KR950010842B1 - 마찰 힌지 조립체 - Google Patents

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KR950010842B1
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에드워드 티 루드
마틴 웨인
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제네랄 클러치 코포레이션
마틴 웨인
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    • E05Y2900/20—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for furnitures, e.g. cabinets

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
마찰 힌지 조립체
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 일방향으로는 높은 토오크를 타방향으로는 낮은 잔여토오크를 지니는 한쌍의 마찰힌지와 함께 보지된 2개의 부분들의 부분단면도.
제 2 도는 밴드의 밀단부와 스프링을 통해 취해진 제 1 도의 힌지의 단면도.
제 3 도는 힌지의 일면이 회전된 제 2 도와 유사한 단면도.
제 4 도는 증가된 토오크를위해 2개의 밴드를 합체하는 힌지의 또다른 실시예의 평면도.
제 5 도는 제 4 도의 선 5-5를 따라 취한 힌지의 종단면도.
제 6 도는 작동상으로는 제 4 도의 힌지와 유사하지만 구성이 다른 2개의 밴드를 합체한 힌지의 또다른 실시예의 평면도.
제 7 도는 제 6 도의 선 7-7을 따라 취한 힌지의 단면도.
제 8 도는 반대방향으로 토오크를 발생시키도록 구성된 2개의 합체한 힌지의 또다른 실시예의 평면도.
제 9 도는 밴드와 핀틀 사이의 마찰을 사용하여 밴드내에 필요장력을 발생시키기 위한 변형 실시예의 단면도.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 마찰에 대해 장점을 지니는 힌지 조립체에 관한 것이다. 정상적으로 저마찰(low friction)이 힌지들의 바람직한 특성이므로, 그 힌지들은 대개 가능한한 가장 작은 마찰도오크를 지니도록 제조된다. 그러나, 일부의 용도로서 힌지가 이동에 대해 확실한 저항을 지니는 것이 바람직한 경우가 있다. 미합중국 특허 제2,591,246호에는 마찰힌지로 이루어진 조절가능한 발판(footrest)이 개시되어 있으며, 미합중국 특허 제4,781,422호에는 작은 휴대용 컴퓨터 스크린의 경사위치(angular position)를 유지하는데 사용되는 마찰힌지가 개시되어 있다. 휴대용 컴퓨터상의 스크린 및 캐비넷 도어들은 단히 힌지장착 부품을 회전가능하게 위치시키는 것이 바람직한 많은 용도중의 2가지 예이다.
본 발명은, 마찰을 갖는 힌지를 제공하도록 핀틀(pintle) 둘레에 조여지는 헤리컬밴드를 사용함으로써 경사개방을 변화시키는 바, 즉, 다른 것에 대해 힌지의 하나의 요소 또는 일면을 회전시키는데 특정토오크가 필요하게 된다.
종래의 많은 장치들의 결점은, 위치선정을 위한 마찰이 유니트간에 일정한 마찰토오크를 유지할 수 없다는 것이며, 또한 각각의 유니트가 마모됨으로써 각각의 유니트내에 장시간 유지될 수 없다는 것이다. 본 발명은, 제조중 민감한 조절이 필요없이 일정한 토오크를 유지하는 수단을 제공한다. 본 발명은 또한 마모 및 가변성 주위조건에 따라 변하지 않는 마찰특성을 갖는 힌지를 제공한다. 종래의 장치의 또다른 결점은 공전(lost motion)이 과도하다는 점이다. 따라서 공전을 초래하는 부품들 사이에 간극(clearance)을 제공하는 특정 제조단계를 필요로 한다. 본 발명은 공전을 회피하는 혁신적인 방식으로 저렴하게 형성된 구성요소들을 사용한다. 종래의 마찰장치는, 상이한 회전 방향들에 대해 각각의 토오크값을 달성하기 위한 수단을 제공하지 못했다. 본 발명은 각각의 방향에 대해 각각의 토오크값을 제공한다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 마찰힌지를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은, 컴퓨터 스크린 또는 다른 대상물들을 장착하고 회전가능하게 배치시키기 위한 수단을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은, 힌지의 경사 개방을 유지하는데 필요한 마찰을 갖는 힌지 조립체를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 목적은, 방향이 변할때 힌지내에서 공전 없이 회전가능한 마찰을 지니는 힌지 조립체를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 목적은, 각각의 회전방향에 대해 각각의 마찰토오크를 지니는 힌지 조립체를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 목적은, 제조비용이 저렴한 마찰힌지 조립체를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 목적은, 토오크가 제조공차에 영향을 주지않는 힌지 조립체를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 매우 소형인 마찰힌지 조립체를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 마찰요소들 사이에서 큰 접촉영역을 지님으로써 저마모성을 지니는 마찰 힌지 조립체를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 마모 때문에 토오크가 변하지 않는 마찰힌지 조립체를 제공하는데 있다.
독창적인 스프링 클러치(spring clutch)의 또다른 목적 및 장점들이 후술 설명으로부터 부분적으로 명백히 드러날 것이다.
[본 발명의 개요]
간략하게, 본 발명의 힌지 조립체는 잘 알려진 형태의 힌지로 형성된다. 힌지 조립체는 하나의 핀틀, 및 그 핀틀의 축에 대해 회전할 수 있는 2개의 플레이트(plate)를 지닌다. 제 1 플레이트는 핀틀에 회전할 수 없게 부착된다. 제 2 플레이트는, 핀틀에 대해 나선형으로 배치된 복수개의 굴곡부(turn)를 갖는 밴드를 포함하는 마찰요소 부품이다. 밴드의 타단부와 제 2 플레이트 사이에는, 핀틀에 대해 밴드를 견고하게 조이는 스프링이 제공되 있다. 밴드가 충분한 가요성을 지님으로써, 스프링력 없이는 핀틀을 파지하지 못한다. 밴드와 핀틀 사이에는, 핀틀에 대해 밴드를 견고하게 하는 방향으로의 제 2 플레이트의 이동에 대한 마찰력이 형성된다. 반대방향으로의 제 2 플레이트의 이동이 핀틀상의 밴드의 파지를 느슨하게 함으로써, 매우 작은 마찰력이 형성된다.
힌지 조립체의 개방을 변화시키도록, 밴드는 핀틀에 대해 미끄러져야 한다. 이동을 발생시키기 위해 더큰 토오크를 필요로하는 방향에 대해서, 밴드가 핀틀에 대해 미끄러지게 할 토오크는 다음식으로 주어지는 바 ; 즉
식중, U=밴드와 핀틀 사이의 마찰계수
A=핀틀에 대한 밴드의 포위각
M=밴드의 종단부에 가해진 모멘트.
이 모맨트 M은 밴드의 말단부에서의 장력 X핀틀반경이다. 이 모멘트는 여러 방법으로 산출된다. 바람직한 실시예에 있어서, 이 모멘트는 스프링에 의해 가해지는 바, 이 모멘트는 스프링과 핀틀축 사이의 수직거리 X스프링력과 동일하다. 다른 방향에서, 마찰토오크는 모멘트(M)를 초과할 수 없다.
장치가 미끄러진다면, 핀틀과 밴드 재료 사이에서의 적정 마찰계수는 역학적 1(one)이다. 핀틀과 밴드사이에 상대운동이 존재하지 않는다면, 활주없이 달성될 수 있는 최대 정지력은 상기 식에 고정마찰계수를 사용함으로써 획득될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 힌지 조립체의 밴드와 하나의 플레이트는 단일체로 성형된 플라스틱 부품으로 만들어진다.
독창적인 마찰 힌지 조립체는, 후술설명에 예시될 구성 부품, 요소의 결합 및 부품의 구조를 포함하며, 본 발명의 범위는 특허청구 범위로 나타날 것이다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
제 1 도에는, 본 발명에 따른 한쌍의 동일한 마찰힌지에 의해 접속된, 예컨데 휴대용 컴퓨터의 스크린 또는 캐비넷 도어와 같은 2개의 부분(1,3)이 도시되 있다. 2개의 힌지 조립체들은 적절한 힌지작용을 제공하여, 2개의 힌지 조립체의 축 이외의 어떤 다른 축에 대해 부분(1,3)이 상대적으로 회전하는 것을 제거하는데 사용된다. 또한 통상의 하나의 힌지를 지닌 하나의 마찰힌지 조립체를 사용할 수도 있다. 스크류 또는 리벳, 또는 다른 적절한 수단으로 부분(3)에 부착된 힌지요소(5)는 핀틀(9) 둘레에 배치된 여러 만곡부로 구성된 스피랄 부분 즉, 밴드(7), 및 부착을 위하 평평한 부분, 즉, 플레이트 부재(11)를 지닌다. 스프링(13)은, 플레이트 부재(11)와 밴드(7)의 말단부 사이에 힘을 가함으로써 핀틀(9) 둘레에 견고하게 포위되게 밴드(7)를 유지한다. 힌지 조립체의 다른면상의 플레이트(17)는, 핀 또는 다른 적합한 수단에 의해 핀틀(9)에 회전할 수 없게 부착된다. 제 2 도에는, 제 1 도의 힌지 조립체의 선 2-2선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
스프링(13)을 장착하기전에 플레이트(17)와 밴드(7)를 통해 핀틀(9)를 삽입시킴으로써 조립이 완성된다. 핀(19)들이 플레이트(17)에서 핀틀(9)을 보지하여 상대운동을 방지한다. 제 2 도에 상세히 도시된 바와같이, 스프링(13)은, 플레이트(11)와 말단부(15)에 제공된 포켓내로 스프링의 굽힘단부를 삽입시킴으로써 제위치에 보지된다.
본원에 머리핀형 스프링으로 도시된 스프링이 용이하게 압축 스프링으로 될 수 있다는 것은, 본 기술분야의 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 말단부(15)와 플레이트(11)의 상대적인 배향을 간단히 변형시키면, 장력 스프링을 사용하여 동일 효과를 얻을 수 있다.
힌지 요소(5)는, 유리강화 재료로 성형된 플라스틱 부품으로 되는 것이 바람직하다. 그러나, 그 힌지요소를 밴드부분과 플레이트 부재 부분이 함께 결합된 조립체로 만드는 것도 수용가능한 변형예이다. 상기 밴드 및 플레이트 부재분들은, 유용한 제조기술 및 바람직한 성능에 따라 동일재료 또는 다른 재료가 사용될 수 있다.
작동에 있어서, 조립체를 제 2 도에 도시된 위치에서 제 3 도에 도시된 위치로 회전시키기 위해서는, 전체 마찰 토오크가 극복되어야 한다. 이같은 회전방향은 스프링에 의해 가해진 운동방향의 반대방향이다. 반대방향으로 이동되면, 플레이트(11)는 제 1 도에 도시된 바와같이 핀틀(9)상의 밴드(7)의 파지를 느슨하게 하도록 일방향으로 이동하는 반면, 스프링은 말단부(15)상에서 압력을 유지한다. 밴드의 선단부에는 재보유력이 가해지지 않기 때문에 이동을 발생시키기 위해서는 매우 작은 잔여 토오크만이 필요할 것이다. 실제로, 필요한 토오크는 스프링 때문에 핀틀축 둘레의 모멘트와 동일하다.
핀틀에 대해 포위된 밴드(7)를 유지시키기 위한 스프링(13)의 작용은 항상, 작동방향이 역으로 될때에는 마찰토오크가 유요하게 되기 전에 흡수될 이완 또는 빈틈이 없다는 것을 의미한다. 그러므로 그 장치에는, 공전 또는 역회전이 발생하지 않는다.
성형된 부품들을 사용하면, 2개의 밴드를 지닌 제 1 도의 힌지 조립체를 단순하게 조립할 수 있다. 2개의 밴드들은, 동일 회전방향 또는 반대방향을 위한 토오크를 제공하도록 배치될 수 있다. 2개의 밴드가 반대방향으로 작동한다면, 각각의 밴드에 의해 제공된 토오크는 밴드 및 스프링의 구조에 따라 같거나 다르게 될 수 있다. 그 토오크는, 핀틀 둘레의 밴드의 포위각을 변화시키거나 또는 가해진 모멘트(M)를 변화시킴으로써 상기에 제공된 식에 따라 변할 수 있다.
제 4 도에는, 제 1 도의 힌지와 유사하지만 모두 동일 힌지요소의 일부품으로 성형된 2개의 밴드(21,23) 및 플레이트 부재(26)를 지니는 힌지 조립체가 도시되 있다. 밴드들은, 마찰을 동일 방향으로 발생시키도록 작동한다. 각각의 스프링 27,29은 2개의 말단부에 장력을 가한다. 제 1 도의 힌지 조립체와 같이, 이 힌지 조립체는 일방향으로는 높은 토오크를, 타방향으로는 낮은 토오크를 제공하도록 구성된다.
제 5 도에는, 제 4 도의 힌지 조립체의 선 5-5을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
제 6 도에는, 제 4 도의 힌지와 유사하지만, 힌지요소(31)가 분리부품 즉 플레이트부재(33) 및 밴드(35,37)로 구성되는 것이 다른 힌지 조립체가 도시되 있다. 밴드(35,37)는 플레이트부재(33)와 각각 접촉하기 위한 러그(39,41)를 지닌다. 스프링(43,45)은 사전에 밴드의 장력을 유지하지만, 이같은 경우, 밴드와 플레이트부재는 일부재가 아니기 때문에, 스프링들은 러그(39,41)를 플레이트부재(33)와 접촉상태로 유지하기 위한 성능을 갖는다. 마찰 요소가 일부재로 되는지간에 상관없이, 여러 부품들의 조립체는 제조 기준에 중요문제이다. 이 장치는 어떤 경우에서든 동일방식으로 작동한다. 제6도, 제2도 및 제7도를 참조하면, 플레이트부재(33)가 시계반대방향으로 회전하면, 러그(39,41)에 대한 압력을 증가시켜 핀틀(47)에 대해 밴드(35,37)를 견고하게 조임으로써, 마찰 토오크를 증가시킨다. 플레이트부재(33)가 시계방향으로 회전하면, 스프링(43,45)이 밴드를 회전시켜, 러그와 플레이트부재(33) 사이에 접촉을 유지시킨다. 러그와 플레이트부재 사이뿐 아니라 밴드와 핀틀 사이가 항상 접촉상태를 유지하기 때문에, 필수적으로 공전운동이 발생치 않는다.
제 8 도에는, 제 4 도의 힌지 조립체와 유사하지만, 모든 회전방향에 대해 더 높은 수준의 토오크를 제고하는 힌지 조립체가 도시되 있다. 본 발명의 이같은 실시예에 있어서, 힌지요소(49)는 2개의 밴드(51,53)를 지닌다. 그러나, 제 4 도에는 2개의 밴드가 토오크를 동일 방향으로 발생시키도록 형성된 반면, 제 8 도에는 밴드들이 토오크를 양방향으로 발생시키도록 형성되 있다. 플레이트부재가 하나의 밴드의 좌측단부 및 타밴드의 우측단부에 연결되기 때문에, 2개의 밴드의 나선이 동일 방향을 향할 필요가 있다. 상술된 실시예에서와 같이, 2개의 스프링이 개별적으로 선택되어 각 방향에 대해 동일한 또는 다른 토오크 값들을 발생시킬 수 있다.
제 9 도에는, 밴드에 필요 장력을 발생시키기 위한 또다른 방법이 도시되 있다. 이경우 플레이트(65)내에 포함된 압축장치에 의해 핀틀(61)과 밴드(63) 사이에 마찰이 발생된다. 이같은 실시예의 압축장치는, 밴드(63)의 단부에 대해 방사내향으로 볼(69)을 강제시키는 단순 스프링(67)으로 구성된다. 플레이트(65)가 핀틀(61)에 대해 회전되면, 밴드의 타단부가 이동하여, 밴드에 기대진 볼에 의해 발생된 마찰이 밴드의 선단부를 저지함으로써 핀틀에 대해 플레이트를 견고하게 고정시킨다. 이같은 작용은, 상술된 실시예에서 스프링에 의해 발생된 동일 효과를 더 크게한다. 그러나, 이 실시예는, 마찰이 핀틀에 대한 밴드의 어떠한 느슨함을 발생시키는 밴드 단부의 이동을 저지하기 때문에 회전방향으로의 어떠한 변화 동안 발생된 역회전이 존재하는 단점이 있는 반면, 다른 실시예에서는, 스프링이 밴드를 핀틀에 대해 견고하게 유지되게 함으로써 모든 역회전을 제거한다.
따라서, 상기 설명으로부터 상기의 목적들이 효과적으로 달성되며, 또한 어떠한 변형예가 본 발명의 사상 및 목적으로부터 벗어나지 않는 독창적인 스프링 클러치의 조립으로 형성될 수있기 때문에, 상술된 명세서에 포함됐거나 첨부도면에 도시된 모든 사항은 단지 예시적으로 기재된 것이지 제한적인 것은 아니라는 것은 자명하다 할 것이다.
또한 첨부된 청구범위는 본원에 기술된 대표적이고 특징적인 본 발명의 구성 요소들 뿐아니라, 언어적인 문제로서 각 부품에 부여되는 발명의 범위에 모든 사항을 포함할 것으로 믿어진다.

Claims (18)

  1. 핀틀(pintle)에 회전가능하게 연결된 제 1 플레이트부재 ; 및 상기 플레이트부재에 연결된 제 1 단부 및 제 2 단부를 지니며 상기 핀틀의 적어도 일부분 둘레에 나선식으로 느슨하게 감긴 제 1 밴드 ; 를 포함하며, 상기 제 1 밴드의 상기 제 2 단부는, 상기 제 1 밴드를 상기 핀틀에 대해 제 1 회전방향으로 조이기 위한 스프링에 의해 상기 제 1 플레이트부재에 연결되며, 상기 제 1 플레이트부재는 상기 핀틀에 대해, 제 1 회전방향 및 상기 제 1 방향의 반대방향인 제 2 회전방향으로 선회(pivot)할 수 있는, 힌지 조립체(hinge assembly).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 밴드의 상기 제 1 단부는 상기 제 1 플레이트부재에 직접 연결되는 힌지 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트부재는 상기 나선식으로 감긴 밴드와 일체로 형성되는 힌지 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 밴드의 상기 제 1 단부는 러그에 의해 상기 제 1 플레이트부재와 연속적으로 접속하는 힌지 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 밴드의 상기 제 2 단부는, 상기 스프링이 상기 제 1 밴드를 상기 핀틀에 대해 상기 제 1 회전방향으로 조이기 위한 힘을 가하는 말단부를 포함하는 힌지 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 핀틀에 회전할 수 없게 연결된 제 2 플레이트부재를 더 포함하는 힌지 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 플레이트부재는 적어도 하나의 핀 요소에 의해 상기 핀틀에 연결되는 힌지 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 핀틀은 상부 및 하부를 지니며, 상기 제 1 밴드는 상기 상부 둘레에 나선식으로 감겨지는 힌지 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트부재에 연결된 제 1 단부 및 제 2 단부를 지니며 핀틀의 저부에 나선식으로 감긴 제 2 밴드 ; 및 상기 제 2 밴드의 상기 제 2 단부를 상기 제 1 플레이트부재에 연결시키기 위한 제 2 스프링을 더 포함하는 힌지 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 밴드의 상기 제 2 단부는, 상기 제 2 단부를 상기 핀틀에 대해 상기 제 1 회전방향으로 조이기 위해 상기 제 2 스프링에 의해 상기 제 1 플레이트부재에 연결되는 힌지 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제 2 밴드의 상기 제 1 단부는 상기 제 1 플레이트부재에 직접 연결되는 힌지 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제 1 플레이트부재는 상기 나선식으로 잠긴 상기 제 1 밴드 및 나선식으로 잠긴 제 2 밴드 모두와 일체로 형성되는 힌지 조립체.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제 1 밴드의 상기 제 1 단부는 제 1 러그에 의해 상기 제 1 플레이트부재와 연속 접촉하며, 상기 제 2 밴드의 상기 제 1 단부는 제 2 러그에 의해 상기 제 1 플레이트부재와 연속 접속하는 힌지 조립체.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 밴드의 상기 제 2 단부는, 상기 제 1 밴드를 상기 핀틀에 대해 상기 제 1 회전방향의 반대인 상기 제 2 회전방향으로 조이기 위해 상기 제 2 스프링에 의해 상기 제 1 플레이트부재에 연결되는 힌지 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제 1 스프링은 제 1 크기를 지니는 힘을 제 1 밴드의 제 2 단부에 가하며, 상기 제 2 스프링은 제 1 크기와 다른 제 2 의 크기를 지니는 힘을 상기 제 2 밴드의 제 2 단부에 가하는 힌지 조립체.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제 1 플레이트부재는 나선식으로 감긴 제 1 밴드와 나선식으로 감긴 제 2 밴드 모두와 일체로 형성되는 힌지 조립체.
  17. 핀틀에 회전가능하게 연결된 플레이트부재 ; 상기 플레이트부재에 연결된 제 1 단부 및 제 2 단부를 지니며 상기 핀틀의 적어도 일부둘레에 나선식으로 느슨하게 감긴 밴드 ; 및 밴드의 제 2 단부를 방사 내향으로 밀어내기 위해, 스프링의 작용에 의해 밴드의 상기 제 2 단부에 대해 가압되는 볼(ball)로 구성되며 상기 밴드의 제 2 단부를 반경방향 내향으로 밀어내는수단 ; 을 포함하며, 상기 플레이트부재는 제 1 회전방향 및 제 1 회전방향에 반대인 제 2 회전방향으로 상기 핀틀에 대해 선회가능한 힌지 조립체.
  18. 핀틀에 회전가능하게 연결된 플레이트부재 ; 상기 플레이트부재에 연결된 제 1 단부 및 제 2 단부를 지니며 상기 핀틀의 적어도 일부둘레에 나선식으로 느슨하게 감긴 밴드 ; 및 핀틀에 대해 밴드를 조일 수 있도록 상기 플레이트부재에 상기 밴드의 상기 제 2 단부를 연결시키는 탄성 부재 ; 를 포함하며 상기 플레이트부재는 제 1 회전방향 및 상기 제 1 회전방향의 반대인 제 2 회전방향으로 상기 핀틀에 대해 선회하는 힌지 조립체.
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