KR200367657Y1 - 힌지 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 힌지 장치에 관한 것으로서, 본체로부터 일정 반경으로 회전 개폐되는 회동체를 회동 가능하게 축 고정하는 힌지 장치(1)에 있어서, 상기 힌지 장치(1)는 상기 본체의 회전축 선상에 고정됨과 아울러 일측의 개방단으로 갈수록 단면이 커지게 경사 내주면(12)을 갖도록 내부 수용공간이 형성된 중공형 하우징(10)과; 상기 하우징(10)의 개방단 측에 삽입 결합되어 상기 하우징(10)의 경사 내주면(12)과 면마찰하며 회동하도록 외주면이 경사지게 마찰 경사면(23)이 형성된 축 결합부(21)와, 상기 축 결합부(21)의 일 측으로 단차지게 연장 가설되어 상기 회동체와 연동하도록 축 결합하게 체결되는 축 체결부(25)로 구성되는 회동축(20)과; 상기 하우징(10)의 내부 수용공간에 수용됨과 아울러 양단이 각각 상기 하우징(10)과 상기 회동축(20)에 고정되어 상기 회동축(20)의 회전 시 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)을 발생시키는 토션 스프링(30)과; 상기 회동축(20)을 상기 하우징(10)쪽으로 탄성 가압하여 상기 회동축(20)이 회동 시 상기 하우징(10)의 경사 내주면(12)과 상기 회동축(20)의 마찰 경사면(23) 사이에서 일정 크기의 마찰력(FF)을 발생하도록 하는 가압 스프링(40)과; 상기 하우징(10)과, 토션 스프링(30)과, 회동축(20)과, 가압 스프링(40)의 중심을 관통하여 동일 축선상에 위치하도록 체결하는 체결부재(50)로 구성하여, 본체로부터 회전 개폐되는 회동체가 회동 개폐시 자중 및 외력에 의해 가속되어 개방 끝단에서 발생하는 충격을 없애줌으로써 충격소음 및 파손요인을 방지하고, 회동체가 회전 개폐되는 일정 구간 이상에서 토션 스프링(30)에 의한 감속효과를 순차적으로 증가시켜 개방 끝단에서는 감속력이 최대가 되도록 하는 한편, 전체 개폐구간에서 가압 스프링(40)에 의해 발생된 마찰력(FF)에 의해 거의 등속도로 개폐되도록 상호보완적인 작용을 하도록 하는데 기본을 두고 구현되도록 한다.

Description

힌지 장치{ DEVICE OF HINGE}

본 고안은 힌지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본체로부터 일정 구간을 회전 개폐하도록 힌지 고정되는 회동체가 자중 및 외력에 의해 가속되어 회동체의 개방 끝단에서 발생하는 충격력을 가압 스프링에 의한 마찰력과 토션 스프링의 비틀림에 의한 회전 반발력으로 감쇄시켜 충격에 따른 소음 및 파손의 발생을 방지함과 아울러 일정 속도로 부드럽게 개폐되도록 하는 힌지 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 힌지장치는 본체로부터 회동체가 일정 반경을 회전 개폐되도록 축 고정하는 장치로서, 플립형이나 폴더형 휴대 단말기, 개폐 도어, 전기밥솥, 냉장고, 수납장 및 비데기 등에 다양하게 사용되어지고 있다.

이하, 종래의 힌지 장치를 사용하는 비데기를 일예로 들어 설명하면 비데기 본체에 회동체인 변좌대 및 변좌대 커버가 일정 구간을 회전하여 열리고 닫히도록 힌지 장치를 이용하여 축 고정한다.

그러나, 회동체인 변좌대와 변좌대 커버가 사용자에 의해 수동 개폐되는 경우 일정각 이상에서는 자중에 의해 회전 개폐되는 속도가 가속되어 좌변기와 충돌하면서 충격소음이 발생하거나 장시간 사용 시 파손이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 회동체인 변좌대 및 변좌대 커버의 회전 개폐 시 자중에 의해 가속되는 충격에 의해 발생되는 충격 소음 및 파손을 방지하기 위해서는 사용자가 변좌대와 변좌대 커버를 잡고 완전 개폐시켜야 하는 불편함이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 회동체가 회전 개폐되면서 발생하는 회전력을 감속하거나 또는 회전 끝단에서 발생하는 충격이 발생하는 것을 방지하기 위해서는 추가적인 감속 장치나 댐핑 장치를 설치하여야 하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 안출된 것으로, 본체로부터 회동 개폐되는 회동체가 회전 개폐되는 구간 중 일정 지점으로부터 하중이나 외력 등에 의하여 급격하게 증가하는 회전 모멘트에 의해 회동체가 개폐되는 개폐속도가 가속되어 개폐 끝단에서 발생하는 충격 및 충격소음을 완전히 제거하면서도 회전 개폐되는 전구간의 개폐속도가 너무 빠르거나 너무 느리지 않게 일정 속도로 부드럽게 개패시키는 기능을 구현하고자 하는 목적을 갖는다.

또한, 회전 개폐되는 회동체를 보다 적은 힘으로도 개폐 동작이 이루어 질 수 있도록 하거나 또는 회동체가 자동으로 개방되도록 하는 목적을 갖는다.

또한, 추가적인 감속 장치나 댐핑 장치를 설치하지 않고도 회동체가 회전 개폐되면서 발생하는 회전력을 감속하거나 또는 회전 끝단에서 발생하는 충격이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 목적을 갖는다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치를 도시한 사시도,

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치의 사시도,

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치의 분해 사시도,

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치의 정단면도,

도 5는 도 4의 A-A 부분 단면도,

도 6은 도 4의 B-B 부분 단면도,

도 7은 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치에서 변좌대가 내려지는 과정에서 작용하는 마찰력 및 회전 반발력의 크기를 도식적으로 나타낸 도면,

도 8은 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치에서 변좌대가 올려지는 과정에서 작용하는 마찰력 및 회전 반발력의 크기를 도식적으로 나타낸 도면,

도 9 또는 도 10은 본 고안의 다른 실시예에 따른 힌지 장치에 의해 전기밥솥의 뚜껑이 여닫히는 과정에서 작용하는 마찰력 및 회전 반발력의 크기를 도식적으로 나타낸 도면,

도 11 내지 도 15는 본 고안의 힌지 장치에 대한 변형예를 도시한 도면,

도 11은 본 발명의 변형예에 따른 힌지 장치의 정단면도,

도 12는 도 11의 C-C 부분 단면도,

도 13은 가이드 홈을 갖는 스프링 고정 플레이트를 도시한 사시도,

도 14 또는 도 15는 본 고안의 변형예에 따른 힌지 장치에 의해 회동체가 여닫히는 과정에서 작용하는 마찰력 및 회전 반발력의 크기를 도식적으로 나타낸 도면.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 힌지장치 10: 하우징

12: 경사 내주면 13: 고정판

14: 보강돌기 20: 회동축

21: 축 결합부 22: 토션 스프링 수용홈

23: 마찰 경사면 24: 오일 그루브

25: 축 체결부 26: 단차부

27: 가압 스프링 수용홈 30: 토션 스프링

31: 하우징측 고정단 32: 회동축측 고정단

40: 가압 스프링 50: 체결부재

51: 고정볼트 52: 고정너트

53: 셀프 록킹 너트 54, 55: 와셔

60, 70: 스프링 고정 플레이트 61, 71: 삽입공

100: 비데기 110: 비데본체

111: 컨트롤 박스 112: 분사노즐

120: 변좌대 130: 변좌대 커버

200: 전기밥솥 210: 밥솥 본체

211: 잠금 부재 220; 뚜껑

221: 후크 310: 본체

320: 회동체 ClP: 닫힘 지점

FF: 마찰력 OPP: 개방 지정

SWP: 자동 개방 지점 TF: 회전 반발력, 복원력

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 본체로부터 일정 반경으로 회전 개폐되는 회동체를 회동 가능하게 축 고정하는 힌지 장치에 있어서, 상기 힌지 장치는 상기 본체의 회전축 선상에 고정됨과 아울러 일측의 개방단으로 갈수록 단면이 커지게 경사 내주면을 갖도록 내부 수용공간이 형성된 중공형 하우징과; 상기하우징의 개방단 측에 삽입 결합되어 상기 하우징의 경사 내주면과 면마찰하며 회동하도록 외주면이 경사지게 마찰 경사면이 형성된 축 결합부와, 상기 축 결합부의 일 측으로 단차지게 연장 가설되어 상기 회동체와 연동하도록 축 결합하게 체결되는 축 체결부로 구성되는 회동축과; 상기 하우징의 내부 수용공간에 수용됨과 아울러 양단이 상기 하우징과 상기 회동축에 각각 고정되어 상기 회동축의 회전시 비틀림에 의한 회전 반발력을 발생시키는 토션 스프링과; 상기 회동축을 상기 하우징쪽으로 탄성 가압하여 상기 회동축이 회동 시 상기 하우징의 경사 내주면과 상기 회동축의 마찰 경사면 사이에서 일정 크기의 마찰력을 발생하도록 하는 가압 스프링과; 상기 하우징과, 토션 스프링과, 회동축과, 가압 스프링의 중심을 관통하여 동일 축선상에 위치하도록 체결하는 체결부재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회동축은 축 결합부의 내부에 상기 토션 스프링을 수용하기 위한 토션 스프링 수용홈이 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징과 상기 회동축의 토션 스프링 수용홈 내부에 각각 상기 토션 스프링의 양단을 삽입 고정하기 위한 삽입공이 구비된 다각형의 스프링 고정 플레이트가 삽입 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징 내부에 삽입 고정되는 스프링 고정 플레이트는 상기 토션 스프링이 일정 지점까지 상기 회동축과 연동하다가 일정 지점 이상에서 비틀림에 의한 회전 반발력을 발생시키도록 상기 토션 스프링의 일단을 삽입 결합하기 위한 가이드 홈이 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회동축은 축 체결부의 내부에 상기 가압 스프링을 수용하기 위한가압 스프링 수용홈이 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징은 상기 본체의 회전축 선상에 체결하기 위해 외주면 상에 돌출 형성되는 고정판과, 상기 고정판으로부터 상기 하우징의 외주면으로 경사지게 연장 가설되는 적어도 하나 이상의 보강돌기가 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마찰 경사면에는 경사 방향을 따라 적어도 하나 이상의 오일 그루브가 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체결부재는 일정 길이를 갖는 고정볼트와, 상기 고정볼트의 일단에 체결되는 고정너트와, 상기 고정너트의 체결 상태를 유지 시키도록 체결되는 셀프 록킹 너트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 일실시예에 따른 힌지 장치를 첨부한 도면을 참조하여 그 구성 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치의 사시도이며, 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치의 분해 사시도이고, 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치의 정단면도이고, 도 5는 도 4의 A-A 부분 단면도이며, 도 6은 도 4의 B-B 부분 단면도이고, 도 7은 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치에서 변좌대가 내려지는 과정에서 작용하는 마찰력 및 회전 반발력의 크기를 도식적으로 나타낸 도면이며, 도 8은 본 고안의 일 실시예에 따른 비데용 힌지 장치에서 변좌대가 올려지는 과정에서 작용하는 마찰력 및 회전 반발력의 크기를 도식적으로 나타낸 도면이다.

또한, 도 9 또는 도 10은 본 고안의 다른 실시예에 따른 힌지 장치에 의해 전기밥솥의 뚜껑이 여닫히는 과정에서 작용하는 마찰력 및 회전 반발력의 크기를 도식적으로 나타낸 도면이다.

또한, 도 11 내지 도 15는 본 고안의 힌지 장치에 대한 변형예를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 변형예에 따른 힌지 장치의 정단면도이고, 도 12는 도 11의 C-C 부분 단면도이며, 도 13은 가이드 홈을 갖는 스프링 고정 플레이트를 도시한 사시도이고, 도 14 또는 도 15는 본 고안의 변형예에 따른 힌지 장치에 의해 회동체가 여닫히는 과정에서 작용하는 마찰력 및 회전 반발력의 크기를 도식적으로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 비데기(100)에 사용되는 비데기용 힌지 장치는 좌변기의 상측에 안착되도록 결합되어 일 측에 구비된 컨트롤 박스(111)와 상기 컨트롤 박스(111)에 의해 물을 분사하도록 조작되는 분사노즐(112)이 구비된 비데본체(110)의 각각의 회전축 선상에 힌지 장치(1)의 하우징(10)이 체결 고정되고, 상기 비데본체(110)로부터 회전 개폐되는 변좌대(120) 및 변좌대 커버(130)의 회전축 선상에 연동하도록 힌지 장치(1)의 회동축(20)이 체결 고정된다. 그리고, 상기 변좌대(120)와 변좌대 커버(130)에 사용되는 힌지 장치(1)의 중복된 설명을 피하기 위하여 변좌대(120)만을 일예로 들어 기술하기로 한다.

상기 힌지 장치(1)는 상기 비데본체(110)의 회전축 선상에 고정됨과 아울러 일측 개방단으로 갈수록 단면이 커지게 경사 내주면(12)을 갖도록 내부 수용공간이형성된 중공형 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 개방단 측에 삽입 결합되어 상기 하우징(10)의 경사 내주면(12)과 면마찰하며 회동하도록 외주면이 경사지게 형성된 마찰 경사면(23)을 갖는 축 결합부(21)와 상기 축 결합부(21)의 일 측으로 단차지게 연장 가설되어 변좌대(120)와 연동하도록 축 결합되는 축 체결부(25)로 구성되는 회동축(20)과, 상기 하우징(10)의 내부 수용공간에 수용됨과 아울러 양단이 각각 상기 하우징(10)과 상기 회동축(20)에 고정되어 상기 회동축(20)의 회전 시 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)을 발생시키는 토션 스프링(30)과, 상기 회동축(20)을 상기 하우징(10)쪽으로 탄성 가압하여 상기 회동축(20)이 회동 시 상기 하우징(10)의 경사 내주면(12)과 상기 회동축(20)의 마찰 경사면(23) 사이에서 일정 크기의 마찰력(FF)이 발생하도록 하는 가압 스프링(40)과, 상기 하우징(10)과, 토션 스프링(30)과, 회동축(20)과, 가압 스프링(40)의 중심을 관통하여 동일 축선상에 위치하도록 체결하는 체결부재(50)로 구성된다.

상기 하우징(10)의 일 측이 개방되도록 내부 수용공간을 형성하며, 상기 내부 수용 공간의 중공 단면이 개방단으로 갈수록 커지도록 테이퍼진 경사 내주면(12)을 갖도록 형성하여 상기 회동축(20)의 축 결합부(21)의 마찰 경사면(23)과의 마찰면적이 확대되도록 함과 아울러 마모가 발생하더라도 균일한 마찰면적을 얻을 수 있도록 한다.

그리고, 상기 하우징(10)은 수용공간 내부 측면에 상기 토션 스프링(30)의 일단을 삽입 고정하기 위한 삽입공(17)이 형성되며, 또한, 상기 하우징(10)은 상기 비데본체(110)에 회전축 선상에 볼트 체결하기 위한 볼트 체결공(15)이 형성된 고정판(13)이 하우징(10) 외주면 상에 돌출 형성되고, 상기 고정판(13)으로부터 상기 하우징(10)의 외주를 따라 보강돌기(14)가 연장 가설된다.

상기 회동축(20)은 상기 하우징(10)의 개방단에 삽입, 결합되어 상기 경사 내주면(12)과 마찰 결합되도록 경사지게 마찰 경사면(23)이 형성되는 축 결합부(21)와, 상기 축 결합부(21)로부터 단차지게 연장 가설되어 회동체인 상기 변좌대(120)의 회동축 선상에 연동하도록 체결하는 축 체결부(25)로 이루어진다.

상기 축 결합부(21)는 상기 토션 스프링(30)을 일부 수용하기 위한 토션 스프링 수용홈(22)을 형성하여 힌지 장치(1)의 사이즈를 보다 작게 제작할 수 있도록 하며, 상기 토션 스프링 수용홈(22)의 내측면에는 상기 토션 스프링(30)의 일단을 고정하기 위한 삽입공(28)을 형성한다.

그리고, 상기 축 체결부(25)는 상기 변좌대(120)와 연동하도록 회전축 선상에 삽입 결합하기 위한 단차부(26)를 형성하고, 그 내부에 상기 가압 스프링(40)을 수용하여 상기 체결부재(50)에 의해 동일 축선상에 체결되도록 가압 스프링 수용홈(27)을 형성하여 상기 체결부재(50)에 의하여 가압 스프링(40)의 가압 방향을 가이드 함과 아울러 힌지 장치(1)의 사이즈를 보다 작게 제작할 수 있도록 한다.

상기 토션 스프링(30)은 상기 회동체인 변좌대(120)와 연동하는 회동축(20)의 회전량에 따라 비틀림에 의한 회전 반발력을 발생시키기 위해 양단이 상기 하우징(10)과 상기 회동축(20)의 내측면에 형성된 삽입공(17, 28)에 각각 삽입 고정되도록 하우징측 고정단(31)과 회동축측 고정단(32)이 절곡 형성된다.

상기 가압 스프링(40)은 상기 회동축(20)을 상기 하우징(10)쪽으로 가압하여상기 회동축(20)의 가압 경사면(23)이 상기 하우징(10)의 경사 내주면(12)과 면마찰하며 회동하도록 하여, 발생된 마찰력(FF)에 의해 회동체인 상기 변좌대(120)의 회동 개폐구간 전체에서 회전속도를 감속시켜 개방 끝단에서 발생하는 충격력을 저감시키도록 한다.

상기 가압 스프링(40)의 탄성력에 의해 상기 하우징(10)의 경사 내주면(12)과 상기 회동축(20)의 마찰 경사면(23)이 마찰에 의해 마모되는 것을 방지하기 위해 상기 회동축(20)의 마찰 경사면(23)의 경사 방향을 따라 윤활유를 충진시키도록 적어도 하나 이상의 오일 그루브(24)가 형성하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하기는 상기 마찰 경사면(23)의 원주를 따라 8개의 오일 그루브(34)를 등 간격으로 형성하는 것이다.

상기 오일 그루브(24)는 "O"링과 같은 별도의 누설방지수단이 없이도 내부에 충진되어 윤활유가 누설되지 않도록 오일 그루브(24)의 양단이 상기 가압 스프링(40)에 의해 하우징(10)의 경사 내주면(12)에 압착되는 부분에 위치하도록 형성된다.

상기 윤활유는 상기 마찰 경사면(23)의 마찰을 방지함은 물론 회동체 즉, 변좌대(120)의 충격력을 감쇄시키기 위한 마찰력(FF)이 발생하도록 점도가 비교적 높은 그리스를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 체결부재(50)는 상기 하우징(10), 스프링 가이드 플레이트(60), 토션 스프링(30), 스프링 고정 플레이트(70), 회동축(20), 회동캠 가압 스프링(40)의 중심을 관통하여 동일 축 선상에 위치하도록 하는 고정볼트(51)와, 상기 고정볼트(51)의 축 선상에서 상기 하우징(10)과 상기 회동축(20)이 상기 가압 스프링(40)에 의해 서로 가압되어 일정 크기의 마찰력(FF)을 발생시키도록 상기 고정볼트(51)의 일단에 체결 고정하는 고정너트(52)와, 상기 고정너트(52)가 고정볼트(51)로부터 풀리는 것을 방지하도록 추가로 체결되는 셀프 록킹 너트(53)로 이루어진다.

상기 고정너트(52)를 상기 고정볼트(51)에 체결시켜 상기 하우징(10)의 일 측에 안착시키도록 너트 안착홈(16)을 상기 하우징(10) 일 측에 요홈지게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가압 스프링(40)의 양단에 상기 가압 스프링(40)이 정상적인 탄성 가압력을 발생시키도록 각각 와셔(54, 55)를 체결하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징과 상기 회동축이 플라스틱 재질로 사출 성형하는 경우 상기 토션 스프링의 하우징측 고정단(31)과 회동축측 고정단(32)이 삽입 고정되는 삽입공이 파손되는 것을 방지하기 위하여, 상기 토션 스프링의 양측 하우징측 고정단(31)과 회동축측 고정단(32)을 고정하기 위한 삽입공(61, 71)을 갖는 금속재질의 스프링 고정 플레이트가 상기 하우징(10)과 상기 회동축(20)의 토션 스프링 수용홈(22) 내부에 안착되도록 삽입 고정시키는 것이 보다 바람직하다.

상기 스프링 고정 플레이트(60, 70)는 상기 하우징(10)과 상기 회동축(20)의 토션 스프링 수용홈(22) 내부에서 안착되게 삽입되도록 외주를 다각형으로 형성한다.

상기 토션 스프링(30)의 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)과, 상기 가압 스프링(40)의 가압력에 의해 발생되는 마찰력(FF) 등은 변좌대(120)를 비롯한 각각의 회동체의 자중과 개폐구간의 각도 등을 고려하여 설계자가 의도하는 바에 따라 상호보완적으로 다양하게 변화시킬 수 있음은 물론이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안의 일실시예에 따른 비데용 힌지 장치의 작동 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 비데용 힌지 장치에 대한 조립과정 및 작동 상태를 개략적으로 설명하면, 변좌대(120)가 회동하며 개폐되도록 결합되는 비데본체(110) 일 측에 힌지장치(1)의 하우징(10)을 체결 고정하고, 회동축(20)의 축 체결부(25)를 상기 변좌대(120)의 일 측 회전 중심부에 삽입 고정되도록 조립한다. 그리고, 상기 변좌대(120)와 연동하도록 축 결합된 회동축(20)에 상기 토션 스프링(30)의 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)과, 상기 가압 스프링(40)에 의해 회동축(20)의 마찰 경사면(23)과 하우징(10)의 경사 내주면(12) 사이에서 발생된 마찰력(FF)이 상호 작용하여 변좌대(120)가 회전 개폐시 자중에 의해 가속되는 회전력을 감속시킴과 아울러 개방 끝단에서 발생하는 충격력을 완화시켜 충격에 의한 소음 및 파손을 방지하도록 한다.

이하, 도 7 또는 도 8에서 도시한 바와 같이, 변좌대(120)가 올려 개방되어진 지점(이하, 개방 지점;OPP)으로부터 좌변기 상측으로 위치하도록 내려져 닫혀진 지점(이하, 개방 지점:CLP)으로 이동하는 과정에서 작용하는 토션 스프링(30)의 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)과, 가압 스프링(40)의 가압력에 의한 마찰력(FF)을 구분지어 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 사용자가 좌변기를 사용하기 위하여 개방 지점(OPP)에 정지 상태로 있는 변좌대(120)를 닫힘 지점(CLP)까지 이동시키기 위하서는 변좌대(120)가 좌변기로부터 수직지점 즉, 90°이하의 어느 지점에서 자중에 의해 스스로 가속되면 개방되는 지점(이하, 자동 개방 지점: SWP)까지 밀어 수동 개방시키면, 자동 개방 지점(SWP) 이후부터는 변좌대(120)가 자중에 의한 회전력에 의해 개방 지점(OPP)까지 자동으로 회동하게 된다.

이때, 변좌대(120)와 함께 회전하는 회동축(20)에는 상기 가압 스프링(40)에 의해 발생하는 마찰력(FF)이 전 개방구간에 균일하게 작용하고, 상기 토션 스프링(30)은 회동축(20)이 변좌대(120)와 함께 회동한 각도에 따라 선형적으로 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)을 증가시키도록 작용한다.

따라서, 상기 마찰력(FF)과 회전 반발력(TF)의 상호 작용에 의해 변좌대(120)의 개방속도를 감속시켜 부드러운 개방동작이 이루어지도록 하고 아울러 개방 끝단부에서 변좌대(120)의 자중에 의해 발생하는 충격을 상쇄시키도록 한다.

또한, 상기 변좌대(120)가 좌변기의 상측 개방 지점(OPP)에서는 가압 스프링(40)에 의한 마찰력(FF)과 토션 스프링(30)에 의한 회전 반발력(TF)의 합력이 변좌대(120)의 자중과 평형을 이루도록 설계함으로서 변좌대(120)가 개방 지점으로 이동한 후 토션 스프링(30)의 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)에 의해 좌변기로부터 들리지 않도록 한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 사용자가 좌변기를 사용한 후 닫힘 지점(CLP)에 정지 상태로 있는 변좌대(120)를 다시 개방 지점(OPP)으로 이동시키기 위하여 들어 올리며, 변좌대(120)와 함께 연동하는 회동축(20)에 의해 개방 지점(OPP)으로부터닫힘 지점(CLP)까지 비틀려 있던 토션 스프링(30)의 비틀림 탄성력이 작용하여 사용자가 보다 적은 힘으로 변좌대(120)를 개방시킬 수 있도록 한다.

또한, 가압 스프링(40)에 의해 전 개방구간에 균일하게 작용하는 마찰력(FF)은 상기 변좌대(120)가 균일한 속도로 부드럽게 올려지는 동작이 이루어지도록 하며 아울러 자기 개방 지점(SWP) 이상에서는 사용자가 들어 올리는 힘에 의해 개방지점에서 발생하는 충격력을 감쇄시키도록 한다.

따라서, 본 고안의 일실시예에 따른 비데용 힌지장치는 상기 토션 스프링(30)에 의해 일정 구간에서 선형적으로 증감되는 회전 반발력(TF)과, 가압 스프링(40)에 의해 전 구간에서 일정하게 발생하는 마찰력(FF)의 상호 작용에 의하여 회동체인 변좌대(120)의 회전개폐 동작 시 회전속도를 감속함과 아울러 가속에 의해 발생하는 충격력을 완화시킴으로서 충격에 의한 소음 및 파손을 방지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 상기 하우징(10)의 경사 내주면(12)과 회동축(20)의 마찰 경사면(23)이 일정 경사각을 갖도록 형성됨에 따라 마찰에 의해 마모가 발생하더라도 상기 가압 스프링(40)의 가압력에 의해 회동축(20)의 마찰 경사면(23)이 하우징(10)의 경사 내주면(12)쪽으로 가압됨에 따라 지속적으로 균일한 마찰력(FF)을 발생시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 상기 회동축(20)이 마찰 경사면(23)에 형성된 오일 그루브(24)에 의해 마찰 경사면(23)과 하우징(10)의 경사 내주면(12) 사이에 주입된 윤활유가 지속적으로 고르게 분포하도록 하여 마찰에 의해 마모되는 것을 방지하도록 함과 아울러회동시 발생하는 마찰 소음을 저감시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

일실시예에 상술된 비데용 힌지 장치(1)는 본 고안의 일실시예일 뿐이며 비데기에 국한되지 아니하고 본체로부터 상하 방향으로 회전 개폐되는 회동체의 하강 방향으로 댐핑이 중시되는 비데기나 김치 냉장고와 같은 주방기구, 수납장과 같은 사무용 가구, 피아노 등에 보다 다양하게 활용 할 수 있음은 당연하다.

이하, 본 고안의 다른 실시예에 따른 힌지 장치는 전기밥솥(200)의 회동체인 뚜껑(220)이 전기밥솥(200)의 밥솥 본체(210)에 닫쳐진 상태를 후크(221)와 같은 잠금 수단에 의해 유지시키다가 후크(221)의 걸림을 풀어 주면 자동으로 개방동작을 수행하도록 상기 토션 스프링(30)의 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)이 닫힘 지점(CLP)에서 회동체인 뚜껑(220)의 자중과 가압 스프링(40)에 의해 발생되는 마찰력(FF)의 합력보다 더 큰 탄성력을 갖는 토션 스프링(30)을 포함하여 구성하되, 토션 스프링(30)을 제외한 나머지 구성은 상술된 일실시예와 동일 및 유사하고 그 반복적인 설명은 피하기로 한다.

도 9에서 도시한 바와 같이, 회동체인 전기밥솥(200)의 뚜껑(220)을 개방 지점(OPP)으로부터 밀어 닫힘 지점(CLP)까지 수동으로 회동시키면, 회동체인 뚜껑(220)과 연동하는 회동축(20)의 회전 각도에 비례하게 상기 토션 스프링(30)의 비틀림에 의한 회전 반반력(TF)이 선형적으로 증가되어 닫힘 지점(CLP)에서는 최대가 된다.

이때, 닫힘 지점(CLP)에서 최대가 된 상기 토션 스프링(30)의 상기 회전 반발력(TF)을 마찰력(FF)과 뚜껑(220)의 자중의 합력 보다 더 크게 설계함에 따라 닫힘끝단에서 뚜껑(220)이 회전 반발력(TF)에 의해 들려 다시 개방되는 것을 방지하도록 후크(221)를 잠금 부재(211)로 걸어 닫힘 상태를 유지시킨다.

도 10에서 도시한 바와 같이, 회동체인 뚜껑(220)이 전기밥솥(200)의 밥솥 본체(210)에 닫쳐진 상태를 유지하도록 후크(221)를 걸어 고정하는 잠금 부재(221)를 눌러 후크(221)를 놓아주면, 비틀려 있던 토션 스프링(30)의 복원력(TF)에 의하여 뚜껑이 닫힘 지점(CLP)으로부터 개방 지점(OPP)까지 자동 개방되게 된다.

이때, 상기 토션 스프링(30)의 탄성 복원력(TF)은 닫힘 지점(CLP)으로부터 개방지점으로 갈수록 회전 각도에 따라 선형적으로 감소하고 상기 마찰력(FF)은 전 구간에서 균일하게 개방속도를 감소시키도록 작용함에 따라 전기밥솥의 뚜껑(220)이 보다 부드럽게 자동으로 개방되도록 한다.

따라서, 전기밥솥(200)과 같이 본체로부터 잠금 부재를 눌러 후크의 걸림 상태를 해제하며 회동체가 자동 개폐되는 구조물에 적용하며, 특히 전기압력밥솥과 같이 열림 초기에 순간적인 내부 압력이 분출될 가능성이 있는 제품에 있어 안정상 특히 유용하다.

그리고, 본 고안의 힌지장치에 대한 변형예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하고 상기된 실시예와 동일 및 유사한 부분에 대한 중복적인 설명은 피하기로 한다.

도 11 내지 도 13에서 도시한 바와 같이, 본 고안의 힌지 장치에 대한 변형예는 상기 하우징(10)의 내부에 삽입 고정되어 상기 토션 스프링(30)의 하우징측 고정단(31)을 삽입 고정하는 상기 스프링 고정 플레이트(60)에 상기 토션 스프링(30)이 상기 회동축(20)과 일정 구간에서 연동하다 일정 구간 이상에서 비틀림에 의한회전 반발력(TF)을 발생시키기 위한 가이드 홈(62)을 형성하도록 구성된다.

상기 스프링 고정 플레이트(60)에 가이드 홈(62)이 형성되는 위치 및 각도를 상기 토션 스프링(30)의 비틀림에 의하여 발생하는 회전 반발력의 크기 및 발생 위치에 따라 서로 다르게 설계할 수 있음은 물론이다.

도 14에서 도시한 바와 같이, 사용자가 회동체(320)를 개방 지점(OPP)에서 닫힘 지점(CLP)까지 이동시키기 위하서는 회동체(320)가 자중에 의해 스스로 가속되면 개방되는 지점(이하, 자동 개방 지점: SWP)까지 밀어 수동 개방시키면, 자동 개방 지점(SWP) 이후부터는 회동체(320)의 자중에 의해 개방 지점(OPP)까지 자동으로 회동하게 된다.

이때, 회동체(320)와 연동하는 회동축(20)은 상기 가압 스프링(40)에 의해 전 개방구간에서 균일하게 마찰력(FF)을 받고 아울러 이와 상호 작용하여 상기 토션 스프링(30)에 의해 상기 회동축(20)과 함께 스프링 가이드 플레이트(60)의 가이드 홈(62)을 따라 연동하다가 가이드 홈(62)의 단부와 일치하는 지점, 즉 자동 개방 지점(SWP)으로부터 비틀림이 시작되고 이후 지점들을 순차적으로 이동할수록 선형적으로 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)이 증가되어 회동체(320)의 개방속도를 감속시켜 개방 끝단부에서 본체(310)와 발생하는 충격을 상쇄시키도록 한다.

도 15에서 도시한 바와 같이, 사용자가 회동체(320)를 닫힘 지점(CLP)으로부터 개방 지점(OPP)으로 이동시키기 위하여 들어 올리며, 자동 개방 지점(SWP)으로부터 닫힘 지점(CLP)까지 비틀려 있던 토션 스프링(30)의 탄성 복원력(TF)에 의하여 작은 힘으로도 쉽게 개방동작이 이루어지도록 한다.

그리고, 가압 스프링(40)에 의해 전 개방구간에 균일하게 작용하는 마찰력(FF)은 회동체(320)가 일정한 속도로 부드럽게 올려지는 동작이 이루어지도록 함과 아울러 자기 개방 지점(SWP) 이상에서는 회동체(320)가 사용자가 들어 올리는 힘에 의해 개방지점에서 발생하는 충격력을 감쇄시키도록 한다.

따라서, 상술한 본 고안의 힌지 장치의 실시예들과 변형예를 통하여 살펴본 바와 같이, 상기 토션 스프링(30)에 의해 전 구간 또는 일정 구간에서 선형적으로 증감하는 회전 반발력(TF)과, 가압 스프링(40)에 의해 전 구간에서 일정하게 발생하는 마찰력(FF)의 상호 작용에 의하여 회동체(320)의 개폐 동작 시 회전속도를 감속 및 닫힘 끝단에서 발생하는 충격을 완화시키고 아울러 개방 시 보다 적은 힘으로 열림 동작이 이루어지도록 하는 효과를 갖는다.

이상에서 본 바와 같이 본 고안의 힌지 장치는 본체로부터 회동 개폐되는 회동체가 회전 개폐되는 전 구간 또는 일정 구간에서 회동체의 자중에 의해 급격하게 증가하는 회전 모멘트에 의해 회동체가 가속되어 개폐 끝단에서 발생하는 충격 및 충격소음을 완전히 제거하면서도 회전 개폐되는 전구간의 개폐속도가 너무 빠르거나 너무 느리지 않고 일정속도로 부드럽게 개폐시키는 기능을 구현하도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 회전 개폐되는 회동체를 보다 적은 힘으로도 개방 동작이 이루어 질 수 있도록 하거나 또는 자동으로 개방되도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 추가적인 감속 장치나 댐핑 장치를 설치하지 않고도 회동체가 회전 개폐되면서 발생하는 회전력을 감속하거나 또는 회전 끝단에서 발생하는 충격이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Claims (8)

1. 본체로부터 일정 반경으로 회전 개폐되는 회동체를 회동 가능하게 축 고정하는 힌지 장치(1)에 있어서,

   상기 힌지 장치(1)는 상기 본체의 회전축 선상에 고정됨과 아울러 일측의 개방단으로 갈수록 단면이 커지게 경사 내주면(12)을 갖도록 내부 수용공간이 형성된 중공형 하우징(10)과;

   상기 하우징(10)의 개방단 측에 삽입 결합되어 상기 하우징(10)의 경사 내주면(12)과 면마찰하며 회동하도록 외주면이 경사지게 마찰 경사면(23)이 형성된 축 결합부(21)와, 상기 축 결합부(21)의 일 측으로 단차지게 연장 가설되어 상기 회동체와 연동하도록 축 결합하게 체결되는 축 체결부(25)로 구성되는 회동축(20)과;

   상기 하우징(10)의 내부 수용공간에 수용됨과 아울러 양단이 상기 하우징(10)과 상기 회동축(20)에 각각 고정되어 상기 회동축(20)의 회전 시 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)을 발생시키는 토션 스프링(30)과;

   상기 회동축(20)을 상기 하우징(10)쪽으로 탄성 가압하여 상기 회동축(20)이 회동 시 상기 하우징(10)의 경사 내주면(12)과 상기 회동축(20)의 마찰 경사면(23) 사이에서 일정 크기의 마찰력(FF)을 발생하도록 하는 가압 스프링(40)과;

   상기 하우징(10)과, 토션 스프링(30)과, 회동축(20)과, 가압 스프링(40)의 중심을 관통하여 동일 축선상에 위치하도록 체결하는 체결부재(50)로 구성되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회동축(20)은 축 결합부(21)의 내부에 상기 토션 스프링(30)을 수용하기 위한 토션 스프링 수용홈(22)이 구성되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 하우징(10)과 상기 회동축(20)의 토션 스프링 수용홈(22) 내부에 각각 상기 토션 스프링(30)의 양단을 삽입 고정하기 위한 삽입공(61, 71)이 구비된 다각형의 스프링 고정 플레이트(60, 70)가 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 하우징(10) 내부에 삽입 고정되는 스프링 고정 플레이트(70)는 상기 토션 스프링(30)이 일정 지점(SWP)까지 상기 회동축(20)과 연동하다가 일정 지점(SWP) 이상에서 비틀림에 의한 회전 반발력(TF)을 발생시키도록 상기 토션 스프링(30)의 일단을 삽입 결합하기 위한 가이드 홈(62)이 구성되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 회동축(20)은 축 체결부(25)의 내부에 상기 가압 스프링(40)을 수용하기위한 가압 스프링 수용홈(27)이 구성되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 하우징(10)은 상기 본체의 회전축 선상에 체결하기 위해 외주면 상에 돌출 형성되는 고정판(13)과, 상기 고정판(13)으로부터 상기 하우징(10)의 외주면으로 경사지게 연장 가설되는 적어도 하나 이상의 보강돌기(14)가 구성되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 마찰 경사면(23)에는 경사 방향을 따라 적어도 하나 이상의 오일 그루브(24)가 구성되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 체결부재(50)는 일정 길이를 갖는 고정볼트(51)와, 상기 고정볼트(51)의 일단에 체결되는 고정너트(52)와, 상기 고정너트(52)의 체결 상태를 유지 시키도록 체결되는 셀프 록킹 너트(53)로 구성되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.