KR200304811Y1 - 플랜지 타입 파이프 스프링 및 이를 이용한 힌지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 의한 플랜지 타입 파이프 스프링은 파이프 스프링의 한쪽 끝에서 방사상으로 돌출되는 적어도 한개 이상의 플랜지를 갖도록 형성되어 양쪽의 회전 방향으로 동일한 토크를 발생시키면서도 다양한 힌지 장치에 적용이 가능한 구조를 갖는다. 또한 본 고안에 의한 힌지 장치는 상기 플랜지 타입 파이프 스프링을 채용하여 제 1 브래킷과, 상기 제 1 브래킷의 축공에 삽입되고, 일단에 형성된 플랜지 중 적어도 하나 이상이 상기 제 1 브래킷에 고정되는 플랜지 타입 파이프 스프링과, 상기 파이프 스프링의 관통공을 관통하여 끼워지는 샤프트와, 상기 파이프 스프링의 플랜지에 이어 샤프트에 회동 가능하게 고정되는 제 2 브래킷을 포함하여 구성되어, 구성 부품 수를 획기적으로 감소시키고, 이에 따라 조립성, 생산 단가, 사용 안정성, 긴 수명을 얻을 수 있는 힌지 장치를 제공한다.

Description

플랜지 타입 파이프 스프링 및 이를 이용한 힌지장치 {PIPE SPRING HAVING FLANGE AND HINGE DEVICE USING THAT}

본 고안은 힌지 장치 내에서 샤프트의 회전에 대해 마찰력을 가함으로써 힌지 장치에 연결된 대상물체의 개폐 각도를 원하는 각도에서 유지할 수 있도록 하는 플랜지 타입 파이프 스프링과, 상기 플랜지 타입 파이프 스프링을 구성부품으로 하는 힌지 장치에 관계된다.

컴퓨터용 모니터 등을 사용할 때에는 힌지 장치를 중심으로 모니터 등을 일정한 각도로 유지시켜 사용하게 되는데, 일정한 각도를 고정적으로 유지시키기 위하여 적절한 멈춤 수단이 채용된다.

이를 위하여 종래의 힌지 장치는 일반적으로 소정의 탄성에 의해 인접한 부재에 마찰력을 부여하여 열려진 각도를 고정적으로 유지시키는 스프링이 그 축에 장착되는 구성을 갖는데, 이러한 힌지 장치는 구성부품의 흔들림으로 작동성이 좋지 못하고 소음과 마모가 심한 문제점이 있었고, 이러한 문제점을 해결하기 위해 스프링을 사용하지 않고, 디스크 스프링(접시 스프링으로 표기되어 있음)을 사용하여 작동성을 향상시키고, 소음과 마모를 줄일 수 있는 힌지 장치가 본원 출원인의 등록 실용신안 제 173283 호, 등록 실용신안 제233484 호 등에서 개시된 바 있다.

그러나, 상기 실용신안은 작동성과 안정성은 확보될 수 있으나 코일 스프링 및 다수의 디스크 스프링, 와셔 등과 이를 체결하기 위한 볼트, 너트등의 많은 수의 부품을 필요로 하므로 장치의 복잡성으로 인해 제품 조립의 곤란성과, 계속적인 작동시 고장 발생 가능성이 높은 단점이 있었다.

따라서, 구성 부품 수를 줄이고 장치를 단순화 하기 위해 샤프트에 대해 직접 마찰력을 가할 수 있는 파이프 스프링이 채용된 마찰 힌지 장치가 사용될 수 있다. 마찰 힌지장치는, 예컨대, 노트북 컴퓨터의 디스플레이를 본체에 대하여 일정한 각도로 유지시키는데 매우 유용하게 사용된다. 즉, 노트북 컴퓨터의 경우에, 마찰 힌지장치는 디스플레이가 통합되어 있는 커버를 상하방향으로의 개폐가 가능하게 본체에 결합시키고, 커버의 개방시에 마찰 힌지장치에 내장된 파이프 스프링 등의 가압력에 의해 커버를 본체에 대해 적절한 각도를 이룬 상태로 유지시키는 역할을 한다. 그와 함께 마찰 힌지장치는 노트북 컴퓨터의 커버와 같은 대상물체가 이동하거나 회전할 때에 마찰에 기인한 동적 토크를 발생시켜 대상물체의 급격한 동작을 억제하고 충격을 완충시키는 기능도 한다. 이러한 마찰 힌지 장치가 본 출원인에 의한 등록 실용신안 제280628호, 등록 실용신안 제279159호 등에서 개시된 바 있다.

그러나, 종래의 개시된 파이프 스프링은 도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이, 장치내에서 고정을 위하여 파이프 스프링(100)의 절곡부(103)에서 연장된 돌출부(102)가 형성되고, 이 돌출부(102)가 하우징 내에 고정된다. 이러한 구조적 특성으로 인해 스프링을 관통하여 끼워진 샤프트의 회전 방향에 따라 마찰력이 비대칭적으로 작용하여 상이한 토크가 발생하는 문제점이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 돌출부(102)로부터 반대쪽으로 컬링된 컬링부(100)를 갖는 두개의 파이프 스프링을 나란히 배열하거나(등록 실용신안 제280628호), 그러한 두개의 파이프 스프링을 일체로 형성토록 하여(등록 실용신안 제279159호) 회전 방향에 상관없이 동일한 마찰력이 발생하도록 하였다.

그러나 이러한 파이프 스프링은, 이중의 파이프 스프링만큼의 공간을 필요로 하여 필요 공간이 커지고 부품수의 감소에도 제한이 있었다. 더욱이, 파이프 스프링을 고정하기 위해 하우징 내부에 스프링을 압입하는 과정을 거치게 되어 조립성이 저하된다고 하는 문제가 있었으며, 특정한 구조의 하우징 등을 갖춘 힌지 장치에서만 사용될 수 있어 장치 적응성이 떨어지는 단점이 있었다.

상기한 단점들을 해결하기 위하여, 본 고안은 파이프 스프링을 이중으로 사용하지 않고도 샤프트의 회전 방향에 상관 없이 동일한 마찰력을 발생하도록 하며, 또한 힌지 장치내에서 상기한 특정 구조를 가진 하우징 등의 별도의 구조 없이도 간단하게 적용될 수 있는 구조로 형성되는 플랜지 타입 파이프 스프링을 제공한다.

더욱이, 본 고안은 상기 플랜지 타입 파이프 스프링을 구성 부품으로 채용하여, 구성 부품의 수를 대폭 줄여 조립성이 향상되면서도, 안정적인 작동성을 가지고 내구성이 강한 힌지 장치를 제공한다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 파이프 스프링의 정면도 및 측면도,

도 2는 본 고안의 실시형태에 따른 플랜지 타입 파이프 스프링의 사시도,

도 3은 본 고안의 실시형태에 따른 힌지 장치의 분해 사시도,

도 4는 본 고안의 실시형태에 다른 힌지 장치의 사시도이다.

<도면의 주요 부호에 관한 설명>

10: 플랜지 타입 파이프 스프링 11: 절개구

12: 플랜지 13: 관통공

20: 제 1 브래킷 21: 제 1 브래킷 축공

22: 삽입홈 23: 가이드 홈

30: 샤프트 40: 제 2 브래킷

41: 스토퍼 42: 제 2 브래킷 축공

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 고안에 의한 플랜지 타입 파이프 스프링은 다음과 같은 형상을 갖는다.

즉, 본 고안에 의한 플랜지 타입 파이프 스프링은 원통형으로 내부에 관통공이 형성되고, 길이 방향을 따라 일단에서 타단까지 이어지는 절개구를 가지는 스프링 몸체와, 상기 스프링 몸체의 일단의 원주를 따라 방사상으로 돌출 형성되는 하나 이상의 플랜지를 갖는다.

또한, 상기 플랜지 타입 파이프 스프링을 채용한 힌지 장치는 다음과 같은 구조를 갖는다.

즉, 힌지 장치는 내부에 축공을 가지고 상기 축공 주위로 회전 방지 고정구가 형성되는 제 1 브래킷과, 상기 제 1 브래킷의 축공에 삽입되고, 일단에 형성된 플랜지 중 적어도 하나 이상이 상기 제 1 브래킷의 고정구에 의해 고정되는 제 1 항에 따른 플랜지 타입 파이프 스프링과, 상기 파이프 스프링의 관통공을 관통하여 끼워지는 샤프트와, 축공을 구비하여 상기 파이프 스프링의 플랜지에 이어 샤프트에 회동 가능하게 고정되는 제 2 브래킷을 포함하여 구성된다.

더욱이, 본 고안의 바람직한 실시형태에 따라 상기 제 1 브래킷은, 제 1 브래킷은 가장자리의 일정 구간에 가이드 홈이 형성되고, 상기 제 2 브래킷은 상기 제 1 브래킷의 가이드 홈에 대응하는 부분에 상기 가이드 홈에 맞물릴 수 있는 스토퍼가 돌설되어, 회동시 상기 제 1 브래킷의 가이드홈의 구간만큼 회동 각도가 한정되도록하여, 본 고안에 의한 힌지 장치의 회동 각도를 별도의 구성요소를 추가함 없이 한정 할 수 있도록 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 형태에 따른 플랜지 타입 파이프 스프링과 그것을 사용한 힌지 장치에 대해 설명한다.

도 2는 본 고안에 의한 플랜지 타입 파이프 스프링(10)의 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 고안에 의한 플랜지 타입 파이프 스프링(10)은 원통 형태로 길이방향을 따라 일정 간격의 절개구(11)를 갖도록 형성되어 있다. 따라서 샤프트가 상기 스프링(10)의 관통공(13)에 삽입된 상태에서 스프링 관통공(13)의 전면이 샤프의 외주면에 접촉하며 압박하고, 이에 의해 샤프트의 회전시 회전 방향에 대해 마찰력을 가할 수 있는 형태로 되어 있다. 그리고 파이프 스프링(10)의 한쪽 끝에는스프링(10)의 길이 방향에 대략 수직하게 플랜지(12)가 돌출되도록 형성된다. 이 때에는 플랜지가 서로 이루는 각도가 동일하도록 두개 이상의 플랜지가 형성되는 것이 바람직하다. 본 고안의 바람직한 실시형태에 따라 도 2에는 90°의 각도로 형성된 네개의 플랜지(12)가 도시되어 있다.

본 고안에 의한 플랜지 타입 파이프 스프링(10)의 플랜지(12)는 힌지 장치 내에서 파이프 스프링(10)의 고정을 위한 부분이다. 즉 힌지 장치의 브래킷에 형성된 축공 등 에 본 파이프 스프링(10)을 삽입시키면, 브래킷 면에 상기 파이프 스프링(10)의 플랜지(12)부가 맞닿게 되고, 브래킷 면 상의 맞닿는 부분에 플랜지를 고정 시킬 수 있는 고정구를 형성시킴으로써 파이프 스프링(10)을 힌지 장치 내에 고정시킨다. 도 1에 도시된 종래의 파이프 스프링의 고정시와는 달리, 이와 같이 회전 방향에 대해서 대칭적인 위치(파이프 스프링(10)의 플랜지(12)의 위치)에서 본 고안에 의한 파이프 스프링(10)이 고정됨으로 해서, 회전 방향에 상관 없이 동일한 마찰력이 발생하고, 따라서 동일한 토크가 발생된다. 즉 종래의 파이프 스프링의 경우 양 방향으로 동일한 토크를 발생시키기 위해 두개의 스프링이 필요한 반면, 본 고안에 의한 플랜지 타입 파이프 스프링(10)은 하나만으로도 충분하다.

이하, 본 고안에 의한 플랜지 타입 파이프 스프링(10)을 구성 부품으로 채용하는 본 고안에 의한 힌지 장치의 실시형태를 첨부된 도면에 의해 설명한다.

도 3은 본 고안에 의한 힌지 장치의 실시형태를 분해사시도로서 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 장치는 제 1 브래킷(20)과, 이에 형성된 축공(21)에 삽입되는 본 고안에 의한 플랜지 타입 파이프 스프링(10), 상기 파이프스프링(10)에 관통하여 삽입되는 샤프트(30), 그리고 샤프트(30)의 일단에 고정되는 제 2 브래킷(40)으로 구성된다. 도 3에 도시된 힌지 장치는 컴퓨터 모니터의 연결부 등에 사용될 수 있는 힌지 장치로서, 동일한 회전 축상에 놓인 두개의 회전축을 갖는 힌지 장치이나, 기본적으로 하나의 회전축 만을 갖도록 구성되는 힌지 장치(도시되지 않음) 또한 쉽게 유추될 수 있을 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이 제 1 브래킷(20)에는 플랜지 타입 파이프 스프링(10)이 관통하여 삽입될 수 있는 축공(21)이 형성된다. 플랜지 타입 파이프 스프링(10)의 외경은 축공(21)의 내경과 대략 일치하거나 이보다 미세하게 크도록 형성되어, 힘을 가하여 축공(21)에 관통하여 삽입된다. 이때, 제 1 브래킷(20)의 축공(21)의 주위에는 플랜지 타입 파이프 스프링(10)의 삽입이 완료된 후, 플랜지가 맞닿는 부분에 고정구가 형성된다.

본 고안의 바람직한 실시형태에 따라, 상기 제 1 브래킷(20) 상에 형성되는 회전 방지 고정구는 하나 이상의 삽입 홈으로 형성되고, 상기 파이프 스프링의 플랜지 중 하나 이상은 그 단부가 상기 삽입 홈에 끼워질 수 있도록 직각으로 절곡되도록 할 수 있다.

도 3에서는 고정구로서 두개의 삽입 홈(22)이 형성되어, 본 실시형태에 의한 힌지 장치에 적용될 수 있도록 파이프 스프링(10)의 삽입 방향으로 꺾여진 두개의 플랜지(12)가 파이프 스프링(10)의 삽입 완료와 동시에 상기 삽입 홈(22)에 끼워진다.

상기와 같이 구성되어 플랜지 타입 파이프 스프링(10)은 제 1 브래킷(20)에끼워진 후 회전에 대해 고정된다. 도 3은 삽입 홈(22)과 이에 끼워지는 플랜지(12)에 의한 고정을 도시하였으나, 상기 고정은 회전을 방지하도록 플랜지 주위로 엠보싱 되도록 형성한 고정구와 플랜지의 맞물림에 의해, 또는 용접 등의 방법에 의해 얻어질 수 있음은 쉽게 유추될 수 있을 것이다.(도시되지 않음)

플랜지 타입 스프링(10)의 제 1 브래킷(20)에의 설치가 완료된 후, 플랜지 타입 파이프 스프링(10)의 관통공(13)을 관통해 샤프트(30)가 삽입된다. 플랜지 타입 파이프 스프링(10)의 축공(21)으로의 삽입때와 마찬가지로, 샤프트(30)의 외경은 파이프 스프링(10)의 내경과 대략 일치하거나 그보다 미세하게 크도록 형성되어, 힘을 가하여 삽입된다.

샤프트(30)의 삽입이 완료된 후에는, 파이프 스프링(10)의 플랜지가 위치하는 쪽 샤프트 단부에 제 2 브래킷(41)이 고정 설치된다. 이를 위해 샤프트(30)는 제 2 브래킷(40)에 연결되기 위해 필요한 길이 만큼 샤프트가 삽입된 파이프 스프링(10)의 외부로 돌출되도록 삽입된다. 도 3에는 샤프트(30)와 제 2 브래킷(40)의 연결, 고정을 용이하게 하기 위하여, 제 2 브래킷(40)에 연결되는 샤프트(30)의 단부를 커팅 처리하고, 제 2 브래킷(40)에는 커팅 처리된 샤프트(30)의 단부와 형상 결속식으로 맞춰지기 위한 삽입공(42)이 형성되어 샤프트(30)와 제 2 브래킷(40)이 연결되는 상태가 도시되어 있다. 이와 같이 연결된 후, 샤프트(30)의 단부를 리베팅 처리등을 가함으로써, 샤프트(30)에 제 2 브래킷(40)이 고정되도록 할 수 있다. 그러나 이 밖에도 용접 기타 많은 고정 방법을 이용하여 샤프트에 제 2 브래킷을 고정 시킬 수 있음은 쉽게 유추할 수 있을 것이다.

본 고안의 바람직한 실시형태에 따라, 본 고안에 의한 힌지 장치는 회전 각도 구간의 한정이 구성부품 형상의 간단한 변경에 의해 얻어질 수 있다.

이를 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 브래킷(20)의 가장자리에는 샤프트(30)의 회전 중심과 동일한 원 중심을 가지는 원주상의 가이드 홈(23)이 일정한 각도 구간에서 형성되어 가이드 홈의 양쪽 끝에서 걸림턱이 형성되도록 하고, 제 2 브래킷(40)에는 본 고안에 의한 힌지 장치의 조립이 완료된 상태에서 상기 가이드 홈(23)에 맞닿아 샤프트(30)및 제 2 브래킷(40)의 회전시 가이드 홈(23)을 따라 이동하는 스토퍼(41)가 형성된다. 스토퍼는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 브래킷(20) 방향으로 돌설되도록 형성된다.

이와 같이 구성됨으로써, 별도의 회전 각도 구간 한정을 위한 부품의 추가 없이도 간단한 방법으로 본 고안에 의한 힌지 장치의 회전 각도를 한정할 수 있게 된다.

또한, 본 고안에 의한 힌지 장치는 토크 값의 조정을 위해 일단은 제 1 브래킷(20)에 고정되고 타단은 제 2 브래킷(40)에 고정되는 코일 스프링이 추가적으로 구성될 수도 있음은 쉽게 유추할 수 있을 것이다.(도시되지 않음)

도 4는 위와 같이 구성된 본 고안에 의한 힌지 장치의 완성된 형태를 나타내는 사시도로서, 이에 의하면 본 고안에 의한 힌지 장치의 완성된 상태에서의 작동 및 회전 각도 구간 한정을 위한 스토퍼(41) 및 가이드 홈(23)의 상호 작용을 더욱 명확하게 이해된다.

결국 상기와 같이 구성된 힌지 장치는 구성 부품의 수가 적고, 볼트, 너트등으로 체결되고 회전 축상에 다수의 구성부품을 구비한 종래의 힌지 장치에 비해 힌지 장치의 작동시 구성부품의 안정성을 도모할 수 있으므로, 고장 발생율이 적어지고, 수명도 길어지게 된다. 본 고안자의 실험에 따른 결과는 디스크 스프링을 채용한 종래 힌지 장치가 5000회 정도의 가용 횟수를 가지는데 반해, 본 고안에 따른 힌지 장치는 10000회를 넘는 가용 횟수를 가져, 종래의 힌지 장치에 비해 2배에 가까운 수명을 가짐을 보여주었다.

상기와 같이 구성됨으로써, 본 고안에 의한 플랜지 타입 파이프 스프링은 스프링 부품 하나 만으로도 양쪽의 회전 방향에 동일하게 토크를 발생시킬 수 있도록 하며, 보다 다양한 힌지 장치 내에서의 적응이 가능하도록 한다.

또한 본 고안에 의한 힌지 장치는 상기 플랜지 타입 파이프 스프링을 구성 부품으로서 구성하여, 종래의 힌지 장치에 비하여 구성 부품 수를 획기적으로 줄일 수 있다. 이에 의해 조립성이 향상되고, 생산 단가가 절약될 뿐 아니라 단순하면서도 안정적인 구성으로 인해 고장 발생율이 적고 수명이 긴 힌지 장치를 제공할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 고안을 바람직한 실시예에 따른 도면에 의해 설명하였으나, 본 고안은 도시되고 설명 된 실시예에 의한 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 고안에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 고안의 범위에 속하는 것으로간주되어야 할 것이다.

Claims (4)

1. 원통형으로 내부에 관통공이 형성되고, 길이 방향을 따라 일단에서 타단까지 이어지는 절개구를 가지는 스프링 몸체와;

   상기 스프링 몸체의 일단의 원주를 따라 방사상으로 돌출 형성되는 하나 이상의 플랜지로 구성되는 것을 특징으로 하는 플랜지 타입 파이프 스프링.
2. 내부에 축공을 가지고 상기 축공 주위로 회전 방지 고정구가 형성되는 제 1 브래킷과;

   상기 제 1 브래킷의 축공에 삽입되고, 일단에 형성된 플랜지 중 적어도 하나 이상이 상기 제 1 브래킷의 고정구에 의해 고정되는 제 1 항에 따른 플랜지 타입 파이프 스프링과;

   상기 파이프 스프링의 관통공을 관통하여 끼워지는 샤프트와;

   축공을 구비하여 상기 파이프 스프링의 플랜지에 이어 샤프트에 회동 가능하게 고정되는 제 2 브래킷을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 브래킷 상에 형성되는 상기 회전 방지 고정구는 하나 이상의 삽입 홈으로 형성되고, 상기 파이프 스프링의 플랜지 중 하나 이상은 그 단부가 상기 삽입홈에 끼워질 수 있도록 직각으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 브래킷은 가장자리의 일정 구간에 가이드 홈이 형성되고,

   상기 제 2 브래킷은 상기 제 1 브래킷의 가이드 홈에 대응하는 부분에 상기 가이드 홈에 맞물릴 수 있는 스토퍼가 돌설되어, 회동시 상기 제 1 브래킷의 가이드홈의 구간만큼 회동 각도가 한정되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.