KR20050097736A - 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치에 관한 것으로, 그 목적은 도어를 회전 가능하게 지지하는 것은 물론이며 외력이 제거되면 열린 도어를 자동으로 닫히게 하는 것이다.

이를 위해 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치에 의하면; 도어(2)의 개방작동에 따라 실린더바디(10)내에서 힌지축(20)과 함께 베인(30)이 피벗되며, 이로 인해 질소가스(51)가 충전된 가스팩(50) 압력이 높아진다. 그리고 도어(2)에서 외력이 제거되면, 질소가스(51)의 팽창압력으로 인해 베인(30)과 힌지축(20)이 역방향으로 피벗되며 이것에 의해 도어(2)가 자동으로 닫힌다. 이에 따라 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, 도어(2)의 닫힘 속도는 공기실(12)을 공기가 빠져나가는 속도에 따라 제어됨으로써, 도어(2)의 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 도어 일측을 회전 가능하게 지지하며 열린 상태에서 외력이 제거되면 자동적으로 닫히게 하는 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 사용하게 된다. 이 때, 힌지는 단순히 도어를 회전 가능하게 지지하는 기능만을 수행한다.

따라서 종래 힌지를 통해 설치된 도어는 여는 동작은 물론이고 닫는 동작 역시 사람에 의해 인위적으로 이루어짐으로써, 사용에 상당한 불편이 있다. 즉, 도어를 개방한 상태에서 반드시 닫지 않는다면 상당한 에너지 낭비를 초래하며 산업용 기계의 경우에는 안전사고의 우려가 있다.

한편, 최근에는 도어 상부와 도어프레임 사이에 도어첵(Door check)을 설치하여 도어를 자동으로 닫히게 하는 구성, 또는 유압 또는 공압실린더를 통해 도어를 자동으로 닫히게 하는 구성들이 공지되어 있다. 그러나 이러한 구성들은 상당한 설치비용 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.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

도어프레임에 도어를 회전 가능하게 장착하기 위한 도어용 힌지장치에 있어서;

이 힌지장치는 도어프레임과 도어 중 어느 하나에 장착되며 내벽에는 축방향으로 구획부재가 마련된 실린더바디와; 이 실린더바디의 내부를 길이방향으로 관통하여 피벗 가능하게 배치되며 단부가 도어프레임과 도어 중 다른 하나에 장착되는 힌지축과; 이 힌지축의 외주에 마련되어 일체로 피벗되며 구획부재와 함께 실린더바디의 내부공간을 압력실과 공기실로 구획하는 베인과; 실린더바디의 압력실에 수용 설치되며 내부에 소정압력의 가스가 충전된 가스팩을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 가스팩은 가스가 충전될 수 있도록 내부가 비어 있으며 탄성 변형이 가능한 합성수지 공으로 이루어 진 것을 특징으로 한다.

또한, 가스팩은 우레탄 고무와 실리콘 고무 중 적어도 어느 하나를 통해 이루어 진 것을 특징으로 한다.

또한, 실린더바디내에서 압력실을 형성하는 베인의 일측면에는 가스팩의 일부가 안착되도록 오목한 곡률을 갖는 곡면이 마련되어, 힌지축의 피벗동작 시 가스팩의 탄성 변형이 용이하게 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 가스팩에는 질소가스 또는 헬륨가스 중 적어도 어느 하나가 충전된 것을 특징으로 한다.

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

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

본 발명에 따른 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치는 도어프레임에 도어를 회전 가능하게 장착하기 위한 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 도어프레임(1)과 도어(2) 중 어느 하나에 장착되며 가스팩(50;도 2참조)이 내장된 실린더바디(10)와, 이 실린더바디(10)의 내부를 길이방향으로 관통하여 회전 가능하게 배치되며 단부가 도어프레임(1)과 도어(2) 중 다른 하나에 장착되는 힌지축(20)을 갖추고 있다.{본 발명의 실시 예에서는 실린더바디(10)를 고정브래킷(3)을 통해 도어프레임(1)측에 장착하고, 힌지축(20)을 다른 고정브래킷(4)를 통해 도어(2)측에 장착한 것을 예로 하여 설명한다.}

도 2와 도 3을 참조하면, 실린더바디(10)는 고정브래킷(3)을 통해 도어프레임(1)측에 견실하게 장착되며, 이의 내부에는 길이방향으로 원통형 내부공간이 형성된다. 그리고 실린더바디(10)의 양단부는 밀폐캡(13)을 통해 견실하게 시일링되어 있다.

힌지축(20)은 실린더바디(10)의 내부공간을 축방향으로 관통하며, 양단부는 고정브래킷(4;도 1참조)을 통해 도어(2)측에 견실하게 장착된다. 이에 따라 힌지축(20)을 중심으로 도어(2)가 회전 가능하게 조립되게 된다. 미설명 부호 "5"는 고정브래킷(4)과의 결합을 위해 힌지축(20) 양단부에 끼워져 결합된 부시이다.

또한, 실린더바디(10)의 내부공간에 수용된 힌지축(20)의 중도 외주에는 일체로 회전하는 베인(30)이 길이방향으로 마련된다. 이 베인(30)은 가장자리가 실린더바디(10) 내벽을 향해 돌출되게 이루어져 있어서, 후술하는 구획부재(40)와 함께 실린더바디(10)의 내부공간을 용적이 가변되는 압력실(11)과 공기실(12)로 양분하는 기능을 한다. 그리고 실린더바디(10)의 내부에는 압력실(11)과 공기실(12)로 구획하기 위한 구획부재(40)가 축방향으로 마련된다. 본 발명의 실시 예에서 구획부재(40)는 내면이 힌지축(20)의 외주와 밀착되도록 구성하였다.

이와 같이, 실린더바디(10)의 내부공간은 힌지축(20)과 함께 피벗(pivot)되는 베인(30)과, 고정 배치된 구획부재(40)를 통해 용적이 가변되는 압력실(11)과 공기실(12)로 양분 구획되는데, 이의 상세한 구조는 다음과 같다.

먼저, 구획부재(40)는 실린더바디(10)의 내벽에 길이방향(축방향)으로 마련된다. 또한, 구획부재(40)의 내면은 소정의 곡률면으로 이루어지며, 회전하는 힌지축(20) 외주와 밀착된 상태를 유지한다.

그리고 베인(30)은 앞서 기술한 바와 같이, 힌지축(30)의 외주에 길이방향으로 마련되어 있어서, 힌지축(30)과 함께 일체로 피벗하게 된다. 이러한 베인(30)의 가장자리는 실린더바디(10)의 내벽과 접하며, 힌지축20)과 함께 베인(30)의 회전동작으로 실린더바디(10)의 내부공간은 용적이 가변되는 압력실(11)과 공기실(12)로 양분된다.

이러한 압력실(11)에는 소정압력의 질소가스(51)가 충전된 가스팩(50)이 설치된다. 본 발명의 실시 예에서, 가스팩(50)은 질소가스(51)가 충전될 수 있도록 탄성 변형이 가능한 합성수지 공으로 이루어져 있으며, 여기에는 최대 용적상태에서 대략 1 ~ 2 kgf/cm₂ 정도의 가스압력을 유지하도록 질소가스(51)를 충전하였다. 또한, 가스팩(50)은 탄성 변형이 가능하면서 내구성이 월등한 우레탄 고무 또는 실리콘 고무 등으로 구성하는 것이 바람직하다.

이 때, 압력실(11)의 최대 용적상태는 도어(2)가 완전하게 닫힌 상태이며, 도어(2)가 개방되면서 힌지축(20)과 함께 베인(30)이 피벗되면 압력실(11)의 용적이 점차로 줄어들게 된다. 그리고 압력실(11) 용적이 가변되는 상황에서 가스팩(50) 역시 외형이 가변되게 되는데, 이를 위해 압력실(11)을 형성하는 베인(30)의 일측면과 구획부재(40)의 일측면은 가스팩(50)의 일부가 안착되도록 오목한 곡률을 갖는 곡면(31)(41)으로 이루어져 있다. 이에 따라 힌지축(20)의 피벗동작 시 가스팩(50)의 탄성 변형이 용이하게 이루어지게 된다.

또한, 공기실(12)에는 힌지축(20)의 피벗동작에 따라 벤트홀(14)을 통해 외부공기가 출입될 수 있게 구성된다. 본 발명의 실시 예에서 벤트홀(14)은 공기실(12)과 연통되도록 실린더바디(10)에 천공되어 있다. 따라서 도어(2)의 개방으로 힌지축(20)이 피벗 동작함과 동시에 압력실(11) 용적은 줄어드는 반면에 공기실(12) 용적은 점차 커지게 되는데, 이 때 공기실(12)로는 벤트홀(14)을 통해 외부공기가 유입되게 된다.

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

먼저, 도어(2)가 닫힌 상태에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 압력실(11;도 2참조) 내용적은 최대인 반면에 공기실(12) 용적은 최소인 상태로 유지된다. 이 때에도 압력실(11)에 수용된 가스팩(50)에는 질소가스(51)가 충전된 상태이기 때문에, 힌지축(20)은 도어(2)가 닫히는 방향으로 압력을 전달받는다.

이러한 상태에서, 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 사용자가 도어핸들(미도시)을 잡고 도어(2)를 개방하면(화살표 A 방향), 힌지축(20)과 함께 베인(30)이 실린더바디(10) 내부에서 피벗됨에 따라 압력실(11) 용적은 줄어드는 반면 공기실(12) 용적은 점차로 커진다. 따라서 가스팩(50)내의 질소가스(51) 압력은 점차로 높아지며, 공기실(12)로는 벤트홀(14)을 통해 외부공기가 들어온다. {본 발명의 실시 예에서는 도어(2)를 완전하게 개방하였을 때(도 5참조) 가스팩(50)의 질소가스(51) 충전압이 4 ~ 5 kgf/cm₂ 정도까지 올라가도록 구성하였다.}

또한, 도어핸들은 통상 힌지장치가 부설된 도어(2)의 반대측에 설치되어 있기 때문에, 가스팩(50) 압력이 점차 높아지더라도 지렛대의 원리에 의해 도어(2)를 용이하게 개방할 수 있다.

그리고 사용자가 도어(2)를 개방한 상태에서 손을 놓으면, 가스팩(50)의 가스 팽창압력에 의해 힌지축(20)과 함께 베인(30)은 도어(2)가 닫히는 방향으로 피벗된다. 즉, 외력이 없어지면, 가스팩(50) 질소가스 팽창압력으로 인해 힌지축(20)과 함께 베인(30)이 역방향으로 피벗되며(도 4의 화살표 B 방향 참조), 이로 인해 압력실(11) 용적이 다시 커지면서 도어(2)가 자동으로 닫힌다.

이 때, 힌지축(20)과 함께 베인(30)이 역방향으로 피벗되는 과정에서 공기실(12) 공기는 점차적으로 벤트홀(14)을 통해 외부로 빠져나간다. 따라서 벤트홀(14)을 통해 공기실(12) 공기가 빠져나가는 속도를 제어하면, 도어(2)의 닫히는 속도를 조절할 수 있다. 즉, 공기실(12) 공기가 빨리 빠져나가게 구성하면 도어(2) 닫히는 속도가 빨라지며, 공기실(12) 공기가 서서히 빠져나가게 구성하면 도어(2) 닫힘 작동 역시 서서히 이루어진다.

한편, 이러한 기술적 사상은 도어(2)를 도어프레임(1)에 회전 가능하게 설치하는 힌지장치에 적용한 것을 예로 설명하였지만, 고정브래킷(3)(4) 구조를 개선하여 냉장고 도어 등과 같은 각종 가전제품에도 용이하게 적용할 수 있음은 물론이다.

또한, 가스팩(50)에는 질소가스(51) 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 베인이 피벗되며, 이로 인해 질소가스가 충전된 가스팩 압력이 높아진다. 그리고 도어에서 외력이 제거되면, 질소가스의 팽창압력으로 인해 베인과 힌지축이 역방향으로 피벗되며 이것에 의해 도어가 자동으로 닫힌다. 이에 따라 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 속도는 공기실을 공기가 빠져나가는 속도에 따라 제어됨으로써, 도어의 종류 및 적용분야에 따라 도어 닫힘 속도를 다양하게 조정할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 도어용 힌지장치의 설치상태를 보인 것이다.

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

도 3은 도 2의 Ⅲ - Ⅲ선에 따른 단면도로, 도어용 힌지장치의 내부구조를 보인 것이다.

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

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1..도어프레임 2..도어

10..실린더바디 11..압력실

12..공기실 14..벤트홀

20..힌지축 30..베인

40..구획부재 50..가스팩

Claims (6)

1. 도어프레임(1)에 도어(2)를 회전 가능하게 장착하기 위한 도어용 힌지장치에 있어서;

   상기 힌지장치는;

   상기 도어프레임(1)과 도어(2) 중 어느 하나에 장착되며 내벽에는 축방향으로 구획부재(40)가 마련된 실린더바디(10)와;

   상기 실린더바디(10)의 내부를 길이방향으로 관통하여 피벗 가능하게 배치되며 단부가 상기 도어프레임(1)과 도어(2) 중 다른 하나에 장착되는 힌지축(20)과;

   상기 힌지축(20)의 외주에 마련되어 일체로 피벗되며 상기 구획부재(40)와 함께 상기 실린더바디(10)의 내부공간을 압력실(11)과 공기실(12)로 구획하는 베인(30)과;

   상기 실린더바디(10)의 압력실(11)에 수용 설치되며 내부에 소정압력의 가스(51)가 충전된 가스팩(50)을; 포함하는 것을 특징으로 하는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가스팩(50)은 가스(51)가 충전될 수 있도록 내부가 비어 있으며 탄성 변형이 가능한 합성수지 공으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 가스팩(50)은 우레탄 고무와 실리콘 고무 중 적어도 어느 하나를 통해 이루어 진 것을 특징으로 하는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 실린더바디(10)내에서 상기 압력실(11)을 형성하는 상기 베인(30)의 일측면에는 상기 가스팩(50)의 일부가 안착되도록 오목한 곡률을 갖는 곡면(31)이 마련되어, 상기 힌지축(20)의 피벗동작 시 상기 가스팩(50)의 탄성 변형이 용이하게 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 가스팩(50)에는 질소가스 또는 헬륨가스 중 적어도 어느 하나가 충전된 것을 특징으로 하는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 실린더바디(10)에는 상기 힌지축(20)의 피벗동작에 따라 상기 공기실(12)로 외부공기가 출입될 수 있도록 벤트홀(14)이 천공된 것을 특징으로 하는 자동닫힘 기능을 갖춘 도어용 힌지장치.