KR102393940B1 - 토션 타입 힌지 스프링 - Google Patents

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KR102393940B1
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박순관
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주식회사 에스코넥
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Abstract

본 발명의 토션 타입 힌지 스프링은, 메인 바디와 슬라이딩 바디에 양단부가 각각 체결되며 중립 위치를 기준으로 슬라이딩 바디를 일방향 또는 타방향으로 가압하는 토션 타입 힌지 스프링에 있어서, 상기 메인 바디 및 슬라이딩 바디 중 어느 하나에 체결되는 바디 체결부를 갖는 서브 하우징; 상기 서브 하우징이 슬라이딩되는 하우징; 상기 하우징 및 서브 하우징에 양단부가 지지되고, 상기 서브 하우징의 이동에 따라 비틀림 변형되는 토션 스프링; 을 포함할 수 있다.

Description

토션 타입 힌지 스프링{TORSION TYPE HINGE SPRING}
본 발명은 휴대용 단말기의 힌지에 사용되는 힌지 스프링에 관한 것으로서 토션 스프링이 비틀림 변형되면서 탄성력을 발생하는 토션 타입 힌지 스프링에 관한 것이다.
도 1은 선행기술문헌으로 기재된 한국특허출원 제1020090103962호에 기재된 벤딩 타입 힌지 스프링의 동작을 표시한다.
휴대용 단말기(100)는 상호 슬라이딩되는 메인 바디(110)와 슬라이딩 바디(120)로 이루어질 수 있다. 이때, 메인 바디(110)에 대하여 슬라이딩 바디(120)가 탄성 바이어스되도록 힌지 스프링(1)이 장착되는데 벤딩 타입, 압축 타입, 토션 타입으로 나뉠 수 있다.
도 1을 참조하면, 두 바디가 포개진 (a) 상태로부터 중립 위치인 참조 부호 (b)를 거쳐 상호 펼쳐진 (c) 상태로 갈때, 힌지 스프링(1)은 참조 부호 (b)에서 최대 벤딩 상태가 된다.
참조 부호 (a)에서 중립 위치 (b)로 갈때, 힌지 스프링(1)은 휘어지며 두 바디의 이동에 탄성적으로 저항하고 참조 부호 (b)에서 (a)로 갈때, 휘어진 힌지 스프링(1)이 펼쳐지며 두 바디가 멀어지는 방향으로 탄성력을 작용한다.
사용자는 힌지 스프링(1)으로 인하여 반자동 슬라이딩 감성을 느낄 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 종래의 힌지 스프링(1)에 따르면, 여러 개의 탄성봉을 횡방향에서 지지하는 탄성봉 가이드 및 탄성봉을 길이 방향에서 지지하는 하우징이 하나의 몸체로 이루어진다. 따라서, 휴대용 단말기(100)의 종류에 따라 힌지 스프링(1)의 전체 길이를 변화시켜야 할 경우에 하우징 구조물 사출 성형을 위한 몰드 금형을 일일이 제작해야 하는 문제점이 있다. 이는 현대와 같은 단말기의 다품종 소량 생산 시대에 맞지 않는 개념이다.
또한, 경박화 설계에는 적합하지만 벤딩 변형에 의존하므로 힌지 스프링의 일정 수준 이상의 탄성력을 발휘할 수 없는 문제점이 있다.
한국특허출원 제1020090103962호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 토션 스프링을 지지하는 지지 부품은 동일 규격으로 하고 토션 스프링의 권선수 또는 선 직경만을 변화시켜 힌지 스프링 전체의 탄성력을 조절할 수 있다. 한편, 토션 스프링을 사용하므로 벤딩 타입에 비하여 충분한 탄성력을 발휘할 수 있다.
본 발명의 토션 타입 힌지 스프링은, 메인 바디와 슬라이딩 바디에 양단부가 각각 체결되며 중립 위치를 기준으로 슬라이딩 바디를 일방향 또는 타방향으로 가압하는 토션 타입 힌지 스프링에 있어서, 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링이 안착되는 하우징; 상기 하우징으로부터 노출된 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링의 단부에 마련되고, 상기 메인 바디 및 상기 슬라이딩 바디에 각각 체결되는 바디 체결부; 상기 하우징을 덮는 서브 하우징; 을 포함할 수 있다.
상기 제1 토션 스프링은 정방향으로 감기며, 상기 제2 토션 스프링은 역방향으로 감길 수 있다.
본 발명의 토션 타입 힌지 스프링은 메인 바디와 슬라이드 바디가 대면되는 좁은 공간에 설치되면서 충분한 탄성력을 발생할 수 있다.
중앙부로부터 외곽부를 향하여 코일 형태로 감기는 토션 스프링의 특성을 조절하면 동일한 지지 부품을 사용하면서도 힌지 스프링 전체의 탄성력을 조절할 수 있다. 지지 부품의 사양 변경없이 공통 사용하면서, 토션 스프링의 탄성 계수나 선의 굵기를 조절하면 전체 탄성력을 조절할 수 있다.
토션 스프링의 특성이 바뀌는 경우, 하우징 및 서브 하우징의 치수를 그대로 유지하면 이들 부품을 표준화시킬 수 있다. 지지 부품의 치수를 탄성력에 따라 변경할 필요가 없다. 토션 스프링이 바뀌어도 하우징 및 서브 하우징은 당연히 표준품을 사용할 수 있다.
결과적으로, 하우징, 서브 하우징을 표준품으로 설계 및 제조한 다음에, 토션 스프링만 변경하는 방식을 통하여 힌지 스프링의 탄성을 조절할 수 있다. 토션 스프링의 탄성 계수 및 선 직경을 변경하는 방식을 통하여 탄성 특성을 조절할 수 있다.
한편, 토션 스프링을 하우징에 고정시키는 고정부를 하우징의 돌출된 부분에 의하여 간단히 확보할 수 있다. 토션 스프링을 하우징에 고정하는 수단이 매우 간편해지는 장점이 있다.
또한, 하우징 및 서브 하우징의 조립이 후크 결합에 의하므로 조립이 간단하고 분해도 용이한 장점이 있다.
따라서, 다품종 소량 생산 시대에 맞출 수 있고, 원가 상승 요인없이 다양한 특성의 힌지 스프링을 양산할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 벤딩 타입 힌지 스프링이 슬라이딩 휴대용 단말기에 채용된 상태에서 동작되는 모습을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 토션 타입 힌지 스프링의 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 하우징 및 서브 하우징의 후크 결합 상태를 도시한 부분 측면도이다.
도 2 이하에 도시된 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 참조 부호가 도 1과 중복되는 경우, 다음에서 설명하는 모든 참조 부호는 도 2 이하의 본 발명에만 적용된다.
본 발명의 토션 타입 힌지 스프링은, 메인 바디와 슬라이딩 바디에 토션 스프링(410, 420)의 양단부가 각각 체결되며 중립 위치를 기준으로 슬라이딩 바디를 일방향 또는 타방향으로 가압하는 토션 타입 힌지 스프링일 수 있다.
하우징(100)은 토션 타입 힌지 스프링의 기본 골격을 이룰 수 있다. 서브 하우징(200)은 하우징(100)에 후크(210) 결합으로 간단하게 체결될 수 있다. 두 개의 판 형상인 하우징(100) 및 서브 하우징(200)만으로 힌지 스프링의 모든 조립이 완료될 수 있어 양산성이 획기적으로 향상될 수 있다.
토션 스프링(410, 420)은 하우징(100)에 비틀림 가능하게 조립되며, 하우징(100)과 서브 하우징(200) 사이에 토션 스프링(410, 420)이 삽입될 수 있다. 토션 스프링(410, 420)의 특성만 조절하면 힌지 스프링의 전체 탄성력이 조절될 수 있다. 이때, 하우징(100) 및 서브 하우징(200)은 동일한 부품이 사용될 수 있다. 따라서, 동일 규격의 표준화 부품을 사용하여 전체 탄성력을 조절할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 하우징(100) 및 서브 하우징(200)은 두 개의 토션 스프링(410, 420)이 조립되므로 타원 형상일 수 있다. 따라서, 토션 스프링(410, 420) 단부의 연장 길이에 따라 얼마든지 거리가 떨어진 두 지점에 탄성력을 작용할 수 있다. 토션 스프링(410, 420)을 복수 개 장착할 수 있으므로, 전체 탄성력의 크기가 벤딩 타입 힌지 스프링보다 휠씬 클 수 있다.
하우징(100)의 일측 및 타측이 개구된 제1 개구부(530) 및 제2 개구부(530)를 구비하고, 여기를 통하여 토션 스프링(410, 420)의 단부 또는 바디 체결부(600)가 노출되며, 비틀림 변형에 따라 하우징(100) 자체는 회전될 수 있다. 두 개의 바디 체결부(600)를 직선 상으로 연결한 가상의 선분에 대하여 하우징(100) 또는 서브 하우징(200)은 평행 이동될 수 있다. 따라서, 단말기의 동선이 제한된 상태에서 평행 이동 궤적을 그리는 힌지 스프링을 구현할 수 있다.
토션 타입 힌지 스프링은 하우징(100) 및 서브 하우징(200)의 면적을 크게 하면 토션 스프링(410, 420)의 권선수를 넓은 범위에서 가감할 수 있으므로 전체 탄성력이 작은 것부터 큰 것까지 표준품으로 폭넓게 제작할 수 있고 충분한 탄성력을 발휘할 수 있다.
본 발명의 토션 타입 힌지 스프링은, 하우징(100), 바디 체결부(600), 서브 하우징(200)을 포함할 수 있다. 하우징(100)에는 제1 토션 스프링(410) 및 제2 토션 스프링(420)이 안착될 수 있다. 바디 체결부(600)는 하우징(100)으로부터 노출된 제1 토션 스프링(410) 및 제2 토션 스프링(420)의 단부에 연결될 수 있다 바디 체결부(600)는 메인 바디 및 슬라이딩 바디에 각각 체결되며 탄성력을 작용하는 작용점이 될 수 있다.
서브 하우징(200)은 하우징(100)을 덮어서 토션 스프링(410, 420)의 이탈을 방지할 수 있다. 서로 반대 방향으로 감기는 두 개의 토션 스프링(410, 420)이 하우징(100)에 삽입될 수 있다. 제1 토션 스프링(410)은 정방향으로 감기며, 제2 토션 스프링(420)은 역방향으로 감길 수 있다.
각각의 토션 스프링(410, 420)의 중심부가 하우징(100)의 내부에 고정되며 각각의 토션 스프링(410, 420)의 단부는 서로 반대 방향으로 노출될 수 있다. 제1 토션 스프링(410)의 단부가 노출되는 하우징(100)의 개구부(530) 및 제2 토션 스프링(420)의 단부가 노출되는 하우징(100)의 개구부(530)는 서로 반대 방향을 향할 수 있다.
따라서, 각 토션 스프링(410, 420)의 단부에 의하여 비틀림 효과를 내기 위하여 각 토션 스프링(410, 420)은 반대 방향으로 감기는 것이 바람직하다.
하우징(100)은 평판부(510), 제1 고정부(550), 제1 벽부(520)를 구비할 수 있다.
평판부(510)에는 제1 토션 스프링(410) 및 제2 토션 스프링(420)이 안착될 수 있다. 제1 고정부(550)에는 제1 토션 스프링(410)의 중심부 및 제2 토션 스프링(420)의 중심부가 끼워질 수 있다. 한 쌍의 돌출부로 이루어진 제1 고정부(550)의 틈 사이에 사각 단면의 제1 토션 스프링(410)의 중심부 끝단이 끼워질 수 있다. 제1 토션 스프링(410)의 중심부는 일정 길이를 갖는 제1 고정부(550)의 틈 사이에 끼어서 비틀림 변형이 제한되고 위치 고정될 수 있다. 제2 토션 스프링(420)의 중심부도 또 하나의 제1 고정부(550)의 틈 사이에 끼어서 비틀림 변형이 제한되고 위치 고정될 수 있다.
제1 벽부(520)는 제2 벽부(522)와 함께 하우징(100) 및 서브 하우징(200)의 결합을 위하여 돌출될 수 있다. 제1 벽부(520) 및 제2 벽부(522)는 토션 스프링(410, 420)의 이탈 방지를 위하여 돌출될 수 있다. 제1 벽부(520) 및 제2 벽부(522)의 결합은, 토션 스프링(410, 420)의 외곽 부분이 하우징(100)으로부터 멀리 벗어나지 않도록 규제할 수 있다.
생산성 향상을 위하여 사출 성형이나 프레스 성형으로 하우징(100) 및 서브 하우징(200)을 제조하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 하우징(100) 및 서브 하우징(200)은 평판부(510)와 이로부터 돌출된 벽부(520, 522) 및 고정부(550, 560)를 갖는 것이 바람직하다. 각각의 벽부(520, 522) 및 고정부(550, 560)는 서로를 향하여 돌출되며 이들의 상호 체결에 의하여 하우징(100) 및 서브 하우징(200)이 체결되는 것이 바람직하다.
하우징(100)은, 제1 토션 스프링(410) 및 제2 토션 스프링(420)이 안착되는 평판부(510), 제1 토션 스프링(410) 및 제2 토션 스프링(420)의 중심부가 체결되는 제1 고정부(550), 및 평판부(510)의 가장자리에 돌출되는 제1 벽부(520)를 구비할 수 있다.
서브 하우징(200)은, 하우징(100)의 평판부(510)에 대면되는 또 다른 평판부(510), 제1 고정부(550)에 대면되는 제2 고정부(560), 및 제1 벽부(520)에 대면되는 제2 벽부(522)를 구비할 수 있다.
제1 고정부(550) 및 제1 벽부(520)는 하우징(100)의 평판부(510)로부터 동일한 방향으로 돌출될 수 있다. 제2 고정부(560) 및 제2 벽부(522)는 서브 하우징(200)의 평판부(510)로부터 하우징(100)의 평판부(510)를 향하여 돌출될 수 있다.
하우징(100)에 서브 하우징(200)을 결합하면, 제1 고정부(550)와 제2 고정부(560)가 포개어지거나, 제1 벽부(520)와 제2 벽부(522)가 포개질 수 있다.
첫번째 실시예로서, 하우징(100)의 외곽부에서 벽부(520, 522)끼리의 결합력에 의하여 하우징(100)과 서브 하우징(200)이 체결될 수 있다. 하우징(100) 및 서브 하우징(200)은 서로를 향하여 돌출된 제1 벽부(520) 및 제2 벽부(522)의 후크(210) 체결에 의하여 결합될 수 있다. 후크(210) 체결을 위하여 제1 벽부(520) 및 제2 벽부(522)에 후크(210) 및 후크 홈(110)이 각각 형성될 수 있다. 도시된 바에 의하면 하우징(100)에 후크(210)가 형성되고 서브 하우징(200)에 후크 홈(110)이 형성되지만 이에 한정되지 않는다.
각 벽부(520, 522)의 후크(210) 결합력 강화를 위하여 제1 벽부(520)의 단부에는 보조 후크(120)가 마련될 수 있다. 보조 후크(120)는 서브 하우징(200)을 탄성적으로 감싸고 결합력을 증가시킬 수 있다.
두번째 실시예로서, 하우징(100)의 중앙부에서 토션 스프링(410, 420)을 고정하는 고정부(550, 560)끼리의 결합력에 의하여 하우징(100)과 서브 하우징(200)이 체결될 수 있다. 이 경우에는 하우징(100)의 중심부에서 결합력이 발생할 수 있다. 즉, 제1 벽부(520) 및 제2 벽부(522)의 체결에 의하는 것과는 별개의 실시예로서, 제1 중심부 및 제2 중심부의 체결에 의하여 하우징(100)과 서브 하우징(200)이 체결될 수 있다. 하우징(100) 및 서브 하우징(200)은 서로를 향하여 돌출된 제1 고정부(550) 및 제2 고정부(560)의 체결에 의하여 결합될 수 있다. 제1 고정부(550) 또는 제2 고정부(560)의 내부에 제1 토션 스프링(410) 및 제2 토션 스프링(420)의 중심부가 끼워질 수 있다.
세번째 실시예로서, 하우징(100)의 외곽부에서 벽부(520, 522)끼리의 결합력과 하우징(100)의 중앙부에서 고정부(550, 560)끼리의 결합력의 합력에 의하여 하우징(100)과 서브 하우징(200)이 체결될 수 있다. 이 경우에는 결합력이 외곽과 중앙에서 발생하는 장점이 있을 수 있다.
이때, 두개의 벽부(520, 522), 두개의 고정부(550, 560)가 겹쳐질 수 있다.
경우의 수로서, 제1 벽부(520) - 제2 벽부(522) - 제1 고정부(550) - 제2 고정부(560)의 순서대로 배치되는 제3의 실시예와,
제1 벽부(520) - 제2 벽부(522) - 제2 고정부(560) - 제1 고정부(550)의 순서대로 배치되는 제4의 실시예가 있을 수 있다. 가장 결합력이 좋은 경우는 제4 실시예로 볼 수 있다.
도 4에 도시된 제4 실시예에 의하면, 하우징(100)의 중앙부에 제1 고정부(550)가 돌출되고 외곽부에 제1 벽부(520)가 돌출되며, 서브 하우징(200)의 중앙부에 제2 고정부(560)가 돌출되고 외곽부에 제2 벽부(522)가 돌출될 수 있다. 하우징(100) 및 서브 하우징(200)의 체결시, 제1 벽부(520), 제2 벽부(522), 제2 고정부(560), 제1 고정부(550)가 순서대로 배열될 수 있다. 제1 고정부(550)의 안쪽에 제1 토션 스프링(410)의 중심부 또는 제2 토션 스프링(420)의 중심부가 끼워질 수 있다.
한편, 제1 고정부(550) 및 제2 고정부(560)의 양산성 향상을 위하여 사출 성형시 금형 빼기 구멍을 둘 수 있다. 돌출부가 평판부(510)에 수직한 방향으로 연장되므로 상금형과 하금형의 분리 방향이 평판부(510)에 수직한 방향이 될 수 있다. 따라서, 제1 고정부(550) 및 제2 고정부(560)와 평판부(510)가 만나는 지점에 라운드 처리나 모따기 처리 또는 부드러운 곡선부를 형성하여 피로 파괴 등을 억제할 수 있다. 이를 위하여 하우징(100)의 평판부(510) 중 제1 고정부(550)의 주변 부분 또는 서브 하우징(200)의 평판부(510) 중 제2 고정부(560)의 주변 부분에 금형 빼기 구멍이 형성될 수 있다. 금형 빼기 구멍 주변의 제1 고정부(550) 및 제2 고정부(560)는 곡면부를 형성하면서 직각면을 없애서 피로 파괴 대응력을 강화할 수 있다. 사출 성형에 국한되지 않고 프레스 금형을 이용하여 평판부(510)를 따서 고정부(550, 560)를 성형하는 경우 금형 빼기 구멍을 이용하여 평판부(510)를 절단하고 절단된 평판부(510)를 구부려서 고정부(550, 560)를 성형할 수 있다. 이때에도 금형 빼기 구멍이 형성될 수 있다.
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100...하우징 110...후크 홈
120...보조 후크 200...서브 하우징
210...후크 410...제1 토션 스프링
420...제2 토션 스프링 510...평판부
520...제1 벽부 522...제2 벽부
530...개구부 550...제1 고정부
560...제2 고정부 600...바디 체결부

Claims (9)

  1. 메인 바디와 슬라이딩 바디에 양단부가 각각 체결되며 중립 위치를 기준으로 슬라이딩 바디를 일방향 또는 타방향으로 가압하는 토션 타입 힌지 스프링에 있어서,
    제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링이 안착되는 하우징;
    상기 하우징으로부터 노출된 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링의 단부에 마련되고, 상기 메인 바디 및 상기 슬라이딩 바디에 각각 체결되는 바디 체결부;
    상기 하우징을 덮는 서브 하우징; 을 포함하고,
    상기 제1 토션 스프링은 정방향으로 감기며, 상기 제2 토션 스프링은 역방향으로 감기며,
    상기 하우징은 상기 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링의 중심부를 고정하는 제1 고정부 및 상기 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링의 주변에 돌출되는 제1 벽부를 구비하고,
    상기 서브 하우징은 상기 제1 고정부에 대면되는 제2 고정부 및 상기 제1 벽부에 대면되는 제2 벽부를 구비하며,
    상기 하우징에 서브 하우징을 결합하면, 상기 제1 고정부와 상기 제2 고정부가 포개어지고, 상기 제1 벽부와 상기 제2 벽부가 포개지며,
    상기 하우징 및 서브 하우징은 서로를 향하여 돌출된 상기 제1 벽부 및 제2 벽부의 후크 체결에 의하여 결합되고, 상기 후크 체결을 위하여 상기 제1 벽부 및 제2 벽부에 후크 및 후크 홈이 각각 형성되며,
    상기 제1 벽부의 단부에는 보조 후크가 마련되고,
    상기 제1 고정부 및 제2 고정부는 상기 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링 각각에 대응하게 마련되며,
    상기 하우징 및 서브 하우징은 서로를 향하여 돌출된 제1 고정부 및 제2 고정부의 체결에 의하여 결합되고,
    상기 제1 고정부의 내부에 상기 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링의 중심부가 끼워지며,
    상기 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링의 중심부가 끼워지도록 상기 제1 고정부 또는 제2 고정부는 틈이 형성되는 한쌍의 돌출부로 이루어지고,
    상기 하우징은 상기 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링이 안착되는 평판부를 구비하고,
    상기 제1 벽부는 상기 평판부의 양측 가장자리에 돌출되고,
    상기 제1 고정부 및 제1 벽부는 상기 평판부로부터 동일한 방향으로 돌출되며,
    상기 서브 하우징은, 상기 하우징의 평판부에 대면되는 또 다른 평판부를 구비하고,
    상기 서브 하우징의 또 다른 평판부의 양측 가장 자리에 상기 제2 벽부가 돌출되게 형성되며,
    상기 제2 고정부 및 제2 벽부는 상기 서브 하우징의 평판부로부터 상기 하우징의 평판부를 향하여 돌출되고,
    상기 하우징과 상기 서브 하우징의 체결시, 상기 하우징에 형성된 한쌍의 제1 벽부의 안쪽에 상기 서브 하우징에 형성된 한쌍의 제2 벽부가 대면되게 지지되며, 상기 하우징의 제1 고정부의 바깥쪽에 상기 서브 하우징의 제2 고정부가 대면되게 지지되어 상기 제1 토션 스프링 및 제2 토션 스프링의 중심부의 전체가 지지되고,
    상기 하우징의 평판부 중 상기 제1 고정부의 주변 부분 및 상기 서브 하우징의 평판부 중 상기 제2 고정부의 주변 부분에 사출 성형을 위한 금형 빼기 구멍이 형성되는 힌지 스프링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 토션 스프링의 단부가 노출되는 상기 하우징의 개구부 및 상기 제2 토션 스프링의 단부가 노출되는 상기 하우징의 개구부는 서로 반대 방향을 향하는 힌지 스프링.
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