KR20050080793A - 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치에 관한 것으로, 그 목적은 열린 도어를 자동으로 닫히게 함은 물론이며 닫히는 과정에서 댐핑 기능을 발휘할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치에 의하면; 도어의 개방작동에 따라 실린더바디(10)내에서 힌지축(20)과 함께 압력베인(40)이 피벗되며, 이로 인해 가스가 충전된 압력실(12a)의 압력이 높아진다. 그리고 도어에서 외력이 제거되면, 질소가스의 팽창압력으로 인해 압력베인(40)과 힌지축(20)이 도어가 닫히는 방향으로 피벗되며 이것에 의해 도어가 자동으로 닫힌다. 또한, 힌지축(20)과 함께 댐핑베인(50)이 오일실(13)내에서 피벗됨으로써, 도어의 닫힘 작동이 댐핑베인(50)에 의해 서서히 진행된다. 따라서 본 발명에 따른 도어용 힌지장치를 출입문용 도어 또는 각종 전자제품 및 산업용 도어에 적용할 경우 에너지 낭비나 안전사고 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 작용효과가 있다. 또한, 도어의 닫힘 속도가 댐핑베인(50)의 사이즈 및 밸브플레이트(52) 등을 통해 제어됨으로써, 도어의 종류 및 적용분야에 따라 도어 닫힘 속도를 다양하게 조정할 수 있는 장점이 있다.

Description

자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치{HINGE DEVICE FOR DOOR}

본 발명은 도어용 힌지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개방된 도어를 자동으로 닫히게 함은 물론이며 닫히는 과정에서 댐핑 기능을 발휘할 수 있는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치에 관한 것이다.

일반적으로 도어는 건물 출입구의 도어 프레임에 설치되거나, 또는 각종 전자제품의 내부를 개폐하기 위해 폭넓게 사용된다. 이러한 도어는 여닫는 방식에 따라 여러 분류의 것이 있으나, 설치 공간 및 사용 편의성을 고려하여 여닫이식 도어가 널리 적용되고 있다.

이러한 여닫이식 도어는 힌지(hinge)를 통해 도어프레임에 회전 가능하게 장착하여 사용되며, 힌지는 단순히 도어를 회전 가능하게 지지하는 기능만을 수행한다. 이에 따라 종래 힌지를 통해 설치된 도어는 여는 동작은 물론이고 닫는 동작 역시 사람에 의해 인위적으로 이루어짐으로써, 사용에 상당한 불편이 있다. 즉, 출입을 위해 도어를 개방한 상태에서 다시 닫지 않는다면 상당한 에너지 낭비를 초래하며, 산업용 기계의 경우에는 안전사고의 우려가 있다.

한편, 최근에는 도어 상부와 도어프레임 사이에 도어첵(Door check; 일명 도어 클로저)을 설치하여 도어를 자동으로 닫히게 하는 구성, 또는 유압 또는 공압실린더를 통해 도어를 자동으로 닫히게 하는 구성들이 공지되어 있다. 그러나 이러한 도어첵과 같은 장치들은 상당한 설치 및 유지비용이 소요되는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명의 목적은 도어를 회전 가능하게 장착하는 것은 물론이며 도어를 개방한 상태에서 외력을 제거하면 힌지장치 자체의 힘으로 도어를 닫을 수 있는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 도어가 닫히는 과정에서 댐핑기능을 부여하여 서서히 닫힐 수 있는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

도어프레임과 도어 중 어느 한곳에 장착되되, 양단부가 시일링되는 실린더바디와;

실린더바디 내부를 길이방향으로 관통하여 피벗 가능하게 배치되며, 단부가 도어프레임과 도어 중 다른 한곳에 장착되는 힌지축과;

실린더바디의 내부에 대향되게 마련되되, 실린더바디의 내부공간을 가스가 충전되는 가스실과 오일이 충전되는 오일실로 양분하며 이들의 연통이 차단되도록 내면이 힌지축 외주와 항상 밀착되는 한 쌍의 구획부재와;

힌지축의 외주 일측에 길이방향으로 마련되어 일체로 피벗되되, 가장자리가 가스실의 벽면과 접하여 가스실 내부공간을 실제 소정압력의 가스가 충전되며 힌지축의 피벗동작에 따라 용적이 가변되는 압력실과 외부와 연통되는 공기실로 양분하는 압력베인과;

힌지축의 외주 타측에 길이방향으로 마련되며 오일실 내부에서 힌지축과 일체로 피벗되는 댐핑베인을; 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 공기실과 대응하는 실린더바디에는 압력베인의 피벗동작에 따라 공기실로 외부공기가 출입될 수 있도록 벤트홀이 천공된 것을 특징으로 한다.

또한, 댐핑베인에는 도어가 열리는 방향으로의 피벗 시 오일이 여유있게 지나가도록 안내하는 오일 패스홀과, 도어가 닫히는 방향으로의 피벗 시 오일이 오일 패스홀을 빠져나가는 것을 억제하기 위한 밸브플레이트가 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 밸브플레이트에는 오일 패스홀과 연통되되 오일 패스홀에 비해 작은 단면적을 갖도록 홀이 천공된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 도어용 힌지장치는 도어가 출입구(개방부)를 개폐할 수 있도록 도어를 도어프레임에 회전 가능하게 장착하는 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 도어프레임(미도시)과 도어(미도시) 중 어느 하나에 장착되며 내부에 가스가 충전(充塡)된 실린더바디(10)와, 이 실린더바디(10)의 내부를 길이방향으로 관통하여 회전 가능하게 배치되며 단부가 도어프레임과 도어 중 다른 하나에 장착되는 힌지축(20)을 갖추고 있다.{본 발명의 실시 예에서는 실린더바디(10)를 도어프레임측에, 힌지축(20)을 도어측에 장착한 것을 예로 하여 설명한다.}

도 2와 도 3을 참조하면, 실린더바디(10)는 고정브래킷(1 ;도 1참조)을 통해 도어프레임측에 견실하게 장착되며, 이의 내부에는 길이방향으로 원통형 실린더가 형성된다. 그리고 실린더바디(10)의 양단부는 밀폐캡(11)을 통해 견실하게 시일링되어 있다.

또한, 실린더바디(10)의 내부에는 힌지축(20)을 중심으로 대향되게 배치되어 실린더바디(10)의 내부공간을 가스가 충전되는 가스실(12a)(12b)과, 오일이 충전되는 오일실(13)로 양분하는 한 쌍의 구획부재(30L)(30R)가 마련된다. 이 한 쌍의 구획부재(30L)(30R)는 실린더바디(10)의 내부, 즉 실린더바디(10)의 내벽에 길이방향으로 마련되며, 구획부재(30L)(30R)들의 외면에는 실린더바디(10)의 내벽과 밀착되어 가스실(12a)(12b)과 오일실(13)의 연통을 차단하는 시일(31)이 배치된다. 또한, 구획부재(30L)(30R)들의 내면(32)은 소정의 곡률면으로 이루어지며, 피벗하는 힌지축(20) 외주와 항상 밀착된 상태를 유지하게 된다. 이러한 구획부재(30L)(30R)들의 내면(32)에도 역시 힌지축(20) 외주와의 틈새발생을 방지하기 위한 시일(33)이 마련된다.

그리고 힌지축(20)은 실린더바디(10)의 내부공간을 축방향으로 관통하며, 양단부는 고정브래킷(2;도 1참조)을 통해 도어측에 견실하게 장착된다. 이에 따라 힌지축(20)을 중심으로 도어가 회전 가능하게 조립되게 된다. 미설명 부호 "3"은 고정브래킷(2)과의 결합을 위해 힌지축(20) 양단부에 끼워져 결합된 부시이다.

또한, 실린더바디(10)의 내부공간에 수용된 힌지축(20)의 외주 일측에는 가스실(12a)(12b)내에서 일체로 피벗되는 압력베인(40)이 길이방향으로 마련된다. 이 압력베인(40)은 가장자리가 실린더바디(10)의 내벽과 밀착됨으로써, 가스실(12)(12b) 내부공간을 실제 가스가 충전되며 용적이 가변되는 압력실(12a)과 공기실(12b)로 양분하는 기능을 한다.

즉, 가스실(12a)(12b) 내부공간은 힌지축(20)과 함께 피벗(pivot)되는 압력베인(40)을 통해 용적이 가변되는 압력실(12a)과 공기실(12b)로 양분되며, 압력실(12a)에는 소정압력의 질소가스가 충전된다. 본 발명의 실시 예에서, 압력실(12a)에는 최대용적상태에서 대략 5 ~ 6 kgf/cm² 정도의 가스압력을 유지하도록 질소가스를 충전하였다. 이 때, 압력실(12a)의 최대 용적상태는 도어가 완전하게 닫힌 상태이며, 도어가 개방되면서 힌지축(20)과 함께 압력베인(40)이 피벗되면 압력실(12a) 용적이 점차로 줄어들게 된다.

한편, 공기실(12b)에는 벤트홀(14)을 통해 힌지축(20)의 피벗동작에 따라 외부공기가 출입될 수 있게 구성된다. 본 발명의 실시 예에서 벤트홀(14)은 공기실(12b)과 연통되도록 실린더바디(10)에 천공된다. 이에 따라 도어의 개방으로 힌지축(20)이 피벗 동작함과 동시에 압력실(12a)의 용적은 줄어드는 반면에 공기실(12b)의 용적은 점차 커지게 되는데, 이 때 공기실(12b)로는 벤트홀(14)을 통해 외부공기가 들어가게 된다.

또한, 실린더바디(10)의 내부공간에 수용된 힌지축(20)의 외주 타측에는 오일실(13)내에서 일체로 피벗되는 댐핑베인(50)이 길이방향으로 마련된다. 이 댐핑베인(50)은 오일이 충전된 오일실(13)내에서 힌지축(20)과 함께 피벗 동작하는 것으로, 도어의 닫힘 시 댐핑베인(50)과 오일의 마찰이 발생되며 이것에 의해 도어의 닫힘 속도를 늦출 수 있다.

도어의 닫힘 속도를 보다 효과적으로 조정하기 위해, 댐핑베인(50)에는 도어가 열리는 방향으로의 피벗 시 오일이 여유있게 지나가도록 안내하는 오일 패스홀(51)과, 도어가 닫히는 방향으로의 피벗 시 오일 패스홀(51)을 폐쇄하는 밸브플레이트(52)가 마련되어 있다. 이 밸브플레이트(52)는 도어가 닫히는 방향으로의 피벗 시 오일이 오일 패스홀(51)을 빠져나가는 것을 억제하기 위한 기능을 수행하며, 여기에는 오일 패스홀(51)과 연통되되 이의 단면적에 비해 상대적으로 작은 단면적을 갖도록 홀(53)이 천공되어 있다. {본 발명의 실시 예에서는 댐핑베인(50)에 밸브플레이트(52)를 2개소 구성한 것으로 도시하였지만, 이에 한정하지 않고 다양하게 설계 변경할 수 있음은 물론이다.}

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 도어용 힌지장치의 작동 및 이에 따른 작용효과를 설명한다.

먼저, 도어가 닫힌 상태에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 압력실(12a) 내용적은 최대인 반면에 공기실(12b) 용적은 최소인 상태로 유지된다. 이러한 경우에도 압력실(12a)에는 질소가스가 소정압력으로 충전된 상태이기 때문에, 힌지축(20)은 도어가 닫히는 방향으로 압력을 전달받는다.

이러한 상태에서, 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 사용자가 도어핸들(미도시)을 잡고 도어를 소정각도로 개방하면(도 4의 화살표 A 방향 참조), 힌지축(20)과 함께 압력베인(40)이 실린더바디(10) 내부에서 피벗됨에 따라 압력실(12a) 용적은 줄어드는 반면 공기실(12b) 용적은 점차로 커진다. 따라서 압력실(12a)의 질소가스 압력은 점차로 높아지며, 공기실(12b)로는 벤트홀(14)을 통해 외부공기가 들어간다.

또한, 도어가 열리는 방향으로 힌지축(20)의 피벗동작과 함께 댐핑베인(50) 역시 오일실(13)내에서 피벗되는데, 오일은 밸브플레이트(52)를 개방 작동시키면서 댐핑베인(50) 주변 및 오일 패스홀(51)을 여유있게 빠져나간다. 이에 따라 도어의 개방작동 시에는 댐핑베인(50)이 장애요소로 작용하지 않는다. 한편, 도어핸들(미도시)은 통상 힌지장치가 부설된 도어의 반대측에 설치되기 때문에, 압력실(12a)의 가스압력이 점차 높아지더라도 지렛대 원리에 의해 도어를 용이하게 개방할 수 있다.

그리고 사용자가 도어를 개방한 상태에서 손을 놓으면, 압력실(12a)의 질소가스 팽창압력에 의해 힌지축(20)과 함께 압력베인(40)은 도어가 닫히는 방향으로 피벗된다. 즉, 외력이 없어지면 도 6과 같이, 압력실(12a)의 질소가스 팽창압력으로 인해 힌지축(20)과 함께 압력베인(40)이 역방향으로 피벗되며(화살표 B방향 참조), 이로 인해 압력실(12a) 용적이 다시 커지면서 도어가 자동으로 닫힌다.

이 때, 힌지축(20)과 함께 압력베인(40)이 도어가 닫히는 방향으로 피벗되는 과정에서 공기실(12b) 공기는 점차적으로 벤트홀(14)을 통해 외부로 빠져나간다. 또한, 도어가 닫히는 방향으로 힌지축(20)의 피벗동작과 함께 댐핑베인(50) 역시 오일실(13)내에서 피벗되는데, 오일은 밸브플레이트(52)를 폐쇄 작동시키면서 대부분이 댐핑베인(50) 주변으로만 빠져나간다. 이에 따라 도어의 닫힘 작동 시에는 댐핑베인(50)이 장애요소로 작용하며, 이것에 의해 힌지축의 역방향 피벗동작 즉, 도어의 닫힘 작동이 서서히 진행된다.

한편, 오일 패스홀(51)을 폐쇄한 밸브플레이트(52)의 홀(53)을 통해 극히 일부의 오일이 빠져나가는데, 이 홀(53)의 단면적을 조정하면 도어의 닫힘 속도를 제어할 수 있다. 또한, 벤트홀(14)을 통해 공기실(12b) 공기가 빠져나가는 속도를 제어하여도, 도어의 닫히는 속도를 조절할 수 있다. 즉, 공기실(12b) 공기가 빨리 빠져나가게 구성하면 도어 닫히는 속도가 빨라지며, 공기실(12b) 공기가 서서히 빠져나가게 구성하면 도어 닫힘 작동 역시 서서히 이루어진다.

이러한 기술적 사상은 도어를 도어프레임에 회전 가능하게 설치하는 도어 힌지장치에 적용한 것을 예로 설명하였지만, 고정브래킷(1)(2) 구조를 달리하여 냉장고 도어 등과 같은 각종 가전제품에도 용이하게 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 압력실(12a)에는 질소가스 이외에 헬륨가스 등을 충전하여도 본 발명의 소기 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이; 본 발명에 따른 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치에 의하면; 도어의 개방작동에 따라 실린더바디내에서 힌지축과 함께 압력베인이 피벗되며, 이로 인해 가스가 충전된 압력실의 압력이 높아진다. 그리고 도어에서 외력이 제거되면, 질소가스의 팽창압력으로 인해 압력베인과 힌지축이 도어가 닫히는 방향으로 피벗되며 이것에 의해 도어가 자동으로 닫힌다. 또한, 힌지축과 함께 댐핑베인이 오일실내에서 피벗됨으로써, 도어의 닫힘 작동이 댐핑베인에 의해 서서히 진행된다. 따라서 본 발명에 따른 도어용 힌지장치를 출입문용 도어 또는 각종 전자제품 및 산업용 도어에 적용할 경우 에너지 낭비나 안전사고 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 작용효과가 있다. 또한, 도어의 닫힘 속도가 댐핑베인의 사이즈 및 밸브플레이트 등을 통해 제어됨으로써, 도어의 종류 및 적용분야에 따라 도어 닫힘 속도를 다양하게 조정할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 도어용 힌지장치를 개략적으로 보인 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 도어용 힌지장치를 개략적으로 보인 분해사시도이다.

도 3은 도 1의 Ⅲ - Ⅲ선에 따른 단면도로, 도어용 힌지장치의 내부구조를 보인 것이다.

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 도어용 힌지장치의 개방 작동상태를 보인 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 도어용 힌지장치의 닫힘 작동상태를 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10..실린더바디 12a..압력실

12b..공기실 13..오일실

20..힌지축 30L,30R..구획부재

40..압력베인 50..댐핑베인

51..오일 패스홀 52..밸브플레이트

Claims (4)

1. 도어프레임과 도어 중 어느 한곳에 장착되되, 양단부가 시일링되는 실린더바디(10)와;

   상기 실린더바디(10) 내부를 길이방향으로 관통하여 피벗 가능하게 배치되며, 단부가 도어프레임과 도어 중 다른 한곳에 장착되는 힌지축(20)과;

   상기 실린더바디(10)의 내부에 대향되게 마련되되, 상기 실린더바디(10)의 내부공간을 가스가 충전되는 가스실(12a)(12b)과 오일이 충전되는 오일실(13)로 양분하며, 이들의 연통이 차단되도록 내면이 상기 힌지축(20) 외주와 항상 밀착되는 한 쌍의 구획부재(30L)(30R)와;

   상기 힌지축(20)의 외주 일측에 길이방향으로 마련되어 일체로 피벗되되, 가장자리가 상기 가스실(12a)(12b)의 벽면과 접하여 상기 가스실(12a)(12b) 내부공간을 실제 소정압력의 가스가 충전되며 상기 힌지축(20)의 피벗동작에 따라 용적이 가변되는 압력실(12a)과, 외부와 연통되는 공기실(12b)로 양분하는 압력베인(40)과;

   상기 힌지축(20)의 외주 타측에 길이방향으로 마련되며 상기 오일실(13) 내부에서 상기 힌지축(20)과 일체로 피벗되는 댐핑베인(50)을; 구비하는 것을 특징으로 하는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 공기실(12b)과 대응하는 상기 실린더바디(10)에는 상기 압력베인(40)의 피벗동작에 따라 상기 공기실(12b)로 외부공기가 출입될 수 있도록 벤트홀(14)이 천공된 것을 특징으로 하는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 댐핑베인(50)에는;

   도어가 열리는 방향으로의 피벗 시 오일이 여유있게 지나가도록 안내하는 오일 패스홀(51)과,

   도어가 닫히는 방향으로의 피벗 시 오일이 상기 오일 패스홀(51)을 빠져나가는 것을 억제하기 위한 밸브플레이트(52)가 마련된 것을 특징으로 하는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 밸브플레이트(52)에는 상기 오일 패스홀(51)과 연통되되 상기 오일 패스홀(51)에 비해 작은 단면적을 갖도록 홀(53)이 천공된 것을 특징으로 하는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치.