트(51)와 내부클러치(73)가 도 6b와 같이 한쌍의 롤러핀(75)을 포함한 상태로 왼나사 방향으로 회전하면서 토션스프링(76)도 역 트위스팅되어 탄성력이 발생하게 된다.

이와 동시에 캠샤프트(50)에 왼나사 방향의 회전력이 전달되므로, 제1, 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)과, 외부클러치(71)와 일체로 형성된 가이드홀 형성부(71a)의 한쌍의 수직가이드홀(78)에 양단부가 삽입되어 있는 가이드 핀(67)은 캠샤프트(50)의 회전에 따라 제1, 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)을 따라 하부방향으로 이동된다. 이 경우, 하부방향으로 이동하는 가이드 핀(67)과 피스톤 로드(61)를 통하여 연동하는 피스톤(62)에는 하부방향으로 이동하려는 힘이 작동하게 된다.

이에 따라 상기 피스톤(62) 하측 즉, 하부 챔버(93)에 위치한 오일은 제2 유로(68c)의 개폐볼(63a)이 상방향으로 이동하면서 제2 유로(68c)를 통해 상부 챔버(91)로 이동한다. 즉, 도어의 개방시에 체크밸브(63)는 OFF 상태로 되어 이를 통해 많은 양의 오일이 빠르게 하부 챔버(93)로부터 상부 챔버(9)로 이동한다.

그러면, 상기 가이드 핀(67)은 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)에서의 작동상태와 같이 제1 구간(a)에서 이동하면서 가동체(60)는 토션스프링(76)을 역트위스팅하며 하강하게 된다.

또한, 피스톤 로드(61)가 하향 이동하면서 제1 유로(68a) 속으로 테이퍼 형성된 유압제어봉(45)이 계속 진입하면서 제1 유로(68a)를 통한 오일 통과량이 점차적으로 감소하게 되나, 대부분의 많은 양의 오일은 OFF 상태의 체크밸브(63)를 통 하여 빠르게 하부 챔버(93)로부터 상부 챔버(9)로 이동하므로 피스톤(62)는 빠르게 하강한다.

더욱이, 도어의 회전각이 70°가 되면 도 6c와 같이 한쌍의 롤러핀(75)이 내부클러치(73)의 제1 삽입홈(74a)으로부터 이탈되어 외부클러치(71)의 제2 삽입홈(74c)으로 삽입되어, 도어의 회전각이 70° 이상이 될 경우, 도 6d와 같이 내부클러치(73)의 회전이 중단되고 캠샤프트(50)의 샤프트(51) 만이 회전함에 따라 토션스프링(76)의 탄성력 증가는 도어의 회전각의 70°를 기준으로 하여 멈추게 된다.

이 경우 제1 삽입홈(74a)에 걸리는 롤러핀(75)은 그 중심점 이하로 삽입되어 있다. 따라서, 도 6c에서 롤러핀(75)은 토션 스프링(76)에 의해 비틀림 힘을 받게 되면 제2 삽입홈(74c)에 도달할 때 바깥으로 뻗어나가는 힘이 작용하여 제2 삽입홈(74c)으로 빠져나가게 된다.

그리고, 상기 토션스프링(76)의 탄성력 증가가 멈춘 상태에서 사용자가 계속 도어를 회전시켜 캠샤프트(50)도 지속적으로 회전되는 경우 체크밸브(63)도 OFF 상태에 있으므로, 도어 회전각이 90°인 제2 구간(b)에 도달하게 되고, 계속하여 하사점인 개방각 135°에 도달할 때 까지 피스톤(62)는 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)의 제2 구간(b)을 따라 하강하여 큰 저항 없이 사용자는 도어를 개방할 수 있다.

그후, 사용자가 계속 도어를 회전시켜서 135-180°의 제3 구간(c)으로 진입함에 따라 도어는 그 이동이 제한되어 피스톤(62)은 하사점에 위치한 상태로 더 이 상 하강하지 않고, 캠샤프트(50)의 회전만이 이루어지는 상태, 즉 도어의 일시 정지상태가 유지된다.

5-2. 도어 클로징시

한편, 도어의 개방각이 180-135°인 도어의 일시 정지상태를 벗어나 개방각이 135-90°인 제2 구간(b)에서는, 사용자가 도어를 회전시켜 캠샤프트(50)에 오른나사 방향으로 외력이 전달될 때, 한쌍의 수직가이드홀(78)에 양단부가 삽입되어 있는 가이드 핀(67)은 캠샤프트(50)의 회전에 따라 제1, 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)을 따라 상부방향으로 이동하게 된다.

이와 같이 사용자가 도어를 닫을 때 가이드 핀(67)이 캠샤프트(50)의 회전에 따라 제1, 제2 승하강 안내홀(54a, 54b) 및 수직가이드홀(78)을 따라 상부방향으로 수직으로 상승하면, 가이드 핀(67)에 연결된 피스톤로드(61)와 피스톤(62)은 상부방향으로 이동하기 시작한다.

이 때, 상부 챔버(91)의 오일은 피스톤(62)의 상승에 의해 압력을 받으면 제2 유로(68c)를 통해 하부 챔버(93)로 이동하려는 압력이 발생된다. 이 경우, 개폐볼(63a)이 제2 유로(68c)를 클로징함에 따라 체크밸브(63)가 ON 상태가 되어, 제2 유로(68c)를 통하여 흐르지 못하고 제1 유로(68a)를 거쳐 하부 챔버(93)로 빠져나가면서 135-90° 구간에서는 상대적으로 저속의 제1 속도로 상승할 수 있다.

또한, 이 경우 피스톤(62)의 상승에 따라 제1 유로(68a)에 삽입되어 있는 유압제어봉(45)은 점차적으로 직경이 작은 부분으로 이동하게 되어 제1 유로(68a)를 통과하는 오일의 유동량은 점차적으로 증가하게 된다. 따라서, 상기 제1 속도는 일 정하게 증가하여 사용자의 부담을 덜어주게 된다.

그후, 피스톤(62)가 상승하여 제1 구간(a)의 개방각 90-70° 구간에 진입하면 제1 구간(a)의 캠선도 각도(α)가 제2구간(b)의 각도(β)보다 상대적으로 더 크게 되어 있으므로 마찰저항이 감소하게 되어, 제1 유로(68a)를 통과하는 오일의 유동량이 더욱더 증가한다는 점에서 피스톤(62)의 상승속도는 상기 제1 속도보다 증가한 제2 속도를 가질 수 있게 된다. 이러한 속도의 변화는 사용자가 인가하는 회전력에 의존하는 것이므로 사용자에 의한 제어가 가능하며, 이 경우 도어 클로징에 대한 사용자의 부담은 크게 느끼지 않게 된다.

그후, 피스톤(62)가 상승하여 개방각 70-0° 구간에 진입하면 피스톤(62)의 상승에 따라 샤프트(51)가 오른나사 방향으로 회전하여 도어의 개방각이 70° 이하로 되면 상기 롤러핀(75)은 외부클러치(71)의 제2 삽입홈(74c)으로부터 이탈되어 샤프트(51)의 제1 삽입홈(74a)으로 삽입된다. 이 경우 제2 삽입홈(74c)에 걸리는 롤러핀(75)은 그 중심점 이하로 삽입되어 있다. 따라서, 토션스프링(76)의 탄성복원력에 의해 초기설정 방향, 즉 오른나사방향으로의 회전력을 받고 있는 내부 클러치(73)가 롤러핀(75)에 회전 힘을 가하게 되면 롤러핀(75)은 제2 삽입홈(74c)으로부터 이탈하여 내부 클러치(73)와 함께 오른나사방향으로 회전하게 된다.

이에 따라 정지되어 있던 내부클러치(73)가 토션스프링(76)의 탄성복원력에 의해 초기설정 방향, 즉 오른나사방향으로의 회전력을 인가받고, 이는 롤러핀(75)을 통하여 샤프트(51)에 오른나사방향의 회전력을 인가하면서 도어에 닫힘력을 제공한다.

따라서, 피스톤(62)은 샤프트(51)에 대한 토션스프링(76)의 강한 탄성복원력을 받게 되므로 제1 유로(68a)를 통하여 상부 챔버(91)로부터 하부 챔버(93)로 상기한 135-70° 구간보다 더 많은 유동량으로 오일이 흐르게 되어, 빠른 속도로 상승하게 된다.

이 경우, 개폐볼(63a)이 제2 유로(68c)를 완전 클로징함에 따라 체크밸브(63)가 ON 상태가 되어, 제2 유로(68c)를 통하여 흐르지 못하고 제1 유로(68a)를 통하여 상부 챔버(91)로부터 하부 챔버(93)로 오일이 흐르게 된다.

그러나, 제1 유로(68a)를 통한 오일량은 계속 증가하므로 피스톤(62)의 승강속도는 가속이 붙게 된다. 따라서, 도어는 초기위치까지 복귀되어 도어의 래치에 의한 잠금상태로 되고, 상기 피스톤(62)는 초기상태의 위치로 복귀하게 된다.

상기와 같이 본 발명의 힌지장치에서는 도어 닫힘 시 토션스프링(76)만을 채용함에 따라 피스톤(62)의 제1 및 제2 유로(68a,68c)에 의해 형성되는 유압회로는 단지 도어의 닫힘 속도를 낮추는 댐퍼로서의 역할만을 수행하므로, 다단 속도 제어가 이루어지는 것은 아니다.

그러나, 단일의 토션스프링(76)을 채용하는 경우 토션스프링과 리턴스프링을 동시에 채용하고 있는 종래기술보다 효율적인 스프링의 도어 닫힘력을 이용할 수 있게 된다.

즉, 리턴스프링으로 사용되는 압축스프링은 피스톤을 수직운동시키며, 이 수직운동은 캠샤프트의 회전운동으로 변환되어 도어의 복귀력으로 제공되는 것으로 직선운동을 회전운동으로 변환하는 과정에서 에너지 손실이 발생하여, 도어 개방시 에 요구되는 열림력의 30%만이 도어의 닫힘력으로 발휘되고 있다.

이에 반하여 토션스프링은 도어의 개방에 따라 역트위스팅된 토션스프링(76)의 복원력은 회전모멘트이므로, 클러치 장치(70)의 클러칭(clutching)이 해제되는 경우 토션스프링(76)의 복원력은 바로 캠샤프트를 회전 운동시키도록 작용하게 되어 회전운동으로 변환하는 과정의 에너지 손실이 적으며, 그 결과 열림력의 50-70%가 도어의 닫힘력으로 발휘되고 있어, 20~40%의 변환효율이 상승되는 효과가 나타난다.

따라서, 본 발명에서는 단일의 토션스프링(76)을 채용할지라도 스프링의 닫힘력에 기여하는 효율이 높고, 또한 리턴스프링의 제거에 따른 길이의 축소분 일부를 토션스프링의 길이 증가에 활용함에 의해 도어의 닫힘력을 보상할 수 있게 된다. 그 결과, 본 발명에서는 하부 챔버에 삽입되는 리턴스프링을 삭제하면서 실링캡과 볼베어링 등을 모두 제거할 수 있게 되어 부품의 단순화와 조립성의 향상을 도모할 수 있게 되었다.

6. 힌지장치 설치방법

도 7은 본 발명의 힌지장치를 상부캡이 결합된 상부 몸통과 나머지 부분으로 쉽게 분해/조립이 이루어지는 구조를 설명하기 위한 분해도, 도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도어용 자동복귀 힌지장치의 설치과정을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 힌지장치는 도 7과 같이 제1 경첩(21)이 일체로 형성되고, 상단부에 상부캡(31)이 결합된 상부 몸통(11)과, 나머지 부분으로 쉽게 분해/조립이 이루 어질 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 도어(1)와 문틀(3)의 미리 설정된 위치에 각각 상부 몸통(11)의 제1 경첩(21)과 하부 몸통(13)의 제2 경첩(23)을 고정나사(22a)를 이용하여 고정시킨 후, 도어(1)를 들어서 상부 몸통(11)을 하부 몸통(13)으로부터 돌출된 샤프트(51)에 단순 결합시키면 간단하게 조립이 이루어지게 된다.

그 결과 종래에는 상부 및 하부 몸통의 분리가 쉽게 이루어질 수 있는 구조가 아니므로 도어의 설치시에 다른 한 사람이 협조하여 도와주는 것을 필요로 하였으나, 본 발명에서는 혼자서 자동복귀 힌지장치를 구비한 도어의 설치가 이루어질 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 도 2a와 같이, 상부 몸통(11)으로부터 내부 클러치(73)의 관통구멍(73a)을 관통하여 샤프트(51)에 형성된 요홈(51a)에 선단부가 고정됨에 따라 클러치 장치(70)의 기능을 정지시키기 위한 프리셋 스크류(72)를 구비하고 있다.

따라서, 본 발명에서는 힌지장치를 설치할 때, 미리 프리셋 스크류(72)를 조임에 의해 내부 클러치(73)와 샤프트(51)를 일체화시켜서 클러치 장치(70)의 기능을 정지시키고 설치 테스트가 완료된 경우 프리셋 스크류(72)를 풀어줌에 의해 클러치 장치(70)의 기능이 정상적으로 작동할 수 있게 할 수 있다.

일반적으로 제작상의 문제 등에 의해 도어가 문틀에 정확하게 일치하여 설치되지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 도어만의 설치상태를 확인하기 위하여 자동복귀 기능이 있는 힌지장치를 일반 힌지와 같이 클러치 장치를 정지시킴에 의해 자동복귀 기능은 정지되고, 댐퍼 기능만이 살게 되어 확인 작업이 쉽게 이루어질 수 있다.

자동복귀 기능이 있는 힌지장치에 이러한 기능이 없는 경우는 힌지장치는 닫혀 있는 상태로 되어 있으나, 도어는 열려 있는 상태에서 설치를 하여야 하므로, 닫혀 있는 힌지장치를 강제로 열린 상태로 하기 위해 큰 힘을 사용하여 벌려야하는 문제가 있게 된다.

도 8a와 같이 상기한 방법에 따라 도어(1)와 문틀(3) 사이에 힌지장치(10)를 설치한다. 그후, 도 8b와 같이 도어(1)를 여닫아 도어의 부하를 확인한다. 이어서, 도 8c와 같이 도어(1)를 90° 이상 열어서 힌지장치 측면에 위치한 프리셋 스크류(72)가 보이도록 한다. 그후, 도 8d와 같이 렌치(5)를 이용하여 프리셋 스크류를 풀어줌에 의해 클러치 장치(70)의 기능을 복원시키고, 도 8e와 같이 도어(1)를 여닫아서 힌지장치(10)의 동작상태를 확인한다.

7. 제1변형예 힌지장치

상기 기본 실시예에서는 도어의 클로징에 따라 피스톤이 상승할 때 피스톤로드에 형성된 유로(68a)에 삽입되어 있는 유압제어봉(45)이 테이퍼 형상을 갖고 있으므로, 피스톤의 승강에 따라 일정하게 오일의 유동량이 증가하여 닫힘력을 보강하게 된다.

도 9a에 도시된 제1변형예의 힌지장치는 도어의 클로징에 따라 피스톤이 승강할 때 오일의 유동량이 크게 감소함과 동시에 일정하게 유지되어 미세한 속도 제어가 필요 없는 경우에 적용되며, 도시된 바와 같이 체크밸브가 내장된 유로(68c) 에 노치부(69)를 갖는 체크밸브(63)를 구비한다.

즉, 이러한 제1변형예는 상기한 기본 실시예와 비교할 때 체크밸브(63)에 도어 클로징시에 균일한 댐핑력을 제공하는 노치부(69)를 구비하고, 피스톤 로드 내부를 관통하는 유로와 이 유로에 선단부가 삽입되는 유압제어봉이 제거된 더욱 단순화된 구조를 제공하게 된다.

상기한 제1변형예 구조의 힌지장치에서 도어 개방시의 동작은 기본 실시예와 실질적으로 동일하게 이루어지고, 단지 도어의 클로징시에 차이가 발생한다. 즉, 도어의 클로징에 따라 피스톤(62)이 상승하면 상부 챔버(91)의 오일은 상승하는 피스톤(62)에 의해 압력을 받게 되어 체크밸브(63)에 형성된 유로(68c)를 통해 하부 챔버(93)로 이동하게 된다. 이 경우 체크밸브(63)의 개폐볼(63a)이 유로를 클로징함에 따라 오일은 좁은 단일 노치부를 통해 하부 챔버(93)로 적은 오일량 만큼씩 일정하게 빠져나가면서 피스톤(62)은 상승하게 된다.

상기한 제1변형예의 힌지장치는 오일의 유동량이 크게 감소하여 일정한 속도로 느리게 상승하므로, 미세한 속도 제어가 필요없고 일정한 시간 안에 도어의 클로징이 이루어지는 것이 요구될 때 적합한 유압회로이다. 제1변형예의 힌지장치는 유압제어봉, 조절볼트, 지지대 등이 제거되었으므로 힌지장치의 전체 길이가 더욱더 감소하며 부품의 단순화가 얻어진다.

8. 제2변형예 힌지장치

또한, 도 9b에는 제1변형예와 유사하게 도어의 클로징에 따라 피스톤이 승강할 때 오일의 유동량이 크게 감소함과 동시에 일정하게 유지되어 미세한 속도 제어 가 필요 없는 경우에 적용된다.

도시된 제2변형예의 힌지장치에서 체크밸브(63)는 기본 실시예와 동일하게 유지하고, 도어 클로징시에 균일한 댐핑력을 제공하는 기능은 상기한 제1변형예와 동일하도록 피스톤 로드(61) 내부를 관통하는 유로(68a)의 입구에 중앙에 관통구멍(65a)이 형성된 유량 설정용 부싱(65)이 결합되어 있으며, 상기 유로(68a)에 선단부가 삽입되는 유압제어봉이 제거된 더욱 단순화된 구조를 제공하게 된다.

상기한 제2변형예 구조의 힌지장치에서 도어 개방시의 동작은 기본 실시예와 실질적으로 동일하게 이루어지고, 단지 도어의 클로징시에 차이가 발생한다. 즉, 도어의 클로징에 따라 피스톤(62)이 상승할 때 상부 챔버(91)의 오일은 상승하는 피스톤(62)에 의해 압력을 받게 되어 체크밸브(63)가 동작하므로 유로(68c)를 통해 하부 챔버(93)로 이동하지 못하고, 피스톤 로드(61)의 관통구멍(68b)을 통하여 유로(68a), 유량 설정용 부싱(65)의 작은 관통구멍(65a)을 통하여 하부 챔버(93)로 적은 오일량 만큼씩 일정하게 빠져나가면서 피스톤(62)은 상승하게 된다.

상기한 제2변형예의 힌지장치는 제1변형예의 힌지장치와 동일하게 유압제어봉, 조절볼트, 지지대 등이 제거되었으므로 힌지장치의 전체 길이가 더욱더 감소하며 부품의 단순화가 얻어질 수 있다.

9. 제2실시예 회전/직선 운동변환장치

상기한 기본 실시예 및 제1 및 제2 변형예에서는 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위하여 도 3a 및 도 3b에 도시된 제1실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59)를 적용하여 구현되었으나, 다른 방식의 회 전/직선 운동변환장치를 적용하여 구현되는 것도 가능하다.

도 10a 내지 도 10d는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도 및 길이방향 단면도이다.

이하의 실시예 설명에서 상기한 기본 실시예와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 부재번호를 부여하고 이에 대한 설명은 생략한다.

회전/직선 운동변환장치는 캠선도가 형성된 한쌍의 이동 대칭형 승하강 안내홀 형성부와, 피스톤(62)과 그 연결부를 승하강 안내홀을 따라 이동시키기 위한 가이드 핀과, 피스톤(62)과 피스톤으로부터 연장된 연결부로 이루어진 가동체(60)의 상하 이동이 이루어지도록 안내하는 수직가이드홀(78)을 구비한 가이드홀 형성부를 포함하여야 한다.

제2실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59a)는 샤프트(51)의 상단부에 형성되는 클러치 장치(70)에는 영향을 미치지 않고 변경이 이루어진다.

제2실시예에서 캠선도가 형성된 한쌍의 승하강 안내홀(54)은 외주부가 하부몸통(13)에 고정된 외부 클러치(71)의 하측에 연장 형성된 원통부(171)에 형성되고, 한쌍의 수직가이드홀(78)은 샤프트(51)의 하단부에 중간크기의 직경으로 연장된 원통부(153)에 상하방향으로 서로 대향하여 형성되어 있으며, 원통부(153) 내부에 삽입된 피스톤로드(61)의 상단부, 원통부(153)의 수직가이드홀(78) 및 원통부(171)의 승하강 안내홀(54)을 관통하여 가이드 핀(67)이 결합되어 있다.

이 경우 상기한 캠선도가 형성된 한쌍의 승하강 안내홀(54)은 제1실시예와 동일하게 형성되어 있다.

따라서, 제2실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59a)는 도어의 개방에 따라 샤프트(51)가 회전하면, 가이드 핀(67)이 샤프트(51)와 함께 한쌍의 승하강 안내홀(54)을 따라 회전하면서 한쌍의 수직가이드홀(78) 내에서 하방향으로 이동하게 되고, 그 결과 피스톤로드(61)와 연결된 피스톤(62)도 회전하면서 하방향으로 소정 거리 하강한다.

상기한 제2실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59a)는 캠선도가 형성된 한쌍의 승하강 안내홀(54)이 큰 직경으로 이루어진 원통부(171)에 형성되므로 캠선도의 길이가 상대적으로 증가하게 된다. 이와 같이 캠선도의 길이가 증가하면 피스톤(62)의 상하 이동거리 또한 증가하면서 이동하는 유량이 증가하게 된다.

한편, 종래에 힌지장치의 유압회로에서 오일의 이동 유량이 작은 경우 온도변화가 크게 일어날 때 피스톤의 승하강 속도제어에 어려움이 있었으나, 상기와 같이 이동하는 유량이 증가함에 따라 이러한 문제가 발생하지 않게 된다.

10. 제3실시예 회전/직선 운동변환장치

도 11a 내지 도 11d는 각각 본 발명의 제3실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도 및 길이방향 단면도이다.

제3실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59b)는 캠선도가 형성된 한쌍의 승하강 안내홀(54)은 외부 클러치(71)의 하측에 중간크기의 직경으로 연장 형성된 원통부(172)에 형성되고, 수직가이드홀(78)은 샤프트(51)의 하단부에 샤프트(51)와 동일한 소 직경으로 연장된 연장샤프트(151)에 상하방향으로 관통 형성되어 있으며, 피스톤로드(161)는 원통형상으로 피스톤(62)으로부터 일체로 연장 형성되어 있다.

또한, 원통형 피스톤로드(161)에 형성된 한쌍의 대향하는 핀구멍(162), 원통부(172)에 캠선도가 형성된 한쌍의 승하강 안내홀(54), 연장샤프트(151)에 상하방향으로 관통 형성된 수직가이드홀(78)에는 가이드 핀(67)이 결합되어 있다.

따라서, 제3실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59b)는 도어의 개방에 따라 샤프트(51)가 회전하면, 가이드 핀(67)이 샤프트(51)와 함께 한쌍의 승하강 안내홀(54)을 따라 회전하면서 수직가이드홀(78) 내에서 하방향으로 이동하게 되고, 그 결과 가이드 핀(67)과 연결된 원통형 피스톤로드(161)와 피스톤(62)도 회전하면서 하방향으로 소정 거리 하강한다.

상기한 제3실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59b)는 샤프트(51)와 연장샤프트(151)가 동일한 직경으로 형성되므로 가공성이 높게 된다.

11. 제4실시예 회전/직선 운동변환장치

도 12a 내지 도 12d는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도 및 길이방향 단면도이다.

제4실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59c)는 캠선도가 형성된 한쌍의 승하강 안내홀(54)은 외주부가 하부몸통(13)에 고정된 외부 클러치(71)의 하측에 연장 형성된 원통부(171)에 형성되고, 수직가이드홀(78)은 샤프트(51)의 하단부에 샤프트(51)와 유사한 소 직경으로 연장된 연장샤프트(152)에 상하방향으로 관통 형성되어 있으며, 피스톤로드(163)는 중간 크기의 원통형상으로 피스톤(62)으로부터 일체로 연장 형성되어 있다.

또한, 원통부(171)에 캠선도가 형성된 한쌍의 승하강 안내홀(54), 상기 원통부(171)에 삽입되는 원통형 피스톤로드(163)에 형성된 한쌍의 대향하는 핀구멍(162), 연장샤프트(151)에 상하방향으로 관통 형성된 수직가이드홀(78)에는 가이드 핀(67)이 결합되어 있다.

따라서, 제4실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59c)는 도어의 개방에 따라 샤프트(51)가 회전하면, 가이드 핀(67)이 샤프트(51)와 함께 한쌍의 승하강 안내홀(54)을 따라 회전하면서 수직가이드홀(78) 내에서 하방향으로 이동하게 되고, 그 결과 가이드 핀(67)과 연결된 원통형 피스톤로드(163)와 피스톤(62)도 회전하면서 하방향으로 소정 거리 하강한다.

상기한 제4실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59c)는 제2실시예와 유사하게 캠선도가 형성된 한쌍의 승하강 안내홀(54)이 큰 직경으로 이루어진 원통부(171)에 형성되므로 캠선도의 길이가 증가하여 유량 제어에 이점이 있고, 샤프트(51)와 연장샤프트(152)가 동일한 직경으로 형성되므로 가공성이 높게 된다.

12. 제5실시예 회전/직선 운동변환장치

도 13a 내지 도 13d는 각각 본 발명의 제5실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도 및 길이방향 단면도이다.

제5실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59d)는 상단부가 상기 하부 몸통(13)의 내주면에 설치되며 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀(54)이 관통 형성되는 원통부(171)와, 상기 샤프트(51)에서 원통부(171)의 내부로 연장 형성되며 수직방향으로 다수의 수직가이드돌기(152a)를 갖는 연장샤프트(152)와, 상기 피스톤(62)으로부터 연장 형성되며 상단부에 대향하는 한쌍의 핀구멍(162)이 형성되고 내주부에 상기 연장샤프트(152)의 다수의 수직가이드돌기(152a)에 대응하는 요홈(163b)이 형성되고, 외주부에 상기 원통부(171)가 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 피스톤로드(163)와, 상기 원통형 피스톤로드(163)에 형성된 대향하는 한쌍의 핀구멍(162)과, 원통부(171)에 형성된 제1, 제2 승하강 안내홀(54)에 각각 결합된 제1 및 제2 가이드 핀(67a,67b)으로 구성되어 있다.

따라서, 제5실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59d)는 도어의 개방에 따라 샤프트(51)가 회전하면, 상기 가이드 핀(67a,67b)이 한쌍의 승하강 안내홀(54)을 따라 회전하면서 피스톤로드(163)도 가이드 핀(67a,67b)과 함께 회전하면서 하 방향으로 소정 거리 하강한다.

상기한 제5실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59d)는 샤프트(51)와 연장샤프트(152)가 관통구멍을 포함하고 있지 않으므로 소성가공의 일종인 전조(轉造) 가공에 의해 제조될 수 있다. 따라서, 상기한 제1 내지 제4 실시예의 샤프트는 그 내에 관통구멍을 포함하고 있어 절삭공구를 이용한 절삭가공에 의해 제조되고 있으나, 제5실시예의 샤프트는 전조 가공에 의해 제조 가능하여 가공비용을 낮출 수 있고 절삭가공에 따른 재료비의 낭비를 막을 수 있게 된다.

13. 제6실시예 회전/직선 운동변환장치

도 14a 내지 도 14d는 각각 본 발명의 제6실시예에 따른 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환장치를 나타낸 조립 사시도, 분해도 및 길이방향 단면도이다.

제6실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59e)는 캠선도가 형성된 한쌍의 승하강 안내홀 대신에 중간 크기의 원통형상으로 피스톤(62)으로부터 일체로 연장 형성된 피스톤로드(163)의 내주에는 나선형상으로 이루어진 2줄 암나사산부(163a)가 형성되어 있고 한쌍의 수직가이드홀(78)이 대향하여 수직방향으로 관통 형성되어 있으며, 2줄 암나사산부(163a)에 대응하는 2줄 숫나사산부(153a)가 샤프트(51)의 하단부에 샤프트(51)와 동일한 직경으로 연장된 연장샤프트(151)에 나선형상으로 형성되어 있다.

또한, 외주부가 하부몸통(13)에 고정된 외부 클러치(71)의 하측에 연장 형성된 원통부(171)에는 한쌍의 대향하는 핀구멍(162)이 형성되어 있으며, 상기 한쌍의 핀구멍(162)을 통하여 한쌍의 가이드 핀(67a,67b)이 피스톤로드(163)의 수직가이드홀(78)과 원통부(171)의 핀구멍(162) 사이에 결합되어 있다.

따라서, 제6실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59e)는 도어의 개방에 따라 샤프트(51)가 오른나사 방향으로 회전함에 따라, 연장샤프트(151)의 2줄 숫나사산부(153a)를 통하여 오른나사 방향의 회전력이 이에 나사결합되어 있는 2줄 암나사산부(163a)를 갖는 피스톤 로드(163)에 가해질 때, 일단이 원통부(171)의 핀구멍(162)에 결합되어 있는 가이드 핀(67a,67b)은 그의 타단이 피스톤로드(163)의 수직가이드홀(78)에 삽입되어 있어, 피스톤로드(163)는 회전이 이루어지지 못하고, 그 결과 원통형 피스톤로드(163)와 피스톤(62)은 하방향으로 소정 거리 수직으로 하강한다.

상기한 제6실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59e)는 제5실시예와 유사하게 샤프트(51)와 연장샤프트(153)가 관통구멍을 포함하고 있지 않고 나사산만을 포함하고 있으므로 소성가공의 일종인 전조(轉造) 가공에 의해 제조될 수 있다. 따라서, 상기한 제1 내지 제4 실시예의 샤프트는 그 내에 관통구멍을 포함하고 있어 절삭공구를 이용한 절삭가공에 의해 제조되고 있으나, 제5실시예의 샤프트는 전조 가공에 의해 제조 가능하여 가공비용을 낮출 수 있고 절삭가공에 따른 재료비의 낭비를 막을 수 있게 된다.

상기한 제2 내지 제6 실시예에 따른 회전/직선 운동변환장치(59b~59e)의 설명에서는 도어의 개방에 따라 샤프트(51)의 회전운동을 피스톤(62)의 축방향 직선운동(즉, 하강동작)으로 변환시켜주는 동작을 설명하였으나, 도어의 클로징시에 피 스톤(62)의 축방향 직선운동(즉, 상승동작)에 따라 샤프트(51)를 회전운동시키는 동작은 상기한 도어의 개방시에 이루어지는 동작의 역순으로 진행된다.

이 경우, 피스톤(62)에 대한 축방향 직선운동(즉, 상승동작)은 하부 챔버에 삽입되어 있는 리턴 스프링 및/또는 클러치 장치(70)와 연계된 토션 스프링의 복원력에 의해 상승력에 의해 이루어지게 된다.

14. 과압방지밸브 및 체크밸브

도 15a는 본 발명에 따른 과압방지밸브와 체크밸브를 포함하는 피스톤을 나타내는 단면도, 도 15b는 도 15a의 과압방지밸브와 체크밸브를 구성하는 부품들의 분해사시도,

도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 과압방지밸브와 체크밸브를 포함하는 피스톤(62a)은 피스톤 로드(61a)가 일체로 형성되어 가동체(60a)를 형성한다. 상기 가동체(60a)에는 피스톤(62a)의 하단부로부터 피스톤 로드(61a)의 내부로 연통하는 요홈(109)이 중앙부에 형성되며, 피스톤(62a)에 형성되는 요홈(109)은 직경이 3단계로 단계적으로 축소되는 제1 내지 제3 직경부(111-113)를 갖도록 형성된다.

직경이 가장 작은 제3직경부(113)는 피스톤 로드(61)에 연장 형성된 요홈(114)과 동일한 직경으로 형성되며, 상기 요홈(114)에는 상부 챔버(91)와 연통하도록 관통구멍(110)이 형성되어 있다.

상기 요홈(109)의 제2 직경부(112)에는 중앙부에 관통구멍(101a)이 형성되고, 대향한 양측면이 절개되어 평행하고 다른 두 측면이 곡면으로 이루어진 판형 플레이트로 이루어진 체크밸브(101)(도 15b)가 삽입되어 있으며, 상기 체크밸브(101)의 하부에는 외경이 제2 직경부(112) 보다 크고 제3 직경부(113) 보다 작고, 중앙부에 관통구멍(102a)이 형성된 과압방지밸브(102)가 삽입되어 있으며, 상기 과압방지밸브(102)의 하측에는 과압방지밸브(102) 보다 크지 않은 외경을 가지고 중앙부에 관통구멍(103a)이 형성된 접시 스프링(103)이 삽입되어 있고, 상기 과압방지밸브(102) 및 접시 스프링(103)과 제3 직경부(113)의 내주부 사이에는 과압방지링(104)이 삽입되어 있으며, 요홈(109)의 최하단부에는 과압방지링(104)과 접시 스프링(103)이 요홈으로부터 이탈되지 않고 접시 스프링(103)이 과압방지밸브(102)에 밀착된 상태를 유지하도록 과압방지고정볼트(105)의 외주부가 제3 직경부(113)의 내주부에 나사결합되어 있다.

또한, 상기 과압방지밸브(103)는 과압방지링(104)의 내경 보다 다소 작은 외경을 갖도록 설정되어, 과압이 발생하는 경우 과압을 해소하기 위한 과압해지유로(OP)를 형성하며, 상기 과압방지고정볼트(105)는 중앙부에 관통구멍(105a)이 형성되고, 그 외측에 과압 발생시에 과압해지유로(OP)를 형성하기 위한 적어도 한쌍의 관통구멍(105b,105c)이 형성되어 있다.

상기 체크밸브(101), 과압방지밸브(102), 접시 스프링(103) 및 과압방지고정볼트(105)의 중앙부에 형성된 관통구멍(101a-103a,105a)에는 유압제어봉(45)이 삽입되어 있다. 상기 과압방지밸브(102), 접시 스프링(103) 및 과압방지고정볼 트(105)의 중앙부에 형성된 관통구멍(102a,103a,105a)은 과압방지밸브(102)의 관통구멍(101a) 보다 더 크게 형성되어 있다.

상기 체크밸브(101)는 제2 직경부(112) 내에서 유압에 따라 상하로 이동이 가능하게 배치되어 있고, 제2 직경부(112)와 제3 직경부(113) 사이에는 상방향 경사면(115)을 통하여 연결되어 있고, 제2 직경부(112)와 제1 직경부(111) 사이에는 수직단차부(116)를 통하여 연결되어 있다. 상기 과압방지밸브(102), 접시 스프링(103), 과압방지링(104) 및 과압방지고정볼트(105)는 요홈(109)이 형성된 피스톤(62a)과 함께 과압방지밸브수단(100)을 형성한다.

상기 피스톤(62a)은 도어가 열릴 때 상기한 회전/직선 운동변환장치(59-59e)에 의해 하강하게 되며, 그 결과 하부 챔버(93)의 오일이 도 16a의 화살표 흐름을 따라 상부 챔버(91)로 흐르게 된다. 이 경우 하부 챔버(93)의 오일은 과압방지고정볼트(105), 접시 스프링(103) 및 과압방지밸브(102)의 중앙부에 형성된 관통구멍(105a,103a,102a)을 통과한 후, 체크밸브(101)를 제2 직경부(112)와 제3 직경부(113) 사이의 경사면(115)에 상부면 외주부가 접촉하도록 이동시킨다. 이어서, 상기 오일은 체크밸브(101)의 중앙부의 작은 관통구멍(101a)과 함께, 체크밸브(101)의 절개된 양측면과 상기 경사면(115) 사이의 큰 공간을 통하여 쉽게 이동한다. 그 결과 피스톤(62a)은 하강할 때 하부 챔버(93)의 오일로 인한 댐핑압을 크게 느끼지 않게 된다.

상기와 반대로 도어가 닫힐 때 피스톤(62a)은 상승하므로 상부 챔버(91)의 오일이 도 16b의 화살표 흐름을 따라 하부 챔버(93)로 흐르게 된다. 이 경우 체크 밸브(101)는 상측면에 압을 받아 하부면이 과압방지밸브(102)의 상부면에 접촉하도록 이동한다. 그 결과, 상부 챔버(91)의 오일은 과압방지밸브(102)의 상부면이 수직단차부(116)에 밀착되어 있기 때문에 체크밸브(101)의 외주 부분의 틈새를 따른 유로는 형성되지 못하고, 단지 체크밸브(101), 과압방지밸브(102), 접시 스프링(103) 및 과압방지고정볼트(105)의 중앙부에 형성된 관통구멍(101a-103a,105a)을 경유하는 정상유로(NP)를 통하여 소량씩 이동하게 된다. 그 결과 피스톤(62a)이 상승할 때 상부 챔버(91)의 오일로 인한 댐핑압을 크게 느끼며, 피스톤(62)은 저속으로 상승하게 된다.

한편, 상기한 과압방지밸브수단(100)은 상기 설명과 같이 사용자가 정상적인 속도로 도어를 클로징하는 경우에는 작동되지 않으며, 강풍과 같은 큰 힘을 갖는 외력이 작용하여 도어가 급속하게 클로징되는 경우에만 작동된다. 즉, 상기한 바와 같이 정상적인 속도로 도어가 개폐되는 경우에는 체크밸브(101)의 위치설정에 따라 선택적으로 유로를 차폐시킨다.

도어가 열려져 있는 상태에서 강풍 또는 사람에 의해 인위적으로 도어에 강한 닫힘력이 작용하는 경우, 피스톤(62a)은 회전/직선 운동변환장치(59-59e)를 통하여 고속 상승이 요구된다.

피스톤(62a)이 상기한 외력에 의해 순간적으로 강하고 고속으로 상승하면 상부 챔버(91)의 오일에 의해 체크밸브(101)의 상측면에 과압이 인가된다. 체크밸브(101)와 과압방지밸브(102)에 인가되는 압력이 접시 스프링(103)의 탄성력보다 크게 되는 경우 오일의 압력에 의해 접시 스프링(103)이 편평하게 펼쳐지면서 수직 단차부(116)에 밀착되어 있던 과압방지밸브(102)의 상부면이 하방향으로 이동하게 된다. 과압방지밸브(102)가 하방향으로 이동하게 되면, 도 16c의 화살표 흐름과 같이 체크밸브(101)의 외주부와 피스톤(62a)의 내주부 사이, 과압방지밸브(102)와 과압방지링(104) 사이 및 과압방지고정볼트(105)의 관통구멍(105b,105c)을 따라 형성되는 과압해지유로가 형성되어 하부 챔버(93)로 흐르게 된다.

따라서, 상부 챔버(91)의 오일이 상기한 과압해지유로(OP)와 중앙부에 형성된 관통구멍(105a,103a,102a)을 경유하는 정상유로(NP)를 통해 하부 챔버(93)로 대량으로 유입하여 과압상태를 해제한다.

그 결과, 상부 챔버(91)의 과압에 의해 하부몸통(13)과 피스톤(62a) 주변에 기밀유지를 위해 배치된 각종 O-링 중 하나가 파괴되거나 몸통이 파손되어 오일이 새는 문제를 미연에 방지할 수 있다.

그러나, 도어의 정상적인 클로징에 따라 상부 챔버(91) 내에서 발생된 압이 접시스프링(103)의 탄성력보다 작게 되는 경우, 오일의 압력에 의해 과압방지밸브(63)는 하방향으로 이동되지 않는다. 이와 같이 과압방지밸브(103)가 하방향으로 이동하지 않고 탄력적으로 피스톤(62a)의 수직단차부(116)와 접촉된 상태를 유지하게 되면, 수직단차부(116)와 과압방지밸브(103) 사이에 과압해지유로(OP)는 형성되지 않는다.

이 경우, 상기 접시스프링(103)은 과압이 발생하는 경우 변형이 이루어질 정도의 탄력계수를 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 도어의 닫힘력의 손실을 방지하는 것은 물론, 도어 개 방 시에는 클러치 장치의 클러칭이 이루어지는 도어 개방각 70° 이상부터는 토션스프링(76)의 압축 반발력을 제거할 수 있어 클러칭이 없는 경우와 비교하여 상대적으로 적은 힘으로 손쉽게 도어를 개방시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 도어가 닫힐 경우, 사용자가 도어의 개방각이 70° 이내로 되게 도어를 닫거나 또는 도어를 열었다가 도어의 개방각이 70° 이내에서 놓게 되면 도어는 초기위치로 자동 복귀동작을 수행한다.

이와 같이 클러칭 개시각을 70°로 설정하는 경우 사용자의 통상적인 도어의 개방각이 70° 이내에서 이루어지고 있는 점을 고려할 때 도어의 자동복귀 속도를 적절하게 설정한다면 급속한 도어의 복귀에 따른 안전사고를 막으면서 도어가 자동으로 복귀하도록 관리하여야 하는 부담을 덜 수 있게 된다.

상기 실시예는 예를들어, 인테리어용 실내 도어에 적용되는 몸통의 직경이 작은 슬림 타입의 힌지장치에 적용될 수 있는 것이나, 직경을 그대로 유지하면서 단지 길이만을 증가시키는 방식으로 토션스프링의 길이를 증가시킴에 의해 대형 도어에도 사용될 수 있다.

상기 실시예의 힌지장치는 하우징 역할을 하는 몸통의 직경을 슬림형으로 축소하는 대신에 줄어드는 댐핑력을 유압회로를 하나 이상 추가함에 의해 피스톤의 상승속도를 제어하는 데 충분한 댐핑력을 제공할 수 있다.

또한, 상기 실시예 설명에서는 단일의 토션스프링만을 사용하는 것을 예시하였으나, 토션스프링으로서 복원력이 작은 것을 채택하고 압축스프링을 토션스프링과 조합하여 사용하는 것도 가능하다.

더욱이, 상기 기본 실시예에서는 체크밸브로서 볼 타입을 예시하였으나, 과압방지밸브에서 예시한 바와 같이 판형상으로 이루어지는 것도 가능하다.

상기 실시예에서는 상부 및 하부 챔버에 오일이 충전되어 있는 것을 예를 들어 설명하였으나, 공기 또는 질소가스와 같은 기체가 충진되어 있는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 리턴 스프링을 삭제하여 전체 길이를 축소하고 클러치 장치와 연계된 토션스프링만으로 도어의 닫힘력을 제공함에 의해 도어의 열림력과 닫힘력에 보다 효과적으로 기여하도록 하여 스프링의 효율을 개선하며, 또한 도어의 닫힘력을 보상하도록 토션스프링의 길이를 증가시키고, 닫힘력이 강화되도록 캠선도의 경사각을 설정함에 의해 콤팩트한 구조를 가지면서도 확실하게 도어의 자동복귀를 실현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 리턴 스프링의 제거에 따라 하부 챔버에 조립되는 각종 부품들의 조립이 쉽게 이루어질 수 있고, 추가로 다른 관련 부품의 제거가 가능하게 되어 원가 절감을 기할 수 있고, 상부 몸통이 힌지장치로부터 쉽게 조립과 분해가 가능한 구조이므로 힌지장치의 설치시에 사용자 혼자서 설치가 가능하고 고장 수리가 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명에서는 경첩과 일체로 형성된 보강판을 구비함에 의해 도어가 강풍과 같은 외력에 의해 급속하게 닫히는 경우 상부 챔버내에 발생된 과압에 의해 몸통과 피스톤의 기밀유지를 위한 각종 O-링의 손상과 경첩 고정용 고정나사가 풀려지는 것을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

도어에 고정되는 제1 경첩이 일주면에 일체로 형성되고 상단부가 내측면에 요홈이 형성된 상부캡으로 막혀진 상부 몸통과;

문틀에 고정되는 제2 경첩이 일주면에 일체로 형성되고 하단부가 실링 결합되는 하부캡으로 막혀진 하부 몸통과;

상기 하부 몸통의 상단부분에 하단부가 회전 가능하게 설치되고 상단부가 상기 상부캡의 요홈에 결합되는 샤프트와;

상기 하부 몸통의 내주면을 따라 외주면이 슬라이딩 가능하게 설치되며 하부 몸통의 내부를 상/하부 챔버로 구획하는 피스톤과;

상기 도어의 회전에 따라 도어의 회전력이 샤프트에 가해질 때 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환수단과;

상기 도어의 개폐에 따라 피스톤이 하강 및 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단과;

상기 도어의 클로징시에 상기 도어를 초기위치로 복귀시키도록 회전/직선 운동변환수단에 복원력을 제공하는 복귀수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
도어에 고정되는 제1 경첩이 일주면에 일체로 형성되고 상단부가 상부캡으로 막혀진 상부 몸통과;

문틀에 고정되는 제2 경첩이 일주면에 일체로 형성되고 하단부가 실링 결합되는 하부캡으로 막혀진 하부 몸통과;

상단부가 상기 상부캡에 결합되며 상기 하부 몸통의 상단으로 연장된 샤프트와;

상기 하부 몸통의 내주면을 따라 외주면이 슬라이딩 가능하게 설치되며 하부 몸통의 내부를 상/하부 챔버로 구획하는 피스톤과;

상기 도어의 개폐에 따라 도어의 회전력이 샤프트에 가해질 때 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환수단과;

상기 피스톤에 설치되어 도어의 개폐에 연동하여 피스톤의 하강 및 상승 속도를 제어하며, 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단과;

상기 샤프트의 상단부에 일단이 고정되도록 상부 몸통에 내장되어 상기 도어를 클로징시키는 방향으로 샤프트를 회전시키기 위한 복원력을 제공하는 토션스프링과;

상기 토션스프링과 연계되어 도어 개폐시에 미리설정된 개방각을 초과하는 경우 토션스프링의 탄성력의 증가를 차단하고, 상기 개방각 이내로 되는 경우 토션스프링의 탄성력을 복원시키기 위한 클러치 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전/직선 운동변환수단은

상기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 수직방향으로 서로 대향하여 형성된 제1 및 제2 수직가이드홀을 갖는 가이드홀 형성부와;

상기 샤프트에서 연장 형성되며 외주면을 따라 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원형부를 구비하고, 도어가 회전될 때 상부 몸통에 가해지는 상대적인 외력에 의해 선회하는 캠샤프트와;

양 단부가 상기 제1, 제2 승하강 안내홀을 통하여 제1, 제2 수직가이드홀과 각각 결합되고 타단이 피스톤과 연결된 피스톤 로드의 상단부가 결합되는 가이드 핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전/직선 운동변환수단은

상기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 외주면을 따라 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 제1원통부와;

상기 샤프트에서 상기 원통부 내부로 연장 형성되며 수직방향으로 서로 대향하여 제1 및 제2 수직가이드홀이 관통 형성된 제2원통부와;

양 단부가 상기 제1원통부의 제1, 제2 승하강 안내홀을 통하여 제2원통부의 제1, 제2 수직가이드홀과 각각 결합되고 중앙부가 피스톤과 연결된 피스톤 로드의 상단부에 결합되는 가이드 핀으로 구성되어,

상기 도어가 회전될 때 상기 가이드 핀과 피스톤이 회전하면서 하강 및 상승이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전/직선 운동변환수단은

상단부가 상기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 그의 하단에 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원통부와;

상기 샤프트에서 제1원통부의 내부로 연장 형성되며 수직방향으로 관통 형성된 수직가이드홀을 갖는 연장샤프트와;

상기 피스톤으로부터 연장 형성되며 상단부에 대향하는 한쌍의 핀구멍이 형성되고 내주부에 상기 원통부가 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 피스톤로드와;

상기 원통형 피스톤로드에 형성된 대향하는 한쌍의 핀구멍, 원통부에 형성된 제1, 제2 승하강 안내홀, 연장샤프트에 상하방향으로 관통 형성된 수직가이드홀에 결합된 가이드 핀으로 구성되며,

상기 도어가 회전될 때 상기 가이드 핀과 피스톤로드가 회전하면서 하강 및 상승이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전/직선 운동변환수단은

상단부가 상기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원통부와;

상기 샤프트에서 제1원통부의 내부로 연장 형성되며 수직방향으로 관통 형성된 수직가이드홀을 갖는 연장샤프트와;

상기 피스톤으로부터 연장 형성되며 상단부에 대향하는 한쌍의 핀구멍이 형성되고 내주부에 상기 연장샤프트가 삽입되고, 외주부에 상기 원통부가 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 피스톤로드와;

상기 원통형 피스톤로드에 형성된 대향하는 한쌍의 핀구멍, 원통부에 형성된 제1, 제2 승하강 안내홀, 연장샤프트에 상하방향으로 관통 형성된 수직가이드홀에 결합된 가이드 핀으로 구성되며,

상기 도어가 회전될 때 상기 가이드 핀과 피스톤로드가 회전하면서 하강 및 상승이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전/직선 운동변환수단은

상단부가 상기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원통부와;

상기 샤프트에서 원통부의 내부로 연장 형성되며 수직방향으로 다수의 수직가이드돌기를 갖는 연장샤프트와;

상기 피스톤으로부터 연장 형성되며 상단부에 대향하는 한쌍의 핀구멍이 형성되고 내주부에 상기 연장샤프트의 다수의 수직가이드돌기에 대응하는 요홈이 형성되고, 외주부에 상기 원통부가 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 피스톤로드 와;

상기 원통형 피스톤로드에 형성된 대향하는 한쌍의 핀구멍과, 원통부에 형성된 제1, 제2 승하강 안내홀에 각각 결합된 제1 및 제2 가이드 핀으로 구성되며,

상기 도어가 회전될 때 상기 가이드 핀과 피스톤로드가 회전하면서 하강 및 상승이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전/직선 운동변환수단은

상단부가 상기 하부 몸통의 내주면에 설치되며 하단부가 연장 형성되며 하단부에 대향하는 한쌍의 핀구멍이 형성된 원통부와;

상기 샤프트에서 원통부의 내부로 연장 형성되며 외주부에 나선형상으로 이루어진 2줄 수나사산부가 형성되어 있는 연장샤프트와;

상기 피스톤으로부터 연장 형성되며 수직방향으로 서로 대향하여 관통 형성된 한쌍의 수직가이드홀을 구비하고 내주부에 상기 연장샤프트의 2줄 수나사산부에 대응하는 2줄 암나사산부가 형성되어 있으며, 외주부에 상기 원통부가 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형 피스톤로드와;

상기 원통부에 형성된 대향하는 한쌍의 핀구멍, 원통형 피스톤로드에 형성된 한쌍의 수직가이드홀에 각각 결합된 가이드 핀으로 구성되며,

상기 도어가 회전될 때 상기 원통형 피스톤로드가 수직으로 하강 및 상승이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제3항에 있어서, 상기 제1, 제2 승하강 안내홀은 각각 제1 캠선도 각도로 이루어진 제1 승하강 구간, 상기 제1 캠선도 각도보다 상대적으로 더 작은 제2 캠선도 각도로 이루어진 제2 승하강 구간 및 캠선도 각도가 제로인 정지 구간으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도어의 복귀에 따라 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단은

선단이 가이드 핀에 연결되어 캠샤프트의 원통부 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하단이 피스톤의 중앙에 연결되며 오일이 상/하부 챔버 간에 유동할 수 있는 제1 유로를 구비한 피스톤 로드와;

상기 피스톤에 설치되어 도어 개방시에 하부챔버로부터 상부챔버로 이동하는 오일의 유로를 개방하고, 도어의 클로징시에 상부챔버로부터 하부챔버로 이동하는 오일의 유로를 차단하는 적어도 하나의 체크밸브와;

상기 도어의 클로징시에 승강하는 피스톤의 승강속도를 제어하기 위한 승강속도제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제10항에 있어서, 상기 승강속도제어수단은

선단부가 상기 피스톤 로드의 제1 유로에 삽입되어 제1 유로를 통하여 상부 챔버로부터 하부 챔버로 이동하는 오일의 유동량을 제어하기 위한 유압제어봉으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도어의 복귀에 따라 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단은

선단이 가이드 핀에 연결되어 캠샤프트의 원통부 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하단이 피스톤의 중앙에 일체로 연결되며 오일이 상/하부 챔버 간에 유동할 수 있는 제1 유로를 구비한 피스톤 로드와;

상기 피스톤 로드의 제1 유로와 연통되는 피스톤의 중앙에 형성되어 도어 개방시에 하부챔버로부터 상부챔버로 이동하는 오일의 유로를 개방하고, 도어의 클로징시에 상부챔버로부터 하부챔버로 이동하는 오일의 유로를 적은 양으로 제한하는 체크밸브와;

선단부가 상기 체크밸브를 통하여 피스톤 로드의 제1 유로에 삽입되어 도어의 클로징시에 승강하는 피스톤의 승강속도를 제어하기 위한 유압제어봉으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제12항에 있어서, 상기 유압제어봉은 선단부를 향하여 점차적 직경이 감소하는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제12항에 있어서, 상기 유압제어봉은 도어의 개방각에 따라 제1유로를 통하여 이동하는 오일의 유동량을 가변시키도록 고속구간설정부와 저속구간설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제12항에 있어서, 상기 체크밸브는 외력에 의해 피스톤이 고속으로 상승하도록 요구되어 상부 챔버가 미리 설정된 압력이상으로 증가하는 경우 과압을 해지하기 위한 과압방지수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도어의 복귀에 따라 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단은

선단이 가이드 핀에 연결되어 캠샤프트의 원통부 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하단이 피스톤의 중앙에 연결되며 오일이 상/하부 챔버 간에 유동할 수 있는 제1 유로를 구비한 피스톤 로드와;

상기 피스톤의 적어도 하나의 제2 유로에 설치되어 도어 개방시에 하부챔버로부터 상부챔버로 이동하는 오일의 유로를 개방하고, 도어의 클로징시에 상부챔버로부터 하부챔버로 이동하는 오일의 유로를 차단하는 적어도 하나의 체크밸브와;

상기 피스톤 로드의 제1 유로에 삽입되어 도어의 클로징시에 승강하는 피스톤의 승강속도를 일정하게 제어하기 위한 유량 설정용 부싱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도어의 복귀에 따라 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단은

선단이 가이드 핀에 연결되어 캠샤프트의 원통부 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하단이 피스톤의 중앙에 연결된 피스톤 로드와;

상기 피스톤의 적어도 하나의 유로에 설치되어 도어 개방시에 하부챔버로부터 상부챔버로 이동하는 오일의 유로를 개방하고, 도어의 클로징시에 균일한 댐핑력을 제공하도록 상부챔버로부터 하부챔버로 이동하는 오일의 유로를 제한한 적어도 하나의 체크밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상부 몸통은 힌지장치의 본체로부터 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상부 및 하부 몸통은 각각 제1 및 제2 경첩에 인가되는 외력을 분산시키기 위하여 제1 및 제2 경첩과 직각방향으로 연장되어 도어 및 문틀과 접하는 제1 및 제2 보강판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제1항에 있어서, 상기 복귀수단은

상기 샤프트의 상단부에 일단이 고정되도록 상부 몸통에 내장되어 도어의 클로징시에 상기 도어를 복귀시키는 방향으로 샤프트를 회전시키기 위한 복원력을 제공하는 토션스프링과;

상기 토션스프링의 타단에 연결되어 도어 개방시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때에 토션스프링의 역트위스팅에 의한 탄성력의 증가를 차단하고, 도어 클로 징시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때 토션스프링의 복원력을 복원시키기 위한 클러치 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제2항 또는 제20항에 있어서, 상기 클러치 수단은

외주부가 하부 몸통의 내주부에 강제압입 구조에 의해 고정되는 외부클러치와;

상기 외부클러치 상단에 하단이 회전가능하게 삽입되고 내부 공간에 샤프트를 회전 가능하게 접촉된 상태로 지지하며 상기 토션스프링의 하단부가 상단에 고정되는 내부클러치와;

상기 외부/내부 클러치 사이에 배치되어 도어의 개방각도에 따라 내부클러치를 샤프트와 결합시키거나 분리시키는 역할을 하는 한쌍의 롤러볼로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제21항에 있어서, 상기 클러치 수단을 일시적으로 정지시키기 위한 클러치 정지수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
제22항에 있어서, 상기 클러치 정지수단은 상부 몸통을 관통하여 내부 클러치와 샤프트를 일체화시킴에 의해 클러치 수단의 기능을 정지시키기 위한 프리셋 스크류로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
도어에 고정되는 제1 경첩이 일주면에 일체로 형성되고 상단부가 상부캡으로 막혀진 상부 몸통과;

문틀에 고정되는 제2 경첩이 일주면에 일체로 형성되고 하단부가 실링 결합되는 하부캡으로 막혀진 하부 몸통과;

상기 제1 및 제2 경첩에 인가되는 외력을 분산시키기 위하여 상부 및 하부 몸통으로부터 각각 제1 및 제2 경첩과 직각방향으로 연장되어 도어 및 문틀과 접하는 제1 및 제2 보강판과;

상단부가 상기 상부캡에 결합되며 상기 하부 몸통의 상단으로 연장된 샤프트와;

상기 하부 몸통의 내주면을 따라 외주면이 슬라이딩 가능하게 설치되며 하부 몸통의 내부를 상/하부 챔버로 구획하는 피스톤과;

상기 도어의 개폐에 따라 도어의 회전력이 샤프트에 가해질 때 샤프트의 회전운동을 피스톤의 축방향 직선운동으로 변환시켜주기 위한 회전/직선 운동변환수단과;

상기 피스톤에 설치되어 도어의 개폐에 연동하여 피스톤의 하강 및 상승 속도를 제어하며, 피스톤이 상승하는 경우에 선택적으로 댐핑 기능을 제공하는 댐핑수단과;

상기 샤프트의 상단부에 일단이 고정되도록 상부 몸통에 내장되어 상기 도어를 클로징시키는 방향으로 샤프트를 회전시키기 위한 복원력을 제공하는 토션스프링과;

상기 토션스프링과 연계되어 도어 개폐시에 미리설정된 개방각을 초과하는 경우 토션스프링의 탄성력의 증가를 차단하고, 상기 개방각 이내로 되는 경우 토션스프링의 탄성력을 복원시키기 위한 클러치 수단과;

상기 클러치 수단을 일시적으로 정지시키기 위한 클러치 정지수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.