KR20050025226A

KR20050025226A - 전기 모터구동 힌지 장치

Info

Publication number: KR20050025226A
Application number: KR1020040044559A
Authority: KR
Inventors: 도노가이요시히데
Original assignee: 니덱 코팔 가부시키가이샤
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2004-06-16
Publication date: 2005-03-14
Also published as: CN2748688Y; US7140071B2; CN1590789A; JP2005083432A; KR200362183Y1; US20050050683A1

Abstract

전기 모터구동 힌지 장치에 있어서, 바이어싱 수단은 제3 회전 부재와, 제2 회전 부재의 제2 물림부 사이에서의 요철의 맞물림 상태를 유지시키며, 그리하여 제2 회전 부재는 제3 회전 부재를 따라 회전한다. 게다가, 바이어싱 수단은 제2 회전 부재의 제1 물림부와 제1 회전 부재 사이에서의 요철 결합 상태를 유지시키며, 그리하여 제1 회전 부재는 제2 회전 부재를 따라 회전한다. 게다가, 제1 회전 부재가 회전할 때, 리드부(lid portion)가 그것을 따라 회전한다. 리드부가 수동으로 회전하는 동안에, 모터는 꺼진 상태로 유지되고 제2 회전 부재는 잠금 수단에 의하여 정지 상태로 유지된다. 그러므로, 제1 요철의 맞물림부에 있는 물림 상태는 리드부의 수동 회전에 의하여 잠금해제되어 리드부가 손에 의하여 자유롭게 회전될 수 있다.

Description

전기 모터구동 힌지 장치{Electric motorized hinge apparatus}

본 발명은, 특히 휴대폰들, 개인용 디지털 보조기들, 노트북 컴퓨터들 등에 장착되는 리드(lid) 등을 개폐하는 동작에 사용되는 전기 모터구동 힌지 장치에 관한 것이다.

본 분야의 종래 기술은 대한민국 등록실용신안 제20-0174766호에 있는 기술이다. 이 등록공보에 설명된 휴대폰은 전기 모터구동 힌지 장치를 개시하며, 휴대폰의 리드부(lid part)의 전기적 개폐를 가능하게 하도록, 숫자 키배드를 갖는 주 본체와, 화면(screen)을 갖는 리드부(가동 개체) 사이에서의 힌지 연결부에 이 힌지 장치가 수용된다. 이 힌지 장치는 휴대폰의 힌지부에 수용될 필요가 있기 때문에, 소형 모터가 사용된다. 소형 모터때문에, 토오크를 증가시키는 것이 필요하며, 기어형 모터(geared motor)가 토오크의 부족을 보충하기 위하여 사용된다. 리드부의 전기 개폐와 수동 개폐를 허용하기 위하여, 돌출부가 기어형 모터의 출력축의 단부에 제공되는 반면에, 그곳에 조립되어야 하는 돌출부를 위한 홈부는 리드 측에 제공된다. 그러므로, 리드부는 전기적 개폐 시에 돌출부와 홈부 사이의 물림력에 의하여 개폐되며, 리드부의 자유로운 개폐를 허용하기 위하여 돌출부는 수동 개폐 시에 홈부로부터 물림해제된다.

특허 문서 1: 대한민국 등록실용신안 제20-0174766호

특허 문서 2: 일본 등록실용신안 제3079820호

특허 문서 1: 일본 특허공개 제11-112630호

그러나, 위에서 설명된 종래의 전기 모터구동 힌지 장치는 다음의 문제점을 가졌다. 즉 돌출부와 홈부 사이의 물림력이 다소 너무 강하게 설정된다면, 요철의 맞물림이 리드부의 전기적 개폐 시에 덜 파손될 것이며, 그리하여 리드부를 수동으로 개폐하기는 더 어렵게 될 것이다. 게다가, 리드부의 전기적 개폐 시에 사용자가 그것의 개폐를 강제적으로 멈춘다면, 기어 메커니즘이 손상받을 수 있다. 그것과 대조되어, 돌출부와 홈부 사이의 물림력이 다소 너무 약하게 설정된다면, 리드부의 전기적 개폐 시에 사용자가 개폐 동작을 강제적으로 멈추는 경우 조차에도 기어 메커니즘은 덜 손상될 것 같으나, 리드부가 전기적으로 개폐되는 동안에 요철의 맞물림이 파손되는 경우들이 발생할 것이다. 이러한 방식으로, 전기 힌지 장치는 기어 메커니즘에 대한 손상의 예방 및 수동 동작에서 리드부의 개폐의 용이성을 모두 만족시키기 위한 고려가 필요하며, 그리하여 두 가지 유형의 개폐 동작들, 리드부의 수동 개폐 및 전기적 개폐를 고려하여 장치를 소형화하기 어려운 문제점을 갖는다.

본 발명의 목적은, 소형화에 적합하도록 구성된, 특히 두 가지 유형의 회전 동작들, 가동 개체의 수동 회전과 전기적 회전을 고려한 전기 모터구동 힌지 장치를 제공하는 것이다.

위 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기 모터구동 힌지 장치는, 기어 메커니즘(mechanism)을 구비하는 모터에 의하여 가동 개체를 회전시키기 위한 전기 힌지 장치이며, 상기 전기 힌지 장치는, 기어 메커니즘과 연동하는 출력축에 회전 가능하도록 부착되며, 상기 가동 개체에 결합되도록 적합하게 되는 제1 회전 부재; 상기 출력축에 회전 가능하게 부착되며, 제1 요철의 맞물림부를 통하여 상기 제1 회전 부재에 결합되는 제2 회전 부재; 상기 출력축과 함께 일체로 회전하도록 적합하게 되며, 제2 요철의 맞물림부를 통하여 상기 제2 회전 부재에 결합되는 제3 회전 부재; 상기 제2 회전 부재에 제공되는 제1 물림부와 상기 제2 회전 부재에 제공되는 제2 물림부 사이에 위치하며, 상기 제1 물림부를 상기 제1 회전 부재에 대하여 가압하고 상기 제2 물림부를 상기 제3 회전 부재에 대하여 가압하도록 적합하게 되는 바이어싱 수단(biasing means); 및 모터가 중지하는 동안에 상기 제2 회전 부재를 잠그기 위한 잠금 수단을 구비한다.

이 전기 모터구동 힌지 장치는 모터 자체의 토오크(torque)의 부족을 고려하여 기어 메커니즘을 구비하고, 수동으로 동작하는 동안에 기어 메커니즘의 손상 예방 및 가동 개체의 회전의 용이성에 대한 고려와 관련한다. 모터가 가동 개체를 전기적으로 회전시키기 위하여 켜질 때, 제3 회전 부재가 출력축의 회전과 함께 회전하기 시작한다. 이러한 경우에, 바이어싱 수단은 제3 회전 부재와, 제2 회전 부재의 제2 물림부 사이에서의 요철의 맞물림 상태를 유지시켜, 제2 회전 부재가 또한 제3 회전 부재를 따라 회전하게 된다. 게다가, 바이어싱 수단은 제2 회전 부재의 제1 물림부와 제1 회전 부재 사이의 요철 결합 상태를 유지시켜, 제1 회전 부재가 제2 회전 부재를 따라 회전하게 된다. 게다가, 제1 회전 부재가 회전할 때, 가동 개체가 그것을 따라 회전한다. 이러한 방식으로, 출력축의 회전력이 제3 회전 부재로부터 제1 회전 부재까지 순차적으로 전달된다. 가동 개체가 전기적으로 회전하는 중간에 사용자가 강제적으로 회전을 중지시키는 경우에서 조차, 제3 회전 부재는 계속하여 공전하게 되며, 반면에 제1 요철의 맞물림부에서의 결합력보다 더 약한 결합력을 갖는 제2 요철의 맞물림부에서의 물림은 물림해제된다. 그 결과로서, 기어 메커니즘에 대한 어떠한 과도한 하중도 적용되지 않도록 출력축은 계속하여 회전을 유지할 수 있으며, 그에 의하여 기어 메커니즘에 대한 손상의 사고를 예방하게 된다. 반면에, 사용자가 가동 개체를 수동으로 회전시킬 때, 모터는 꺼진 상태를 유지하고 제2 회전 부재는 잠금 수단에 의하여 멈춤 상태로 있게 된다. 그러므로, 제1 요철의 맞물림부의 물림 상태가 가동 개체의 수동 회전에 의하여 해제되어, 가동 개체는 손에 의하여 자유롭게 회전될 수 있다. 이러한 구조의 전기 힌지 장치는, 소형 모터의 토오크의 부족을 보충하고 소형화의 촉진에 매우 효과적인 한편, 가동 개체의 수동 회전 및 전기 회전을 포함하는 두 가지 유형의 회전 동작들에 대한 적절한 고려와 관련한다.

바람직하게는, 상기 바이어싱 수단은, 상기 제1 물림부와 상기 제2 물림부 사이에서의 상기 출력축을 감싸도록 위치하며, 상기 제1 물림부에 접촉하는 일측 단부와 상기 제2 물림부에 접촉하는 타측 단부를 갖는 제1 압축 스프링; 및 상기 제1 물림부와 상기 제2 물림부 사이에서의 상기 출력축을 감싸도록 상기 제1 압축 스프링의 내측에 위치되며, 상기 제1 물림부에 접촉하는 일측 단부와 상기 출력축에 제공되는 스프링 시트와 접촉하는 타측 단부를 갖는 제2 압축 스프링을 구비한다.

위에서 설명된 바와 같이 제1 압축 스프링과 제2압축스프링을 사용함으로써, 두 개의 스프링들의 힘들은 제1 요철의 맞물림부에 가해지며, 하나의 스프링 힘은 제2 요철의 맞물림부에 가해진다. 그러므로, 제2 요철의 맞물림부의 결합력은 제1 요철의 맞물림부의 결합력보다 더 약하게 되며, 그에 의하여 가동 개체를 수동으로 회전시키는 힘, 즉 소위 수동 회전력은 상승될 수 있는 반면에, 모터의 초기동작(start) 시의 토오크 하중은 감소된다. 이러한 구조는 휴대폰들, 개인 컴퓨터들 등에 있는 리드부의 개폐에 있어서 효과적이다.

바람직하게는, 상기 잠금수단은, 상기 제3 회전 부재에 인접하게 위치하며, 상기 출력축을 따라서 트러스트(thrust) 방향으로 미끄럼이동하도록 적합하게 되는 스토퍼 부재; 상기 스토퍼 부재로부터 상기 트러스트 방향으로 돌출되는 클로우부(claw portion); 상기 제2 회전 부재에 있는 상기 제2 물림부에 제공되며, 상기 클로우부의 첨단부가 상기 트러스트 방향으로 삽입되는 것을 허용하도록 적합하게 되는 포켓부(pocket portion); 상기 스토퍼 부재를 상기 제2 회전 부재를 향하여 바이어스시키는(biasing) 바이어싱 수단; 및 상기 제2 물림부와 상기 스토퍼 부재 사이에서 위치하여 상기 스토퍼 부재를 향하여 상기 제3 회전 부재로부터 상기 트러스트 방향으로 돌출되며, 상기 바이어싱 수단의 바이어스 힘에 대향하여 상기 트러스트 방향으로 상기 스토퍼 부재를 이동시키도록 적합하게 되는 잠금해제 캠부를 구비한다.

이러한 형상을 채택함으로써, 모터가 켜질 때, 잠금해제 캠부는 출력축의 회전과 연동되어 있는 제3 회전 부재와 함께 회전한다. 이 때에, 캠부는 바이어스 힘(biasing force)에 대향하여 스토퍼 부재를 밀게 되며, 그에 의하여 스토퍼 부재의 클로우부가 트러스트 방향으로 이동한다. 그 결과로서, 클로우부는 잠금 상태를 해제하기 위하여 제2 물림부에 제공된 포켓부를 떠나게 되며, 그에 의하여 제2 회전 부재는 자유롭게 회전 가능한 상태로 된다. 그리하여 제2 회전 부재가 제3 회전 부재를 따라 회전한다. 제2 회전 부재가 회전하기 시작할 때, 포켓부는 회전 방향으로 또한 이동한다. 그 결과로서, 스토퍼 부재가 바이어싱 수단에 의하여 귀환할 때 조차, 클로우부는 포켓부로 들어가지 않고 제1 및 제2 회전 부재들의 회전 상태를 유지시키도록 계속하여 제2 회전 부재와 접촉될 것이다. 그 후에, 클로우부가 계속하여 이동하는 포켓부 내로 이동하는 시점에서, 제1 및 제2 회전 부재들의 회전이 강제적으로 정지되어, 제2 회전 부재가 잠금 상태에 이르게 된다.

본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 보다 용이하게 설명될 수 있을 것이다.

본 발명에 대한 지식은 예시적인 목적들 만을 위하여 도시되는 첨부 도면들을 참조하여 다음의 상세한 설명을 고려함으로써 용이하게 이해될 수 있다. 다음에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다. 장황한 설명없이, 동일한 부분들은 가능한 한 많은 동일 참조부호에 의하여 표시될 것이다.

본 발명에 따른 전기 모터구동 힌지 장치는, 휴대폰들, 개인용 디지털 보조기들(personal digital assitants), 노트북 컴퓨터들 등에 장착되는 가동 개체(리드(lid)와 같은)의 개폐 동작 시에 사용되며, 좁은 공간의 장소에서 사용을 허용한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플립형 휴대폰(1)은 숫자 키패드 및 다른 것들의 제어 버튼들(5)이 배치되는 주 본체(2), 액정 화면(3)이 조립되는 리드부(lid portion)(가동 개체)(4), 그리고 무선파의 전송 및 수신을 위한 안테나(5)로 주로 구성되며, 주 본체(2)와 리드부(4)는 리드부(4)의 개폐를 허용하도록 축을 통하여 힌지 결합된다. 게다가, 이 휴대폰(1)은, 수동 동작 및 전기 동작의 어느 하나의 사용 모드에서 리드부(4)의 개폐를 허용하는 전기 개폐 유형인데, 리드부(4)는 한 손으로 개폐될 수 있다. 그것을 달성하기 위하여, 전기 힌지 장치(10)는 힌지부(S)에 수용된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이 전기 힌지 장치(10)는, 플립형 휴대폰(1)의 힌지부(S)에 결합되기에 충분한 크기(예를 들면, 배럴(barrel)의 직경이 약 6mm)인 구동원으로서의 소형 모터(11)를 구비한다. 이 모터(11)는 코어드 모터(cored motor)이고 실린더 형상의 금속 모터 케이스(배럴)(12)를 갖는다. 게다가, N극과 S극을 갖는 영구자석으로 구성되는 고정자는 이 모터 케이스(12)의 내측 벽 표면에 고정되며, 철심(iron core) 주위의 코일을 갖는 회전자는 모터 케이스(12)의 내측에 수용된다. 베어링들 상에서 지지되는 구동축(13)은 이 회전자의 중심에 고정되며, 그리고 모터 케이스(12)에서 정류자는 구동축(13)의 후단부에 고정되는 반면에, 한 쌍의 브러쉬들은 이 정류자에 슬라이딩되도록 접촉한다.

구동축(13)은 기어 메커니즘(mechanism)(14)에 있는 감속 기어열에 결합되도록 모터 케이스(12) 밖으로 돌출된다. 이 기어 메커니즘(14)은 모터 케이스(12)의 직경과 거의 동일한 직경의 기어 케이스(16)를 가지며, 요구되는 속도 감소를 달성하기 위한 다양한 기어들이 이 기어 케이스(16)에 수용된다. 기어 케이스(16)는 휴대폰(1)의 주 본체에 기어 케이스가 나사결합되는 것을 허용하기 위한 브라켓(17)을 구비한다.

출력축(18)은 이 기어 메커니즘(13)의 전단부로부터 돌출된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 출력축(18)의 멀리 떨어진 단부는, 테두리부에 형성된 스플라인부(20a)를 갖는 제1 회전 부재(20)의 중심 구멍(20e)에 설치된다. 이 제1 회전 부재(20)는 출력축(18)에 회전가능하게 부착되며, 스플라인부(20a)는 리드부(4)의 아암(4a)에 제공되는 보스부(4b)(도 1 참조)에 조립된다. 이 스플라인 결합은 리드부(가동 물제)(4) 및 제1 회전 부재(20)의 일체형 동작을 달성한다.

제1 회전 부재(20)에 인접한 제2 회전 부재(21)는, 디스크 형상의 제1 물림부(25) 및 컵 형상의 제2 물림부(26)로 이루어지는 실린더 형상의 수용기를 구성한다. 반경 방향으로 돌출되는 안내 돌출부들(25a)는 제1 물림부(25)의 원주부에 제공되며, 각 안내 돌출부들(25a)을 수용하기 위하여 트러스트(thrust) 방향으로 연장되는 안내 그루브들(26b)은 제2 물림부(26)에 형성된다. 제2 회전 부재(21)를 구성하도록 제1 물림부(25)가 제2 물림부(26)와 결합될 때, 제1 물림부(25)는 제2 물림부(26)와 함께 회전할 수 있으며, 제2 물림부(26)에 상대적인 트러스트 방향으로 자유롭게 이동할 수 있다.

게다가, 출력축(18)은 제2 회전 부재(21)의 중심 구멍(21e) 내에 설치되며, 제2 회전 부재(21)는 출력축(18)에 회전가능하게 부착되고 제1 회전 부재(20)에 요철의 맞물림을 통하여 결합된다. 예를 들면, 180°의 구간 각도로 배치되는 사다리꼴 단면의 두 개의 홈부들(20c)은 제1 회전 부재(20)의 대향 표면(20b)에 형성되고, 180°의 구간 각도로 배치되는 사다리꼴 단면의 두 개의 돌출부들(21c)은 각 홈부들(20c)에 조립되기 위하여 제2 회전 부재(21)에 있는 제1 물림부(25)의 대향 표면(21b)에 형성된다(도 5 참조). 그러므로, 제1 요철의 맞물림부(A)는 홈부들(20c)과 돌출부들(21c) 사이의 협동 작용에 의하여 형성된다. 제2 회전 부재(21)가 멈춘 상태에서 제1 회전 부재(20)가 전방 및 후방으로 회전할 때, 요철의 맞물림은 회전들 중 어느 하나에서 매 180°마다 달성된다. 홈부들(20c)과 돌출부들(21c)의 갯수와 구간 각도는 휴대폰(1)과 같은 장치의 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다.

게다가, 제2 회전 부재(21)에 인접한 제3 회전 부재(22)는 출력축(18)과 함께 일체로 회전하도록 형성된다. 출력축(18)은 이 제3 회전 부재(22)의 중심 구멍(22e)에 설치되며, 회전을 방지하기 위한 핀(23)은 직경 방향으로 출력축(18) 내로 삽입된다. 그리고 나서 이 핀(23)은 제3 회전 부재(22) 및 출력축(18)의 일체 회전을 달성하기 위하여 제3 회전 부재(22)의 슬릿(slit)(22a) 내로 삽입된다. 제3 회전 부재(22)는 제2 요철의 맞물림부(B)를 통하여 제2 회전 부재(21)에 있는 제2 물림부(26)에 결합된다.

예를 들면, 180°의 구간 각도로 배치되는 사다리꼴 단면의 두 개의 홈부들(22c)은 제3 회전 부재(22)의 대향 표면(22b)에 형성되며, 그리고 180°의 구간 각도로 배치되는 사다리꼴 단면의 두 개의 돌출부들(26c)은 각 홈부들(22c)에 조립되기 위하여 제2 회전 부재(21)에 있는 제2 물림부(26)의 대향 표면(26d)에 형성된다(도 5 참조). 그러므로, 제2 요철의 맞물림부(B)는 홈부들(22c)과 돌출부들(26c) 사이의 협동 작용에 의하여 수립된다. 제2 회전 부재(21)가 멈춘 상태에서 제3 회전 부재(22)가 전방 및 후방으로 회전할 때, 요철의 맞물림은 회전들 중 어느 하나에서 매 180°마다 달성된다. 홈부들(22c)과 돌출부들(26c)의 갯수와 구간 각도는 휴대폰(10)과 같은 장치의 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다.

게다가, 이 장치(10)는, 전술한 제1 및 제2 요철의 맞물림부(A, B)에서 유지시키는 힘들을 발생시키기 위한 압축 스프링들로 이루어지는 바이어싱 수단(biasing means)(30)을 사용한다. 이 바이어싱 수단(30)은 제2 회전 부재(21)에 제공되는 제1 물림부(25)와 제2 회전 부재(21)에 제공되는 제1 물림부(26) 사이에 위치하며, 제1 물림부(25)를 제1 회전 부재(20)에 대하여 가압하고 제2 물림부(26)를 제3 회전 부재(22)에 대하여 가압하도록 적합하게 된다. 그 때에 출력축(18)에 제3 회전 부재(22)를 유지시키는 것은 출력축(18)에 조립되는 뒤쪽의 C-링(34)에 의하여 달성되며, 그리고 출력축(18)에 제1 회전 부재(20)를 유지시키는 것은 출력축(18)에 조립되는 앞쪽의 C-링(36)에 의하여 달성된다.

게다가, 바이어싱 수단(30)은, 실린더 형상의 제2 회전 부재(21)에 수용되는 제1 압축 스프링(31)과 제2 압축 스프링(32)으로 구성된다. 제1 압축 스프링(31)은 제1 물림부(25)와 제2 물림부(26) 사이에서의 출력축(18) 주위를 감싸도록 위치하며, 그리고 제1 압축 스프링(31)은 제1 물림부(25)와 접촉하는 일측 단부와, 제2 물림부(26)의 저부 표면(26c)과 접촉하는 타측 단부를 갖는다. 이러한 제1 압축 스프링(31)은 출력축(18)의 트러스트 방향(축 방향)으로 제1 회전 부재(20)를 향하여 제1 물림부(25)를 바이어스시키며, 트러스트 방향으로 제3 회전 부재(22)를 향하여 제2 물림부(26)를 바이어스시킨다. 그 결과로, 제2 회전 부재(21)에서는, 제1 물림부(25)가 제1 회전 부재(20)에 대향되어 가압되는 반면에 제2 물림부(26)는 제3 회전 부재(22)에 대향되어 가압된다.

제2 압축 스프링(32)은 제1 물림부(25)와 제2 물림부(26) 사이에서의 출력축(18) 주위를 감싸기 위하여 제1 압축 스프링(31)의 내측에 위치하며, 제2 압축 스프링(32)은 제1 물림부(25)와 접촉하는 일측 단부와, 출력축(18)에 조립되는 C-링으로 구성되는 스프링 시트(33)와 접촉하는 타측 단부를 갖는다. 이러한 형상으로, 제1 요철의 맞물림부(A)에 있는 제1 압축 스프링(31)의 스프링 힘에 보조적인 힘을 부가하도록, 제2 압축 스프링(32)은 트러스트 방향(축 방향)으로 제1 회전 부재(20)를 향하여 제1 물림부(25) 만을 바이어스시킨다.

바이어싱 수단(30)이 이러한 구조와 같이 제1 압축 스프링(31)과 제2 압축 스프링(32)으로 구성될 때, 두 개의 스프링들의 힘들이 제1 요철의 맞물림부(A)에 적용되며, 하나의 스프링의 힘은 제2 요철의 맞물림부(B)에 적용된다. 따라서, 제2 요철의 맞물림부(B)에서 유지시키는 힘은 제1 요철의 맞물림부(A)에서의 힘보다 더 약해질 수 있으며, 그리하여 그것은 수동으로 리드부(4)를 회전시키는 힘 즉 소위 수동 회전력을 상승시키기 쉬운 반면에, 모터의 초기동작(start) 시에 토오크 하중을 작게 한다. 이러한 구조는 휴대폰들, 개인용 컴퓨터들 등에 있는 리드부의 개폐에 있어서 더 효과적이다.

게다가, 전기 힌지 장치(10)는 리드부(4)의 수동 개폐를 달성하기 위한 잠금 수단(40)을 가지며, 이 잠금 수단(40)은 모터(11)가 정지하는 동안에는 제2 회전 부재(21)를 잠그지만 모터가 구동하는 동안에는 모터(11)의 제2 회전 부재(21)를 잠금해제시킨다. 이러한 잠금 수단(40)은 제2 회전 부재(21)의 잠금 및 잠금해제를 위한 디스크 형상의 스토퍼 부재(42)를 가지며, 이러한 스토퍼 부재(42)는 제3 회전 부재(22)에 인접하게 위치하며, 중심 구멍(42e)에 설치되는 출력축(18)을 따라서 트러스트 방향으로 미끄럼이동하도록 배치된다.

게다가, 스토퍼 부재(42)는, 제2 회전부재(21)를 향하여 원주의 부분으로부터 트러스트 방향으로 돌출되며, 일체 형성된 클로우부(claw portion)(42a)를 갖는다(도 4 참조). 그것에 대응하여, 트러스트 방향으로 그 안에 삽입되는 클로우부(42a)를 위한 두 개의 포켓부들(26a)이 제2 회전 부재(21)에 있는 제2 물림부(26)의 원주부의 부분 영역들에 형성되며, 쌍으로 된 포켓부들(26a)은 돌출부들(26c)에 대하여 90°의 구간 각도로 배치된다. 클로우부(42a)는 제2 회전 부재(21)의 매 180°회전 마다 포켓부들(26a) 내로 빠지게 된다. 클로우부(42a)가 포켓부들(26a) 내로 빠질 때, 제2 회전 부재(21)는 잠금된다. 클로우부(42a)가 포켓부들(26a)을 떠날 때, 제2 회전 부재(21)는 잠금해제된다.

잠금 및 잠금해제가 적절히 효과적이 되도록, 바이어싱 수단으로서의 압축 스프링(43)은 스토퍼 부재(42)와 기어 메커니즘(14) 사이에 위치된다. 이 압축 스프링(43)은 스토퍼 부재(42) 측에 접촉하는 일측 단부와 기어 메커니즘(14) 측에 접촉하는 타측 단부를 갖는데, 그에 의하여 스토퍼 부재(42)는 제2 회전 부재(21)를 향하여 바이어싱된다. 게다가, 트러스트 방향으로 잠금해제가 효과적으로 되도록, 단부면 캠(end face cam)을 구성하도록 스토퍼 부재(42)를 향하여 트러스트 방향으로 돌출되는 잠금해제 캠부(44)는 제3 회전 부재(22)의 원주부의 부분 영역에 제공된다. 그것에 대응하여, 트러스트 방향으로 돌출되는 산 형상의 돌출부(추격체)(46)는, 캠부(44)와 협동하여 스토퍼 부재(42)를 후방으로 이동시키기 위하여, 스토퍼 부재(42)의 부분 영역에 제공된다(도 4 참조). 따라서, 캠부(44)가 돌출부(46)를 밀 때, 스토퍼 부재(42)는 트러스트 방향으로 압축 스프링(43)의 바이어싱 힘(biasing force)에 대향하여 후방으로 이동될 수 있다.

트러스트 방향에서 스토퍼 부재(42)의 전방 및 후방 이동을 안전하게 안내하도록, 트러스트 방향으로 연장되는 안내 스트립들(47)이 브라켓(47a)을 통하여 기어 케이스(16)의 멀리 떨어진 단부에 고정된다. 안내 스트립들(47)은, 스토퍼 부재(42)의 회전 방지를 달성하기 위하여, 스토퍼 부재(42)의 원주부의 부분 영역들에 형성된 절취부(cuts)(49)에 삽입된다.

전기 힌지 장치의 작동이 위 구조들에 기초하여 아래에 간략히 설명될 것이다.

우선, 휴대폰(1)의 리드부(4)가 한 속으로 전기적으로 개방되는 경우에, 사용자는 모터(11)를 작동시키기 위하여 주 본체(2)의 측면에 제공되는 리드 개폐 스위치(미도시)를 켠다. 그 때에 제3 회전 부재(22)는, 출력축(18)의 전방 회전에 의하여 전방으로 회전하기 시작하며, 잠금해제 캠부(44)는 출력 축(18)의 회전에 연동하여 제3 회전 부재(22)와 함께 초기 위치(도 2 참조)로부터 90°회전한다. 이때에, 스토퍼 부재(42)의 클로우부(42a)를 트러스트 방향(도 6 참조)으로 후방으로 이동시키기 위하여, 캠부(44)는 스프링(43)의 바이어싱 힘(biasing force)에 대향하여 스토퍼 부재(42)의 돌출부(46)를 밀게 된다. 그 결과로서, 클로우부(42a)는 잠금해제를 달성하도록 제2 물림부(26)에 제공된 포켓부(26a)를 떠나게 되어 제2 회전 부재(21)가 자유롭게 회전 가능한 상태로 된다. 이 때에, 제2 요철의 맞물림부(B)에서는, 돌출부들(26c)이 홈부들(22c)에 조립되어 제2 회전 부재(21)가 미리 결정된 물림력을 통하여 제 3 회전 부재(22)를 따라 회전한다.

일단 제2 회전 부재(21)가 회전하기 시작하면, 포켓부들(26a)도 회전 방향으로 또한 이동한다. 그러므로, 스토퍼 부재(42)가 캠부(44)에 의하여 영향받지 않게된 후, 클로우부(42a)는 바이어싱 힘에 의하여 포켓부들(26a) 내로 빠지지 않고 제2 회전 부재(21)와 접촉을 유지하게 된다.

제2 회전 부재(21)에 있는 제1 물림부(25)에 대하여 제1 압축 스프링(31) 및 제2 압축 스프링(32)에 의하여 제1 회전 부재(20)가 요철의 맞물림부(A)에서 요철 결합 상태로 유지되고 있기 때문에, 제1 회전 부재(20)는 제2 회전 부재(21)를 따라 회전하며, 리드부(4)는 제1 회전 부재(20)의 회전에 따라 회전한다. 잠금 상태가 이러한 방식으로 해제된 후, 출력축(18)의 회전력이 제3 회전 부재(22)로부터 제1 회전 부재(20)까지 순차적으로 전달되어 리드부(4)의 개방 동작이 시작된다. 리드부(4)가 완전히 개방된 상태에서, 클로우부(42a)가 포켓부(26a)에서 조립되는 시점은 도시되지 않은 포토센서(photosensor)에 의한 감지를 통하여 결정되어 모터(11)의 구동이 자동적으로 멈추게 된다.

대조적으로, 리드부(4)가 한 손으로 전기적으로 폐쇄되는 경우에, 사용자는 모터(11)를 작동시키기 위하여 주 본체(2)의 측면에 제공되는 리드 개폐 스위치(미도시)를 켠다. 그 때에 출력축(18)이 후방으로 회전하기 시작하여 제3 회전 부재(22)의 후방 회전을 일으킨다. 그 때 클로우부(42a)는 캠부(44)와 돌출부(46) 사이의 합동작용을 통하여 포켓부(26a)를 떠나게 된다. 일단 잠금 상태가 해제되면, 출력축(18)의 회전력이 제3 회전 부재(22)로부터 제1 회전 부재(20)까지 순차적으로 전달되어 리드부(4)의 폐쇄 동작이 시작된다. 리드부(4)가 완전히 폐쇄되는 상태에서, 클로우부(42a)가 포켓부(26a)에서 조립되는 시점은 도시되지 않은 포토센서에 의한 감지를 통하여 결정되어 모터(11)의 구동이 자동적으로 멈추게 된다.

리드부(4)의 전기적 개폐 중간에 사용자가 개폐 동작을 강제적으로 멈추는 경우에, 제3 회전 부재(22)는 제1 요철의 맞물림부(A)에서의 결합력보다 더 약한 결합력을 갖는 제2 요철의 맞물림부(B)에서 공전(空轉)하기 시작한다. 그 결과로서, 출력축(18)이 공전하기 시작하여 과대한 하중이 기어 메커니즘(14)에 가해지지 않으며, 그리하여 기어 메커니즘(14)에서의 기어열에 가해지는 손상의 사고를 예방하게 된다.

리드부(4)가 수동으로 개폐되는 경우에, 모터(11)는 꺼짐 상태로 유지되며, 클로우부(42a)가 잠금상태를 달성하기 위하여 포켓부(26a) 내에 조립된다. 그러므로 제2 회전 부재(21)는 멈춤 상태로 유지된다. 리드부(4)의 수동 개폐에 있어서, 요철의 맞물림부(A)에서의 맞물림이 이와 같이 해제되어 리드부(4)가 손으로 자유롭게 개폐될 수 있다. 리드부(4)가 완전히 개폐된 순간에, 돌출부들(21c)은 바이어싱 수단(30)의 바이어싱 힘들 때문에 홈부들(20c)로 삽입되는데, 그것은 리드부(4)의 최대 개방 위치에서의 적절한 클릭(click) 감각을 제공한다.

위에서 설명한 바와 같이, 전술한 전기 힌지 장치(10)는, 기어 메커니즘(14)의 사용에 의하여 소형 모터(11)의 토오크의 부족을 보충하고 그리하여 소형화의 촉진에 매우 효과적인 한편, 리드부(4)의 수동 개폐 및 전기 개폐를 포함하는 두 가지 유형의 개폐 동작들에 대한 적절한 고려와 관련한다.

본 발명은 결코 위 실시예에 제한되도록 의도되지 않는다는 것이 주목된다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 요철의 맞물림부(A)에서 아치형 단면의 홈부들(50c)과 반원형 단면의 돌출부들(51c)을 채택하는 것이 또한 가능하다. 유사하게, 제2 요철의 맞물림부(B)에서 아치형 단면의 홈부들(52c)과 반원형 단면의 돌출부들(53c)을 채택하는 것이 또한 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 모터구동 힌지 장치가 적용되는 플립형 휴대폰을 도시하는 정면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 전기 모터구동 힌지 장치의 제1실시예를 도시하는 단면도이며,

도 3은 본 발명에 따른 전기 모터구동 힌지 장치의 파단 사시도이고,

도 4는 스토퍼 부재와 제3 회전 부재를 도시하는 사시도이며,

도 5는 제1 및 제2 요철의 맞물림부들의 확대 단면도이고,

도 6은 도 2에서의 초기 위치로부터 제3 회전 부재가 90°회전한 후의 상태를 도시하는 확대 단면도이며,

도 7은 제1 및 제2 요철의 맞물림부들의 또 다른 실시예를 도시하는 확대 단면도이다.

Claims

기어 메커니즘(mechanism)을 구비하는 모터에 의하여 가동 개체를 회전시키기 위한 전기 힌지 장치에 있어서,

기어 메커니즘과 연동하는 출력축에 회전 가능하도록 부착되며, 상기 가동 개체에 결합되도록 적합하게 되는 제1 회전 부재;

상기 출력축에 회전 가능하게 부착되며, 제1 요철의 맞물림부를 통하여 상기 제1 회전 부재에 결합되는 제2 회전 부재;

상기 출력축과 함께 일체로 회전하도록 적합하게 되며, 제2 요철의 맞물림부를 통하여 상기 제2 회전 부재에 결합되는 제3 회전 부재;

상기 제2 회전 부재에 제공되는 제1 물림부와 상기 제2 회전 부재에 제공되는 제2 물림부 사이에 위치하며, 상기 제1 물림부를 상기 제1 회전 부재에 대하여 가압하고 상기 제2 물림부를 상기 제3 회전 부재에 대하여 가압하도록 적합하게 되는 바이어싱 수단(biasing means); 및

모터가 중지하는 동안에 상기 제2 회전 부재를 잠그기 위한 잠금 수단을 구비하는 전기 힌지 장치.
제1항에 있어서,

상기 바이어싱 수단은,

상기 제1 물림부와 상기 제2 물림부 사이에서의 상기 출력축을 감싸도록 위치하며, 상기 제1 물림부에 접촉하는 일측 단부와 상기 제2 물림부에 접촉하는 타측 단부를 갖는 제1 압축 스프링; 및

상기 제1 물림부와 상기 제2 물림부 사이에서의 상기 출력축을 감싸도록 상기 제1 압축 스프링의 내측에 위치되며, 상기 제1 물림부에 접촉하는 일측 단부와 상기 출력축에 제공되는 스프링 시트와 접촉하는 타측 단부를 갖는 제2 압축 스프링을 구비하는 전기 힌지 장치.
제1항에 있어서,

상기 잠금수단은,

상기 제3 회전 부재에 인접하게 위치하며, 상기 출력축을 따라서 트러스트(thrust) 방향으로 미끄럼이동하도록 적합하게 되는 스토퍼 부재(stopper member);

상기 스토퍼 부재로부터 상기 트러스트 방향으로 돌출되는 클로우부(claw portion);

상기 제2 회전 부재에 있는 상기 제2 물림부에 제공되며, 상기 클로우부의 첨단부가 상기 트러스트 방향으로 삽입되는 것을 허용하도록 적합하게 되는 포켓부(pocket portion);

상기 스토퍼 부재를 상기 제2 회전 부재를 향하여 바이어스시키는(biasing) 바이어싱 수단; 및

상기 제2 물림부와 상기 스토퍼 부재 사이에서 위치하여 상기 스토퍼 부재를 향하여 상기 제3 회전 부재로부터 상기 트러스트 방향으로 돌출되며, 상기 바이어싱 수단의 바이어스 힘에 대향하여 상기 트러스트 방향으로 상기 스토퍼 부재를 이동시키도록 적합하게 되는 잠금해제 캠부를 구비하는 전기 힌지 장치.