KR102382619B1

KR102382619B1 - 힌지 장치

Info

Publication number: KR102382619B1
Application number: KR1020210042150A
Authority: KR
Inventors: 박순관
Original assignee: 주식회사 에스코넥
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-04-08
Also published as: CN217328082U

Abstract

본 발명은 회전 가능한 제1 힌지 유니트와 제2 힌지 유니트를 포함하고, 상기 제1 힌지 유니트는, 제1 힌지판; 상기 제1 힌지판과 결합되어 회전되는 제1 회전 수단; 을 포함하며, 상기 제2 힌지 유니트는, 제2 힌지판; 상기 제2 힌지판과 결합되어 회전되는 제2 회전 수단; 을 포함하고, 상기 제1 회전 수단과 제2 회전 수단에는 회전시 탄성력을 제공하는 탄성 부재가 각각 구비되는 힌지 장치가 제공될 수 있다.

Description

힌지 장치{Hinge Apparatus}

본 발명은 간단한 구조를 이루면서 확실한 회전 동작이 가능한 힌지 장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 2축 힌지 구조를 제안하고 있는데, 예를 들면 힌지의 개별 축들과 접속된 제1 하우징과 제2 하우징의 회전 순서가 항상 확실하게 만들어진다. 그러나, 2축 힌지 구조는 단지 180도 오픈-클로즈를 실행할 수 있으며, 또한 그 모션은 매끄럽지 못하다.

일본 특허 공개번호 제2004-308710호 공보

본 발명은 360도 회전이 가능하고 간단한 구조를 통해 보다 확실하고 안정적인 회전 동작이 구현될 수 있는 힌지 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결 수단은 회전 가능한 제1 힌지 유니트와 제2 힌지 유니트를 포함하고, 상기 제1 힌지 유니트는, 제1 힌지판; 상기 제1 힌지판과 결합되어 회전되는 제1 회전 수단; 을 포함하며, 상기 제2 힌지 유니트는, 제2 힌지판; 상기 제2 힌지판과 결합되어 회전되는 제2 회전 수단; 을 포함하고, 상기 제1 회전 수단과 제2 회전 수단에는 회전시 탄성력을 제공하는 탄성 부재가 각각 구비되는 것이다.

이와 같이, 본 발명은 전자 기기인 노트북 컴퓨터 또는 폴더블 디스플레이 장치 등의 제1 파트와 제2 파트에 각각 연결되어 회전되는 제1 힌지 유니트와 제2 힌지 유니트를 포함하는 2축 힌지 장치로서, 회전시 탄성력을 제공하는 탄성 부재가 2개의 분할된 제1 탄성 부재와 제2 탄성 부재로 이루어지고, 제1 회전축과 제2 회전축이 관통되어 마련됨으로써 보다 상승된 탄성력을 제공할 수 있다.

본 발명의 탄성 부재는 간단한 구성을 이룰 수 있으므로, 보다 안정된 회전 동작 및 전자 기기의 0도 부터 360도의 개폐 동작이 구현될 수 있고, 제작 과정이 보다 용이하고 신속하게 이루어질 수 있으므로, 제작 비용이 저렴해질 수 있다.

또한, 탄성 부재는 컬링 타입으로 형성되어서 제1 회전축과 제2 회전축에 각각 마련되므로, 구조가 단순화될 수 있고, 제1 회전축과 제2 회전축에는 각각 제1 기어와 제2 기어가 형성되며, 제1 기어와 제2 기어의 사이에 중간 기어인 제3 기어와 제4 기어가 맞물리는 구조를 이루므로 제1 회전축과 제2 회전축이 동시에 회전 가능하고, 제1 회전축과 제2 회전축이 관통하는 연결 부재에 의해 기어들이 지지되면서 축간 거리가 일정하게 유지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 회전 수단의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 회전 수단의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 결합 단면도이다.
도 6은 본 발명의 탄성 부재의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 기어 배열 구조가 나타낸 단면도이다.

도 1은 본 발명의 결합 사시도, 도 2는 본 발명의 분리 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 힌지 장치는 제1 힌지 유니트(100)와 제2 힌지 유니트(200)를 포함할 수 있다.

제1 힌지 유니트(100)는 제1 힌지판(110)과, 제1 힌지판(110)과 결합되어 연동되는 제1 회전 수단(120)을 포함할 수 있다.

제1 회전 수단(120)은 제1 힌지판(110)과 결합되는 제1 결합 부재(130), 제1 결합 부재(130)의 단부에 연장되어 형성되는 제1 회전축(140)을 포함할 수 있다.

제1 회전축(140)상에는 제1 기어(150)가 형성될 수 있다.

제2 힌지 유니트(200)는 제2 힌지판(210)과, 제2 힌지판(210)과 결합되어 연동되는 제2 회전 수단(220)을 포함할 수 있다.

제2 회전 수단(220)은 제2 힌지판(210)과 결합되는 제2 결합 부재(230), 제2 결합 부재(230)의 단부에 연장되어 형성되는 제2 회전축(240)을 포함할 수 있다.

제2 회전축(240) 상에는 제2 기어(250)가 형성될 수 있다.

또한, 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)에는 연결 부재(300)가 구비될 수 있고, 연결 부재(300)는 간격을 두고 한쌍의 제1 연결 부재(310)와 제2 연결 부재(320)를 포함할 수 있다.

제1 연결 부재(310)와 제2 연결 부재(320)의 사이에는 2개의 기어인 제3 기어(330)와 제4 기어(340)가 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제3 기어(330)와 제4 기어(340)는 아이들 기어로서 더미(dummmy) 역할을 할 수 있고, 제3 기어(330)와 제4 기어(340)는 제1 기어(150)와 제2 기어(250)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.

제3 기어(330)와 제4 기어(340)는 수평 방향으로 나란하게 배열하지 않고 단차를 두고 서로 어긋나게 배열될 수 있다. 이럼으로써, 제3 기어(330)와 제4 기어(340)간의 거리를 줄일 수 있다.

따라서, 제1 기어(150)와 제2 기어(250)의 사이에 제3 기어(330)와 제4 기어(340)가 배열되면서 맞물린 구조를 이룰 수 있다. 즉, 4열의 기어 배열 구조를 가질 수 있다. 중간 기어인 제3 기어(330)와 제4 기어(340)를 배열하지 않고 제1 기어(150)와 제2 기어(250)를 맞물리게 배열할 수 있지만, 이런 경우에는 제1 기어(150)와 제2 기어(250)의 직경이 커질 수 있기 때문에, 슬림한 두께 및 사이즈를 구현하기 어려울 수 있다. 따라서, 중간 기어를 배열함으로써, 슬림한 두께 및 소형 사이즈를 구현해낼 수 있다.

제1 연결 부재(310)와 제2 연결 부재(320)에는 각각 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)이 관통될 수 있는 관통공(312)(322)이 형성될 수 있다.

제1 연결 부재(310)와 제2 연결 부재(320)는 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)간의 축간 거리를 유지시켜주는 역할을 할 수 있고, 중간 기어인 제3 기어(330)와 제4 기어(340)를 회전 가능하게 지지해줄 수 있다.

제2 연결 부재(320)의 일면에는 제3 연결 부재(350)가 대면될 수 있고, 제3 연결 부재(350)에는 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)이 관통되는 복수의 관통공(352)이 형성될 수 있다. 또한, 제3 연결 부재(350)는 중간 기어인 제3 기어(330)와 제4 기어(340)의 축을 지지해줄 수 있다.

제2 연결 부재(320)와 제3 연결 부재(350)의 관통공(322)(352)은 폐곡선으로 이루어지지 않고 일부분이 개구되는 개구부가 각각 형성되어 단절된 형태일 수 있다. 따라서, 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)에 쉽게 끼울 수 있다.

제2 연결 부재(320)와 제3 연결 부재(350)는 서로 관통공(322)(352)이 반대로 위치하도록 배치될 수 있고, 따라서 제2 연결 부재(320)와 제3 연결 부재(350)가 서로 대면되면, 관통공(322)(352)은 하나의 폐곡선의 원이 될 수 있으므로, 관통된 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)은 안정적인 회전 동작이 구현될 수 있다.

제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)이 제1 연결 부재(310)와 제2 연결 부재(320)을 통과한 부분에는 각각 탄성 부재(400)가 탄지될 수 있다.

탄성 부재(400)는 제1 탄성 부재(410)와 제2 탄성 부재(420)를 포함하고, 제1 탄성 부재(410)와 제2 탄성 부재(420)는 곡면으로 말린 형상으로 형성되는 삽입부(411)(421), 삽입부(411)(421)로부터 연장되고 평면으로 형성되는 지지부(412)(422)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 탄성 부재(410)와 제2 탄성 부재(420)는 컬링 타입(curling) 스프링일 수 있다.

삽입부(411)(421)에는 각각 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)이 관통되는 관통공(411a)(421a)이 형성될 수 있고, 관통공(411a)(421a)의 내주면 소정 위치에는 평면을 이루는 D컷부(411b)(421b)가 형성될 수 있다.

D컷부(411b)(421b)의 해당 위치에 있는 삽입부(411)(421)의 외주면에는 각각 가공면(411c)(421c)이 형성될 수 있다. 제1 탄성 부재(410)와 제2 탄성 부재(420)는 가공시 프레스 가공을 할 수 있고, 가공면(411c)(421c)은 D컷부(411b)(421b)의 형성을 위해 가공할 때, 프레스 공정을 거치면서 삽입부(411)(421)의 바깥면과 안쪽면을 동시에 가압하여 가공하기 때문에, 제작 공정상 자연적으로 형성될 수 있다.

삽입부(411)(421)의 관통공(411a)(421a)은 완전 폐쇄된 상태가 아니라 단절된 상태의 개구부(411d)(421d)가 형성된 구조일 수 있다. 따라서, 삽입부(411)(421)의 단부는 자유단이 될 수 있고, 그 내부에 관통된 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 회전시 탄성 변형이 용이하게 이루어지게 할 수 있다.

도 5를 참조하면, 제1 탄성 부재(410)와 제2 탄성 부재(420)는 배열시, 삽입부(411)(421)에 형성된 관통공(411a)(421a)의 위치가 도면상 수평 방향(x축 방향)으로 동일선상에 배치되고, 삽입부(411)(421)의 단부가 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 중심(C1)(C2)을 연결한 가상의 수평선(H)의 상부 및 하부에 위치시킬 수 있다.

다시 말해서, 삽입부(411)(421)의 단부는 지지부(412)(422)에 간격을 두고 형성되는 구조일 수 있다.

삽입부(411)(421)의 관통공(411a)(421a)에 형성되는 D컷부(411b)(421b)의 위치는 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 중심(C1)(C2)을 연결한 가상의 수평선(H)의 상부 및 하부에 위치시킬 수 있다.

제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 외주면 소정 위치에는 각각 D컷부(411b)(421b)와 대면되면서 걸림이 이루어지는 평면부(142)(242)가 형성될 수 있다.

제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 외주면에는 길이 방향을 따라 각각 홈(144)(244)이 형성될 수 있다. 홈(144)(244)에는 그리스(grease)와 같은 윤활유가 채워질 수 있다. 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)은 각각 제1 탄성 부재(410)와 제2 탄성 부재(420)의 삽입부(411)(421)를 관통하여 설치되어서 회전하기 때문에, 면마찰을 일으키고, 따라서 윤활유가 없으면 면마찰이 심해질 수 있으므로 면마찰을 감소시키기 위해 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 외주면에 윤활유를 도포하며, 도포시 홈(144)(244)안에 윤활유가 체류하게 되면서 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 원활한 회전 동작이 이루어질 수 있다.

홈(144)(244)은 예를 들어 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 길이 방향을 따라 나선형으로 형성될 수 있다.

만일, 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 외주면에 홈(144)(244)을 형성하지 않고 윤활유를 도포하는 경우에는 시간이 경과함에 따라 윤활유가 점점 없어질 수 있다.

지지부(412)(422)는 서로 겹쳐지게 배치될 수 있고, 각각의 지지부(412)(422)에는 체결공(413)(423)이 형성되고 볼트 또는 리벳 핀 등과 같은 체결 부재(430)로 체결될 수 있다.

제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)은 각각 제1 탄성 부재(410)와 제2 탄성 부재(420)의 삽입부(411)(421)를 관통하고, 고정을 위해 멈춤링(440)을 결합할 수 있다.

본 발명의 힌지 장치는 예를 들어 노트북 컴퓨터 또는 폴더블 디스플레이 장치(스마트폰 등)등에 구비될 수 있다.

제1 힌지판(110)과 제2 힌지판(210)은 각각 제1 회전 수단(120) 및 제2 회전 수단(220)과 연결되어서 회전 동작이 수행되고, 제1 힌지판(110)과 제2 힌지판(210)은 각각 제1 결합 부재(130)와 제2 결합 부재(230)에 체결되어 있으므로, 제1 힌지판(110)과 제2 힌지판(210)을 회전시키면, 제1 결합 부재(130)와 제2 결합 부재(230)이 동시에 회전될 수 있다. 이때, 제1 결합 부재(130)와 제2 결합 부재(230)는 각각 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)이 연결되어 있기 때문에, 제1 결합 부재(130)와 제2 결합 부재(230)이 회전함에 따라 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)이 회전될 수 있다.

제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)이 회전함에 따라, 제1 힌지판(110)과 제2 힌지판(210)에 결합된 부분 즉, 노트북 컴퓨터인 경우, 화면부(LCD 등)와 본체부에 각각 결합되어 있으므로, 노트북 컴퓨터의 화면부를 회전시킬 수 있으며, 화면부와 본체부는 서로 360도 회전되어서 서로 접혀질 수 있다.

여기서, 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)에는 각각 제1 기어(150)와 제2기어(250)가 마련되어 있는데, 제1 기어(150)와 제2기어(250)의 사이에는 중간 기어인 제3 기어(330)와 제4 기어(340)가 맞물려 있는 구조이기 때문에, 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)은 동시에 회전될 수 있다.

제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)은 연결 부재(300)에 의해 서로 일정한 간격을 두고 배치된 구조를 가지므로, 축간 거리를 항상 일정하게 유지하면서 회전 동작을 구현할 수 있다.

제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 외주면에는 각각 탄성 부재(400)가 구비된 구조로서, 제1 회전축(140)의 외주면에는 제1 탄성 부재(410), 제2 회전축(240)의 외주면에는 제2 탄성 부재(420)가 구비된 구조이며, 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 회전시 탄성력을 제공할 수 있다.

제1 탄성 부재(410)와 제2 탄성 부재(420)는 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)이 각각 관통되는 곡면형으로 말린 삽입부(411)(421)와, 삽입부(411)(421)의 일측에 연장되어 평평하게 형성되는 지지부(412)(422)를 포함한 구조로서, 지지부(412)(422)는 서로 겹쳐서 놓여질 수 있으며, 겹쳐진 지지부(412)(422)에는 체결 부재(430)가 체결되어 결합된 구조를 가진다.

이러한 제1 탄성 부재(410)와 제2 탄성 부재(420)의 삽입부(411)(421)를 관통하는 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 외주면 소정 위치에는 길이 방향을 따라 평면부(142)(242)가 형성되고, 삽입부(411)(421)의 안쪽면에는 D컷부(411b)(421b)가 가공되어 형성된 구조이므로, 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)의 평면부(142)(242)가 삽입부(411)(421)내에서 회전하면서 D컷부(411b)(421b)와 만남에 따라 자유로운 회전 상태가 아닌 걸림 상태가 될 수 있다. 계속해서, 제1 회전축(140)과 제2 회전축(240)이 삽입부(411)(421)내에서 연속적으로 회전함에 따라 평면부(142)(242)가 삽입부(411)(421)내의 D컷부(411b)(421b)를 지나면서 토크가 걸린 상태에서 해제되는 상태로 회전할 수 있다.

도 5를 참조하면, 탄성 부재(400)는 하나의 일체화된 구조가 아니라, 2개의 제1 탄성 부재(410)와 제2 탄성 부재(420)로 이루어져 있고, 더욱이 제1 탄성 부재(410)의 지지부(412)와 제2 탄성 부재(420)의 지지부(422)는 서로 겹쳐서 배열된 구조이므로, 하나일 때에 비해 지지부(412)의 두께(T1)과 지지부(422)의 두께(T2)가 합해져서 두배가 될 수 있고, 그에 따라 보다 큰 탄지력을 제공해줄 수 있다.

100... 제1 힌지 유니트 110... 제1 힌지판
120... 제1 회전 수단 130... 제1 결합 부재
140... 제1 회전축 142,242... 평면부
150... 제1 기어 200... 제2 힌지 유니트
210... 제2 힌지판 220... 제2 회전 수단
230... 제2 결합 부재 240... 제2 회전축
250... 제2 기어
300... 연결 부재 310... 제1 연결 부재
320... 제2 연결 부재 312,322... 관통공
330... 제3 기어 340... 제4 기어
350... 제3 연결 부재 352... 관통공
400... 탄성 부재 410... 제1 탄성 부재
420... 제2 탄성 부재 411,421... 삽입부
411a.421a... 관통공 411b,421b... D컷부
411c,421c... 가공면 411d,421d... 개구부
412,422... 지지부 413,423... 체결공
430... 체결 부재 440... 멈춤링
C1,C2... 중심 H... 수평선

Claims

회전 가능한 제1 힌지 유니트와 제2 힌지 유니트를 포함하고,
상기 제1 힌지 유니트는,
제1 힌지판;
상기 제1 힌지판과 결합되어 회전되는 제1 회전 수단; 을 포함하며,
상기 제2 힌지 유니트는,
제2 힌지판;
상기 제2 힌지판과 결합되어 회전되는 제2 회전 수단; 을 포함하고,
상기 제1 회전 수단과 제2 회전 수단에는 회전시 탄성력을 제공하는 탄성 부재가 각각 구비되며,
상기 탄성 부재는 상기 제1 회전 수단과 제2 회전 수단에 각각 마련되는 제1 탄성 부재와 제2 탄성 부재를 포함하고,
상기 제1 탄성 부재와 제2 탄성 부재는, 프레스 공정을 통하여 곡면으로 말린 컬링 타입(curling) 스프링이며,
상기 제1 탄성 부재와 상기 제2 탄성 부재는, 상기 제1 회전 수단과 제2 회전 수단이 각각 관통되는 삽입부와, 상기 삽입부로부터 연장되어 형성되는 지지부를 포함하는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 탄성 부재와 제2 탄성 부재는 서로 동일한 형상이며,
상기 제1 탄성 부재가 상기 제1 회전 수단에 결합된 형상과, 상기 제2 탄성 부재가 상기 제2 회전 수단에 결합된 형상은 상기 지지부를 중심으로 축대칭인 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 회전 수단은,
상기 제1 힌지판과 결합되는 제1 결합 부재;
상기 제1 결합 부재의 단부에 마련되는 제1 회전축; 을 포함하고,
상기 제2 회전 수단은,
상기 제2 힌지판과 결합되는 제2 결합 부재;
상기 제2 결합 부재의 단부에 마련되는 제2 회전축; 을 포함하며,
상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축은 상기 탄성 부재를 관통하여 마련되는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 회전 수단은 제1 회전축을 포함하고,
상기 제2 회전 수단은 제2 회전축을 포함하며,
상기 제1 탄성 부재와 상기 제2 탄성 부재는 각각 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 관통되는 관통공이 형성되며,
상기 관통공에는 D컷부가 형성되며, 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축에는 상기 D컷부와 대면되는 평면부가 형성되는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 탄성 부재와 상기 제2 탄성 부재는 동일한 형상의 서로 다른 부품이며,
상기 지지부는 서로 겹쳐지고 체결 부재에 의해 고정되는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 회전 수단은 제1 회전축을 포함하고,
상기 제2 회전 수단은 제2 회전축을 포함하며,
상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축에는 각각 제1 기어와 제2 기어가 형성되고,
상기 제1 기어와 상기 제2 기어의 사이에는 제3 기어와 제4 기어가 맞물리게 구비되어서 상기 제1 힌지판과 제2 힌지판은 동시에 회전되는 힌지 장치.
제6 항에 있어서,
상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 관통하여 축간 거리가 일정하게 유지되게 하는 연결 부재가 마련되고,
상기 연결 부재는 서로 간격을 두고 마련되는 제1 연결 부재와 제2 연결 부재를 포함하며,
상기 제1 연결 부재와 상기 제2 연결 부재의 사이에는 상기 제1 기어, 제2 기어, 제3 기어 및 제4 기어가 회전 가능하게 구비되는 힌지 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제2 연결 부재의 일면에는 제3 연결 부재가 대면되게 구비되고,
상기 제2 연결 부재와 상기 제3 연결 부재에는 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 관통하는 복수의 관통공이 각각 형성되며,
상기 관통공은 일부가 개구되고,
상기 제2 연결 부재와 상기 제3 연결 부재를 구비할 때,
상기 제3 연결 부재의 관통공에 형성되는 개구부는 상기 제2 연결 부재의 관통공에 형성되는 개구부와 서로 반대로 위치되게 마련되는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 회전 수단은 제1 회전축을 포함하고,
상기 제2 회전 수단은 제2 회전축을 포함하며,
상기 삽입부에는 상기 제1 회전축과 제2 회전축이 관통하는 관통공이 형성되고,
상기 관통공에는 D컷부가 각각 형성되며,
상기 D컷부는 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축의 중심을 연결하는 가상의 수평선을 기준으로 서로 동일 선상에 있지 않고 각각 상부 및 하부에 배치되는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 삽입부의 단부가 상기 지지부와 간격을 두도록, 상기 삽입부와 지지부 사이에 개구부가 형성되는 힌지 장치.