KR20170118851A

KR20170118851A - 비대칭 마찰 토크를 생성하는 방법 및 피봇 디바이스

Info

Publication number: KR20170118851A
Application number: KR1020177026407A
Authority: KR
Inventors: 유진 노빈
Original assignee: 사우스코 인코포레이티드
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2017-10-25
Also published as: US10287810B2; WO2016134120A1; CN107407114B; DE112016000844B4; JP7121494B2; US20180038143A1; CN107407114A; DE112016000844T5; KR102477591B1; JP2018511746A

Abstract

비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스가 제공된다. 피봇 디바이스는 길이 방향 축을 따라 연장하는 샤프트(14), 샤프트(14)를 둘러싸는 슬리브(22)(슬리브(22)는 길이 방향으로 연장하는 갭(28)을 규정하며, 그리고 슬리브(22) 및 샤프트(14)는 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대해 회전하도록 구성됨), 및 슬리브(22)를 둘러싸고 그리고 슬리브(22) 상에 압축력을 가하는 나선형 압축 엘리먼트(30)를 포함하며, 여기서 슬리브(22) 및 샤프트(14)를 서로에 대해 제 1 방향으로 회전시키는데 요구되는 제 1 토크는 슬리브(22) 및 샤프트(14)를 서로에 대해 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 회전시키는데 요구되는 제 2 토크와 상이하다. 피봇 디바이스에 비대칭 마찰 토크를 제공하기 위한 방법이 또한 제공된다.

Description

비대칭 마찰 토크를 생성하는 방법 및 피봇 디바이스

본 출원은 2015년 2월 19일에 출원된 명칭이 "PIVOT DEVICE AND METHOD OF GENERATING ASSYMETRIC FRICTION TORQUE"인 미국 가특허 출원 번호 62/118,202의 우선권의 이익에 관련되고 이를 주장하며, 그 내용들은 모든 목적들을 위해 이의 전체가 본원에서 인용에 의해 포함된다.

본 발명은, 조립체의 2 개의 부품들이 서로에 대해 반대 방향들로 회전될 때, 비대칭 마찰 토크(asymmetric friction torque)를 발생시키도록 구성되는 피봇 디바이스들(pivot devices)의 분야에 관한 것이다.

피봇 디바이스들은 하나의 부품을 다른 부품에 대해 회전시키도록 구성되는 적어도 2 개의 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 피봇 디바이스는, 토크가 슬리브 및 샤프트를 서로에 대해 회전시키는데 요구되는 힌지의 형태일 수 있다.

비대칭 마찰 토크는, 예를 들어, 피봇 디바이스를 포함하는 전체 조립체를 폐쇄 포지션으로 유지하기 위해 그리고 개방 포지션으로의 이동에 저항하기 위해 특정 적용들에서 요망될 수 있지만, 사용자가 보다 용이하게 개방 포지션으로부터 조립체를 폐쇄하는 것을 허용할 것이다. 예를 들어, 피봇 디바이스들은 캠-쉘 설계(clam-shell design)를 활용하는 많은 적용들, 예컨대 모바일 폰 또는 랩탑에서 포함될 수 있으며, 여기서 베이스에 대해 리드를 폐쇄하는 것에 대한 저항보다 더 큰 베이스에 대해 리드(lid)를 개방하는 것에 대한 저항을 제공하는 것, 또는 이와 반대로 제공하는 것이 일반적으로 요망된다. 이러한 피봇 디바이스들을 위한 적용들의 다른 예들은 드라이브 기구 또는 잠금 기구일 수 있으며, 여기서 비대칭 마찰 토크가 2 개의 상이한 포지션들 사이에서의 기구의 다양한 부품들의 변위 중에, 예컨대 잠금 포지션으로부터 잠금해제 포지션으로의 래치 또는 폴의 이동 중에 요망된다.

이러한 피봇 디바이스들을 위해 비대칭 마찰 토크를 발생시키는데 필요한 구성들은 복잡하거나 다수의 부품들을 요구할 수 있다. 따라서, 비용, 제조가능성, 윤활과 같은 하나 또는 그 초과의 컴포넌트 또는 다른 엘리먼트들을 위한 필요의 삭제, 및 성능 중 적어도 하나에 대해 개선된 피봇 디바이스들에 대한 필요가 존재한다.

본 발명의 일 양태는 비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스를 제공한다. 피봇 디바이스는 길이 방향 축을 따라 연장하는 샤프트; 샤프트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 슬리브(슬리브는 길이 방향으로 연장하는 적어도 하나의 갭을 규정하며, 슬리브 및 샤프트는 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대해 회전하도록 구성됨); 및 슬리브를 둘러싸고 그리고 슬리브 상에 압축력을 가하는 나선형 압축 엘리먼트를 포함할 수 있다. 피봇 디바이스는, 슬리브 및 샤프트를 서로에 대해 제 1 방향으로 회전시키는데 요구되는 제 1 토크가 슬리브 및 샤프트를 서로에 대해 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 회전시키는데 요구되는 제 2 토크와 상이하도록 추가적으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 샤프트 또는 슬리브의 적어도 하나가 고정되는 반면, 다른 하나는 고정된 엘리먼트에 대해 회전을 위해 장착된다. 피봇 디바이스는 샤프트의 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대한 이동을 위한 2 개의 컴포넌트들을 피봇식으로 연결하는 힌지의 형태일 수 있으며, 여기서 2 개의 컴포넌트들 중 하나의 컴포넌트는 슬리브를 포함하며, 그리고 2 개의 컴포넌트들 중 다른 컴포넌트는 샤프트를 포함한다.

피봇의 슬리브에 의해 규정된 갭은 슬리브의 내부 표면으로부터 슬리브의 외부 표면으로 일반적으로 길이 방향 축을 따라 일방향으로 연장할 수 있다. 갭은 또한 슬리브의 아치형 섹션들을 분리시키는 슬롯의 형태로 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 슬롯은 압축 엘리먼트로부터 압축력의 나선형 방향에 상응하는 나선형 형상을 가질 수 있다. 압축 엘리먼트는 슬리브의 길이 방향 축을 중심으로 래핑된 하나 또는 그 초과의 코일들을 가지는 랩 스프링과 같은 편향 엘리먼트의 형태일 수 있다. 슬리브는 샤프트와 압축 엘리먼트 사이에 직접적인 접촉을 방지한다.

본 발명의 다른 양태는 비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇을 제공하기 위한 방법을 제공한다. 본 방법은 슬리브 및 샤프트가 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대해 회전하도록 구성되게 길이 방향으로 연장하는 갭을 규정하는 상기 슬리브로 상기 샤프트를 둘러싸는 단계 및 슬리브 및 샤프트를 서로에 대해 제 1 방향으로 회전하는데 요구되는 제 1 토크가 슬리브 및 또는 샤프트를 서로에 대해 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 회전하는데 요구되는 제 2 토크와 상이하도록, 슬리브 상에 압축력을 가하는 나선형 압축 엘리먼트로 슬리브를 둘러싸는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태는 서로에 대해 피봇식 이동하도록 커플링되는 컴포넌트들을 가지는 조립체를 제공하는 것이다. 조립체는 하나 또는 그 초과의 피봇 디바이스들을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에서, 피봇 디바이스는 샤프트를 둘러싸는 복수의 슬리브들을 포함하며, 슬리브들의 각각은 길이 방향으로 연장하는 갭을 규정하며, 그리고 슬리브들의 각각 및 샤프트는 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대해 회전하도록 구성된다. 나선형 압축 엘리먼트는 슬리브들의 각각을 둘러싸고 그리고 슬리브들의 각각 상에 압축력을 가한다.

본 발명의 상기의 그리고 다른 양태들 및 특징들은 첨부된 도면들을 참조로 하여 이의 예시적인 실시예들을 상세하게 설명함으로써 당업자에게 더 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 양태들을 예시하는 개략도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 피봇 디바이스의 제 1 실시예의 분해도이다;
도 2b는 핸들(handle)이 수직 포지션으로부터 반시계방향으로 회전되어 있는 제 1 실시예의 전방 사시도이다;
도 2c는 핸들이 수직 포지션에 있는 제 1 실시예의 전방 사시도이다;
도 2d는 핸들이 수직 포지션으로부터 시계방향으로 회전되어 있는 제 1 실시예의 전방 사시도이다;
도 3a는 도 2c에서 예시된 제 1 실시예의 배면도이다;
도 3b는 도 2c에서 예시된 제 1 실시예의 측면도이다;
도 3c는 도 2c에서 예시된 제 1 실시예의 정면도이다;
도 3d는 도 2c에서 예시된 제 1 실시예의 평면도이다;
도 4a는 도 2b에서 예시된 제 1 실시예의 배면도이다;
도 4b는 도 2b에서 예시된 제 1 실시예의 측면도이다;
도 4c는 도 2b에서 예시된 제 1 실시예의 정면도이다;
도 4d는 도 2b에서 예시된 제 1 실시예의 평면도이다;
도 5a는 도 2d에서 예시된 제 1 실시예의 배면도이다;
도 5b는 도 2d에서 예시된 제 1 실시예의 측면도이다;
도 5c는 도 2d에서 예시된 제 1 실시예의 정면도이다;
도 5d는 도 2d에서 예시된 제 1 실시예의 평면도이다;
도 6a는 도 2b에서 예시된 제 1 실시예의 평면도이다;
도 6b는 도 2c에서 예시된 제 1 실시예의 평면도이다;
도 6c는 도 2d에서 예시된 제 1 실시예의 평면도이다;
도 7a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 피봇 디바이스를 위한 하우징의 후방 사시도이다;
도 7b는 제 1 실시예의 하우징의 측면도이다;
도 7c는 제 1 실시예의 하우징의 배면도이다;
도 7d는 제 1 실시예의 하우징의 정면도이다;
도 7e는 제 1 실시예의 하우징의 평면도이다;
도 7f는 제 1 실시예의 하우징의 저면도이다;
도 8은 본 발명에 따른 피봇 디바이스의 제 2 실시예의 분해도이다;
도 9a는 핸들이 수직 포지션으로부터 반시계 방향으로 회전되어 있는 제 2 실시예의 전방 사시도이다;
도 9b는 핸들이 수직 포지션에 있는 제 2 실시예의 전방 사시도이다;
도 9c는 핸들이 수직 포지션으로부터 시계방향으로 회전되어 있는 제 2 실시예의 전방 사시도이다;
도 10a는 도 9b에서 예시된 제 2 실시예의 배면도이다;
도 10b는 도 9b에서 예시된 제 2 실시예의 측면도이다;
도 10c는 도 9b에서 예시된 제 2 실시예의 정면도이다;
도 10d는 도 9b에서 예시된 제 2 실시예의 평면도이다;
도 11a는 도 9a에서 예시된 제 2 실시예의 배면도이다;
도 11b는 도 9a에서 예시된 제 2 실시예의 측면도이다;
도 11c는 도 9a에서 예시된 제 2 실시예의 정면도이다;
도 11d는 도 9a에서 예시된 제 2 실시예의 평면도이다;
도 12a는 도 9c에서 예시된 제 2 실시예의 배면도이다;
도 12b는 도 9c에서 예시된 제 2 실시예의 측면도이다;
도 12c는 도 9c에서 예시된 제 2 실시예의 정면도이다;
도 12d는 도 9c에서 예시된 제 2 실시예의 평면도이다;
도 13a는 도 9a에서 예시된 제 2 실시예의 평면도이다;
도 13b는 도 9b에서 예시된 제 2 실시예의 평면도이다;
도 13c는 도 9c에서 예시된 제 2 실시예의 평면도이다;
도 14a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 피봇 디바이스를 위한 하우징의 후방 사시도이다;
도 14b는 제 2 실시예의 하우징의 측면도이다;
도 14c는 제 2 실시예의 하우징의 배면도이다;
도 14d는 제 2 실시예의 하우징의 정면도이다;
도 14e는 제 2 실시예의 하우징의 평면도이다;
도 14f는 제 2 실시예의 하우징의 저면도이다;
도 15는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 설치 상태의 토크 힌지의 전방 사시도이다;
도 16은 제 3 실시예에 따른 미설치 상태의 토크 힌지의 전방 사시도이다;
도 17a는 2 개의 힌지 리프들(hinge leaves)이 제거된 상태의 도 16의 토크 힌지의 전방 사시도이다;
도 17b는 도 17a에서 예시되는 제 3 실시예에 따른 부분 토크 힌지의 평면도이다;
도 17c는 도 17a에서 예시되는 제 3 실시예에 따른 부분 토크 힌지의 정면도이다;
도 17d는 도 17a에서 예시되는 제 3 실시예에 따른 부분 토크 힌지의 측면도이다;
도 18a는 1 개의 힌지 리프가 제거된 상태의 도 16의 토크 힌지의 전방 사시도이다; 그리고
도 18b는 1 개의 힌지 리프가 수직 포지션으로 회전된 상태의 도 18a의 토크 힌지의 전방 사시도이다.

본 발명은, 이제, 예시적인 실시예들 및 이들 실시예들의 변형들을 참조하여 설명될 것이다. 비록 본 발명이 특정 실시예들을 참조로 하여 본원에서 예시되고 설명되지만, 본 발명은 도시되고 설명되는 상세들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 다양한 수정들이 청구항들의 동등물들의 범주 및 범위 내에서 그리고 본 발명으로부터 벗어남 없이 상세들에서 이루어질 수 있다.

일반적으로, 본 발명은 비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스를 제공한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 “비대칭 마찰 토크”는, 일 방향으로 제 1 엘리먼트를 회전시키는데 요구되는 토크가 반대 방향으로 제 1 엘리먼트를 회전시키는데 필요한 토크보다 더 큰 구성들을 포함한다.

피봇 디바이스의 제 1 엘리먼트는, 예를 들어, 샤프트(shaft)일 수 있는 반면에, 제 2 엘리먼트는 예를 들어, 슬리브(sleeve)일 수 있으며, 여기서 샤프트 및 슬리브는 길이 방향 축을 따라 동축으로 연장하며, 이 때 샤프트는 슬리브에서 보어를 통해 삽입된다. 슬리브는, 슬리브의 길이를 따라 길이 방향으로 또한 연장하는 갭을 포함한다. 압축력을 가하는 압축 엘리먼트, 예컨대 랩 스프링(wrap spring)은, 그 후, 슬리브의 외부 표면에 적용되어, 압축 엘리먼트와 슬리브 사이에 억지끼워맞춤(interference fit)이 존재한다. 더 구체적으로는, 예를 들어, 슬리브의 압축이 외부 슬리브 직경에 걸쳐 억지끼워맞춤을 가지는 권선된 나선형 엘리먼트의 형태의 압축 엘리먼트에 의해, 예컨대 슬리브 상에 권선된 나선형 엘리먼트를 확장시킴으로써 유발될 수 있다. 일부 실시예들에서, 샤프트 또는 슬리브의 적어도 하나가 고정되는 반면, 다른 하나는 고정된 엘리먼트에 대한 회전을 위해 장착된다.

종래의 피봇 디바이스들, 예컨대 마찰 힌지들은, 토크를 생성하기 위해, 예를 들어, 회전 엘리먼트, 예컨대 핀틀(pintle) 또는 샤프트의 원주 둘레에 반경 방향으로 적용되는 랩 스프링에 의해 제공되는 압축력에 의존한다. 스프링 내에 삽입되는 샤프트 또는 랩 스프링은 고정될 수 있는 반면, 다른 엘리먼트는 회전된다. 스프링의 클러칭(clutching) 힘은 서로에 대한 엘리먼트들의 회전에 저항하는 마찰력들을 제공한다.

비대칭 토크를 제공하기 위해, 랩 스프링이 샤프트의 원주 표면과 직접 접촉해야 하는 것이 일반적으로 고려되었다. 놀랍게 본 출원인들은 이러한 직접적인 접촉이 필요하지 않는 것을 발견하였다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 나선형 표면 또는 형상을 포함하는 압축 엘리먼트, 예컨대 내부 나선형 스레드 또는 표면을 가지는 랩 스프링 또는 재킷은 슬라이딩 표면과 직접 접촉할 필요가 없다. 대신에, 압축 엘리먼트는 압축 엘리먼트와 슬라이딩 표면 사이에 위치되는 슬롯식 원통형 슬리브와 같은 중간 엘리먼트 상에 압축력을 적용한다. 원통 슬리브 상에 확장되는 압축 엘리먼트에 의해 생성되는 압축력은 슬리브 표면의 원주 상에서 반경 방향의 배향을 가지며, 그리고 슬리브 내측에 있는 샤프트 또는 핀틀의 회전 중에, 이러한 반경 방향 힘은 마찰 모멘트를 만들 것이다. 슬롯형 슬리브 및 압축 엘리먼트의 나선형 성질의 제공은 마찰 모멘트에 응답하여 슬롯형 슬리브에서 랩 효과를 만들 것이다. 이러한 랩 효과는 슬리브의 변형을 초래하며, 이 변형은 슬리브의 일부분이 슬리브의 다른 부분에 대해 축 방향으로 이동되는 축 방향 성분, 및 슬리브의 일부분이 슬리브의 축에 대해 횡 방향인 방향으로 슬리브의 다른 부분에 대해 이동되는 횡 방향 성분을 갖는다.

바람직한 실시예에서, 압축 엘리먼트는 핀틀 또는 샤프트의 길이 방향 축에 대해 반경 방향으로 힘을 적용한다. 이렇게 함으로써, 핀틀 또는 샤프트 상의 중간 엘리먼트의 피트(fit)를 “조이도록(tighten)” 중간 엘리먼트를 변형할 수 있고, 그리고 중간 엘리먼트와 핀틀 또는 샤프트 사이의 마찰의 정도를 증가시킬 수 있다. 압축 엘리먼트의 힘이 반경 방향으로 제공될 때, 중간 엘리먼트의 변형의 양은 중간 엘리먼트에 대한 핀틀 또는 샤프트의 회전 방향에 의존하며, 따라서 비대칭 마찰 토크를 제공하는 것이 발견되어 있다.

예를 들어, 원통형 핀틀은 상응하는 슬리브 내로 삽입될 수 있어, 핀틀 및 슬리브는 정합하며, 그리고, 그 후, 랩 스프링은 슬리브의 외주 표면에 적용될 수 있으며, 이에 의해 슬리브와 핀틀 사이의 슬라이딩 표면들 상에 압력을 생성한다. 압력 엘리먼트가 중간 엘리먼트이외의 다른 피봇 디바이스의 임의의 다른 컴포넌트와 맞물리는 것은 필요하지 않다. 따라서, 본 발명의 양태들 중 하나의 양태는 간단한 구조의 디바이스를 제공하는 것이며, 여기서 비대칭 토크는 3 개의 컴포넌트들(즉, 샤프트, 슬롯식 중간 엘리먼트, 및 나선형 압축 엘리먼트)로 달성될 수 있다. 압축 엘리먼트는 힌지 작동 중에 중간 엘리먼트를 통해 샤프트의 슬라이딩 표면을 중심으로 적용되고 분배되는 압축력을 제공하기 위해 중간 엘리먼트의 표면 상에서 이의 포지션을 유지한다.

중간 엘리먼트는 갭을 포함한다. 예를 들어, 슬리브에서, 갭은 슬리브의 전체 축 방향 길이를 따라 슬리브의 벽 두께를 통해 형성될 수 있다. 갭은 중간 엘리먼트에서 후프 응력을 감소시키고, 그리고 중간 엘리먼트의 비틀림 변형을 허용한다. 갭의 형상은 직선일 수 있으며, 즉 중간 엘리먼트의 길이 방향 축에 평행할 수 있거나, 갭이 나선형으로 성형될 수 있다. 나선형으로 성형된 갭의 회전들의 수는 1 미만, (즉, 4분의 1 회전) 또는 1 초과일 수 있다. 랩 스프링을 압축 엘리먼트로서 사용할 때, 갭은 바람직하게는 나선형으로 성형된 슬롯이고, 그리고 랩 스프링의 나선형 방향에 상응한다. 나선형으로 성형된 슬롯의 피치(pitch)는 또한 바람직하게는 랩 스프링의 코일들의 피치보다 더 크다.

중간 엘리먼트에서 제공되는 갭 또는 슬롯은 선택적으로 재료를 갖지 않거나, 완전히 또는 부분적으로 채워질 수 있다. 예를 들어, 중간 엘리먼트의 재료, 또는 다른 재료는 갭 또는 슬롯을 부분적으로 또는 완전히 채울 수 있거나, 가교할(bridge) 수 있다. 예를 들어, 중간 엘리먼트의 재료의 얇은 웨브(web)는 갭 또는 슬롯을 가로질러 연장할 수 있다. 다른 예로서, 상이한 재료, 예컨대 가요성 또는 변형가능한 재료가 갭 또는 슬롯을 부분적으로 또는 완전히 채우도록 적용될 수 있다. 또한, 또는 대안적으로, 별도의 컴포넌트, 예컨대 재료의 웨브 또는 보충 슬리브는 갭 또는 슬롯을 가로질러 연장할 수 있으며, 이러한 컴포넌트는 중간 엘리먼트와 샤프트 사이에 또는 중간 엘리먼트와 압축 엘리먼트 사이에 끼워넣어진다(interposed).

전술된 바와 같이 구성될 때, 중간 엘리먼트에 대한 원주 표면의 회전은 압축 엘리먼트에 의해 생성된 힘에 비례하여 마찰 저항(즉, 마찰 토크)을 생성할 것이다. 압축 엘리먼트에 의해 생성된 힘은 엘리먼트의 재료, 원주 표면의 직경, 및 중간 엘리먼트와 원주 표면 사이의 마찰 계수에 따른다. 게다가, 중간 엘리먼트의 비틀림 강성 및 중간 엘리먼트에서의 갭의 형상에 따라, 원주 표면이 중간 엘리먼트 내측에서 일 방향 또는 반대 방향으로 회전할 때, 증가된 마찰 토크의 크기 및 방향은 상이할 것이다.

비대칭 마찰 토크는, 중간 엘리먼트의 내주가 이동 표면과 마찰 접촉하는 동안 그리고 갭 및 자유 단부를 갖는 중간 엘리먼트를 제공함으로써, 중간 엘리먼트의 외측에 적용되는 압축력의 결과이다. 아암 또는 캔틸레버형(cantilevered) 설계와 유사하게, 중간 엘리먼트가 부착 지점으로부터 일 방향으로 연장하도록 구성되는 것이 “자유 단부”에 의해 의미된다.

비대칭 마찰 토크는 보다 낮은 비틀림 저항을 가지는 중간 엘리먼트들에 대해 보다 뚜렷할 것이고, 그리고 보다 높은 비틀림 저항을 가지는 보다 강성 재료로 만들어진 중간 엘리먼트들에 대해 덜 뚜렷할 것이다. 또한, 압축 엘리먼트의 나선형 방향에 일치하는 나선형으로 성형되는 슬롯을 가지는 중간 엘리먼트는 중간 엘리먼트의 길이 방향 축에 평행한 직선형 갭을 가지는 중간 엘리먼트들보다 더 뚜렷한 비대칭 마찰 토크를 제공할 것이다. 예를 들어, 슬리브의 형태의 중간 엘리먼트는 반대 방향들로의 가장 높은 저항 비율을 달성하기 위해 플라스틱으로 만들어질 수 있거나, 보다 높은 탄성 계수를 갖는 슬리브를 위한 재료, 예컨대 금속을 사용함으로써 저항 비율이 감소될 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, 비대칭 마찰 토크는 중간 엘리먼트 내에서 회전하는 원통형 표면을 압축하는 나선형 압축 엘리먼트에 의해 생성된 슬롯형 중간 엘리먼트의 변형의 결과이다. 예를 들어, 피봇 디바이스가 랩 스프링, 슬롯형 슬리브, 및 핀틀을 포함할 때, 마찰 저항으로부터 초래하는 토크가 슬리브의 외부 표면 상에 적용되며, 그리고 회전하는 핀틀과 마찰 접촉하는 내주 표면은 길이 방향으로 슬리브의 전체 길이를 따라 균일하게 분포되는 비틀림 변형을 생성할 것이다. 슬리브 변형의 방향 및 핀틀의 회전 방향이 랩 스프링의 나선형 방향과 일치한다면, 슬리브의 외주와 랩 스프링의 내주 사이의 마찰력들은 랩 스프링을 권선할 것이며, 이에 의해 슬리브의 외주 상의 압축력 및 핀틀 회전에 대한 마찰 저항을 증가시킨다. 랩 스프링의 나선형 방향에 대해 반대 방향으로의 핀틀의 회전은 반대 방향으로의 슬리브의 비틀림 변형을 유발시킬 것이며, 그리고 랩 스프링은 권선해제될(unwind) 것이며, 이에 의해 슬리브 상으로의 압력을 감소시키며, 그리고 보다 적은 힘이 마찰 토크를 극복하고 핀틀을 회전시키는데 요구된다. 비틀림 변형은 자유 단부를 갖는 슬리브를 제공함으로서 용이하게 된다.

일반적으로, 본 발명의 바람직한 실시예들은 나선형 압축 엘리먼트, 예컨대 나선형으로 권선된 스프링; 압축 엘리먼트 내에 포지셔닝되는 중간 엘리먼트, 예컨대 슬리브; 및 중간 엘리먼트 내에 포지셔닝되는 샤프트, 예컨대 핀틀을 포함하며, 이 때 중간 엘리먼트는, 예컨대 슬롯을 포함함으로써 변형하도록 구성되어서, 샤프트가 중간 엘리먼트에 대해 회전되는 방향에 따른 비대칭 토크를 제공한다.

이제 도면들을 참조하면, 여기서 동일한 숫자들은 도면들의 설명 전체에 걸쳐 동일한 엘리먼트들을 지칭하며, 본 발명에 따른 피봇 디바이스의 실시예들이 제공된다.

도 1은 본 발명의 양태들을 예시하는 개략도를 제공한다. 도 1에서 예시되는 바와 같이, 피봇 디바이스(1)는 비대칭 마찰 토크를 가진다. 피봇 디바이스(1)는 도 1의 평면 안으로 그리고 밖으로 길이 방향 축을 따라 연장하는 회전 표면, 예컨대 샤프트(2)를 포함한다. 중간 엘리먼트, 예컨대 슬리브(3)는 적어도 부분적으로 샤프트(2)를 둘러싸며, 슬리브(3)는 길이 방향으로 연장하는 갭, 예컨대 갭(5)을 규정한다. 슬리브(3) 및 샤프트(2)는 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대한 회전을 위해 구성된다.

비록 슬리브(3)가 단일 갭(5)을 가지지만, 슬리브에는 이러한 1 개 초과의 갭이 선택적으로 제공된다. 예를 들어, 갭, 예컨대 갭(5)은 슬리브(3)의 전체 길이를 따라 연장할 수 있으며, 그리고 하나 또는 그 초과의 추가의 갭들 또는 슬롯들은 슬리브(3)의 길이를 따라 적어도 부분적으로 연장하도록 제공될 수 있다. 이러한 추가의 갭들은 필요에 따라 슬리브의 변형의 정도를 조절하도록 제공될 수 있다.

압축 엘리먼트, 예컨대 엘리먼트(4)는 슬리브(3)를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 그리고 슬리브(3) 상에 압축력을 가한다. 슬리브(3) 및 샤프트(2)를 서로에 대해 제 1 방향, 예컨대 방향(L)으로 회전시키는데 요구되는 제 1 토크는, 슬리브(3) 및 샤프트(2)를 서로에 대해 제 1 방향(L)에 대해 반대인 제 2 방향, 예컨대 방향(R)으로 회전시키는데 요구되는 제 2 토크와 상이하다.

이전에 언급된 바와 같이, 원래(originally) 직접적인 접촉이 비대칭 토크를 제공하기 위해 샤프트(2)와 압축 엘리먼트(4) 사이에서 필요할 것이라는 것이 믿어졌었다. 그러나, 놀랍게도 슬리브(3)가 압축 엘리먼트(4)와 샤프트(2) 사이에 끼워넣어져, 압축 엘리먼트(4)와 샤프트(2) 사이에 직접적인 접촉이 존재하지 않음에도 불구하고, 이러한 비대칭 토크가 달성될 수 있는 것이 발견되었다.

도 2a 내지 도 7f에서 예시되는 본 발명의 양태들에 따른 피봇 디바이스의 제 1 실시예는 어댑터(adapter)(10), 하우징(20) 및 랩 스프링(30)을 포함하는 조립체이다. 조립체의 분해도가 도 2a에서 제공되며, 여기서 어댑터(10)는 핸들(11)을 가지며, 이 핸들로부터 샤프트(14)는 핸들(11)의 전방 면(12)의 하부 단부 부분으로부터 연장한다. 핸들(11)은 선택적으로 하나 또는 그 초과의 패스너 홀들(fastener holes)(16a, 16b)을 포함하여서, 핸들(11)은 제 1 컴포넌트(미도시), 예컨대 랩톱 컴퓨터(laptop computer)의 스크린 또는 패널에 부착될 수 있다. 하우징(20)은 브라켓(21) 및 브라켓(21)의 상부 부분에 있는 슬리브(22)를 포함한다. 슬리브(22)의 적어도 일부분은 브라켓(21)의 전방 면(24)으로부터 연장하며, 그리고 슬리브(22)의 반대 단부는 자유 단부이다. 어댑터(10)와 유사하게, 하우징(20)은 선택적으로 하나 또는 그 초과의 패스너 홀들(26a, 26b)을 포함할 수 있어서, 브라켓(21)이 제 2 컴포넌트(미도시), 예컨대 랩톱 컴퓨터의 키보드 부분 또는 제 2 패널에 고착될 수 있다. 슬리브(22)는 또한 슬리브(22)의 두께를 통해 그리고 슬리브(22)의 전체 길이 방향의 길이를 따라 연장하는 갭(28)을 포함한다.

도 2a 내지 도 5d를 참조하면, 본 발명에 따른 피봇 디바이스의 제 1 실시예가 제공된다. 샤프트(14)의 직경은 슬리브(22)의 길이 방향 축을 통해 연장하는 보어(bore)의 직경보다 더 크거나 이와 동일해야 해서, 샤프트(14)의 외주와 슬리브(22)의 내주 표면 사이에 마찰 접촉이 존재한다. 바람직하게는, 코일 스프링의 형태인 랩 스프링(30)은 슬리브(22)의 외주 표면에 적용된다. 랩 스프링(30)의 코일들의 내경은 바람직하게는 슬리브(22)의 외경과 동일하거나 이보다 더 작아서, 압축력이 랩 스프링(30)에 의해 슬리브(22)의 외주 표면에 적용된다.

랩 스프링(30)은, 예를 들어 샤프트의 회전 축에 대해 나선형으로 연장하는 표면과 같은, 샤프트의 축에 대해 예각(acute angle)으로 연장하는 표면 부분을 이상적으로 포함하고 그리고 압축을 제공하도록 구성되는 임의의 엘리먼트로 선택적으로 교체된다. 또한, 이러한 압축 엘리먼트는 적어도 부분적으로 중간 엘리먼트 주위에서 연장하지만, 바람직하게는, 특별히 나선형으로 연장하는 엘리먼트의 형태라면, 개선되거나 실질적으로 일정한 반경 방향의 압축을 제공하도록 중간 엘리먼트 주위에서 하나 또는 그 초과의 완전한 회전들을 가진다.

동일한 조립체는 도 2b, 도 2c 및 도 2d에서 예시되며, 이는 3 개의 상이한 포지션들의 핸들(11)을 입증한다. 도 2c에서, 핸들(11)은 수직 포지션에 있다. 반시계 방향으로의, 즉 도 2c의 수직 포지션으로부터 도 2b에서 예시되는 포지션으로의 핸들(11)의 회전을 방지하는 마찰 토크는, 시계 방향으로의, 즉 수직 포지션으로부터 도 2d에서 예시되는 포지션으로의 핸들(11)의 회전을 방지하는 마찰 토크보다 더 크다.

비대칭 마찰 토크의 유발은 도 6a, 도 6b 및 6c에서 예시된다. 도 6b를 참조하면, 핸들(11)이 수직 포지션일 때, 피봇 디바이스는 슬리브(20)의 외주 표면 상에 랩 스프링(30)을 장착함으로써 조립된다. 도 6a, 도 6b 및 도 6c에서 보이는 바와 같이, 도 6b의 포지션으로부터 도 6a의 포지션으로 핸들(11)의 회전은 슬리브(22)의 비틀림 변형을 유발시킨다. 핸들(11)이 회전됨에 따라, 갭(28)의 양 측면 상의 슬리브(22)의 2 개의 아치형 부분들은 반대 방향들로 이동한다. 총 변위는 치수(A)로서 라벨링된다.

위에서 설명된 바와 같이, 비틀림 변위는 랩 스프링(30)을 권선시키는 것을 유발하는 랩 스프링(30)의 코일들의 배향을 따른다. 조임(tightening) 작용은 슬리브(22)를 통해 샤프트(14)의 표면에 적용되는 압축력을 증가시키며, 이에 의해 마찰 토크, 즉 회전에 대한 저항을 증가시킨다. 도 6c에서 보이는 바와 같이, 핸들(11)이 반대 방향으로 회전될 때, 슬리브의 비틀림 변위는 갭(28)의 양 측 상의 슬리브(22)의 2 개의 대향 아치형 섹션들이 치수(A’)에 의해 표시되는 바와 같이 도 6a에서 관찰되는 변위에 대해 반대 방향으로 길이 방향으로 이동하는 것을 유발시킨다. 비틀림 변위는 다시 랩 스프링(30)의 코일들의 배향을 따르지만, 이 때, 스프링(30)이 권선해제되는 것을 유발시키며, 이에 의해 슬리브(22) 및 샤프트(14)의 외부 표면 상의 압축력을 감소시킨다.

당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 핸들(11)이 회전될 때의 양 방향의 슬리브(22)의 비틀림 변위의 양은 하나 또는 그 초과의 인자들에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 접촉 표면들을 조면화하며(roughening), 정합 컴포넌트들의 상대 직경들을 변화시키며, 갭(28)의 폭을 변경하며, 또는 접촉 표면들의 길이 방향 길이를 변경함으로써, 샤프트(14)의 외주 표면과 슬리브(22)의 내주 표면 사이의 그리고/또는 슬리브(22)의 외주 표면과 랩 스프링(30)의 내주 표면 사이의 마찰 계수를 변경하는 것은 또한 마찰 토크의 수정을 가능하게 한다.

랩 스프링(30)과 슬리브(22) 사이의 접촉 표면은 또한 보다 일정한 비틀림 변위를 생성하도록 수정될 수 있다. 제 1 실시예의 랩 스프링(30)은 원형 단면을 가지는 코일링된 와이어로 제조되는 것으로 예시된다. 따라서, 슬리브의 표면 상의 압축력은 언코일링되는(uncoiled) 와이어의 길이와 동일한 길이를 가지는 단면의 원주 상에 단일 지점들을 포함하는 라인 상에 포커싱되거나(focused) 집중될 것이다. 특히 슬리브가 상대적으로 보다 연성인 재료, 예컨대 플라스틱 또는 고분자 재료로 제조된다면, 시간에 걸쳐, 이러한 포커싱된 압축력은 슬리브의 외부 표면의 변형을 초래할 것이다. 따라서, 랩 스프링이 권선되고 권선해제됨에 따라, 각각의 코일은 슬리브의 표면 내로 그 자체가 더 깊이 매립되는 경향이 있을 수 있다.

대신에, 랩 스프링이 정사각형 또는 직사각형 단면 형상을 가지는 와이어로 제조되었다면(예를 들어, 나선형으로 권선된 스프링이 정사각형 단면 와이어로 제조될 수 있음), 랩 스프링은, 스프링이 슬리브의 외부 표면 상에서 생성할 변형에 대해 개선될 것이다. 라운드 와이어 스프링은 슬리브와의 매우 작은 접촉 영역을 가지며, 따라서 매우 높은 국부 압력을 생성한다. 예를 들어, 정사각형 와이어는 훨씬 더 큰 접촉 영역 및 훨씬 더 작은 표면 압력, 따라서 훨씬 작은 국부 변형을 가질 것이다. 그 결과, 보다 지속적인 마찰 토크로 이어질 것이며, 그리고, 단일 지점 대신에, 접촉 지점들은 와이어의 단면의 폭에 걸쳐 널리 퍼질(spread out) 것이며, 슬리브의 표면 상의 보다 작은 변형을 초래하며, 그리고 피봇 디바이스의 수명 동안 보다 일정한 마찰 토크를 생성한다.

최종적으로, 전에 언급된 바와 같이, 슬리브(22) 및 랩 스프링(30)을 제작하는데 사용되는 재료들이 수정될 수 있어, 재료의 탄성 계수는 슬리브(22) 및/또는 랩 스프링(30)의 결과적인 비틀림 변위를 제어하는데 사용될 수 있다. 슬리브를 제작하기 위해 보다 낮은 탄성 계수를 가지는 재료, 예컨대 플라스틱을 사용하는 것은, 금속과는 대조적으로, 값싼 재료들이 슬리브를 제조하는데 사용될 수 있다는 이점을 또한 제공한다. 금속-위-금속(metal-on-metal) 접촉 표면들의 삭제는 또한 윤활을 위한 그리스 또는 오일들에 대한 필요를 제거하여서, 이러한 윤활이 선택적으로 삭제된다. 비틀림 변형은 슬리브(22) 및 랩 스프링(30)의 반경 방향 두께를 수정함으로써 또한 영향을 받을 수 있으며, 여기서 보다 얇은 반경 방향 두께는 보다 큰 비틀림 변위를 용이하게 할 수 있는 반면, 보다 큰 두께는 보다 강성인 슬리브(22) 또는 랩 스프링(30) 및 보다 작은 비틀림 변위를 초래할 수 있다. 슬리브(22)의 강성은 또한 이의 길이 방향 길이를 따라 슬리브의 단부로부터 부분적으로 연장하는 하나 또는 그 초과의 슬릿들을 슬리브(22)에 제공함으로써 감소될 수 있다.

슬리브의 비틀림 변위에 영향을 줄 수 있는 다른 요인은 갭의 배향 및 형상이다. 도 7a 내지 도 7f를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 제조된 피봇 디바이스를 위한 하우징(20)은 슬리브(22)의 길이 방향 축에 평행한 직선형 갭(28)을 포함할 수 있다. 도 8 내지 도 14f에서 예시되는 본 발명의 제 2 실시예에서, 갭(128)은, 이제, 슬리브(122)의 외주 표면 주위로 대략 4분의 1 회전만큼 나선형으로 성형된다. 제 2 실시예의 다른 모든 피처들(features)은 제 1 실시예의 피처들과 동일하다. 핸들(111) 및 핸들(111)의 전방 면(112)으로부터 연장하는 샤프트(114)를 포함하는 어댑터(110)는 하우징(120)의 슬리브(122)의 내부 보어에 정합식으로(matingly) 커플링된다. 하우징(120)은 슬리브(122)가 연장하는 전방 면(124)을 가지는 브라켓(121)을 포함한다. 다시, 핸들(111) 및 브라켓(121)은 선택적으로 하나 또는 그 초과의 패스너 홀들(116a/b, 126a/b)을 포함할 수 있다. 최종적으로, 랩 스프링(130)은 슬리브(122)의 외주 표면에 적용된다. 피봇 디바이스의 제 1 실시예와 제 2 실시예 사이의 단지 차이점은, 도 14a 내지 도 14f에서 가장 보이는 바와 같이, 슬리브(122)에서 갭(128)의 형상/배향이다.

도 13a, 도 13b, 및 도 13c를 참조하면, 도 13b의 포지션으로부터 도 13a의 포지션으로의 핸들(111)의 회전은 슬리브(122)의 비틀림 변위 및 랩 스프링(130)의 권선을 유발시켜, 핸들(111)의 회전 중에 마찰 토크를 증가시킨다. 다시, 핸들(111)이 회전됨에 따라, 갭(128)의 양 측면 상의 슬리브(122)의 2 개의 아치형 부분들은 반대 방향들로 이동한다. 총 변위는 치수(B)로서 라벨링된다. 반대 방향의, 즉 도 13b의 포지션으로부터 도 13c의 포지션으로의 핸들(111)의 회전은 반대 방향으로의 비틀림 변위를 유발시킬 것이고, 그리고 랩 스프링(130)을 권선해제할 것이어서, 핸들(111)이 회전됨에 따라, 마찰 토크를 감소시킨다. 반대 방향으로의 슬리브(122)의 2 개의 아치형 부분들의 길이 방향 변위는 B’로서 라벨링된다. 기준으로서 랩 스프링(130)의 길이 방향 축에 수직한 반경 방향으로 연장하는 축을 사용하면, 갭(128)의 피치(pitch)는 랩 스프링(130)의 코일들의 피치보다 더 크다.

이러한 방식으로 갭(128)을 배향하는 것은 랩 스프링(130)의 나선형 방향으로의 슬리브(122)의 비틀림 저항을 감소시킴으로써 토크의 비대칭을 증폭시킨다. 슬리브(122)의 보다 많은 변형은 직선형 슬롯을 가지는 슬리브(제 1 실시예의 이러한 슬리브(22))와 비교하여 동일한 응력 하에서 달성될 수 있다. 나선형으로 성형된 갭(128)의 회전들의 수를 증가시키는 것은 잠재적인 비틀림 변형을 비례하여 증가시킬 것이고, 그리고 하나의 회전 방향과 다른 회전 방향 사이의 마찰 토크의 비율을 추가적으로 증가시킬 것이다. 당업자는, 예를 들어, 플라스틱으로부터 몰딩된 슬리브가 특별히 설계된 툴링(tooling) 및/또는 몰딩 프로세스를 사용함으로써 본 발명의 제 2 실시예에서 예시된 4분의 1 회전을 초과하는 회전을 가지는 나선형으로 성형된 갭에 의해 몰딩될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

이제 도 15 내지 도 18b를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예를 활용하는 토크 힌지가 제공된다. 도 15에서 예시되는 바와 같이, 토크 힌지(200)는 2 개의 패널들(202, 204)을 연결하는데 사용될 수 있어, 2 개의 패널들(202, 204)은 서로에 대해 회전가능하다. 본 발명에 따른 토크 힌지는 적어도 2 개의 리프들로 구성될 수 있다. 그러나, 제 3 실시예에 따른 토크 힌지(200)는 바람직하게는 4 개의 리프들(206a/206b 및 208a/208b)을 가진다.

핀틀 리테이닝 리프들(206a, 206b)은 스레딩된 볼트들(210a, 210b)을 사용하여 제 1 패널(202)에 체결되는 반면, 랩 스프링 리테이닝 리프들(208a, 208b)은 유사한 스레딩된 볼트들(212a, 212b)을 사용하여 제 2 패널(204)에 체결된다. 당업자에게 공지되어 있는 임의의 수의 체결 수단은 각각의 패널에 토크 힌지의 리프들을 부착하는데 활용될 수 있다.

당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 토크 힌지(200)는 180° 회전될 수 있어, 핀틀 리테이닝 리프들(206a, 206b)이 제 2 패널(204)에 체결되는 반면, 랩 스프링 리테이닝 리프들(208a, 208b)은 제 1 패널(202)에 체결된다. 적용에 따라, 제 1 패널(202) 또는 제 2 패널(204)이 고정될 수 있는 반면, 다른 패널이 회전되는 환경들이 존재할 수 있다.

도 16 및 도 17a 내지 도 17d를 참조하면, 토크 힌지(200)는 바람직하게는 4 개의 리프들로 구성된다. 볼트 또는 유사한 패스너가 패널에 리프들을 부착하는데 사용된다면, 패널들은 패스너를 수용하기 위해 관통-홀(211a, 211b, 213a, 213b)을 포함할 수 있다. 각각의 랩 스프링 리테이닝 리프(208a, 208b)에는 길이 방향 갭(220a, 220b)을 갖는 슬리브(218a, 218b)가 제공된다. 각각의 슬리브(218a, 218b)의 일 단부는 리테이닝 리프에 부착되는 반면, 반대편 단부는 부착되지 않은 자유 단부이다. 핀틀(214)을 2 개의 슬리브들(218a, 218b)의 내부 보어를 통해 삽입하기 전에, 랩 스프링(222a, 222b)은 하나의 슬리브(218a, 218b)에 적용된다.

2 개의 랩 스프링들(222a, 222b)은 반대 방향들로 권선되는 코일들을 가진다. 따라서, 좌측 및 우측 랩 스프링 리테이닝 리프들(208a, 208b)은, 랩 스프링 리테이닝 리프들이 서로의 미러 이미지들(mirror images)인 것을 제외하면, 동일하다. 핀틀(214)이 양자 모두의 슬리브들(218a, 218b)의 보어를 통해 삽입된 후에, 핀틀 리테이닝 리프들(206a, 206b)이 적용된다. 핀틀 리테이닝 리프들(206a, 206b)이 랩 스프링 리테이닝 리프들(208a, 208b)과 유사한 미러 이미지들인 2 개의 대향 반부들로서 제공되며, 그리고 핀틀의 반대편의 단부 부분들에는 널링된 섹션들(knurled sections)(216a, 216b)이 제공되어서, 각각의 핀틀 리테이닝 리프(206a, 206b)이 하나의 널링된 섹션(216a, 216b) 상에서 압입될(press-fit) 수 있는 것이 바람직하다. 널링된 섹션들(216a, 216b)은 핀틀(214)이 핀틀 리테이닝 리프들(206a, 206b)과 회전되는 것을 가능하게 한다. 대안적으로, 핀틀의 단부들에 걸쳐 오버몰딩되는(overmolded) 단일 핀틀 리테이닝 리프를 제공하는 것이 가능할 수 있으며; 그러나, 압입이 바람직하다.

도 17b 및 도 17c에서 예시되는 바와 같이, 좌측 랩 스프링(222a)의 코일들은 우측 랩 스프링(222b)의 코일들과 반대 방향으로 권선된다. 이는, 좌측 및 우측 슬리브들(218a 및 218b)이 대향 관계로 서로를 향하여 연장하기 때문이다. 우측 널링된 섹션(216b)로부터 길이 방향 축을 따라 측면으로부터 토크 힌지를 볼 때, 핀틀(214)은 우측 슬리브(218b)에 대해 시계 방향으로 회전할 것이다. 그러나, 좌측의 널링된 섹션(216a)로부터 동일한 길이 방향 축을 따라 좌측면으로부터 토크 힌지를 볼 때, 동일한 핀틀(214)은 좌측 슬리브(218a)에 대해 반시계 방향으로 회전할 것이다.

따라서, 랩 스프링들(222a, 222b)은 바람직하게는 반대 방향들로 권선되어서, 랩 스프링들이 핀틀(214)의 회전 중에 권선하고 결과적인 토크 마찰을 증가시키는 것을 유발시키는 비틀림 변형은 토크 힌지의 양자 모두의 측면들 상에 동일할 것이다. 랩 스프링들(222a, 222b)이 동일한 방향으로 권선된 코일들을 가진다면, 토크 마찰의 증가가 하나의 슬리브 상에서 발생할 것이며, 그리고 핀틀 리테이닝 리프들(206a, 206b)이 양 방향으로 함께 회전될 때 토크 마찰의 감소가 대향 슬리브 상에 발생할 것이며, 따라서 대칭 토크 마찰을 초래한다.

이전에 설명된 바와 같이, 반대 방향들로 토크 힌지를 회전할 때 발생되는 토크 마찰의 크기 및 비율은 다양한 방식들로 수정될 수 있다. 예를 들어, 서로에 대한 힌지의 리프들의 회전의 범위, 슬리브에서의 갭의 위치, 배향, 및 치수들, 그리고 접촉 표면들(즉, 핀틀, 슬리브 및 랩 스프링 사이의 접촉 표면들)의 영역 사이의 마찰 계수, 그리고 슬리브/랩 스프링 재료의 두께 및 탄성 계수.

본 발명의 바람직한 실시예들이 본원에 도시되고 설명되어 있지만, 이러한 실시예들이 단지 예시로써 제공되는 것이 이해될 것이다. 다수의 변경들, 변화들 및 치환들은 본 발명의 사상으로부터 벗어남 없이 당업자에게 발생할 것이다. 이에 따라, 첨부된 청구항들이 본 발명의 사상 및 범주 내에 속하는 것과 같은 모든 변경들을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims

비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스(pivot device having asymmetric friction torque)로서,
상기 피봇 디바이스는:
길이 방향 축을 따라 연장하는 샤프트(shaft);
상기 샤프트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 슬리브(sleeve)─상기 슬리브는 길이 방향으로 연장하는 갭(gap)을 규정하며, 상기 슬리브 및 상기 샤프트는 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대해 회전하도록 구성됨─; 및
상기 슬리브를 적어도 부분적으로 둘러싸고 그리고 상기 슬리브 상에 압축력을 가하는 압축 엘리먼트(compression element)를 포함하며,
상기 슬리브 및 상기 샤프트를 서로에 대해 제 1 방향으로 회전시키는데 요구되는 제 1 토크는 상기 슬리브 및 상기 샤프트를 서로에 대해 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 회전시키는데 요구되는 제 2 토크와 상이한,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 슬리브에 의해 규정된 상기 갭은 길이 방향 축에 대해 일반적으로 평행한 방향으로 연장하는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 슬리브에 의해 규정된 상기 갭은 상기 슬리브의 내부 표면 및 외부 표면 중 적어도 하나에 형성되는 오목부(recess)에 의해 제공되는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 슬리브에 의해 규정된 상기 갭은 상기 슬리브의 내부 표면으로부터 외부 표면으로 연장하는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 4 항에 있어서,
상기 슬리브에 의해 규정되는 상기 갭은 상기 슬리브의 대향 아치형 섹션들(opposing arcuate sections)을 분리시키는 슬롯(slot)을 제공하는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 5 항에 있어서,
상기 슬리브의 대향 아치형 섹션들을 분리시키는 상기 슬롯은 상기 슬리브의 길이 방향 축에 대해 나선형 형상을 가지는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 6 항에 있어서,
상기 압축 엘리먼트는 복수의 코일들(coils)을 포함하는 랩 스프링이며, 그리고 상기 슬리브에서 규정되는 상기 슬롯의 나선형 형상은 일반적으로 상기 랩 스프링의 코일들의 나선형 방향에 상응하는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 5 항에 있어서,
상기 슬리브는 부착되지 않은 자유 단부를 가지도록 구성되는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 슬리브는 상기 샤프트와 상기 압축 엘리먼트 사이의 접촉을 방지하는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 압축 엘리먼트는 상기 슬리브의 길이 방향 축을 중심으로 래핑된(wrapped) 코일인,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 슬리브는 회전 고정되며, 그리고 상기 샤프트는 상기 슬리브에 대해 회전하도록 장착되는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 샤프트는 회전 고정되며, 그리고 상기 슬리브는 상기 샤프트에 대해 회전하도록 장착되는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 피봇 디바이스는 상기 샤프트의 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대해 이동하도록 2 개의 컴포넌트들을 피봇식으로 연결하는 힌지(hinge)를 형성하는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 13 항에 있어서,
상기 2 개의 컴포넌트들 중 하나의 컴포넌트는 상기 슬리브를 포함하며, 그리고 상기 2 개의 컴포넌트들 중 다른 컴포넌트는 상기 샤프트를 포함하는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
피봇 디바이스에 비대칭 마찰 토크를 제공하기 위한 방법으로서,
상기 방법은:
슬리브 및 샤프트가 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대해 회전하도록 구성되도록 길이 방향으로 연장하는 갭을 규정하는 상기 슬리브로 상기 샤프트를 둘러싸는 단계; 및
나선형 힘 컴포넌트가 상기 샤프트의 회전시 상기 슬리브에 적용되며 그리고 상기 슬리브 및 상기 샤프트를 서로에 대해 제 1 방향으로 회전시키는데 요구되는 제 1 토크가 상기 슬리브 및 또는 상기 샤프트를 서로에 대해 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 회전시키는데 요구되는 제 2 토크와 상이하도록, 상기 슬리브 상에 압축력을 가하는 압축 엘리먼트로 상기 슬리브를 둘러싸는 단계를 포함하는,
피봇 디바이스에 비대칭 마찰 토크를 제공하기 위한 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 샤프트를 둘러싸는 단계는 상기 길이 방향 축에 대해 일반적으로 평행한 방향으로 연장하기 위해 상기 슬리브에 의해 규정되는 상기 갭을 배향시키는 단계를 포함하는,
피봇 디바이스에 비대칭 마찰 토크를 제공하기 위한 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 샤프트를 둘러싸는 단계는, 상기 갭의 나선형 형상이 상기 슬리브의 길이 방향 축에 대해 포지셔닝되도록 상기 갭을 배향시키는 단계를 포함하는,
피봇 디바이스에 비대칭 마찰 토크를 제공하기 위한 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 압축 엘리먼트로 상기 슬리브를 둘러싸는 단계는, 상기 슬리브에 의해 규정되는 상기 갭의 나선형 형상이 상기 랩 스프링의 코일들의 나선형 방향에 일반적으로 상응하도록 복수의 코일들을 포함하는 랩 스프링으로 상기 슬리브를 둘러싸는 단계를 포함하는,
피봇 디바이스에 비대칭 마찰 토크를 제공하기 위한 방법.
서로에 대해 피봇 이동하도록 커플링되는 컴포넌트들을 가지는 조립체로서,
상기 조립체는 제 1 항에 따른 하나 또는 그 초과의 피봇 디바이스들을 포함하는,
서로에 대해 피봇 이동하도록 커플링되는 컴포넌트들을 가지는 조립체.
제 19 항에 있어서,
상기 조립체는 복수의 피봇 디바이스들을 포함하며, 상기 피봇 디바이스들 중 하나의 디바이스의 샤프트의 길이 방향 축은 상기 피봇 디바이스들 중 다른 피봇 디바이스의 샤프트의 길이 방향 축과 동일한,
서로에 대해 피봇 이동하도록 커플링되는 컴포넌트들을 가지는 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 피봇 디바이스는:
샤프트를 둘러싸는 복수의 슬리브들─상기 슬리브들의 각각은 길이 방향으로 연장하는 갭을 규정하며, 그리고 상기 슬리브들의 각각 및 샤프트는 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대해 회전하도록 구성됨─; 및
상기 슬리브들의 각각을 둘러싸고 상기 슬리브들의 각각 상에 압축력을 가하는 압축 엘리먼트를 포함하는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 21 항에 있어서,
상기 슬리브들의 각각은 자유 단부를 가지는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 22 항에 있어서,
상기 슬리브들 중 제 1 슬리브의 자유 단부는 상기 샤프트의 길이 방향 축을 따라 일방향으로 향하며, 그리고 상기 슬리브들 중 제 2 슬리브의 자유 단부는 상기 샤프트의 길이 방향 축을 따라 반대 방향으로 향하는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 23 항에 있어서,
상기 슬리브들 중 제 1 슬리브를 둘러싸는 상기 압축 엘리먼트는 상기 슬리브들 중 제 2 슬리브를 둘러싸는 압축 엘리먼트의 반대 방향으로 배향되는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스로서,
상기 피봇 디바이스는:
길이 방향 축을 따라 연장하는 샤프트;
상기 샤프트를 적어도 부분적으로 둘러싸고 그리고 상기 샤프트를 향해 압축력을 가하는 압축 엘리먼트;
상기 샤프트를 적어도 부분적으로 둘러싸고 그리고 상기 샤프트와 상기 압축 엘리먼트 사이에 끼워넣어지는 슬리브를 포함하며, 상기 슬리브 및 상기 샤프트는 길이 방향 축을 중심으로 서로에 대해 회전하도록 구성되며;
상기 슬리브 및 상기 샤프트를 서로에 대해 제 1 방향으로 회전시키는데 요구되는 제 1 토크는 상기 슬리브 및 상기 샤프트를 서로에 대해 제 1 방향에 대해 반대인 제 2 방향으로 회전시키는데 요구되는 제 2 토크와 상이한,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 25 항에 있어서,
상기 슬리브는 길이 방향으로 연장하는 갭을 규정하며, 이에 의해 상기 슬리브 및 상기 샤프트의 서로에 대한 회전시 상기 슬리브의 변형을 허용하는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 26 항에 있어서,
상기 슬리브 및 상기 샤프트의 서로에 대한 제 1 방향으로의 회전시의 상기 슬리브의 변형의 양은 상기 슬리브 및 상기 샤프트의 서로에 대한 제 2 방향으로의 회전시의 상기 슬리브의 변형의 양과 상이한,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 25 항에 있어서,
상기 압축 엘리먼트는, 나선형 힘 컴포넌트가 상기 샤프트의 회전시 슬리브에 적용되도록 구성되며, 이에 의해 상기 슬리브 및 상기 샤프트의 서로에 대한 회전시 상기 슬리브의 적어도 일부분의 축 방향 변형을 유발시키는,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.
제 28 항에 있어서,
상기 슬리브 및 상기 샤프트의 서로에 대한 제 1 방향으로의 회전시의 상기 슬리브의 상기 일부분의 축 방향의 변형의 양은 상기 슬리브 및 상기 샤프트의 서로에 대한 제 2 방향으로의 회전시의 상기 슬리브의 상기 일부분의 변형의 양과 상이한,
비대칭 마찰 토크를 가지는 피봇 디바이스.