KR20010087123A - 클립형 마찰 힌지장치 - Google Patents

Abstract

조립이 간편하고 토크를 원하는 회전방향으로 자유롭게 조정할 수 있는 클립형 마찰 힌지장치가 개시된다. 개시된 본 고안은, 축방향 구멍 및 이 축방향 구멍의 하부에 형성된 고정슬릿을 가지는 하우징; 하우징의 축방향 구멍에 회전 가능하게 삽입되는 회전축; 회전축을 하우징에 대하여 탄력적으로 지지하도록 회전축에 끼워져 이와 함께 하우징의 축방향 구멍에 삽입되어 고정되는 것으로써, 서로 결합되는 대략 반원통형상의 한 쌍의 스프링부재로 이루어지며, 각 스프링부재의 단부에는 하우징의 고정슬릿에 고정적으로 끼워 맞춰지는 돌출부가 형성된 토션 스프링; 및 토션 스프링의 외주에 탄력적으로 끼워지는 복수의 토크 조정용 C형 클립; 을 포함한다. C형 클립은 반경방향으로 개방된 슬릿을 구비한다. 또한, C형 클립은 그 단면이 사각형 또는 원형으로 형성될 수 있다.

Description

클립형 마찰 힌지장치{Clip type friction hinge devices}

본 발명은 마찰 힌지장치(friction hinge device)에 관한 것으로, 특히 조립이 간편하고 토크를 용이하게 조정할 수 있도록 개선한 클립형 마찰 힌지장치에 관한 것이다.

마찰 힌지장치는, 대상 물체를 일정한 위치나 각도로 유지시키는데 매우 유용한 힌지장치로서, 예컨대 노트북 컴퓨터의 디스플레이를 본체에 대해 일정한 각도로 유지시키거나 LCD 모니터의 화면 각도를 적절히 조정하여 유지시키는데 사용된다. 즉, 노트북 컴퓨터에 있어서, 마찰 힌지장치는 디스플레이가 통합되어 있는 커버를 상하방향으로의 개폐가 가능하게 본체에 결합시키고, 커버의 개방시에 마찰 힌지장치에 내장된 스프링, 클립 등의 가압력에 의해 커버를 본체에 대해 적절한 각도를 이룬 상태로 유지시키는 역할을 한다. 그와 함께 마찰 힌지장치는 노트북 컴퓨터의 커버와 같은 대상 물체가 이동하거나 회전할 때에 마찰에 기인한 동적 토크를 발생시켜 대상물체의 급격한 동작을 억제하고 충격을 완충시키는 기능을 한다.

이와 같은 마찰 힌지장치는 그 동작 원리 및 구조에 따라 각종의 형식으로실시되고 있다. 현재 사용되고 있는 대표적인 형식의 예를 든다면 랩 스프링(wrap spring) 형식, 축방향 디스크 압축(axial disk compression) 형식, 롤 핀(roll pin) 형식 및 클립 스프링(clip spring) 형식 등이 있다.

이러한 마찰 힌지장치는 그 나름대로의 장점을 수반하지만, 그 대부분은 제품의 소형화/박형화를 추구하는 최근의 추세에 적합한 구조로 제조될 수 없거나, 설혹 제조가 가능하더라도 제조하기가 복잡하고 높은 토크를 유지해야 할 경우에는 그 내구성이 급격히 떨어지는 등의 단점을 내포하고 있다. 따라서, 그러한 단점을 해결하기 위해, 토션 스프링 형식의 마찰 힌지장치가 최근에 개발되었다.

상기한 토션 스프링 형식의 마찰 힌지장치는, 마찰 면적과 스프링의 가압력이 동시에 조절될 수 있는 구조를 실현하여 항상 일정한 크기의 마찰력이 발생하도록 구성되어 있다.

도1에는 상기한 바와 같은 종래의 토션 스프링 형식 마찰 힌지장치가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 마찰 힌지장치는 하우징(10), 회전축(20) 및 토션 스프링(30)을 포함한다.

상기 하우징(10)은 축방향 구멍(10a)과 이 축방향 구멍(10a)의 하부에 형성되는 고정슬릿(10b)을 구비한다.

상기 회전축(20)은 하우징(10)의 축방향 구멍(10a)에 삽입되는 제1 축부(20a), 제1 축부(20a)의 단부에 연결된 제2 축부(20b) 및 제2 축부(20b)에 결합되며 제1 축부(20a)의 반대쪽으로 연장되는 고정부(20c)를 구비한다. 제1축부(20a), 제2 축부(20b) 및 고정부(20c)는 제조 및 조립상의 여건에 따라 각각 별개의 부품으로 또는 일체로 형성될 수 있다. 고정부(20c)에는 나사용 구멍(20d)이 형성되어 있는데, 그 구멍(20d)을 통해 체결되는 나사(도시되지 않음)에 의해 회전축(20)이, 예컨대 노트북 컴퓨터의 커버에 결합되며, 이 경우, 하우징(10)은 유사하게 나사 체결 등에 의해 노트북 컴퓨터의 본체에 결합된다.

상기 토션 스프링(30)은 다수의 클립형 판 스프링으로 이루어지며, 회전축(20)에 압착된 채로 이 회전축(20)과 함께 하우징(10)의 축방향 구멍(10a) 속에 삽입되어 하우징(10)에 고정된다.

도2는 도1에 따른 마찰 힌지장치를 정면도로 나타낸 것이다. 도2로부터 알 수 있는 바와 같이, 하우징(10)의 축방향 구멍(10a)에는 토션 스프링(30)이 삽입된다. 이 토션 스프링(30)은 그 하부에 형성된 화살표 형상의 하향 돌출부(30a)가 하우징(10)의 고정슬릿(10b)에 끼워 맞춰짐으로써 회전이 불가능하게 하우징(10)에 고정된다. 또한, 토션 스프링(30)의 중심 구멍(30c)에는 회전축(20)이 압입된다.

한편, 토션 스프링(30)의 중심 구멍(30c)의 내주면에는 서로 대향된 2개의 오일 홈(30b)이 형성되며, 이 오일 홈(30b)에는 윤활 오일이 충전된다. 따라서, 회전축(20)의 회전시에 회전축(20)의 외주면과 토션 스프링(30) 중심구멍(30c)의 내주면과의 사이에서 발생되는 마찰 저항을 감소시킬 수 있다.

이와 같은 구조의 마찰 힌지장치에서는 회전축(20)이 회전할 경우(예컨대, 노트북 컴퓨터의 커버를 개방하거나 또는 LCD 모니터의 화면각도를 조정할 경우)에 그 회전축(20)이 토션 스프링(30)과의 마찰에 기인한 토크를 받으면서 회전하게 되고, 그에 따라 급격한 회전동작이 억제되면서 충격이 완충되는 작용이 이루어진다. 이어서 일정한 회전각도에서 회전을 정지시키면, 회전축(20)이 토션 스프링(30)의 조임 탄성에 의거한 가압력에 의해 그 각도의 위치로 고정적으로 유지된다. 토션 스프링(30)은 회전이 불가능하게 하우징(10)에 고정되어 있으므로, 회전축(20)의 회전시에 마찰에 기인한 토크의 발생이 보장되는 반면에, 토션 스프링(30)이 폐쇄된 원의 형태로 형성되어 회전축(20)의 회전을 안정적으로 지지할 뿐 만 아니라 동시에 오일의 윤활에 의해 마찰 저항이 감소되기 때문에, 회전축(20)의 회전이 원할하게 이루어진다.

그러나, 상기와 같은 종래의 마찰 힌지장치는, 토션 스프링(30)이 폐쇄된 원의 형태로 이루어지기 때문에, 토션 스프링(30)에 회전축(20)을 압입하는 조립 작업에 많은 시간 및 노력이 소요된다고 하는 문제가 있다.

또한, 종래의 마찰 힌지장치는 토션 스프링(30)과 회전축(20)의 마찰부에 있어서, 토션 스프링(30)의 단면 전부분이 접촉되지 않고, 일부분만 접촉되므로 일정토크 발생시 강한 스프링의 조임 탄성을 요구하므로 토션 스프링(30)의 이완 영구변형 및 회전축에의 강한 스트레스로 인한 비정상 마모 등이 발생되어 장기적인 사용시 토크가 안정되지 못하게 되는 결함이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로, 조립이 간편하면서 조립시에 사용되는 C형 클립의 수에 따라 자유롭게 토크를 조정할 수 있고 C형 클립의 변형을 방지하여 토크의 안정성 및 정토크와 동토크의 편차를 최소화하여 안정감의 개선 및 신뢰성을 향상시킨 클립형 마찰 힌지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 종래의 클립형 마찰 힌지장치의 구조를 보인 부분 파단 사시도,

도2는 도1에 나타낸 마찰 힌지장치의 정면도,

도3은 본 고안의 일 실시예에 따른 클립형 마찰 힌지장치의 구조를 보인 부분 파단 사시도,

도4는 도3에 나타낸 클립형 마찰 힌지장치의 정면도,

도5는 본 고안의 클립형 마찰 힌지장치에 사용되는 토션 스프링의 한 예를 보인 사시도,

도6은 본 고안의 클립형 마찰 힌지장치에 사용되는 토션 스프링의 다른 예를 보인 사시도, 그리고,

도7a 내지 도7c는 본 고안의 클립형 마찰 힌지장치에 사용되는 클립의 여러 실시예를 보인 사시도이다.

*도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 하우징 110 : 축방향 구멍

120 : 고정 슬릿 200 : 회전축

210 : 제1 축부 220 : 제2 축부

230 : 고정부 300 : 토션 스프링

310, 320 : 반원통형 스프링부재 330 : 돌출부

400 : C형 클립 410 : 슬릿

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 클립형 마찰 힌지장치는, 하우징과, 하우징에 회전가능하게 삽입되는 회전축과, 이 회전축을 하우징에 대하여 탄력적으로 지지하는 토션 스프링과, 이 토션 스프링의 외주에 탄력적으로 끼워지는 복수의 토크 조정용 C형 클립을 구비한다.

하우징은 회전축이 삽입되는 축방향 구멍 및 이 축방향 구멍의 하부에 형성되는 고정슬릿을 구비한다. 또한, 회전축은 토션 스프링이 끼워지는 제1 축부, 제1 축부의 단부에 연결된 제2 축부 및 제2 축부에 결합된 고정부를 구비한다.

그리고 토션 스프링은 서로 결합되는 것에 의해 회전축이 압입되는 중심구멍과 하우징의 고정슬릿에 끼워 맞춰지는 돌출부를 형성하는 대략 반원통형의 한쌍의 스프링부재로 이루어진다. 여기서, 돌출부에는 서로 대향되는 방향으로 수직하게 절곡되는 절곡부 또는 엠보싱이 형성될 수 있다. 또한, 한 쌍의 반원통형 스프링부재의 돌출부의 반대측에는 이들의 결합시 그 중심위치를 쉽게 맞출 수 있도록 하기 위한 위치 설정용홈 및 돌기가 각각 대응되게 형성될 수 있다.

또한, C형 클립은 반경방향으로 개방된 슬릿을 구비하며, 사각형의 단면 형상 또는 원형의 단면 형상을 가질 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 고안의 클립형 마찰 힌지장치에 의하면, 토션 스프링의 2분할 구조 및 C형 클립의 슬릿에 의해 토션 스프링 및 C형 클립의 조립을 용이하게 할 수 있다. 즉, 회전축을 토션 스프링에 조립하는 작업과 C형 클립을 조립하는 작업이 간편해져서 조립에 소모되는 시간 및 노력을 대폭적으로 줄일 수 있다.

또한, C형 클립에 의해 토션 스프링이 회전축에 균일하게 접촉되게 함으로써 접촉면적을 극대화 할 수 있고, C형 클립의 변형을 방지하게 되어 비정상적인 마모를 예방하게 되며, 이로인해 토크의 안정성 및 정토크와 동토크의 편차를 최소화하게 되어 안정감의 개선 및 신뢰성을 향상시킬 수 잇게 되는 장점을 제공할 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 상술한 목적 및 특징은 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명함으로써 보다 명백해질 것이다.

도3 내지 도7에는 본 발명에 의한 클립형 마찰 힌지장치가 도시되어 있다.

도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 클립형 마찰 힌지장치는, 하우징(100), 이 하우징(100)에 회전가능하게 설치되는 회전축(200), 상기 회전축(200)을 상기 하우징(100)에 대하여 탄력적으로 지지하는 토션 스프링(300) 및 상기 토션 스프링(300)의 외주에 탄력적으로 끼워지는 복수의 C형 클립(400)을 구비한다.

상기 하우징(100)은 회전축(200)을 수용하는 축방향 구멍(110) 및 이 축방향 구멍(110)의 하부에 형성된 고정 슬릿(120)을 구비한다.

상기 회전축(200)은 하우징(100)의 축방향 구멍(110)에 삽입되는 제1 축부(210), 이 제1 축부(210)의 단부에 결합된 제2 축부(220) 및 이 제2 축부(220)에 연결된 고정부(230)를 구비한다. 여기서, 상기 제1 축부(210), 제2 축부(220)및 고정부(230)는 제조 및 조립상의 여건에 따라 각각 별개의 부품으로 또는 일체로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 고정부(230)에는 나사구멍(231)이 형성되어 있는데, 이 구멍(231)을 통해 체결되는 나사(도시되지 않음)에 의해 회전축(200)이, 예컨대 노트북 컴퓨터의 커버에 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 하우징(100)은 상기와 같은 나사 체결 등에 의해 노트북 컴퓨터의 본체에 결합된다.

상기 토션 스프링(300)은 상기 회전축(200)의 제1 축부(210)의 외주에 끼워진채로 회전축(200)과 함께 하우징(100)의 축방향 구멍(110)에 삽입되며, 회전이 불가능하게 하우징(100)의 축방향 구멍(110)에 고정된다. 이와 같은 토션 스프링(300)은 상기 회전축(200)을 하우징(100)에 대하여 탄력적으로 지지함으로써 회전축(200)이 회전할 경우, 이 회전축(200)이 마찰에 기인한 토크를 받으면서 회전하도록 하는 작용을 한다. 이러한 토션 스프링(300)은 대략 반원통형상의 한 쌍의 스프링부재(310)(320)로 이루어지며, 이들 한 쌍의 스프링부재(310)(320)가 서로 결합되는 것에 의해 회전축(200)이 삽입되는 중심구멍이 형성된다. 또한 토션 스프링(300)의 일측에는 하우징(100)의 고정슬릿(120)에 고정적으로 끼워 맞춰지는 돌출부(330)가 형성되는데, 이 돌출부(330)가 하우징(100)의 고정슬릿(120)에 끼워 맞추어지는 것에 의해 하우징(100)의 축방향 구멍(110)에서 회전이 불가능하게 고정된다. 상기 돌출부(330)의 양측에는 한쌍의 절곡부(331)(331')가 서로 대향되는 방향으로 수직하게 절곡, 형성된다. 이 절곡부(331)(331')는 토션 스프링(300)이 하우징(100)의 축방향 구멍(110)에서 쉽게 이탈되지 않도록 하기 위한 것으로, 이와 같은 절곡부(331)(331')에 대신에 도5에서 보는 바와 같이, 돌출부(330)의 양측에 서로 대향되는 방향으로 돌출되는 엠보싱부(332)(332')를 형성하는 것에 의해서도 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 토션 스프링(300)을 구성하는 한 쌍의 반원통형 스프링부재(310)(320)의 접촉면, 보다 구체적으로는 상기 돌출부(330)의 반대쪽 접촉면에는 도6에서 보는 바와 같이, 이들의 결합시 그 중심위치를 정확하면서도 쉽게 맞추기 위한 적어도 하나 이상의 위치설정홈(311) 및 돌기(321)이 각각 대응되게 형성될 수 있다.

상기 C형 클립(400)은 상기 토션 스프링(300)의 외주에 탄력적으로 끼워짐으로써 한 쌍의 스프링부재(310)(320)를 서로 결합시킴과 동시에 회전축(200)과 토션 스프링(300)과의 사이에 마찰에 기인한 토크가 발생되도록 하는 작용을 한다. 이러한 C형 클립(400)은 마찰 힌지장치의 크기 및 용도에 따라 적절한 수로 설치될 수 있으며, 이 C형 클립(400)의 수를 가감하는 것으로 간편하게 토크를 조절할 수 있다. 상기 C형 클립(400)은 반경방향으로 개방된 슬릿(410)을 구비하며, 이에 의해 그 중심구멍을 확장시킬 수 있어, 편리하게 조립할 수 있다. 또한, C형 클립(400)은 도7a 내지 도7c에 도시된 바와 같이, 그 단면이 사각형 또는 원형으로 형성될 수 있다.

한편, 도면에서는 도시를 생략하고 있으나 상기 토션 스프링(300)의 내주면에는 윤활 오일이 충전되는 오일홈이 형성될 수 있다. 오일은 종래와 같이, 회전축(200)의 회전시에 회전축(200)의 외주면과 토션 스프링(300)의 중심구멍 내주면과의 사이의 마찰 저항을 감소시키는 작용을 한다.

그리고 상기 C형 클립(400)은 내경과 외경의 간격이 동일하게 구성할 수도있으나 필요에 따라서는 내경과 외경의 간격에 편차를 두어서 구성하게 되면 스프링의 변형 및 완급 구간을 조절할 수도 있는 것이다.

이와 같은 구성되는 본 고안에 의한 클립형 마찰 힌지장치는, 우선 회전축(200)의 제1 축부(210) 외주면에 토션 스프링(300)을 구성하는 한 쌍의 반원통형 스프링부재(310)(320)를 서로 맞대어 끼운 후, 이 토션 스프링(300)의 외주에 복수의 C형 클립(400)을 끼워 조립한다. 이때 상기 한 쌍의 스프링부재(310)(320)는 그의 결합면에 각각 형성되어 있는 위치설정홈(311) 및 돌기(321)에 의해 그 중심위치를 정확하면서도 쉽게 맞추어 결합시킬 수 있다. 그리고 C형 클립(400)은 마찰 힌지장치의 크기 및 용도에 따라 적절한 수로 함으로써 토크를 조정할 수 있다. 그런 다음, 토션 스프링(300)과 복수의 C형 클립(400)이 결합된 회전축(200)을 하우징(100)의 축방향 구멍(110)에 끼워 최종적으로 조립한다.

또한, C형 클립(400)의 내경은 토션 스프링(300)의 외경보다 적어도 0.5mm 이상의 적은 내경을 갖도록 하여 조립후 C형 클립의 상측부가 약간의 간극을 갖도록 함이 바람직하다.

상기와 같은 구조의 본 고안에 따른 클립형 마찰 힌지장치는 종래와 같이 노트북 컴퓨터나 모터 등의 힌지부에 적용되는 바, 노트북 컴퓨터의 커버를 개방하거나 또는 모터의 화면 각도를 조정하기 위하여, 커버를 열거나 모터를 기울이게 되면, 회전축(200)이 회전하게 되는데, 이 회전축(200)이 토션 스프링(300)과의 마찰에 기인한 토크를 받으면서 회전하게 되고, 그에 따라 급격한 회전 동작이 억제됨과 아울러 충격이 완충되는 작용이 이루어진다. 이어서, 일정한 회전 각도에서 회전을 정지시키면, 회전축(200)이 토션 스프링(300) 및 C형 클립(400)의 조임 탄성에 의거한 가압력에 의해 그 각도의 위치에서 고정적으로 유지된다. 또한, C형 클립의 내경과 외경의 폭구성을 달리하면 폭이 넓은 부분에서는 토크가 더욱 강하게 작용되게 되어 원하는 회전각도에서 토크력을 강하게 하거나 약하게 하는 등 조절이 가능하게 될 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 클립형 마찰 힌지장치에 의하면, 토션 스프링이 한 쌍의 원통형 스프링부재로 분리 형성되어 있기 때문에 회전축에의 조립이 쉽고, 또 C형 클립에 형성된 반경방향의 슬릿에 의해 그 중심 구멍을 확장시키면서 토션 스프링에의 조립을 용이하게 할 수 있는 등 마찰 힌지장치의 조립에 소모되는 시간 및 노력을 대폭적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, C형 클립의 수에 따라 자유롭게 토크의 조정이 가능하고 C형 클립에 의해 토션 스프링이 회전축에 균일하게 접촉되어 비정상적인 마모를 예방하여 토크의 안정성 및 정토크와 동토크의 편차를 최소화하여 안정감의 개선 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.

이상, 본 고안을 본 고안의 원리를 예시하기 위한 바람직한 일 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 고안은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 이탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 축방향 구멍 및 이 축방향 구멍의 하부에 형성된 고정슬릿을 가지는 하우징; 상기 하우징의 축방향 구멍에 회전가능하게 삽입되는 회전축; 상기 회전축을 상기 하우징에 대하여 탄력적으로 지지하도록 상기 회전축에 끼워져 이와 함께 상기 하우징의 축방향 구멍에 삽입되어 고정되는 것으로써, 서로 결합되는 대략 반원통형상의 한 쌍의 스프링부재로 이루어지며, 각 스프링부재의 단부에는 상기 하우징의 고정슬릿에 고정적으로 끼워 맞춰지는 돌출부가 형성된 토션 스프링; 및 상기 토션 스프링의 외주에 탄력적으로 끼워지는 복수의 토크 조정용 C형 클립; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 클립형 마찰 힌지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 토션 스프링의 돌출부 양측에는 절곡부 또는 엠보싱부가 상기 돌출부에 대하여 수직한 방향으로 대향되게 형성된 것을 특징으로 하는 클립형 마찰 힌지장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 반원통형 스프링부재의 결합면에는 이들의 결합시 그 중심위치를 맞추기 위한 적어도 하나 이상의 위치설정홈 및 돌기가 각각 대응되게 형성된 것을 특징으로 하는 클립형 마찰 힌지장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 C형 클립은 내경과 외경의 폭을 서로 다르게 구성된것을 특징으로 하는 클립형 마찰 힌지장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 C형 클립은 그 단면이 사각형 또는 원형인 것을 특징으로 하는 클립형 마찰 힌지장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 C형 클립은 양단부의 굵기가 중앙부보다 가늘게 형성되는 것을 특징으로 하는 클립형 마찰 힌지장치.