KR20040027213A - 힌지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 힌지 장치에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 디스크 스프링을 사용하는 힌지 장치에 있어서, 샤프트 또는 힌지축 등 힌지 장치의 회전 중심축에 끼워지는 구성 부품인 스페이스 와셔와 가이드 와셔에는 파동 형상의 오일 그르부를 형성하고, 디스크 스프링의 오목한 안쪽 면에는 탄성 강화용 홈을 형성하여, 힌지 장치의 작동에 따른 소음과 부품의 마모를 크게 줄이고, 장치의 성능을 강화한 힌지 장치에 관한 것이다.

Description

힌지 장치 {Hinge Device}

본 발명은 힌지 장치에 관한 것이다.

세계적으로 전자산업의 기술이 발전함에 따라 사람들이 휴대하여 가지고 다닐 수 있는 휴대용 컴퓨터, 휴대폰, 휴대용 단말기, 화상 전화기 등 휴대 및 사용이 간편하도록 무게가 가볍고 크기가 작은 다양한 제품이 개발되어 사용되고 있다.

이러한 제품들은 예컨대, 휴대용 컴퓨터는 본체와 커버, 액정디스플레이로 구성되고, 커버는 본체에 힌지 장치를 중심으로 회전되어 열리고 닫히도록 결합된다. 휴대용 컴퓨터를 사용할 때에는 힌지 장치를 중심으로 커버를 열고 일정한 각도로 유지시켜 사용하게 되는데, 일정한 각도로 열려진 커버를 고정적으로 유지시키기 위하여 적절한 멈춤 수단이 채용된다.

이러한 힌지 장치는 일반적으로 소정의 탄성에 의해 인접한 부재에 마찰력을 부여하여 열려진 커버의 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 본 발명자의 등록 실용신안 제 173283 호에서는 스프링을 사용하지 않고, 디스크 스프링(접시 스프링으로 표기되어 있음)을 사용하여 작동성을 향상시키고, 소음과 마모를 줄일 수 있는 힌지 장치가 개시된 바 있다.

또한, 마찬가지로 디스크 스프링을 사용하면서도 지지 가능 로드의 범위를 확대한 힌지 장치가 본 발명자의 등록 실용신안 제 233484 호에서 개시된 바 있으며, 디스크 스프링을 사용한 또다른 형태의 힌지 장치가 본 발명자에 의해 특허 제 01-37205 호로 출원된 바 있다.

그러나, 상기 디스크 스프링을 사용한 힌지 장치들 내에서 사용되는 디스크 스프링 및 스페이스 와셔 등은 장치 내에서 서로 접촉하며 마찰을 일으키게되는데, 맞닿는 부재 사이에 오일을 고르게 도포하기 어려워 힌지 장치 부품들의 마찰에 의한 소음과 마모를 크게 감소시키기 어려운 단점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 의한 힌지 장치는 디스크 스프링을 이용한 힌지 장치 내에 사용되는 구성 부품인 스페이스 와셔 및 가이드 와셔의 적어도 일면 이상에 파동 형상의 오일 그루브를 형성하여 힌지 장치의 작동시 원활한 작동성을 확보하고, 소음 및 마모를 크게 줄일 수 있도록 한다.

또한, 힌지 장치에 사용되는 구성 부품인 디스크 스프링의 오목한 안쪽면에 탄성 강화용 홈을 형성하여, 디스크 스프링의 탄성을 강화시켜 힌지 장치의 성능을 향상 시킬수 있도록 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 의한 스페이스 와셔의 정면도 및 측면도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 가이드 와셔의 정면도 및 측면도,

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 디스크 스프링의 정면도 및 측면도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 힌지 장치의 분해 사시도,

도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 힌지 장치의 정면도,

도 6은 본 발명의 변형예에 의한 가이드 와셔의 정면도,

도 7은 본 발명의 변형예에 의한 디스크 스프링의 정면도이다.

<도면의 주요부호에 관한 설명>

13: 스페이스 와셔17: 디스크 스프링

19: 가이드 와셔24: 탄성 강화용 홈

26, 27: 오일 그루브

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 적어도 일면 이상에 파동 형상의 오일 그르부가 형성된 스페이스 와셔 및 가이드 와셔, 그리고 오목한 안쪽면에 탄성 강화용 홈이 형성된 디스크 스프링 등의 부품들을 구성 요소로하는 힌지 장치를 제공한다.

와셔라는 것은 볼트나 너트로 물건을 죌 때 너트 밑에 넣는 둥글고 얇은 금속판으로서, 본 발명에 의한 스페이스 와셔는 브래킷과 디스크 스프링 사이, 혹은 브래킷과 접촉되는 다른 부품 사이에 개재되어 상호 회전되는 부품 간의 공간을 확보하고, 안정적인 연결을 가능하게 하는 등의 역할을 한다.

또한, 본 발명에 의한 가이드 와셔는 디스크 스프링에 접하도록 설치되어 이를 지지하면서도 너트 등으로 죄었을 때 안정적인 연결을 확보하여 회전에 의한 진동으로 인해 너트가 느슨해지는 것을 방지하는 역할을 한다.

또한, 본 발명에 의한 디스크 스프링은 힌지 장치 회전축에서 압축된 반대 방향으로 탄성력을 가함으로써, 회전에 대한 일정한 토크를 형성하도록 장치되어 일정 각도에서 대상 물체가 개폐된 상태를 고정적으로 유지시킬 수 있도록 하는 작용을 한다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명에 의한 힌지장치의 실시형태를 자세하게 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 힌지 장치에 의한 스페이스 와셔(13)의 정면도 및 측면도이다.

샤프트(회전축)를 중심으로 상호 회전하는 부품들 간의 직접적인 접촉을 방지하기 위해 필요한 공간을 확보하며, 안정적인 연결을 위해 부품들 사이에 개재되어 구성되는 스페이스 와셔는, 필연적으로 스페이스 와셔(13)간, 또는 스페이스 와셔와 접촉하는 힌지 장치를 구성하는 다른 부품(예를 들면 브래킷 면 등)과 접촉한 상태로 회전하게 되므로 마찰을 일으키게 된다. 이러한 마찰은 스페이스 와셔 및 그에 접촉한 다른 부품들의 마모 및 마찰에 의한 소음을 발생의 원인이 된다.

도 1a에 도시된 바대로, 스페이스 와셔(13)에는 관통구(14)가 형성되고 일면 또는 그 이상의 면에(도시되지 않음)는 파동 형상의 그루브(27)를 형성된다. 따라서 스페이스 와셔(13)의 회전시 파동 형상 그루브(27)는 오일을 저장한 상태로 스페이스 와셔(13)의 원상 면의 적은 반경에서 큰 반경에 걸쳐 전면적에 오일을 고르게 도포할 수 있게 한다. 즉, 힌지 장치의 조립시 이 내부에 윤활 오일을 채운 상태로 조립되면, 마찰에 의한 마모 및 소음을 현격하게 줄일 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 힌지 장치에 의한 가이드 와셔(19)의 정면도 및 측면도이다.

스페이스 와셔(13)에서와 마찬가지로, 도 2a에는 관통구(20)가 형성되고 파동 형상의 그루브(26)가 형성된 가이드 와셔(19)가 도시되어 있다. 상기와 같이 파동 형상의 그루브(26)가 형성된 가이드 와셔(19)의 형태 및 작용은 상기 스페이스 와셔(13)와 유사하다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 힌지 장치에 의한 디스크 스프링(17)의 정면도 및 측면도이다.

상기한 바와 같이 디스크 스프링은 압축되는 반대 방향으로 탄성력을 가함으로써, 회전에 대한 일정한 토크를 형성하여 일정 각도에서 힌지 장치에 연결된 대상 물체가 개폐된 상태를 고정적으로 유지시킬 수 있도록 하는 작용을 한다. 이러한 작용을 위해서는 탄성 계수가 큰 탄성력(복원력)이 강한 디스크 스프링이 유리하다.

이를 위하여, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 디스크 스프링(17)은 관통구(18)가 형성되고, 오목한 안쪽 면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 관통구(18)로 부터 상기 디스크 스프링(17)의 가장자리를 향하여 탄성 강화용 홈(24)을 형성시킬 수 있다. 상기 홈(24)은 압연 등의 방식으로 상기 디스크 스프링(17)의 안쪽 면에 형성되어, 상기 디스크 스프링(17)의 탄성을 향상시키는 역할을 한다. 바람직하게는 두개 이상의 홈(24)이 상호 동일한 각도를 형성하는 것이 좋으며, 도 3b에 도시된 바와 같이 120°의 각도 간격을 가지며 세개가 형성될 수 있다.

이러한 홈(24)은 디스크 스프링(17)의 형태 변화에 대한 유연성을 부여하여 탄성력을 강하게 하며, 따라서 강한 내구성을 갖도록 한다.

이하 상기한 스페이스 와셔(13), 가이드 와셔(19), 디스크 스프링(17)을 구성 부품으로 채용한 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 힌지 장치에 대해 설명한다.

<제 1 실시형태>

도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 힌지 장치의 바람직한 구성을 나타내는 분해 사시도이다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 힌지 장치는 브래킷(1)과 샤프트(3)를 구비하는데, 상기 브래킷(1) 내부에는 축구멍(5)이 형성되어 샤프트(1)가 이 축구멍을 관통하도록 끼워진다. 상기 브래킷(1)과 샤프트(3)의 사이에는 스프링(11)이 구비되어 소정의 탄성에 의해 힌지가 열린 각도를 고정적으로 유지할 수 있게 한다.

상기 브래킷(1)의 축구멍(5)의 양단에는 한쌍 이상의 스페이스 와셔(13)가 접하도록 설치되는데, 즉 상기 스페이스 와셔(13)의 내부에는 관통구(14)가 구비되어 축구멍(5)을 사이에 두고 쌍을 이루어 마주하도록 상기 샤프트(3)에 끼워진다.또한, 상기 스페이스 와셔(13)의 일면 이상에는 도 1a에 도시된 바와 같이 마찰을 줄임으로써 상기 회전축(3)의 회전을 원활하게 하기 위하여 상기 스페이스 와셔의 거의 전면적에 윤활 오일이 작용할 수 있도록 파동 형상의 오일 그루브(27)가 구비된다.

상기 스페이스 와셔(13)에 접하도록 접시모양으로 오목한 형상을 갖는 하나 이상의 디스크 스프링(17)이 설치되고, 상기 디스크 스프링(17)에 접하도록 가이드 와셔(19)가 장착된다.

상기 디스크 스프링(17)과 가이드 와셔(19)는 모두 원판형상으로 내부에 관통구(18,19)가 형성된다. 또한, 상기한 바와 같이, 상기 디스크 스프링(17)의 오목한 안쪽 면에는 탄성 강화용 홈(24)이 형성되어 있다.

상기 샤프트의 끝단에는 너트(25)가 체결되어 구성요소들의 수평 위치를 고정해 주게 된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 힌지 장치는 예컨대 휴대용 컴퓨터에서와 같이 커버를 열어주면 상기 스프링(11)이 회동하면서 토크를 발생하고, 스페이스 와셔(13)와 가이드 와셔(19) 사이의 접시형의 디스크 스프링(17)이 압축된 반대 반대 방향으로 복원력을 가하여 마찰 저항을 발생시켜 일정한 각도로 회전되어 있는 힌지 장치가 고정적으로 유지되도록 한다.

즉, 본 발명에 의한 스페이스 와셔(13), 가이드 와셔(19) 및 디스크 스프링(17)을 구성 부품으로 채용함으로써, 상기 힌지 장치의 작동에 따른 소음과 마모를 줄일 수 있다.

<제 2 실시형태>

이하, 본 발명의 제 2 실시형태애 따른 힌지 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 힌지 장치의 바람직한 구성을 나타내는 정면도이다.

본 실시형태에 의한 힌지 장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 힌지브래킷(110)와, 제 2 힌지브래킷(120)와, 힌지축(130)과, 적어도 한개 이상의 스페이스 와셔(13)와, 적어도 한개 이상의 디스크 스프링(17)과, 가이드 와셔(19)와, 체결너트(170)를 구비한다.

상기 스페이스 와셔(13)는 힌지축(130)의 제 1 힌지브래킷(110) 전후에 위치되는 바, 보통 제 1 힌지브래킷(110)과 제 2 힌지브래킷(120)의 사이에 2개 정도, 그리고, 제 1 힌지브래킷(110)와 디스크 스프링(17) 사이에 2개 정도 설치되어, 마찰 접촉에 의한 제 1 및 제 2 힌지브래킷(110)(120)와 디스크 스프링(17)의 마모를 방지함과 아울러 원활한 동작이 이루어지도록 한다. 이러한 스페이스 와셔(13)는 마찰 부분의 적어도 일면 이상에 원활한 동작을 위하여 오일이 충진되는 파동 형상의 오일 그루브(27)가 형성되어 있음은 상기한 바와 같다.

상기 디스크 스프링(17)은 힌지축(130)의 제 1 힌지브래킷(110) 후방부에서 제 1 힌지브래킷(110)와 제 2 힌지브래킷(120)를 탄력 지지하도록 설치되어 있다. 이에 의해 제 2 힌지브래킷(120)는 외력이 가해지지 않는한 제 1 힌지브래킷(110)에 탄력적으로 밀착됨으로써 그 상태를 유지하게 된다. 이러한 디스크 스프링(17)은 중앙부가 외측으로 만곡된 볼록부를 구비하도록 형성되어 이 볼록부가 외측을 향하도록 마주하여 힌지축(130)에 설치되어 힌지브래킷를 탄력적으로 지지하게 된다. 상기한 바대로 본 발명에 의한 디스크 스프링(17)은 오목한 안쪽면에는 탄성 강화용 홈이 한개 또는 그 이상 형성되도록 하여 구성된다. 한편, 도면에서는 상기와 같은 디스크 스프링(17)이 4개가 쌍을 이루는 것으로 도시되어 있으나, 이는 경우에 따라 토오크 조정을 위하여 가감될 수 있음은 당연하다.

상기 가이드 와셔(19)는 힌지축(130)의 디스크 스프링(17) 후단에 끼워져 있으며, 힌지축(130)의 단부 나사부에는 체결너트(170)가 체결되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 축방향 디스크 압축식 힌지장치는, 제 1 및 제 2 힌지브래킷(110)(120)의 축공을 통하여 힌지축(130)을 끼워 제 1 및 제 2 힌지브래킷(110)(120)를 서로 상대운동이 가능하도록 연결한 후, 상기 힌지축(130)에 스페이스 와셔(13), 디스크 스프링(17), 가이드 와셔(19)를 순차적으로 끼우고 최종적으로 힌지축(130)의 단부에 체결너트(170)를 체결하여 조립한다. 여기서, 상기 스페이스 와셔(13)는 제 1 및 제 2 힌지브래킷(110)(120) 사이 및 제 1 힌지브래킷(110)와 디스크 스프링(17) 사이의 마찰 접촉부에 개재된다.

힌지 장치에 연결된 디스플레이체를 개방시키거나 각도 조정을 위하여 디스플레이체를 회전시키면, 제 2 힌지브래킷(120)가 디스크 스프링(17)의 탄력을 이기며 회전하게 되며, 외력을 제거하면, 디스크 스프링(17)에 의한 탄력이 작용하면서 제 2 힌지브래킷(120)는 조정된 상태로 유지하게 된다.

이와 같이 구성된 힌지 장치는 제 1 실시형태에 따른 힌지 장치에 비해 부품수가 줄어 조립성 및 힌지 동작의 원활성 및 안정성을 향상시키면서도, 제 1 실시형태에 따른 힌지 장치에서와 마찬가지로 스페이스 와셔(13), 가이드 와셔(19) 및 디스크 스프링(17)에 특정 구조를 부여하여, 상기 힌지 장치의 작동에 따른 소음과 마모를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

상기한 제 1 실시형태와 제 2 실시형태에 따른 힌지 장치는 힌지 장치가 적용되는 대상 물체의 구조에 따라 탄력적으로 적용할 수 있을 것이다.

도 6과 도 7에는 관통공(20,18)의 형상을 원형이 아니도록 형성한 가이드 와셔(19) 및 디스크 스프링(17)의 정면도가 도시되어 있다.

이와 같이 디스크 스프링(17)과 가이드 와셔(19)는 그 관통공의 내주면에 직선 형태의 면이 형성 되도록 하고, 샤프트 또는 힌지축을 관통공의 형상과 동일하도록 외주면을 커팅하여 형상 결속식으로 끼워지도록 구성되어 있어, 개폐작동중 샤프트나 힌지축이 디스크 스프링(17)과 가이드 와셔(19)의 흔들림을 잡아주어 최소화하여 작동 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 더욱이, 이렇게 함으로써, 샤프트나 힌지축에서의 위치를 정확하면서도 쉽게 맞출 수 있으므로, 디스크 스프링의 위치가 어긋남으로써 발생될 수 있는 디스크 스프링의 수명 단축 및 동작의 불안정성 등도 해소할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 힌지 장치는, 스페이스 와셔 등에 파동 형상의 오일 그루브를 형성하고, 디스크 스프링에 탄성 강화용 홈을 형성함으로써, 힌지 장치의 성능을 더욱 향상시키면서도 소음 및 마모를 획기적으로 줄일 수 있도록 한다. 이에 의해 힌지 장치의 부품의 마모등에 의한 고장의 위험도 크게 줄일 수 있어, 장치의 수명 또한 길어진다.

이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시예에 따른 도면에 의해 설명하였으나, 본 발명은 도시되고 설명 된 실시예에 의한 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 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 (2)

1. 지지 브래킷과 샤프트를 구비하고, 이 샤프트에 스페이스 와셔와 오목한 접시모양의 디스크 스프링, 가이드 와셔를 포함하여 구성되는 힌지 장치에 있어서,

   상기 스페이스 와셔와 가이드 와셔의 적어도 일면 또는 양면에는 전면에 걸쳐 파동 형상의 오일 그루브가 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 디스크 스프링의 오목한 면에는 탄성을 강화시킬 수 있도록 중심에서 원주방향으로 하나 이상의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지 장치.