KR20080067458A - 평행한 두 회전축을 갖는 힌지장치 - Google Patents

평행한 두 회전축을 갖는 힌지장치 Download PDF

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KR20080067458A
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전재구
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Abstract

본 발명은 힌지장치에 관한 것으로서, 특히 서로 접거나 펼칠 수 있도록 결합되는 두 부재를 구비하는 장치(예를 들면, 휴대전화기)에서 상기 두 부재를 연결하는 힌지장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 제1 유닛과 제2 유닛이 접고 펼쳐지도록 상기 두 유닛을 연결하는 힌지장치로서, 상기 제1 유닛과 결합되어 제1 회전축선을 중심으로 함께 회전하며 기어를 구비하는 제1 회전부재와, 상기 제2 유닛과 결합되어 상기 제1 회전축선과 평행한 제2 회전축선을 중심으로 함께 회전하며 기어를 구비하는 제2 회전부재와, 상기 제1 회전부재의 기어와 맞물리는 제1 매개기어와, 상기 제2 회전부재의 기어와 맞물리는 제2 매개기어를 포함하며, 상기 제1 매개기어와 제2 매개기어는 서로 맞물리는 힌지장치가 제공된다.
힌지장치, 회전부재, 직선이동부재, 기어, 탄성부재, 휴대전화기

Description

평행한 두 회전축을 갖는 힌지장치 {HINGE DEVICE HAVING TWO PARALLEL AXIS FOR ROTATING}
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 힌지장치가 장착된 휴대전화기의 사시도이다.
도2는 도1에 도시한 휴대전화기의 분해 사시도이다.
도3은 도2에 도시한 힌지장치의 사시도이다.
도4는 도2에 도시한 힌지장치의 분해 사시도이다.
도5는 도2에 도시한 힌지장치의 사시도로서, 하우징을 제외하고 도시한 것이다.
도6은 도2에 도시한 힌지장치의 개략적인 정면도로서, 내부의 기어구조를 도시한 것이다.
도7은 종래의 평행한 두 축을 갖는 힌지장치의 개략적인 정면도로서, 내부의 기어구조를 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5 : 휴대전화기 7 : 제1 유닛
9 : 제2 유닛 10 : 힌지장치
20 : 하우징 30 : 제1 회전부재
40 : 제2 회전부재 50 : 직선이동부재
54 : 제1 캠부 56 : 제2 캠부
98 : 제1 탄성부재 99 : 제2 탄성부재
본 발명은 힌지장치에 관한 것으로서, 특히 서로 접거나 펼칠 수 있도록 결합되는 두 유닛을 구비하는 장치(예를 들면, 휴대전화기, PDA, 휴대용 컴퓨터 등)에서 상기 두 유닛을 연결하는 힌지장치에 관한 것이다.
폴더형 휴대전화기와 같은 휴대장치는 힌지장치로 결합된 두 개의 케이스유닛을 구비한다. 한쪽 유닛에는 버튼이 마련되는 키패드가 구비되며, 다른 쪽 유닛에는 액정 디스플레이 장치가 구비되는 것이 보통이다. 전화기를 사용할 때에는 키패드와 액정 디스플레이가 노출되도록 펼쳐서 사용한다. 힌지장치는 이 두 케이스유닛 사이를 결합해줌과 동시에 두 유닛을 원활하게 접고 펼 수 있도록 한다.
종래의 폴더형 휴대전화기에는 보통 하나의 회전축을 갖는 힌지장치가 사용되어왔다. 하나의 회전축을 갖는 힌지장치를 사용하는 경우 휴대전화기의 개방각도에 제한이 있으며, 개방되었을 때 두 케이스유닛 사이에 단이 형성되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 평행한 두 회전축을 갖는 힌지장치가 사용되고 있으며, 개략적인 구조가 도7에 도시되어 있다. 도7을 참조하면, 힌지장치(10a)는 휴대전화기의 두 케이스유닛과 각각 연결되는 두 회전부재(30a, 40a) 를 구비한다. 두 회전부재(30a, 40a)에는 각각 서로 맞물리는 기어(36a, 46a)가 형성되어 있다. 두 기어(36a, 46a)에 의해 두 회전부재(30a, 40a)는 상호작용하며 회전하게 된다. 이러한 구성에 의해 폴더형 휴대전화기의 개방각도의 제한을 어느 정도 해소할 수 있고, 두 케이스유닛 사이에 단이 형성되는 문제를 해결할 수 있다.
최근, 휴대전화기는 점점 더 소형화되고 있는 추세로서, 이러한 추세에 적합한 힌지장치가 요구되고 있으며, 두 개의 회전축을 갖는 힌지장치도 더욱 소형화될 필요가 있다.
본 발명의 목적은 폴더형 휴대장치를 연결하는 평행한 두 회전축을 갖는 힌지장치의 크기를 더욱 작게 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 평행한 두 회전축을 갖는 힌지장치의 두께를 더욱 얇게 하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면,
제1 유닛과 제2 유닛이 접고 펼쳐지도록 상기 두 유닛을 연결하는 힌지장치로서,
상기 제1 유닛과 결합되어 제1 회전축선을 중심으로 함께 회전하며 기어를 구비하는 제1 회전부재와,
상기 제2 유닛과 결합되어 상기 제1 회전축선과 평행한 제2 회전축선을 중심으로 함께 회전하며 기어를 구비하는 제2 회전부재와,
상기 제1 회전부재의 기어와 맞물리는 제1 매개기어와,
상기 제2 회전부재의 기어와 맞물리는 제2 매개기어를 포함하며,
상기 제1 매개기어와 제2 매개기어는 서로 맞물리는 힌지장치가 제공된다.
상기 힌지장치는 상기 제1 회전부재와 상호작용하며 상기 제1 회전축선을 따라 직선이동이 가능한 제1 직선이동부재와, 상기 제2 회전부재와 상호작용하며 상기 제2 회전축선을 따라 직선이동이 가능한 제2 직선이동부재와, 상기 제1 직선이동부재와 상기 제1 회전부재가 서로 밀착하는 쪽으로 힘을 가하는 제1 탄성부재와, 상기 제2 직선이동부재와 상기 제2 회전부재가 서로 밀착하는 쪽으로 힘을 가하는 제2 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 회전부재와 제1 직선이동부재 중 어느 하나는 제1 캠부를 구비하고 다른 하나는 상기 제1 캠부와 상호작용하는 제1 캠종동부를 구비하며, 상기 제2 회전부재와 제2 직선이동부재 중 어느 하나는 제2 캠부를 구비하고 다른 하나는 상기 제2 캠부와 상호작용하는 제2 캠종동부를 구비할 수 있다.
상기 제1 캠부의 캠프로파일과 제2 캠부의 캠프로파일은 동일한 형상일 수 있다.
상기 제1 직선이동부재와 제2 직선이동부재는 일체로 형성될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 힌지장치가 장착된 폴더형 휴대 전화기의 사시도이며, 도2는 도1에 도시한 휴대전화기의 분해 사시도이다. 도1 및 도2를 참조하면, 휴대 전화기(5)는 키패드(도시되지 않음)가 마련되는 제1 유닛(7)과, 액정 디스플레이(도시되지 않음)가 마련되는 제2 유닛(9)을 구비한다. 제1 유닛(7)과 제 2 유닛(9)은 힌지장치(10)에 의해 접고 펼칠 수 있도록 결합된다. 제1 유닛(7)은 힌지장치(10)의 후술하는 하우징(20)에 대하여 제1 회전축선(100)을 중심으로 회전하며, 제2 유닛(9)은 힌지장치(10)의 하우징(20)에 대하여 제2 회전축선(110)을 중심으로 회전한다. 제1 회전축선(100)과 제2 회전축선(110)은 평행하다. 제1 유닛(7)과 제2 유닛(9)에는 각각 결합돌기(6, 8)가 마련된다. 두 결합돌기(6, 8)는 힌지장치(10)의 후술하는 두 결합구멍(28, 29)에 각각 회전가능하게 끼워진다. 도시되지는 않았으나, 제1 유닛(7)과 제2 유닛(9)에는 결합돌기(6, 8)와 마주보는 측에 결합홈이 각각 형성된다. 이 결합홈에 힌지장치(10)의 후술하는 두 회전부재(30, 40)의 각 결합부(34, 44)가 삽입된다. 결합홈의 형상은 힌지장치(10)의 회전부재(30, 40)의 결합부(34, 44)가 꼭 맞게 삽입되어 힌지장치(10)의 회전부재(30, 40)가 결합된 유닛(7, 9)과 회전축선(100, 110)을 중심으로 함께 회전하게 된다.
도3 내지 도6은 도2에 도시된 2개의 회전축을 갖는 힌지장치의 실시예에 대한 도면이다. 도3 내지 도6을 참조하면, 힌지장치(10)는 하우징(20)과, 지지틀(25)과, 매개기어 지지체(27)와, 제1, 제2 회전부재(30, 40)와, 제1, 제2 매개기어(150, 160)와, 직선이동부재(50)와, 제1, 제2 탄성부재(98, 99)와, 제1, 제2 결합부재(120, 130)를 구비한다.
도3 및 도4를 참조하면, 하우징(20)은 마주보는 제1, 제2 단부벽(21, 22)과, 제1, 제2 단부벽(21, 22)을 연결하는 측벽(23)을 구비한다. 제1 단부벽(21)에는 제1, 제2 관통구멍(211, 212)이 마련된다. 제2 단부벽(22)에는 제1 단부벽(21)에 형 성된 제1, 제2 관통구멍(211, 212)과 대응하는 위치에 제1, 제2 결합구멍(28, 29)이 마련된다. 상세히 도시되지는 않았으나, 제1 결합구멍(28)과 제2 결합구멍(29)은 휴대전화기(도2의 5)의 제1 유닛(도2의 7)과 제2 유닛(도2의 9)에 마련된 결합돌기(6, 8)에 각각 삽입되어 자유롭게 회전한다. 제1 회전축선(100)이 제1 결합구멍(28)의 중심과 제1 회전부재(30)의 중심을 통과한다. 휴대전화기(5)의 제1 유닛(7)은 제1 회전축선(100)을 중심으로 힌지장치(10)에 대해 회전한다. 제2 회전축선(110)이 제2 결합구멍(29)의 중심과 제2 회전부재(40)의 중심을 통과한다. 휴대전화기(5)의 제2 유닛(9)은 제2 회전축선(110)을 중심으로 힌지장치(10)에 대해 회전한다. 하우징(20)은 2개의 몸체(18, 19)가 결합되어 형성된다. 하우징(20)의 내부공간에는 지지틀(25)이 고정된다.
도4와 도5를 참조하면, 지지틀(25)은 마주보는 제1, 제2 지지판(251, 252)과, 두 지지판(251, 252)을 연결하는 연결판(253)을 구비한다. 제1 지지판(251)과 제2 지지판(252)은 두 회전축선(100, 110)의 연장방향을 따라 차례대로 배치된다. 제1 지지판(251)은 하우징(20)의 제1 단부벽(21) 쪽에 위치하고, 제2 지지판(252)은 하우징의 제2 단부벽(22) 쪽에 위치한다. 제1 지지판(251)에는 제1 통로구멍(2511)과 제2 통로구멍(2512)이 마련되며, 제2 지지판(252)에는 제3 통로구멍(2521)과 제4 통로구멍(도시되지 않음)이 마련된다. 제1 통로구멍(2511)의 중심과 제3 통로구멍(2521)의 중심을 제1 회전축선(100)이 통과하며, 제2 통로구멍(2512)의 중심과 제4 통로구멍(도시되지 않음)의 중심을 제2 회전축선(110)이 통과한다. 연결판(253)은 하우징(20)의 측벽(23)에 결합되어, 지지틀(25)을 하우 징(20)의 내부공간에 고정시킨다. 연결판(253)에는 매개기어 지지체(27)가 결합된다. 매개기어 지지체(27)는 고정부(271)와, 고정부(271)로부터 꺾여 지지틀(25)의 제1 지지판(251)과 마주보는 지지부(272)를 구비한다. 고정부(271)는 지지틀(25)의 연결판(253)에 고정된다. 지지부(272)에는 제1 매개기어(150)의 일측과 제2 매개기어(160)의 일측이 회전가능하게 결합된다.
도3 내지 도6을 참조하면, 제1, 제2 회전부재(30, 40)는 대칭인 형태로서, 제1, 제2 회전부재(30, 40)는 각각 제1, 제2 기어부(32, 42)와, 제1, 제2 결합부(34, 44)와, 제1, 제2 캠종동부를 구비한다. 상세하게는 제1 회전부재(30)에 대해서만 설명한다. 제1 기어부(32)의 외주면에는 기어(36)가 형성되는데, 제1 매개기어(150)와 맞물려 서로 반대방향으로 회전하도록 연동된다. 제1 기어부(32)는 지지틀(25)의 두 지지벽(251, 252)의 사이의 공간에서 제1 지지벽(251)에 접하여 위치한다. 제1 결합부(34)에는 키이 평면(33)이 마련되는데, 제1 기어부(32)로부터 지지틀(25) 제1 지지벽(251)의 제1 통로구멍(2511)과 하우징(20)의 제1 관통구멍(211)을 통해 하우징(20) 바깥으로 돌출되도록 연장된다. 상세히 도시되지는 않았으나, 제1 회전부재(30)의 제1 결합부(34)와 제2 회전부재(40)의 제2 결합부(44)는 휴대 전화기(도2의 5)의 제1 유닛(도2의 7)과 제2 유닛(도2의 9)에 형성된 결합홈에 각각 결합되어 이들 유닛과 함께 회전한다. 제1 캠종동부는 180도 간격으로 배치된 두 개의 캠종동돌기(36)를 구비한다. 두 캠종동돌기(37)는 제1 기어부(32)로부터 제1 회전축선(100)을 사이에 두고 마련된다. 제1 회전부재(30)에는 제1 회전축선(100)을 따라 연장된 관통구멍(31)이 마련되며, 이 관통구멍(31)에 제1 결합 부재(120)의 연장막대(122)가 지나간다.
도4 및 도5를 참조하면, 직선이동부재(50)는 기초판(52)과, 기초판(52) 위에 형성된 제1, 제2 캠부(54, 56)를 구비한다. 제1, 제2 캠부(54, 56)의 중심부에는 각각 관통구멍(541, 561)이 마련된다. 이 관통구멍(541, 561)에 제1, 제2 결합부재(120, 130)의 연장막대(122, 132)가 지나간다. 제1, 제2 캠부(54, 56)는 각각 제1, 제2 회전부재(30, 40)의 캠종동돌기(37, 47)와 상호작용한다. 제1 캠부(54)의 캠면(55) 형상과 제2 캠부(56)의 캠면(57) 형상은 둘 사이를 가르는 중심선을 기준으로 대칭으로서, 서로 동일한 캠프로파일을 갖는다. 직선이동부재(50)는 기초판(52)이 지지틀(25)의 제2 지지판(252)과 매개기어 지지체(27)의 지지부(252) 사이에 위치하도록 설치된다.
도4와 도5를 참조하면, 제1, 제2 탄성부재(98, 99)는 압축코일스프링으로서, 각각 제1, 제2 결합부재(120, 130)의 제1, 제2 연장막대(122, 132)에 각각 끼워진다. 제1, 제2 탄성부재(98, 99)의 일측은 직선이동부재(50)와 접하고 반대측은 지지틀(25)의 제2 지지판(252)에 접하여 직선이동부재(50)를 캠종동돌기(37, 47) 쪽으로 민다.
도4 내지 도6을 참조하면, 제1 매개기어(150)와 제2 매개기어(160)는 동일한 형상으로서 서로 맞물리며, 양측이 지지틀(25)의 제1 지지판(251)과 매개기어 지지체(27)의 지지부(272)에 각각 회전가능하게 결합된다. 제1 매개기어(150)는 제1 회전부재(30)의 기어(36)와 맞물리고, 제2 매개기어(160)는 제2 회전부재(40)의 기어(46)와 맞물린다. 두 매개기어(150, 160)는 제1 매개기어(150)가 제2 회전부 재(40)의 기어(46)의 간섭을 받지 않도록 이격되고, 제2 매개기어(160)가 제1 회전부재(30)의 기어(36)의 간섭을 받지 않도록 이격되도록 위치한다.
도4와 도5를 참조하면, 제1, 제2 결합부재(120, 130)는 동일한 형상으로서, 여기에서는 제1 결합부재(120)에 대해서만 상세히 설명한다. 제1 결합부재(120)는 머리부(121)와 머리부(121)로부터 제1 회전축선(100)을 따라 길게 연장된 연장막대(122)를 구비한다. 머리부(121)는 제1 회전부재(30)의 결합부(34)에 걸리며, 연장막대(122)는 제1 회전부재(30)의 관통구멍(31), 직선이동부재(50)의 제1 캠부(54)의 관통구멍(541)과 제1 탄성부재(98)와, 지지틀(25)의 제2 지지벽(252) 제3 관통구멍(2521)을 통과한다. 연장막대(122)의 끝단에는 고리형 홈(123)이 마련되고, 이 고리형 홈(123)에 결합 링(180)이 지지틀(25)의 제2 지지벽(252)의 바깥쪽에서 끼워진다.
이제, 도6을 참조하여 상기 실시예의 작용을 설명한다. 도6에 도시된 바와 같이, 제1 회전부재(30)의 기어(36)와 제2 회전부재(40)의 기어(46)는 제1 매개기어(150)와 제2 매개기어(160)를 통해 연결되어 있어, 제1 회전부재(30)의 회전방향과 제2 회전부재(40)의 회전방향은 반대가 되어, 도1에 도시된 바와 같이 휴대전화기(5)의 두 케이스유닛(7, 9)은 접히고 펼쳐지게 된다. 제1 회전부재(30)의 기어(36)와 제2 회전부재(40)의 기어부(46)는 제1 매개기어(150)와 제2 매개기어(160)를 통해 연결되어 있으므로, 제1 연결부재(30)의 기어(36)와 제2 연결부재(40)의 기어(46)의 크기를 작게 할 수 있으며, 이는 도7에 도시한 종래의 기술과의 비교를 통해 뚜렷해진다. 즉, 두 회전축 사이의 거리가 동일할 경우, 도7에 도 시한 종래의 힌지장치(10a)보다 도6에 도시한 실시예의 힌지장치(10)가 더욱 작아진다. 특히 두께를 획기적으로 줄일 수 있다.
본 발명의 구성을 따르면 앞에서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 두 회전부재가 두 개의 매개 기어에 의해 연결되므로 회전부재의 크기를 줄일 수 있어 힌지장치의 크기를 더욱 작게 할 수 있다.
이상 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 제1 유닛과 제2 유닛이 접고 펼쳐지도록 상기 두 유닛을 연결하는 힌지장치로서,
    상기 제1 유닛과 결합되어 제1 회전축선을 중심으로 함께 회전하며 기어를 구비하는 제1 회전부재와,
    상기 제2 유닛과 결합되어 상기 제1 회전축선과 평행한 제2 회전축선을 중심으로 함께 회전하며 기어를 구비하는 제2 회전부재와,
    상기 제1 회전부재의 기어와 맞물리는 제1 매개기어와,
    상기 제2 회전부재의 기어와 맞물리는 제2 매개기어를 포함하며,
    상기 제1 매개기어와 제2 매개기어는 서로 맞물리는 힌지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회전부재와 상호작용하며 상기 제1 회전축선을 따라 직선이동이 가능한 제1 직선이동부재와,
    상기 제2 회전부재와 상호작용하며 상기 제2 회전축선을 따라 직선이동이 가능한 제2 직선이동부재와,
    상기 제1 직선이동부재와 상기 제1 회전부재가 서로 밀착하는 쪽으로 힘을 가하는 제1 탄성부재와,
    상기 제2 직선이동부재와 상기 제2 회전부재가 서로 밀착하는 쪽으로 힘을 가하는 제2 탄성부재를 더 포함하는 힌지장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 회전부재와 제1 직선이동부재 중 어느 하나는 제1 캠부를 구비하고 다른 하나는 상기 제1 캠부와 상호작용하는 제1 캠종동부를 구비하며, 상기 제2 회전부재와 제2 직선이동부재 중 어느 하나는 제2 캠부를 구비하고 다른 하나는 상기 제2 캠부와 상호작용하는 제2 캠종동부를 구비하는 힌지장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 캠부의 캠프로파일과 제2 캠부의 캠프로파일은 동일한 형상인 힌지장치.
  5. 제1항 내지 제4항에 있어서, 상기 제1 직선이동부재와 제2 직선이동부재는 일체로 형성된 힌지장치.
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