KR20020075222A - 힌지용 로터리 액추에이터 - Google Patents

Abstract

(과제) 개/폐작동의 자동화를 간략한 구조로 실현할 수 있도록 구성된 힌지용 로터리 액추에이터를 제공한다.

(해결수단) 상대회전 가능하며 또한 축방향의 이동이 불가능하게 조립된 제 1 부분{고정자 요소(12)} 및 제 2 부분{아우터 캠(16)}과, 제 1ㆍ제 2 양부분의 내부에 중심축(18) 둘레에서 회전 가능하며 축방향의 이동이 가능하게 장착된 이너 회전자(17)와, 상기 제 2 부분과 상기 이너 회전자와의 사이에 형성된 회전변위를 축방향변위로 변환하는 캠기구{캠홈(21) 및 캠돌기(23)}와, 상기 제 1 부분과 상기 이너 회전자와의 사이에 형성된 클러치 요소(26), 회전력 부여수단{비틀림 코일 스프링(32)} 및 축방향력 부여수단{압축 코일 스프링(31)}을 가지는 것으로 한다. 이것에 의해서, 힌지에 회전력을 주는 액추에이터로서 단체(單體)상태로 구성할 수 있으므로, 제조공수나 부품관리를 간략화할 수 있고 게다가 본체의 사양이 변하여도 전용할 수 있다.

Description

힌지용 로터리 액추에이터{rotary actuator for hinge}

본 발명은 2개의 부재를 절첩가능하게 연결하는 힌지에 있어서의 개/폐동작을 자동화하기 위한 힌지용 로터리 액추에이터에 관한 것이다.

근년의 휴대용 전화기는 휴대시에는 절첩가능하고 사용시에는 펼수 있도록 송화부와 수화부를 힌지장치로 연결한 것이 보급되어 있다. 이와 같은 2단 절첩식 전화기의 편리성을 보다 한층 높이기 위해서, 폐쇄상태를 안정적으로 유지할 수 있으며 한 손의 원터치조작으로 개방할 수 있도록 구성된 개폐장치가, 일본국 특허공개공보 평8-125725호에 제안되어 있다.

그러나, 상기 공보에 개시된 구조에는 개폐장치를 부착하기 위해서 전화기 본체에 복잡한 가공을 할 필요가 있고, 전화기의 제조공정이 번잡하여 제조코스트의 증대를 일으킴은 물론, 사양변경 등에 유연하게 대응할 수 없다는 난점이 있다.

본 발명은, 이와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로서, 그 주된 목적은 개/폐동작의 자동화를 간략한 구조로 실현할 수 있도록 구성된 힌지용 로터리 액추에이터를 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 휴대용 전화기의 외관도

도 2는 본 발명에 의한 액추에이터의 클러치 요소가 접속한 형태의 단면도

도 3은 본 발명에 의한 액추에이터의 클러치 요소가 단절된 상태의 단면도

도 4는 본 발명에 의한 엑추에이터에 있어서 클러치 요소의 일부를 절제(切除)하여 나타내는 분해사시도

*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*

2 - 송화부3 - 수화부

17 - 이너 회전자18 - 축

21 - 캠홈23 - 캠돌기

26 - 클러치 요소31 - 압축 코일 스프링

32 - 비틀림 코일 스프링

이와 같은 목적을 만족시키기 위해서 본 발명에 있어서는, 상대회전 가능하며 축방향의 이동이 불가능하게 조립된 제 1 부분{실시형태 중 고정자 요소(12)}및 제 2 부분{실시형태 중 아우터 캠(16)}과, 제 1ㆍ제 2 양부분의 내부에 중심축(18) 둘레에서 회전가능하며 또한 축방향의 이동이 가능하게 장착된 이너 회전자(17)와, 상기 제 2 부분과 상기 이너 회전자와의 사이에 형성된 회전변위를 축방향변위로 변환하는 캠기구{실시형태 중 캠홈(21) 및 캠돌기(23)}와, 상기 제 1 부분과 상기 이너 회전자와의 사이에 형성된 클러치 요소(26), 회전력 부여수단{실시형태 중 비틀림 코일 스프링(32)} 및 축방향력 부여수단{실시형태 중 압축 코일 스프링(31)}을 가지는 것을 특징으로 하는 힌지용 로터리 액추에이터를 제공하는 것으로 했다.

이와 같이 하면, 힌지에 회전력을 부여하는 액추에이터로서 단체(單體)상태로 구성할 수 있기 때문에, 제조공정이나 부품관리를 간략화할 수 있고 게다가 본체의 사양이 변해도 전용(轉用)할 수 있다.

특히, 회전력 부여수단이 비틀림 코일 스프링이고 축방향력 부여수단이 압축 코일 스프링인 것으로 하면, 조작력과 작동력과의 관계에 있어서 설정자유도를 높일 수 있다. 또한 이 경우, 비틀림 코일 스프링과 압축 코일 스프링을 내외 2중으로 형성하는 것으로 하면 액추에이터의 축길이를 증대시키지 않아도 된다.

(발명의 실시형태)

이하에 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용된 휴대용 전화기의 외관을 나타내고 있다. 이 전화기(1)는, 조작키가 형성된 송화부(2)와 액정 디스플레이가 형성된 수화부(3)가 2단절첩 가능하게 힌지(4)로 연결되어 이루어지는 것이다. 전화기 자체의 구체적인구성은 이미 공지의 것과 동일하기 때문에 여기에서는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

힌지(4)에는 로터리 액추에이터가 조립되어 있다. 이 로터리 액추에이터(11)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 송화부(2)에 일체로 형성된 축받이부(5) 내에 장착되는 고정자 요소(제 1 부분)(12)와, 수화부(3)에 일체로 형성된 축받이부(6)에 내에 장착되는 회전자 요소(13)를 구비하고 있다. 고정자 요소, 회전자 요소라 호칭하였으나 이것은 단순히 설명의 편의상 그와 같이 하는 것이지 고정자가 반드시 정지체여야만 한다는 뜻은 아니다.

고정자 요소(12)는 대략 바닥을 가지는 원통형상을 이루는 하우징(14)과 하우징(14)의 개구(開口)에 고착된 스토퍼(15)로 이루어져 있다. 그리고 회전자 요소(13)는 스토퍼(15)의 외측 단면과 맞닿는 아우터 캠(제 2 부분)(16)과 하우징(14) 내에 수용된 이너 회전자(17)로 이루어져 있다. 이들 고정자 요소(12)와 회전자 요소(13)는 그 중심을 관통하는 축(18)에 의해서 동축(同軸)적이며 또한 일체적으로 연결되어 있다. 여기에서 축(18)은, 그 일단에 형성된 지름확대부(19)와 그 타단에 장착된 스톱 링(stop ring)(20)에 의해서 고정자 요소(12)와 회전자 요소(13)의 동축상의 연결상태를 유지하도록 되어 있다. 또한, 고정자 요소(12)와 회전자 요소(13)는 적절한 회전방지수단에 의해서 송화부(2) 및 수화부(3)에 대해서 각각 회전불가능하게 결합되어 있다.

아우터 캠(16)은 기본적으로 바닥을 가지는 원통형상을 이루며, 그 내주면에는 중심을 사이에 두는 대칭위치에 1쌍의 캠홈(21)이 오목하게 형성되어 있다(도 4참조).

이너 회전자(17)는 축(18)상에 슬라이드 가능하게 장착되어 있으며, 스토퍼(15)에 형성된 관통구멍(22)을 거쳐서 아우터 캠(16) 내로 돌출된 단부의 외주면에 있어서 상기 1쌍의 캠홈(21)에 대응하는 1쌍의 캠돌기(23)가 돌출형성되어 있다.

아우터 캠(16)의 캠홈(21)과 이너 회전자(17)의 캠돌기(23)는, 아우터 캠(16)을 예를 들어 10도 회전시키면, 아우터 캠(16)의 바닥벽 내면과 스토퍼(15)의 외측 단면과의 사이에서 캠돌기(23)가 축방향으로 이동할 수 있도록 그 비틀림 각이 설정된 캠 사면(24ㆍ25)에 의해서 상호 걸어맞춤되어 있다.

이너 회전자(17)에 있어서 스토퍼(15)의 관통구멍(22)에 끼워진 부분과 스토퍼(15)와의 사이에는, 이너 회전자(17)의 축방향의 이동에 맞춰서 단절/접속되는 클러치 요소(26)가 형성되어 있다. 이 클러치 요소(26)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 스토퍼(15)의 관통구멍(22)의 내주면에 형성된 단면 부채꼴형상의 볼록부로 이루어지는 클러치 아우터(27)와, 볼록부에 대응하여 이너 회전자(17)측에 형성된 오목부로 이루어지는 클러치 이너(28)로 이루어져 있으며, 아우터 캠(16)의 바닥벽 내면에 캠돌기(23)의 축방향의 외측 단면이 맞닿은 위치에서 클러치 아우터(볼록부)(27)와 클러치 이너(오목부)(28)가 서로 걸어맞춰지고, 스토퍼(15)의 외측 단면에 캠돌기(23)의 축방향의 내측 단면이 맞닿은 위치에서 클러치 아우터(27)와 클러치 이너(28)가 서로 분리되도록(도 4의 상태) 되어 있다.

이너 회전자(17)의 내단측에는, 통형상을 이루는 스프링 가이드(29)가 형성되며, 또한 스프링 가이드(29)와 클러치 이너(28)와의 경계에 플랜지(30)가 고착되어 있다. 그리고 스프링 가이드(29)의 내측 둘레에 축(18)의 바깥쪽을 둘러싸는 압축 코일 스프링(31)이 장착되며, 스프링 가이드(29)의 외측 둘레에 그 일단이 플랜지(30)에 나사부착되고 하우징(14)의 바닥벽에 그 타단이 나사부착된 비틀림 코일 스프링(32)이 장착되어 있다.

계속해서 본 발명에 의한 힌지용 액추에이터(11)의 작동요령에 대해서 도 3을 함께 참조하여 설명한다.

송화부(2)와 수화부(2)를 서로 포갠 폐쇄상태에서는, 압축 코일 스프링(31)의 축방향의 탄발력에 의해서 이너 회전자(17)가 도 2에 있어서의 좌측으로 압압되어 있다. 이 상태에서는, 클러치 아우터(27)와 클러치 이너(28)가 서로 걸어맞춰져 있으며(클러치 요소(26)의 접속상태), 따라서, 비틀림 코일 스프링(32)에 의한 회전력이 작용하고 있음에도 불구하고 이너 회전자(17)는 하우징(14)에 대해서 회전하지 못하고 정지되어 있다. 따라서, 송화부(2)와 수화부(3)의 절첩상태가 유지된다. 이러한 유지력은, 주로 압축 코일 스프링(31)의 축방향력에 의하는 아우터 캠(16)에 대한 회전저항에 의해서 부여된다.

이 상태에서, 송화부(2)와 수화부(3)의 사이를 수동으로 개방하면, 하우징(14) 및 스토퍼(15)로 이루어지는 고정자 요소(12)와 아우터 캠(16)이 상대회전하고, 클러치 요소(26)가 접속상태에 있기 때문에 고정자 요소(12)와 일체로 회전하는 이너 회전자(17)가 캠사면(24ㆍ25)의 상호작용에 의해서 도 2에 있어서의 우측으로 압압된다. 그리고 약 10도의 개방각도에서, 클러치 아우터(27)와 클러치이너(28)의 걸어맞춤이 해제되는(클러치 요소(26)의 단절상태) 위치까지 이너 회전자(17)가 축방향으로 이동한다.

그러면 이너 회전자(17)에 상시 작용하고 있는 비틀림 코일 스프링(32)의 회전력이 해방된다. 여기서, 아우터 캠(16)의 캠홈(21)과 이너 회전자(17)의 캠돌기(23)가 로크상태에 있기 때문에 이너 회전자(17)와 아우터 캠(16)이 일체로 회전하며, 고정자 요소(12)와 회전자 요소(13)가 상대회전한다. 이로써, 송화부(2)와 수화부(3)의 사이가 자동적으로 개방된다. 또한 최대 개방각도는 힌지(4)의 기계적인 회동범위로 정해져 있다.

비틀림 코일 스프링(32)의 회전력에 저항하여 송화부(2)와 수화부(3)를 폐쇄시키면, 압축 코일 스프링(31)에 의한 좌측으로의 축방향력이 상시 이너 회전자(17)에 작용하고 있기 때문에, 클러치 아우터(27)와 클러치 이너(28)가 서로 나란하게 놓인 상태에서 다시 접속상태로 된다. 이것에 의해서, 비틀림 코일 스프링(32)의 회전력이 로크되며, 송화부(2)와 수화부(3)의 절첩상태가 유지된다.

상기는 휴대용 전화기에 대한 적용물에 관해서만 설명하였으나, 본 발명은, 예를 들어 휴대용 컴퓨터의 키보드부와 디스플레이부를 연결하는 힌지장치나, 수납장치 등의 덮개를 본체에 연결하는 힌지장치 등에도 적용가능하다. 또한, 상기는 폐쇄상태를 상시 상태로 하였으나, 클러치 요소가 접속되는 위치의 설정 및 비틀림력의 작용방향에 따라서 개방상태를 상시 상태로 하여 자동적으로 닫히도록 구성할 수 있다. 이것에 부가하여, 비틀림 코일 스프링(32)에 의한 회전력이 일거에 해방되지 않도록 하기 위해서, 예를 들어 점성유체를 봉입한 공지의 회전댐퍼를힌지(4)의 적소에 조립해 둬도 좋다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 송화부와 수화부 등과 같이 2단으로 절첩된 2개의 부재를 약간만 개방시키면 그것을 계기로 하여 자동적으로 개방되며 폐쇄시킬 때에는 종래의 것와 동일하게 폐쇄시킬 수 있기 때문에, 이러한 종류의 2단 절첩식 기기의 편리성을 현저하게 높일 수 있다. 게다가 힌지에 회전력을 부여하는 액추에이터로서 단체(單體)상태로 유닛화 할 수 있기 때문에, 본체의 사양이 변해도 액추에이터 자체는 전용가능하며 제조공정 및 부품관리를 간략화하는데에도 큰 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 상대회전 가능하며 또한 축방향의 이동이 불가능하게 조립된 제 1 부분 및 제 2 부분과,

   제 1ㆍ제 2 양부분의 내부에, 중심축 둘레에서 회전 가능하며 또한 축방향의 이동이 가능하게 장착된 이너 회전자와,

   상기 제 2 부분과 상기 이너 회전자와의 사이에 형성된 회전변위를 축방향변위로 변환하는 캠기구와,

   상기 제 1 부분과 상기 이너 회전자와의 사이에 형성된 클러치 요소, 회전력 부여수단 및 축방향력 부여수단을 가지는 것을 특징으로 하는 힌지용 로터리 액추에이터.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 회전력 부여수단이 비틀림 코일 스프링이며, 상기 축방향력 부여수단이 압축 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 힌지용 로터리 액추에이터
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 비틀림 코일 스프링과 상기 압축 코일 스프링이 내외 2중으로 형성된 것을 특징으로 하는 힌지용 로터리 액추에이터.