KR101469926B1 - 힌지 장치 - Google Patents

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KR101469926B1
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주식회사 세네카
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    • F16C2350/00—Machines or articles related to building
    • F16C2350/54—Hinges, e.g. sliding bearings for hinges

Abstract

본 발명의 힌지 장치는 제1 부재와 제2 부재를 상대적으로 움직이는 링크부;를 포함하고, 상기 링크부는 상기 제1 부재에 연결되는 2개의 링크와 상기 제2 부재에 연결되는 2개의 링크를 구비하며, 상기 제1 부재에 연결되는 2개의 링크 중 하나와 상기 제2 부재에 연결되는 2개의 링크 중 하나는 동일할 수 있다.

Description

힌지 장치{HINGE DEVICE}
본 발명은 2개의 구조물 간의 회전 지지점이 되는 힌지 장치에 관한 것이다.
2개의 구조물을 서로 회전시키기 위해 힌지가 사용된다.
디자인적인 측면 및 사용자의 편의를 고려하여 새로운 방식으로 구조물을 회전시키는 힌지가 마련될 필요가 있다.
한국공개특허공보 제2009-0132073호에는 도어가 닫히는 경우 순간적으로 도어가 자동으로 제동되어 문틈에 손가락이나 발가락이 끼어 발생하는 안전 사고를 방지하는 기술이 개시되고 있다. 그러나, 하나의 축부를 중심으로 각 구조물을 회시키는 전통적인 힌지 구조를 취하고 있다.
한국공개특허공보 제2009-0132073호
본 발명은 새로운 방식으로 각 구조물을 회전시키는 힌지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예로서, 본 발명의 힌지 장치는 제1 부재와 제2 부재를 상대적으로 움직이는 링크부;를 포함하고, 상기 링크부는 상기 제1 부재에 연결되는 2개의 링크와 상기 제2 부재에 연결되는 2개의 링크를 구비하며, 상기 제1 부재에 연결되는 2개의 링크 중 하나와 상기 제2 부재에 연결되는 2개의 링크 중 하나는 동일하다.
일 실시예로서, 본 발명의 힌지 장치는 제1 부재와 제2 부재를 상대적으로 움직이는 링크부를 포함하고, 상기 링크부는 6개의 조인트에 연결되는 3개의 링크를 포함한다.
일 실시예로서, 본 발명의 힌지 장치는 제1 조인트와 제2 조인트에 연결되는 제1 링크, 제3 조인트와 제5 조인트에 연결되는 제2 링크 및 제4 조인트와 상기 제5 조인트와 제6 조인트에 연결되는 제3 링크를 포함하고, 상기 제1 링크의 몸체에 상기 제6 조인트가 배치된다.
일 실시예로서, 본 발명의 힌지 장치는, 제1 부재와 제2 부재를 상대적으로 움직이는 링크부;를 포함하고, 상기 제1 부재는 디스플레이부를 포함하며, 상기 제2 부재는 회동점 배치부와, 상기 회동점 배치부를 제외한 나머지 부분인 본체부를 포함하고, 상기 회동점 배치부에는 상기 링크부를 구성하는 복수의 링크 중 적어도 하나가 회동 가능하게 연결되며, 상기 회동점 배치부에 대하여 상기 본체부를 회동 가능하게 연결하는 스프링 힌지가 마련된다.
본 발명의 힌지 장치는 힌지의 대상물인 제1 부재와 제2 부재 각각에 2개씩의 조인트를 마련하고 3개의 링크로 이들 조인트에 연결시킴으로써, 힌지 장치의 동작과 무관하게 제1 부재와 제2 부재의 대면하는 면이 항상 서로 마주보도록 위치한다.
또한, 조인트 일부가 3개의 링크 중 하나의 몸체에 형성되고, 해당 조인트를 특정 방향으로 이동시키는 2개의 가이드부가 각각 2개의 링크에 형성됨으로써 제1 부재와 제2 부재의 유동 범위를 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 힌지 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 힌지 장치를 나타낸 다른 개략도이다.
도 3은 본 발명의 힌지 장치의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 힌지 장치가 제2 부재에 설치된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 5 내지 도 7은 제1 부재와 제2 부재에 설치된 힌지 장치의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본체부 및 회동점 배치부의 회동 상태를 도시한 측면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 힌지 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 힌지 장치는 제1 부재(210)와 제2 부재(220)를 상대적으로 움직이는 링크부를 포함할 수 있다.
제1 부재(210)는 문, 휴대폰의 디스플레이부, 노트북 PC의 디스플레이부 등일 수 있으며, 제2 부재(220)는 문에 대응하는 문, 휴대폰 디스플레이부에 대응하는 휴대폰 본체, 노트북 PC 디스플레이부에 대응하는 노트북 PC 본체, 키보드/좌표입력패드 등과 같이 사용자 입력을 받아들이는 사용자 인터페이스부일 수 있다. 물론, 제1 부재(210)가 벽 등이고, 제2 부재(220)가 문 등이어도 상관없다.
링크부는 제1 부재(210)와 제2 부재(220)를 연결하고, 제1 부재(210)와 제2 부재(220) 상호 간의 상대적인 운동을 결정한다. 본 발명의 링크부는 제1 부재(210)에 연결되는 2개의 링크와 제2 부재(220)에 연결되는 2개의 링크를 구비할 수 있다. 이때, 제1 부재(210)에 연결되는 2개의 링크 중 하나와 제2 부재(220)에 연결되는 2개의 링크 중 하나는 동일할 수 있다.
이에 따르면 제1 부재(210)와 제2 부재(220) 각각에는 2개씩의 조인트가 마련되고, 각 부재의 사이에는 3개의 링크가 배치된다.
3개의 링크는 6개의 조인트에 연결될 수 있다. 이때, 6개의 조인트 중 2개는 제1 부재(210)에 마련되고, 다른 2개는 제2 부재(220)에 마련될 수 있다. 또한, 6개의 조인트 중 하나는 링크 중 하나의 몸체에 형성되고, 해당 링크 몸체의 길이 방향을 따라 유동될 수 있다.
또한, 3개의 링크 중 하나는 6개의 조인트 중 3개에 연결될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 링크부는 제1 조인트(171)와 제2 조인트(172)에 연결되는 제1 링크(110), 제3 조인트(173)와 제5 조인트(175)에 연결되는 제2 링크(120) 및 제4 조인트(174)와 제5 조인트(175)와 제6 조인트(176)에 연결되는 제3 링크(130)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 링크(110)의 몸체에 제6 조인트(176)가 배치될 수 있다.
제1 조인트(171)와 제3 조인트(173)는 제1 부재(210)의 제2 면(212)에 마련될 수 있다. 제2 조인트(172)와 제4 조인트(174)는 제2 부재(220)의 제1 면(221)에 마련될 수 있다. 운동 대상인 제1 부재(210)와 제2 부재(220)에 각각 2개씩의 조인트가 마련됨으로써, 제1 부재(210)와 제2 부재(220)는 서로 하나의 조인트를 중심으로 하는 회전 운동 대신 다른 운동을 할 수 있다. 예를 들어 3개의 링크로 인해 제1 부재(210)와 제2 부재(220)의 상대 이동과 상관없이 제1 부재(210)의 제2 면(212)과 제2 부재(220)의 제1 면(221)이 항상 대면할 수 있다.
도 1에는 제1 부재(210)와 별도로 마련되고 제1 부재(210)에 체결되는 제1 체결부(190)에 제1 조인트(171)와 제3 조인트(173)가 형성되며, 제2 부재(220)와 별도로 마련되고 제2 부재(220)에 체결되는 제2 체결부(180)에 제2 조인트(172)와 제4 조인트(174)가 형성된다. 이때의 제1 체결부(190)와 제2 체결부(180)는 본 발명의 힌지 장치를 구성하는 요소일 수 있다. 만약, 각 부재에 해당 조인트가 마련된다면 제1 체결부(190)와 제2 체결부(180)는 생략 가능하다.
제1 조인트(171)와 제3 조인트(173)는 각 조인트의 축 방향의 수직 방향으로 제1 설정 거리만큼 이격될 수 있다. 제2 조인트(172)와 제4 조인트(174)는 각 조인트의 축 방향의 수직 방향으로 제2 설정 거리만큼 이격될 수 있다.
참고로, xyz 공간에서 제1 부재(210)와 제2 부재(220)가 서로 덮혀 있는 상태에서 z축 방향에서 바라보았을 때 윗면이 각 부재의 제1 면이고, 아랫면이 각 부재의 제2 면일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 제1 부재(210)와 제2 면(212)의 대면은 서로 예각을 이루고 있는 상태를 포함하는 개념일 수 있다.
제1 부재(210)의 제2 면(212)에 디스플레이가 마련되고, 제2 부재(220)의 제1 면(221)에 자판이 마련된 노트북 PC를 가정한다. 제1 부재(210)와 제2 부재(220)가 하나의 조인트를 기준으로 서로 회전 운동하게 되면 제1 부재(210)로 제2 부재(220)를 덮을 경우 디스플레이 및 자판이 모두 가려진다. 이때, 제1 부재(210)의 제2 면(212)과 제2 부재(220)의 제1 면(221)은 서로 대면한 상태가 된다.
제2 부재(220)에 대해 제1 부재(210)가 젖혀지면 제1 부재(210)의 제2 면(212)이 z축의 양의 방향을 향하게 되므로 디스플레이가 개방된다. 그리고 젖혀진 정도에 따라 제1 부재(210)의 제1 면(211)과 제2 부재(220)의 제1 면(221)이 서로 대면하게 된다. 노트북의 신뢰성 있는 사용을 위해 노트북 사용시에는 대체로 제1 부재(210)의 제1 면(211)과 제2 부재(220)의 제1 면(221)이 서로 대면된 상태를 유지하게 될 것이다.
그런데 경우에 따라 노트북이 덮히거나 젖혀진 여부와 상관없이 디스플레이가 항상 z축의 양의 방향(기울어진 경우 포함)으로 노출시킬 필요가 있다. 예를 들어 근래 태블릿 PC로도 사용 가능하고 노트북 PC로도 사용 가능한 제품에 대한 필요성이 대두되고 있는데 이에 따라 디스플레이를 항상 외부로 노출시킬 수 있는 힌지 장치가 요구된다.
본 발명의 힌지 장치에 의하면 제1 부재(210)와 제2 부재(220)의 상대 이동과 무관하게 제1 부재(210)의 제2 면(212)과 제2 부재(220)의 제1 면(221)이 항상 대면하므로, 제1 부재(210)의 제1 면(211)에 디스플레이를 설치하면 위 조건을 만족시킬 수 있다.
제6 조인트(176)가 제1 링크(110)의 몸체에 고정된다면 제1 링크(110) 내지 제3 링크(130)가 과도한 자유도로 인하여 제1 부재(210)와 제2 부재(220)가 주저앉지 않게 할 수 있다. 각 링크의 움직임을 원하는 자유도 범위내로 구속하면 제1 부재(210)와 제2 부재(220)의 움직임 역시 원하는 자유도 범위내로 구속시킬 수 있다.
일 실시예로서, 제1 링크(110)의 몸체에는 제1 링크(110)의 길이 방향으로 연장되고 제6 조인트(176)가 슬라이딩되는 제1 가이드부(111)가 형성될 수 있다. 또한, 제3 링크(130)의 몸체에는 제3 링크(130)의 길이 방향으로 연장되고, 제6 조인트(176)가 슬라이딩되는 제2 가이드부(131)가 형성될 수 있다. 이를 통해서 제1 링크(110) 및 제3 링크(130)가 제6 조인트(176)에 의하여 서로 구속될 수 있다. 이는 제1 부재(210)와 제2 부재(220)가 임의의 회전 각도에서 힘없이 주저앉지 않게 한다.
제6 조인트(176)가 제1 링크(110) 및 제3 링크(130)를 구속시키는 연결점은 제1 링크(110)의 길이 방향 또는 제3 링크(130)의 길이 방향을 따라 이동될 필요가 있다. 제1 부재(210)와 제2 부재(220)가 주저앉지 않게 하는 목적과 동시에 적어도 제1 링크(110) 및 제3 링크(130)의 회전은 이루어져야 하기 때문이다. 이를 위하여, 제1 가이드부(111)와 제2 가이드부(131)를 따라 제6 조인트(176)가 제1 링크(110)와 제3 링크(130)의 길이 방향으로 유동된다.
제1 가이드부(111)의 연장 길이와 제2 가이드부(131)의 연장 길이는 제1 링크(110)와 제2 링크(120)의 길이에 따라 결정될 수 있다. 링크부의 구조상 제3 링크(130)의 길이가 제1 링크(110)의 길이보다 길 수 없으므로 제2 가이드부(131)의 연장 길이 또한 제1 가이드부(111)의 연장 길이보다 길 수 없다. 다시 말해 제1 가이드부(111)의 연장 길이가 제2 가이드부(131)의 연장 길이보다 길다.
한편, 제1 부재(210)와 제2 부재(220)의 상대적인 움직임 중에 각 링크 간의 간섭이 예상된다. 도 1을 살펴보면 제1 링크(110)와 제2 링크(120)가 겹치는 부분이 발생되는데, 신뢰성 있는 각 링크의 동작을 위해 이에 대한 대책이 필요하다.
일예로, 각 조인트의 축 방향(도면에서는 x축 방향)으로 각 링크의 설치 위치가 다를 수 있다. 이에 따르면 각 링크는 다른 링크를 간섭하지 않게 된다. 다만 힘이 인가되는 위치가 서로 다르므로 의도한 방향(도면에서는 x축을 조인트으로 하는 회전 자유도 θx)으로의 움직임이 틀어질 수 있다.
다른 예로, 제2 링크(120)의 몸체와 제3 링크(130)의 몸체에는 제1 링크(110)가 수용되는 수용부(123, 133)가 형성될 수 있다. 이에 따르면 서로 간섭이 이루어질 수 있는 구간에서 제1 링크(110)가 다른 링크에 수용되므로 간섭의 문제가 없으며, 각 조인트의 축 방향으로 각 링크의 설치 위치를 투영면에서 동일하게 형성할 수 있다. 따라서, 신뢰성 있게 회전 자유도 θx를 제공할 수 있다. 제1 링크(110)의 몸체에 제2 링크(120)와 제3 링크(130)의 몸체가 수용되는 수용부가 마련되도 무방하다. 다만, 제한된 두께로 각 링크가 형성되는 경우 수용부의 형성은 곧 강도의 저하를 의미하므로 가장 길이가 긴 제1 링크(110)보다는 상대적으로 길이가 짧은 제2 링크(120)와 제3 링크(130)에 수용부를 마련하는 것이 유리하다.
xyz 공간에서 제1 링크(110) 내지 제3 링크(130)는 x축을 조인트로 하는 회전 자유도 θx를 가질 수 있다. 이때, 제1 조인트(171) 내지 제6 조인트(176)는 x축과 평행한 방향으로 형성되고, x축 방향으로 투영면 상의 동일한 좌표에 배치될 수 있다. 이러한 조인트의 배치와 위에서 살펴본 각 링크의 배치로 제1 부재(210)와 제2 부재(220)는 신뢰성 있게 회전 자유도 θx를 부여받게 된다.
제3 링크(130)에는 제3 링크(130)의 연장 방향을 따라 순서대로 제4 조인트(174), 제6 조인트(176), 제5 조인트(175)가 연결될 수 있다. 본 발명의 힌지 장치에 의하면 여기에 더하여 제2 링크(120)가 제5 조인트(175)에 연결되고, 제6 조인트(176)가 제1 링크(110)의 제1 가이드부(111)를 따라 유동됨으로써 이루어지는 제1 부재(210)와 제2 부재(220)의 움직임은 후술한다.
제1 부재(210)와 제2 부재(220)의 움직임 결정 수단으로 이상에서 살펴본 힌지 장치가 복수로 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 힌지 장치를 나타낸 다른 개략도이다.
도 2를 살펴보면 도 1의 힌지 장치가 2개 마련되고 있다. 도 1의 힌지 장치를 힌지 유니트라 할 때, 도 2의 힌지 장치는 2개의 힌지 유니트를 포함하고 있다.
2개의 힌지 유니트는 하나의 제1 부재(210)와 제2 부재(220)에 설치될 수 있다. 각 힌지 유니트는 xyz 공간에서 서로 독립적인 자유도를 가진다. 따라서, 제1 부재(210)와 제2 부재(220) 중 하나에 힘이 가해질 경우 힘이 가해진 위치에 따라 어느 하나의 힌지 유니트에 다른 힌지 유니트보다 많은 힘이 인가될 수 있다. 이 경우 각 힌지 유니트의 움직임에 차이가 발생하므로 제1 부재(210)가 제2 부재(220)에 대해 삐뚤어지게 젖혀지는 등의 현상이 예상된다. 이러한 현상을 완화시키기 위해 지지부(160)가 이용될 수 있다.
지지부(160)는 제1 링크(110)에 설치되며 각 조인트의의 축 방향(도면에서는 x축 방향)으로 연장되고, 제1 링크(110)와 함께 움직일 수 있다. 지지부(160)의 연장 길이를 2개의 힌지 유니트 간의 거리 이상으로 할 경우 2개의 힌지 유니트를 구성하는 각 제1 링크(110)를 지지부(160)에 고정시킬 수 있다. 지지부(160)는 어느 하나의 제1 링크(110)가 움직이면 해당 움직임을 다른 제1 링크(110)로 전달한다. 지지부(160)에 의하면 복수의 힌지 유니트 중 어느 하나에 치우친 힘이 인가되더라도 인가된 힘이 다른 힌지 유니트로 전달됨으로써 제1 부재(210)가 제2 부재(220)에 대해 초기 설계된 방향(도면에서는 회전 자유도 θx)으로 뒤틀림없이 움직일 수 있다.
이하, 본 발명의 힌지 장치의 동작을 설명한다.
도 3은 본 발명의 힌지 장치의 동작을 나타낸 개략도이다.
설명의 편의를 위해 도 3에는 제6 조인트(176)를 도시하지 않았다. 제1 부재(210)가 유동 가능하고 제2 부재(220)가 고정된 상태를 가정한다.
먼저 최상측 도면은 제1 부재(210)가 제2 부재(220)에 덮힌 상태를 나타낸다. 제1 부재(210)의 제2 면(212)과 제2 부재(220)의 제1 면(221)이 서로 평행하게 대면되고 있으며, 제2 조인트(172)와 제4 조인트(174)를 기준으로 각 링크는 좌측(y축의 양의 방향)으로 누워있다. 제1 조인트(171)와 제3 조인트(173)가 제1 부재(210)의 제2 면(212) 중간 부위에 형성되고 있으며, 제2 조인트(172)와 제4 조인트(174)가 제2 부재(220)의 오른쪽 단부 부근에 형성되고 있다.
이 상태에서 제1 부재(210)에 대해 제1 방향 ① 또는 제2 방향 ②의 힘이 가해지면 제1 링크(110)는 제2 조인트(172)를 중심으로 양의 θx로 회전한다. 이에 따라 제1 조인트(171)의 z축 좌표값이 증가하므로 제1 부재(210)가 제2 부재(220)로부터 멀어진다.
제1 부재(210)에 대해 제1 방향 ① 또는 제2 방향 ②의 힘이 가해지면 제2 링크(120)는 제5 조인트(175)를 중심으로 양의 θx로 회전한다. 이에 따라 제3 조인트(173)의 z축 좌표값도 증가한다. 제5 조인트(175)는 제6 조인트(176)와 함께 움직인다. 제1 방향 ① 또는 제2 방향 ②로 힘이 인가되면 제6 조인트(176)는 제1 가이드를 따라 제2 조인트(172)에 가까워지는 방향으로 이동한다. 따라서, 제5 조인트(175) 역시 제2 조인트(172)에 가까워지는 방향으로 이동하고, 이에 따라 제3 조인트(173)의 z축 좌표값의 증가분은 제1 조인트(171)의 z축 좌표값 증가분보다 작다. 따라서, 제1 조인트(171) 또는 제3 조인트(173)를 중심으로 제1 부재(210)의 우측은 들리고 좌측은 가라앉는 움직임이 나타난다. 즉 제1 부재(210)는 제1 조인트(171) 또는 제3 조인트(173)를 중심으로 음의 θx로 회전한다.
제1 방향 ① 또는 제2 방향 ②의 힘이 지속되면 제5 조인트(175)와 제2 조인트(172) 간의 거리가 도면과 같이 A, B, C, D로 줄어들고, 이에 따라 제1 조인트(171)와 제3 조인트(173) 간의 z축 좌표값의 차이도 커진다. 그 결과 제1 부재(210)는 도 3의 맨 우측 도면과 같이 거의 수직에 가까운 상태까지 음의 θx로 회전된 상태를 나타낼 수 있다.
6개의 조인트 중 4개의 조인트가 각각 제1 부재(210) 및 제2 부재(220)에 2개씩 형성되므로 2개의 조인트가 xyz 공간에서 자유로울 수 있다. 이에 따르면 도 3과 같이 제2 부재(220)에 대한 제1 부재(210)의 일관된 움직임이 보장되지 못한다. 따라서, 제1 부재(210)와 제2 부재(220) 사이에 위치하는 2개의 조인트를 가이드하는 요소가 필요하다. 이때의 가이드는 각 링크와 별도로 마련될 수도 있으나, 도 1과 같이 어느 하나의 링크에 일체로 형성하는 것이 생산비 절감상, 미적 외관상 좋다.
물론, 제1 부재(210)의 일관된 움직임에는 제3 링크(130)도 필수로 요구된다. 제3 링크(130)가 없다면 제1 가이드의 허용 범위 내에서 제6 조인트(176) 및 제5 조인트(175)의 움직임이 자유롭다. 도 3에 도시된 바와 같이 제1 부재(210)의 유동 크기와 상관없이 제1 부재(210)의 좌측 단부와 제2 부재(220)의 제1 면(221) 간의 거리 ⓐ가 일정한 것을 알 수 있다. 이를 만족시키기 위해서는 제6 조인트(176) 및 제5 조인트(175)의 움직임을 제어할 필요가 있으며 이를 위해 제3 링크(130)가 이용된다.
제1 부재(210)에 대해 제1 방향 ① 또는 제2 방향 ②의 힘이 가해지면 제3 링크(130)는 제4 조인트(174)를 중심으로 양의 θx로 회전한다. 이에 따라 제5 조인트(175)의 z축 좌표값은 증가하고, 제6 조인트(176)를 제2 조인트(172)로부터 멀어지는 방향, 다시 말해 양의 z축 방향으로 밀게 된다. 그러나 이 힘은 제2 링크(120)에 의해 제6 조인트(176)을 음의 z축 방향으로 미는 힘과 충돌하므로 제6 조인트(176)의 움직임을 적절하게 구속하는 기능을 한다.
제2 부재(220)에 대해 제1 부재(210)를 세우기 위해서는 제3 조인트(173)을 잡아당길 필요가 있다. 제3 조인트(173)를 잡아당기는데 제2 링크(120)와 제3 링크(130)가 사용되는데, 제3 조인트(173)를 잡아당기는 정도는 제3 조인트(173)와 제4 조인트(174) 간의 거리에 의해 결정될 수 있다. 제3 조인트(173)와 제4 조인트(174) 간의 거리를 줄이기 위해서는 제5 조인트(175)를 기준으로 한 제2 링크(120)와 제3 링크(130) 간의 각도를 줄여야 할 수 있다. 이 각도를 소망하는 정도, 예를 들어 제1 부재(210)가 제2 부재(220)에 대해 최대한 세워지도록 하기 위해 제5 조인트(175)는 제1 가이드를 벗어날 필요가 있을 수 있다. 제6 조인트(176)와 제2 가이드부(131)에 의하면 이러한 조건을 만족시킬 수 있다.
제2 가이드부(131)는 제2 링크(120)에 형성되어도 무방하나, 제3 링크(130)의 길이가 제2 링크(120)의 길이보다 짧은 경우 제3 링크(130)에 형성되는 것이 바람직하다. 짧은 링크에 짧은 길이의 제2 가이드부(131)를 형성한 효과와 긴 링크에 긴 길이의 제2 가이드부(131)를 형성한 효과가 동일하기 때문이다.
이상의 구성에 따르면 제1 부재(210)에 대해 제1 방향 ① 또는 제2 방향 ②의 힘이 가해지면 제1 부재(210)의 오른쪽 단부가 들리고 제1 부재(210)의 좌측 단부가 동일한 z축 좌표를 유지하며 우측으로 이동한다. 제2 방향에서 바라본다면 제1 부재(210)의 뒤쪽이 들리면서 제1 부재(210)가 뒤로 밀려가는 것으로 보이게 될 것이다. 이 과정에서 제1 부재(210)의 제2 면(212)은 항상 제2 부재(220)의 제1 면(221)에 대면되므로 제2 방향에서는 항상 제1 부재(210)의 제1 면(211)을 볼 수 있다.
도 4는 본 발명의 힌지 장치가 제2 부재(220)에 설치된 상태를 나타낸 개략도로, 각 링크가 도 3의 맨 좌측 도면의 상태에 있는 경우가 개시된다.
살펴보면, 제2 링크(120)는 거의 모든 부분이 제1 부재(210)에 수납되고(미도시), 제3 링크(130)는 거의 모든 부분이 제2 부재(220)에 수납되고 있다. 이와 달리 제1 링크(110)는 일부분은 제1 부재(210)에 수납되고, 다른 부분은 제2 부재(220)에 수납되고 있다.
이를 위해 제1 링크(110)는 도 1과 같이 단차 d를 갖고 형성될 수 있다. 다만, 제1 링크(110)가 관여하는 제1 조인트(171), 제2 조인트(172), 제6 조인트(176)가 일직선 상에 위치하도록 단차 d는 단차가 발생된 지점에서 가장 크고 단부로 갈수록 줄어들 수 있다. 참고로, 제3 링크(130)가 관여하는 제4 조인트(174), 제5 조인트(175), 제6 조인트(176)도 일직선 상에 위치할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 제1 부재(210)와 제2 부재(220)에 설치된 힌지 장치의 동작을 나타낸 개략도이다.
제2 부재(220)를 고정시킨 상태에서 제1 부재(210)에 대해 양의 z축 방향으로 힘이 가해지거나, 제1 부재(210)의 윗 부분에 대해 양의 y 축 방향으로 힘이 가해지면 도 5, 도 6, 도 7의 순서대로 제1 부재(210)가 움직인다.
순서대로 살펴보면, 제5 조인트(175)와 제6 조인트(176)가 제1 가이드부(111)를 따라 제2 조인트(172)에 가까워지는 방향으로 이동하고 있다.
또한, 제6 조인트(176)가 제2 가이드부(131)를 따라 제4 조인트(174)에 가까워지는 방향으로 이동하고 있다. 이에 따라 제5 조인트(175)는 제1 가이드부(111)를 벗어나게 되고, 제2 링크(120)와 제3 링크(130) 사이의 각도가 충분히 작아진다. 이로 인해 제3 조인트(173)와 제4 조인트(174) 간의 거리가 작아지므로 제1 부재(210)의 아래 부분이 초기 설계값만큼 제2 부재(220) 방향으로 당겨진다.
다음으로 도 4 및 도 8을 참조하며 스프링 힌지(400)의 구성 및 작용을 설명한다. 도면 작성상 편의를 위하여 도 5 내지 도 8에는 스프링 힌지(400)의 도시를 생략하였다.
예를 들어 제1 부재(210)가 디스플레이부를 포함하고, 제2 부재(220)가 CPU, 메인보드, 키보드, 좌표입력패드 중 적어도 하나가 설치되는 본체부(240)를 포함한다. 이때, 제2 부재(220)가 지면에서 꺾인 각도로 상승되면 디스플레이부를 바라보면서 키보드 입력이나 손가락을 통한 좌표 입력이 수월할 수 있다. 이와 같이 제1 부재(210)를 회전시켜 세운 경우에 제2 부재(220)를 지면에서 꺾인 각도로 들어올릴 필요성이 생기게 되는데, 이를 위하여 제2 부재(220)를 본체부(240) 및 회동점 배치부(230)로 절단시키고 본체부(240)를 지면에서 들어올릴 수 있도록 스프링 힌지(400)가 마련된다.
일 실시예로서, 제2 부재(220)는 회동점 배치부(230)와, 회동점 배치부(230)를 제외한 나머지 부분인 본체부(240)를 포함한다. 회동점 배치부(230)에는 링크부를 구성하는 복수의 링크 중 적어도 하나가 회동 가능하게 연결된다. 스프링 힌지(400)는 회동점 배치부(230)에 대하여 본체부(240)를 회동 가능하게 연결한다.
스프링 힌지(400)는 스프링 힌지 플레이트(405), 스프링 힌지 샤프트(430), 접시 스프링(440)을 포함한다. 스프링 힌지 샤프트(430)는 회동점 배치부(230) 및 본체부(240)의 상대 회동이 이루어지는 회동 중심축이 된다. 접시 스프링(440)은 회동점 배치부(230)에 대한 본체부(240)의 자유 회동을 억제하는 회동 토오크를 스프링 힌지 샤프트(430)에 작용한다. 스프링 힌지 플레이트(405)는 스프링 힌지 샤프트(430)에 대하여 이동 가능하게 설치된다.
스프링 힌지 플레이트(405)가 스프링 힌지 샤프트(430)에 대하여 이동 가능하게 설치되는 이유는 회동점 배치부(230)에 대하여 본체부(240)가 꺾인 상태로 회동될 때 회동점 배치부(230) 및 본체부(240)의 회동점에서 기구적 간섭을 회피하기 위한 것이다. 회동점이 되는 스프링 힌지 샤프트(430)는 본체부(240) 또는 회동점 배치부(230)에 대하여 고정된 지점에 위치하므로, 본체부(240) 및 회동점 배치부(230)의 회동시 회동점에서 본체부(240) 및 회동점 배치부(230)의 간섭이 생길 수 있는데 회동 중심이 되는 스프링 힌지 샤프트(430) 근처에서 본체부(240)와 회동점 배치부(230)가 벌어지게 하면 기구적 간섭을 방지할 수 있다.
상기 벌어짐 상태를 일정하게 유지하기 위하여 스프링 힌지 플레이트(405)의 직선 이동을 안내하는 수단이 필요하다. 이를 위하여 회동점 배치부(230)에는 스프링 힌지 플레이트(405)의 이동을 안내하는 힌지 가이드(410)가 마련된다. 스프링 힌지 플레이트(405)는 회동점 배치부(230)에 스프링(미도시) 등을 이용하여 탄력적으로 결합되어 본체부(240) 또는 회동점 배치부(230)의 회동력 또는 회동 후 원위치로 복원력이 제공된다.
한편, 제1 부재(210)와 제2 부재(220)가 평면으로 접힌 상태일 때는 회동점 배치부(230) 또는 본체부(240)가 꺾인 상태로 회동되면 제1 부재(210)와 제2 부재(220)가 완전히 접히지 않는다. 이를 방지하기 위하여 제1 부재(210)와 제2 부재(220)가 평면으로 접힌 상태일 때는 회동점 배치부(230) 및 본체부(240)의 상대 회동을 억제하는 수단이 필요하다.
이를 위하여 스프링 힌지 플레이트(405)에는 스토퍼 홈(420)이 형성된다. 또한, 제1 부재(210)의 회동 각도에 따라 스토퍼 홈(420)에 선택적으로 삽입되어 회동점 배치부(230) 및 본체부(240)의 회동을 제한하는 스토퍼(450)가 마련된다. 도 4 및 도 5를 참조하면 제1 부재(210)의 회동 각도에 따른 스토퍼(450)의 위치가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면 스토퍼(450)가 스토퍼 홈(420)에 삽입되어 회동점 배치부(230) 및 본체부(240)의 회동을 제한하고, 도 5를 참조하면 스토퍼(450)가 스토퍼 홈(420)에서 분리되어 회동점 배치부(230) 및 본체부(240)의 회동 제한이 해제된다. 스토퍼(450)는 링크부를 구성하는 적어도 하나의 링크에 연결되는 것이 바람직하며, 제1 부재(210)의 회동에 따라 도 4에 도시된 스토퍼(450) 간섭 위치 및 도 5 등에 도시된 스토퍼(450) 해제 위치로 선택적으로 이동된다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
110...제1 링크 111...제1 가이드부
120...제2 링크 123, 133...수용부
130...제3 링크 131...제2 가이드부
160...지지부
171...제1 조인트 172...제2 조인트
173...제3 조인트 174...제4 조인트
175...제5 조인트 176...제6 조인트
180...제2 체결부 190...제1 체결부
210...제1 부재 211, 221...제1 면
212, 222...제2 면 220...제2 부재
230...회동점 배치부 240...본체부
400...스프링 힌지 405...스프링 힌지 플레이트
410... 힌지 가이드 420...스토퍼 홈
430...스프링 힌지 샤프트 440...접시 스프링
450...스토퍼

Claims (17)

  1. 제1 조인트와 제2 조인트에 연결되는 제1 링크;
    제3 조인트와 제5 조인트에 연결되는 제2 링크; 및
    제4 조인트와 상기 제5 조인트에 연결되는 제3 링크;를 포함하고,
    상기 제1 조인트와 상기 제3 조인트는 제1 부재의 제2 면에 마련되고,
    상기 제2 조인트와 상기 제4 조인트는 제2 부재의 제1 면에 마련되며,
    상기 각 링크로 인해 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 이동과 상관없이 상기 제1 부재의 제2 면과 상기 제2 부재의 제1 면이 항상 대면하는 힌지 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링크 및 상기 제3 링크를 서로 구속시키는 제6 조인트를 더 포함하고,
    상기 제6 조인트는 상기 제1 링크의 몸체 및 상기 제3 링크의 몸체 중 적어도 하나를 따라 가이드되는 힌지 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링크의 몸체에는 상기 제1 링크의 길이 방향으로 연장되고 제6 조인트가 슬라이딩되는 제1 가이드부가 형성되는 힌지 장치.
  10. 제1 조인트와 제2 조인트에 연결되는 제1 링크;
    제3 조인트와 제5 조인트에 연결되는 제2 링크; 및
    제4 조인트와 상기 제5 조인트에 연결되는 제3 링크;를 포함하고,
    상기 제3 링크의 몸체에는 상기 제3 링크의 길이 방향으로 연장되고 제6 조인트가 슬라이딩되는 제2 가이드부가 형성되고,
    상기 제3 링크의 길이는 상기 제2 링크의 길이보다 짧은 힌지 장치.
  11. 제1 조인트와 제2 조인트에 연결되는 제1 링크;
    제3 조인트와 제5 조인트에 연결되는 제2 링크; 및
    제4 조인트와 상기 제5 조인트에 연결되는 제3 링크;를 포함하고,
    상기 제2 링크의 몸체와 상기 제3 링크의 몸체에는 상기 제1 링크가 수용되는 수용부가 형성되는 힌지 장치.
  12. 제1 조인트와 제2 조인트에 연결되는 제1 링크;
    제3 조인트와 제5 조인트에 연결되는 제2 링크; 및
    제4 조인트와 상기 제5 조인트에 연결되는 제3 링크;를 포함하고,
    공간상에서 서로 직교하는 가상의 x축, y축 및 z축에 대하여, 상기 제1 링크 내지 상기 제3 링크는 상기 x축을 회전 중심으로 하는 회전 자유도를 갖고,
    상기 제1 조인트 내지 상기 제5 조인트는 상기 x축과 평행한 방향으로 형성되는 힌지 장치.
  13. 제1 조인트와 제2 조인트에 연결되는 제1 링크;
    제3 조인트와 제5 조인트에 연결되는 제2 링크; 및
    제4 조인트와 상기 제5 조인트에 연결되는 제3 링크;를 포함하고,
    상기 제3 링크에는 상기 제3 링크의 연장 방향을 따라 순서대로 상기 제4 조인트, 제6 조인트, 상기 제5 조인트가 연결되는 힌지 장치.
  14. 제1 조인트와 제2 조인트에 연결되는 제1 링크;
    제3 조인트와 제5 조인트에 연결되는 제2 링크; 및
    제4 조인트와 상기 제5 조인트에 연결되는 제3 링크;를 포함하고,
    상기 제1 링크에는 상기 각 조인트의 축 방향으로 연장되고, 상기 제1 링크와 함께 움직이는 지지부가 설치되고,
    상기 지지부에는 상기 제1 링크와 대면하는 다른 제1 링크가 설치되는 힌지 장치.
  15. 제1 부재와 제2 부재를 상대적으로 움직이는 링크부;를 포함하고,
    상기 제1 부재는 디스플레이부를 포함하며,
    상기 제2 부재는 회동점 배치부와, 상기 회동점 배치부를 제외한 나머지 부분인 본체부를 포함하고,
    상기 회동점 배치부에는 상기 링크부를 구성하는 복수의 링크 중 적어도 하나가 회동 가능하게 연결되며,
    상기 회동점 배치부에 대하여 상기 본체부를 회동 가능하게 연결하는 스프링 힌지가 마련되는 힌지 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스프링 힌지는 스프링 힌지 플레이트, 스프링 힌지 샤프트를 포함하고,
    상기 스프링 힌지 샤프트는 상기 회동점 배치부 및 상기 본체부의 상대 회동이 이루어지는 회동 중심축이 되고,
    상기 스프링 힌지 플레이트는 상기 스프링 힌지 샤프트에 대하여 이동 가능하게 설치되는 힌지 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 회동점 배치부에는 상기 스프링 힌지 플레이트의 이동을 안내하는 힌지 가이드가 마련되고,
    상기 스프링 힌지 플레이트에는 스토퍼 홈이 형성되며,
    상기 제1 부재의 회동 각도에 따라 상기 스토퍼 홈에 선택적으로 삽입되어 상기 회동점 배치부 및 상기 본체부의 회동을 제한하는 스토퍼가 마련되는 힌지 장치.
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