KR20070075084A - 힌지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 힌지장치에 관한 것으로서, 디스플레이 유닛이 베이스 유닛에 대하여 일정각도만큼 벌어진 상태에서 더 이상 벌어지지 않도록 하는 스토퍼 기능을 갖되, 그 일정각도가 수평에 가까운 176도 내외 범위일 경우 더 이상 벌어지지 않도록 하는 힌지장치를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 힌지장치를 이루는 다수의 힌지구조물 중에서, 고정캠에 스토퍼를 형성하고, 이에 대응하는 회동캠에는 스토퍼 가이드 캠부를 형성하되, 상기 스토퍼에 의해 회동캠이 176도 내외 범위로 회동이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

노트북, 힌지, 캠, 스토퍼

Description

힌지장치{Hinge}

도 1은 본 발명에 따른 힌지장치가 노트북 컴퓨터에 장착되는 관계를 도시한 사시도.

도 2는 도 1에서 요부의 결합관계를 나타낸 확대도.

도 3은 본 발명에 따른 힌지장치에 적용되는 고정캠과 회동캠을 각각 나타낸 사시도.

도 4는 도 3을 다른 방향에서 바라본 상태의 사시도.

도 5a 내지 도 5d는 상기 고정캠과 회동캠의 각 외면부와 내면부의 전개도.

도 6 내지 도 8은 상기 고정캠과 회동캠의 맞물림 상태에 따라 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 각도회동된 상태를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 베이스 유닛 4 : 디스플레이 유닛

10 : 노트북 컴퓨터 50 : 고정캠

51 : 통공 52 : 캠면

53 : 제 1경사면 54 : 제 1캠홈

56 : 제 2경사면 57 : 제 2캠홈

58 : 스토퍼 60 : 회동캠

61 : 각형공 62 : 캠홈

63 : 제 1경사면 64 : 제 1캠면

66 : 제 2경사면 67 : 제 2캠면

68 : 스토퍼 가이드 캠부 68-1 : 스토퍼 가이드 캠홈

68-2 : 스토퍼 가이드 경사면

68-4 : 스토퍼 가이드 캠면 69 : 절벽면

본 발명은 힌지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 래치장치를 배제하면서도 캠 작용에 의해 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 완전히 접이된 상태에서 상호 벌어짐이 예방되고, 일정각도에서 여닫힘의 클릭 현상이 발생되도록 함과 아울러 상기 디스플레이 유닛이 베이스 유닛에 대하여 180도 내외범위의 각도까지 벌어진 상태에서 더 이상 벌어지지 않도록 하는 힌지장치에 관한 것이다.

최근에는, 정보통신의 급격한 발전과 더불어 일상생활에서 컴퓨터가 거의 필수품으로 자리 잡고 있는 실정이다.

이러한 컴퓨터는 최근 각 사무실과, 학교 및 가정에 거의 필수적으로 제공되 고 있는데, 이와 같이 한정된 공간에 설치되는 데스크 탑 퍼스널 컴퓨터(Desk Top Personal Computer)와는 달리 간편하게 휴대하고 다니면서 언제 어디서든 사용이 편리한 노트북 컴퓨터의 보급이 급속하게 확산되고 있다.

상기 노트북 컴퓨터는 휴대의 편리성을 위하여 메인보드, CPU, 각종 칩셋, 하드디스크 등의 기억장치와, 키보드와 터치패드 등의 데이터 입력수단과, 전원을 공급하는 배터리 및 온라인 기능을 위한 랜카드 등을 포함하여 구성된 베이스 유닛과; 상기한 베이스 유닛의 조작 및 작동에 의해 각종 화면이 디스플레이 되는 액정표시장치를 포함하는 디스플레이 유닛;으로 이루어지며, 상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛의 일단이 힌지로 결합되어 상호 접히거나 벌어지는 구조로 이루어져 있다.

상기와 같은 노트북 컴퓨터에서 베이스 유닛과 디스플레이 유닛의 힌지장치는 다양한 구성이 개시되어 있는데, 대부분 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 일정한 외력으로는 회동되나 자유회동은 이루어지지 않아 사용자가 선택한 각도에서 안정적으로 벌어진 각도를 유지할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 종래의 힌지장치가 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 자유회동은 이루어지지 않도록 구성되어 있다 할지라도, 상기 베이스 유닛과 디스플레이 유닛을 접이시킨 상태로 들고 다니거나 할 경우, 상기 베이스 유닛이나 디스플레이 유닛의 무게중심이 아래로 향하고 있게 되며, 이때 상기 베이스 유닛이나 디스플레이 유닛의 무게가 상기 힌지장치의 자유회동 방지력보다 크므로 인하여 상기 베이스 유닛이나 디스플레이 유닛의 자유낙하에 의한 벌어짐이 발생하게 된다.

이에, 상기 베이스 유닛과 디스플레이 유닛이 접이된 상태에서 상호 벌어짐을 예방하기 위하여 잠금수단인 래치장치가 구비되는 것이 일반적이다.

즉, 상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 접이된 상태에서 상기 베이스 유닛과 디스플레이 유닛을 홀딩시키기 위한 래치장치가 구비된다.

그러나, 상기와 같이 래치장치가 구비된 노트북 컴퓨터의 경우, 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛을 회동시켜 일정각도로 벌리고자 할 경우에 일일이 래치장치의 잠금을 해제시켜야 하는 불편한 문제점이 있었으며, 또한 이러한 래치장치의 부가구성으로 인하여 노트북 컴퓨터가 고가인 원인을 제공하는 문제점도 있었다.

이에, 본원발명 출원인은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여, 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 접이된 상태에서 상호 벌어지는 것을 예방하기 위한 래치장치를 배제하면서도 캠 작용에 의해 상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 완전히 접이된 상태에서 상호 벌어짐을 예방함과 아울러 일정각도에서 여닫힘의 클릭 현상이 발생하도록 한 노트북 컴퓨터의 힌지장치(대한민국 특허출원 제2004-44837호)를 출원한 바 있다.

그러나, 상기한 대한민국 특허출원 제2004-44837호의 '노트북 컴퓨터의 힌지장치'는 별도의 래치장치를 배제하면서도 캠 작용에 의해 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 완전히 접이된 상태에서 상호 벌어짐이 예방되고, 또한 일정각도에서 여닫힘의 클릭현상이 발생하기는 하나, 상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 대략 170도 정도 벌어진 상태에서 어느 정도의 힘을 가하게 되면 완전히 뒤로 젖혀지게 되는 문제점이 있었다.

즉, 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 대략 170도 정도 벌어진 상태에서는 회동캠의 제 1캠 중심이 고정캠의 돌출경사면의 단턱에 걸려진 상태인 바, 어느 정도 스토퍼 기능을 가지게 되나, 이는 소정의 토크에 의한 스토퍼 기능일 뿐, 사용자가 일정 이상의 힘을 가하게 되면 클릭이 생기면서 뒤로 완전히 젖혀지게 됨으로써, 소비자 만족을 충족시켜주지 못하는 문제점이 있었다.

이에, 본원발명 출원인은 상기한 문제를 개선하기 위하여, 별도의 래치장치를 배제하면서도 캠 작용에 의해 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 완전히 접이된 상태에서 상호 벌어짐이 예방되고, 일정각도에서 여닫힘의 클릭 현상이 발생되도록 함과 아울러 상기 디스플레이 유닛이 베이스 유닛에 대하여 일정각도만큼 벌어진 상태에서 더 이상 벌어지지 않도록 스토퍼 기능을 갖춘 '힌지장치'(대한민국 특허출원 제2005-45291호)를 출원한 바 있다.

그러나, 상기한 대한민국 특허출원 제2005-45291호의 '힌지장치'는 별도의 래치장치를 배제하면서도 캠 작용에 의해 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 완전히 접이된 상태에서 상호 벌어짐이 예방되고, 또한 일정각도에서 여닫힘의 클릭현상이 발생하기는 하며, 상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 일정각도로 벌어진 상태에서 더 이상 벌어지지 않는 스토퍼 기능이 갖추어져 있기는 하지만, 상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 150도 정도 벌어진 상태에서 스토퍼에 의해 더 이상 펼쳐지지 못함으로써, 그 이상의 각도로 펼치고자 하는 소비자 욕구는 만족시키지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 150도 정도 벌어진 상태에서 스토퍼에 의해 더 이상 펼쳐지지 못하는데, 이때 150도에서 사용자가 부주의 등으로 인하여 디스플레이 유닛을 강한 힘으로 뒤로 젖히게 되면, 힌지장치가 파손되어 더 이상 그 기능을 가지지 못하게 되는 문제점도 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 별도의 래치장치를 배제하면서도 캠 작용에 의해 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 완전히 접이된 상태에서 상호 벌어짐이 예방되고, 일정각도에서 여닫힘의 클릭 현상이 발생되도록 함과 아울러 상기 디스플레이 유닛이 베이스 유닛에 대하여 180도 범위 내외로 펼쳐진 상태에서 스토퍼 기능을 갖추도록 함으로써, 소비자 만족도를 증대시키고, 그 파손 우려를 불식시키기 위한 힌지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 펼쳐짐에 있어서, 180도 범위로 펼쳐진 상태에서 더 이상 벌어지지 않도록 하는 스토퍼 기능을 갖춘 힌지장치를 제공함으로써, 더욱 다양한 각도로 디스플레이 유닛을 펼칠 수 있도록 하여 소비자 만족도를 증대시키고, 사용자의 부주의 등에 의해 힌지장치의 파손을 예방하도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 디스플레이 유닛의 프레임 일측에 고정설치되는 브래킷이 형성된 샤프트와, 상기 샤프트가 회전가능하도록 베이스 유닛의 일측에 고정되어 상기 디스플레이 유닛의 회동시 고정됨을 유지하는 시스템 브래킷과, 상기 샤프트에 순차적으로 결합되는 고정캠, 회동캠, 복수의 판스프링, 가이드 와셔 등으로 구성된 힌지구조물을 포함하여 이루어진 힌지장치에 있어서, 상기 고정캠은, 상기 샤프트의 회전에 따라 연동되지 않도록 그 중앙에 원형상의 통공이 형성되되, 상기 통공의 외주 둘레에는 각각 일정각도만큼씩 캠면과, 제 1경사면과, 제 1캠홈과, 제 2경사면 및 제 2캠홈이 원주방향으로 연장형성되고, 상기 제 1캠홈에서 상기 통공의 외주와 연접되는 부위로부터 방사상방향으로 일정간격만큼 이격된 만큼의 간격을 갖는 스토퍼가 일정각도만큼 원주방향으로 연장형성되되, 상기 캠면 및 제 1캠홈에 비하여 일정높이만큼 돌출된 형태로 이루어진 스토퍼가 형성된 것과; 상기 회동캠은, 상기 샤프트의 회전에 따라 연동되도록 그 중앙에 각형공이 형성되되, 상기 각형공을 중심으로 상기 고정캠의 캠면, 제 1경사면, 제 1캠홈, 제 2경사면 및 제 2캠홈에 각각 대응하는 캠홈, 제 1경사면, 제 1캠면, 제 2경사면 및 제 2캠면이 형성된 외면부; 상기 고정캠의 스토퍼가 유동되기 위하여 상기 스토퍼의 직경과 동일한 직경을 가지되, 원주방향으로 일정각도만큼 연장형성된 내면부인 스토퍼 가이드 캠부를 포함하여 이루어진 것;을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 고정캠에서, 캠면으로부터 하향경사진 제 1경사면을 사이에 두고 제 1캠홈이 원주방향으로 연장되고, 상기 제 1캠홈으로부터 연속해서 하향경 사진 제 2경사면을 사이에 두고 제 2캠홈이 원주방향으로 연장형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정캠에서, 캠면은 원주방향으로 대략 90도 각도만큼 형성되고, 상기 제 1경사면은 원주방향으로 대략 15도 각도만큼 형성되며, 상기 제 1캠홈은 원주방향으로 대략 210도 각도만큼 형성되고, 상기 제 2경사면은 원주방향으로 대략 15도 각도만큼 형성되며, 상기 제 2캠홈은 원주방향으로 대략 30도 각도만큼 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정캠의 스토퍼는 원주방향으로 대략 90도 각도만큼 형성되는 것이 바람직하다.

또, 상기 스토퍼의 양 끝단에는 일정각도만큼 경사부가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스토퍼 가이드 캠부는, 상기 회동캠의 제 1캠면 중간부터 이 제 1캠면의 일측 끝단에 걸쳐서 원주방향으로 대략 280도만큼만 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 완전히 접이되어 그 각도가 0도일 경우, 상기 회동캠의 제 1경사면이 고정캠의 제 1경사면에 엇갈리게 맞물리고, 상기 회동캠의 제 2경사면이 고정캠의 제 2경사면에 엇갈리게 맞물리는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 각도회동하여 그 각도가 176도 안팎일 경우, 상기 회동캠의 스토퍼 가이드 캠면 끝단인 절벽면에 고정캠 의 스토퍼 일단이 맞닿게 되어 더 이상 각도회동이 이루어지지 않는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 힌지장치가 노트북 컴퓨터에 장착되는 관계를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 요부의 결합관계를 나타낸 확대도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 노트북 힌지장치는, 디스플레이 유닛(4)의 프레임에 고정결합되기 위한 브래킷(12)이 그 일측단에 일체로 형성된 샤프트(20)와, 상기 샤프트(20)와 스페이스 와셔(24)를 사이에 두고 회동가능하게 결합됨과 아울러 베이스 유닛(2)의 프레임 일측과는 고정결합되는 시스템 브래킷(30)과, 상기 샤프트(20)의 일측에 순차적으로 결합되는 힌지 구조물을 포함하여 이루어져 있다.

상기 샤프트(20)는 그 중간 둘레에 걸림판(22)이 일체로 형성되어 있는데, 자세히 도시하지는 않았지만 상기 걸림판(22)의 일면으로부터 일정길이까지는 원통형부를 이루고, 이 원통형부로부터 일정길이까지는 양면이 대향되게 평면을 이루는 각형부를 이루며, 이 각형부로부터 일정길이까지는 나사부로 이루어져 있다.

한편, 상기 샤프트(20)에 결합되는 시스템 브래킷(30)은, 상기 샤프트(20)의 원통형부에 회동가능하게 삽설되기 위한 통공이 형성된 제 1브래킷(32)과, 이 제 1브래킷(32)의 일단으로부터 직각방향으로 형성된 제 2브래킷(34)과, 이 제 2브래킷(34)의 일면으로부터 연장형성되어 상기 베이스 유닛(2)의 프레임과 고정결합되는 펨 너트(40)로 이루어져 있다.

상기 힌지 구조물은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(20)의 원통형부에 삽설되어서 시스템 브래킷(30)의 제 1브래킷(32)과 고정되는 고정캠(50)과, 상기 샤프트(20)의 각형부에 삽설되어서 상기 고정캠(50)의 캠면과 그 캠면이 맞닿아 회전되되, 상기 샤프트(20)와 연동되는 회동캠(60)과, 역시 상기 샤프트(20)의 각형부에 삽설되는 복수의 판스프링(70) 및 가이드 와셔(80)와, 상기 샤프트(20)의 나사부와 체결고정되는 너트(90)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 고정캠(50)의 일단은 시스템 브래킷(30)의 제 1브래킷(32)과 고정결합되어 있다.

따라서, 상기 샤프트(20)의 단부로부터 시스템 브래킷(30)의 제 1브래킷(32)에 형성된 통공을 끼워 맞추어 상기 제 1브래킷(32)의 일면이 상기 샤프트(20)의 걸림판(22) 일면과 밀착되도록 한 상태에서, 고정캠(50)과, 회동캠(60), 복수의 판스프링(70), 가이드 와셔(80)를 순차적으로 삽입시킨 후, 최종적으로 너트(90)를 삽입시켜 샤프트(20)의 나사부와 체결시키면 된다.

이때, 상기 고정캠(50)의 일단에 돌출된 부위는 시스템 샤프트(30)의 제 1브래킷(32)에 형성된 고정홈에 끼워맞추고, 최종적으로 체결되는 너트(90)는 그 조임량을 설정된 토크로 조절한 후, 리벳팅 처리하여 최종적으로 조립을 마무리하면 된다.

한편, 샤프트(20)의 단부로부터 시스템 브래킷(30)의 제 1브래킷(32)에 형성된 통공을 끼워맞추어 상기 제 1브래킷(32)의 일면이 상기 샤프트(20)의 걸림판 (22) 일면과 밀착되도록 한 상태에서, 고정캠(50)과, 회동캠(60), 복수의 판스프링(70), 가이드 와셔(80)를 순차적으로 삽입시킨 후, 너트 없이 바로 리벳팅 처리하여 최종적으로 조립을 마무리 할 수도 있다.

이와 같이 조립이 완성된 상태에서 시스템 브래킷(30)의 제 2브래킷(34) 일면에 형성된 펨 너트(40)는 베이스 유닛(2)의 프레임에 고정결합시키고, 상기 브래킷(12)은 디스플레이 유닛(4)의 프레임 측부에 고정결합시키면 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어져서 노트북에 체결된 힌지장치의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

베이스 유닛(2)이 바닥면에 수평으로 누운 상태에서 이 베이스 유닛(2)을 중심으로 디스플레이 유닛(4)을 각도회동시키면, 상기 디스플레이 유닛(4)의 프레임이 고정설치된 브래킷(12)이 회동되면서 이 브래킷(12)과 고정결합된 샤프트(20)가 연동하여 회전하게 된다.

이때, 상기 시스템 브래킷(30)은 펨 너트(40)가 베이스 유닛(2)의 프레임에 고정결합되어 있음으로 인하여 고정된 위치를 유지하고, 또한 상기 시스템 브래킷(30)의 제 1브래킷(32)과 그 일단이 고정결합된 고정캠(50) 또한 샤프트(20)와 연동하여 회전되지 않고 고정된 상태를 유지하게 된다.

즉, 상기 샤프트(20)에 순차적으로 체결된 시스템 브래킷(30)의 제 1브래킷(32)과, 고정캠(50), 회동캠(60), 복수의 판스프링(70), 가이드 와셔(80) 및 너트(90) 중에서 시스템 샤프트(30)와 고정캠(50)은 고정된 상태를 유지하고, 나머지인 회동캠(60), 복수의 판스프링(70), 가이드 와셔(80) 및 너트(90)만 샤프트(20)와 연동하여 회전하게 되는 것이다.

그 이유는, 상기한 바와 같이, 상기 시스템 브래킷(30)의 제 1브래킷(32)에 형성된 통공과, 고정캠(50)의 통공(51)은 원형으로 이루어져서 상기 샤프트(20)의 원통형부에 삽입됨으로써, 상기 샤프트(20)가 회전되더라도 미끄러지면서 연동되지 않기 때문이다.

반면에, 상기 회동캠(60)과 복수의 판스프링(70) 및 가이드 와셔(80)의 통공은 상기 샤프트(20)의 각형부에 대응하는 각형공(61)으로 형성되어 있는 바, 상기 샤프트(20)의 회전에 따라 연동하여 회전되며, 상기 너트(90)는 샤프트(20)의 나사부와 체결되어 있으므로 역시 샤프트(20)와 연동하여 회전된다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 고정캠과 회동캠의 사시도이며, 도 4는 도 3을 다른 방향에서 바라본 상태의 사시도이다.

또한, 도 5a 내지 도 5d는 고정캠과 회동캠의 각 외면부와 내면부의 전개도를 나타낸 것으로서, 도 5a는 고정캠의 외면부 전개도, 도 5b는 고정캠의 내면부 전개도, 도 5c는 회동캠의 외면부 전개도, 도 5d는 회동캠의 내면부(스토퍼 가이드 캠부) 전개도를 각각 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 고정캠(50)에는 그 중앙에 샤프트(20)의 축에 끼워져 상기 샤프트(20)와 연동되지 않기 위한 원형상의 통공(51)이 형성되어 있고, 이 통공(51)의 외주 둘레에는 각각 일정각도만큼씩 캠면(52), 제 1경사면(53), 제 1캠홈(54), 제 2경사면(56) 및 제 2캠홈(57)이 원주방향으로 연장형성되어 있다.

또한, 상기 제 1캠홈(54)에서 상기 통공(51)의 외주와 연접되는 부위로부터 방사상방향으로 일정간격만큼 이격된 만큼의 간격을 갖는 스토퍼(58)가 일정각도만큼 원주방향으로 연장형성되어 있는데, 이 스토퍼(58)는 상기 캠면(52) 및 제 1캠홈(54)에 비하여 일정높이만큼 돌출된 형태로 이루어져 있으며, 양 끝단이 일정간격만큼 경사부(59)가 형성된 구조로 이루어져 있다.

상기 고정캠(50)에서 통공(51)의 외주부터 고정캠(50)의 외주까지의 간격을 A라고 하면, 상기 스토퍼(58)의 간격은 A/2만큼 즉, 상기 통공(51)의 외주로부터 고정캠(50)의 외주 중간지점까지 직경을 갖게 된다.

따라서, 상기 스토퍼(58)를 따라 원주방향으로 회전되는 것을 내면부라 하고, 상기 스토퍼(58)가 없는 외면을 따라 원주방향으로 회전되는 것을 외면부라 하고 그 전개도를 구분하면 도 5a 및 도 5b가 되는 것이다.

도 3 내지 도 5a 및 도 5b에서와 같이, 상기 캠면(52)은 원주방향으로 90도 각도만큼 연장형성되고, 제 1경사면(53)은 상기 캠면(52)의 일측으로부터 하향방향으로 15도 각도만큼 연장형성되며, 상기 제 1캠홈(54)은 210도 각도정도만큼 연장형성되고, 상기 제 2경사면(56)은 15도 정도의 각도만큼 연장형성되며, 상기 제 2캠홈(57)은 30도 각도만큼 연장형성되어 있다.

한편, 상기 스토퍼(58)는 통공(51)을 사이에 두고 캠면(52)과 대향되게 90도각도만큼 원주방향으로 연장형성되어 있다.

이러한 구조로 된 고정캠(50)의 면은, 도 5a 및 도 5b에서와 같이, 스토퍼(58)가 제일 많이 돌출되고, 제 2캠홈(57)이 제일 많이 함몰되게 된다.

한편, 상기 회동캠(60)은, 도 3 내지 도 5c 및 도 5d에서와 같이, 그 중앙에 샤프트(20)의 축에 끼워져 상기 샤프트(20)와 연동되기 위한 타원형상의 각형공(61)이 형성되어 있고, 이 각형공(61)의 외주 둘레에는 각각 상기 고정캠(50)의 캠면(52), 제 1경사면(53), 제 1캠홈(54), 제 2경사면(56) 및 제 2캠홈(57)에 대응하는 외면부와, 상기 고정캠(50)의 스토퍼(58)와 대응하는 내면부가 원주방향으로 형성되어있다.

상기 회동캠(60)에서 내면부의 직경은 상기 고정캠(50)의 스토퍼(58) 직경과 대응되며, 상기 스토퍼(58)가 안내되는 이동로가 되는 바, 스토퍼 가이드 캠부(68)를 이루게 된다.

상기 회동캠(60)에서 외면부에는, 도 3, 도 4 및 도 5c에서와 같이, 고정캠(50)의 캠면(52)에 대응하는 캠홈(62)이 원주방향으로 연장형성되고, 상기 고정캠의 제 1경사면(53)과 대응하는 제 1경사면(63)이 연장형성되어 있으며, 상기 고정캠의 제 1캠홈(54)과 대응하는 제 1캠면(64)이 연장형성되어 있다.

또한, 상기 고정캠의 제 2경사면(56)과 대응하는 제 2경사면(66)이 연장형성되어 있으며, 상기 고정캠의 제 2캠홈(57)에 대응하는 제 2캠면(67)이 연장형성되어 있다.

한편, 상기 스토퍼 가이드 캠부(68)에서는 상기 고정캠(50)의 스토퍼(58)와 대응하는 스토퍼 가이드 캠홈(68-1)이 원주방향으로 형성되고, 이 스토퍼 가이드 캠홈(68-1)의 일측으로부터 상기 고정캠의 스토퍼(58) 일측 경사면(59)과 대응하는 스토퍼 가이드 경사면(68-2)이 연장형성되어 있으며, 계속해서 회동캠(60)의 외주부 제 1캠면(64)의 시작점 즉, 외주부의 경사면(63) 끝단까지 계속해서 원주방향으 로 스토퍼 가이드 캠면(68-4)이 형성되어 있다.

상기 스토퍼 가이드 캠면(68-4)과 제 1캠면(64)의 경계면은 절벽면(69)을 이루게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 고정캠(50)과 회동캠(60)의 맞물림에 따라 노트북 컴퓨터의 디스플레이 유닛(4)이 각도회동되는 관계를 설명하면 다음과 같다.

참고로, 상기 고정캠(50)의 캠면과 회동캠(60)의 캠면은 상호 맞닿게 되는 것으로서, 도 3 내지 도 4에서는, 고정캠의 좌측에 회동캠의 우측이 포개어져서 맞물리는 것으로 표현하였으나, 도 6 내지 도 8은 고정캠과 회동캠이 상호 포개진 상태로 맞물린 것을 표현한 것으로서, 그 구조적 복잡함으로 인해 설명의 편의상 고정캠의 좌측에 회동캠의 좌측이 맞물리는 것으로 가정하여 도면을 표시하였음을 밝혀둔다.

즉, 도 6 내지 도 8은 고정캠과 회동캠이 서로 맞물린 상태에서 회동캠을 투시되게 표현하여 우측으로 빼낸 상태로 이해하면 될 것이다.

먼저, 앞서 설명한 바와 같이, 고정캠(50)의 캠면에 대하여 회동캠(60)의 캠면을 포개어 완전히 맞닿도록 하면 서로 대응하는 캠면들과 캠홈들에 의해 맞물림이 이루어진다.

즉, 고정캠(50)의 캠면(52)에는 회동캠(60)의 캠홈(62)이, 고정캠(50)의 제 1경사면(53)에는 회동캠(60)의 제 1경사면(63)이, 고정캠(50)의 제 1캠홈(54)에는 회동캠(60)의 제 1캠면(64)이, 고정캠(50)의 제 2경사면(56)에는 회동캠(60)의 제 2경사면(66)이, 고정캠(50)의 제 2캠홈(57)에는 회동캠(60)의 제 2캠면(67)이 각각 대응함으로써, 서로 맞물림이 이루어지게 된다.

이와 같이 고정캠(50)과 회동캠(60)이 완전히 맞물려진 상태에서, 상기 고정캠(50)의 스토퍼(58)는 회동캠(60)의 스토퍼 가이드 캠부(68) 중, 스토퍼 가이드 캠홈(68-1)과 스토퍼 가이드 경사면(68-2)과 대응하여 위치하게 된다.

그러나, 상기와 같이 고정캠(50)의 캠면(52), 제 1경사면(53), 제 1캠홈(54), 제 2경사면(56), 제 2캠홈(57)과 스토퍼(58)가, 상기 회동캠(60)의 캠홈(62), 제 1경사면(63), 제 1캠면(64), 제 2경사면(66), 제 2캠면(67)과 스토퍼 가이드 캠홈(68-1)들과 각각 일치되게 맞물린 상태에서는 다소 유격이 발생할 수 있다.

즉, 노트북의 베이스 유닛(2)과 디스플레이 유닛(4)이 완전히 접혀 그 개방각도가 0도를 이루는 상태를 고정캠(50)과 회동캠(60)이 완전히 일치되게 맞물린 상태로 하면, 상기 노트북을 거꾸로 들었을 때, 상기 고정캠(50)의 캠면(52), 제 1경사면(53), 제 1캠홈(54), 제 2경사면(56), 제 2캠홈(57)과 스토퍼(58)가, 상기 회동캠(60)의 캠홈(62), 제 1경사면(63), 제 1캠면(64), 제 2경사면(66), 제 2캠면(67)과 스토퍼 가이드 캠홈(68-1)이 상호 맞물린 상태에서 다소 유격이 발생할 수 있으며, 이에 따라 상기 베이스 유닛(2)과 디스플레이 유닛(4)이 완전히 접힌 상태에서 유동성을 가지게 된다.

이에, 상기와 같은 유격이 발생하지 않도록, 노트북의 베이스 유닛(2)과 디스플레이 유닛(4)이 완전히 접힌 상태, 즉 베이스 유닛(2)과 디스플레이 유닛(4)의 벌어진 각도가 0도일 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 회동캠(60)의 외면부에 형성 된 제 1경사면(63)과 제 2경사면(66)이 각각 고정캠(50)의 제 1경사면(53)과 제 2경사면(56)들에 어긋나게 맞물리도록 함으로써, 상호 마찰에 의한 계속적인 토크가 작용하여 이 토크보다 더 큰 외력이 작용하지 않는 한 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 유동성을 갖지 않도록 하였다.

또한, 상기 고정캠(50)의 스토퍼(58) 일측 경사부(59)가 회동캠(60)의 스토퍼 가이드 캠부(68)의 스토퍼 가이드 경사면(68-2)과도 어긋나게 맞물리도록 함으로써, 상호 마찰에 의한 계속적인 토크가 작용하여 이 토크보다 더 큰 외력이 작용하지 않는 한 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 유동성을 갖지 않도록 하였다.

즉, 앞서 설명한 바와 같이, 고정캠(50)의 캠면(52), 제 1경사면(53), 제 1캠홈(54), 제 2경사면(56), 제 2캠홈(57) 및 스토퍼(58)가, 상기 회동캠(60)의 캠홈(62), 제 1경사면(63), 제 1캠면(64), 제 2경사면(66), 제 2캠면(67) 및 스토퍼 가이드 캠홈(68-1)이 각각 일치하여 맞물린 상태는 도 6에서와 같이, 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 대략 -15도 정도의 각도를 갖도록 조정한다.

그러나, 실질적으로 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 마이너스 각도로 접혀질 수는 없게 되는 바, 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 완전히 접혀져 그 벌어진 각이 0도일 경우에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 회동캠(60)의 외면부에 형성된 제 1경사면(63), 제 2경사면(66) 및 스토퍼 가이드 캠부(68)에 형성된 스토퍼 가이드 경사면(68-2)이 각각 고정캠(50)의 제 1경사면(53), 제 2경사면(56) 및 스토퍼(58)의 일측 경사부(59)에 어긋나게 맞물리도록 함 으로써, 상호 마찰에 의한 계속적인 토크가 작용하여 이 토크보다 더 큰 외력이 작용하지 않는 한 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 유동성을 갖지 않도록 한 것이다.

이와 같이, 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 완전히 접혀진 상태에서 디스플레이 유닛(4)을 상기 토크보다 더 큰 힘으로 들어올려 상향으로 각도 회동시키게 되면, 디스플레이 유닛(4)의 회동에 따라 상기 브래킷(12)이 연동하여 회동되고, 따라서 샤프트(20)가 회전하게 되며, 이에 회동캠(60)이 회전하게 된다.

물론, 이 경우 상기 고정캠(50)은 베이스 유닛(2)의 프레임에 고정결합된 시스템 샤프트(30)의 제 1브래킷(32)과 고정결합되어 있는 바, 고정된 상태를 유지하게 된다.

따라서, 상기 회동캠(60)이 고정캠(50)에 대하여 회전하게 되는데, 상기 회동캠(60)의 제 1캠면(64)이 고정캠(50)의 캠면(52)과 마찰되면서 회전하는 상태가 디스플레이 유닛(4)이 베이스 유닛(2)을 중심으로 각도회동되는 상태로서, 상기한 바와 같이, 회동캠(60)의 제 1캠면(64)이 고정캠(50)의 캠면(52)을 압착하면서 회전됨으로써, 복수의 판스프링(70)이 압축된 상태가 되며, 이때 설정된 토크에 의해 상기 디스플레이 유닛(4)이 베이스 유닛(2)에 대하여 자유회동은 이루어지지 않고 위치를 선택한 지점에서 고정된 상태를 이루게 된다.

상기 디스플레이 유닛(4)의 각도회동에 따라 회동캠(60)의 제 1캠면(64)이 고정캠(50)의 캠면(52)을 압착시키면서 회전될 때, 상기 고정캠(50)의 스토퍼(58) 는 고정된 위치를 유지하게 되며, 이때 회동캠(60)의 스토퍼 가이드 캠부(68)에 의해 상기 스토퍼(58)가 걸림되지 않는다.

즉, 상기 회동캠(60)의 스토퍼 가이드 캠부(68)의 깊이가 상기 스토퍼(58)의 높이만큼 형성되어 있는 바, 상기 회동캠(60)이 고정캠(50)에 대하여 회전하게 될 때 걸림이 일어나지 않게 되는 것이다.

그런데, 상기한 바와 같이, 상기 스토퍼 가이드 캠부(68)는, 회동캠(60)의 전체 원주길이 즉 360도만큼 형성되지 않고, 제 1캠면(64)의 중간부터 이 제 1캠면의 일측 끝단에 걸쳐서 대략 280도만큼만 형성되어 있는 바, 상기 스토퍼 가이드 캠부(68)의 끝단 즉, 상기 스토퍼 가이드 캠면(68-4)과 제 1캠면(64)의 경계면인 절벽면(69)에 밀착되면 더 이상의 회전이 이루어지지 않게 된다.

이와 같이, 회동캠(60)이 회전하면서 스토퍼 가이드 캠면(68-4)의 끝단 즉, 제 1캠면(64)의 절개된 절벽면(69)에 고정캠(50)의 스토퍼(58) 일측단이 맞닿게 되는 위치는 도 8에 도시된 바와 같이, 디스플레이 유닛(4)이 베이스 유닛(2)에 대하여 대략 176도 정도 벌어진 상태이다.

즉, 상기 회동캠(60)에서 스토퍼 가이드 캠부(68)의 전체 원주각도는 285도라고 하였다. 또한, 상기 고정캠(50)의 원주각도는 앞에서 90도라고 설명한 바 있다.

따라서, 고정캠(50)과 회동캠(60)이 완전히 일치되게 맞물린 상태, 즉 상기 고정캠(50)의 스토퍼(58) 일측단이 회동캠(60)의 제 1캠면(64) 중간에 형성된 절벽면(69-1)(스토퍼 가이드 캠부의 시작점)에 완전히 밀착된 상태에서, 상기 스토퍼 (58)가 회전될 수 있는 각도의 범위 즉, 스토퍼(58)의 타측단으로부터 절벽면(69)의 원주각도는 285도에서 스토퍼(58)의 원주각도 90도를 뺀 195도가 된다.

그러나, 고정캠(50)에 대하여 회동캠(60)이 일치되어 맞물린 상태는 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 -15도 각도로 된 상태로서, 이는 현실적으로 이루어질 수 없는 각도인 바, 상기 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 포개어져 그 벌어진 각도가 0도일 경우, 고정캠(50)에 대하여 회동캠(60)이 완전히 일치된 상태에서 19도 만큼 회전된 상태가 된다.

따라서, 상기 스토퍼(58)가 실질적으로 회전될 수 있는 각도의 범위 즉, 스토퍼(58)의 타측단으로부터 회동캠(60)의 스토퍼 가이드 캠면(68-4)의 끝단(제 1캠면(64)의 절벽면(69)까지의 원주각도는 285도에서 스토퍼(58)의 원주각도 90도와, 디스플레이 유닛(4)과 베이스 유닛(2)이 0도로 포개어지도록 미리 회전되어 있는 19도를 뺀 176도가 됨으로써, 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 최대로 벌어질 수 있는 각도가 176도가 되는 것이다.

이때, 상기 회동캠(60)의 스토퍼 가이드 캠부(68) 전체 원주각도를 285도보다 조금 더 크게 하거나 또는 조금 작게 함으로써, 상기 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 최대로 벌어지는 각도를 176도에서 ㅁ시킬 수 있을 것이다.

그리고, 상기 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)을 상기한 바의 반대로 회동시키게 되면, 상기 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 대략 5도 정도인 시점에서 클릭 현상이 발생하여 닫히게 된다.

즉, 상기 회동캠(60)의 제 1캠면(64)이 고정캠(50)의 캠면(52)과 접촉이 끝 나면서 상기 회동캠(60)의 제 1경사면(63)과 제 2경사면(66)이 고정캠(50)의 제 1경사면(53)과 제 2경사면(56)을 타게 되는 시점에서 복수의 판스프링이 복원됨으로써, 닫히는 상태의 클릭이 발생하게 된다.

물론, 상기 베이스 유닛(2)에 대하여 디스플레이 유닛(4)이 완전히 접이되어 0도를 이루게 되면, 상기 회동캠(60)의 제 1경사면(63)과 고정캠(50)의 제 1경사면(53)이 마찰력에 의해 걸림되고, 회동캠(60)의 제 2경사면(66)이 고정캠(50)의 제 2경사면(56)에 마찰력에 의해 걸림되며, 이때 발생하는 토크에 의해 일정한 크기 이상의 외력이 작용되지 않는 한 그 걸림이 해제되지 않는 잠금상태를 이루게 된다.

참고로, 상기 고정캠(50)과 회동캠(60)은 잦은 마찰에 의해 마모가 발생될 염려가 큰 바, 공지된 MIM기술(플라스틱 사출공정에 소결공정을 혼합한 것으로서 높은 표면조도 및 치수정밀도를 얻을 수 있으며, 형상이 복잡한 제품의 대량 생산에 적합한 것으로, 현재 컴퓨터 및 전자부품에 많이 사용되고 있다)로 작업한 캠(스테인리스 강)을 사용함으로써, 내마모성 향상을 증대시키는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 힌지장치에 의하면, 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 완전히 접힌 상태에서도 캠의 맞물린 작용에 의해 상호 벌어짐이 예방되는 바, 별도의 래치장치가 불필요하여 보다 심플한 디자인의 노트북을 제공할 수 있음은 물론 제조비용이 절감되는 매우 유용한 효과가 있다.

또한, 상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛을 열고 닫을 때, 일정각도에서 클릭 현상이 발생됨으로써, 사용감각이 향상되는 효과도 있다.

특히, 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 일정각도 회동하여 벌어지게 되면, 더 이상 벌어지지 않도록 하는 스토퍼 기능을 갖추되, 그 벌어지는 각도가 수평을 이루는 180도에 가까운 즉, 대략 ㅁ176도 각도 범위까지 벌어진 상태에서 더 이상 벌어지지 않도록 함으로써, 다양한 소비자 욕구를 충족시킴은 물론, 사용자의 부주의로 디스플레이 유닛을 베이스 유닛에 대하여 강제로 펼쳐지게 함으로서 발생될 수 있는 힌지장치의 파손을 예방하는 등, 보다 향상된 제품성능을 제공하게 되는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (8)

1. 디스플레이 유닛의 프레임 일측에 고정설치되는 브래킷이 형성된 샤프트와, 상기 샤프트가 회전가능하도록 베이스 유닛의 일측에 고정되어 상기 디스플레이 유닛의 회동시 고정됨을 유지하는 시스템 브래킷과, 상기 샤프트에 순차적으로 결합되는 고정캠, 회동캠, 복수의 판스프링, 가이드 와셔 등으로 구성된 힌지구조물을 포함하여 이루어진 힌지장치에 있어서,

   상기 고정캠은, 상기 샤프트의 회전에 따라 연동되지 않도록 그 중앙에 원형상의 통공이 형성되되, 상기 통공의 외주 둘레에는 각각 일정각도만큼씩 캠면과, 제 1경사면과, 제 1캠홈과, 제 2경사면 및 제 2캠홈이 원주방향으로 연장형성되고, 상기 제 1캠홈에서 상기 통공의 외주와 연접되는 부위로부터 방사상방향으로 일정간격만큼 이격된 만큼의 간격을 갖는 스토퍼가 일정각도만큼 원주방향으로 연장형성되되, 상기 캠면 및 제 1캠홈에 비하여 일정높이만큼 돌출된 형태로 이루어진 스토퍼가 형성된 것과;

   상기 회동캠은, 상기 샤프트의 회전에 따라 연동되도록 그 중앙에 각형공이 형성되되, 상기 각형공을 중심으로 상기 고정캠의 캠면, 제 1경사면, 제 1캠홈, 제 2경사면 및 제 2캠홈에 각각 대응하는 캠홈, 제 1경사면, 제 1캠면, 제 2경사면 및 제 2캠면이 형성된 외면부; 상기 고정캠의 스토퍼가 유동되기 위하여 상기 스토퍼의 직경과 동일한 직경을 가지되, 원주방향으로 일정각도만큼 연장형성된 내면부인 스토퍼 가이드 캠부를 포함하여 이루어진 것;을 특징으로 하는 힌지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고정캠에서, 캠면으로부터 하향경사진 제 1경사면을 사이에 두고 제 1캠홈이 원주방향으로 연장되고, 상기 제 1캠홈으로부터 연속해서 하향 경사진 제 2경사면을 사이에 두고 제 2캠홈이 원주방향으로 연장형성된 것을 특징으로 하는 힌지장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고정캠에서, 캠면은 원주방향으로 대략 90도 각도만큼 형성되고, 상기 제 1경사면은 원주방향으로 대략 15도 각도만큼 형성되며, 상기 제 1캠홈은 원주방향으로 대략 210도 각도만큼 형성되고, 상기 제 2경사면은 원주방향으로 대략 15도 각도만큼 형성되며, 상기 제 2캠홈은 원주방향으로 대략 30도 각도만큼 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 고정캠의 스토퍼는 원주방향으로 대략 90도 각도만큼 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 스토퍼의 양 끝단에는 일정각도만큼 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 힌지장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 스토퍼 가이드 캠부는, 상기 회동캠의 제 1캠면 중간부터 이 제 1캠면의 일측 끝단에 걸쳐서 원주방향으로 대략 280도만큼만 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 완전히 접이되어 그 각도가 0도일 경우, 상기 회동캠의 제 1경사면이 고정캠의 제 1경사면에 엇갈리게 맞물리고, 상기 회동캠의 제 2경사면이 고정캠의 제 2경사면에 엇갈리게 맞물리는 것을 특징으로 하는 힌지장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스 유닛에 대하여 디스플레이 유닛이 각도회동하여 그 각도가 176도 안팎일 경우, 상기 회동캠의 스토퍼 가이드 캠면 끝단인 절벽면에 고정캠의 스토퍼 일단이 맞닿게 되어 더 이상 각도회동이 이루어지지 않는 것을 특징으로 하는 힌지장치.

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