KR20070014713A - 자동복귀 힌지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도어 닫힘력을 보강하도록 힌지 상측에 토션스프링을 설치하고 열림력을 최소화하기 위하여 클러치 장치를 구비하며, 하측에는 리턴스프링에 의한 댐핑력을 충분히 제어하기 위한 적어도 하나의 유압회로를 구비함에 따라 장치의 직경을 최소화할 수 있는 자동복귀 힌지장치에 관한 것이다.

상기 힌지장치는 챔버 직경의 축소에 따른 도어 닫힘력의 감소를 보상하도록 체크밸브에 도어 클로징시에 균일한 댐핑력을 제공하는 노치부를 구비한 제1유압회로와, 피스톤의 상승위치에 따라 오일의 유동량(즉, 피스톤의 상승속도)을 가변 제어할 수 있도록 피스톤 로드에 형성된 유로에 유압제어봉이 삽입된 제2유압회로를 구비하여 도어의 닫힘력을 증가시킬 수 있다. 또한, 힌지장치는 체크밸브에 도어 클로징시에 균일한 댐핑력을 제공하는 노치부를 구비한 유압회로를 구비하여 도어 닫힘속도가 일정한 속도로 설정될 수 있고, 리턴스프링을 제거하고 토션스프링과 연계된 클러치 장치만으로 가동체에 대한 복원력을 제공할 수 있다.

본 발명의 힌지장치는 토션스프링과 연계된 클러치 장치와, 유압회로부를 분리 제작하여 도어의 양측에 매입되어 힌지축을 형성하는 구조로 응용 가능하다.

힌지장치, 자동 복귀, 열림력, 닫힘력, 토션스프링, 클러치장치

Description

자동복귀 힌지장치{Hinge Apparatus Having Automatic Return Function}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 대형 도어용 자동복귀 힌지장치를 나타내는 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 자동복귀 힌지장치의 캠샤프트를 나타내는 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 캠샤프트의 승하강 안내홀에서 도어 개방각에 따른 가이드 핀의 위치와 리턴스프링의 압축상태를 나타내는 개략도,

도 4는 도 1에 도시된 자동복귀 힌지장치의 외부클러치를 나타내는 사시도,

도 5는 도 1에 도시된 과압방지밸브의 동작시에 유압흐름을 나타내는 일부 확대단면도,

도 6a 내지 도 6d는 도어의 개방에 따라 클러치 장치의 작동상태를 순차적으로 나타내는 평단면도,

도 7a 내지 도 7c는 제1 실시예에서 도어의 개방에 따라 가동체가 하강할 때의 유압흐름을 순차적으로 나타내는 일부 확대단면도,

도 7d 및 도 7e는 제1 실시예에서 도어의 클로징에 따라 가동체가 상승할 때의 유압흐름을 순차적으로 나타내는 일부 확대단면도,

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 체크밸브가 피스톤에 매입된 구조를 갖는 자동복귀 힌지장치의 특징부를 나타내는 일부 확대 단면도,

도 9a는 제1 실시예의 변형예를 나타내는 자동복귀 힌지장치를 나타내는 단면도,

도 9b는 도 9a에 도시된 제1 실시예의 변형예에 적용된 노치부를 갖는 체크밸브를 나타내는 단면도,

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 2중 유압회로를 구비한 슬림형 자동복귀 힌지장치를 나타내는 길이방향 단면도,

도 11a 내지 도 11c는 제3 실시예에서 도어의 개방시에 가동체가 하강할 때의 유압흐름을 순차적으로 나타내는 일부 확대단면도,

도 11d 및 도 11e는 도어의 클로징에 따라 가동체가 상승할 때의 유압흐름을 순차적으로 나타내는 일부 확대단면도,

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 볼타입 클러치 장치와 2중 유압회로를 구비한 슬림형 자동복귀 힌지장치를 나타내는 길이방향 단면도,

도 13은 볼타입 클러치 장치를 나타내는 사시도,

도 14a 내지 도 14c는 도어 개방시에 볼타입 클러치 장치의 작동상태를 순차적으로 나타내는 평단면도,

도 15는 제4실시예에 따른 슬림형 자동복귀 힌지장치의 분리구조를 나타내는 단면도,

도 16은 도 15에 도시된 분리형 자동복귀 힌지장치를 도어에 적용한 상태를 설명하기 위한 설명도,

도 17은 도 12에 도시된 일체형 자동복귀 힌지장치를 도어에 적용한 상태를 설명하기 위한 설명도이다.

*도면 내 주요 부분에 대한 부호설명*

11: 상부몸통 13: 하부몸통

15: 중앙몸통 21: 제1 경첩

23: 제2 경첩 31,131: 상부캡

32,72,132: 고정피스 33: 하부캡

41: 조절볼트 43: 지지대

45,145: 유압제어봉 47: 실링캡

45a,145a,145c: 고속구간 설정부 45b,145b,145d: 저속구간 설정부

48: 볼베어링 50,150: 캠샤프트

51,151: 샤프트 52a,71a: 체결홈

53,153: 원형몸통 54a: 제1 승하강안내홀

54b: 제2 승하강 안내홀 60,160: 가동체

61,161,610: 피스톤로드 62,62a,162a,162b,620: 피스톤부

63: 과압방지구 63a: 개폐볼

64: 접시스프링 65: 스냅링

66: 지지너트 66a,74b: 관통홀

67,167: 리턴스프링 68a∼68f: 제1∼제6유로

69: 노치부 78: 가이드홀 형성부

70: 가이드핀 71: 외부클러치

73: 내부클러치 74a: 제1 삽입홈

74c: 제2 삽입홈 75: 롤러핀

76,176,276: 토션스프링 77a: 제1 고정홀

77b: 제2 고정홀 78a: 제1 가이드홀

78b: 제2 가이드홀 81, 82, 83, 87, 88: O-링

84: 패킹 85: 부싱

86: 베어링 91: 상부챔버

93: 하부챔버 100: 연결구

115: 몸통 121: 제1 고정부재

123: 제2 고정부재 162a: 제1 피스톤부

162b: 제2 피스톤부 163a: 제1 과압방지구

163b: 제2 과압방지구 164a: 제1 접시스프링

164b: 제2 접시스프링 165a: 제1 스냅링

165b: 제2 스냅링 168a: 제1 유로

168b: 제2 유로 168c: 제3 유로

168d: 제4유로 170,171,631-633: 체크밸브

191a: 제1 상부 챔버 191b: 제2 상부 챔버

193a: 제2 하부 챔버 193b: 제2 하부 챔버

200: 격리구 270: 회전축

271: 클러치 본체 271a,271b: 상부삽입홀

271c,274c: 관통구멍 272: 축디스크

272a,272b: 관통홀 273a,273b: 볼

274: 바디홀더 274a,274b: 하부삽입홀

271d: 4각 돌출부 275: 고정핀

277: 축홀더 278a,278b: 고정홀

300,311: 힌지장치 310: 도어

320: 도어 프레임 321: 축수용부

542: 제1정지부 544,545: 캠선도유지부

630,630a,630b: 과압방지밸브 700,710,720: 클러치장치

A,B: 힌지장치

본 발명은 자동복귀 힌지장치에 관한 것으로, 특히 도어 닫힘력을 보강하도록 힌지 상측에 토션스프링을 설치한 클러치 장치를 구비하고, 하측에는 리턴스프링이 설치된 유압회로를 구비함에 따라 장치의 직경을 최소화하면서 도어의 닫힘력을 극대화시킬 수 있으며, 또한, 챔버 직경의 축소에 따른 도어 닫힘력의 감소를 보상하도록 힌지의 길이를 연장하고 체크밸브를 내장한 피스톤부를 추가하여 유압회로를 추가함에 따라 도어의 닫힘력을 증가시킬 수 있는 슬림형 자동복귀 힌지장치에 관한 것이다.

힌지장치는 필요에 따라 두 개의 부재가 한 축을 중심으로 상호 벌어지거나 접할 수 있도록 연결하는 장치이며, 그 대표적인 예로 도어와 문틀에 사용되는 경첩용 힌지장치(수평방향의 가동부 포함)와, 냉장고, 휴대폰, 노트북 등에 적용 사용되는 개폐용 힌지장치(수직방향의 가동부 포함)가 있다.

종래의 자동 복귀 기능을 갖는 경첩용 힌지장치가 대한민국 공개특허공보 제 2001-0027832호에 기술되어 있다.

이런 종래기술의 경첩용 힌지장치는 도어가 열려지는 경우에 가동측 경첩판의 회전에 따라 전환헤드가 상승하고, 도어가 닫히는 경우에 압축 스프링의 탄성 복원력에 의해 전환헤드가 하강한다. 그리고 경첩용 힌지장치는 환원유로 및 제1 , 제2 속도조절유로를 통해 유동하는 압류의 양을 조절하여 전환헤드의 승하강 속도를 달리함으로써, 도어가 닫히는 속도를 조절한다.

하지만, 상기와 같은 경첩용 힌지장치는 도어의 회전에 따라 승강/하강하는 전환헤드가 한 쌍의 가이드 핀에 의해 유도되고 있고, 가이드 핀이 힌지너클에 고정되며, 4개의 힌지너클 내부에 실린더와 전환헤드가 내장된 구조이므로 가동측 힌지너클이 큰 하중을 받으면서 장기간 회전운동을 하여야 하므로 내구성이 떨어지고 그 구성이 복잡하여 조립생산성이 나쁜 문제점이 있다.

또한, 도어의 자동 복귀를 수행하기 위한 압축스프링은 전환헤드의 상측에 배치되고, 도어의 복귀속도를 조절하기 위한 유압회로가 하측에 배치되어 있어 힌지장치의 전체적인 길이는 축소가 어렵고, 더욱이 압축스프링의 배치공간의 길이가 상측으로만 제한된 구조이므로 도어의 자동 복귀시에 큰 복원력을 제공할 수 없어 대형 도어에 적용이 어렵게 된다.

또한, 힌지장치의 내부와 고정부와 가동부의 연결구조가 경첩용 힌지장치로만 적합하고 도어의 중심과 힌지장치의 중심이 다른 구조에는 적용이 불가능한 구조를 갖고 있다.

또한, 상기 종래기술의 경첩용 힌지장치에는 도어가 일정각도로 개방된 상태에서 회전하지 못하도록 일시 고정하는 수단이 설치되지 않아 그 사용이 불편하다는 단점이 있다.

한편, 한국 등록실용신안 제0271646호에는 유압식 도어 클로저와 스프링식 도어 클로저를 별개로 구성하여 이들을 상호 조합하여 사용함에 의해 경첩형 도어개폐장치를 구성한 예가 개시되어 있다.

종래에는 김치냉장고, 냉장고, 차량용 트렁크 등에 적용되는 좌/우 또는 상/하 회전형 도어의 힌지장치에 대하여는 최적화된 구조가 제안되지 못하였다.

또한 한국 등록특허 제435188호와 같이 다단계의 자동 복귀속도 설정 구조를 안정화시킨 나선형 캠선도를 갖는 단일의 캠샤프트를 이용한 힌지장치가 개시되어 있으나, 이와 같은 종래의 힌지장치는 외측으로 외통을 구비하고 아울러 전체적인 직경이 도어의 두께보다 크게 형성됨에 따라 도어 내로 매입하는 것이 불가능하였다. 만일 상기 종래의 힌지장치를 도어에 매입하여 사용할 수 있도록 캠샤프트 및 챔버의 직경을 줄여서 제작할 경우, 이 힌지장치는 힌지장치로부터 얻을 수 있는 도어 닫힘 시 요구되는 댐핑력을 얻을 수 없어 도어 닫힘력이 감소되고 이에 따라 도어의 자동복귀가 원활하게 이루어지지 못하게 되는 문제를 안고 있다.

더욱이, 종래의 특허출원 제2004-66832호(2004. 8. 24)에서 본 발명자에 의해 제안된 더블 캠샤프트를 사용한 힌지장치의 경우, 닫힘력 감소를 보상하기 위해 설치한 상부 캠샤프트의 경우, 하부 캠샤프트와 마찬가지로 한쌍의 나선형 승하강홀을 구비하는데, 이와 같은 나선형 승하강홀은 회전하는 캠샤프트에 의해 피스톤 로드 및 밸브를 가동시킬 때, 회전방향의 힘이 수직방향으로 변환하면서 약 30%정도 손실되므로, 결국 상부 캠샤프트의 역할은 도어의 닫힘력을 향상시키는 데는 큰 도움이 되지 못한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 도어 닫힘력을 보강하도록 힌지 상측에 토션스프링과 연계된 클러치 장치를 구비하고, 하측에는 리턴스프링이 설치된 유압회로를 구비함에 따라 장치의 직경을 최소화하면서 도어의 닫힘력을 극대화하고 일정각도 이상에서 열림력을 최소화할 수 있는 대형 도어용 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 도어에 매입 가능한 슬림형으로서 챔버 직경의 축소에 따른 도어 닫힘력의 감소를 보상하도록 적어도 하나의 유압회로를 길이방향으로 추가함에 따라 도어의 닫힘력을 증가시킬 수 있는 슬림형 대형 도어용 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 도어에 매입 가능한 슬림형으로서 챔버 직경의 축소에 따른 도어 닫힘력의 감소를 보상하도록 체크밸브에 도어 클로징시에 균일한 댐핑력을 제공하는 노치부를 구비한 제1유압회로와, 피스톤의 상승위치에 따라 오 일의 유동량(즉, 피스톤의 상승속도)을 가변 제어할 수 있도록 피스톤 로드에 형성된 유로에 유압제어봉이 삽입된 제2유압회로를 구비하여 도어의 닫힘력을 증가시킬 수 있는 슬림형 대형 도어용 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 체크밸브에 도어 클로징시에 균일한 댐핑력을 제공하는 노치부를 구비한 유압회로를 구비하여 도어 닫힘속도가 일정한 속도로 설정된 대형 도어용 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 리턴스프링을 제거하고 토션스프링과 연계된 클러치 장치만으로 가동체에 대한 복원력을 제공하며 효율적인 도어의 닫힘력을 제공하는 소형 도어용 슬림형 자동복귀 힌지장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 토션스프링과 연계된 클러치 장치와, 리턴스프링을 내장하고 피스톤의 상승위치에 따라 오일의 유동량(즉, 피스톤의 상승속도)을 가변 제어할 수 있는 유압회로부를 분리 제작하여 도어의 양측에 매입되어 힌지축을 형성하는 구조로 응용 가능한 소형 도어용 슬림형 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 도어가 강풍과 같은 외력에 의해 급속하게 닫히는 경우 상부 챔버내에 발생된 과압에 의해 몸통과 피스톤부의 기밀유지를 위한 각종 O-링의 손상을 방지할 수 있는 과압방지밸브를 구비한 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 캠샤프트의 제1 및 제2 승하강 안내홀에 대한 캠선도를 적절히 설정함에 의해 도어의 개방 상태를 일정한 각도 구간에서 유지할 수 있는 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유압제어봉의 형상, 캠샤프트의 제1 및 제2 승하강 안내홀에 대한 캠선도 및 토션스프링과 연계된 클러치 장치의 조합에 의해 도어의 클로징 속도를 다단계를 제어할 수 있는 자동복귀 힌지장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 문틀 및 도어에 각각 고정되는 제1 및 제2 경첩을 갖는 도어용 힌지장치에 있어서, 상기 제1 경첩의 상/하측에 일주면이 각각 고정된 상/하부 몸통과; 상기 제2 경첩의 일측에 일주면이 고정되며 상기 상/하부 몸통 사이에 선회 가능하게 배치되는 중앙 몸통과; 상기 중앙 몸통의 중간부분에 배치되며 수직방향으로 서로 대향하여 형성된 제1 및 제2 가이드홀을 갖는 가이드홀 형성부와; 상기 상부 몸통에 상단이 고정된 샤프트와, 상기 샤프트에서 연장 형성되며 외주면을 따라 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원형몸통을 구비하고, 도어가 회전될 때 상부 몸통에 가해지는 상대적인 외력에 의해 선회하는 캠샤프트와; 양 단부가 상기 제1, 제2 승하강 안내홀을 통하여 제1, 제2 가이드 홀과 각각 결합되는 가이드 핀과; 선단이 관통하는 가이드 핀에 의해 캠샤프트의 원형몸통 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드가 중앙부에 연결되고 중앙 몸통의 내부를 상/하부 챔버로 구획하는 피스톤부를 구비하고, 캠샤프트의 회전에 따라 승하강하면서 오일이 상/하부 챔버 간에 유동할 수 있는 제1 유로와 적어도 하나의 제2 유로를 각각 피스톤 로드와 피스톤부에 구비한 가동체와; 상기 피스톤부의 적 어도 하나의 제2 유로에 설치되어 도어 개방시에만 하부챔버로부터 상부챔버로 유동하는 오일의 유로를 개방하는 적어도 하나의 체크밸브와; 상기 캠샤프트의 샤프트를 감싸도록 상부 몸통 상단에 결합된 상부캡 및 하부 몸통의 하단에 결합된 하부캡과; 상기 가동체를 탄성적으로 지지하도록 중앙 몸통 내부의 가동체와 하부캡 사이에 설치되어, 도어의 개방 시에 압축되었다가 도어의 복귀시에 상기 가동체를 원위치로 복귀시키는 복원력을 제공하는 리턴스프링과; 일단이 하부캡에 지지되고 선단부가 상기 피스톤 로드의 제1 유로에 삽입되어 도어의 클로징시에 리턴스프링의 복원력에 의해 승강하는 가동체의 승강속도를 제어하도록 가동체의 레벨에 따라 제1 유로를 통하여 하부 챔버로 이동하는 오일의 유동량을 제어하기 위한 유압제어봉과; 상기 도어의 클로징 시에 리턴스프링과 함께 도어의 닫힘력을 보완하기 위해 중앙 몸통의 상부영역에 배치되고 일단이 상부캡에 고정된 토션스프링과; 상기 토션스프링의 타단에 연결되어 도어 개방시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때에 토션스프링의 탄성력 증가를 차단하고, 도어 클로징시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때 토션스프링의 복원력을 복원시키기 위한 클러치 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 단일의 원형 몸통과; 상기 몸통의 중간부분에 배치되며 수직방향으로 서로 대향하여 형성된 제1 및 제2 가이드홀을 갖는 가이드홀 형성부와; 상기 몸통에 상단이 고정된 샤프트와, 상기 샤프트에서 연장 형성되며 외주면을 따라 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원형몸통을 구비하고, 도어가 회 전될 때 몸통에 가해지는 상대적인 외력에 의해 선회하는 캠샤프트와; 양 단부가 상기 제1, 제2 승하강 안내홀을 통하여 제1, 제2 가이드 홀과 각각 결합되는 가이드 핀과; 선단이 관통하는 가이드 핀에 의해 캠샤프트의 원형몸통 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드가 중앙부에 연결되고 몸통의 내부를 상/하부 챔버로 구획하는 피스톤부를 구비하고, 캠샤프트의 회전에 따라 승하강하면서 오일이 상/하부 챔버 간에 유동할 수 있는 제1 유로와 적어도 하나의 제2 유로를 각각 피스톤 로드와 피스톤부에 구비한 가동체와; 상기 피스톤부의 적어도 하나의 제2 유로에 설치되어 도어 개방시에만 하부챔버로부터 상부챔버로 유동하는 오일의 유로를 개방하는 적어도 하나의 체크밸브와; 상기 캠샤프트의 샤프트를 감싸도록 몸통 상단에 결합된 상부캡 및 몸통의 하단에 결합된 하부캡과; 상기 가동체를 탄성적으로 지지하도록 몸통 내부의 가동체와 하부캡 사이에 설치되어, 도어의 개방 시에 압축되었다가 도어의 복귀시에 상기 가동체를 원위치로 복귀시키는 복원력을 제공하는 리턴스프링과; 일단이 하부캡에 지지되고 선단부가 상기 피스톤 로드의 제1 유로에 삽입되어 도어의 클로징시에 리턴스프링의 복원력에 의해 승강하는 가동체의 승강속도를 제어하도록 가동체의 레벨에 따라 제1 유로를 통하여 하부 챔버로 이동하는 오일의 유동량을 제어하기 위한 유압제어봉과; 상기 도어의 클로징 시에 리턴스프링과 함께 도어의 닫힘력을 보완하기 위해 몸통의 상부영역에 배치되고 일단이 상부캡에 고정된 토션스프링과; 상기 토션스프링의 타단에 연결되어 도어 개방시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때에 토션스프링의 탄성력 증가를 차단하고, 도어 클로징시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때 토션스프링의 복 원력을 복원시키기 위한 클러치 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치를 제공한다.

따라서 상기한 본 발명에서는 힌지장치 내에 리턴스프링 및 토션스프링을 함께 설치하여 도어의 개방 복귀 말기에 발생하는 도어의 닫힘력 손실을 보상함과 동시에 클러치장치에 의해 도어의 열림력을 감소시켜 무거운 대형도어를 적은 힘으로 손쉽게 개방할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명의 힌지장치는 초소형 직경이 요구되는 각종 도어의 내측에 매입될 수 있도록 슬림형으로 형성되어, 도어에 설치 시 전체적인 외관을 심플하게 유지할 수 있으며, 아울러 직경 축소에 따른 댐핑력의 저하를 적어도 하나의 유압회로를 연장 형성함에 의해 대형 및 소형 도어에도 적용이 이루어질 수 있는 이점이 있다.

(실시예)

첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 자동복귀 힌지장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동복귀 힌지장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동복귀 힌지장치의 캠샤프트를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 캠샤프트의 승하강 안내홀에서 도어 개방각에 따른 가이드 핀의 위치와 리턴스프링의 압축상태를 나타내는 개략도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동복귀 힌지장치의 외부클러치를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도어의 클로징이 빠른 속도로 진행됨에 따라 힌지 내에 과압이 발생될 때 과압방지밸브의 유압흐름을 나타내는 일부 확대단면도이다.

1. 제1 실시예

1-1. 힌지장치 전체 구조

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동복귀 힌지장치는 상부 몸통(11), 중앙 몸통(15) 및 하부 몸통(13)이 동일 축방향으로 길이방향을 따라 배치되고, 상기 상/하부 몸통(11, 13)은 도어에 고정된 제1 경첩(21)의 상/하측에 각각 결합되며, 중앙몸통(15)은 문틀에 고정된 제2 경첩(23)의 일측에 각각 결합된다.

상기 제1 및 제2 경첩(21,23)은 본 제1 실시예에서 문틀 및 도어에 각각 고정된 경우를 예시였으나, 사용시에는 이에 국한되지 않고 제1 및 제2 경첩 중 어느 하나가 문틀에 결합될 때 나머지 하나는 도어에 고정 결합되어 사용되는 것이 가능하다.

또한 상기 상부 몸통(11)의 상측 및 하부 몸통(13)의 하측에는 힌지장치의 내부를 클로즈하기 하기 위한 상부캡(31) 및 하부캡(33)이 각각 결합되어 있으며, 상기 상부 몸통(11) 및 중앙 몸통(15)의 내측에는 도 1과 같이 캠샤프트(50)가 삽입된다.

아울러, 상기 캠샤프트(50)는 도어의 개폐 시에 도어의 회전력을 전달받아 도어의 회전방향과 동일방향으로 회전할 수 있도록 샤프트(51)의 상측이 상부 몸통(11) 및 상부캡(31)을 관통하는 한쌍의 고정피스(32)에 의해 고정된다. 즉, 상기 한쌍의 고정피스(32)의 선단이 샤프트(51) 상측에 형성된 체결홈(52a) 까지 삽입되면서 캠샤프트(50)는 상부 몸통(11)의 회전과 함께 회전할 수 있도록 고정된다.

더욱이, 상기 샤프트(51)의 하단에 연장 형성된 원형몸통(53)에는 내측에 하기에 설명하는 가동체(60)의 피스톤로드(61) 상단이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 공간부를 갖고, 또한 외주면을 따라 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)을 구비한다. 상기 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)은 도 3에 도시된 바와 같은 캠선도 각도를 갖고 있으며, 상기 캠선도에 대해서는 힌지장치의 작동 설명과 함께 하기에서 상세하세 설명한다.

한편, 도 1에 도시된 가동체(60)는 피스톤 로드(61) 상단이 가이드 핀(70)에 의해 관통되고, 상기 가이드 핀(70)은 양단이 상기 원형몸통(53)의 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)에 의해 가이드 되도록 관통된다.

더욱이, 상기 피스톤 로드(61) 중앙 하측에는 상기 중앙 몸통(15)의 외주면에 접하는 직경을 갖고 동시에 중앙 몸통(15) 내의 오일 챔버를 상/하부 챔버(91, 93)로 분할하는 피스톤부(62)가 일체로 형성되어 있으며, 피스톤부(62)의 하측에는 과압방지밸브(630)를 형성하는 과압방지구(63)가 피스톤 로드(61)의 하부에 중앙이 관통 결합된 상태로 배치된다.

이 경우, 피스톤 로드(61)는 그의 하단으로부터 상부로 형성된 제1 유로(68a)가 형성되고, 상기 제1 유로(68a)의 상단과 피스톤 로드(61)의 외주를 연통하는 제2 유로(68b)가 형성된다. 또한 피스톤부(62)는 수직방향으로 관통되는 다수의 제3 유로(68c)를 구비한다.

한편, 상기 과압방지밸브(630)는 도 5와 같이 중앙 몸통(15)의 내경보다 다소 작게 형성된 과압방지구(63)를 구비하고 있으며, 그 결과 과압방지구(63)의 외 경과 중앙 몸통(15)의 사이에는 상부 챔버(91) 내의 오일이 하부 챔버(93)로 유입되는 제6 유로(68f)가 형성된다.

또한, 상기 과압방지구(63)의 하측에는 접시스프링(64)과, 접시스프링(64)을 고정하기 위한 스냅링(65)이 순차적으로 피스톤 로드(61) 하단에 관통 결합된다.

상기한 구조의 과압방지밸브(630)는 하기 설명과 같이 사용자가 정상적인 속도로 도어를 클로징하는 경우에는 작동되지 않게 되고, 강풍과 같은 큰 힘을 갖는 외력이 작용하여 도어가 급속하게 클로징하는 경우에만 작동된다. 즉, 후술하는 바와 같이 정상적인 속도로 도어가 개폐되는 경우에는 과압방지구(63)에 매입된 개폐볼(63a)의 작용에 따라 형성되는 적어도 한쌍의 체크밸브(631)가 작용하여 유로를 형성하게 된다(도 7d 참조).

상기 접시스프링(64)은 과압방지구(63)를 피스톤부(62) 하단에 소정 압력으로 탄력적으로 지지하고 있으며, 상부 챔버(91) 내에서 발생된 과압이 접시스프링(64)의 탄성력보다 크게 되는 경우, 오일의 압력에 의해 과압방지구(63)가 하방향으로 이동하게 된다. 과압방지구(63)가 하방향으로 이동하게 되면, 피스톤부(62)의 하면과 과압방지구(63)의 상면 사이에 제5 유로(68e)가 형성되며, 상부 챔버(91)의 오일이 제5 및 제6 유로(68e, 68f)를 통해 하부 챔버(93)로 대량으로 유입하여 과압상태를 해제한다. 그 결과, 상부 챔버(91)의 과압에 의해 중앙몸통(15)과 피스톤부(62) 주변에 기밀유지를 위해 배치된 각종 O-링(81-83,87,88) 중 하나가 파괴되거나 몸통이 파손되어 오일이 새는 문제를 미연에 방지할 수 있다.

그러나, 도어의 정상적인 클로징에 따라 상부 챔버(91) 내에서 발생된 압이 접시스프링(64)의 탄성력보다 작게 되는 경우, 오일의 압력에 의해 과압방지구(63)는 하방향으로 이동되지 않는다. 이와 같이 과압방지구(63)가 하방향으로 이동하지 않고 탄력적으로 피스톤부(62)의 하면과 접촉된 상태를 유지하게 되면, 피스톤부(62)의 하면과 과압방지구(63)의 상면 사이에 제5 유로(68e)는 형성되지 않으며, 상부 챔버(91)의 오일은 개폐볼(63a)의 작용에 따라 유로의 크기가 결정되는 적어도 한쌍의 체크밸브(631)를 거쳐 제4유로(68d)를 통하여 하부 챔버(93)로 이동한다. 또한, 도어가 개방되는 경우에는 제4유로(68d)와 체크밸브(631)를 거쳐 하부 챔버(93)로부터 상부 챔버(91)로 오일이 이동하게 된다.

이 경우, 상기 접시스프링(64)은 과압 발생 시 과압방지구(63)를 이동시킬 수 있는 정도의 탄력계수를 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 피스톤 로드(61)의 끝단에는 지지너트(66)가 나사 결합되어 있으며, 상기 지지너트(66)의 역할은 가동체(60)를 탄력적으로 지지하기 위한 리턴스프링(67)의 탄성력이 상기 접시스프링(64)의 탄성력에 직접적으로 영향을 주지 않도록 하여 챔버 내의 과압 방지기능을 원활하게 수행할 수 있도록 하는 것이다.

상기 도 1에 도시된 제1 실시예에서는 과압방지밸브(630)의 채용을 위하여 체크밸브(631)가 피스톤부(62)로부터 분리되어 과압방지구(63) 내에 내장된 형태로 구현되었다. 그러나, 과압방지밸브(630)의 채용은 필수적인 사항이 아니며, 과압방지밸브(630)를 채용하지 않는 경우 체크밸브(631)는 피스톤부(62)에 형성된 제3유로(68c) 대신에 내장된 구조를 가질 수 있다. 체크밸브가 피스톤부에 일체로 형성된 예를 도 8에 제2 실시예로 도시하였다.

이러한 과압방지밸브의 채용여부와 체크밸브의 설치장소는 후술하는 다른 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.

아울러, 상기 리턴스프링(67)의 하단은 중앙 몸통(15) 하단에 배치되어 하부 챔버(93)를 실링하기 위한 실링캡(47)이 결합되어 있다. 또한, 상기 하부캡(33)과 실링캡(47) 사이에는 볼베어링(48)이 설치되어 중앙 몸통(15)과 하부 몸통(13) 간의 원활한 회전이 가능하다.

또한, 상기 피스톤 로드(61)의 제1 유로(68a)에는 오일의 유입량을 제어하도록 선단이 삽입된 유압제어봉(45)이 설치되며, 상기 유압제어봉(45)은 하부캡(33)에 설치된 지지대(43)에 의해 하단이 고정된다. 상기 유압제어봉(45)의 구체적인 구조는 추후 설명한다.

아울러, 상기 지지대(43)는 내측에 하부캡(33)의 중앙에 수직으로 결합된 조절볼트(41)가 결합되어 있어, 이 조절볼트(41)의 정회전/역회전에 따라 유압제어봉(45)의 레벨을 설정함으로써 제1 유로(68a)를 통과하는 오일량을 자유롭게 설정할 수 있고, 그 결과 도어의 자동 복귀속도가 결정된다.

1-2. 클러치 장치

한편, 도어의 클로징시에 닫힘력 향상을 위해 중앙 몸통(15) 내부 상측에는 토션스프링(76)이 샤프트(51)를 감싸는 상태로 배치되며 도어의 회전에 따라 상기 토션스프링(76)에 발생하는 탄성력을 제어하기 위해 토션스프링(76) 하단에 이와 연계되어 클러치 장치(700)가 배치된다.

상기 클러치 장치(700)는 고정피스(72)에 의해 중앙 몸통(15)의 내부 중앙에 고정되는 외부클러치(71)와, 상기 외부클러치(71) 상단에 하단이 회전가능하게 삽입되고 내부 공간에 캠샤프트(50)의 샤프트(51)를 회전 가능하게 접촉된 상태로 지지하는 내부클러치(73)와, 상기 외부/내부 클러치(71, 73) 사이에 배치되어 샤프트(즉, 도어)의 개방각도에 따라 내부클러치(73)를 샤프트(51)와 결합시키거나 분리시키는 역할을 하는 한쌍의 롤러핀(roller pin)(75)으로 이루어진다.

또한, 상기 토션스프링(76)은 상단이 상부캡(31)의 하단에 형성된 제1 고정홀(77a)에 의해 고정되고, 하단이 내부클러치(73)의 상단에 형성된 제2 고정홀(77b)에 의해 각각 고정된다. 따라서, 도어 개방시에 캠샤프트(50)가 회전하면 이에 연동하여 내부클러치(73)도 예를들어, 0-90° 범위에서 함께 회전하면서 토션스프링(76)은 비틀림 변형이 이루어지게 된다. 그후 클러치 장치(700)의 클러칭 정지개시각인 90°에 도달하는 경우는 클러칭이 작동되어 토션스프링(76)의 비틀림 변형은 정지되고 캠샤프트(50)만이 회전된다.

상기한 도 6a 내지 도 6d에 도시된 클러치 장치(700)는 클러칭 정지개시각이 90°인 경우를 도시한 것으로서, 이는 리턴스프링을 사용하지 않고 토션스프링만을 사용하는 소형 도어에 적합한 슬림형 자동복귀 힌지장치에 적용되는 예이다.

따라서, 리턴스프링(67)과 토션스프링(76)이 모두 필요한 대형 도어용 자동복귀 힌지장치에 있어서는 클러치 장치(700)의 클러칭 정지개시각을 원하는 각도에 맞추어서 설정하는 것이 가능하며, 예를들어, 30°로 설정할 수 있다.

이와 같이 클러칭 정지개시각을 30°로 설정하는 경우는 캠샤프트(50)가 초기상태일 때를 기준으로 외부클러치(71)의 상단에 형성되는 제2 삽입홈(74c)의 위 치를, 샤프트(51)의 외주에 형성된 제1 삽입홈(74a) 및 내부클러치(73)에 형성된 관통홀(74b)로부터 30° 회전된 위치에 배치된다.

한편, 상기 한쌍의 롤러핀(75)은 단면이 원형으로 이루어지는 핀형상으로서, 샤프트(51)의 외주에 대응 형성되며 단면이 반구형인 한쌍의 제1 삽입홈(74a), 내부클러치(73)에 형성된 관통홀(74b) 및 도 4와 같이 외부클러치(71)의 상단에 형성되며 단면이 반구형인 제2 삽입홈(74c) 사이를 이동 가능하도록 삽입된다. 상기 한쌍의 롤러핀(75)을 통해 클러칭되는 과정은 후술하는 힌지장치의 작동 설명과 함께 상세히 설명한다.

한편, 상기 외부클러치(71)는 도 4와 같이 원통부분이 하부로 연장 형성되고 양측에 상기 가이드 핀(70)의 양단이 수직으로 슬라이딩 가능하게 거치되는 제1 및 제2 가이드홀(78a, 78b)을 구비한 가이드홀 형성부를 일체로 구성한다. 이 경우, 상기 가이드 핀(70)은 상기 피스톤 로드(61), 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b) 및 제1 및 제2 가이드홀(78a, 78b)을 동시에 관통하는 상태로 되며, 도어 회전 시 제1 경첩(21)이 함께 회전하여 캠샤프트(50)가 회전하면, 가이드 핀(70)이 제1 및 제2 가이드홀(78a, 78b)을 따라 수직 하방향으로 이동하게 되고, 동시에 가동체(60)는 리턴스프링(67)에 탄력 지지된 상태로 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)을 따라 회전하면서 하방향으로 소정 거리 하강한다.

도 1에서 미설명 부재번호 81, 82, 83, 87 및 88은 기밀유지를 위한 O-링이며, 84는 패킹, 85는 부싱, 86은 트러스트 베어링을 각각 나타낸다.

상기 트러스트 베어링(86)은 캠샤프트(50)가 회전할 때 중앙 몸통(15)에 고 정되어 있는 외부클러치(71)의 내향 돌기부의 하부면과 캠샤프트(50)의 원형몸통(53) 상부면 사이에서 발생되는 회전마찰 및 소음을 감소시키는 역할을 한다.

1-3. 가동체의 승하강 안내 구조

이하에 상기 가동체(60)의 상승 및 하강 안내구조에 대하여 상세하게 설명하며, 더불어 도어의 닫힘력을 보강하기 위한 토션스프링(76)의 탄성력 제어를 위한 클러치 장치의 클러칭 과정을 함께 설명한다.

도 6a∼도 6d는 도어의 개방에 따라 클러치 장치의 작동상태를 순차적으로 나타내는 평단면도이고, 도 7a∼도 7c는 도어의 개방에 따라 가동체가 하강할 때의 유압흐름을 순차적으로 나타내는 일부 확대단면도이고, 도 7d 및 도 7e는 도어의 클로징에 따라 가동체가 승강할 때의 유압흐름을 순차적으로 나타내는 일부 확대단면도이다.

먼저, 캠샤프트(50)의 원형몸통(53)에 형성된 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)은 도 3과 같이 도어 개방각에 연동하여 피스톤부의 승하강을 안내하는 4개의 구간(a-d), 즉, 도어 개방각이 0-15° 사이의 제1 구간(a)과, 도어 개방각이 15-90° 사이의 제2 구간(b)과, 도어 개방각이 90-130° 사이의 제3 구간(c)과, 도어 개방각이 130-160° 사이의 제4 구간(d)으로 나누어진다.

상기 4개의 구간(a-d) 중 제1 구간(a)은 상기 가동체(60)의 피스톤부(62)가 승하강하는 개방각이 0-15° 사이의 구간으로서 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)의 캠선도 각도(α)는 제2구간(b)의 각도(β)보다 상대적으로 더 큰 45∼65° 범위로 설정하여 피스톤부(62)의 상승시 효율을 증대시켜서 유압회로의 저항과 리 턴스프링(67)의 비례적인 복원력 저하로 인한 닫힘력 손실을 보완하고 있고, 이 때의 유압회로 상태는 도 7b에 대응한다. 단, 도 7b의 오일 흐름방향은 도어를 개방할 때의 경우는 나타낸 것이다.

상기 제1 구간(a), 즉 개방각이 0-15° 사이의 구간에서는 사용자의 안전을 위하여 미리 90-15° 사이의 구간에서 체크밸브(631)에 의해 도어의 복귀속도를 일정속도로 제한하여 지연시키고 있고, 리턴스프링(67)의 탄성복원력도 거의 소진되어 가는 중에 있다. 그러나, 도어의 자동 복귀를 완성하기 위해서는 도어에 설치된 래치가 문틀에 설치된 잠금장치에 결합될 수 있는 닫힘력을 갖고 있어야 한다.

이를 위해 본 발명에서는 도어, 특히 대형 도어의 자동복귀 시에 후술하는 바와 같이 개방각 30°에서 클러칭(clutching)되어 30°를 초과할 때 토션스프링(76)의 역트위스팅을 정지시키고, 개방각 30° 미만으로 될 때 클러칭 동작을 해제하여 역트위스팅된 토션스프링(76)의 복원력을 캠샤프트(50)에 작동시키는 클러치 장치(700)를 구비하고 있다.

따라서, 제1 구간(a)에서는 도어 개방시에 체크밸브(631)가 동작하지 않고 토션스프링(76)은 개방각에 비례하여 역트위스팅이 이루어지고, 리턴스프링(67)도 개방각에 비례하여 압축된다. 그러나, 도어의 자동복귀 시에는 개방각 30° 미만에서부터 클러치 장치(700)의 클러칭 동작이 해제되어 역트위스팅 상태에 있는 토션스프링(76)으로부터 복원력이 내부클러치(73) 및 캠샤프트(50)를 오른나사 방향으로 회전시킨다. 그 결과, 피스톤부(62)를 상승시키는 리턴스프링(67)의 탄성력에 토션스프링(76)의 탄성력이 부가되어 도어를 초기위치로 완전 복귀(잠금)시키게 된 다.

이 경우, 종래의 더블 캠샤프트 구조를 갖는 힌지장치에 비하여 도어 개방 시에 발생하는 탄성력의 거의 대부분을 도어 닫힘력으로 환원할 수 있으므로 피스톤부(62)의 상승 시 효율을 증대시켜서 닫힘력 손실부분을 보완하고 있다.

또한 제2 구간(b), 즉 개방각 15-90° 사이의 구간에서는 도어 개방시에 체크밸브(631)가 동작하지 않고 토션스프링(76)은 클러치 장치(700)의 작동각도를 예를들어, 30°로 설정되어 있는 경우 개방각 15-30° 사이의 구간에서는 개방각에 비례하여 역트위스팅이 이루어지고, 리턴스프링(67)도 개방각에 비례하여 압축된다. 또한, 도어의 개방에 따라 개방각 30-90° 사이의 구간에서는 클러치 장치(700)의 작동에 따라 토션스프링(76)은 역트위스팅이 정지된 상태가 되며, 리턴스프링(67)만이 피스톤부(62)의 하강에 따라 압축된다.

종래의 힌지장치에서는 도어 개방 시 도어를 0°에서부터 완전 개방되는 160°까지 갈수록 도어 개방에 소요되는 열림력은 개방각에 정비례하여 증가하게 되어 제2 구간(b), 즉 15°부터는 도어를 개방하는데 많은 힘을 필요로 하였으나, 본 발명의 경우에는 제1 구간(a)에서는 도어의 닫힘력을 보존하기 위해 종래와 유사한 열림력이 필요로 하지만 제2 구간(b)의 개방각 30°부터는 클러치 장치(700)의 작동에 따라 토션스프링(76)은 역트위스팅을 정지시킬 수 있어 개방각 30° 이내의 구간에 비하여 열림력이 크게 감소되어 무거운 대형도어를 손쉽게 개방할 수 있다.

한편, 제2 구간(b)에서는 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)의 캠선도 각도(β)를 제1구간(a)의 각도(α)보다 상대적으로 더 작은 10-45° 범위로 설정하 여, 도어를 열 때 캠샤프트(50)의 회전효율을 비례적으로 증대시켜 도어의 개방에 비례하여 증가하는 열림력 상승부분을 보완하게 된다.

또한, 피스톤부(62)가 정지한 상태인 제3 구간(c), 즉 개방각 90-130° 범위에서는 캠선도 각도를 제로(0)로 설정하여 리턴스프링(67)에 의한 자동 복귀를 차단하는 구간으로서, 도어가 개방된 상태의 각도를 유지하며, 리턴스프링(67)의 복원력이 가장 크게 된다. 제4 구간(d)은 제3 구간(c)에서 상부방향으로 경사지게 형성되어 가이드 핀(70)이 걸림에 의해 이동하지 못하도록 정지되는 정지력 강화구간이다. 이 경우 제4 구간(d)은 도어 개방각이 130-180° 사이로 되도록 연장 형성되는 것도 가능하다.

한편, 압축된 리턴스프링(67)의 반발력으로 가이드 핀(70)이 상승하는 경우에는 피스톤부(62)가 상승할 수 있는 한계점 부근에서 상부 챔버(91)의 유압이 리턴스프링(67)의 탄성력보다 크게 작용하여, 피스톤부(62)가 역방향으로 급격히 하강할 수 있다.

또한, 가이드 핀(70)은 제3구간(c)에서 제2 구간(b)으로 진입하는 초기에 불규칙적인 운동으로 내부 소음과 내부 구성요소들의 파손을 일으킬 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)에는 제1 캠선도 유지부(544)와 제2 캠선도 유지부(545) 사이의 경계부는 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 제1 캠선도 유지부(544)와 제2 캠선도 유지부(545)를 승하강 안내홀(54a)과 일정한 간격으로 대향곡면을 설정하였다.

1-4. 유압제어봉 구조

상기 제1 실시예의 유압제어봉(45)은 단일 유압회로의 제어에 적합하도록 도 7a 내지 도 7e에 도시된 바와 같은 오일의 유동량이 큰 고속구간(Fast) 설정부(45a)와 오일의 유동량이 적은 저속구간(Slow) 설정부(45b)가 상하로 배치되어 이루어져 있다.

상기 고속구간 설정부(45a)는 체크밸브(631)가 작동되지 않을 때(OFF 상태), 즉 도어의 개방(피스톤 하강)시의 오일의 유동량과 비교하여 비교적 많은 양의 오일 유동이 가능하게 1/2 정도의 오일 유동이 이루어질 수 있도록 동일한 직경으로 설정되어 있고, 저속구간 설정부(45b)는 체크밸브(631)가 OFF 상태일 때의 오일의 유동량과 비교하여 피스톤부(62)가 상승함에 따라 약 1/2∼1/80 정도의 유동량 가변이 이루어지도록 상부로부터 하부로 직경이 증가하도록 테이퍼져 있다.

이 경우, 상기 피스톤부(62)가 상승할 때 고속구간 설정부(45a)의 일부라도 제1 유로(68a)의 내부에 진입하고 있지 않는 구간에서는 상부 챔버(91)로부터 하부 챔버(93)로 이동하는 오일의 이동량이 크게 되어 고속의 도어 복귀가 이루어질 수 있게 된다.

또한, 상기 피스톤부(62)가 상승할 때 저속구간 설정부(45b)의 일부가 제1 유로(68a) 내부에 진입하고 있는 구간에서는 상부 챔버(91)로부터 하부 챔버(93)로 이동하는 오일의 이동량이 피스톤부(62)의 상승위치에 따라 점차적으로 증가하게 되어 리턴스프링의 복원력 감소를 보상하도록 하고 있다.

상기 고속구간 설정부(45a)와 저속구간 설정부(45b)는 자동복귀 힌지장치가 적용되는 대상에 따라 각 구간의 길이를 가변하여 설정하며, 저속구간 설정부(45b) 의 테이퍼량이 결정된다.

예를들어, 건자재용 도어(방화용 철문 등)에 있어서는 화재발생시에 반듯이 닫혀져야 하는 것이므로 고속구간 설정부(45a)의 개시가 예를들어, 도어 개방각 30°부터 시작되며, 가전용 소형 도어나 실내 방문 등의 경우는 도어 개방각이 예를들어, 5°에서 시작하게 되고, 김치냉장고와 같이 상하 회전형 도어에 있어서는 고속구간의 설정이 필요없어 고속구간 설정부(45a)를 두지 않고 저속구간 설정부(45b)만으로 이루어진다.

1-5. 힌지장치의 동작

이하에 도 6a∼도 6d 및 도 7a∼도 7e를 참고하여 본 발명의 힌지장치에 대한 전체 동작을 설명한다. 이 경우 도 6a 내지 도 6d에 도시된 클러치 장치(700)는 클러칭 정지개시각이 90°로 설정되어 있으나, 본 설명에서는 토션스프링과 리턴스프링을 모두 채용하는 대형 도어의 힌지장치를 설명하는 것이므로 클러칭 정지개시각이 30°로 설정되어 있는 경우를 예를들어 힌지장치 동작을 설명한다.

1-5-1. 도어 개방시

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 힌지장치는 도 6a 및 도 7a와 같이 도어가 닫혀진(즉, 정지된) 상태에서 이를 개방시키면 도 7b와 같이 유압회로가 설정된다. 즉, 도어가 열릴 때 제1 경첩(21)을 통하여 캠샤프트(50)의 샤프트(51)에 외부 회전력이 전달됨으로써, 그 내부의 구성요소들이 다음과 같이 작동된다.

도어가 닫혀져 있는 도 6a 및 도 7a의 초기상태에서 사용자가 도어를 열면, 상기 캠샤프트(50)의 샤프트(51)와 내부클러치(73)가 도 6b와 같이 한쌍의 롤러핀 (75)을 포함한 상태로 왼나사 방향으로 회전하면서 토션스프링(76)도 역 트위스팅되면서 탄성력이 발생하게 된다. 이와 동시에 캠샤프트(50)에 왼나사 방향의 회전력이 전달되므로, 제1, 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)과 외부클러치(71)에 형성된 한쌍의 제1 및 제2 가이드홀(78a, 78b)에 양단부가 삽입되어 있는 가이드 핀(70)은 캠샤프트(50)의 회전에 따라 제1, 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)을 따라 하부방향으로 이동된다.

이 경우, 도 7b에 도시된 바와 같이, 하부방향으로 이동하는 가이드 핀(70)과 피스톤 로드(61)를 통하여 연동하는 피스톤부(62)에는 하부방향으로 이동하려는 힘이 작동하게 된다.

이에 따라 상기 피스톤부(62) 하측 즉, 하부 챔버(93)에 위치한 오일은 제1 유로(68a) 및 제2 유로(68b)를 통해 상부 챔버(91)로 이동하고, 동시에 과압방지구(63)의 다수의 개폐볼(63a)이 상방향으로 이동하면서 제4유로(68d)가 오픈됨에 따라 제4 유로(68d) 및 제3 유로(68c)를 통해 상부 챔버(91)로 이동한다. 즉, 도어의개방시에 체크밸브(631)는 OFF 상태로 되어 이를 통해 많은 양의 오일이 빠르게 하부 챔버(93)로부터 상부 챔버(9)로 이동한다.

그러면, 상기 가이드 핀(70)은 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)에서의 작동상태와 같이 제1 및 제2 구간(a, b)에서 이동하면서 가동체(60)의 지지너트(66)는 리턴스프링(67)을 압축하며 하강하게 된다.

또한, 피스톤 로드(61)가 하향 이동하면서 도 7c와 같이 도어의 개방각이 30°를 넘어서게 되면 제1 유로(68a) 속으로 테이퍼 형성된 유압제어봉(45)의 저속구 간 설정부(45b)가 진입하면서 제1 유로(68a)를 통한 오일 통과량이 감소하게 되나, 대부분의 많은 양의 오일은 OFF 상태의 체크밸브(631)를 통하여 빠르게 하부 챔버(93)로부터 상부 챔버(9)로 이동하므로 피스톤부(62)는 빠르게 하강한다.

더욱이, 도어의 회전각이 30°가 되면 도 6c와 같이 한쌍의 롤러핀(75)이 내부클러치(73)의 제1 삽입홈(74a)으로부터 이탈되어 외부클러치(71)의 제2 삽입홈(74c)으로 삽입되어, 도어의 회전각이 30° 이상이 될 경우, 도 6d와 같이 내부클러치(73)의 회전이 중단되고 캠샤프트(50)의 샤프트(51) 만이 회전함에 따라 토션스프링(76)의 탄성력 증가는 도어의 회전각의 30°를 기준으로 하여 멈추게 된다.

이 경우 제1 삽입홈(74a)에 걸리는 롤러핀(75)은 그 중심점 이하로 삽입되어 있다. 따라서, 도 6c에서 롤러핀(75)은 토션 스프링(76)에 의해 비틀림 힘을 받게 되면 제2 삽입홈(74c)에 도달할 때 바깥으로 뻗어나가는 힘이 작용하여 제2 삽입홈(74c)으로 빠져나가게 된다.

그리고, 상기 토션스프링(76)의 탄성력 증가가 멈춘 상태에서 상기 가이드 핀(70)은 캠샤프트(50)가 지속적으로 회전하는 경우에 도어 회전각이 90°인 제3 구간(c)에 도달하게 되고, 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)의 제3구간(c)의 제1 정지부(542)에 의해 그 이동이 제한됨에 따라 피스톤부(62)는 하사점에 위치한 상태에서 정지상태로 유지된다.

따라서, 본 발명에서는 일반적으로 사용자가 많이 이용하는 개방각 30-90° 사이의 도어를 개방할 때 개방각 30° 이내의 구간에 비하여 열림력이 크게 감소되어 무거운 대형도어를 손쉽게 개방할 수 있다.

한편, 상기 실시예에서는 도어 회전각이 90-130°인 제3 구간(c)을 정지구간으로 설정하고 있으나, 이러한 정지구간은 필요에 따라 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)의 제1 정지부(542)의 위치를 이동하거나 그 폭을 줄이거나 늘려서 설정함에 의해 예를들어, 60-100° 또는 90-100°로 수정하는 것이 가능하다.

1-5-2. 도어 클로징시

한편, 도어가 닫힐 경우, 도 7d와 같이 사용자가 도어의 개방각이 90° 이내로 되게 도어를 닫거나 또는 도어를 열었다가 도어의 개방각이 90° 이내에서 놓게 되면 도어는 초기위치로 자동 복귀동작을 수행한다.

도어의 개방각이 90°일 때, 즉 정지상태일 때 사용자가 도어를 회전시켜 캠샤프트(50)에 오른나사 방향으로 약간의 외력이 전달되면, 가이드 핀(70)은 제1 정지부(542)를 지나 제3구간(c)을 벗어나게 된다. 이 경우 압축상태의 리턴스프링(67)의 탄성력은 피스톤부(62)의 상부면에 가해지는 상부 챔버(91)의 오일의 압력보다 더 크게 설정되어야 한다.

그러면, 피스톤부(62)는 압축된 리턴스프링(67)의 강한 반발력으로 상부방향으로 이동하기 시작하고, 피스톤부(62)에 연결된 가이드 핀(70)도 제1 및 제2 승하강 안내홀(54a, 54b)의 제2 구간(b), 즉 10∼45°의 완만한 경사각도의 승하강 안내부(541)와 제1 및 제2 가이드홀(78a,78b)을 따라 수직으로 상승한다. 그 결과 캠샤프트(50)는 오른나사 방향으로 회전하여 도어를 초기위치로 복귀시키려고 한다.

이 때, 상부 챔버(91)의 오일은 도 7d와 같이 상승하는 피스톤부(62)에 의해 압력을 받으면 각각 제3 및 제4 유로(68c, 68d)를 통해 하부 챔버(93)로 이동하려 는 압력이 발생된다. 이 경우, 다수의 개폐볼(63a)이 다수의 제4 유로(68d)를 각각 클로징함에 따라 각 체크밸브(631)가 ON 상태가 되어, 제4 유로(68d)를 통하여 흐르지 못하고 원통 몸통(53)과 피스톤 로드(61) 사이의 공간을 통하여 제2 및 제1 유로(68b,68a)를 거쳐 하부 챔버(93)로 빠져나가면서 90-30° 구간에서는 상대적으로 저속의 제1 속도로 상승하게 된다.

이 경우 피스톤부(62)의 상승에 따라 리턴 스프링(67)의 반발력은 점차적으로 감소하게 되나, 제1 유로(68a)에 삽입되어 있는 저속구간 설정부(45b)는 점차적으로 직경이 작은 부분으로 이동하게 되어 제1 유로(68a)를 통과하는 오일의 유동량은 점차적으로 증가하게 된다. 따라서, 상기 제1 속도는 일정하게 유지될 수 있다.

그후, 피스톤부(62)가 상승하여 개방각 30-0° 구간에 진입하면 도 7e와 같이 저속구간 설정부(45b)가 제1 유로(68a)로부터 하부 챔버(93)로 빠져 나오게 되어, 즉, 제1 유로(68a)에 고속구간 설정부(45a)만 삽입되어 있어 상부 챔버(91)의 오일은 원통 몸통(53)과 피스톤 로드(61) 사이의 공간을 통하여 제2 및 제1 유로(68b,68a)를 거쳐 하부 챔버(93)로 상기한 90-30° 구간보다 더 많은 유동량으로 흐르게 되어, 상기 제1 속도보다 더 빠른 제2 속도로 상승하게 된다.

이와 같이 유압회로만을 기준으로 판단할 때, 개방각 90-30° 구간에서는 비교적 저속의 제1 속도로 피스톤부(62)가 상승하고, 30-0° 구간에서는 제2 속도로 상승함에 따라 도어 개방 시에 비하여 적은 오일 이동량, 즉 저속으로 도어가 닫히게 된다. 따라서, 사용자의 출입에 영향을 미치는 90-30° 구간에서는 저속인 제1 속도로 도어가 클로징되어, 급속한 도어의 복귀에 따른 안전사고나 불편함을 막을 수 있게 된다. 사용자의 출입에 영향을 미치지 않는 30-0° 구간은 상대적으로 빠르게 하여 도어의 닫힘력을 보강하도록 하였다.

그후, 피스톤부(62)의 상승에 따라 샤프트(51)가 오른나사 방향으로 회전하여 도어의 개방각이 30° 이하로 되면 상기 롤러핀(75)은 외부클러치(71)의 제2 삽입홈(74c)으로부터 이탈되어 샤프트(51)의 제1 삽입홈(74a)으로 삽입된다. 이 경우 제2 삽입홈(74c)에 걸리는 롤러핀(75)은 그 중심점 이하로 삽입되어 있다. 따라서, 토션스프링(76)의 탄성복원력에 의해 초기설정 방향, 즉 오른나사방향으로의 회전력을 받고 있는 내부 클러치(73)가 롤러핀(75)에 회전힘을 가하게 되면 롤러핀(75)은 제2 삽입홈(74c)으로부터 이탈하여 내부 클러치(73)와 함께 오른나사방향으로 회전하게 된다.

이에 따라 정지되어 있던 내부클러치(73)가 토션스프링(76)의 탄성복원력에 의해 초기설정 방향, 즉 오른나사방향으로의 회전력을 인가받고, 이는 롤러핀(75)을 통하여 샤프트(51)에 오른나사방향의 회전력을 인가하면서 리턴스프링(67)에 의한 도어의 닫힘력을 추가로 상승시킨다.

그 후, 도어 개방각이 15°를 지나 도어 개방각이 15∼0° 사이일 때 도어의 개방각이 30∼15°일 때와 동일하게 유압회로가 설정되나, 승하강 안내부(541)의 제1구간(a)의 경사각(45∼65°)은 제2구간(b)의 경사각(10∼45°)보다 상대적으로 크게 설정되어 있다. 그 결과 리턴스프링(67)의 복원력은 감소되고 있으나, 승하강 안내부(541)의 마찰저항이 감소하게 되어 피스톤부(62)의 승강속도는 제3속도로 가 속이 붙게 된다. 따라서, 도어는 초기위치까지 복귀되어 도어의 래치에 의한 잠금상태로 된다. 이때, 상기 피스톤부(62)는 도 7a와 같이 초기상태의 위치로 복귀하게 된다.

상기와 같이 본 발명의 힌지장치에서는 도어 닫힘 시, 리턴스프링(67)과 토션스프링(76)을 함께 채용함에 따라 도어의 닫힘력의 손실을 방지하는 것은 물론, 도어 개방 시에는 클러치 장치의 클러칭이 이루어지는 도어 개방각 30° 이상부터는 토션스프링(76)의 압축 반발력을 제거할 수 있어 클러칭이 없는 경우와 비교하여 상대적으로 적은 힘으로 손쉽게 대형도어를 개방시킬 수 있다.

상기 제1 실시예의 설명에서는 유압제어봉의 고속구간 설정부(45a)가 도어 개방각 30°인 것으로 가정하였으나, 이는 방화용 도어인 경우에 적합하고, 가전용 소형 도어나 실내 방문 등의 경우는 도어 개방각이 5°로 설정되고, 김치냉장고 등의 상하 회전형 도어인 경우는 고속구간 설정부(45a) 없이 테이퍼 형상의 저속구간 설정부(45b)만으로 구성할 수 있다.

2. 제2 실시예

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 체크밸브가 피스톤부에 매입된 구조를 갖는 자동복귀 힌지장치의 특징부를 나타내는 일부 확대 단면도이다.

상기한 제1 실시예에서는 도어가 강풍과 같은 외력에 의해 급속하게 닫히는 경우 몸통과 피스톤부의 기밀유지를 위한 각종 O-링의 손상을 방지할 수 있는 과압방지밸브를 피스톤부와 분리시켜서 구비하고 있으나, 제2 실시예에서는 과압방지밸브가 제거되고 체크밸브(633)가 피스톤부(62a)에 매입된 구조를 갖는 점에서 차이 가 있다. 상기 제2 실시예의 체크밸브(633)의 구조와 동작은 제1 실시예의 체크밸브(631)와 실질적으로 동일하게 이루어진다.

따라서, 체크밸브(633)와 피스톤부(62a)의 구조를 제외한 나머지 구성소자와 도어의 개폐 동작은 제1 실시예와 동일하게 이루어지므로 동일한 구성소자에 대하여는 동일한 부재번호를 부여하고 이에 대하여는 설명을 생략한다.

3. 제1 실시예의 변형예

도 9a는 제1 실시예의 변형예를 나타내는 자동복귀 힌지장치를 나타내는 단면도, 도 9b는 도 9a에 도시된 제1 실시예의 변형예에 적용된 노치부를 갖는 체크밸브를 나타내는 단면도이다.

도 9a에 도시된 변형예는 제1실시예와 비교할 때 도 9b에 도시된 바와 같이 체크밸브(632)에 도어 클로징시에 균일한 댐핑력을 제공하는 노치부(69)를 구비하고 있으며, 피스톤 로드(610) 내부를 관통하는 유로와 이 유로에 선단부가 삽입되는 유압제어봉(45)이 제거된 구조를 갖고 있다.

상기한 변형예 구조의 자동복귀 힌지장치는 도어 개방시의 동작은 제1실시예와 실질적으로 동일하게 이루어지고, 단지 도어의 클로징시에 차이가 발생한다.

즉, 도어의 클로징에 따라 피스톤부(620)가 상승하면 상부 챔버(91)의 오일은 상승하는 피스톤부(620)에 의해 압력을 받게 되어 각각 제3 및 제4 유로(68c, 68d)를 통해 하부 챔버(93)로 이동하게 된다. 이 경우 각 체크밸브(632)의 다수의 개폐볼(63a)이 다수의 제4 유로(68d)를 각각 클로징함에 따라 오일은 좁은 단일 노치부(69)를 통해 하부 챔버(93)로 적은 오일량 만큼씩 빠져나가면서 90-30° 구간 에서는 저속의 제1 속도로 상승하게 된다.

그후, 피스톤부(620)가 상승하여 개방각 30°에서 도달하면, 제1실시예와 같이 클러치장치(700)가 작동을 개시하여 토션스프링(76)의 탄성복원력에 의해 초기설정 방향, 즉 오른나사방향으로의 회전력을 인가받고, 이는 롤러핀(75)을 통하여 샤프트(51)에 오른나사방향의 회전력을 인가하면서 리턴스프링에 의한 도어의 닫힘력을 추가로 상승시킨다.

또한, 도어 개방각이 15°를 지나 도어 개방각이 15∼0° 사이에 진입하면, 승하강 안내부(541)의 제1구간(a)의 경사각(45∼65°) 설정에 의해 제2구간(b)보다 승하강 안내부(541)의 마찰저항이 감소하게 되어 피스톤부(62)의 승강속도는 제2속도로 가속이 붙게 된다. 따라서, 도어는 초기위치까지 복귀되어 도어의 래치에 의한 잠금상태로 된다. 이때, 상기 피스톤부(62)는 도 7a와 같이 초기상태의 위치로 복귀하게 된다.

상기한 바와 같이 변형예의 자동복귀 힌지장치 구조에서는 개방각 90-30° 사이의 도어 클로징시에 체크밸브(632)가 작동하여 상부 챔버(91)의 오일은 좁은 노치부(69)만을 통해서 하부 챔버(93)로 흐르게 되므로 오일의 유동량이 크게 감소하여 일정한 속도로 느리게 상승한다.

이러한 일정한 도어 닫힘속도의 설정은 예를들어, 냉장고와 같이 미세한 속도 제어가 필요 없고 일정한 시간(예를들어, 약 4초) 안에 도어 클로징이 이루어지는 것이 요구되는 제품에 적합한 유압회로이다.

4. 제3 실시예

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 2중 유압회로를 구비한 슬림형 자동복귀 힌지장치를 나타내는 길이방향 단면도이고, 도 11a 내지 도 11c는 제3 실시예에서 도어의 개방시에 가동체가 하강할 때의 유압흐름을 순차적으로 나타내는 일부 확대단면도, 도 11d 및 도 11e는 도어의 클로징에 따라 가동체가 상승할 때의 유압흐름을 순차적으로 나타내는 일부 확대단면도이다.

상기 제1 및 제2 실시예는 예를들어, 방화용 도어와 같이 대형 건축용 도어 또는 대용량 냉장고와 같은 대형 가전제품용 도어에 적용되는 힌지장치에 관한 것이며, 제3 실시예의 힌지장치는 상기한 대형 도어, 특히 대형 가전제품용 도어에서 도어에 매입되어 사용될 수 있도록 몸통의 직경이 작은 슬림 타입의 자동복귀 힌지장치에 관한 것이다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 힌지장치의 구조는 제1 실시예와 마찬가지로 리턴스프링(167)과 토션스프링(176)을 함께 채용하고 있으며, 전체적인 구성도 유사하게 이루어져 있다.

이하에서는 제1 실시예와 중복되는 구성에 대하여는 설명을 생략하고, 제1 실시예와 상이한 구성 즉, 2개의 독립된 유압회로를 형성하여 힌지장치가 슬림화함에 따라 감소되는 댐핑력을 보완할 수 있는 구조에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 제3 실시예의 힌지장치는 냉장고의 도어틀의 일단에 고정되는 제1 고정부재(121)와 도어에 고정되는 제2 고정부재(123)를 구비하고 있다.

이 경우, 상기 제1 고정부재(121)는 캠샤프트(150)의 샤프트(151) 상단에 연 결구(100)를 통해 고정되며, 제2 고정부재(123)는 도어 개방 시 도어의 회전에 따라 상기 몸통(113)을 회전시켜 가동체(160)를 하강시킴에 따라 오일 챔버내의 유압회로를 가동시킬 수 있도록 다수의 고정피스(132)에 의해 몸통(113)에 고정된 상부캡(131)에 그 일단이 고정된다.

또한, 상기 가동체(160)는 피스톤 로드(161)의 중앙 및 하부측에 소정거리를 갖고 각각 제1 및 제2 피스톤부(162a, 162b)가 결합되어 있고, 상기 제1 및 제2 피스톤부(162a, 162b) 사이에는 상기 피스톤 로드(161)를 축방향으로 이동 가능하게 지지하며, 몸통(113)에 고정된 격리구(200)가 배치되어 있다.

상기 격리구(200)는 제1 및 제2 피스톤부(162a, 162b)에 의해 각각 제1 및 제2 상/하부 챔버(191a, 193a; 191b, 193b)를 구획하도록, 제1 하부 챔버(193a)와 제2 상부 챔버(191b) 사이에 배치되어 있다.

아울러 가동체(160)의 피스톤 로드(161)는 제1 피스톤부(162a)의 하강(도어 개방)에 따라 제1 하부 챔버(193a)에 장입된 오일이 제1 상부 챔버(191a)로 이동할 수 있도록 제1 유로(168a)와, 상기 제1 유로(168a)와 제1 상부 챔버(191a)를 상호 연통시키는 제2 유로(168b)와, 상기 제1 유로(168a)와 제1 하부 챔버(193a)를 상호 연통시키는 제3 유로(168c)를 구비하며, 이와 더불어, 상기 제2 피스톤부(162b)의 하강에 따라 제2 하부 챔버(193b)에 장입된 오일이 제2 상부 챔버(191b)로 이동할 수 있도록 제1 유로(168a)와 제2 상부 챔버(191b)를 상호 연통시키는 제4 유로(168d)를 구비한다.

이 경우 제1 유로(168a)에는 유로를 제어하기 위한 유압제어봉(145)의 일단 이 삽입되어 있고 타단은 하부캡(133)에 지지되어 있는 지지대에 고정되어 있다.

상기 제3실시예의 유압제어봉(145)은 더블 유압회로의 제어에 적합하도록 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같은 오일의 유동량이 큰 한쌍의 고속구간(Fast) 설정부(145a,145c)와 오일의 유동량이 적은 한쌍의 저속구간(Slow) 설정부(145b,145d)가 교대로 배치되어 이루어져 있다.

상기 한쌍의 고속구간 설정부(145a,145c)는 체크밸브(170,171)가 작동되지 않을 때(OFF 상태), 즉 도어의 개방(피스톤 하강)시의 오일의 유동량과 비교하여 비교적 많은 양의 오일 유동이 가능하게 1/2 정도의 오일 유동이 이루어질 수 있도록 동일한 직경으로 설정되어 있고, 한쌍의 저속구간 설정부(145b,145d)는 체크밸브(170,171)가 OFF 상태일 때의 오일의 유동량과 비교하여 피스톤부(162a,162b)가 상승함에 따라 약 1/2∼1/80 정도의 유동량 가변이 이루어지도록 상부로부터 하부로 직경이 증가하도록 테이퍼져 있다.

이 경우, 상기 피스톤부(162a,162b)가 상승할 때 한쌍의 고속구간 설정부(145a,145c)가 제3 및 제4 유로(168c,168d)에 대응하고 있는 구간에서는 저속구간 설정부(145b,145d)인 경우와 비교하여 제1 및 제2 상부 챔버(191a,191b)로부터 각각 제1 및 제2 하부 챔버(193a,193b)로 이동하는 오일의 이동량이 현저하게 크게 되어 고속의 도어 복귀가 이루어질 수 있게 된다.

또한, 한쌍의 저속구간 설정부(145b,145d)가 제3 및 제4 유로(168c,168d)에 대응하고 있는 구간에서는 제1 및 제2 상부 챔버(191a,191b)로부터 각각 제1 및 제2 하부 챔버(193a,193b)로 이동하는 오일의 이동량이 피스톤부(162a,162b)의 상승 위치에 따라 점차적으로 증가하게 되어 리턴스프링의 복원력 감소를 보상하도록 하고 있다.

상기 한쌍의 고속구간 설정부(145a,145c)와 한쌍의 저속구간 설정부(145b,145d)는 자동복귀 힌지장치가 적용되는 대상에 따라 각 구간의 길이를 가변하여 설정하며, 저속구간 설정부(145b,145d)의 테이퍼량이 결정된다.

예를들어, 건자재용 도어(방화용 철문 등)에 있어서는 화재발생시에 반듯이 닫혀져야 하는 것이므로 고속구간 설정부(145a,145c)의 개시가 예를들어, 도어 개방각 30°부터 시작되며, 가전용 소형 도어나 실내 방문 등의 경우는 도어 개방각이 예를들어, 5°에서 시작하게 되고, 김치냉장고와 같이 상하 회전형 도어에 있어서는 고속구간의 설정이 필요없어 고속구간 설정부(145a,145c)를 두지 않고 저속구간 설정부(145b,145d)만으로 이루어진다.

한편, 상기 제1 및 제2 피스톤부(162a, 162b) 하부에는 각각 제1 및 제2 과압방지구(163a, 163b)가 제1 및 제2 접시스프링(164a, 164b)에 의해 탄력 설치된 과압방지밸브(630a,630b)를 구비하고 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 접시스프링(164a, 164b)은 각각 제1 및 제2 스냅링(165a, 165b)에 의해 지지되며, 과압 발생 시 과압에 의해 제1 및 제2 접시스프링(164a, 164b)이 피스톤 로드(161)를 따라 하부로 밀리는 것을 방지하여 과압방지밸브(630a,630b)의 작동이 원활하게 행하여지게 한다.

또한, 제3 실시예는 제1 및 제2 과압방지구(163a, 163b)에 제1 실시예와 동일한 다수의 체크밸브(170,171)를 구비하고 있고, 가동체(160)의 하부에는 리턴스 프링(167)이 배치되어 있다. 상기 캠샤프트(150)의 원형 몸통(153)의 상부에는 클러치장치(710)가 배치되고, 클러치장치(710)와 상부캡(131) 사이에는 토션스프링(176)이 배치되어 있다.

더욱이, 가동체(160)를 승하강시키며, 이 경우 승하강 속도(도어의 개폐속도)를 조절하는 기본적인 메카니즘도 상기 제1 실시예와 동일한 방식으로 이루어져 있다.

상기한 제3 실시예는 상기와 같이 힌지장치가 슬림화함에 따라 감소하는 댐핑력을 보완할 수 있도록 2개의 폐회로 챔버를 형성하여 2개의 독립된 유압회로를 길이방향으로 구성한 것, 즉 하나의 독립된 유압회로를 추가한 것을 제외하고 상기 제1 실시예와 실질적으로 동일하다.

또한, 힌지장치의 동작면에서 볼 때, 제3 실시예에서는 도어의 개방시에 도어 개방각 0°인 경우 도 11a와 같이 제1 및 제2 피스톤부(162a,162b)는 각 챔버의 상사점에 위치해 있다. 도어 개방각이 0-30° 구간인 경우 도 11b와 같이 제1 및 제2 피스톤부(162a,162b)가 하강할 때 제1 및 제2 체크밸브(170,171)가 OFF 상태에 있어 제1 및 제2 하부 챔버(193a,193b)의 오일은 제1 및 제2 체크밸브(170,171)와 피스톤 로드(161) 내부의 제1 내지 제4 유로(168a-168d)를 통하여 제1 및 제2 상부 챔버(191a,191b)로 급속하게 이동한다.

또한, 도어 개방각이 30-90° 구간인 경우 도 11c와 같이, 제1 및 제2 하부 챔버(193a,193b)의 오일은 제1 및 제2 체크밸브(170,171)와 피스톤 로드(161) 내부의 제1 내지 제4 유로(168a-168d)를 통하여 제1 및 제2 상부 챔버(191a,191b)로 급 속하게 이동한다.

단지, 도어 개방각이 0-30° 구간인 경우는 제1 내지 제4 유로(168a-168d)를 통하여 이동하는 오일이 고속구간 설정부(145a,145c)에 해당되므로 저속구간 설정부(145b,145d)가 해당되는 도어 개방각이 30-90° 구간인 경우에 비하여 오일 유동량이 다소 증가하게 되나, 대부분의 오일은 제1 및 제2 체크밸브(170,171)를 통하여 이동한다.

도어 개방시에 클러치 장치(700)의 동작은 상기 제1 실시예의 경우와 동일하게 이루어지므로 도어의 개방이 클러칭 개시각(예를들어, 30°)을 초과하는 경우 토션 스프링(176)의 탄성력 증가는 멈추게 된다. 따라서, 클러칭 개시각 이후로는 도어를 개방할 때 열림력이 크게 감소되어 무거운 대형도어를 손쉽게 개방할 수 있게 된다.

한편, 도어의 클로징시에는 도 11d와 같이 도어 개방각이 90-30° 구간인 경우, 제1 및 제2 상부 챔버(191a,191b)의 오일은 제1 및 제2 체크밸브(170,171)가 ON 상태로 되어 피스톤 로드(161) 내부의 제1 내지 제4 유로(168a-168d)를 통하여 제1 및 제2 하부 챔버(191a,191b)로 저속인 제1 속도로 이동한다.

이 경우는 제1 내지 제4 유로(168a-168d)를 통하여 이동하는 오일은 테이퍼형 저속구간 설정부(145b,145d)에 대응하여 결정되며, 리턴 스프링의 복원력 감소를 보상하도록 오일의 이동량은 점차적으로 증가하게 된다.

그후, 도 11e와 같이 도어 개방각이 30-0° 구간인 경우, 제1 및 제2 상부 챔버(191a,191b)의 오일은 제1 및 제2 체크밸브(170,171)가 ON 상태로 되어 피스톤 로드(161) 내부의 제1 내지 제4 유로(168a-168d)를 통하여 제1 및 제2 하부 챔버(191a,191b)로 저속인 제2 속도로 이동한다.

이 경우 제1 내지 제4 유로(168a-168d)를 통하여 이동하는 오일은 고속구간 설정부(145a,145c)에 대응하여 결정되며, 리턴 스프링의 복원력 감소를 보상함과 동시에 도어의 닫힘력을 보강하도록 하였다.

그후, 도어의 개방각이 클러칭 개시각, 즉 30° 이하로 되면 상기 클러치 장치(700)의 클러칭이 해제되어 토션스프링(76)의 탄성복원력이 인가되면서 리턴스프링(67)에 의한 도어의 닫힘력을 추가로 상승시킨다. 또한, 도어 개방각이 15∼0°사이일 때 승하강 안내부(541)의 큰 경사각 설정에 따라 피스톤부(162a,162b)의 승강속도를 제3속도로 가속시킬 수 있게 된다. 따라서, 도어는 초기위치까지 복귀되어 도어의 래치에 의한 잠금상태로 된다.

상기와 같이 제3 실시예의 힌지장치에서는 하우징 역할을 하는 몸통의 직경을 슬림형으로 축소하는 대신에 줄어드는 댐핑력을 유압회로를 하나 이상 추가함에 의해 피스톤부(162a,162b)의 상승속도를 제어하는 데 충분한 댐핑력을 제공할 수 있게 하였다.

또한, 제3실시예에서도 리턴스프링과 토션스프링을 함께 채용함에 따라 도어의 닫힘력의 손실을 방지하는 것은 물론, 도어 개방 시에는 클러치 장치의 작동에 의해 일정각도 이상부터는 토션스프링의 압축 반발력을 제거한 적은 힘으로 손쉽게 대형도어를 개방시킬 수 있도록 하였다.

상기한 바와 같이, 힌지장치의 동작면에서 볼 때, 제1 실시예에서는 캠샤프 트(50)에 도어(가동체)가 연결되어 있고, 문틀(고정체)에 중앙 몸통(15)이 연결되어 도어의 회전에 따라 캠샤프트(50)가 회전하는 구조를 갖고 있으나, 제3 실시예에서는 캠샤프트(150)가 제1 고정부재(121)를 통하여 도어틀에 고정되고, 단일 몸통(113)이 제2 고정부재(123)를 통하여 도어에 고정되어 있다. 따라서, 몸통(113)이 가동체로서 회전되고 캠샤프트(150)가 고정체로서 고정되는 점에서 차이가 있을 뿐 가동체(160)를 승하강 구동시키는 것은 동일하게 이루어진다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 힌지장치는 2개의 각각 독립된 오일 폐회로를 길이방향으로 구성하고, 폐회로 내부에서 가동체(160)의 승하강에 따라 각각 동시에 한쌍의 체크밸브(170,171)가 작동하기 때문에 슬림 구조를 채용함에도 불구하고 도어를 설정된 속도로 지연시키면서 지연된 속도로 자동 복귀시키는데 충분한 댐핑력을 제공하게 된다.

상기한 제3 실시예에서는 2중 유압회로를 각각 체크밸브와 유압제어봉에 의해 오일의 유동량을 제어하고 있으나, 상측의 유압회로는 체크밸브에 도어 클로징시에 균일한 댐핑력을 제공하는 노치부를 구비한 제1유압회로로 형성하고, 하측의 유압회로는 피스톤의 상승위치에 따라 오일의 유동량(즉, 피스톤의 상승속도)을 가변 제어할 수 있도록 피스톤 로드에 형성된 유로에 유압제어봉이 삽입된 제2유압회로로 형성하여 조합하는 것도 가능하다.

5. 제4실시예

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 볼타입 클러치 장치와 2중 유압회로를 구비한 슬림형 자동복귀 힌지장치를 나타내는 길이방향 단면도, 도 13은 볼타입 클 러치 장치를 나타내는 사시도, 도 14a 내지 도 14c는 도어 개방시에 볼타입 클러치 장치의 작동상태를 순차적으로 나타내는 평단면도이다.

제4 실시예의 자동복귀 힌지장치는 슬림형을 추구하기 위하여 댐핑력 보강을 위해 2중 유압회로를 채용하고 있는 점에서 제3실시예와 유사하며, 제1 및 제3 실시예에서 채용하고 있는 롤러 핀 타입의 클러치 장치 대신에 상대적으로 길이가 짧은 볼타입 클러치 장치를 채용하고 있는 점에서 차이가 있다.

따라서, 제1 내지 제3 실시예와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 부재번호를 부여하고 이에 대하여는 설명을 생략한다.

볼타입 클러치 장치는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 중앙부에 관통구멍(271c)을 갖는 클러치 몸체(271)와, 상기 관통구멍(271c)에 회전축(270)이 결합되고 회전축에 직각으로 클러치 몸체(271)와 대향하여 배치되는 축디스크(272)와, 상기 축디스크(272)의 하부에 대향하여 배치되며, 중앙부의 관통구멍(274c)에 회전축(270)이 회전 가능하게 삽입되고 고정핀(275)에 의해 도어에 고정되는 바디 홀더(274)와, 상기 바디 홀더가 일방향 및 그 반대방향으로 회전될 때 클러치 몸체(271)와 축디스크(272) 및 바디 홀더(274) 사이에서 이동하면서 선택적으로 결합되어 회전력을 전달함에 의해 바디 홀더에 일단이 결합된 토션 스프링(276)의 압축 반발력을 선택적으로 제거하게 하는 제1 및 제2 볼(273a,273b)로 구성된다.

상기 제1 및 제2 볼(273a,273b)이 클러치 몸체(271)와 축디스크(272) 및 바디 홀더(274) 사이에서 이동하면서 선택적으로 결합되어 바디 홀더(274)의 회전력을 전달 또는 차단하도록 상기 클러치 몸체(271)의 하부면에는 반구형의 제1 및 제 2 상부 삽입홀(271a,271b)이 형성되고, 축디스크(272)에는 제1 및 제2 볼(273a,273b)이 통과할 수 있는 제1 및 제2 관통홀(272a,272b)이 형성되며, 바디 홀더(274)의 상부면에는 반구형의 제1및 제2 하부 삽입홀(274a,274b)이 형성되어 있다.

상기 클러치 몸체(271)의 상측에는 힌지장치를 도어에 설치할 때 도어 프레임의 축수용부에 결합되는 4각 돌출부(271d)가 외부로 돌출되어 있고, 돌출부(271d)의 상측에는 관통구멍(271c)을 통하여 연장된 회전축(270)에 클러치 몸체(271)의 이탈을 억제하기 위한 E-링이 회전축(270)의 선단부에 결합되어 있다.

또한, 바디 홀더(274)의 하부에는 토션스프링(276)의 상단이 제1 고정홀(278a)에 의해 고정되고, 토션스프링(276)의 하단이 축홀더(277)의 상단에 형성된 제2 고정홀(278b)에 의해 고정되며, 상기 축홀더(277)의 중앙부에 형성된 6각형 관통홈에는 회전축(270)의 6각형 하단부가 결합된다. 상기 회전축(270)의 6각형 하단부는 유압회로의 캠샤프트(150)에 단순 축연결 구조로 결합될 수 있다.

상기와 같이 구성된 볼타입 클러치 장치의 동작을 도 14a 내지 도 14c를 참고하여 설명한다. 도 14a 내지 도 14c에서 빗큼친 부분은 현재 제1 및 제2 볼(273a,273b)이 위치해 있는 위치를 나타낸다.

도어가 닫혀 있는 도 14a의 상태, 즉 초기상태일 때 클러치 몸체(271)의 제1 및 제2 상부 삽입홀(271a,271b)과 축디스크(272)의 제1 및 제2 관통홀(272a,272b) 사이에 위치해 있는 제1 및 제2 볼(273a,273b)은 바디홀더(274)의 상부면에 의해 막혀져 있다.

이 상태에서 도어의 개방이 이루어질 때 도어에 고정된 바디 홀더(274)가 왼나사방향으로 회전하면 이에 연동하여 토션 스프링(276)은 역트위스팅이 이루어지게 된다. 이 상태에서 도 14b와 같이 바디홀더(274)가 계속 회전을 진행하여 도어의 개방각이 클러칭 정지개시각인 예를들어, 30°에 도달하게 되면, 바디 홀더(274)의 제1 및 제2 하부 삽입홀(274a,274b)이 제1 및 제2 볼(273a,273b)과 대향하게 될 때, 바디 홀더(274)에는 비틀림 힘이 걸려 있기 때문에 제1 및 제2 볼(273a,273b)은 제1 및 제2 하부 삽입홀(274a,274b)로 이동하게 된다.

그후, 계속하여 도어의 개방에 따라 바디홀더(274)가 회전하게 되면 도 14c와 같이 바디홀더(274)와 축디스크(272)는 함께 왼나사방향으로 회전이 이루어지고, 클러치 몸체(271)는 정지된 상태를 유지하게 된다. 즉, 클러칭 상태가 유지되면 클러칭 정지개시각 이후의 회전시에 토션 스프링(276)의 탄성력 증가가 멈추기 때문에 열림력이 크게 감소되어 사용자는 무거운 대형도어를 손쉽게 개방할 수 있다.

또한, 도어의 클로징시에는 도어의 개방각이 클러칭 정지개시각에 도달할 때 클러칭이 해제되어 토션 스프링(276)의 탄성력이 리턴 스프링의 복원력에 부가되므로 도어의 닫힘력이 증가하게 된다.

6. 힌지장치의 응용예

상기 볼타입 클러치 장치와 2중 유압회로를 구비한 제4 실시예에 따른 슬림형 자동복귀 힌지장치의 나머지 구성요소의 구조와 작용효과는 상기한 제3 실시예와 동일하게 이루어지므로 이에 대한 설명은 생략한다.

이러한 제4실시예의 힌지장치(300)는 도 17에 도시된 바와 같이 도어(310)의 일측변에 매입되고 힌지장치(300)로부터 돌출된 클러치 몸체(271)의 4각 돌출부(271d)가 도어 프레임(320)의 축수용부(321)에 결합/고정되고, 도어의 하부에 단순 힌지장치(311)가 도어 프레임(320)에 회전 가능하게 지지되는 구조로 응용될 수 있다. 상기 응용예에서는 힌지장치(300)의 몸통(113)이 도어(310)와 함께 회전축(270)과 단순 힌지장치(311)를 축으로 선회하게 된다.

한편, 상기한 제3 및 제4 실시예에 따른 자동복귀 힌지장치는 기능적으로 어떤 문제도 발생하지 않고 토션 스프링과 클러치장치로 이루어진 제1힌지장치(A)를 자동복귀 힌지장치 본체로부터 분리시키는 것이 가능하다. 그 이유는 상기 제1힌지장치(A)와 자동복귀 힌지장치 본체로부터 제1힌지장치(A)가 분리된 제2힌지장치(B)는 서로 단순 축연결 구조로 결합되어 있었기 때문이다.

도 15는 예를들어, 제4실시예에 따른 슬림형 자동복귀 힌지장치의 분리구조를 나타내는 단면도이고, 도 16은 도 15에 도시된 분리형 자동복귀 힌지장치를 도어에 적용한 상태를 설명하기 위한 설명도이다.

상기 제4실시예에 따른 슬림형 자동복귀 힌지장치는 도 15와 같이 축홀더(277)와 가이드홀 형성부(78) 사이를 분리시키는 것에 의해 토션 스프링(276)과 클러치 장치(720)를 구비하는 제1 힌지장치(A)와, 리턴스프링(167)과 유압회로부 등을 구비하고 자동복귀 기능을 갖는 제2 힌지장치(B)로 나뉘어질 수 있다.

이 경우 제1 힌지장치(A)는 도 16에 도시된 바와 같이 도어(310)의 일측변 하부에 매입되고 제1힌지장치(A)로부터 돌출된 클러치 몸체(271)의 4각 돌출부 (271d)가 도어 프레임(320)의 축수용부(321)에 결합/고정되고, 도어의 상부에 제2힌지장치(B)가 매입되고 제2힌지장치(B)의 돌출된 샤프트(151)가 도어 프레임(320)의 고정되는 구조로 응용될 수 있다.

이러한 응용예에서는 도어(310)가 제1 및 제2 힌지장치(A,B)의 몸통과 함께 제1 힌지장치(A)의 회전축(270)과 제2 힌지장치(B)의 샤프트(151)를 축으로 선회하게 된다.

또한, 상기 제1 실시예의 자동복귀 힌지장치는 경첩을 이용하여 도어와 프레임에 설치되는 것을 예시하였으나, 본원발명은 이에 한정되지 않고 주지된 방식으로 응용되는 것도 가능하다. 예를들어, 몸통을 단일체로 형성하고 몸통과 샤프트를 제3실시예와 같이, 냉장고의 도어 프레임과 도어에 일단이 고정된 고정부재를 이용하여 설치하는 것도 가능하다.

7. 변형예

한편, 상기 제1 실시예 설명에서는 토션스프링(76)과 리턴스프링(67)이 조합되어 사용되고, 클러치 장치(700)가 개방각 30°를 초과할 때 클러칭 동작이 이루어지는 유압제어 구조를 예시하였으나, 본 발명은 슬림형 힌지장치인 경우 리턴스프링을 제거하고 토션스프링(76)만으로 가동체(60)에 대한 복원력을 제공하는 것도 가능하다. 또한, 제2 내지 제4 실시예의 힌지장치인 경우도 동일하게 적용될 수 있다.

즉, 대형 도어와 같이 가동체에 큰 복원력이 요구되는 경우를 제외하고 가전제품 및 건축용 소형 도어의 개폐에 사용되는 슬림형 자동복귀 힌지장치인 경우 토 션스프링(76)만으로 가동체(60)에 대한 복원력을 제공하는 것이 가능하며, 이 경우 클러치 장치(700)의 클러칭이 이루어지는 정지개시각은 예를들어, 90°로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 제4실시예에 예시한 볼타입 클러치 장치는 다른 실시예 또는 변형예에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 상기 실시예에서는 체크밸브로서 볼 타입을 예시하였으나, 판형상으로 이루어지는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 힌지장치 내에 리턴스프링 및 토션스프링을 함께 설치하여 도어의 개방 복귀 말기에 발생하는 도어의 닫힘력 손실을 보상함과 동시에 클러치장치에 의해 도어의 열림력을 감소시켜 무거운 대형도어를 적은 힘으로 손쉽게 개방할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명의 힌지장치는 초소형 직경이 요구되는 각종 도어의 내측에 매입될 수 있도록 슬림형으로 형성되어, 도어에 설치 시 전체적인 외관을 심플하게 유지할 수 있으며, 아울러 직경 축소에 따른 댐핑력의 저하를 적어도 하나의 유압회로를 연장 형성함에 의해 대형 및 소형 도어에도 적용이 이루어질 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 문틀 및 도어에 각각 고정되는 제1 및 제2 경첩을 갖는 도어용 힌지장치에 있어서,

   상기 제1 경첩의 상/하측에 일주면이 각각 고정된 상/하부 몸통과;

   상기 제2 경첩의 일측에 일주면이 고정되며 상기 상/하부 몸통 사이에 선회 가능하게 배치되는 중앙 몸통과;

   상기 중앙 몸통의 중간부분에 배치되며 수직방향으로 서로 대향하여 형성된 제1 및 제2 가이드홀을 갖는 가이드홀 형성부와;

   상기 상부 몸통에 상단이 고정된 샤프트와, 상기 샤프트에서 연장 형성되며 외주면을 따라 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원형몸통을 구비하고, 도어가 회전될 때 상부 몸통에 가해지는 상대적인 외력에 의해 선회하는 캠샤프트와;

   양 단부가 상기 제1, 제2 승하강 안내홀을 통하여 제1, 제2 가이드 홀과 각각 결합되는 가이드 핀과;

   선단이 관통하는 가이드 핀에 의해 캠샤프트의 원형몸통 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드가 중앙부에 연결되고 중앙 몸통의 내부를 상/하부 챔버로 구획하는 피스톤부를 구비하고, 캠샤프트의 회전에 따라 승하강하면서 오일이 상/하부 챔버 간에 유동할 수 있는 제1 유로와 적어도 하나의 제2 유로를 각각 피스톤 로드와 피스톤부에 구비한 가동체와;

   상기 피스톤부의 적어도 하나의 제2 유로에 설치되어 도어 개방시에만 하부챔버로부터 상부챔버로 유동하는 오일의 유로를 개방하는 적어도 하나의 체크밸브와;

   상기 캠샤프트의 샤프트를 감싸도록 상부 몸통 상단에 결합된 상부캡 및 하부 몸통의 하단에 결합된 하부캡과;

   상기 가동체를 탄성적으로 지지하도록 중앙 몸통 내부의 가동체와 하부캡 사이에 설치되어, 도어의 개방 시에 압축되었다가 도어의 복귀시에 상기 가동체를 원위치로 복귀시키는 복원력을 제공하는 리턴스프링과;

   일단이 하부캡에 지지되고 선단부가 상기 피스톤 로드의 제1 유로에 삽입되어 도어의 클로징시에 리턴스프링의 복원력에 의해 승강하는 가동체의 승강속도를 제어하도록 가동체의 레벨에 따라 제1 유로를 통하여 하부 챔버로 이동하는 오일의 유동량을 제어하기 위한 유압제어봉과;

   상기 도어의 클로징 시에 리턴스프링과 함께 도어의 닫힘력을 보완하기 위해 중앙 몸통의 상부영역에 배치되고 일단이 상부캡에 고정된 토션스프링과;

   상기 토션스프링의 타단에 연결되어 도어 개방시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때에 토션스프링의 탄성력 증가를 차단하고, 도어 클로징시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때 토션스프링의 복원력을 복원시키기 위한 클러치 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.
2. 단일의 원형 몸통과;

   상기 몸통의 중간부분에 배치되며 수직방향으로 서로 대향하여 형성된 제1 및 제2 가이드홀을 갖는 가이드홀 형성부와;

   상기 몸통에 상단이 고정된 샤프트와, 상기 샤프트에서 연장 형성되며 외주면을 따라 상호간에 이동 대칭 구조의 나선형상으로 이루어진 제1, 제2 승하강 안내홀이 관통 형성되는 원형몸통을 구비하고, 도어가 회전될 때 몸통에 가해지는 상대적인 외력에 의해 선회하는 캠샤프트와;

   양 단부가 상기 제1, 제2 승하강 안내홀을 통하여 제1, 제2 가이드 홀과 각각 결합되는 가이드 핀과;

   선단이 관통하는 가이드 핀에 의해 캠샤프트의 원형몸통 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드가 중앙부에 연결되고 몸통의 내부를 상/하부 챔버로 구획하는 피스톤부를 구비하고, 캠샤프트의 회전에 따라 승하강하면서 오일이 상/하부 챔버 간에 유동할 수 있는 제1 유로와 적어도 하나의 제2 유로를 각각 피스톤 로드와 피스톤부에 구비한 가동체와;

   상기 피스톤부의 적어도 하나의 제2 유로에 설치되어 도어 개방시에만 하부챔버로부터 상부챔버로 유동하는 오일의 유로를 개방하는 적어도 하나의 체크밸브와;

   상기 캠샤프트의 샤프트를 감싸도록 몸통 상단에 결합된 상부캡 및 몸통의 하단에 결합된 하부캡과;

   상기 가동체를 탄성적으로 지지하도록 몸통 내부의 가동체와 하부캡 사이에 설치되어, 도어의 개방 시에 압축되었다가 도어의 복귀시에 상기 가동체를 원위치 로 복귀시키는 복원력을 제공하는 리턴스프링과;

   일단이 하부캡에 지지되고 선단부가 상기 피스톤 로드의 제1 유로에 삽입되어 도어의 클로징시에 리턴스프링의 복원력에 의해 승강하는 가동체의 승강속도를 제어하도록 가동체의 레벨에 따라 제1 유로를 통하여 하부 챔버로 이동하는 오일의 유동량을 제어하기 위한 유압제어봉과;

   상기 도어의 클로징 시에 리턴스프링과 함께 도어의 닫힘력을 보완하기 위해 몸통의 상부영역에 배치되고 일단이 상부캡에 고정된 토션스프링과;

   상기 토션스프링의 타단에 연결되어 도어 개방시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때에 토션스프링의 탄성력 증가를 차단하고, 도어 클로징시에 클러칭 정지개시각에 도달할 때 토션스프링의 복원력을 복원시키기 위한 클러치 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동복귀 힌지장치.

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