KR20040054512A - 모터가 장착된 전동 힌지장치 - Google Patents

Abstract

이 모터가 장착된 전동 힌지장치에서는, 가동(可動) 대상물의 전동 회동 도중에 이용자가 억지로 그 회동을 중지시킨 경우에는 마찰결합 부위에서 제3 회동부분이 계속 공전하고 출력축의 공전에 의해 기어기구부에 무리한 부하를 주지 않아 기어기구부의 손상이 방지된다. 이에 반해 가동 대상물을 수동으로 회동시키는 경우, 모터가 오프인 상태에서는 로킹수단의 판스프링부에 의해 제2 회동부재는 회동하지 않기 때문에 가동 대상물의 수동 회동시에는 요철결합 부위가 풀려 수동으로 가동 대상물을 자유롭게 회동시킬 수 있다. 따라서 이와 같은 전동 힌지장치에서는 소형 모터의 토크 부족을 보완하면서 가동 대상물의 수동 회동과 전동 회동의 2가지 회동 동작을 배려하고 있어 전동 힌지장치의 소형화 촉진에 매우 효과적이다.

Description

모터가 장착된 전동 힌지장치{Electric hinge apparatus with a motor}

본 발명은 특히 휴대전화기, 전자수첩, 노트북 컴퓨터 등에 부착되어 있는가동 대상물(예컨대 뚜껑)의 개폐 동작에 이용되는 모터가 장착된 전동 힌지장치에 관한 것이다.

종래 이와 같은 분야의 기술로서 대한민국 등록 실용신안 제20-0174266호 공보가 있다. 이 공보에 기재된 휴대전화기에는 모터가 장착된 전동 힌지장치가 개시되며 이 힌지 장치는 텐키(ten-key)가 배열된 본체와 화면이 설치된 뚜껑(가동 대상물)과의 힌지 연결부분에 수용되어 휴대전화기 뚜껑의 전동 개폐를 가능하게 하는 것이다. 이 힌지 장치는 휴대전화기의 힌지 부분에 수용시킬 필요가 있기 때문에 소형 모터가 이용되며, 소형 모터 때문에 토크를 증대시킬 필요가 있고 토크 부족을 보완하기 위해 기어드(geared) 모터가 채용되어 있다. 또 뚜껑의 전동 개폐와 수동 개폐를 가능하게 하기 위해 기어드 모터의 출력축 단부에는 돌기부가 설치되며 뚜껑부 쪽에는 이 돌기부를 끼워 넣기 위한 오목부가 설치되어 있다. 따라서 전동 개폐시에는 돌기부와 오목부의 결합력에 의해 뚜껑이 개폐되고, 수동 개폐시에는 돌기부에서 오목부가 이탈으로써 자유롭게 뚜껑이 개폐된다.

그러나 상기 종래의 모터가 장착된 전동 힌지장치에는 다음과 같은 과제가 있다. 즉 돌기부와 오목부의 결합력을 강하게 설정하면 뚜껑의 전동 개폐시에 요철결합이 잘 풀리지 않지만 뚜껑을 수동 개폐하기 어렵게 된다. 또 뚜껑의 전동 개폐시에 이용자가 억지로 그 개폐를 중지시키면 기어 기구가 손상될 우려가 있다. 이에 반해 돌기부와 오목부의 결합력을 약하게 설정하면, 뚜껑의 전동 개폐시에 이용자가 억지로 그 개폐 동작을 중지시키는 경우에도 기어 기구에 손상을 주지 않지만 뚜껑의 전동 개폐시에 요철결합이 풀리는 경우가 있다. 이와 같이 전동 힌지장치는기어 기구의 손상을 방지함과 동시에 수동으로 뚜껑을 쉽게 개폐할 수 있도록 배려해야 할 필요가 있으며, 뚜껑의 수동 개폐와 전동 개폐 2가지 개폐 동작을 고려하면 소형화하기 어렵다는는 문제점이 있었다.

본 발명은 특히 가동 대상물의 수동 회동과 전동 회동의 2가지 회전 동작을 고려하면서 소형화에 적합하도록 구성한 모터가 장착된 전동 힌지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치를 적용한 폴더식 휴대전화를 도시한 정면도이고,

도 2는 본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치의 제1 실시형태를 도시한 단면도이고,

도 3은 도 2의 주요부 확대 단면도이고,

도 4는 본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치의 분해 사시도이고,

도 5는 돌기부의 캠 동작에 의해 후크부가 함몰부에서 벗겨진 로킹해제 상태를 도시한 단면도이고,

도 6은 로킹해제 유지상태를 도시한 단면도이고,

도 7은 본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치의 제2 실시형태를 도시한 단면도이고,

도 8은 본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치의 제3 실시형태를 도시한 단면도이고,

도 9는 제2 계지부를 도시한 측면도이고,

도 10은 돌기부의 캠 동작에 의해 후크부가 함몰부에서 벗겨진 로킹해제 상태를 도시한 단면도이고,

도 11은 로킹해제 유지상태를 도시한 단면도이고,

도 12는 본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치의 제4 실시형태를 도시한 단면도이고,

도 13은 본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치의 제5 실시형태를 도시한 단면도이고,

도 14는 제6 실시형태에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치를 적용한 다른 폴더식 휴대전화기를 도시한 정면도이고,

도 15는 제6 실시형태에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치를 도시한 단면도이고,

도 16은 도 15의 주요부 확대 단면도이고,

도 17은 도 15에 도시한 모터가 장착된 전동 힌지장치의 분해 사시도이고,

도 18은 돌기부의 캠 동작에 의해 후크부가 함몰부에서 벗겨진 로킹해제 상태를 도시한 단면도이고,

도 19는 로킹해제 유지상태를 도시한 단면도이고,

도 20은 본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치의 다른 실시형태를 도시한 단면도이다.

본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치는 기어기구부가 설치된 모터에 의해 가동 대상물을 회동시키는 전동 힌지장치에서, 기어기구부와 연동하는 출력축에 대해 회동 가능하게 부착됨과 동시에 가동 대상물에 연결시키는 제1회동부재와, 출력축에 대해 회동 가능하게 부착됨과 동시에 제1 회동부재에 대해 요철결합으로 연결된 제2 회동부재와, 출력축과 일체로 회전함과 동시에 제2 회동부재에 대해 마찰결합으로 연결된 제3 회동부재와, 제2 회동부재에 설치된 제1 결합부와 제2 회동부재에 설치된 제2 결합부 사이에 배치되어 제1 결합부를 제1 회동부재에 압착시키고 제2 결합부를 제3 회동부재에 압착시키는 탄성가압수단과, 모터 정지시에 제2 회동부재에 대한 로킹을 실행하는 로킹수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이 모터가 장착된 전동 힌지장치에서는 모터 자체의 토크 부족을 고려하여 기어기구부가 설치되어 있으며, 이 기어기구부에 대한 손상 방지나 수동시 가동 대상물을 용이하게 회동시킬 수 있도록 배려한다. 가동 대상물을 전동으로 회동시킬때 모터를 켜면 출력축의 회동을 따라 제3 회동부재가 회동을 시작한다. 이 때 탄성가압수단에 의해 제3 회동부재와 제2 회동부재에서 제2 결합부와의 마찰결합 상태가 유지되기 때문에 제2 회동부재가 제3회동부재를 따라 회동한다. 또 탄성가압수단에 의해 제2 회동부재에서 제1 결합부와 제1 회동부재의 요철 지지 상태가 유지되기 때문에 제1 회동부재가 제2 회동부재를 따라 회동한다. 또 제1 회동부재가 회동함으로써 가동 대상물이 그를 따라 회동한다. 이와 같이 하여 출력축의 회동력이 제3 회동부재에서 차례대로 제1 회동부재까지 전달된다. 또 가동 대상물의 전동 회동 도중에 이용자가 억지로 그 회동을 중지시킨 경우에도 요철결합보다 지지력이 약한 마찰결합 부분에서 미끄러짐이 발생하고, 이로써 제3 회동부분이 제2 회동부재의 제2 결합부에 대해 계속 공전하고, 제3 회동부재에 연동되는 출력축도 공전함으로써 기어기구부에 무리한 부하를 주지 않아 기어기구부가 손상되는 사태를 막을 수 있다. 이에 반해 이용자가 가동 대상물을 수동으로 회동시키는 경우, 모터가 오프 상태로 유지되며 제2 회동부재는 로킹수단에 의해 제지되어 있기 때문에 가동 대상물의 수동 회동시에 요철결합이 해제되어, 그 결과 수동으로 가동 대상물을 자유롭게 회동시킬 수 있다. 따라서 이와 같은 전동 힌지장치는, 소형 모터의 토크 부족을 보완하면서 가동 대상물의 수동 회동과 전동 회동 2종류의 회동 동작을 배려하여 소형화 촉진에 매우 효과적이다.

또 탄성가압수단은, 제1 결합부와 제2 결합부 사이에서 출력축을 감싸도록 배치되어 일단이 제1 결합부에 접촉하고 타단이 제2 결합부에 접촉하는 제1 압축 스프링과, 제1 결합부와 제2 결합부 사이에서 출력축을 감싸도록 제1 압축 스프링보다 안쪽으로 배치되어 일단이 제1 결합부에 접촉하고 타단이 출력축에 설치된 스프링 받침부에 접촉하는 제2 압축 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같은 제1 압축 스프링과 제2 압축 스프링을 채용하면, 요철결합 부위에 대해서는 2개의 스프링 힘이 부여되고 마찰결합 부위에는 1개의 스프링 힘이 부여된다. 따라서 요철결합 부위의 지지력에 대해 마찰결합 부위의 지지력을 약화시킬 수 있기 때문에 모터 시동시의 토크 부하를 줄이면서 수동으로 가동 대상물을 회동시키는 힘, 즉 수동 회동력을 증가시킬 수 있다. 이와 같은 구성은 휴대 전화나 노트북 컴퓨터 등의 뚜껑 개폐에 효과적이다.

또 로킹수단은, 일단이 기어기구부 쪽에서 고정되어 스러스트 방향으로 연장되는 외팔보 지지 상태의 판스프링부와, 제2 회동부재의 외주에 형성됨과 동시에 판스프링부의 고정되지 않은 단부 쪽에 설치된 후크부가 끼워지는 함몰부와, 제3 회동부재의 외주에 설치됨과 동시에 판스프링부를 출력축의 반경 방향으로 압압하여 후크부를 함몰부에서 벗겨내는 로킹해제용 돌기부를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같은 로킹수단을 채용한 경우, 모터를 켜면 출력축의 회동에 맞추어 제3 회동부재와 함께 로킹해제용 돌기부가 회동한다. 이 때 돌기부가 판스프링부를 반경 방향으로 압압하면 판스프링부가 휘면서 후크부는 반경 방향으로 이동하고, 후크부가 제2 회동부재의 함몰부에서 벗겨져 로킹이 해제됨으로써 제2 회동부재는 자유롭게 회동할 수 있는 상태가 된다. 그 결과, 마찰결합력으로 제2 회동부재는 제3 회동부재를 따라 회동하게 된다. 그리고 제2 회동부재의 회동이 개시되면 함몰부도 회동 방향으로 이동한다. 그 때 돌기부에 의한 압압이 해제된 판스프링부가탄성 복귀하더라도 후크부는 오목부 내에 들어가지 않고 제2 회동부재의 둘레면에 계속 접촉하여 제1 및 제2 회동부재의 회동 상태는 유지된다. 그 후 계속 이동하는 함몰부 내에 후크부가 들어간 시점에서 제1 및 제2 회동부재의 회동은 강제로 정지되고 제2 회동부재는 로킹 상태가 된다.

또 로킹수단은, 제3 회동부재에 인접 배치됨과 동시에 출력축을 따라 스러스트 방향으로 슬라이딩하는 스토퍼 부재와, 스토퍼 부재에서 스러스트 방향으로 돌출되는 후크부와, 제2 회동부재의 제2 결합부에 설치됨과 동시에 후크부의 선단이 스러스트 방향에서 끼워지는 함몰부와, 스토퍼 부재를 제2 회동부재를 향해 탄성가압하는 탄성가압수단과, 제2 결합부와 스토퍼 부재 사이에 배치된 제3 회동부재로부터 스토퍼 부재를 향해 스러스트 방향으로 돌출됨과 동시에 스토퍼 부재를 탄성가압수단의 탄성가압력에 대항하여 스러스트 방향으로 이동시키는 로킹해제용 돌기부를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 채용한 경우, 모터를 켜면 출력측의 회동에 맞추어 제3 회동부재와 함께 로킹해제용 돌기부가 회동한다. 이 때 돌기부가 스토퍼 부재를 탄성가압력에 대항하여 압압하면 스토퍼 부재의 후크부는 스러스트 방향으로 이동한다. 그 결과 제2 결합부에 설치된 함몰부에서 후크부가 벗겨져 로킹이 해제되고, 제2 회동부재는 자유롭게 회동할 수 있는 상태가 된다. 그리고 마찰결합력으로 제2 회동부재는 제3 회동부재를 따라 회동하게 된다. 또 제2 회동부재의 회동이 개시되면 함몰부도 회동 방향으로 이동하게 된다. 그 때 돌기부에 의한 스러스트 방향의 압압이 해제된 스토퍼 부재가 탄성가압수단에 의해 복귀하더라도 후크부는 함몰부 내에 들어가지 않고 제2 회동부재에 계속 접촉되어 제1 및 제2 회동부재의 회동 상태는 유지된다. 그 후 계속 이동하는 오목부 내에 후크부가 들어간 시점에서 제1 및 제2 회동부재의 회동은 강제로 정지되어 제2 회동부재는 로킹 상태가 된다.

본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치는, 기어기구부가 설치된 모터에 의해 가동 대상물을 회동시키는 전동 힌지장치에서, 기어기구부와 연동하는 출력단에 대해 회동 가능하게 부착됨과 동시에 가동 대상물에 연결시키는 제1 회동부재와, 출력축에 대해 회동 가능하게 부착됨과 동시에 제1 회동부재에 대해 요철결합으로 연결된 제2 회동부재와, 출력축과 일체로 회전함과 동시에 제2 회동부재에 대해 마찰결합으로 연결된 제3 회동부재와, 제2 회동부재를 향해 출력축의 스러스트 방향으로 제3 회동부재를 탄성가압하여 제2 회동부재에 압착시키고 제2 회동부재를 제1 회동부재에 압착시키는 탄성가압수단과, 모터 정지시에 제2 회동부재에 대한 로킹을 실행하는 로킹수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이 모터가 장착된 전동 힌지장치에서는, 모터 자체의 토크 부족을 고려하여 기어기구부가 설치되어 있으며 이 기어기구부에 대한 손상을 방지하거나 수동시 가동 대상물을 쉽게 회동할 수 있도록 배려하고 있다. 가동 대상물을 전동으로 회동시킴에 있어서, 모터를 켜면 출력축의 회동을 따라 제3 회동부재가 회동을 시작한다. 이 때 탄성가압수단에 의해 제3 회동부재와 제2 회동부재의 마찰결합 상태가 유지되기 때문에 제2 회동부재가 제3 회동부재를 따라 회동한다. 또 탄성가압수단에 의해 제2 회동부재와 제1 회동부재의 요철 지지 상태가 유지되기 때문에 제1 회동 부재가 제2 회동 부재를 따라 회동한다. 또 제1 회동부재가 회동함으로서 가동대상물이 그를 따라 회동한다. 이와 같이 하여 출력축의 회동력이 제3 회동부재에 차례대로 제1 회동부재까지 전달된다. 또 가동 대상물의 전동 회동 도중에 이용자가 억지로 그 회동을 중지시킨 경우에도, 요철결합 부분보다 지지력이 약한 마찰결합 부분에서 미끄러짐이 발생하고, 이로써 제3 회동부분이 제2 회동부분에 대해 계속 공전하고 제3 회동부재에 연동되는 출력축도 공전함으로써 기어기구부에 무리한 부하를 주지 않아 기어기구부가 손상되는 사태를 방지한다. 이에 반해 이용자가 가동 대상물을 수동으로 회동시키는 경우, 모터가 오프 상태로 유지되고 제2 회동부재는 로킹수단에 의해 제지되어 있기 때문에, 가동 대상물의 수동 가동시에 요철결합이 해제되고 그 결과 수동으로 가동 대상물을 자유롭게 회동시킬 수 있다. 따라서 이와 같은 전동 힌지장치는, 소형 모터의 토크 부족을 보완하면서 가동 대상물의 수동 회동과 전동 회동의 2가지 회동을 배려하고 있어 소형화 촉진에 매우 효과적이며 특히 전체 길이를 줄이는 경우에 적합하다.

또 로킹수단은, 일단이 기어기구부 쪽에서 고정되어 스러스트 방향으로 연장되는 외팔보 지지상태의 판스프링부와, 제2 회동부재의 외주에 형성됨과 동시에 판스프링부의 고정되지 않은 단부 쪽에 설치된 후크부가 끼워지는 함몰부와, 제3 회동부재의 외주에 형성됨과 동시에 판스프링부를 출력축의 반경 방향으로 압압하여 후크부를 오목부에서 벗겨내는 로킹해제용 돌기부를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같은 로킹수단을 채용한 경우, 모터를 켜면 출력축의 회동에 맞추어 제3 회동부재와 함께 로킹해제용 돌기부가 회동한다. 이 때 돌기부가 판스프링부를 반경 방향으로 압압하면 판스프링부가 휘면서 후크부는 반경 방향으로 이동하고 후크부가 제2 회동부재의 함몰부에서 빠져 로킹이 해제되고 제2 회동부재는 자유롭게 회동할 수 있는 상태가 된다. 그 결과, 마찰결합력으로 제2 회동부재는 제3 회동부재를 따라 회동하게 된다. 그리고 제2 회동부재의 회동이 개시되면 함몰부도 회동 방향으로 이동한다. 그 때 돌기부에 의한 압압이 해제된 판스프링부가 탄성 복귀하더라도, 후크부는 함몰부 내에 들어가지 않고 제2 회동부재의 둘레면에 계속 접촉되어 제1 및 제2 회동부재의 회동 상태는 유지된다. 그 후 계속 이동하는 함몰부 내에 후크부가 들어간 시점에서 제1 및 제2 회동부재의 회동은 강제로 정지되어 제2 회동부재는 로킹 상태가 된다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치의 바람직한 실시형태에 대해 상세히 설명하기로 한다.

[제1 실시형태]

본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치는 휴대전화기, 전자수첩, 노트북 등에 부착되어 있는 가동 대상물(뚜껑 등)의 개폐 동작에 이용되며 좁은 공간에 적용할 수 있는 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이 폴더식 휴대전화기(1)는 텐키 등의 조작버튼(5)이 배열된 본체(2)와, 액정화면(3)이 끼워진 뚜껑(가동 대상물)(4)과, 전파를 송수신하는 안테나(6)로 주로 구성되며 본체(2)와 뚜껑(4)을 축을 통해 힌지 결합시킴으로써 뚜껑(4)을 개폐할 수 있게 되어 있다. 또 이 휴대전화기(1)는 수동 및 전동 어느 사용 형태로든 뚜껑(4)을 개폐할 수 있는 전동 개폐식 타입이며, 한손으로 뚜껑(4)을 개폐할 수 있도록 힌지 부분(S)에는 전동 힌지장치(10)가 수용되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 이 전동 힌지장치(10)는 폴더식 휴대전화기(1)의 힌지 부분(S)에 조립할 수 있는 정도(예컨대 몸통 직경이 7㎜ 정도)의 소형 모터(11)를 구동원으로 구비하고 있으며, 이 모터(11)는 코어드(cored) 모터로 이루어짐과 동시에 원통형의 금속제 모터 케이스(몸통부, 12)를 가지고 있다. 또 이 모터 케이스(12)의 내벽면에는 N, S극을 가진 영구자석으로 이루어진 고정자가 고정되며, 모터 케이스(12)의 내부에는 철심에 코일이 감긴 회전자가 수용되어 있다. 이 회전자의 중심에는 베어링으로 지지된 구동축(13)이 고정되고, 모터 케이스(12) 내에서 구동축(13)의 후단에는 정류자가 고정되고 이 정류자에는 한쌍의 브러시가 슬라이딩 접촉되어 있다.

이 구동축(13)은 모터 케이스(12)에서 돌출되어 기어기구부(14) 내의 감속 기어열에 연결되어 있다. 이 기어기구부(14)는 모터 케이스(12)와 거의 동일한 직경의 기어 케이스(16)를 가지며, 이 기어 케이스(16) 내에는 원하는 감속을 달성시키기 위한 각종 기어가 수용되어 있다. 또 기어 케이스(16)에는 휴대전화기(1)의 본체(2) 쪽에 나사를 조일 수 있게 하는 브라켓(17)이 설치되어 있다.

이 기어기구부(13)의 전단(前端)으로부터 출력축(18)이 돌출된다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 출력축(18)의 선단은 주위에 스플라인부(20a)가 형성된 제1 회동부재(20)의 중심구멍(20e) 내에 삽입되어 있다. 이 제1 회동부재(20)는 출력축(18)에 대해 풀리 회동 가능하게 부착되고, 스플라인부(20a)는 뚜껑(4)의 아암(4a)에 설치된 보스부(4b, 도 1 참조) 내에 끼워져 있다. 이와 같은 스플라인 결합에 의해 뚜껑(가동 대상물, 4)과 제1 회동부재(20)가 일체로 연동하게 된다.

이 제1 회동부재(20)에 인접한 제2 회동부재(21)는, 원판형 제1 결합부(25)와 컵 모양의 제2 결합부(26)로 원통형 용기를 이룬다. 이 제1 결합부(25)의 외주부에는 직경 방향으로 돌출된 가이드 돌기부(25a)가 설치되며, 제2 결합부(26)에는 각 가이드 돌기부(25a)를 수용하기 위해 스러스트 방향으로 연장된 가이드 홈(26b)이 형성되어 있다. 그리고 제1 결합부(25)와 제2 결합부(26)를 일체화하여 제2 회동부재(21)를 구성하면, 제2 결합부(26)는 제1 결합부(25)와 함께 회동시킴과 동시에 제1 결합부(25)에 대해 스러스트 방향으로 자유롭게 이동할 수 있다.

또 출력축(18)은 제2 회동부재(21)의 중심구멍(21e) 내에 삽입되고, 제2 회동부재(21)는 출력축(18)에 대해 풀리 회동 가능하게 부착됨과 동시에 제1 회동부재(20)에 대해 요철결합으로 연결되어 있다. 예컨대 제1 회동부재(20)의 맞닿은 면(20b)에는 180도의 위상각으로 배치한 오목부(20c)가 2개 형성되며, 각 오목부(20c)에 끼워지도록 제2 회동부재(21)의 제1 결합부(25)의 맞닿은 면(21b)에는 180도의 위상각으로 배치한 볼록부(21c)가 2개 형성되어 있다. 따라서 오목부(20c)와 볼록부(21c)의 협동에 의해 요철결합 부위(A)가 형성되고 제2 회동부재(21)가 제지되어 있는 상태에서, 제1 회동부재(20)를 정회전 및 역회전시키면 어떤 회동시에도 180도마다 요철결합이 달성된다. 또 오목부(20c) 및 볼록부(21c)의 갯수나 위상각도는 휴대전화기(1) 등 기기의 사양에 따라 적절히 변경된다.

또 제2 회동부재(21)에 인접하는 제3 회동부재(22)는 출력축(18)과 일체로 회전한다. 이 제3 회동부재(22)의 중심구멍(22e) 내에는 출력축(18)이 삽입되고 이 출력축(18)에는 회전 멈춤용 핀(23)이 직경 방향으로 끼워져 있다. 그리고 이핀(23)을 제3 회동부재(22)의 슬릿(22a) 내로 넣음으로써 제3 회동부재(22)와 출력축(18)의 일체적 회전이 달성되어 제3 회동부재(22)의 스러스트 방향의 이동도 가능하게 한다. 또 제3 회동부재(22)는 제2 회동부재(21)의 제2 결합부(26)에 대해 마찰결합으로 연결되어 있다.

예컨대 이 제2 회동부재(21)는, 후술하는 코일스프링(30)에 의한 압압력에 의해 그 맞닿은 면(21d)에 마찰이 발생하기 쉬운 수지 또는 금속 등의 재질이 이용되고, 제3 회동부재(22)도 마찬가지로 그 맞닿은 면(22d)에 마찰이 일어나기 쉬운 재질이 이용된다. 따라서 맞닿은 면(21d)과 맞닿은 면(22d)의 협동에 의해 마찰결합 부위(B)가 형성되고, 제3 회동부재(22)가 출력축(18)과 함께 회동하면 마찰력을 통해 제2 회동부재(21)가 회동하게 된다. 또 마찰력을 증가시키기 위해 맞닿은 면(21d, 22d)의 표면을 거칠게 하면 내구성 면에서 불리하기 때문에, 통상 그 표면적과 스프링 하중을 조정하여 마찰결합력을 변화시킨다.

또 상기 요철결합 및 마찰결합의 각 지지력을 발생시키기 위해 코일스프링으로 이루어진 탄성가압수단(30)이 이용된다. 이 코일스프링(30)은 원통 용기 형태의 제2 회동부재(21) 내에 수용되어 제1 결합부(25)와 제2 결합부(26)의 바닥면(26c) 사이에서 출력축(18) 주위에 감기도록 배치되어 있다. 그리고 이 코일스프링(30)에 의해 제1 결합부(25)를 제1 회동부재(20)를 향해 탄성가압하고 제2 결합부(26)를 제3 회동부재(22)를 향해 탄성가압한다. 제1 결합부(25)를 제1 회동부재(20)를 향해 출력축(18)의 스러스트 방향(축선 방향)으로 탄성가압함으로써 제2 회동부재(21)의 제1 결합부(25)는 제1 회동부재(20)에 압착되고 제2 회동부재(21)의 제2 결합부(26)도 제3 회동부재(22)에 압착된다.

또 출력축(18)에 끼워진 뒤쪽의 C링(31)에 의해 출력축(81)에 대한 제3 회동부재(22)의 이탈 방지가 달성된다. 또 제1 회동부재(20)도 코일스프링(30)에 의해 탄성가압된 상태로 되어 있기 때문에 출력축(18)에 끼워진 앞쪽의 C링(32)에 의해 출력축(18)에 대한 제1 회동부재(20)의 이탈이 방지된다. 단 앞쪽의 C링(32)과 제1 회동부재(20)의 단면 사이에는 마찰 저감을 위한 워셔(33)를 장착한다.

또 이 전동 힌지장치(10)는, 모터(11)의 정지시에 제2 회동부재(21)에 대한 로킹을 실시하고 모터(11)의 구동시에 제2 회동부재(21)에 대한 로킹을 해제하기 위한 로킹수단(40)을 구비하고 있다. 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 로킹수단(40)은 L자형으로 구부러진 스토퍼 부재(41)를 가지며, 이 스토퍼 부재(41)의 일단에는 기어 케이스(16)의 전단면에 접촉시켜 기어기구부(14) 쪽에서 고정되는 부착브라켓(42)이 설치되어 있다. 이 부착브라켓(42)에는 출력축(18)의 삽입을 가능하게 하는 개구부(42a)와, 나사(43)에 의해 기어 케이스(16)에 고정시킬 수 있는 나사 삽입공(42b)이 형성되어 있다.

또 스토퍼 부재(41)에는 부착브라켓(42)에서 출력축(18)의 스러스트 방향으로 연장된 외팔보 상태의 판스프링부(44)가 설치되며, 이 판스프링부(44)의 고정되지 않은 단부에는 반경 방향으로 구부러진 후크부(44a)가 형성되어 있다. 이 후크부(44a)는 제2 회동부재(21)의 제2 결합부(26)의 외주에 형성된 오목한 함몰부(46) 내에 삽입되고 쌍을 이루는 함몰부(46)는 180도의 위상각(이 각도는 기기의 사양에 따라 적절히 변경된다)으로 배치되며 제2 회동부재(21)가 180도 회동할 때마다 후크부(44a)는 함몰부(46) 내로 들어간다.

또 이와 같은 후크부(44a)를 함몰부(46)에서 빼내기 위한 로킹해제용 돌기부(47)가 제3 회동부재(22)의 외주에 형성되어 있다. 제3 회동부재(22)가 회동하면 이 돌기부(47)의 캠 동작에 의해 판스프링부(44)는 출력축(18)의 반경 방향으로 압압되고, 판스프링부(44)가 휘어지면서 후크부(44a)가 함몰부(46)에서 빠진다(도 5 참조). 이 때 제2 회동부재(21)는 자유롭게 회동할 수 있는 상태가 되고, 제2 회동부재(21)는 모터(11)에 의해 계속 회동하는 제3 회동부재(22)에 대해 마찰결합력으로 종동하게 된다. 따라서 제2 회동부재(21)의 회동이 시작되면 함몰부(46)도 회동 방향으로 이동하게 된다.

그 때 제3 회동부재(22)와 함께 회전하는 돌기부(47)가 판스프링부(44)에서 떨어져 압압이 해제된 판스프링부(44)가 복귀하더라도 후크부(44a)는 함몰부(46) 안에 들어가지 않고, 후크부(44a)는 제2 회동부재(21)의 제2 결합부(26) 둘레면에 계속 접촉하여 로킹의 해제 상태는 계속 유지된다(도 6 참조). 그리고 후크부(44a)가 함몰부(46) 내에 들어갈 때까지 제1 및 제2 회동부재(20, 21)의 회동 상태는 유지되며 후크부(44a)가 함몰부(46) 내에 들어간 시점에서 제1 및 제2 회동부재(20), (21)의 회동은 강제로 정지된다.

다음에 상기 구성에 기초하여 전동 힌지장치(10)의 동작에 대해 간단히 설명하기로 한다.

우선 휴대전화기(1)의 뚜껑(4)을 전동에 의해 한손으로 열고 싶은 경우, 본체(2)의 측면에 설치된 뚜껑 개폐 스위치(미도시)를 ON으로 하여 모터(11)를 작동시키면 출력축(18)의 정회전에 의해 제3 회동부재(22)가 정회전을 시작한다. 그리고 마찰결합 부위(B)에서 제3 회동부재(22)가 미끄러지면서 회동하면, 돌기부(47)의 캠 동작에 의해 판스프링부(44)는 출력축(18)의 반경 방향으로 압압되고 판스프링부(44)가 휘어지면서 후크부(44a)가 함몰부(46)에서 빠진다(도 5 참조).

이 때 로킹 상태가 해제되고, 제2 회동부재(21)의 제2 결합부(26)는 제3 회동부재(22)에 대해 코일스프링(30)의 탄성가압력에 의해 마찰결합 부위(B)에서 마찰결합 상태가 되어 제3 회동 부재(22)를 따라 회동한다. 또 제1 회동부재(20)는 제2 회동부재(21)의 제1 결합부(25)에 대해 코일스프링(30)에 의해 요철결합 부위(A)에서 요철 지지 상태가 유지되기 때문에 제1 회동 부재(20)는 제2 회동부재(21)를 따라 회동하고 제1 회동부재(20)가 회동함으로써 뚜껑은 그에 따라 회동한다. 이와 같이 하여 로킹 상태가 해제되면, 출력축(18)의 회동력이 제3 회동부재(22)에서 차례대로 제1 회동 부재까지 전해져 뚜껑(4)의 열림 동작이 시작된다. 그리고 뚜껑(4)이 완전히 열린 상태에서, 미도시된 광센서의 검출에 의해 후크부(44a)가 함몰부(46)에 끼워진 시점을 판단하여 모터(11)의 구동을 자동 정지시킨다.

이에 반해 뚜껑(4)을 전동에 의해 한손으로 닫고 싶은 경우, 본체(2)의 측면에 설치된 뚜껑 개폐 스위치(미도시)를 ON으로 하여 모터(11)를 작동시키면 출력축(18)이 역회전하고 제3 회동부재(22)가 역회전을 시작한다. 그리고 로킹해제용 돌기부(47)의 캠 동작에 의해, 판스프링부(44)는 출력축(18)의 반경 방향으로 압압되고 판스프링부(44)가 휘어지면서 후크부(44a)가 함몰부(46)에서 빠진다. 일단 로킹이 해제되면, 출력축(18)의 회동력이 제3 회동부재(22)에서 차례대로 제1 회동부재(20)까지 전달되어 뚜껑(4)의 닫힘 동작이 시작된다. 그리고 뚜껑(4)이 완전히 닫힌 상태에서 미도시된 광센서의 검출에 의해 후크부(44a)가 함몰부(46)에 끼워진 시점을 판단하여 모터(11)의 구동을 자동 정지시킨다.

또, 뚜껑(4)의 전동 개폐 도중에 이용자가 억지로 그 개폐 동작을 정지시킨 경우에는, 요철결합 부위(A)보다 지지력이 약한 마찰결합 부위(B)에서 미끄러짐이 발생하고 이로써 제3 회동부재(22)가 공전을 시작한다. 그 결과 출력축(18)이 공전하게 되어 기어기구부(14)에 무리한 부하를 주지 않아 기어기구부(14) 내의 기어열이 손상되는 사태가 방지된다.

이에 반해 뚜껑(4)을 수동으로 개폐하는 경우, 모터(11)는 오프 상태로 유지되며 후크부(44a)가 함몰부(46)에 끼워져 로킹 상태(도 2 참조)로 되어 있기 때문에 제2 회동부재(21)는 제지된다. 따라서 뚜껑(4)의 수동 개폐시에는 요철결합 부위(A)의 결합이 해제되어 수동으로 뚜껑(4)을 자유롭게 개폐할 수 있다. 또 뚜껑(4)을 완전히 연 순간 또는 닫은 순간, 코일스프링(3)의 탄성가압력에 의해 오목부(20c) 내에 볼록부(21c)가 인입되기 때문에 뚜껑(4)의 최대 열림 위치에서 적절한 클릭감을 얻을 수 있다. 이와 같이 상기 전동 힌지장치(10)에서는 기어기구부(14)에 의해 소형 모터(11)의 토크 부족을 보완하면서, 뚜껑(4)의 수동 개폐와 전동 개폐의 2가지 개폐 동작에 대해 적절히 배려하고 있어 소형화를 촉진하는 데 매우 유효하다.

[제2 실시형태]

도 7에 도시한 바와 같이 양쪽 구동 형식의 전동 힌지장치(50)에서 모터(11A)에 장착된 기어기구부(14A)는 스페이서(53)에 고정되고, 기어기구부(14A)에서 돌출된 구동축(51)에는 주동(主動)기어(52)가 고정되어 있다. 또 스페이서(53)를 관통하여 그 양단에서 돌출되는 출력축(18A)에는 주동기어(52)에 맞물리는 종동기어(54)가 고정되어 있다. 그리고 출력축(18A)의 일단측에는 제1 힌지기구(56)가 부착되며 출력축(18A)의 타단측에는 제2 힌지기구(57)가 부착되고 제1 힌지기구(56)와 제2 힌지기구(57)는 경면(鏡面) 대칭의 위치 관계로 출력축(18A)의 양측에 부착되어 있다. 또 제1 및 제2 힌지기구(56, 57)는 상기 한쪽 구동 형식의 전동 힌지장치(10)와 주된 구성 부분 및 기능이 동일하기 때문에 동일 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

[제3 실시형태]

상기 전동 힌지장치(10, 50)는 반경 방향으로 로킹 및 로킹해제를 실행하는 로킹수단(40)을 구비한 것인데, 도 8 및 도 9에 도시한 전동 힌지장치(60)는 스러스트 방향으로 로킹 및 로킹해제를 실행하는 로킹수단(61)을 구비한 것이다. 또 이 제3 실시형태에서 제1 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

이 로킹수단(61)은 제2 회동 부재(21)의 로킹 및 로킹해제를 실행하는 원판형 스토퍼 부재(62)를 가지며, 이 스토퍼 부재(62)는 제3 회동부재(22)에 인접 배치됨과 동시에 중심구멍(62e) 내에 출력축(18)을 삽입시켜 이 출력축(18)을 따라 스러스트 방향으로 슬라이딩한다. 또 스토퍼 부재(62)에는 그 둘레의 일부에서 제2회동부재(21)를 향해 스러스트 방향을 돌출되는 후크부(62a)가 일체로 형성되어 있다. 이에 반해 제2 회동부재(21)의 제2 계지부(26)의 둘레 일부에는 후크부(62a)가 스러스트 방향에서 끼워지는 함몰부(26a)가 2개 형성되고, 쌍을 이루는 함몰부(26a)는 180도의 위상각(이 각도는 기종의 사양에 따라 적절히 변경된다)으로 배치되며, 제2 회동부재(21)가 180도 회동할 때마다 후크부(62a)는 함몰부(26a) 내로 들어간다. 그리고 후크부(62a)가 함몰부(26a) 내에 들어감으로써 제2 회동부재(21)가 로킹되고, 후크부(62a)가 함몰부(26a)에서 빠짐으로써 제2 회동부재(21)의 로킹이 해제된다.

로킹 및 로킹해제를 적절히 실행하기 위해 스토퍼 부재(62)와 기어기구부(14) 사이에 탄성가압수단으로서 코일스프링(63)이 배치되고, 이 코일스프링(63)의 일단을 스토퍼 부재(62) 쪽에 접촉시키고 타단을 기어기구부(14) 쪽에 접촉시킴으로써 스토퍼 부재(62)를 제2 회동부재(21)를 향해 탄성가압한다. 또 스러스트 방향으로 로킹을 해제하기 위해 제3 회동부재(22)의 둘레 일부에는 스토퍼 부재(62)를 향해 스러스트 방향으로 돌출되어 캠부를 이루는 로킹해제용 돌기부(64)가 설치되어 있다. 이에 반해 스토퍼 부재(62)의 일부에는 이 돌기부(64)와 협동하여 스토퍼 부재(62)를 후퇴시키기 위해 스러스트 방향으로 돌출된 산 모양의 단부(段部)(66)가 설치되어 있다. 따라서 돌기부(64)가 단부(66)를 누름으로써 스토퍼 부재(62)를 코일스프링(63)의 탄성가압력에 대항하여 스러스트 방향으로 후퇴시킬 수 있다.

또 스토퍼 부재(62)의 스러스트 방향의 진퇴를 확실하게 가이드하기 위해,기어 케이스(16)의 선단에는 스러스트 방향으로 연장된 가이드(67)가 브라켓(67a)을 통해 나사(68)로 고정되어 있다. 또 이 가이드(67)는 스토퍼 부재(62)의 회전을 방지하기 위해 스토퍼 부재(62)의 둘레 일부에 형성한 노치부(69) 내에 삽입되어 있다.

모터(11)를 켜면 출력축(18)의 회동에 맞추어 제3 회동부재(22)와 함께 로킹해제용 돌기부(64)가 회동한다. 이 때 돌기부(64)가 스토퍼 부재(62)를 스프링(63)의 탄성가압력에 대항하여 압압하면 스토퍼 부재(62)의 후크부(62a)는 스러스트 방향으로 후퇴한다. 그 결과 제2 결합부(26)에 설치된 함몰부(26a)에서 후크부(62a)가 벗겨져 로킹이 해제되고 제2 회동부재(21)는 자유롭게 회동할 수 있는 상태가 된다(도 10 참조). 그리고 마찰결합력으로 제2 회동부재(21)는 제3 회동부재(22)를 따라 회동하게 된다.

또 제2 회동부재(21)의 회동이 시작되면 함몰부(26a)도 회동 방향으로 이동하기 때문에 그 때 돌기부(64)에 의한 스러스트 방향의 압압이 해제된 스토퍼 부재(62)가 탄성가압수단(코일스프링)(63)에 의해 복귀하더라도 후크부(62a)는 함몰부(26a) 내에 들어가지 않고 제2 회동부재(21)에 계속 접촉하여 제1 및 제2 회동부재(20, 21)의 회동 상태는 유지된다(도 11 참조). 그리고 계속 이동하는 함몰부(26a) 내에 후크부(62a)가 들어간 시점에서 제1 및 제2 회동부재(20, 21)의 회동은 강제로 정지되어 로킹 상태가 된다. 로킹 상태가 된 시점에서 미도시된 광센서의 검출에 의해 모터(11)의 구동을 자동 정지시킨다.

[제4 실시형태]

도 12에 도시한 전동 힌지장치(70)는 제1 실시형태의 개량형이며 이 전동 힌지장치(70)의 설명에서, 제1 실시형태와 동일 또는 동등한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

탄성가압수단(71)은, 원통형의 제2 회동부재(21) 내에 수용한 제1 압축스프링(72)과 제2 압축스프링(73)으로 이루어진다. 제1 압축 스프링(72)은 제1 결합부(25)와 제2 결합부(26) 사이에서 출력축(18) 주위에 감기도록 배치되며, 제1 압축 스프링(72)의 일단은 제1 결합부(25)에 접촉하고 다른 단은 제2 결합부(26)의 저면(26c)에 접촉한다. 이 제1 압축 스프링(72)에 의해, 제1 결합부(25)는 제1 회동 부재(20)를 향해 출력축(18)의 스러스트 방향(축선 방향)으로 탄성가압되고 제2 결합부(26)는 제3 회동부재(22)를 향해 스러스트 방향으로 탄성가압된다. 그 결과 제2 회동부재(21)에서, 제1 결합부(25)는 제1 회동부재(20)에 압착되고 제2 결합부(26)는 제3 회동부재(22)에 압착된다.

이에 반해 제2 압축 스프링(73)은 제1 압축 스프링(72)보다 안쪽에서 제1 결합부(25)와 제2 결합부(26) 사이에서 출력축(18)을 감싸도록 배치되며, 제2 압축 스프링(73)의 일단은 제1 결합부(25)에 접촉하고 다른 단은 출력축(18)에 끼워진 C링으로 이루어진 스프링 받침부(74)에 접촉한다. 이로써 제2 압축 스프링(73)은, 제1 결합부(25)만 제1 회동부재(20)를 향해 스러스트 방향(축선방향)으로 탄성가압하고 요철결합 부위(A)에서 제1 압축 스프링(72)의 스프링힘이 보조된다.

이와 같이 탄성가압수단(71)을 제1 압축 스프링(72)과 제2 압축 스프링(73)으로 구성하면, 요철결합 부위(A)에서 2개의 스프링힘이 부여되고 마찰결합부위(B)에서 1개의 스프링힘이 부여된다. 따라서 요철결합 부위(A)에서의 지지력에 대해 마찰결합 부위(B)에서의 지지력을 약하게 할 수 있기 때문에, 모터 시동시의 토크 부하를 줄이면서 수동으로 뚜껑(4)을 회동시키는 힘, 즉 수동 회동력을 증가시킬 수 있다. 이와 같은 구성은 휴대전화나 노트북 컴퓨터 등의 뚜껑 개폐에 효과적이다.

[제5 실시형태]

도 13에 도시한 전동 힌지장치(80)는 제3 실시형태의 개량형이며, 이 전동 힌지장치(80)의 설명에서 제3 실시형태와 동일 또는 동등한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

탄성가압수단(81)은, 원통형의 제2 회동부재(21) 내에 수용한 제1 압축 스프링(82)과 제2 압축 스프링(83)으로 이루어진다. 제1 압축 스프링(82)은 제1 결합부(25)와 제2 결합부(26) 사이에서 출력축(18) 주위에 감기도록 배치되며, 제1 압축 스프링(82)의 일단은 제1 결합부(25)에 접촉하고 다른 단은 제2 결합부(26)의 저면(26c)에 접촉한다. 이 제1 압축 스프링(82)에 의해, 제1 결합부(25)는 제1 회동부재(20)를 향해 출력축(18)의 스러스트 방향(축선 방향)으로 탄성가압되고 제2 결합부(26)는 제3 회동부재(22)를 향해 스러스트 방향으로 탄성가압된다. 그 결과 제2 회동부재(21)에서, 제1 결합부(25)는 제1 회동부재(20)에 압착되고 제2 결합부(26)는 제3 회동부재(22)에 압착된다.

이에 반해 제2 압축 스프링(83)은 제1 압축 스프링(82)보다 안쪽에서 제1 결합부(25)와 제2 결합부(26) 사이에서 출력축(18)을 감싸도록 배치되며, 제2 압축스프링(83)의 일단은 제1 결합부(25)에 접촉하고 다른 단은 출력축(18)에 끼워진 C링으로 이루어진 스프링 받침부(84)에 접촉한다. 이로써 이 제2 압축 스프링(83)은, 제1 결합부(25)만 제1 회동부재(20)를 향해 스러스트 방향(축선 방향)으로 탄성가압하고 요철결합 부위(A)에서 제1 압축 스프링(82)의 스프링힘이 보조된다.

이와 같이 탄성가압수단(81)을 제1 압축 스프링(82)과 제2 압축 스프링(83)으로 구성하면, 요철결합 부위(A)에서 2개의 스프링힘이 부여되고 마찰결합 부위(B)에서 1개의 스프링힘이 부여된다. 따라서 요철결합 부위(A)에서의 지지력에 대해 마찰결합 부위(B)에서의 지지력을 약화시킬 수 있기 때문에, 모터 시동시의 토크 부하를 줄이면서 수동으로 뚜껑(4)을 회동시키는 힘, 이른바 수동 회동력을 증가시킬 수 있다. 이와 같은 구성은 휴대전화나 노트북 컴퓨터 등의 뚜껑 개폐에 효과적이다.

[제6 실시형태]

본 발명에 관한 모터가 장착된 전동 힌지장치는, 휴대전화기, 전자수첩, 노트북 컴퓨터 등에 부착되어 있는 가동 대상물(뚜껑 등)의 개폐 동작에 이용되며 좁은 공간에 적용할 수 있는 것이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 폴더식 휴대전화기(100)는 텐키 등의 조작버튼(105)이 배열된 본체(102)와, 액정 화면(103)이 끼워진 뚜껑(가동 대상물)(104)과, 전파를 송수신하는 안테나(106)로 주로 구성되며, 본체(102)와 뚜껑(104)을 축을 통해 힌지 결합시킴으로써 뚜껑(104)을 개폐 가능하게 한다. 또 이 휴대전화기(100)는 수동 및 전동 어느 사용 형태에서도 뚜껑(104)을 개폐할 수 있는 전동 개폐식 타입이며, 한손으로뚜껑(104)을 개폐할 수 있도록 힌지 부분(S1)에는 전동 힌지장치(110)가 수용되어 있다.

도 15에 도시한 바와 같이, 이 전동 힌지장치(110)는 폴더식 휴대전화기(100)의 힌지 부분(S1)에 조립할 수 있는 정도(예컨대 몸통 직경이 7㎜ 정도)의 소형 모터(111)를 구동원으로서 구비하고 있으며 이 모터(111)는 코어드 모터로 이루어짐과 동시에 원통형 금속제 모터 케이스(몸통부, 112)를 가지고 있다. 또 이 모터 케이스(112)의 내벽면에는 N, S극을 가진 영구자석으로 이루어진 고정자가 고정되며, 모터 케이스(112)의 내부에는 철심에 코일이 감긴 회전자가 수용되어 있다. 이 회전자의 중심에는 베어링으로 지지된 구동축(113)이 고정되고, 모터 케이스(112) 내에서 구동축(113)의 후단에는 정류자가 고정되며, 이 정류자에는 한쌍의 브러시가 슬라이딩 접촉되어 있다.

이 구동축(113)은, 모터 케이스(112)에서 돌출되어 기어기구부(114) 내의 감속 기어열에 연결되어 있다. 이 기어기구부(114)는 모터 케이스(112)와 거의 동일한 직경의 기어 케이스(116)를 가지며, 이 기어 케이스(116) 내에는 원하는 감속을 달성시키기 위한 각종 기어가 수용되어 있다. 또 기어 케이스(116)에는 휴대전화기(100)의 본체(102) 쪽으로 나사를 조일 수 있게 하는 브라켓(117)이 설치되어 있다.

이 기어기구부(113)의 전단으로부터 출력축(118)이 돌출된다. 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이, 출력축(118)의 선단은 주위에 스플라인부(120a)가 형성된 제1 회동부재(120)의 중심구멍(120e) 내에 삽입되어 있다. 이 제1 회동부재(120)는출력축(118)에 대해 풀리 회동 가능하게 부착되고, 스플라인부(120a)는 뚜껑(104)의 아암(104a)에 설치된 보스부(104b, 도 14 참조) 내에 끼워져 있다. 이와 같은 스플라인 결합에 의해 뚜껑(가동 대상물, 104)과 제1 회동부재(120)가 일체로 연동하게 된다.

이 제1 회동부재(120)에 인접한 제2 회동부재(121)는 출력축(118)에 대해 풀리 회동 가능하게 부착되어 있다. 이 출력축(118)은 제2 회동부재(121)의 중심구멍(121e) 내에 삽입되고 제2 회동부재(121)는 제1 회동부재(120)에 대해 요철결합으로 연결되어 있다. 예컨대 제1 회동부재(120)와 맞닿은 면(120b)에는 180도의 위상각으로 배치한 오목부(120c)가 2개 형성되며, 각 오목부(120c)에 끼워지도록 제2 회동부재(121)의 맞닿은 면(121b)에는 180도의 위상각으로 배치한 볼록부(121c)가 2개 형성되어 있다. 따라서 오목부(120c)와 볼록부(121c)의 협동에 의해 요철결합 부위(A)가 형성되고, 제2 회동부재(121)가 제지되어 있는 상태에서 제1 회동부재(120)를 정회전 및 역회전시키면 어떤 회동시에도 180도마다 요철결합이 달성된다. 또 오목부(120c) 및 볼록부(121c)의 갯수나 위상각도는 휴대전화기(100) 등 기기의 사양에 따라 적절히 변경된다.

또 제2 회동부재(121)에 인접하는 제3 회동부재(122)는 출력축(118)과 일체로 회전한다. 이 제3 회동부재(122)의 중심구멍(122e) 내에는 출력축(118)이 삽입되고 이 출력축(118)에는 회전 멈춤용 핀(123)이 직경 방향으로 끼워져 있다. 그리고 이 핀(123)을 제3 회동부재(122)의 슬릿(122a) 내에 넣음으로써 제3 회동부재(122)와 출력축(118)의 일체적 회전이 달성되고, 제3 회동부재(122)의 스러스트 방향의 이동도 가능하게 한다. 또 제3 회동부재(122)는 제2 회동부재(121)에 대해 마찰결합으로 연결되어 있다.

예컨대 이 제2 회동부재(121)는, 후술하는 코일스프링(130)에 의한 압압력에 의해 그 맞닿은 면(121d)에 마찰이 발생하기 쉬운 수지 또는 금속 등의 재질이 이용되고, 제3 회동부재(122)도 마찬가지로 그 맞닿은 면(122d)에 마찰이 일어나기 쉬운 재질이 이용된다. 따라서 맞닿은 면(121d)과 맞닿은 면(122d)의 협동에 의해 마찰결합 부위(B)가 형성되고 제3 회동부재(122)가 출력축(118)과 함께 회동하면 마찰력을 통해 제2 회동부재(121)가 회동하게 된다. 또 마찰력을 증가시키기 위해 맞닿은 면(121d, 122d)의 표면을 거칠게 하면 내구성 면에서 불리하기 때문에 보통의 경우 그 표면적과 스프링 가중을 조정하여 마찰결합력을 변화시킨다.

또 상기 요철결합 및 마찰결합의 각 지지력을 발생시키기 위해 코일스프링으로 이루어진 탄성가압수단(130)이 이용된다. 이 코일스프링(130)은 제3 회동부재(122)에 인접하여 출력축(118) 주위에 감기며 제2 및 제3 회동부재(121, 122)를 제1회동부재(120) 쪽을 향해 일방향으로 탄성가압한다. 제3 회동부재(122)를 제2 회동부재(121) 쪽을 향해 출력축(118)의 스러스트 방향(축선 방향)으로 탄성가압함으로써, 제3 회동부재(122)는 제2 회동부재(121)에 압착되고 제2 회동부재(121)는 제1 회동부재(120)에 압착된다. 이와 같은 일방향의 탄성가압력을 발생시키기 위해 코일스프링(30)의 일단을 제3 회동부재(122)에 접촉시키고 코일스프링(130)의 타단을 스프링 받침대(135)에 접촉시킨다.

또 이 스프링 받침대(135)의 중심구멍(135e)에는 출력축(118)이 삽입되고 이출력축(118)에 끼워진 뒤쪽의 C링(31)에 의해 출력축(81)에 대한 스프링 받침대(131)의 이탈 방지가 달성된다. 또 제1 회동부재(120)도 코일스프링(130)에 의해 탄성가압된 상태로 되어 있기 때문에, 출력축(118)에 끼워진 앞쪽의 C링(132)에 의해 출력축(118)에 대한 제1 회동부재(120)의 이탈이 방지된다. 단 제1 C링(131)과 제1 회동부재(120)의 단면 사이에는 마찰 저감을 위한 워셔(133)를 장착한다.

또 이 전동 힌지장치(110)는, 모터(111)의 정지시에 제2 회동부재(121)에 대한 로킹을 실시하고 모터(111)의 구동시에 제2 회동부재(121)에 대한 로킹을 해제하기 위한 로킹수단(140)을 구비하고 있다. 도 15 및 도 17에 도시한 바와 같이, 로킹수단(140)은 L자형으로 구부러진 스토퍼 부재(141)를 가지며, 이 스토퍼 부재(141)의 일단에는 기어 케이스(116)의 전단면에 접촉시켜 기어기구부(114) 쪽에서 고정되는 부착브라켓(142)이 설치되어 있다. 이 부착브라켓(142)에는 출력축(118)의 삽입을 가능하게 하는 개구부(142a)와, 나사(143)에 의해 기어 케이스(116)에 고정시킬 수 있는 나사 삽입공(142b)이 형성되어 있다.

또 스토퍼 부재(141)에는 부착브라켓(142)에서 출력축(118)의 스러스트 방향으로 연장된 외팔보 상태의 판스프링부(144)가 설치되며 이 판스프링부(144)의 고정되지 않은 단부에는 반경 방향으로 구부러진 후크부(144a)가 형성되어 있다. 이 후크부(144a)는 제2 회동부재(121)의 외주에 형성된 오목한 함몰부(146) 내에 삽입되고, 쌍을 이루는 함몰부(146)는 180도의 위상각(이 각도는 기기의 사양에 따라 적절히 변경된다)으로 배치되며 제2 회동부재(121)가 180도 회동할 때마다후크부(144a)는 함몰부(146) 내로 삽입된다.

또 이와 같은 후크부(144a)를 함몰부(146)에서 빼내기 위한 로킹해제용 돌기부(147)가 제3 회동부재(122)의 외주에 형성되어 있다. 제3 회동부재(122)가 회동하면, 이 돌기부(147)의 캠 동작에 의해 판스프링부(144)는 출력축(118)의 반경 방향으로 압압되고 판스프링부(144)가 휘어지면서 후크부(144a)가 함몰부(146)에서 빠진다(도 18 참조). 이 때 제2 회동부재(121)는 자유롭게 회동할 수 있는 상태가 되고, 제2 회동부재(121)는 모터(111)에 의해 계속 회동하는 제3 회동부재(122)에 대해 마찰결합력으로 종동하게 된다. 따라서 제2 회동부재(121)의 회동이 시작되면 함몰부(146)도 회동 방향으로 이동하게 된다.

그 때 제3 회동부재(122)와 함께 회전하는 돌기부(147)가 판스프링부(144)에서 빠져 압압이 해제된 판스프링부(144)가 탄성 복귀하더라도 후크부(144a)는 함몰부(146) 안에 들어가지 않고, 후크부(144a)는 제2 회동부재(121)의 둘레면에 계속 접촉하여 로킹의 해제 상태는 계속 유지된다(도 19 참조). 그리고 후크부(144a)가 함몰부(146) 안으로 들어갈 때까지 제1 및 제2 회동부재(120, 121)의 회동 상태는 유지되며, 후크부(144a)가 함몰부(146) 안으로 들어간 시점에서 제1 및 제2 회동부재(120, 121)의 회동은 강제로 정지된다.

다음에 상기 구성에 기초하여 전동 힌지장치(110)의 동작에 대해 간단히 설명하기로 한다.

우선 휴대전화기(100)의 뚜껑(104)을 전동에 의해 한손으로 열고 싶은 경우, 본체(102)의 측면에 설치된 뚜껑 개폐 스위치(미도시)를 ON으로 하여 모터(111)를작동시키면, 출력축(118)의 정회전을 따라 제3 회동부재(122)가 정회전을 시작한다. 그리고 마찰결합 부위(B)에서 제3 회동부재(122)가 미끄러지면서 회동하면, 돌기부(147)의 캠 동작에 의해 판스프링부(144)는 출력축(118)의 반경 방향으로 압압되고 판스프링부(144)가 휘어지면서 후크부(144a)가 함몰부(146)에서 빠진다(도 18 참조).

이 때 로킹 상태가 해제되고, 제2 회동부재(121)는 제3 회동부재(122)에 대해 코일스프링(130)의 탄성가압력에 의해 마찰결합 부위(B)에서 마찰결합 상태가 되어 제3 회동 부재(122)를 따라 회동한다. 또 제1 회동부재(120)는 제2 회동부재(121)에 대해 코일스프링(130)에 의해 요철결합 부위(A)에서 요철 지지 상태가 유지되기 때문에, 제1 회전 부재(120)는 제2 회동부재(121)를 따라 회동하고 제1 회동부재(120)가 회동함으로써 뚜껑(104)은 그에 따라 회동한다. 이와 같이 하여 로킹 상태가 해제되면, 출력축(118)의 회동력이 제3 회동부재(122)에서 차례대로 제1 회동 부재(120)까지 전해져 뚜껑(104)의 열림 동작이 시작된다. 그리고 뚜껑(104)이 완전히 열린 상태에서, 미도시된 광센서의 검출에 의해 후크부(144a)가 함몰부(146)에 들어간 시점을 가늠하여 모터(111)의 구동을 자동 정지시킨다.

이에 반해 뚜껑(104)을 전동에 의해 한손으로 닫고 싶은 경우, 본체(102)의 측면에 설치된 뚜껑 개폐 스위치(미도시)를 ON으로 하여 모터(111)를 작동시키면 출력축(118)이 역회전하고 제3 회동부재(122)가 역회전을 시작한다. 그리고 로킹해제용 돌기부(147)의 캠 동작에 의해, 판스프링부(144)는 출력축(118)의 반경 방향으로 압압되고 판스프링부(144)가 휘어지면서 후크부(144a)가 함몰부(146)에서 빠진다. 일단 로킹이 해제되면, 출력축(118)의 회동력이 제3 회동부재(122)에서 차례대로 제1 회동부재(120)까지 전달되어 뚜껑(104)의 닫힘 동작이 시작된다. 그리고 뚜껑(104)이 완전히 닫힌 상태에서, 미도시된 광센서의 검출에 의해 후크부(144a)가 함몰부(146)에 들어간 시점을 판단하여 모터(111)의 구동을 자동 정지시킨다.

또 뚜껑(104)의 전동 개폐 도중에 이용자가 억지로 그 개폐 동작을 정지시킨 경우에는 요철결합 부위(A)보다 지지력이 약한 마찰결합 부위(B)에서 미끄러짐이 발생하고, 이로써 제3 회동부재(122)가 공전을 시작한다. 그 결과 출력축(118)이 공전하게 되어, 기어기구부(114)에 무리한 부하를 주지 않아 기어기구부(114) 내의 기어열이 손상되는 사태가 방지된다.

이에 반해 뚜껑(104)을 수동으로 개폐하는 경우, 모터(111)는 오프 상태로 유지되며 후크부(144a)가 함몰부(146)에 들어가 로킹 상태(도 15 참조)로 되어 있기 때문에 제2 회동부재(121)는 제지된다. 따라서 뚜껑(104)의 수동 개폐시에는, 요철결합 부위(A)의 결합이 해제되어 수동으로 뚜껑(104)을 자유롭게 개폐할 수 있다. 또 뚜껑(104)을 완전히 연 순간이나 닫은 순간, 코일스프링(130)의 탄성가압력에 의해 오목부(120c) 내에 볼록부(121c)가 인입되기 때문에 뚜껑(104)의 최대 열림 위치에서 적절한 클릭감을 얻을 수 있다. 이와 같이 상기 전동 힌지장치(110)에서는, 기어기구부(114)에 의해 소형 모터(111)의 토크 부족을 보완하면서 뚜껑(104)의 수동 개폐와 전동 개폐의 2가지 개폐 동작에 대해 적절히 배려하고 있어 소형화를 촉진하는 데 매우 유효하다.

본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않으며 예컨대 도 20에 도시한 바와 같은 양쪽 구동 형식의 전동 힌지장치(150)를 가능하게 한다. 이 전동 힌지장치(150)에서 모터(111A)에 장착된 기어기구부(114A)는 스페이서(153)에 고정되고, 기어기구부(114A)에서 돌출된 구동축(151)에는 주동기어(152)가 고정되어 있다. 또 스페이서(153)를 관통하여 그 양단에서 돌출되는 출력축(118A)에는 주동기어(152)에 맞물리는 종동기어(154)가 고정되어 있다. 그리고 출력축(118A)의 일단측에는 제1 힌지기구(156)가 부착되고, 출력축(118A)의 타단측에는 제2 힌지기구(157)가 부착되며, 제1 힌지기구(156)와 제2 힌지기구(157)는 경면 대칭의 위치 관계로 출력축(118A)의 양측에 부착되어 있다. 또 제1 및 제2 힌지기구(156, 157)는 상기 한쪽 구동 형식의 전동 힌지장치(110)와 주된 구성 부분 및 기능이 동일하기 때문에 동일 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동 힌지장치는 소형 모터의 토크 부족을 보완하면서 가동 대상물의 수동 회동과 전동 회동의 2가지 회동 동작을 배려하고 있어 전동 힌지장치의 소형화 촉진에 매우 효과적이다.

Claims (6)

1. 기어기구부가 설치된 모터에 의해 가동 대상물을 회동시키는 전동 힌지장치에서,

   상기 기어기구부와 연동하는 출력축에 대해 회동 가능하게 부착됨과 동시에 상기 가동 대상물에 연결시키는 제1 회동부재와,

   상기 출력축에 대해 회동 가능하게 부착됨과 동시에 상기 제1 회동부재에 대해 요철결합으로 연결된 제2 회동부재와,

   상기 출력축과 일체로 회전함과 동시에 상기 제2 회동부재에 대해 마찰결합으로 연결된 제3 회동부재와,

   상기 제2 회동부재에 설치된 제1 결합부와 상기 제2 회동부재에 설치된 제2 결합부 사이에 배치되어, 상기 제1 결합부를 상기 제1 회동부재에 압착시키고 상기 제2 결합부를 상기 제3 회동부재에 압착시키는 탄성가압수단과,

   모터 정지시에 상기 제2 회동부재에 대해 로킹하는 로킹수단을 구비한 것을 특징으로 하는 모터가 장착된 전동 힌지장치.
2. 제1항에서, 상기 탄성가압수단은,

   상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부 사이에서 상기 출력축을 감싸도록 배치되어, 일단이 상기 제1 결합부에 접촉하고 타단이 상기 제2 결합부에 접촉하는 제1 압축 스프링과,

   상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부 사이에서 상기 출력축을 감싸도록 상기 제1 압축 스프링보다 안쪽으로 배치되어, 일단이 상기 제1 결합부에 접촉하고 타단이 상기 출력축에 설치된 스프링 받침부에 접촉하는 제2 압축 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터가 장착된 전동 힌지장치.
3. 제1항 또는 제2항에서, 상기 로킹수단은,

   일단이 상기 기어기구부 쪽에서 고정되어 상기 스러스트 방향으로 연장되는 외팔보 상태의 판스프링부와,

   상기 제2 회동부재의 외주에 형성됨과 동시에 상기 판스프링부의 고정되지 않은 단부 쪽에 설치된 후크부가 끼워지는 함몰부와,

   상기 제3 회동부재의 외주에 설치됨과 동시에 상기 판스프링부를 상기 출력축의 반경 방향으로 압압하여 상기 후크부를 상기 함몰부에서 빼내는 로킹해제용 돌기부를 구비한 것을 특징으로 하는 모터가 장착된 전동 힌지장치.
4. 제1항 또는 제2항에서, 상기 로킹수단은,

   상기 제3 회동부재에 인접 배치됨과 동시에 상기 출력축을 따라 스러스트 방향으로 슬라이딩하는 스토퍼 부재와,

   상기 스토퍼 부재로부터 스러스트 방향으로 돌출되는 후크부와,

   상기 제2 회동부재의 상기 제2 결합부에 설치됨과 동시에 상기 후크부의 선단이 스러스트 방향에서 끼워지는 함몰부와,

   상기 스토퍼 부재를 상기 제2 회동부재 쪽을 향해 탄성가압하는 탄성가압수단과,

   상기 제2 결합부와 상기 스토퍼 부재 사이에 배치된 상기 제3 회동부재로부터 상기 스토퍼 부재를 향해 상기 스러스트 방향으로 돌출됨과 동시에, 상기 스토퍼 부재를 상기 탄성가압수단의 탄성가압력에 대항하여 상기 스러스트 방향으로 이동시키는 로킹해제용 돌기부를 구비한 것을 특징으로 하는 모터가 장착된 전동 힌지장치.
5. 기어기구부가 설치된 모터에 의해 가동 대상물을 회동시키는 전동 힌지장치에서,

   상기 기어기구부와 연동하는 출력단에 대해 회동 가능하게 부착됨과 동시에 상기 가동 대상물에 연결시키는 제1 회동부재와,

   상기 출력축에 대해 회동 가능하게 부착됨과 동시에 상기 제1 회동부재에 대해 요철결합으로 연결된 제2 회동부재와,

   상기 출력축과 일체로 회전함과 동시에 상기 제2 회동부재에 대해 마찰결합으로 연결된 제3 회동 부재와,

   상기 제3 회동부재를 상기 제2 회동부재 쪽을 향해 상기 출력축의 스러스트 방향으로 탄성가압하여, 상기 제3 회동부재를 상기 제2 회동부재에 압착시키고 상기 제2 회동부재를 상기 제1 회동부재에 압착시키는 탄성가압수단과,

   모터 정지시에 상기 제2 회동부재에 대한 로킹을 실행하는 로킹수단을 구비한 것을 특징으로 하는 모터가 장착된 전동 힌지장치.
6. 제5항에서, 상기 로킹수단은,

   일단이 상기 기어기구부 쪽에서 고정되어 상기 스러스트 방향으로 연장되는 외팔보 상태의 판스프링부와,

   상기 제2 회동부재의 외주에 형성됨과 동시에 상기 판스프링부의 고정되지 않은 단부 쪽에 설치된 후크부가 끼워지는 함몰부와,

   상기 제3 회동부재의 외주에 형성됨과 동시에 상기 판스프링부를 출력축의 반경 방향으로 압압하여 상기 후크부를 상기 함몰부에서 빼내는 로킹해제용 돌기부를 구비한 것을 특징으로 하는 모터가 장착된 전동 힌지장치.