KR20080017712A - 힌지 장치 및 그를 구비하는 휴대용 단말기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대용 단말기의 힌지 장치에 있어서, 힌지축 방향을 따라 직선이동 가능하게 설치된 구동 캠; 상기 구동 캠에 대면하게 설치되어 상기 구동 캠이 직선이동함에 따라 상기 힌지축을 중심으로 회전하는 구동 샤프트; 상기 구동 샤프트를 감싸게 결합되어 상기 구동 샤프트와 함께 회전하는 종동 샤프트; 상기 종동 샤프트에 대면하게 설치되어 상기 종동 샤프트가 회전함에 따라 상기 힌지축 방향으로 직선이동하는 종동 캠; 및 상기 종동 샤프트에 밀착되는 방향으로 상기 종동 캠을 가압하는 개폐용 탄성 부재를 구비하는 힌지 장치 및 그를 구비하는 휴대용 단말기를 개시한다. 상기와 같이 구성된 힌지 장치는 구동 캠의 직선 이동에 의해 단말기의 하우징들을 펼쳐지게 하는 구동력을 발생시키는 구성으로서 사용이 편리하고 자동 개폐 동작을 구현함에 있어서 단말기의 소형화에 유리하고, 제조 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
단말기, 힌지 장치, 구동 캠, 구동 샤프트, 종동 샤프트, 종동 캠, 버튼

Description

힌지 장치 및 그를 구비하는 휴대용 단말기 {HINGE APPARATUS AND PORTABLE TERMINAL THEREWITH}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 힌지 장치를 구비하는 휴대용 단말기를 나타내는 분리 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 힌지 장치를 나타내는 분리 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 힌지 장치가 조립된 모습을 나타내는 내부 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 힌지 장치의 동작을 설명하기 위한 캠 선도.
본 발명은 휴대용 단말기에 관한 것으로서, 특히 한 쌍의 하우징을 회동 가능하게 결합시키는 휴대용 단말기의 힌지 장치에 관한 것이다.
통상적으로 휴대용 단말기의 종류는 외형에 따라 바형(bar type)과 플립형(flip type)과 폴더형(folder type) 단말기로 분류된다.
바형 단말기는 하나의 본체 하우징(housing)에 데이터 입출력 수단과 송수화부가 장착되는 형태이며, 플립형 단말기는 바형 단말기에 플립이 장착된 형태이다. 바형 단말기는 키패드가 노출되어 오작동의 우려가 있으나 플립형 단말기에 장착된 플립은 키패드의 오작동을 방지한 구성이다. 그러나, 바형 단말기와 플립형 단말기는 공통적으로 송화부와 수화부 사이의 거리확보 문제로 인하여 소형화에는 한계가 있는 실정이다.
폴더형 단말기는 본체와, 폴더가 힌지 모듈에 의해 접철 가능하게 결합된 구성으로서, 폴더가 회동에 따라 개폐된다. 폴더가 본체에 접철된 상태에서는 통화대기 모드로서 키패드의 오작동을 방지하고, 통화모드에서는 폴더가 펼쳐져 송화부와 수화부 사이의 거리를 충분히 확보할 수 있기 때문에 소형화에 유리한 이점이 있다. 이러한 이유로, 폴더형 단말기가 휴대용 단말기 시장의 대부분을 점유해 왔다.
한편, 폴더형 단말기는 본체와 폴더를 결합시키기 위한 힌지 장치를 구비하고 있으며, 힌지 장치는 폴더를 회전시키는 구동력을 제공할 수 있다. 이러한 폴더형 단말기의 힌지 장치는 반자동 개폐 동작을 제공하는 구성과, 자동 개폐 동작을 제공하는 구성의 힌지 장치가 있다.
반자동 개폐 동작을 제공하는 구성의 힌지 장치는 본 출원인에게 특허 허여된 대한민국 등록특허 제293,038호(2001. 5. 7.; 미국 등록특허 제6,292,980호, 2001. 9. 25.) 등을 통해 다양하게 개시되어 있다. 이러한 반자동 개폐 동작을 제공하는 힌지 장치는 산형부와 골형부가 각각 형성된 캠들을 밀착시키는 탄성력을 제공함으로써, 어느 한 캠이 회전하면 그의 산형부와 다른 캠의 골형부가 맞물리는 방향으로 작용하는 구동력을 발생시키는 구성이다. 개시된 힌지 장치로부터 발생된 구동력은 폴더의 회동 각도에 따라 본체에 다시 접철되거나 본체로부터 멀어지는 방향으로 작용하게 된다.
그러나 이러한 반자동 개폐 방식의 힌지 장치는 그 구성이 간단한 장점이 있지만, 단말기를 개방시키거나 폐쇄시키고자 할 때 사용자가 직접 폴더를 회전시켜야 하기 때문에 사용하기 불편한 단점이 있다.
반면에, 자동 개폐 동작을 제공하는 구성의 힌지 장치는 모터를 이용하여 폴더를 회동시키는 구동력을 발생시키는 구조로서, 사용자는 간단한 스위치 조작만으로 모터를 작동시킴으로써 폴더를 개방시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나, 이러한 자동 개폐 방식의 힌지장치는 사용이 편리한 장점이 있으나, 모터와, 모터에 전원을 인가하거나 제어 신호를 인가하기 위한 배선 등 별도로 설치해야 하기 때문에 제품의 소형화에 불리하고, 제조 비용이 상승할 뿐만 아니라, 단말기의 전원을 많이 소모하게 된다는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 사용이 편리하면서 제품의 소형화에 기여할 수 있는 힌지 장치 및 그를 구비하는 휴대용 단말기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조 비용을 절감하고, 전원의 소모를 줄일 수 있는 힌지 장치 및 그를 구비하는 휴대용 단말기를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 휴대용 단말기의 힌지 장치에 있어서,
힌지축 방향을 따라 직선이동 가능하게 설치된 구동 캠;
상기 구동 캠에 대면하게 설치되어 상기 구동 캠이 직선이동함에 따라 상기 힌지축을 중심으로 회전하는 구동 샤프트;
상기 구동 샤프트를 감싸게 결합되어 상기 구동 샤프트와 함께 회전하는 종동 샤프트;
상기 종동 샤프트에 대면하게 설치되어 상기 종동 샤프트가 회전함에 따라 상기 힌지축 방향으로 직선이동하는 종동 캠; 및
상기 종동 샤프트에 밀착되는 방향으로 상기 종동 캠을 가압하는 개폐용 탄성 부재를 구비하는 휴대용 단말기의 힌지 장치를 개시한다.
또한 본 발명은 제1 하우징과, 상기 제1 하우징에 회동 가능하게 결합되어 상기 제1 하우징에 대면한 상태로 접철되거나 힌지축을 중심으로 회동하여 개방되는 제2 하우징과, 상기 제1 하우징을 상기 제2 하우징에 회동 가능하게 결합시키는 힌지 장치를 구비하는 휴대용 단말기에 있어서, 상기 힌지 장치는,
상기 제1 하우징의 외주면으로 돌출된 상태로 상기 힌지축 상에 직선이동 가능하게 설치되는 버튼;
상기 버튼이 직선이동함에 따라 상기 힌지축 방향을 따라 직선이동 가능하게 설치된 구동 캠;
상기 제2 하우징에 고정됨과 아울러 상기 구동 캠에 대면하게 설치되어 상기 구동 캠이 직선이동함에 따라 상기 힌지축을 중심으로 회전하는 구동 샤프트;
상기 구동 샤프트를 감싸게 결합되어 상기 구동 샤프트와 함께 회전하는 종 동 샤프트;
상기 종동 샤프트에 대면하게 설치되어 상기 종동 샤프트의 회전 운동과 연동되어 상기 힌지축 방향으로 직선이동하는 종동 캠; 및
상기 종동 샤프트에 밀착되는 방향으로 상기 종동 캠을 가압하는 개폐용 탄성 부재를 구비하고,
상기 제1 하우징이 접철된 상태에서 상기 버튼의 조작에 의해 상기 구동 캠이 직선이동함에 따라 상기 구동 샤프트와 종동 샤프트가 회전하여 상기 제1, 제2 하우징이 개방되는 방향으로 상기 제2 하우징을 회동시키고,
기설정된 각도에 이르면, 상기 개폐용 탄성 부재의 탄성력을 제공받아 상기 종동 캠이 상기 종동 샤프트에 밀착되는 방향으로 전진하면서 상기 종동 샤프트와 구동 샤프트를 회전시킴으로써 상기 제2 하우징이 개방되는 휴대용 단말기를 개시한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 힌지 장치(200)를 구비하는 휴대용 단말기(100)는 제1 하우징(101)과, 상기 제1 하우 징(101)에 회동 가능하게 결합되는 제2 하우징(102)으로 구성되며, 상기 제2 하우징(102)은 상기 제1 하우징(101)에 접철된 위치로부터 160도까지 개방된 위치로 회동하게 된다. 이때, 상기 제2 하우징(102)이 상기 제1 하우징(101)으로부터 개방된 위치는 160도에 고정되는 것이 아니라, 제품에 따라 150도 내지 180도 범위에서 다양하게 설정할 수 있음은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 제1 하우징(101)은 그 일면에 키패드(111)와 송화부(113)가 설치되어 문자, 숫자, 사용자의 음성을 입력할 수 있게 구성되고, 상기 키패드(111)와 송화부(113)는 상기 제2 하우징(102)의 회동에 의해 개폐된다. 상기 제1 하우징(101)의 일면 상단에는 한 쌍의 사이드 힌지 암(115)들이 서로 마주보게 형성되어 상기 제2 하우징(102)을 결합시킬 수 있는 수단을 제공하게 된다.
상기 제2 하우징(102)의 일면에는 디스플레이 장치(121)와 수화부(123)가 설치되어 상기 제1 하우징(101)의 일면에 대면하고, 상기 제2 하우징(102)이 회동함에 따라 개폐된다. 상기 단말기(100)가 개방된 때, 사용자는 상기 디스플레이 장치(121)와 키패드(111)를 통해 메뉴의 호출, 저장 또는 수신된 정보의 검색, 문자 또는 숫자 정보 입력 등 상기 단말기(100)를 조작할 수 있게 된다. 또한, 상기 수화부(123)는 수신된 음성 신호를 출력하여 사용자에게 제공하거나, 벨소리, 재생되는 음악 파일 등의 음향을 출력할 수 있다. 상기 제2 하우징(102)의 하단에는 센터 힌지 암(125)이 형성되어 상기 사이드 힌지 암(115)들 사이에 회전 가능하게 결합된다. 상기 센터 힌지 암(125)의 양단에는 각각 회동홀(127)이 형성되어 있으며, 상기 회동홀(127)에는 하기의 힌지 돌기(235) 또는 힌지 더미(미도시)와 결합되며, 그 형상은 상기 힌지 돌기(235) 또는 힌지 더미와 상응하게 형성된다.
상기 센터 힌지 암(125)이 상기 사이드 힌지 암(115)들 사이에 회전 가능하게 결합됨에 따라 힌지축(A)이 형성되어 상기 제2 하우징(102) 회동의 중심 축을 제공하게 된다.
한편, 상기 사이드 힌지 암(115)에는 상기 제2 하우징(102)을 회동시키는 구동력을 제공하는 힌지 장치(200)가 설치된다.
도 2와 도 3을 참조하면, 상기 힌지 장치(200)는 구동 캠(202), 구동 샤프트(203), 종동 샤프트(205), 종동 캠(204)을 구비하고, 상기 구동 캠(202)과 구동 샤프트(203)가, 상기 종동 샤프트(205)와 종동 캠(204)은 각각 서로 밀착되는 방향으로 작용하는 탄성력을 제공받는 상태에서 대면하게 결합된다.
이때, 상기 구동 캠(202)과 구동 샤프트(203)는 각각 상기 종동 캠(204)과 종동 샤프트(205) 내측에 위치된다. 아울러, 상기 힌지 장치(200)는 상기 구동 캠(202)과 종동 캠(204) 각각에 탄성력을 제공하는 구동용 탄성 부재(271)와 개폐용 탄성 부재(273)를 구비하고, 힌지 하우징(201) 내에 상기 구동 캠(202), 구동 샤프트(203), 종동 캠(204), 종동 샤프트(205) 및 개폐용 탄성 부재(273)와 구동용 탄성 부재(271)를 설치한 구성이다. 또한, 상기 힌지 장치(200)는 상기 힌지 하우징(201)의 일단에 설치된 버튼(206)을 구비하며, 상기 버튼(206)은 상기 구동 캠(202)을 직선이동시켜 상기 구동 샤프트(203)를 회전시키게 된다.
상기 힌지 장치(200)는 일측의 상기 사이드 힌지 암(115)에 장착되며, 그의 일단으로 돌출된 힌지 돌기(235)가 상기 센터 힌지 암(125)에 고정 결합됨으로써 상기 센터 힌지 암(125)을 상기 사이드 힌지 암(115)에 회전 가능하게 결합시킨다. 이때, 상기 힌지 장치(200)를 구성함에 있어 상기 힌지 하우징(201)이 사출물로 제작된다면 상기 사이드 힌지 암(115)에 일체형으로 구성할 수 있다. 다만, 일반적인 휴대용 단말기(100)의 제조 공정에서 조립성과 생산성의 향상을 위하여 상기 힌지 하우징(201)을 별도로 제작하여 상기 힌지 장치(200)를 하나의 모듈 형태로 제작함이 바람직하다.
상기 힌지 하우징(201)은 일측면이 개방된 실린더 형상으로 그 내부에 수용 공간(211)을 제공하고, 양단에는 각각 힌지홀(213, 215)들이 형성되어 있다. 상기 버튼(206)의 일단부가 상기 힌지 하우징(201) 일단의 상기 힌지홀(215)을 통해 상기 힌지 하우징(201)의 외부로 출몰 가능하게 설치되어, 상기 힌지축(A) 방향으로 직선 왕복운동하게 된다. 상기 힌지 장치(200)가 상기 사이드 힌지 암(115)에 장착되면, 상기 버튼(206)은 제1 하우징(101)의 외주면으로 출몰 가능하게 된다.
상기 구동 캠(202)은 상기 힌지 하우징(201)에 수용되어 상기 제1 하우징(101) 상에서 상기 힌지축(A) 방향을 따라 직선이동 가능하게 설치되며, 그의 일면에는 상기 힌지축(A) 방향으로 돌출된 제1 산형부(221)가 형성되어 있다. 상기 제1 산형부(221)는 한 쌍이 상기 구동 캠(202)의 원주 방향을 따라 배열되어 있으며, 상기 제1 산형부(221)들 사이에 골형부가 형성된 구성이나 설명의 간결함을 위하여 상기 구동 캠(202)에 형성된 골형부에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 구동 샤프트(203)는 상기 힌지 하우징(201) 내에 수용되어 상기 제1 하우징(101) 상에서 상기 힌지축(A)을 중심으로 회전 가능하게 설치되며, 그의 일면 에는 상기 힌지축(A) 방향으로 연장된 제1 골형부(231)가 형성되어 있다. 상기 제1 골형부(231)는 한 쌍이 상기 구동 샤프트(203)의 원주 방향을 따라 배열되어 있으며, 상기 제1 골형부(231)들 사이에 산형부가 형성된 구성이나 설명의 간결함을 위하여 상기 구동 샤프트(203)에 형성된 산형부에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 구동 캠(202)과 구동 샤프트(203)는 서로 대면하게 설치되어 상기 구동 샤프트(203)가 회전하면, 상기 구동용 탄성 부재(271)의 탄성력을 제공받는 상태로 상기 제1 산형부(221)와 제1 골형부(231)를 형성하는 경사면들이 서로 미끄럼 접촉하게 된다. 이때, '상기 제1 산형부(221)와 제1 골형부(231)의 경사면들이 접촉한다'는 것은 상기 제1 산형부(221) 중 상기 힌지축(A) 방향으로 가장 높게 돌출된 단부가 상기 제1 골형부(231)의 경사면에 접촉하는 것을 의미한다.
이때, 상기 구동 캠(202)은 상기 구동용 탄성 부재(271)에 의해 상기 구동 샤프트(203)에 밀착되는 방향으로 작용하는 탄성력을 제공받기 때문에, 상기 제1 산형부(221)와 상기 제1 골형부(231)가 서로 맞물리는 방향으로 상기 구동 샤프트(203)를 회전시키는 회전력이 발생된다.
한편, 상기 힌지 돌기(235)는 상기 구동 샤프트(203)의 타면에 형성되며 상기 힌지축(A) 방향으로 연장된 형상이다. 상기 힌지 돌기(235)는 상기 힌지 하우징(201) 타단의 힌지홀(213)을 통해 돌출되어 상기 센터 힌지 암(125)에 고정된다. 따라서, 상기 구동 샤프트(203)는 상기 제2 하우징(102), 구체적으로 상기 센터 힌지 암(125)과 함께 상기 제1 하우징(101) 상에서 회전하게 된다.
본 발명의 구체적인 실시 예를 설명함에 있어서, 상기 구동 샤프트(203)와 센터 힌지 암(125)의 결합을 위하여 상기 힌지 돌기(235)라는 구성요소를 설명하고 있으나, 상기 힌지 돌기(235)는 상기 구동 샤프트(203)의 일부분에 불과한 구성이며, 상기 구동 샤프트(203)를 상기 센터 힌지 암(125)에 고정시킬 수 있다면 상기 힌지 돌기(235)의 형상은 다양하게 변경될 수 있음에 유의한다.
상기 구동 캠(202)에 대한 상기 구동 샤프트(203)의 회전을 안정시키기 위하여, 상기 구동 샤프트(203)에는 상기 힌지축(A) 방향으로 연장된 회전 돌기(233)가 형성되고, 상기 구동 캠(202)에는 회전홀(223)이 형성될 수 있다. 상기 회전 돌기(233)는 상기 회전홀(223) 내에 회전 가능하게 수용되어 상기 구동 샤프트(203)의 회전을 지지하게 된다.
상기 구동용 탄성 부재(271)는 그의 일단이 상기 구동 캠(202)에 지지되고 타단이 상기 버튼(206)에 지지된다. 따라서, 상기 구동용 탄성 부재(271)는 상기 구동 캠(202)을 상기 구동 샤프트(203)에 밀착시키는 방향으로 작용하는 탄성력을 제공함과 아울러 상기 버튼(206)을 상기 힌지 하우징(201)의 외부로 돌출시키는 방향으로 작용하는 탄성력을 제공하게 된다. 이때, 상기 버튼(206)의 타단부에는 외주면으로부터 외측으로 연장되는 지지 리브(261)가 형성되어 상기 힌지 하우징(201)의 내벽에 지지된다. 따라서, 상기 구동용 탄성 부재(271)의 탄성력이 작용하더라도, 상기 버튼(206)은 상기 힌지 하우징(201) 상에 구속된 상태를 유지한다. 상기와 같은 구동용 탄성 부재(271)로는 압축 코일 스프링을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 구동용 탄성 부재(271)의 탄성력은 상기 제1 산형부(221)와 제1 골형 부(231)의 캠 선도에 의해 상기 구동 샤프트(203)를 회전시키는 구동력으로 전환된다.
즉, 상기 제1 산형부(221)와 제1 골형부(231)가 서로 어긋나게 위치되면 상기 구동 캠(202)은 상기 구동 샤프트(203)로부터 멀어지게 이동하고, 상기 제1 산형부(221)와 제1 골형부(231)가 서로 어긋난 위치에서는 상기 구동용 탄성 부재(271)의 탄성력을 제공받아 상기 구동 캠(202)은 상기 구동 샤프트(203) 방향으로 전진하게 된다. 상기 구동 캠(202)가 상기 구동 샤프트(203) 방향으로 전진하면 상기 구동 샤프트(203)는 상기 제1 골형부(231)가 상기 제1 산형부(221)와 맞물리는 방향으로 회전하게 된다.
결국, 상기 제1 산형부(221)와 제1 골형부(231)가 서로 어긋난 상태에서 상기 구동 캠(202)이 상기 구동 샤프트(203) 방향으로 직선이동하면, 상기 구동 샤프트(203)는 상기 제1 산형부(221)와 제1 골형부(231)가 서로 맞물리는 방향으로 회전하는 것이다.
상기 종동 캠(204)은 상기 힌지 하우징(201) 내에 수용됨과 동시에 상기 구동 캠(202)을 감싸는 상태로 설치된다. 이때, 상기 구동 캠(202)과 종동 캠(204)은 상기 힌지 하우징(201) 내에서 서로에 대하여 독립된 상태로 상기 힌지축(A) 방향으로 직선이동 가능한 상태이다.
상기 종동 캠(204)의 직선이동을 안내하기 위하여, 상기 종동 캠(204)의 외주면에는 가이드 돌기(245)가 돌출되어 있고, 상기 힌지 하우징(201)의 내벽에는 상기 힌지축(A) 방향을 따라 연장된 가이드 홈(미도시)이 형성되어 있다. 상기 종 동 캠(204)이 상기 힌지 하우징(201)에 수용되면 상기 가이드 돌기(245)는 상기 가이드 홈에 맞물린 상태로 상기 가이드 홈이 연장된 방향을 따라 직선이동하게 된다.
아울러, 상기 종동 캠(204)은 상기 힌지축(A) 방향으로 관통하게 형성된 수용홀(243)이 형성되어 있다. 상기 구동 캠(202)이 상기 수용홀(243)에 수용되며, 상기 가이드 돌기(245)와 가이드 홈의 결합 구조와 유사하게, 상기 구동 캠(202)의 직선이동을 안내하기 위한 돌기와 홈의 구성이 상기 수용홀(243)의 내벽과 상기 구동 캠(202)의 외주면에 구성될 수 있음은 자명하다.
상기 종동 캠(204)의 일면에는 상기 힌지축(A) 방향으로 돌출된 제2 산형부(241)가 형성되어 있다. 상기 제2 산형부(241)는 한 쌍이 상기 종동 캠(204)의 원주 방향을 따라 배열되며, 상기 제2 산형부(241)들 사이에는 골형부들이 형성된 구성이다. 다만, 설명의 간결함을 위하여 상기 종동 캠(204)의 골형부에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 종동 샤프트(205)는 상기 구동 샤프트(203)를 감싸게 결합되어 상기 힌지 하우징(201) 내에 회전 가능하게 수용된다. 상기 종동 샤프트(205)는 상기 힌지축(A) 방향으로 관통하게 형성된 관통홀(253)을 구비하며, 상기 구동 샤프트(203), 구체적으로 상기 힌지 돌기(235)가 상기 관통홀(253)을 지나 상기 힌지홀(213)을 통해 상기 힌지 하우징(201)의 외부로 돌출된다. 아울러, 상기 힌지 돌기(235)가 상기 관통홀(253)에 구속되어 상기 구동 샤프트(203)와 종동 샤프트(205)는 상기 힌지 하우징(201) 내에서 함께 회전하게 된다.
상기 종동 샤프트(205)의 일면에는 상기 힌지축(A) 방향으로 연장된 제2 골형부(251)가 형성되어 있다. 상기 제2 골형부(251)는 한 쌍이 상기 종동 샤프트(205)의 원주 방향을 따라 배열되어 있으며, 상기 제2 골형부(251)들 사이에 산형부가 형성된 구성이나, 설명의 간결함을 위하여 상기 종동 샤프트(205)에 형성된 산형부에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 종동 캠(204)과 종동 샤프트(205)는 서로 대면하게 설치되며, 상기 개폐용 탄성 부재(273)의 탄성력을 제공받는 상태로 상기 제2 산형부(241)와 제2 골형부(251)를 형성하는 경사면들이 서로 미끄럼 접촉하게 된다.
상기 개폐용 탄성 부재(273)는 그의 일단이 상기 종동 캠(204)에 지지되고 타단이 상기 힌지 하우징(201)의 내벽에 지지되어 상기 종동 캠(204)을 상기 종동 샤프트(205)에 밀착시키는 방향으로 작용하는 탄성력을 제공하게 된다. 이때, 상기 개폐용 탄성 부재(273)는 상기 버튼(206)의 타단부 외주면으로부터 이격된 상태로 상기 버튼(206)의 타단부 가장자리를 감싸는 형태로 상기 힌지 하우징(201)의 내벽에 지지된다. 상기와 같은 개폐용 탄성 부재(273)로는 압축 코일 스프링을 이용함이 바람직하다.
상기 종동 샤프트(205)가 회전하면, 상기 제2 산형부(241)와 제2 골형부(251)의 경사면들이 미끄럼 접촉하게 되고, 상기 개폐용 탄성 부재(273)의 탄성력을 제공받는 상태로 상기 종동 캠(204)이 상기 종동 샤프트(205)로부터 멀어지거나 밀착되는 방향으로 이동하게 된다. 상기 종동 샤프트(205)를 회전시키는 외력이 제거되면 상기 개폐용 탄성 부재(273)의 탄성력에 의해 상기 제2 산형부(241)와 제 2 골형부(251)가 서로 맞물리는 방향으로 상기 종동 샤프트(205)를 회전시키는 구동력이 발생된다.
상기와 같이 상기 종동 캠(204)에 작용하는 탄성력은 상기 종동 캠(204)과 종동 샤프트(205)의 캠 선도에 의해 상기 종동 샤프트(205)를 회전시키는 회전력으로 전환된다. 이때, 상기 구동 샤프트(203)는 상기 종동 샤프트(205)와 함께 회전하면서 상기 제2 하우징(102)의 센터 힌지 암(125)에 고정되어 있으므로, 상기 종동 샤프트(205)를 회전시키는 회전력은 상기 제2 하우징(102)을 회동시키게 된다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 상기 힌지 장치(200)와 상기 단말기(100)의 개폐 동작을 살펴보기로 한다. 도 4의 (a)는 상기 종동 캠(204)의 캠 선도(241c)를, (b)는 상기 구동 캠(202)의 캠 선도(221c)를 각각 도시하고 있다. 아울러, 참조번호 205P, 203P는 상기 제1, 제2 하우징(101, 102)이 접철된 때 상기 종동 샤프트(205)와 구동 샤프트(203)가 각각 상기 종동 캠(204)과 구동 캠(202)에 접촉된 지점을 나타내고 있다. 이하에서는 205P를 회동 지점이라 칭하고, 203P를 구동 지점이라 칭하기로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제2 하우징(101, 102)이 서로 접철된 때, 상기 회동 지점(205P)은 상기 종동 캠(204)의 경사면에 위치되어 있으며, 상기 개폐용 탄성 부재(273)의 탄성력에 의해 상기 제1, 제2 하우징(101, 102)이 접철되는 방향으로 작용하는 구동력이 발생된다. 그러나 이미 상기 제1, 제2 하우징(101, 102)은 접철된 상태이므로, 상기 단말기(100)는 접철된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
아울러, 상기 제1, 제2 하우징(101, 102)이 서로 접철된 때, 상기 구동 지점(203P)은 상기 구동 캠(202)의 제1 산형부(221)에 위치되어 상기 구동 캠(202)와 구동 샤프트(203)은 정지되어 있다. 즉, 상기 제1, 제2 하우징(101, 102)이 서로 접철된 때, 상기 구동 캠(202)과 구동 샤프트(203)는 회전력을 발생시키지 않고 힘의 균형 상태를 유지하는 것이다.
상기 제1, 제2 하우징(101, 102)이 서로 접철된 상태에서, 사용자가 상기 버튼(206)을 누르면, 상기 구동용 탄성 부재(271)의 탄성력과 상기 버튼(206)을 누르는 힘에 의해 상기 구동 캠(202)와 구동 샤프트(203)의 불균형 상태가 유발되고, 상기 구동 캠(202)이 전진하게 된다. 따라서, 상기 구동 샤프트(203)가 회전하고, 상기 구동 지점(203P)는 상기 구동 캠(202)의 경사면을 따라 이동하면서 상기 제1, 제2 하우징(101, 102)을 개방시키는 방향으로 회전력을 발생시킨다. 상기 버튼(206)의 조작으로부터 시작된 상기 구동 샤프트(203)의 회전력은 상기 제2 하우징(102)을 회동시켜 상기 단말기(100)를 개방시키게 된다.
이때, 상기 종동 샤프트(205)는 상기 구동 샤프트(203)와 함께 회전하며, 상기 회동 지점(205P)은 상기 제2 산형부(241)의 경사면을 따라 상기 제2 산형부(241)의 최고점을 향해 이동하게 된다. 따라서, 상기 종동 캠(204)은 상기 종동 샤프트(205)로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 상기 개폐용 탄성 부재(273)에 탄성력이 점차 축적된다.
상기 회동 지점(205P)이 상기 제2 산형부(241)의 최고점을 지나 다른 경사면 에 위치되면, 상기 개폐용 탄성 부재(273)의 탄성력은 상기 제1 하우징(101)으로부터 상기 제2 하우징(102)을 멀어지는 방향으로 회동시키는 구동력으로 전환된다. 즉, 상기 개폐용 탄성 부재(273)의 탄성력이 상기 제2 하우징(102)을 회동시키는 방향으로 작용하는 구동력으로 전환되면서 상기 제2 하우징(102)을 회동시키게 된다.
한편, 상기 제1, 제2 하우징(101, 102)이 접철된 상태에서, 상기 버튼(206)을 눌러 상기 구동 샤프트(203)를 회전시킴에 있어서, 상기 제1, 제2 하우징을 개방시키는 방향으로 상기 구동 샤프트(203)를 회전시키기 위하여 캠 선도의 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 이러한 캠 선도의 변경은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
개방된 상태의 제1, 제2 하우징(101, 102)를 다시 폐쇄시키기 위해, 사용자가 상기 제2 하우징(102)을 상기 제1 하우징(101)에 근접하는 방향으로 회동시키면, 상기 회동 지점(205P)는 다시 상기 제2 산형부(241)의 경사면을 따라 최고점을 향해 이동한다. 상기 회동 지점(205P)이 상기 제1, 제2 하우징(101, 102)이 폐쇄되는 방향으로 이동하여 사익 제2 산형부(241)의 최고점을 지나면, 상기 개폐용 탄성 부재(273)의 탄성력에 의해 상기 종동 캠(204)이 상기 종동 샤프트(205)에 밀착되는 방향으로 직선이동하며, 상기 종동 샤프트(205)는 상기 제2 산형부(241)와 제2 골형부(251)가 서로 맞물리는 방향으로 회전하면서 상기 제2 하우징(102)을 상기 제1 하우징(101)에 근접하는 방향으로 회동시키게 된다.
즉, 사용자는 개방된 상태의 상기 제1, 제2 하우징(101, 102)을 다시 폐쇄시 키기 위해서 일정 구간만큼 상기 제2 하우징(102)을 회동시키면, 나머지 구간에서는 제1, 제2 하우징(101, 102)이 접철되는 위치까지 상기 힌지 장치(200)의 구동력에 의해 회전하게 된다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 힌지 장치는 버튼의 조작만으로 접철된 상태의 단말기 하우징들을 펼쳐지게 하는 구동력을 발생시키는 구성이므로, 사용을 편리하게 하는 장점이 있다. 또한 본 발명에 따른 힌지 장치를 구비하는 휴대용 단말기는 자동 개폐 동작을 구현함에 있어서 별도의 모터와 배선이 불필요하기 때문에 소형화에 유리하고, 제조 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 아울러, 상기와 같은 구성의 힌지 장치는 전력을 소모하지 않고 버튼의 조작만으로 개방동작을 구현할 수 있으므로, 단말기 배터리의 소모를 방지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (21)

  1. 휴대용 단말기의 힌지 장치에 있어서,
    힌지축 방향을 따라 직선이동 가능하게 설치된 구동 캠;
    상기 구동 캠에 대면하게 설치되어 상기 구동 캠이 직선이동함에 따라 상기 힌지축을 중심으로 회전하는 구동 샤프트;
    상기 구동 샤프트를 감싸게 결합되어 상기 구동 샤프트와 함께 회전하는 종동 샤프트;
    상기 종동 샤프트에 대면하게 설치되어 상기 종동 샤프트가 회전함에 따라 상기 힌지축 방향으로 직선이동하는 종동 캠; 및
    상기 종동 샤프트에 밀착되는 방향으로 상기 종동 캠을 가압하는 개폐용 탄성 부재를 구비함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 구동 캠은 상기 종동 캠 내에서 직선이동함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 힌지축 상에 직선이동 가능하게 설치되어 상기 구동 샤프트에 밀착되는 방향으로 상기 구동 캠을 직선이동시키는 버튼을 더 구비하고,
    상기 구동 캠이 상기 구동 샤프트에 밀착되는 방향으로 직선이동함에 따라 상기 구동 샤프트가 회전함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 캠의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 돌출된 제1 산형부; 및
    상기 구동 샤프트의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 연장되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제1 골형부를 더 구비하고,
    상기 구동 캠이 상기 구동 샤프트에 밀착되는 방향으로 직선이동함에 따라, 상기 제1 골형부와 상기 제1 산형부가 맞물리는 방향으로 상기 구동 샤프트가 회전함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 종동 샤프트의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 연장되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제2 골형부; 및
    상기 종동 캠의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 돌출되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제2 산형부를 더 구비하고,
    상기 종동 샤프트가 회전함에 따라 상기 제2 골형부와 제2 산형부의 경사면 들이 미끄럼 접촉하고, 상기 종동 캠은 상기 개폐용 탄성 부재의 탄성력을 제공받는 상태로 상기 종동 샤프트에 밀착되거나 멀어지는 방향으로 직선운동함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 캠의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 돌출된 제1 산형부;
    상기 구동 샤프트의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 연장되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제1 골형부;
    상기 종동 샤프트의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 연장되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제2 골형부; 및
    상기 종동 캠의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 돌출되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제2 산형부를 더 구비하고,
    상기 구동 캠이 상기 구동 샤프트에 밀착되는 방향으로 직선이동함에 따라, 상기 제1 골형부와 상기 제1 산형부가 맞물리는 방향으로 상기 구동 샤프트가 회전하고,
    상기 종동 샤프트가 상기 구동 샤프트와 함께 회전함에 따라 상기 제2 골형부와 제2 산형부의 경사면들이 미끄럼 접촉하고,
    상기 종동 캠은 상기 개폐용 탄성 부재의 탄성력을 제공받는 상태로 상기 종동 샤프트에 밀착되거나 멀어지는 방향으로 직선운동함을 특징으로 하는 휴대용 단 말기의 힌지 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 산형부와 제1 골형부를 각각 형성하는 경사면들의 경사각보다 상기 제2 산형부와 제2 골형부를 각각 형성하는 경사면들의 경사각이 더 완만함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    힌지 하우징; 및
    상기 힌지축 방향을 따라 직선운동 가능한 상태로 상기 힌지 하우징에 설치되어 그의 일단부는 상기 힌지 하우징의 일단으로 돌출되는 버튼을 더 구비하고,
    상기 구동 캠과 종동 캠은 각각 직선이동 가능한 상태로 상기 힌지 하우징에 수용되고,
    상기 구동 샤프트와 종동 샤프트는 서로 구속된 상태로 상기 힌지 하우징에 수용됨과 아울러 상기 구동 샤프트의 단부는 상기 힌지 하우징의 타단으로 돌출됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 버튼이 상기 힌지 하우징 내로 진입하는 방향으로 이동함에 따라 상기 구동 캠이 상기 구동 샤프트에 밀착되는 방향으로 직선이동함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    일단이 상기 구동 캠에 지지되고, 타단이 상기 버튼에 지지되는 구동용 탄성 부재를 더 구비하고,
    상기 구동용 탄성 부재는 상기 구동 샤프트에 밀착되는 방향으로 상기 구동 캠을 가압함과 동시에, 상기 버튼을 가압하여 상기 힌지 하우징의 일단으로 돌출시킴을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 구동 캠의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 돌출된 제1 산형부;
    상기 구동 샤프트의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 연장되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제1 골형부;
    상기 종동 샤프트의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 연장되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제2 골형부; 및
    상기 종동 캠의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 돌출되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제2 산형부를 더 구비하고,
    상기 구동 캠이 상기 구동 샤프트에 밀착되는 방향으로 직선이동함에 따라, 상기 제1 골형부와 상기 제1 산형부가 맞물리는 방향으로 상기 구동 샤프트가 회전하고,
    상기 종동 샤프트가 상기 구동 샤프트와 함께 회전함에 따라 상기 제2 골형부와 제2 산형부의 경사면들이 미끄럼 접촉하고,
    상기 종동 캠은 상기 개폐용 탄성 부재의 탄성력을 제공받는 상태로 상기 종동 샤프트에 밀착되거나 멀어지는 방향으로 직선운동함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  12. 제8 항에 있어서, 상기 개폐용 탄성 부재는,
    그의 일단이 상기 종동 캠에 지지되고, 타단이 상기 힌지 하우징의 내벽에 지지되어 상기 종동 캠에 탄성력을 제공함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  13. 제8 항에 있어서, 상기 개폐용 탄성 부재는 압축 코일 스프링이고, 상기 버튼의 외주면으로부터 이격된 상태로 상기 힌지 하우징의 내벽에 지지됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 버튼의 타단부 외주면으로부터 외측으로 연장되는 지지 리브를 더 구비하고,
    상기 지지 리브는 상기 힌지 하우징의 내벽에 지지됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  15. 제8 항에 있어서,
    상기 종동 캠의 외주면으로부터 돌출된 가이드 돌기; 및
    상기 힌지 하우징의 내벽에 형성되고 상기 힌지축 방향을 따라 연장되는 가이드 홈을 더 구비하고,
    상기 가이드 돌기는 상기 가이드 홈에 맞물린 상태로 직선이동함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 힌지 장치.
  16. 제1 하우징과, 상기 제1 하우징에 회동 가능하게 결합되어 상기 제1 하우징에 대면한 상태로 접철되거나 힌지축을 중심으로 회동하여 개방되는 제2 하우징과, 상기 제1 하우징을 상기 제2 하우징에 회동 가능하게 결합시키는 힌지 장치를 구비하는 휴대용 단말기에 있어서, 상기 힌지 장치는,
    상기 제1 하우징의 외주면으로 돌출된 상태로 상기 힌지축 상에 직선이동 가능하게 설치되는 버튼;
    상기 버튼이 직선이동함에 따라 상기 힌지축 방향을 따라 직선이동 가능하게 설치된 구동 캠;
    상기 제2 하우징에 고정됨과 아울러 상기 구동 캠에 대면하게 설치되어 상기 구동 캠이 직선이동함에 따라 상기 힌지축을 중심으로 회전하는 구동 샤프트;
    상기 구동 샤프트를 감싸게 결합되어 상기 구동 샤프트와 함께 회전하는 종동 샤프트;
    상기 종동 샤프트에 대면하게 설치되어 상기 종동 샤프트의 회전 운동과 연동되어 상기 힌지축 방향으로 직선이동하는 종동 캠; 및
    상기 종동 샤프트에 밀착되는 방향으로 상기 종동 캠을 가압하는 개폐용 탄성 부재를 구비하고,
    상기 제1 하우징이 접철된 상태에서 상기 버튼의 조작에 의해 상기 구동 캠이 직선이동함에 따라 상기 구동 샤프트와 종동 샤프트가 회전하여 상기 제1, 제2 하우징이 개방되는 방향으로 상기 제2 하우징을 회동시키고,
    기설정된 각도에 이르면, 상기 개폐용 탄성 부재의 탄성력을 제공받아 상기 종동 캠이 상기 종동 샤프트에 밀착되는 방향으로 전진하면서 상기 종동 샤프트와 구동 샤프트를 회전시킴으로써 상기 제2 하우징이 개방됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 하우징에 설치되는 힌지 하우징을 더 구비하고,
    상기 버튼은 상기 힌지축 방향으로 직선운동 가능한 상태로 상기 힌지 하우징에 설치됨과 아울러 그의 일단부는 상기 힌지 하우징의 일단으로 돌출되고,
    상기 구동 캠과 종동 캠은 각각 직선이동 가능한 상태로 상기 힌지 하우징에 수용되며,
    상기 구동 샤프트와 종동 샤프트는 서로 구속된 상태로 상기 힌지 하우징에 수용됨과 아울러 상기 구동 샤프트의 단부는 상기 힌지 하우징의 타단으로 돌출됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  18. 제17 항에 있어서,
    일단이 상기 구동 캠에 지지되고, 타단이 상기 버튼에 지지되는 구동용 탄성 부재를 더 구비하고,
    상기 구동용 탄성 부재는 상기 구동 샤프트에 밀착되는 방향으로 상기 구동 캠을 가압함과 동시에, 상기 버튼을 가압하여 상기 힌지 하우징의 일단으로 돌출시킴을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 구동용 탄성 부재는 압축 코일 스프링이고,
    상기 버튼이 직선이동하여 상기 힌지 하우징으로 진입함에 따라, 상기 구동용 탄성 부재를 구성하는 코일들이 밀착되는 시점으로부터 상기 구동 샤프트 방향으로 상기 구동 캠이 직선이동함을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 구동 캠의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 돌출된 제1 산형부;
    상기 구동 샤프트의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 연장되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제1 골형부;
    상기 종동 샤프트의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 연장되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제2 골형부; 및
    상기 종동 캠의 일면으로부터 상기 힌지축 방향으로 돌출되고, 원주 방향을 따라 배열되는 제2 산형부를 더 구비하고,
    상기 구동 캠이 상기 구동 샤프트에 밀착되는 방향으로 직선이동함에 따라, 상기 구동 샤프트는 상기 제1 골형부가 상기 제1 산형부에 맞물리는 방향으로 회전하고,
    상기 종동 샤프트가 상기 구동 샤프트와 함께 회전함에 따라 상기 제2 골형부와 제2 산형부의 경사면들이 미끄럼 접촉하고,
    상기 종동 캠은 상기 개폐용 탄성 부재의 탄성력을 제공받는 상태로 상기 종동 샤프트에 밀착되거나 멀어지는 방향으로 직선운동함을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 힌지 장치는 상기 힌지축 방향을 따라 상기 종동 샤프트를 관통하게 형성된 관통홀을 더 구비하고,
    상기 구동 샤프트는 상기 관통홀을 지나 그의 단부가 상기 제2 하우징에 결합됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
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