KR20130128448A - 디텐트 힌지 - Google Patents

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KR20130128448A
KR20130128448A KR1020137019935A KR20137019935A KR20130128448A KR 20130128448 A KR20130128448 A KR 20130128448A KR 1020137019935 A KR1020137019935 A KR 1020137019935A KR 20137019935 A KR20137019935 A KR 20137019935A KR 20130128448 A KR20130128448 A KR 20130128448A
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유진 노빈
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사우스코 인코포레이티드
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Abstract

디텐트 힌지 도립체는 힌지 샤프트의 외측 표면에 맞물리도록 하나 이상의 니들 롤러를 바이어스하는 스프링을 포함한다. 니들 롤러는 힌지의 디텐트 기능을 제공하기 위하여 힌지 샤프트의 표면의 하나 이상의 그루브에 맞물려 있다. 스프링은 힌지 샤프트의 외주의 적어도 일부를 둘러싸는 탄력성 밴드의 형태로 되어있다. 스프링에는 니들 롤러의 일부를 수용하는 힌지 샤프트의 표면을 향하는 오목부가 제공되어 있다.

Description

디텐트 힌지{DETENT HINGE}
본 발명은 제 2 부재에 대한 제 1 부재의 회전 운동을 허용하기 위하여 제 1 부재를 제 2 부재에 회전가능하게 부착하기 위한 힌지 조립체에 관한 것이고, 힌지 조립체는 제 2 부재에 대해 미리 정해진 하나 이상의 제 1 부재의 각위치(angular position)에서 제 1 부재와 제 2 부재 사이의 상대 회전에 대해 증가된 저항력을 제공한다.
제 2 부재에 대한 제 1 부재의 회전 운동을 허용하기 위하여 제 1 부재를 제 2 부재에 회전가능하게 부착하기 위한 힌지 조립체는 종래 기술분야에 알려져 있다. 더욱이, 제 2 부재에 대해 미리 정해진 하나 이상의 제 1 부재의 각위치에서 제 1 부재와 제 2 부재 사이의 상대 회전에 대해 증가된 저항력을 제공하는 힌지 조립체 또한 종래 기술분야에 알려져 있다. 당해 기술분야에서 디텐트 힌지로 알려진 이러한 힌지 조립체의 예시는 1995년 5월 9일에 등록된 알렌 리브레트(ALLEN Riblett)의 미국 특허 번호 US 5,412,842, 2005년 9월 13일에 등록된 아나 크리스티나 핀토(Ana Christina Pinto)의 미국 특허 번호 US 6,941,617 B2, 2008년 1월 22일에 등록된 데이비드 에이 로우리와 그 이외(David A. Lowry et al.)의 미국 특허 번호 US 7,320,152 B2, 2000년 11월 7일에 등록된 유진 노빈과 그 이외(Eugene Novin et al.)의 미국 특허 번호 US 6,141,831, 2006년 6월 27일에 등록된 데이비드 에이 로우리의 미국 특허 번호 US 7,065,834 B2 및 1998년 6월 16일에 등록된 안드레스 에이 볼리나스와 그 이외(Andres A. Bolinas et al.)의 미국 특허 번호 US 5,765,263에서 발견할 수 있다.
일반적으로, 힌지는 제 1 힌지식 부재에 부착되도록 구성된 제 1 힌지 부품과, 제 2 힌지식 부재에 부착되도록 구성된 제 2 힌지 부품을 가진다. 힌지 샤프트는 서로에 대한 회전을 위하여 제 1 및 제 2 힌지 부품들을 지지하고, 그 결과 제 1 및 제 2 힌지식 부재들 사이의 상대 회전을 제공한다. "힌지식 부재"라는 문구는 서로에 대하여 회전 또는 피벗할 수 있도록 힌지를 사용하여 함께 연결되어 있는 제 1 및 제 2 부재들을 지칭한다. 디텐트 힌지는, 제 2 힌지식 부재에 대하여 하나 이상의 목표 각위치에서 제 1 힌지식 부재의 유지를 제공하기 위하여 제 2 힌지 부품에 대해 미리 정해진 하나 이상의 제 1 힌지 부품의 각위치에서 제 1 힌지 부품과 제 2 힌지 부품 사이의 상대 회전에 대해 증가된 저항력을 제공하는, 추가 기능을 가진다. 이 추가 기능이 힌지의 디텐트 기능으로 지칭되는 것이다.
특허 번호 US 5,412,842와 US 6,941,617 B2에는 코일 스프링을 사용하는 디텐트 힌지가 제시되어 있는데, 이 코일 스프링은 힌지의 디텐트 기능을 제공하기 위하여 힌지 샤프트의 그루브와 맞물리도록 볼 베어링과 같은 부재를 바이어스하는 힌지 샤프트의 길이방향 축에 대하여 가로질러 뻗어있도록 배치되어 있다. 힌지 샤프트에 대하여 측면으로 뻗어있는 코일 스프링을 위하여 요구되는 공간은 이들 종래 기술의 힌지가 특정 적용처를 위하여 충분히 소형화되는 것을 방해한다.
특허 번호 US 7,320,152 B2, US 6,141,831 및 US 7,065,834 B2에는 코일 스프링을 사용하는 디텐트 힌지가 제시되어 있는데, 이 코일 스프링은 힌지 샤프트 둘레에 들어맞고 힌지 샤프트를 따라 길이방향으로 뻗어있다. 코일 스프링은 힌지 샤프트의 길이방향 축과 일치하는 방향을 따라 전후로 미끄럼이동할 수 있는 캠을 바이어스한다. 캠은 제 1 및 제 2 힌지 부품들 중 하나에 대한 회전이 방지되는데, 편의상 이를 제 2 힌지 부품이라 지칭할 것이다. 보통 이것은 코일 스프링을 수용하는 힌지 부품일 수 있다. 힌지의 디텐트 기능을 제공하기 위하여, 캠은 다른 힌지 부품에 제공되는 대응하는 오목부에 맞물려 있는 하나 이상의 돌출부를 가지며, 이 경우 다른 힌지 부품은 제 1 힌지 부품일 수 있다. 이 유형의 디텐트 힌지는 매우 소형화된 크기로 제조될 수 있지만, 이 유형의 디텐트 힌지는 그 부품들이 미끄럼 마찰에 노출되는 단점을 가지는데, 이는 이전 유형의 종래 기술의 디텐트 힌지에서의 볼 베어링의 구름 마찰에 기인한 마모와 비교하여 더 빠른 마모를 야기할 수 있다.
특허 번호 US 5,765,263에는 제 3 유형의 종래 기술의 디텐트 힌지가 제시되어 있다. 이 유형의 힌지에서, 부재는 힌지 샤프트로부터 반경방향으로 외향하여 돌출하도록 바이어스된다. 힌지 샤프트는 제 2 힌지 부품에 고정되어 제 1 힌지 부품의 보어 속으로 뻗어있어서, 제 1 힌지 부품은 힌지 샤프트 상에서 회전할 수 있다. 힌지 샤프트로부터 반경방향으로 돌출한 부재는 힌지의 디텐트 기능을 제공하기 위하여 제 1 힌지 부품의 보어에서 하나 이상의 그루브에 맞물려 있다. 이 유형의 디텐트 힌지는 일부 적용처를 위하여 충분히 소형화되어 제조될 수 없는데, 이는 힌지 샤프트가 직경과 길이 모든 면에서 반경방향으로 돌출한 부재를 수용하기에 충분한 크기를 가져야하기 때문이다. 이 유형의 디텐트 힌지는 그 부품들이 미끄럼 마찰에 노출되는 추가적인 단점을 가지는데, 이는 제 1 유형의 종래 기술의 디텐트 힌지에 사용되는 볼 베어링의 구름 마찰에 기인한 마모와 비교하여 더 빠른 마모를 야기할 수 있다.
종래 기술의 힌지 조립체 중 어느 것에서도 본 발명의 유일한 특징을 교시하거나 암시하는 것을 발견할 수 없고, 또는 본 발명의 장점을 달성하는 것을 발견할 수는 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 크기 면에서 소형화된 디텐트 힌지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 디텐트 메커니즘에서 구름 마찰을 이용하는 디텐트 힌지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제 1 및 제 2 힌지 부품들이 서로에 대하여 디텐트 위치에 있지 않을 때라도 제 1 및 제 2 힌지 부품들의 상대 회전에 대해 미리 정해진 저항력을 제공하는 디텐트 메커니즘 뿐만 아니라 마찰 메커니즘을 이용하는 디텐트 힌지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 힌지 샤프트의 횡단면의 적어도 일부 외주 둘레를 감싸는 밴드 형태로 되어있는 디텐트 스프링을 포함하는, 디텐트 메커니즘을 이용하는 디텐트 힌지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제 1 및 제 2 힌지 부품들이 서로에 대하여 디텐트 위치에 있을 때 힌지 샤프트의 그루브에 맞물려 있는 적어도 하나의 니들 롤러를 포함하는 디텐트 메커니즘을 이용하는 디텐트 힌지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제 1 및 제 2 힌지 부품들이 서로에 대하여 디텐트 위치에 있을 때 힌지 샤프트의 그루브에 맞물려 있는 디텐트 스프링에 의해 바이어스되는 적어도 하나의 니들 롤러와, 힌지 샤프트의 횡단면의 외주의 적어도 일부 둘레를 감싸는 밴드 형태로 되어있는 디텐트 스프링을 포함하는 디텐트 메커니즘을 이용하는 디텐트 힌지를 제공하는 것이다.
본 발명의 여러가지 목적과 장점은 다음의 발명의 상세한 설명과 도면으로부터 자명할 것이다.
본 발명은 제 2 부재에 대한 제 1 부재의 회전 운동을 허용하기 위하여 제 1 부재를 제 2 부재에 회전가능하게 부착시키기 위한 힌지 조립체에 관한 것이다. 본 발명의 힌지 조립체는 니들 베어링으로도 알려진 하나 이상의 니들 롤러를 힌지 샤프트의 외측 표면과 맞물리도록 바이어스하는 스프링을 포함한다. 니들 롤러는 힌지의 디텐트 기능을 제공하기 위하여 힌지 샤프트의 표면의 하나 이상의 그루브에 맞물려 있다. 스프링은 힌지 샤프트의 단면의 외주의 적어도 일부를 둘러싸는 탄력성 밴드의 형태로 되어있다. 탄력성 밴드는 힌지 샤프트의 길이방향 중심 축과 대략 일치하는 곡률 중심을 가진 곡선 형상일 수 있다. 스프링에는, 힌지 샤프트의 표면을 향하고 니들 롤러의 일부를 수용하는, 오목부가 제공되어 있다. 힌지 샤프트의 표면에 맞물리도록 니들 롤러를 바이어스하는 스프링은, 이하에서 디텐트 스프링이라 지칭되고, 특히 니들 롤러가 힌지 샤프트의 표면의 그루브로부터 떨어져 있을 때 힌지 샤프트와 니들 롤러 둘레에 끼워맞추기 위하여 이완 상태로부터 외향하여 늘어나서, 디텐트 스프링은 힌지 샤프트의 표면을 향하여 니들 롤러를 가압하도록 작용하는 힘을 니들 롤러에 가한다. 디텐트 스프링에 의하여 니들 롤러에 가해진 힘은 니들 롤러와 힌지 샤프트의 표면 사이에 힘을 발생시키는데, 이 힘은 힌지 샤프트의 길이방향 중심 축을 향하여 전체적으로 반경방향으로 작용된다. 적어도 니들 베어링이 힌지 샤프트의 표면의 임의의 그루브에 배치되어 있지 않을 때, 디텐트 스프링은 약간의 힘을 이용하여 힌지 샤프트의 표면을 향하여 니들 롤러를 가압하지만, 더 바람직하게는 디텐트 스프링은 항상 니들 롤러를 가압한다. 니들 롤러는 힌지 샤프트가 디텐트 스프링에 대하여 회전하고 있을 때 힌지 샤프트의 표면 위에서 구를 수 있다.
힌지 샤프트는 제 1 힌지 부품에 고정되어 있어서, 힌지 샤프트는 하나의 유닛으로서 제 1 힌지 부품과 함께 회전하고, 그 결과 제 1 힌지 부품이 제 1 힌지식 부재에 고정되어 있을 때에는 제 1 힌지식 부재와 함께 회전한다. 힌지 샤프트는 제 2 힌지 부품에 대한 회전 운동을 위하여 제 2 힌지 부품에 의하여 지지되어 있다. 디텐트 스프링은 제 2 힌지 부품에 수용되어 있고 제 2 힌지 부품에 대하여 회전하는 것이 방지된다. 따라서, 디텐트 힌지 조립체에는 제 2 힌지 부품에 대한 디텐트 스프링의 회전을 방지하는 수단이 제공되어 있다.
힌지 조립체는 또한 마찰 메커니즘을 포함하고, 마찰 메커니즘은 제 1 힌지식 부재가 제 2 힌지식 부재에 대한 임의의 디텐트 위치에 있지 않을 때라도 제 2 힌지식 부재에 대한 제 1 힌지식 부재의 의도하지 않는 운동이 저지되도록 충분한 마찰력을 힌지 샤프트 상에 가한다. 제 1 힌지 부품 또는 제 1 힌지식 부재의 디텐트 위치는 제 1 힌지 부품 또는 제 1 힌지식 부재 각각의 제 2 힌지 부품에 대한 각위치에 대응하고, 그 결과 제 1 힌지 부품 또는 제 1 힌지식 부재 각각의 제 2 힌지식 부재에 대한 각 위치에 대응되며, 그 각 위치에서 하나 이상의 니들 롤러는 힌지 샤프트의 표면의 그루브에 맞물려 있다. 종래 기술 중 어느 것도 본 발명의 독특한 디텐트 스프링을 교시하거나 암시하지 않는다. 더욱이, 종래 기술 중 어느 것도 디텐트 힌지에서 니들 롤러의 사용을 교시하거나 암시하지 않는다.
디텐트 힌지의 디텐트 메커니즘은, 제 1 및 제 2 힌지 부품들이 그 디텐트 위치에 대응하되 서로에 대해 미리 정해진 하나 이상의 각위치에 있을 때 제 1 및 제 2 힌지 부품들 사이의 상대 회전에 대해 증가된 저항력을 제공하는 역할을 하는, 힌지 조립체의 일부를 지칭한다. 디텐트 위치에서 제 1 및 제 2 힌지 부품들의 상대 회전에 대해 증가된 저항력은, 제 1 및 제 2 힌지 부품들이 디텐트 위치에 있지 않을 때 제 1 및 제 2 힌지 부품들 사이의 상대 회전에 대한 저항력에 대해 상대적으로 측정될 수 있다.
본 발명은 제 2 부재에 대한 제 1 부재의 회전 운동을 허용하기 위하여 제 1 부재를 제 2 부재에 회전가능하게 부착하기 위한 힌지 조립체 및 구름 마찰을 이용하는 디텐트 스프링에 관한 것으로서, 본 발명에 의하여 크기 면에서 소형화된 디텐트 힌지를 제공할 수 있고, 디텐트 메커니즘 뿐만 아니라 마찰 메커니즘을 이용하는 디텐트 힌지를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 힌지 조립체의 주변도이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 힌지 조립체의 도면들이다.
도 12a과 도 12b는 본 발명의 힌지 조립체의 분해 조립도이다.
도 13은 A-A 섹션과 B-B 섹션의 절단 라인을 도시하는 안내도이다.
도 14 내지 도 16은 절단라인 A-A를 따라 절단된 단면도이다.
도 17과 도 18은 절단라인 B-B를 따라 절단된 단면도이다.
도 19 내지 도 23은 본 발명의 힌지 조립체의 어댑터의 도면이다.
도 24 내지 도 26은 본 발명의 힌지 조립체의 힌지 샤프트 부분의 도면이다.
도 27 내지 도 29는 본 발명의 힌지 조립체의 힌지 샤프트 슬리브 부분의 도면이다.
도 30 내지 도 41은 본 발명의 힌지 조립체의 힌지 베이스 절반부의 도면이다.
도 42 내지 도 45는 본 발명의 힌지 조립체의 힌지 베이스 절반부를 부착하기 위한 리벳의 도면이다.
도 46 내지 도 48은 본 발명의 힌지 조립체의 디텐트 스프링의 도면이다.
도 49 내지 도 50은 본 발명의 힌지 조립체의 니들 롤러의 도면이다.
도 51 내지 도 53은 본 발명의 힌지 조립체의 마찰 요소의 도면이다.
도 54는 본 발명에 따라 제조된 디텐트 힌지의 제 2 실시예의 단면도이다.
유사한 도면 번호는 첨부된 도면 전체에 걸쳐 대응하는 부재를 지시한다.
도 1 내지 도 53을 참조하면, 본 발명은 미리 정해진 위치 사이에서 제 2 부재에 대한 제 1 부재의 회전 운동을 허용하기 위하여 제 1 부재를 제 2 부재에 회전가능하게 부착하기 위한 힌지 조립체(200)에 관한 것이고, 미리 정해진 위치들은 폐쇄 위치와 개방 위치, 디텐트 위치들, 접힌 위치와 상승된 위치 등을 포함할 수 있다. 힌지 조립체(200)는 디텐트 힌지 또는 디텐트 힌지 조립체로 알려진 유형이다. 힌지와 힌지 조립체는 여기에서 상호교체가능하게 사용되고 있다.
디텐트 힌지(200)는 제 2 부재에 대한 제 1 부재의 회전 운동을 허용하기 위하여 제 1 부재를 제 2 부재에 회전가능하게 부착하는데 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 제 1 부재는 박스 덮개(204)이고 제 2 부재는 박스(202)이다. 그러나, 힌지(200)는 일반적으로 임의의 유형의 도어, 덮개, 휴대용 컴퓨터 화면, 디지털 비디오 디스크(DVD) 재생기 시청 화면 및 이와 유사한 것을 임의의 유형의 베이스 또는 개방 프레임에 피벗가능하게 부착하기 위한 힌지로 응용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 서로 거울상인 2개의 힌지 조립체(200)는 박스 덮개(204)를 박스(202)에 피벗가능하게 부착하는데 사용된다. 디텐트 힌지(200)는 힌지 샤프트(210), 제 1 힌지 부품(240), 제 2 힌지 부품(260), 디텐트 메커니즘(280) 및 마찰 메커니즘(300)을 포함한다.
도 1 내지 도 29를 참조하면, 힌지 샤프트(210)는 적어도 제 1 단부(212), 제 2 부분(214) 및 제 3 부분(216)을 가진다. 힌지 샤프트(210)의 제 1 단부(212)에는 힌지 샤프트(210)의 제 1 단부(212)의 외주 둘레에 고르게 분포되어 있는 삼각 단면을 가진 복수 개의 기다란 톱니(218)가 제공되어 있다. 복수 개의 기다란 톱니(218)들 각각은 적어도 힌지 샤프트(210)의 제 1 단부(212)의 길이의 대부분에 뻗어있다.
도시된 실시예에서, 제 1 힌지 부품(240)은 제 1 부재(204)에 부착되도록 구성되어 있는 어댑터(240)의 형태로 되어있다. 어댑터(240)는 힌지 샤프트(210)의 제 1 단부(212)에서 힌지 샤프트(210)에 부착되어 있다. 어댑터(240)는 힌지 샤프트(210)의 제 1 단부(212)에 부착되어서, 어댑터(240)는 하나의 유닛으로서 힌지 샤프트(210)와 함께 회전하도록 구속되어 있다. 어댑터(240)는 하나의 유닛으로서 부재와 함께 운동하게 하기 위하여 제 1 부재(204)에 고정되게 부착되도록 구성되어 있다. 도 1 내지 도 29를 참조하면, 어댑터(240)는 바디부(242)를 가진다. 어댑터(240)의 바디부(242)에는 어댑터(240)가 스크루(246)에 의하여 제 1 부재(204)에 단단히 고정되는 것을 허용하는 복수 개의 구멍(244)들이 제공되어 있다.
어댑터(240)는 바디부(242)의 일 측면에 제공되어 있는 보어(248)를 가진다. 어댑터(240)의 보어(248)는 힌지 샤프트(210)의 제 1 단부(212)를 압입 끼워맞춤 또는 억지 끼워맞춤되게 수용하도록 설계되어서, 힌지 샤프트(210)는 어댑터(240)에 단단히 고정되고 힌지 샤프트(210)와 어댑터(240)는 하나의 유닛으로서 서로 회전하도록 회전가능하게 결합되어 있다. 힌지 샤프트의 단부(212) 상의 기다란 톱니(218)는 어댑터(240)의 보어(248)의 내부 표면과 힌지 샤프트(210)의 제 1 단부(212)의 외부 표면 사이를 더 강하게 파지함으로써 힌지 샤프트(210)를 어댑터(240)에 회전가능하게 결합하는 것을 보조한다. 따라서, 어댑터(240)의 보어(248) 및 힌지 샤프트(210)의 제 1 단부(212)의 톱니형상 외부 표면은, 도시된 실시예에서 힌지 샤프트(210)를 어댑터(240)에 단단히 고정하고 힌지 샤프트(210)와 어댑터(240)를 서로 회전가능하게 결합하기 위한 수단을 형성한다.
다수의 다른 적합한 수단은 또한 힌지 샤프트(210)를 어댑터(240)에 단단히 고정하고 힌지 샤프트(210)와 어댑터(240)를 서로 회전가능하게 결합하기 위하여 이용될 수 있다. 힌지 샤프트(210)와 어댑터(240)를 서로 고정시키고 회전가능하게 결합하기 위하여, 힌지 샤프트(210)의 제 1 단부(212)의 외부 표면은 매끄럽고 보어(248) 속으로 억지 끼워맞춤되게 삽입될 수 있다. 힌지 샤프트(210)의 슬롯들 및 보어(248)와 상호동작하는 키는 힌지 샤프트(210)와 어댑터(240)를 서로 고정하고 회전가능하게 결합하는데 사용될 수 있다. 힌지 샤프트(210) 내의 대응하는 구멍들 속으로 뻗어있거나 힌지 샤프트(210)에 마찰하여 맞물려 있는 보어의 벽을 통하여 뻗어있는 패스너들은 힌지 샤프트(210)와 어댑터(240)를 서로 고정하고 회전가능하게 결합하는데 사용될 수 있다. 또한, 어댑터(240)는 고정 장치를 사용하여, 예컨대 보어(248)의 벽을 완전히 관통하여 뻗어있는 길이방향 슬롯을 제공하고 어댑터(240)를 힌지 샤프트(210)에 고정시키기 위하여 길이방향 슬롯의 에지들을 함께 잡아당기도록 조여질 수 있는 스크루를 길이방향 슬롯에 인접한 1개 또는 2개의 플랜지에 제공함으로써 힌지 샤프트(210)에 고정될 수 있다.
도시된 실시예에서, 제 2 힌지 부품(260)은 하우징 또는 베이스(260)이다. 마찰 메커니즘(300)과 디텐트 메커니즘(280)은 모두 힌지 베이스(260) 내에 수용되어 있다. 힌지 베이스(260)는 하나의 유닛으로서 제 2 부재와 함께 운동하게 하기 위하여 제 2 부재(202)에 고정되게 부착되도록 구성되어 있다. 힌지 베이스(260)는 힌지 샤프트(210)를 회전가능하게 지지하는 적어도 하나의 베어링 표면(262, 264)을 가져서, 어댑터(240)가 제 1 부재(204)에 부착되고 힌지 베이스(260)가 제 2 부재(202)에 부착될 때 제 1 부재는 제 2 부재에 대하여 회전가능하게 운동할 수 있도록 제 2 부재에 회전가능하게 부착된다. 힌지 베이스(260)의 베어링 표면(262, 264)은 힌지 베이스(260)에 의하여 힌지 샤프트(210)의 회전가능한 지지를 제공하기 위하여 힌지 샤프트(210)의 대응하는 부분(220, 222)을 지지한다.
도 1 내지 도 45를 참조하면, 도시된 실시예에서, 힌지 베이스(260)는 2개의 베어링 표면(262, 264)을 가진다. 힌지 베이스(260)는 어댑터(240)에 가장 가까운 일 측면(266)과, 어댑터(240)로부터 가장 멀리 떨어져 있는 일 측면(268)을 가진다. 측면(266)은 힌지 샤프트(210)가 힌지 베이스(260)로부터 어댑터(240)까지 외향하여 뻗어있는 것을 허용하는 개구부(270)를 가진다. 힌지 베이스(260)에는 힌지 베이스(260)가 스크루(276)에 의하여 제 2 부재(202)에 단단히 고정되는 것을 허용하는 복수 개의 구멍(274)들이 제공되어 있다. 도시된 실시예에서, 힌지 베이스(260)는 힌지 베이스(260)를 형성하도록 서로 들어맞는 2개의 절반부(290, 292)를 가진 "클램 셀(clam shell)" 구성으로 형성되어 있다. 도시된 실시예에서, 리벳(291, 293)은 힌지 베이스(260)의 2개의 절반부(290, 292)를 함께 고정하여 힌지 베이스(260)를 형성하는데 사용된다.
도 1 내지 도 53을 참조하면, 디텐트 힌지(200)에는 제 2 힌지 부품(260)에 대해 미리 정해진 하나 이상의 제 1 힌지 부품(240)의 각위치에서, 제 1 힌지 부품(240)과 제 2 힌지 부품(260) 사이의 상대 회전 및 그 결과로서 제 1 힌지식 부재(204)와 제 2 힌지식 부재(202) 사이의 상대 회전에 대해 증가된 저항력을 제공하는 디텐트 메커니즘(280)이 제공되고, 하나 이상의 미리 정해진 각위치는 제 2 힌지식 부재(202)에 대해 미리 정해진 하나 이상의 제 1 힌지식 부재(204)의 각위치에 대응한다. 제 2 힌지 부품(260)에 대해 미리 정해진 하나 이상의 제 1 힌지 부품(240)의 각위치는, 제 1 힌지 부품(240)과 제 2 힌지 부품(260) 사이의 상대 회전에 대해 증가된 저항력이 있는 위치로서, 제 2 힌지 부품(260) 또는 제 2 힌지식 부재(202)에 대한 제 1 힌지 부품(240) 또는 제 1 힌지식 부재(204)의 디텐트 위치에 대응한다. 제 1 힌지 부품(240)과 제 2 힌지 부품(260) 사이 또는 제 1 힌지식 부재(204)와 제 2 힌지식 부재(202) 사이의 상대 회전에 대해 증가된 저항력은, 제 1 힌지 부품(240)과 제 2 힌지 부품(260) 사이의 상대 회전 및 그 결과로서 제 1 힌지식 부재(204)와 제 2 힌지식 부재(202) 사이의 상대 회전을 유발하기 위하여 미리 정해진 한계 값과 같거나 더 큰 토크가 제 1 힌지 부품(240)과 제 2 힌지 부품(260) 사이 또는 제 1 힌지식 부재(204)와 제 2 힌지식 부재(202) 사이에 적용되어야 한다는 사실과 관련된다. 제 1 힌지 부품(240)과 더불어 제 1 힌지식 부재(204)가 디텐트 위치들 중의 어느 하나에 있지 않는 경우, 이 미리 정해진 한계 토크 값은 제 1 힌지 부품(240)과 제 2 힌지 부품(260) 사이 그리고 차례로 제 1 힌지식 부재(204)와 제 2 힌지식 부재(202) 사이의 상대 회전을 야기하는데 요구되는 한계 토크 값보다 크다.
설명의 편의를 위하여, "힌지(200)는 디텐트 위치에 있다"라는 말은 여기에서 "제 1 힌지 부품(240) 또는 제 1 힌지식 부재(204)는 제 2 힌지 부품(260)에 대해 또는 제 2 힌지식 부재(202)에 대해 디텐트 위치에 있다"라는 말의 줄임말과 같이 사용되고 있다. 제 1 힌지식 부재(204)가 디텐트 위치에 있지 않을 때, 제 1 힌지식 부재(204)를 제 1 힌지식 부재(204)의 디텐트 위치로부터 제 2 힌지식 부재(202)에 대하여 운동시키기 위한 한계 토크는 제 1 힌지식 부재(204)를 제 2 힌지식 부재(202)에 대하여 운동시키기 위한 한계 토크보다 상당히 크다. 제 1 힌지식 부재(204)를 제 1 힌지식 부재(204)의 디텐트 위치로부터 제 2 힌지식 부재(202)에 대하여 운동시키기 위한 한계 토크는 제 1 힌지식 부재(204)가 의도된 통상의 작동 환경에서 받게 되는 가속 및 충돌(jostling)에 기인한 제 2 힌지식 부재(202)에 대한 제 1 힌지식 부재(204)의 의도하지 않은 운동 대부분을 방지하는 한편, 사용자에 의하여 제 2 힌지식 부재(202)에 대한 제 1 힌지식 부재(204)의 의도된 운동을 허용하기에 충분히 커야 한다.
디텐트 메커니즘(280)은 니들 베어링으로서 또한 알려진 하나 이상의 니들 롤러(284)를 힌지 샤프트(210)의 외측 표면과 맞물리도록 바이어스하는 하나 이상의 스프링(282)을 포함한다. 니들 롤러(284)는 디텐트 힌지(200)의 디텐트 기능을 제공하기 위하여 힌지 샤프트(210)의 표면의 하나 이상의 그루브(286)에 맞물려 있다. 각각의 스프링(282)은 힌지 샤프트(210)의 외주의 적어도 일부를 둘러싸는 탄력성 밴드의 형태로 되어있다. 각각의 스프링(282)에는 힌지 샤프트(210)의 표면을 향하고 각각의 니들 롤러(284)의 일부를 수용하는 하나 이상의 오목부 또는 포켓(288)이 제공되어 있다. 니들 롤러(284)를 힌지 샤프트(210)의 표면과 맞물리도록 바이어스하는 각각의 스프링(282)은, 이하에서 디텐트 스프링(282)으로 지칭되고, 특히 니들 롤러(284)가 힌지 샤프트(210)의 표면의 그루브(286)로부터 떨어져 있을 때 힌지 샤프트(210)와 니들 롤러(284) 둘레에 끼워맞추기 위하여 이완 상태로부터 외향하여 늘어나서, 각각의 디텐트 스프링(282)은 힌지 샤프트(210)의 표면을 향하여 니들 롤러(284)를 가압하도록 작용하는 힘을 니들 롤러(284)에 가한다. 각 디텐트 스프링(282)에 의하여 니들 롤러(284)에 가해진 힘은 니들 롤러(284)와 힌지 샤프트(210)의 표면 사이에 힘을 발생시키는데, 이 힘은 힌지 샤프트(210)의 길이방향 중심 축을 향하여 전체적으로 반경방향으로 작용된다. 적어도 니들 베어링(284)이 힌지 샤프트(210)의 표면의 임의의 그루브(286)에 배치되어 있지 않을 때 각각의 디텐트 스프링(282)은 약간의 힘으로 힌지 샤프트(210)의 표면을 향하여 니들 롤러(284)를 가압하지만, 더 바람직하게는 각각의 디텐트 스프링(282)은 항상 니들 롤러를 가압한다. 니들 롤러(284)는 힌지 샤프트(210)가 디텐트 스프링(282)에 대하여 회전하고 있을 때 힌지 샤프트(210)의 표면 위에서 구를 수 있다.
힌지 샤프트(210)는 제 1 힌지 부품(240)에 고정되어 있어서, 제 1 힌지 부품(240)이 제 1 힌지식 부재(204)에 고정되어 있을 때에는 힌지 샤프트(210)는 하나의 유닛으로서 제 1 힌지 부품(240)과 함께 회전하고, 그 결과 제 1 힌지식 부재(204)와 함께 회전한다. 힌지 샤프트(210)는 제 2 힌지 부품(260)에 대한 회전 운동을 위하여 제 2 힌지 부품(260)에 의하여 지지되어 있다. 디텐트 스프링(282)은 제 2 힌지 부품(260)에 수용되어 있고 제 2 힌지 부품(260)에 대하여 회전하는 것이 방지된다. 따라서, 디텐트 힌지 조립체(200)에는 제 2 힌지 부품(260)에 대한 디텐트 스프링(282)의 회전을 방지하는 수단이 제공되어 있다. 제 1 힌지식 부재(204) 또는 제 1 힌지 부품(240)의 디텐트 위치는 제 1 힌지 부품(240) 또는 제 1 힌지식 부재(204)의 제 2 힌지 부품(260)에 대한 각위치에 대응하고, 그 결과 제 1 힌지 부품(240) 또는 제 1 힌지식 부재(204)의 제 2 힌지식 부재(202)에 대한 각위치에 각각 대응하고, 이 각위치에서 하나 이상의 니들 롤러(284)는 힌지 샤프트(210)의 표면의 그루브(286)에 맞물려 있다.
도시된 실시예에서, 각각의 디텐트 스프링(282)은 탄력성이면서 힌지 샤프트(210)의 적어도 일부를 둘러싸는 곡선부(294)를 가진다. 곡선부(294)는 상술된 힌지 샤프트(210)의 적어도 일부를 둘러싸는 탄력성 밴드를 형성한다. 곡선부(294)는 2개의 자유 단부(296)를 가진다. 각각의 자유 단부(296)에는 포켓(288)이 제공되어 있다. 곡선부(294)는 포켓(288)이 힌지 샤프트(210)의 표면을 향하도록 배치하게 구성된다. 각각의 포켓(288)은 각각의 니들 롤러(284)의 일부를 수용한다. 곡선부(294)는 바람직한 크기를 가져서, 곡선부(294)의 단부들에 있는 포켓(288)들은 니들 롤러(284)를 힌지 샤프트(210)의 양쪽 측면 상에서 서로의 맞은편에 배치시킨다. 곡선부(294)는 바람직한 크기를 가져서, 곡선부(294)의 단부들에 있는 포켓(288)들은 니들 롤러(284)를 힌지 샤프트(210)의 양쪽 측면 상에서 힌지 샤프트(210)의 길이방향 중심 축과 서로 대략 같은 수준으로 서로의 맞은편에 배치시키면서 마주하는 관계에 있게 한다.
포켓(288)은 니들 롤러(284)들을 힌지 샤프트(210)의 표면을 향하여 회전가능하게 지지하기 위한 베어링 표면을 제공한다. 바람직하게는, 포켓(288)의 베어링 표면은 그 외측 표면이 직원기둥의 부채꼴 형상으로 되어있다. 디텐트 스프링(282)은 디텐트 그루브(286)를 가지는 힌지 샤프트(210)의 중앙에 배치되고 전체적으로 원통형인 부분(214)에 압축력을 가한다. 디텐트 스프링(282)에 의해 발생되는 압축력은 원통형 니들 롤러(284)들을 통하여 힌지 샤프트(210)에 가해지고 니들 롤러(284)들을 힌지 샤프트(210)의 표면과 접촉하도록 유지하고, 디텐트 그루브(286)가 니들 롤러(284)들과 정합할 때 니들 롤러(284)들이 디텐트 그루브(286)에 맞물리는 것을 보장한다. 니들 롤러(284)들은 디텐트 스프링(282)의 포켓(288)에 부분적으로 배치되어 있다. 니들 롤러(284)들이 디텐트 그루브(286)와 맞물려 있을 때, 각각의 니들 롤러(284)는 대응하는 그루브(286)에 적어도 부분적으로 수용되어 있다. 각각의 니들 롤러(284)는 일 단부에서 원뿔대(frusto-conical) 부분을 가지는 직원기둥의 형상으로 되어있다. 따라서, 각각의 니들 롤러(284)는 제 1 및 제 2 단부들을 가지고, 원통형 표면은 제 1 및 제 2 단부들 사이에 뻗어있다. "원통형 롤러"라는 용어는 여기에서 사용되는 바와 같이 그 단부가 완벽한 원통을 벗어날지라도, 그 베어링 표면이 원통형인 롤러를 지칭한다.
힌지 샤프트(210)는 원 피스 구성 및 투 피스 구성을 포함하는 하나 이상의 피스일 수 있다. 도시된 실시예에서, 힌지 샤프트(210)는 투 피스 구조체이고, 하나의 유닛으로서 회전하도록 함께 부착되어 있는 샤프트 부분(224)과 슬리브 부분(226)을 포함한다. 디텐트 그루브(286)는 슬리브 부분(226)의 외측 표면에 제공되어 있다. 이 장치는 어느 정도의 디텐트 힌지의 맞춤제작을 허용하여, 각 고객의 특정 요구조건들을 최소한의 툴링(tooling)과 부품 교체 및 관련 비용으로 맞춘다. 단순히 디텐트 그루브(286)의 개수와 배치를 변경함으로써, 디텐트 힌지(200)의 디텐트 위치는 개별적인 고객의 요구조건을 만족하도록 맞춤제작될 수 있다. 도시된 실시예에서, 슬리브 부분(226)은 내부 톱니(228)를 가지는데, 내부 톱니(228)는 힌지 샤프트(210)의 원통형 부분(214)에 대응하는 샤프트 부분(224)의 일부분 상에 제공되어 있는 외부 톱니(229)와 맞물려 있어서, 샤프트 부분(224)과 슬리브 부분(226)이 하나의 유닛으로서 회전한다.
근본적으로, 각각의 디텐트 스프링(282)은 디텐트 스프링 탄력부(294)를 형성하도록 함께 부착되어 있는 2개의 탄력성 아암(281, 283)의 형태로서 여겨질 수 있다. 탄력성 아암(281, 283) 사이의 부착은 디텐트 스프링(282)의 중앙부 또는 중심부(285)를 정의하고, 탄력성 아암(281, 283)의 말단부(287, 289)는 디텐트 스프링(282)의 단부(296)를 정의한다. 탄력성 아암(281, 283)의 말단부(287, 289) 및 결과적으로 디텐트 스프링(282)의 단부(296)들은 떨어져 이격되어서, 디텐트 스프링 탄력부(294)에 간격(299)을 정의한다. 디텐트 스프링 탄력부(294)의 중심부 또는 중앙부(285)를 정의하는 탄력성 아암(281, 283) 사이의 부착은 간격(299)을 마주보고 반대편에 위치되어 있다. 디텐트 스프링 탄력부(294)의 단부(296)의 절단부는 니들 롤러(284)의 외측 원통형 표면의 일부에 들어맞는 표면을 정의하는 포켓(288)을 형성하여, 니들 롤러(284)를 회전가능하게 지지하도록 구성되어 있는 저널 베어링을 정의하고 니들 롤러(284)를 조립된 힌지(200)의 디텐트 스프링(282)에 대하여 고정 위치에 유지하는 것을 돕는다. 힌지(200)가 완전히 조립될 때, 디텐트 스프링(282)의 단부(296)는 힌지 샤프트(210)와 니들 롤러(284)의 위치가 정해지기 때문에 디텐트 스프링(282)의 이완 상태에 비해 벌려진다. 이 장치는 디텐트 스프링(282)에 의해 발생된 힘을 야기하는데, 디텐트 스프링(282)은 디텐트 스프링(282)의 하나 이상의 포켓(288)에 의하여 적어도 부분적으로 지지되는 하나 이상의 니들 롤러(284)를 힌지 샤프트(210)의 표면과 접촉하도록 유지하고 디텐트 그루브(286)가 니들 롤러(284)와 정합할 때 니들 롤러(284)가 디텐트 그루브(286)에 맞물리는 것을 보장한다.
전술한 바와 같이, 힌지(200)의 하나 이상의 디텐트 스프링(282) 각각에는 힌지 베이스 또는 하우징(260)에 대하여 디텐트 스프링(282)의 회전을 방지하는 수단이 제공되어 있다. 도시된 실시예에서, 각각의 디텐트 스프링(282)은 탄력부(294)에 부착되고 탄력부(294)의 외측 둘레로부터 외향하여 뻗어있는 돌출부(295)를 가진다. 완전히 조립된 힌지(200)에서, 탄력부(294)의 외측 둘레는 힌지 샤프트(210)로부터 멀어지는 방향으로 향하고, 탄력부(294)의 내측 둘레는 힌지 샤프트(210) 쪽으로 향한다. 따라서, 돌출부(295)는 힌지 샤프트(210)로부터 멀어지는 방향 및 힌지 샤프트(210)의 길이방향 중심축에 대한 반경방향으로 탄력부(294)로부터 외향하여 뻗어있다. 도시된 실시예에서, 돌출부(295)는 탄력부(294)의 중심으로부터 뻗어있고 대체로 "T"자형 다리의 형상으로 되어있다. 디텐트 스프링(282)의 다리(295)는 힌지 베이스 또는 하우징(260)에 형성된 채널(297)에 수용되어 있어서 디텐트 스프링(282)이 힌지 샤프트(210)와 함께 회전하는 것을 방지한다. 따라서, 디텐트 스프링(282)은 힌지 베이스(260)에 대하여 회전하는 것이 방지된다. 원칙적으로, 각각의 디텐트 스프링(282)의 다리(295)는 디텐트 스프링(282)이 힌지 베이스(260)에 대하여 회전하는 것을 방지하기 위하여 힌지 베이스(260)의 차단 구조체에 맞물릴 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 더욱이 다리(295)는 마찰 요소(302)의 자루부(308)와 같은 동일한 형상일 수 있다. 그러나, 엄격한 공차 범위 내의 특정된 디텐트 위치를 제공하도록 힌지 샤프트(210)에 대하여 니들 롤러(284)를 더 정확하게 배치하기 위하여, 다리(295)가 힌지 샤프트(210)의 길이방향 중심 축에 대하여 디텐트 스프링(282)의 반경방향 배치를 완전히 고정시키는 형상을 가지는 것이 바람직하다.
도시된 실시예에서, 채널(297)은 대체로 디텐트 스프링(282)의 다리(295)의 형상에 들어맞도록 "T"자형 단면을 가진다. 도시된 실시예에서, 채널(297)과 채널(278)은 힌지 샤프트(210)의 일부에 평행하게 뻗어있는 단일의 채널(298)에 의해 형성되어 있고, 하나의 채널은 다른 채널의 연장부이다. 그러나, 채널(297, 278)들이 분리되어 있거나 상이한 형상일 수 있다.
도 1 내지 도 53을 참조하면, 디텐트 힌지(200)에는 힌지 베이스(260)에 대한 힌지 샤프트(210)의 회전 운동에 마찰하여 저항하기 위한 마찰 메커니즘(300)이 제공되어 있다. 마찰 메커니즘(300)은 선택사항이고, 어댑터(240)가 미리 정해진 디텐트 위치로부터 다른 디텐트 위치로 운동할 때 힌지 샤프트(210)의 회전에 대하여 제어된 저항력을 제공한다. 마찰 메커니즘(300)은 힌지 베이스(260)에 의하여 지지되고 있다. 마찰 메커니즘(300)은 힌지 샤프트(210)의 제 3 부분(216)에 대응하는 위치에서 힌지 베이스(260) 내에 위치되어 있다. 마찰 메커니즘(300)은 하나 이상의 마찰 요소(302), 채널(278) 및 힌지 샤프트(210)의 제 3 부분(216)을 포함한다. 힌지 베이스(260)는 힌지 샤프트(210)의 길이방향 축에 평행한 방향으로 힌지 샤프트(210)의 제 3 부분(216)의 적어도 일부의 길이 이상 뻗어있는 채널(278)을 가진다. 마찰 요소(302)는 대칭인 마찰 클립 형태로 되어있고, C자형 부분(306)과 자루부(stem)(308)를 가진다. 자루부(308)는 C자형 부분(306)의 팁(310, 312) 사이의 간격 반대편 위치에서 C자형 부분(306)의 외측 표면으로부터 외향하여 돌출되어 있다. 마찰 요소(302)는 힌지 샤프트(210)의 제 3 부분(216)에 맞물려 있다. C자형 부분(306)의 내경은 힌지 샤프트(210)의 제 3 부분(216)의 외측 표면의 반경보다 작아서, C자형 부분(306)은 힌지 샤프트(210)의 제 3 부분 둘레에 배치될 때 늘어난다. 마찰 요소(302)의 C자형 부분(306)의 탄력성은 마찰 요소(302)의 C자형 부분(306)이 힌지 샤프트(210)의 제 3 부분(216)에 파지력을 가하게 한다. 따라서, 마찰 요소(302)는 힌지 샤프트(210)의 표면 상에 압력을 가하여 힌지 샤프트의 회전에 대하여 저항력을 증가시킨다.
마찰 요소(302)의 자루부(308)는 채널(278)에 수용되어 있어서 마찰 요소(302)가 힌지 샤프트(210)와 함께 회전하는 것을 방지한다. 따라서, 마찰 요소(302)는 힌지 베이스(260)에 대하여 회전하는 것이 방지된다. 마찰 요소(302)의 C자형 부분(306)에 의하여 힌지 샤프트(210)에 가해지는 파지력은 힌지 베이스(260)에 대한 힌지 샤프트(210)의 회전 운동에 저항하는 마찰 토크를 발생시킨다. 마찰 요소(302)에 의하여 발생되는 마찰 토크는 마찰 요소(302)의 기하학적 구성, 개수 및 재료를 조절함으로써 특정 적용처에 대한 특정 값에 들어맞을 수 있다. 베이스(260)는 마찰 요소(302)를 둘러싸서, 오염물과 연마 입자가 마찰 메커니즘(300)에 들어가지 못하게 하고, 매끄러운 힌지 작동을 보장하고, 마찰 요소의 조기 파손을 방지하는데 요구되는 윤활제를 베이스(260)의 내부에 가두어 둔다. 도시된 실시예에는 하나의 마찰 요소(302)가 있다.
힌지 샤프트(210)는 스틸로 제조된다. 어댑터(240)와 힌지 베이스(260)는 알루미늄이나 아연 같은 다이캐스팅 금속 또는 고 충격 플라스틱으로 제조될 수 있다.
디텐트 힌지(200)의 도시된 실시예는 도면에 도시된 바와 같이 박스 덮개(204) 뿐만 아니라, 예컨대 휴대용 컴퓨터 또는 DVD 재생기의 LCD형 시청 스크린의 피벗가능한 부착을 위하여 사용될 수 있다. 디텐트 힌지(200)에는 2개의 디텐트 위치가 제공된다. 사용시, 2개의 힌지(200)는 공통 축 위에 장착되어 있다. 도시된 각각의 힌지(200)는 회전 운동 프로파일에 수평상태로부터 100°및 120°의 2개의 디텐트 위치를 제공한다. 디텐트 위치의 힌지(200)의 홀딩 토크는 대략 20 lb-in까지 도달하도록 의도되어 있다. 디텐트 힌지(200)의 회전에 대한 저항력은 디텐트 위치가 아닐 때에는 디텐트 위치에서의 홀딩 토크의 10% 보다 작다. 디텐트 힌지(200)의 총 이동은 대략 180°이다. 장착 구멍(274)들의 축 방향에 평행한 방향에서 측정된 힌지 베이스(260)의 최대 두께는 대략 10mm 이하이다.
힌지(200)는 소수의 부품을 가지고, 이 부품들은 제조하기 용이하다. 힌지(200)는 큰 량의 디텐트 토크를 제공하고, 디텐트 위치 사이의 각 회전을 허용하여 반경방향으로 꽉 끼게 좁은 덮개나 공간에서 이전에 가능한 것보다 작게 형성된다. 이러한 특성의 조합은 이전에는 당해 기술분야의 설계자에게 난해하였다. 이러한 특성의 조합을 달성하기 위한 핵심은 요크형상의 디텐트 스프링 요소(282)를 사용하여, 스프링(282)의 요크 아암과 샤프트 표면 사이에 배치되어 있는 비교적 작은 직경의 니들 롤러 또는 핀 롤러(284)를 통하여 샤프트(210)의 양면에 스프링 힘을 반경방향으로 가하는 것이다. 요크 아암(281, 283)들은 스프링 하중 응력을 효과적으로 최적화하는 형상(전체적으로 초승달 형상의 각각의 아암)일 뿐만 아니라, 힌지 샤프트(210)의 직경 건너편에서 서로 마주하는 니들 롤러(284)를 유지하고 배치하도록 각각의 아암의 단부에서 포켓(288)을 가진 형상일 수 있다. 힌지 샤프트(210)가 하우징(260)에 대하여 회전함에 따라, 니들 롤러(284)는 구른다. 디텐트 스프링(282)은 비교적 강성인 스프링이고, 비교적 적은 변형을 매우 높은 하중에 제공한다.
힌지(200)에서, 디텐트 위치는 대략 20°이하로 떨어져 있을 수 있다. 도시된 실시예에서, 2쌍의 반대편에 있는 그루브(286)들은 힌지 샤프트(210)에 제공되어 있다. 각각의 반대편에 있는 그루브 쌍(286)은 힌지(200)의 2개의 디텐트 위치 중 하나에 대응한다. 주어진 디텐트 위치에 대응하는 한 쌍의 반대편에 있는 그루브(286)를 형성하는 각각의 그루브는 그 주어진 디텐트 위치에서 힌지(200)를 유지하기 위하여 니들 롤러(284) 쌍 각각에 의하여 동시에 맞물려 있다. 주어진 디텐트 위치에 대응하는 각각의 반대편에 있는 그루브 쌍(286)은 힌지 샤프트(210)의 길이방향 중심 축을 통과하는 선을 따라 힌지 샤프트(210)의 반대편 측면에 위치되어 있다. 제 1 그루브 쌍(286) 사이의 힌지 샤프트(210)를 가로질러 뻗어있는 가상 선과, 제 2 그루브 쌍(286) 사이의 힌지 샤프트(210) 건너편에 뻗어있는 가상 선은 대략 20 °의 예각을 형성한다. 따라서, 각각의 그루브 쌍(286)은 수평상태로부터 100°및 200°의 디텐트 위치 중 하나에 대응한다. 니들 롤러(284)는 스프링 힘을 그 길이를 따라 분배해서, 힌지 샤프트(210) 상의 압력이 감소되고, 그 결과 힌지의 디텐트 메커니즘용 구형 볼 베어링을 사용하는 디텐트 힌지와 비교하여, 힌지(200)의 더 고가의 구성요소 중 하나인 힌지 샤프트(210)에 적은 마모가 야기된다. 디텐트 스프링(282)은 니들 롤러(284)에 가해지는 바이어스 힘을 발생시키는 스프링과 하우징 사이의 반발력에 좌우되지 않는다는 점에서 종래 기술의 힌지의 코일 스프링과 비교하여 자립적(self-contained)이어서, 디텐트 스프링(282)은 힌지 하우징에 영향을 미치는 응력을 감소시킨다. 힌지(200)의 디텐트 위치에서의 홀딩 토크는 힌지 하우징 내의 디텐트 스프링(282)의 개수를 변경함으로써 고객의 요구조건을 만족시키도록 맞춤제작될 수 있다. 도시된 실시예에서, 3개의 디텐트 스프링(282)이 사용된다. 힌지(200)가 디텐트 위치에서 벗어날 때 힌지(200)의 회전 저항은 마찰 요소 또는 요소(302)들의 개수 또는 강성을 변경함으로써 맞춤제작될 수 있다.
제 1 실시예(200)의 대체 실시예로서, 도 54에 도시된 바와 같이 채널(297)과 그루브(286)의 위치를 바꾸는 것이 가능하다. 이러한 실시예에서, 그루브(286a)는 힌지 베이스(260a)에 제공되어 있고, 채널(297a)은 힌지 샤프트(210a)에 제공되어 있다. 이 대체 힌지가 완전히 조립될 때, 디텐트 스프링(282a)의 단부(296a)들은 디텐트 스프링(282a)의 이완 상태와 비교하여 서로 가까워지도록 힘을 받을 것인데, 왜냐하면 힌지 베이스의 내부 표면과 니들 롤러(284a)의 위치가 정해지기 때문이다. 저널 베어링 표면(288a)은 탄력부(294)의 내측 둘레 위보다 탄력부(294a)의 외측 둘레 위에 제공될 수 있고, 실시예(200)의 경우가 그러하다. 이 장치는, 디텐트 스프링(282a)에 의하여 발생되는 힘이 디텐트 스프링의 하나 이상의 저널 베어링 표면(288a)에 의하여 적어도 부분적으로 지지되는 하나 이상의 니들 롤러(284a)를 힌지 베이스(260a)의 내측 표면과 접촉하도록 유지하게 하고, 니들 롤러(284a)가 디텐트 그루브(286a)와 정합할 때 디텐트 그루브(286a)에 맞물리는 것을 보장한다. 따라서, 디텐트 스프링(282a)의 아암은 힌지 베이스의 내부 표면을 향하여 니들 롤러를 가압한다. 디텐트 스프링(282a)의 돌출부(295a)는 탄력부(294a)의 자유 단부 사이의 간격을 향하여 뻗어있을 수 있고, 디텐트 스프링(282a)과 힌지 샤프트(210a) 사이의 상대 회전을 방지하기 위하여 힌지 샤프트(210a)의 채널(297a)에 맞물려 있을 수 있다. 그 외의 점에서는, 2개의 실시예가 본질적으로 동일할 것이다. 용이한 맞춤제작을 제공하기 위하여, 디텐트 그루브(286a)는 힌지 베이스(260a)에 대하여 회전하지 않게 부착되어 고정되는 분리형 슬리브(226a)에 유사하게 제공될 수 있다.
본 발명이 상술한 실시예에 제한되지 않지만 다음의 특허청구범위의 사상 범위 내의 임의의 그리고 모든 실시예를 포함한다는 점은 이해하여야 한다.

Claims (26)

  1. 제 2 부재에 대한 제 1 부재의 회전 운동을 허용하기 위하여 상기 제 1 부재를 상기 제 2 부재에 회전가능하게 부착하기 위한 힌지 조립체로서,
    상기 힌지 조립체는:
    (a) 적어도 제 1 부분과 제 2 부분을 가지는 샤프트;
    (b) 상기 샤프트의 상기 제 1 부분에 부착되어서 하나의 유닛으로서 상기 샤프트와 함께 회전하도록 구속되어 있고, 하나의 유닛으로서 제 1 부재와 함께 운동하기 위하여 상기 제 1 부재에 부착되도록 구성되어 있는 어댑터;
    (c) 하나의 유닛으로서 상기 제 2 부재와 함께 운동하기 위하여 상기 제 2 부재에 부착되도록 구성되어 있는 힌지 베이스로서, 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하여서, 상기 어댑터가 상기 제 1 부재에 부착되고 상기 힌지 베이스가 상기 제 2 부재에 부착될 때, 상기 제 1 부재는 상기 제 2 부재에 회전가능하게 부착되어서 상기 제 1 부재가 상기 제 2 부재에 대하여 피벗가능하게 운동할 수 있는 힌지 베이스; 및
    (d) 상기 어댑터와 상기 힌지 베이스 사이에 가해지는 토크가 한계 토크 값보다 작은 값을 가지는 한 상기 어댑터를 상기 힌지 베이스에 대하여 적어도 하나의 디텐트 위치에서 유지하고, 제 1 단부, 제 2 단부와, 상기 롤러의 상기 제 1 단부 및 상기 롤러의 상기 제 2 단부 사이에 뻗어있는 원통형 표면을 가지는 적어도 하나의 원통형 롤러, 상기 힌지 베이스와 상기 샤프트의 상기 제 2 부분 중 하나에 제공되는 적어도 하나의 그루브 및 상기 롤러를 상기 그루브와 맞물리도록 바이어스하여 상기 어댑터가 상기 힌지 베이스에 대하여 상기 디텐트 위치에 있을 때 상기 롤러가 상기 그루브에 맞물리게 하는 바이어스 수단을 구비하는 디텐트 메커니즘;을 구비하는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스 수단은 상기 롤러를 회전가능하게 지지하기 위하여 상기 롤러의 상기 원통형 표면의 적어도 일부에 들어맞는 적어도 하나의 저널 베어링 표면을 구비하여서, 상기 저널 베어링 표면은 원통형 표면의 부채꼴 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 바이어스 수단은:
    적어도 하나의 자유 단부를 가지는 적어도 하나의 탄력성 아암; 및
    상기 바이어스 수단과, 상기 샤프트와 상기 힌지 베이스 중 하나 사이의 상대 회전을 방지하기 위한 수단;을 더 구비하고,
    상기 저널 베어링 표면은 상기 탄력성 아암의 상기 자유 단부에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 롤러는 한 쌍의 롤러 중의 하나이고,
    상기 적어도 하나의 저널 베어링 표면은 한 쌍의 저널 베어링 표면 중의 하나이며,
    상기 적어도 하나의 그루브는 한 쌍의 그루브 중 하나이고,
    상기 바이어스 수단은:
    적어도 하나의 자유 단부를 각각 가지는 제 1 및 제 2 탄력성 아암들; 및
    상기 바이어스 수단과, 상기 힌지 베이스와 상기 샤프트 중의 하나 사이의 상대 회전을 방지하기 위한 수단;을 구비하고,
    상기 저널 베어링 표면의 쌍 각각은 상기 제 1 및 제 2 탄력성 아암들 중의 각 하나의 상기 자유 단부에 제공되어 있고,
    상기 롤러 쌍 각각은 상기 어댑터가 상기 힌지 베이스에 대하여 상기 디텐트 위치에 있을 때 상기 그루브 쌍 중의 각각의 하나와 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 탄력성 아암들은 서로 부착되어서 상기 바이어스 수단의 탄력부를 정의하고, 상기 제 1 및 제 2 탄력성 아암들 사이의 부착은 상기 바이어스 수단의 상기 탄력부의 중간 부분을 정의하고, 상기 제 1 탄력성 아암의 상기 자유 단부는 상기 제 1 탄력성 아암의 상기 자유 단부와 상기 제 2 탄력성 아암의 상기 자유 단부 사이에 간격을 정의하기 위하여 상기 제 2 탄력성 아암의 상기 자유 단부로부터 떨어져 이격되어 있고, 상기 바이어스 수단의 상기 탄력부의 상기 중간 부분은 상기 간격을 마주보고 배치되어 있고,
    상대 회전을 방지하기 위한 상기 수단은 상기 바이어스 수단의 상기 탄력부의 상기 중간 부분에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 그루브 쌍은 상기 샤프트의 상기 제 2 부분에 제공되어 있고,
    상대 회전을 방지하기 위한 상기 수단은:
    상기 간격으로부터 멀어지는 방향으로 상기 바이어스 수단의 상기 탄력부의 상기 중간 부분으로부터 뻗어있는 돌출부; 및
    상기 힌지 베이스에 제공되는 채널;을 구비하고,
    상기 돌출부는 상기 바이어스 수단과 상기 힌지 베이스 사이의 상대 회전을 방지하기 위하여 상기 채널에 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 돌출부는 대체로 "T"자 형상으로 되어있고, 상기 채널은 상기 돌출부의 "T"자 형상과 대체로 들어맞는 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 바이어스 수단은 디텐트 스프링을 정의하고, 상기 힌지 베이스는 하나 이상의 개수의 상기 디텐트 스프링이 상기 힌지 조립체에 포함되는 것을 허용하도록 구성되어서 상기 한계 토크 값은 상기 디텐트 스프링의 상기 개수를 변경시킴으로써 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스 수단은 디텐트 스프링을 정의하고, 상기 힌지 베이스는 하나 이상의 개수의 상기 디텐트 스프링이 상기 힌지 조립체에 포함되는 것을 허용하도록 구성되어서 상기 한계 토크 값은 상기 디텐트 스프링의 상기 개수를 변경시킴으로서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 바이어스 수단은 디텐트 스프링을 정의하고, 상기 힌지 베이스는 하나 이상의 개수의 상기 디텐트 스프링이 상기 힌지 조립체에 포함되는 것을 허용하도록 구성되어서 상기 한계 토크 값은 상기 디텐트 스프링의 상기 개수를 변경시킴으로서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디텐트 위치는 제 1 디텐트 위치이고,
    상기 그루브 쌍은 제 1 그루브 쌍이고,
    상기 힌지 조립체는 상기 샤프트의 상기 제 2 부분에 제공된 제 2 그루브 쌍을 구비하여, 상기 어댑터와 상기 힌지 베이스 사이에 가해진 토크가 상기 한계 토크 값보다 작은 값을 가지는 한 상기 어댑터를 상기 힌지 베이스에 대하여 상기 제 1 디텐트 위치에서 유지하기 위하여 상기 어댑터가 상기 힌지 베이스에 대하여 상기 제 1 디텐트 위치에 있을 때 상기 롤러 쌍은 상기 제 1 그루브 쌍에 맞물려 있고, 상기 어댑터와 상기 힌지 베이스 사이에 가해진 토크가 상기 한계 토크 값보다 작은 값을 가지는 한 상기 어댑터를 상기 힌지 베이스에 대하여 상기 제 2 디텐트 위치에서 유지하기 위하여 상기 어댑터가 상기 힌지 베이스에 대하여 상기 제 2 디텐트 위치에 있을 때 상기 롤러 쌍은 상기 제 2 그루브 쌍에 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디텐트 위치는 제 1 디텐트 위치이고,
    상기 그루브 쌍은 제 1 그루브 쌍이고,
    상기 힌지 조립체는 상기 힌지 베이스와 상기 샤프트의 상기 제 2 부분 중 하나에 제공된 제 2 그루브 쌍을 더 구비하여, 상기 어댑터와 상기 힌지 베이스 사이에 가해진 토크가 상기 한계 토크 값보다 작은 값을 가지는 한 상기 어댑터를 상기 힌지 베이스에 대하여 상기 제 1 디텐트 위치에서 유지하기 위하여 상기 어댑터가 상기 힌지 베이스에 대하여 상기 제 1 디텐트 위치에 있을 때 상기 롤러 쌍이 상기 제 1 그루브 쌍에 맞물려 있고, 상기 어댑터와 상기 힌지 베이스 사이에 가해진 토크가 상기 한계 토크 값보다 작은 값을 가지는 한 상기 어댑터를 상기 힌지 베이스에 대하여 상기 제 2 디텐트 위치에서 유지하기 위하여 상기 어댑터가 상기 힌지 베이스에 대하여 제 2 디텐트 위치에 있을 때 상기 롤러 쌍이 상기 제 2 그루브 쌍에 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 한계 토크 값은 제 1 한계 토크 값이고,
    상기 어댑터가 상기 힌지 베이스에 대하여 임의의 디텐트 위치에 있지 않을 때 상기 어댑터는 상기 어댑터와 상기 힌지 베이스 사이에 가해진 토크가 제 2 한계 토크 값보다 작은 값을 가지는 한 상기 어댑터는 상기 힌지 베이스에 대한 회전이 방지되고,
    상기 제 2 한계 토크 값은 상기 제 1 한계 토크 값보다 작은 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 한계 토크 값은 제 1 한계 토크 값이고,
    상기 어댑터가 상기 힌지 베이스에 대하여 임의의 디텐트 위치에 있지 않을 때 상기 어댑터와 상기 힌지 사이에 가해진 토크가 제 2 한계 토크 값보다 작은 값을 가지는 한 상기 어댑터는 상기 힌지 베이스에 대한 회전이 방지되고,
    상기 제 2 한계 토크 값은 상기 한계 토크 값보다 작은 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 힌지 베이스에 대한 상기 샤프트의 회전 운동에 마찰하여 저항하고, 상기 힌지 베이스에 수용된 하나 이상의 마찰 요소를 포함하는 마찰 메커니즘을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 힌지 베이스에 대한 상기 샤프트의 회전 운동에 마찰하여 저항하고, 상기 힌지 베이스에 수용된 하나 이상의 마찰 요소를 포함하는 마찰 메커니즘을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 그루브는 용이한 주문제작을 제공하기 위하여 상기 힌지 베이스와 상기 샤프트 중의 하나에 회전하지 않게 부착되어 고정되는 분리형 슬리브에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 그루브는 용이한 주문제작을 제공하기 위하여 상기 샤프트에 회전하지 않게 부착되어 고정되는 분리형 슬리브에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  19. 제 5 항에 있어서,
    상기 그루브 쌍은 상기 힌지 베이스에 제공되어 있고,
    상대 회전을 방지하기 위한 상기 수단은:
    상기 간격을 향하는 방향으로 상기 바이어스 수단의 상기 탄력부의 상기 중간 부분으로부터 뻗어있는 돌출부; 및
    상기 샤프트에 제공되어 있는 채널;을 구비하고,
    상기 돌출부는 상기 바이어스 수단과 샤프트 사이의 상대 회전을 방지하기 위하여 상기 채널에 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 힌지 조립체.
  20. 자유 단부를 가지는 적어도 하나의 탄력성 아암; 및
    디텐트 스프링과 지지 구조체 사이의 상대 회전을 방지하기 위한 수단;을 구비하고,
    하나 이상의 저널 베어링 표면은 상기 탄력성 아암의 상기 자유 단부에 제공되어 있는 롤러를 회전가능하게 지지하도록 구성되어 있고, 상기 저널 베어링 표면은 상기 롤러를 회전가능하게 지지하기 위하여 상기 롤러의 원통형 표면의 적어도 일부에 들어맞아서 상기 저널 베어링 표면은 원통형 표면의 부채꼴 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 디텐트 스프링.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 탄력성 아암은 제 1 탄력성 아암이고,
    상기 적어도 하나의 저널 베어링 표면은 한 쌍의 저널 베어링 표면 중의 하나이고,
    상기 디텐트 스프링은 자유 단부를 가지는 제 2 탄력성 아암을 더 구비하고, 상기 저널 베어링 표면의 쌍 각각은 상기 제 1 및 제 2 탄력성 아암들 중의 각각의 상기 자유 단부에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 디텐트 스프링.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 탄력성 아암들은 서로 부착되어 있어서 상기 디텐트 스프링의 탄력부를 정의하고, 상기 제 1 및 제 2 탄력성 아암들 사이의 부착은 상기 디텐트 스프링의 상기 탄력부의 중간 부분을 정의하고, 상기 제 1 탄력성 아암의 상기 자유 단부는 상기 제 1 탄력성 아암의 상기 자유 단부와 상기 제 2 탄력성 아암의 상기 자유 단부 사이의 간격을 정의하기 위하여 상기 제 2 탄력성 아암의 상기 자유 단부로부터 떨어져 이격되어 있고, 상기 디텐트 스프링의 상기 탄력부의 상기 중간 부분은 상기 간격의 반대편에 배치되어 있고,
    상대 회전을 방지하기 위한 상기 수단은 상기 디텐트 스프링의 상기 탄력부의 상기 중간 부분에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 디텐트 스프링.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상대 회전을 방지하기 위한 상기 수단은 상기 간격으로부터 멀어지는 방향으로 상기 디텐트 스프링의 상기 탄력부의 상기 중간 부분으로부터 뻗어있는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디텐트 스프링.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 저널 베어링 표면의 쌍은 상기 디텐트 스프링의 상기 탄력부의 내측 둘레에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 디텐트 스프링.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상대 회전을 방지하기 위한 상기 수단은 상기 간격을 향하는 방향으로 상기 디텐트 스프링의 상기 탄력부의 상기 중간 부분으로부터 뻗어있는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디텐트 스프링.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 저널 베어링 표면의 쌍은 상기 디텐트 스프링의 상기 탄력부의 외측 둘레에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 디텐트 스프링.
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