KR100620504B1 - 휴대기기용 180도 이상 회전 힌지장치 - Google Patents

휴대기기용 180도 이상 회전 힌지장치 Download PDF

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KR100620504B1
KR100620504B1 KR1020050009234A KR20050009234A KR100620504B1 KR 100620504 B1 KR100620504 B1 KR 100620504B1 KR 1020050009234 A KR1020050009234 A KR 1020050009234A KR 20050009234 A KR20050009234 A KR 20050009234A KR 100620504 B1 KR100620504 B1 KR 100620504B1
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Abstract

본 발명은 회전축선을 중심으로 상대적으로 회전하는 제1 유닛과 제2 유닛을 연결해주는 힌지장치에 관한 것으로서, 힌지장치는 상기 제1 유닛과 함께 회전하도록 연결되는 회전부재와, 상기 제2 유닛과 함께 회전하도록 연결되며 상기 회전부재와 접하는 접촉부재와, 상기 회전부재와 접촉부재가 접촉상태를 유지하도록 힘을 가하는 탄성부재를 포함한다. 상기 회전부재와 접촉부재 중 어느 하나의 부재는 상기 회전축선으로부터 반경방향 바깥쪽과 안쪽에 각각 위치하는 제1 캠종동부와 제2 캠종동부를 구비하며, 다른 하나의 부재는 상기 회전축선으로부터 반경방향 바깥쪽과 안쪽에 각각 형성되고 상기 제1 캠종동부 및 제2 캠종동부와 각각 상호작용하는 제1 캠면과 제2 캠면을 구비한다. 상기 제1 캠면과 제2 캠면 중 어느 하나는 다른 하나보다 상기 회전부재 쪽으로 더 높게 형성된다.
힌지장치, 회전부재, 캠종동부재, 탄성부재, 하우징, 제1 캠면, 제2 캠면, 제1 캠종동부, 제2 캠종동부

Description

휴대기기용 180도 이상 회전 힌지장치 {MORE THAN 180 DEGREES ROTATION HINGE DEVICE FOR USE IN PORTABLE DEVICE}
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 힌지장치를 갖는 폴더형 휴대전화기의 사시도로서, 제1 케이스 부재와 제2 케이스 부재를 분리하여 도시하고 분리된 힌지장치를 확대하여 도시한 도면
도2의 (a)와 (b)는 도1에 도시한 힌지장치의 분해사시도
도3은 도1에 도시한 힌지장치의 단면도
도4는 도2에 도시한 힌지장치의 두 캠면을 전개하여 대응하는 두 캠종동부와 함께 도시한 도면으로서, 힌지장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면
도5는 도1의 휴대 전화기의 펼치고 접는 상태를 도시한 측면도
도6은 도2에 도시한 힌지장치의 캠면의 다른 실시예를 전개하여 대응하는 캠종동부와 함께 도시한 도면으로서, 힌지장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면
도7은 도6에 도시한 캠면을 갖는 힌지장치가 장착된 휴대전화기의 펼치고 접는 상태를 도시한 측면도
도8은 도2에 도시한 힌지장치의 캠면의 또 다른 실시예를 전개하여 대응하는 캠종동부와 함께 도시한 도면으로서, 힌지장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면
도9는 도8에 도시한 캠면을 갖는 힌지장치가 장착된 휴대전화기의 펼치고 접 는 상태를 도시한 측면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20 : 힌지장치 40 : 회전부재 60 : 접촉부재
80 : 탄성부재 70 : 제1 캠면 74 : 제2 캠면
421 : 제1 캠종동부 461 : 제2 캠종동부
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 휴대전기와 같은 휴대장치는 힌지장치로 결합된 두 개의 유닛을 구비한다. 두 유닛 중 하나에는 키패드가 구비되며, 다른 하나에는 액정디스플레이 장치가 구비되는 것이 보통이다. 전화기를 사용할 때에는 키패드와 액정디스플레이가 노출되도록 펼쳐서 사용한다. 힌지장치는 이 두 유닛 사이를 결합해줌과 동시에 두 부재를 원활하게 접고 펼 수 있도록 한다.
통상의 힌지장치의 구성은 다음과 같다. 힌지장치는 회전부재와, 직선이동부재와, 탄성부재와, 하우징부재를 구비한다. 하우징부재는 회전부재와, 직선이동부재와, 탄성부재를 수용한다. 회전부재는 하우징부재 내에서 회전축을 중심으로 회전할 수 있으며 일부분이 하우징부재 외부로 돌출되어 결합부를 형성한다. 하우징 부재 내에서 회전하지 않는 직선이동부재는 상기 회전부재와 접하며, 하우징부재의 회전축을 따라 직선운동한다. 탄성부재는 하우징부재 내에서 상기 직선이동부재와 회전부재가 서로 밀착하도록 힘을 가한다. 이때, 직선이동부재에는 회전축을 중심으로 빙 둘러서 정상부와 골이 차례로 180도를 주기로 반복된 캠면이 마련되고, 회전부재에는 상기 캠면에 접하며 상호작용하는 두 개의 캠종동돌기가 회전축에 대해 대칭인 위치에 마련된다. 상기와 같이 구성된 힌지장치에 연결하고자 하는 휴대전화기의 두 유닛 중 하나는 하우징부재에 고정하고 다른 하나는 회전부재의 결합부에 고정한다. 휴대전화기의 두 유닛이 닫힌 상태에서 캠종동돌기는 캠면에서 정상부와 골을 연결하는 경사면 상에 놓이게 된다. 이것은 휴대 전화기가 닫힌 상태를 안정적으로 유지하도록 하기 위함이다. 닫힌 휴대전화기를 펼치게 되면 그에 따라 캠종동돌기가 캠면을 따라 이동하면서 정상부를 통과한 후 이어지는 골에서 정지하여 완전히 펼쳐진 상태에 놓이게 된다.
상기와 같은 종래의 구성을 갖는 힌진장치가 장착된 휴대전화기는 최대로 펼쳤을 때 두 유닛 사이의 각도가 180도에 미치지 못한다는 문제가 있다. 이를 개선하기 위하여 360도 구간에 걸쳐 하나의 캠종동돌기만으로 힌지장치를 구성하기도 하나, 이 경우 직선이동부재와 회전부재 사이에 작용하는 접촉력이 편중되어 구조적으로 내구성 등에 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 최대로 펼쳤을 때 두 유닛 사이의 각도가 180도 이상에 도달하도록 두 유닛을 연결하는 힌지장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 두 유닛이 완전히 닫힌 상태와 180도로 펼쳐진 상태에서 그 상태를 안정적으로 유지하도록 두 유닛을 연결하는 힌지장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면,
회전축선을 중심으로 상대적으로 회전하는 제1 유닛과 제2 유닛을 연결해주는 힌지장치에 있어서,
상기 제1 유닛과 함께 회전하도록 연결되는 회전부재와,
상기 제2 유닛과 함께 회전하도록 연결되며 상기 회전부재와 접하는 접촉부재와,
상기 회전부재와 접촉부재가 접촉상태를 유지하도록 힘을 가하는 탄성부재를 포함하며,
상기 회전부재와 접촉부재 중 어느 하나의 부재는 상기 회전축선으로부터 반경방향 바깥쪽과 안쪽에 각각 위치하는 제1 캠종동부와 제2 캠종동부를 구비하며, 다른 하나의 부재는 상기 회전축선으로부터 반경방향 바깥쪽과 안쪽에 각각 형성되고 상기 제1 캠종동부 및 제2 캠종동부와 각각 상호작용하는 제1 캠면과 제2 캠면을 구비할 수 있다.
상기 힌지장치에 있어서, 상기 제1 캠종동부와 제2 캠종동부 중 어느 하나는 다른 하나보다 더 높게 형성될 수 있다.
상기 힌지장치에 있어서, 상기 제1 캠면의 각도에 따른 캠프로파일과 제2 캠면의 각도에 따른 캠프로파일은 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 힌지장치에 있어서, 상기 제1 캠면과 제2 캠면은 위상차를 가지며, 상기 제1 캠종동부와 제2 캠종동부는 상기 회전축선을 중심으로 상기 위상차만큼의 각도를 이루며 배치될 수 있다.
상기 힌지장치에 있어서, 상기 위상차는 180도일 수 있다.
상기 힌지장치에 있어서, 상기 제1 캠면과 제2 캠면은 서로 반대방향으로 기울어진 제1 경사부와 제2 경사부를 구비할 수 있다.
상기 힌지장치에 있어서, 상기 제1 경사부와 제2 경사부 사이에는 프리스톱구간을 형성하는 수평부가 마련될 수 있다.
상기 힌지장치에 있어서, 상기 1캠면과 제2 캠면은 서로 반대방향으로 기울어진 제3 경사부와 제4 경사부를 더 구비할 수 있다.
상기 힌지장치에 있어서, 상기 제1 경사부와 제2 경사부 사이 및 제3 경사부와 제4 경사부 사이에는 프리스톱구간을 형성하는 제1 수평부와 제2 수평부가 각각 마련될 수 있다.
상기 힌지장치에 있어서, 상기 제2 경사부와 제3 경사부 사이에는 상기 캠종동부가 끼워져 고정되는 골부가 형성될 수 있다.
상기 힌지장치에 있어서, 상기 접촉부재와 탄성부재를 수용하는 하우징을 더 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도1을 참조하면, 폴더형 휴대전화기(10)는 키패드가 마련되는 제1 케이스 유닛(12)과 액정디스플레이가 마련되는 제2 케이스 유닛(14)을 구비한다. 제1 케이스 유닛(12)과 제2 케이스 유닛(14) 사이에는 결합부 양 측면에 각각 힌지장치(20)가 장착된다. 제1 케이스 유닛(12)의 장착구멍에 후술하는 힌지장치(20)의 하우징(30)이 삽입된다. 제2 케이스 유닛(14)의 결합구멍(17)에는 후술하는 힌지장치(20)의 결합부(22)가 삽입된다. 장착구멍의 형상은 하우징(30)과 일치하며 그 크기는 하우징(30)이 꼭 맞게 끼워지도록 정해진다. 결합구멍(17)도 그 형상은 결합부(22)의 형상과 대체로 일치하며, 그 크기는 결합부(22)가 꼭 맞게 끼워지도록 정해져 제2 케이스 유닛(14)과 결합부(22)가 함께 회전할 수 있게 된다. 휴대전화기(10)의 두 유닛(12, 14)은 완전히 접힌 상태에서 180도 이상 회전이 가능하도록 제1 유닛(12)의 결합부에는 충분히 개방된 공간(122)이 형성된다.
도1 내지 도3을 참조하면, 힌지장치(20)는 하우징(30)과, 회전부재(40)와, 접촉부재(60)와, 탄성부재(80)와, 안내막대(90)를 구비한다. 하우징(30)은 길다란 통으로 이루어진다. 하우징(30)의 길이방향 중심선이 힌지장치(20)의 회전축선(100)이 된다. 하우징(30)은 일단부에 형성되는 단부벽(32)과, 단부벽(32)으로부터 연장되어 형성된 측벽(34)을 구비한다. 상기 단부벽(32)의 반대편은 개방되어있다. 단부벽(32)의 중심부에는 관통구멍(33)이 마련된다. 이 관통구멍(33)의 통해 후술하는 안내막대(90)의 끝단이 돌출되어 E-링(99)에 의해 결합된다. 측벽(34)은 서로 마주보는 편평한 벽(341, 343)과 그 사이에 위치하는 원호형 벽(342, 344)을 구비한다. 편평한 벽(341, 343)은 휴대전화기(10)의 제1 케이스 유닛(12)에 끼워 넣어 조립하였을 때, 키 역할을 하여 하우징(30)의 회전을 방지하게 된다. 또한 후술하는 바와 같이, 내부에 수용되는 접촉부재(60)가 회전하지 않도록 하는 작용도 한 다. 하우징(30)은 금속(예를 들면, 황동판 등의 금속)으로 이루어지며, 딥드로우잉(drawing)의 방법으로 제조되는 것이 바람직하다. 이와는 달리, 플라스틱 수지재료를 사출성형하여 형성할 수도 있다.
도1 내지 도3을 참조하면, 회전부재(40)는 결합부(22)와, 결합부(22)로부터 연장된 제1, 제2 캠종동돌기(42, 46)를 구비한다. 결합부(22)는 대체로 모서리를 모따기한 높이가 낮은 사각기둥 형상으로서, 회전축선(100)을 따라 중심을 관통하는 통로구멍(23)이 마련된다. 이 통로구멍(23)으로 후술하는 안내막대(90)가 지나간다. 통로구멍(23)의 입구 쪽은 후술하는 안내막대(90)의 머리(92)가 수용되도록 확장되어 수용부(231)를 형성한다. 제1 캠종동돌기(42)와 제2 캠종동돌기(46)는 각각 결합부(22)의 뒤편에 회전축선(100)을 가운데에 두고 직경방향 양쪽에 마련된다. 제1 캠종동돌기(42)가 제2 캠종동돌기(46)보다 회전축선(100)으로부터 반경방향 바깥쪽에 위치한다. 제1, 제2 캠종동돌기(42, 46)는 회전축선(100)과 평행인 방향으로 후술하는 접촉부재(60)를 향하여 연장된다. 제1, 제2 캠종동돌기(42, 46)는 그 끝 쪽으로 갈수록 그 두께가 줄어들도록 경사지게 처리된다. 제1 캠종동돌기(42)가 제2 캠종동돌기(46)보다 원주방향 폭이 더 크다. 이것은 제1 캠종동돌기(42)와 상호작용하는 접촉부재(60)의 후술하는 제1 캠면(70)의 원주방향 경로가 제2 캠종동돌기(46)와 상호작용하는 접촉부재(60)의 후술하는 제2 캠면(74)의 원주방향 경로보다 길기 때문이다. 제1 캠종동돌기(42)의 끝단과 제2 캠종동돌기(46)의 끝단이 후술하는 접촉부재(60)의 제1 캠면(70) 및 제2 캠면(74)과 각각 상호작용하는 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 된다. 제1 캠종동부(421)가 제2 캠종 동부(461)보다 접촉부재(60) 쪽 방향으로 더 멀리 위치하도록 제1 캠종동돌기(42)가 제2 캠종동돌기(46)보다 캠부재(60) 쪽으로 더 길게(결합부(22)로부터 더 높게) 연장된다. 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)는 회전축선(100)을 기준으로 서로 180도를 이루며 위치한다. 회전부재(40)는 하우징(30)의 개방된 단부를 통하여 삽입되어, 결합부(22)는 하우징(30) 밖으로 돌출되고 제1, 제2 캠종동돌기(42, 46) 부분은 하우징(30) 내부에 수용된다. 회전부재(40)는 안내막대(90)에 의해 회전축선(100)을 중심으로 하우징(30)에 대하여 회전하게 된다.
도2와 도3을 참조하면, 접촉부재(60)는 측벽(62)과, 회전부재(40)와 마주보는 면에 형성된 캠부(64)를 구비한다. 접촉부재(60)에는 회전축선(100)을 따라 중심을 관통하는 관통구멍(68)이 마련된다. 관통구멍(68)으로 안내결합막대(90)가 지나간다.
도2를 참조하면, 측벽(62)은 상기 하우징(30)의 측벽(34)의 형상과 같이 마주보는 편평한 벽(78)과 마주보는 원호형 벽(79)을 구비한다. 이러한 형상을 갖는 접촉부재(60)는 하우징(30) 내부에 끼워져 회전축선(100)을 따라 직선운동은 가능하되 회전운동은 안 된다. 캠부(64)는 원주방향 바깥쪽에 형성되며 회전부재(40)의 제1 캠종동부(421)와 상호작용하는 제1 캠면(70)과 원주방향 안쪽에 형성되며 회전부재(40)의 제2 캠종동부(461)와 상호작용하는 제2 캠면(74)을 구비한다. 도2의 (a)와 도4의 (a)를 참조하면, 제1 캠면(70)은 원주방향을 따라 차례대로 마련되는 제1A 골부(701)와, 제1A 경사부(702)와, 제1A 수평부(703)와, 제2A 경사부(704)와, 제2A 골부(705)와, 제3A 경사부(706)와, 제2A 수평부(707)와, 제4A 경사부(708)를 구비한다. 제1 캠종동부(421)가 제1A 경사부(702)의 구간에 위치하는 경우 제1 캠종동부(421)는 제1A 골부(701) 쪽으로 이동하도록 힘을 받는다. 제1 캠종동부(421)가 제1A 수평부(703)의 구간에 위치하는 경우 제1 캠종동부(421)는 마찰력에 의해 임의위치에서 정지하며 프리스톱 구간을 형성한다. 제1 캠종동부(421)가 제2A 경사부(704)의 구간에 위치하는 경우 제1 캠종동부(421)는 제2A 골부(705) 쪽으로 이동하도록 힘을 받는다. 제1 캠종동부(421)가 제2A 골부(705)에 위치하는 경우 제1 캠종동부(421)는 고정된다. 제1 캠종동부(421)가 제3A 경사부(706)의 구간에 위치하는 경우 제1 캠종동부(421)는 제2A 골부(705) 쪽으로 이동하도록 힘을 받는다. 제1 캠종동부(421)가 제2A 수평부(707)의 구간에 위치하는 경우 제1 캠종동부(421)는 마찰력에 의해 임의위치에서 정지하며 프리스톱 구간을 형성한다. 제1 캠종동부(421)가 제4A 경사부(708)의 구간에 위치하는 경우 제1 캠종동부(421)는 제1A 골부(701) 쪽으로 이동하도록 힘을 받는다. 제1A 골부(701)와 제2A 골부(705)사이는 180도보다 크다.
제2 캠면(74)은 원주방향을 따라 차례대로 마련되는 제1B 골부(741)와, 제1B 경사부(742)와, 제1B 수평부(743)와, 제2B 경사부(744)와, 제2B 골부(745)와, 제3B 경사부(746)와, 제2B 수평부(747)와, 제4B 경사부(748)를 구비한다. 제2 캠종동부(461)가 제1B 경사부(742)의 구간에 위치하는 경우 제2 캠종동부(461)는 제1B 골부(741) 쪽으로 이동하도록 힘을 받는다. 제2 캠종동부(461)가 제1B 수평부(743)의 구간에 위치하는 경우 제2 캠종동부(461)는 마찰력에 의해 임의위치에서 정지하며 프리스톱 구간을 형성한다. 제2 캠종동부(461)가 제2B 경사부(744)의 구간에 위치 하는 경우 제2 캠종동부(461)는 제2B 골부(745) 쪽으로 이동하도록 힘을 받는다. 제2 캠종동부(461)가 제2B 골부(745)에 위치하는 경우 제2 캠종동부(461)는 고정된다. 제2 캠종동부(461)가 제3B 경사부(746)의 구간에 위치하는 경우 제2 캠종동부(461)는 제2B 골부(745) 쪽으로 이동하도록 힘을 받는다. 제2 캠종동부(461)가 제2B 수평부(747)의 구간에 위치하는 경우 제2 캠종동부(461)는 마찰력에 의해 임의위치에서 정지하며 프리스톱 구간을 형성한다. 제2 캠종동부(461)가 제4B 경사부(748)의 구간에 위치하는 경우 제2 캠종동부(461)는 제1B 골부(741) 쪽으로 이동하도록 힘을 받는다. 제1B 골부(741)와 제2B 골부(745)사이는 180도보다 크다. 제2 캠면(74)의 각도에 따른 캠프로파일은 제1 캠면(70)의 각도에 따른 캠프로파일과 실질적으로 동일하며, 180도의 위상차를 갖는다. 제1 캠면(70)이 제2 캠면(74)보다 반경방향 바깥쪽에 위치하므로 원주방향 경로가 더 길게 형성된다. 제2 캠면(74)은 제1 캠면(70)보다 회전부재(40) 쪽으로 더 멀리 위치하는데, 그 높이차이는 회전부재(40)의 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461) 사이의 높이차이와 같다. 제1 캠면(70)과 제2 캠면(74) 사이에 이와 같이 높이차가 있으므로 대응하지 않는 다른 캠종동부와 상호작용하지 않게 되어 정확한 회전특성을 보장해준다.
접촉부재(60)는 하우징(30)의 개방된 단부를 통해 삽입된다. 이때, 캠부(64)는 회전부재(40)의 제1, 제2 캠종동돌기(42, 46)를 향한다. 대체로 접촉부재(60)는 하우징(30) 내부에 맞게 삽입되어, 하우징(30) 내에서 회전축선(100) 방향으로 직선운동은 가능하나 회전은 제한된다.
도2와 도3을 참조하면, 탄성부재(80)는 접촉부재(60)를 회전부재(40) 쪽으로 민다. 탄성부재(80)는 압축코일스프링인 것이 바람직하다.
도2와 도3을 참조하면, 안내막대(90)는 머리(92)와, 머리(92)로부터 회전축선(100)을 따라 길게 연장된 원통형의 몸통(94)을 구비한다. 몸통(94)의 끝 부분에는 고리형의 결합홈(941)이 마련된다. 머리(92)는 회전부재(40)의 통로구멍(23) 입구 쪽에 마련된 수용부(231)에 수용된다. 몸통(94)은 회전부재(40)의 통로구멍(23)과 접촉부재(60)의 관통구멍(68)과 탄성부재(80)의 내부를 차례로 지나서 끝단이 하우징(30)의 단부벽(32)에 마련된 관통구멍(33)을 통해 밖으로 돌출된다. 이때, 몸통(94)의 끝 부분에 마련된 결합홈(941)도 하우징(30)의 단부벽(32) 밖으로 돌출되는데, 이 결합홈(941)에 E-링이라고 불리는 멈춤링(99)을 결합하여 안내막대(90)와 하우징(30)을 결합시킨다. 회전부재(40)는 안내막대(90)의 몸통(94)을 축으로 하여 회전하게 된다.
회전부재, 접촉부재는 플라스틱 수지를 사출성형하여 제조하는데, 엔지니어링 플라스틱 수지인 것이 바람직하다. 또한, 회전부재와 접촉부재는 금속소재를 소결하거나 냉간단조하여 제조하는 것도 가능하다.
이제 도4와 도5을 참조하여, 상기 실시예에 따른 힌지장치(20)의 작용을 설명한다.
도5에서 제2 케이스 유닛(14)의 위치가 A에 있을 때는 액정디스플레이와 키패드가 노출되지 않도록 휴대전화기(10)가 완전히 접힌 상태이다. 이때, 제1 캠면(70)과 제2 캠면(74)에서 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)의 위치는 도5의 (a)와 (b)에서 P1과 P'1이다. 도4의 (a)와 (b)를 참조하면, 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)의 위치가 각각 P1과 P'1일 때, 제1 캠종동부(421)는 제1 캠면(70)의 제1A 경사부(702)에 접하며 위치하고, 제2 캠종동부(461)는 제2 캠면(74)의 제1B 경사부(742)에 접하며 위치한다. 도3을 참조하면, 이 상태에서 탄성부재(80)의 힘에 의해 접촉부재(60)가 회전부재(40)를 밀게 된다. 그러면 탄성부재(80)에 의해 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 각각 제1 캠면(70)의 제1A 골부(701)와 제2 캠면(74)의 제1B 골부(741) 쪽으로 이동하도록 회전부재(40)는 회전력을 받게 되는데, 이 회전력은 제2 케이스 유닛(14)이 제1 케이스 유닛(12)쪽으로 회전하도록 한다. 즉, 도5의 A위치에서는 제1 케이스 유닛(12)과 제2 케이스 유닛(14)이 서로 밀착되도록 하는 회전력이 힌지장치(20)에 의해 발생되어 휴대전화기(10)는 접혀진 상태를 안정적으로 유지하게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10)를 사용할 수 있게 펼치기 위해서 휴대전화기(10)의 두 케이스 유닛(12, 14) 사이를 벌리면, 제1 캠종동부(421)는 제1 캠면(70)의 제1A 경사부(702)를 따라 올라가게 되고, 제2 캠종동부(461)도 제2 캠면(74)의 제1B 경사부(742)를 따라 올라가게 된다. 계속 두 케이스 유닛(12, 14) 사이를 벌리면, 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)는 각각 제1 캠면(70)의 제1A 경사부(702)와 제2 캠면(74)의 제1B 경사부(742)를 따라 올라가다가 제1 캠면(70)의 제1A 수평부(703)와 제2 캠면(74)의 제1B 수평부(743)에 도달하게 된다. 이때의 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)의 위치는 각각 P2와 P'2이다. 또한, 이때의 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)의 위치는 B가 된다. 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 각각 제1 캠면(70)의 제1A 경사부(702) 및 제2 캠면(74)의 제1B 경사부(742)와 상호작용하는 a구간에서는 휴대전화기(10)를 벌리고자 하는 충분한 외력이 작용하지 않는 한 휴대전화기(10)는 자동으로 접히게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10)의 두 케이스 유닛(12, 14) 사이를 더 벌리면, 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)는 각각 제1 캠면(70)의 제1A 수평부(703)와 제2 캠면(74)의 제1B 수평부(743)를 따라 이동하다가 제1 캠면(70)의 제2A 경사부(704)와 제2 캠면(74)의 제2B 경사부(744)에 도달하게 된다. 이때의 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)의 위치는 각각 P3과 P'3이다. 또한, 이때의 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)의 위치는 C가 된다. 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 각각 제1 캠면(70)의 제1A 수평부(703) 및 제2 캠면(74)의 제1B 수평부(743)와 상호작용하는 b구간에서는 휴대전화기(10)를 벌리거나 접고자 하는 충분한 외력이 작용하지 않는 한 휴대전화기(10)는 정지상태를 유지함으로써, 임의위치에서 정지하는 프리스톱구간을 형성하게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10)의 두 케이스 유닛(12, 14) 사이를 더 벌리면, 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)는 각각 제1 캠면(70)의 제2A 경사부(704)와 제2 캠면(74)의 제2B 경사부(744)에 진입하게 되다. 이 상태에서는 탄성부재(80)가 접촉부재(60)를 회전부재(40) 쪽으로 밀고 있으므로, 외력이 없이도 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 각각 제1 캠면(70)의 제2A 경사부(704)와 제2 캠면(74)의 제2B 경사부(744)를 따라 하강하다 제1 캠면(70)의 제2A 골부(705)와 제2 캠면(74)의 제2B 골부(745)에 끼워져 고정된다. 이때의 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)의 위치는 각각 P4와 P'4이다. 또한, 이때의 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)의 위치는 D가 되어 180도로 펼쳐진 상태가 된다. 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 각각 제1 캠면(70)의 제2A 경사부(704) 및 제2 캠면(74)의 제2B 경사부(744)와 상호작용하는 c구간에서는 휴대전화기(10)를 접고자 하는 충분한 외력이 작용하지 않는 한 휴대전화기(10)는 자동으로 펼쳐지게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)을 더 회전시키면, 제1 캠종동부(421)는 제1 캠면(70)의 제3A 경사부(706)를 따라 올라가게 되고, 제2 캠종동부(461)도 제2 캠면(74)의 제3B 경사부(746)를 따라 올라가게 된다. 계속 두 케이스 유닛(12, 14) 사이를 벌리면, 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)는 각각 제1 캠면(70)의 제3A 경사부(706)와 제2 캠면(74)의 제3B 경사부(746)를 따라 올라가다가 제1 캠면(70)의 제2A 수평부(707)와 제2 캠면(74)의 제2B 수평부(747)에 도달하게 된다. 이때의 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)의 위치는 각각 P5와 P'5이다. 또한, 이때의 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)의 위치는 E가 된다. 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 각각 제1 캠면(70)의 제3A 경사부(706) 및 제2 캠면(74)의 제3B 경사부(746)와 상호작용하는 d구간에서는 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)은 자동으로 D위치를 향하여 회전하게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)을 계속 회전시키면, 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)는 각각 제1 캠면(70)의 제2A 수평부(707)와 제2 캠면(74)의 제2B 수평부(747)를 따라 이동하다가 제1 캠면(70)의 제4A 경사부(708)와 제2 캠면(74)의 제4B 경사부(748)에 도달하게 된다. 이때의 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)의 위치는 각각 P6과 P'6이다. 또한, 이때의 휴대전화기 (10)의 제2 케이스 유닛(14)의 위치는 F가 된다. 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 각각 제1 캠면(70)의 제2A 수평부(707) 및 제2 캠면(74)의 제2B 수평부(747)와 상호작용하는 e구간에서는 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)을 회전시키려는 충분한 외력이 작용하지 않는 한 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)은 정지상태를 유지함으로써, 프리스톱구간을 형성하게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)을 더 회전시키면, 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)는 각각 제1 캠면(70)의 제4A 경사부(708)와 제2 캠면(74)의 제4B 경사부(748)에 진입하게 된다. 이 상태에서는 탄성부재(80)가 접촉부재(60)를 회전부재(40) 쪽으로 밀고 있으므로, 외력이 없이도 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 각각 제1 캠면(70)의 제4A 경사부(708)와 제2 캠면(74)의 제4B 경사부(748)를 따라 하강하다 제2 케이스 (14)가 제1 케이스 유닛(12)에 걸리는 G위치에 대응하는 P7과 P'7에서 정지한다. 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 각각 제1 캠면(70)의 제4A 경사부(708)와 제2 캠면(74)의 제4B 경사부(748) 상에 위치하므로 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)은 G의 위치를 안정적으로 유지하게 된다. 제1 캠종동부(421)와 제2 캠종동부(461)가 각각 제1 캠면(70)의 제4A 경사부(708) 및 제2 캠면(74)의 제4B 경사부(748)와 상호작용하는 f구간에서는 휴대전화기(10)의 제2 케이스 유닛(14)이 자동으로 G위치 방향으로 회전하게 된다.
도4 및 도5에서 a, c, d, f구간은 자동회선구간이고, b, e 구간은 프리스톱구간이 된다.
도6에는 제1 캠면의 다른 실시예가 전개되어 도시되어 있다. 도6을 참조하면, 제1 캠면(70a)은 차례대로 이어진 골부(701a)와, 제1 경사부(702a)와, 수평부(703a)와, 제2 경사부(704a)를 구비한다. 도시되지는 않았으나, 제2 캠면 역시 제1 캠면과 동일한 구성이다. 도7에서 제2 케이스 유닛(14a)의 위치가 A에 있을 때는 액정디스플레이와 키패드가 노출되지 않도록 휴대전화기(10a)가 완전히 접힌 상태이다. 이때, 제1 캠면(70a)에서 제1 캠종동부(421a)의 위치는 도6의 P1이다. 도6을 참조하면, 제1 캠종동부(421a)의 위치가 P1일 때, 제1 캠종동부(421a)는 제1 캠면(70a)의 제1 경사부(702a)에 접하며 위치한다. 이 상태에서는 제1 캠종동부(421a)가 제1 캠면(70a)의 제1 골부(701a) 쪽으로 이동하도록 힘을 받게 되는데, 이는 제2 케이스 유닛(14a)이 제1 케이스 유닛(12a)쪽으로 회전하도록 한다. 즉, 도7의 A위치에서는 제1 케이스 유닛(12a)과 제2 케이스 유닛(14a)이 서로 밀착되도록 하는 회전력이 힌지장치(20a)에 의해 발생되어 휴대전화기(10a)는 접혀진 상태를 안정적으로 유지하게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10a)를 사용할 수 있게 펼치기 위해서 휴대전화기(10a)의 두 케이스 유닛(12a, 14a) 사이를 벌리면, 제1 캠종동부(421a)는 제1 캠면(70a)의 제1 경사부(702a)를 따라 올라가게 된다. 계속 두 케이스 유닛(12a, 14a) 사이를 벌리면, 제1 캠종동부(421a)는 제1 캠면(70a)의 제1 경사부(702a)를 따라 올라가다가 제1 캠면(70)의 제1 수평부(702a)에 도달하게 된다. 이때의 제1 캠종동부(421a)의 위치는 P2이다. 또한, 이때의 휴대전화기(10a)의 제2 케이스 유닛(14a)의 위치는 B가 된다. 제1 캠종동부(421a)가 제1 캠면(70a)의 제1 경사부(702a)와 상호작용하는 a구간에서는 휴대전화기(10a)를 벌리고자 하는 충분한 외력이 작용하지 않는 한 휴대전화기(10a)는 자동으로 접히게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10a)의 두 케이스 유닛(12a, 14a) 사이를 더 벌리면, 제1 캠종동부(421a)는 제1 캠면(70a)의 제1 수평부(703a)를 따라 이동하다가 제1 캠면(70a)의 제2 경사부(704a)에 도달하게 된다. 이때의 제1 캠종동부(421a)의 위치는 각각 P3이다. 또한, 이때의 휴대전화기(10a)의 제2 케이스 유닛(14a)의 위치는 C가 된다. 제1 캠종동부(421a)가 제1 캠면(70a)의 제1 수평부(703a)와 상호작용하는 b구간에서는 휴대전화기(10a)를 벌리거나 접고자 하는 충분한 외력이 작용하지 않는 한 휴대전화기(10a)는 정지상태를 유지함으로써, 프리스톱구간을 형성하게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10a)의 제2 케이스 유닛(14a)을 더 회전시키면, 제1 캠종동부(421a)는 제1 캠면(70a)의 제2 경사부(704a)에 진입하게 된다. 이 상태에서는 외력이 없이도 제1 캠종동부(421a)가 제1 캠면(70a)의 제2 경사부(704a)를 따라 하강하다 제2 케이스 (14a)가 제1 케이스 유닛(12a)에 걸리는 D위치에 대응하는 P4에서 정지한다. 제1 캠종동부(421a)가 제1 캠면(70a)의 제2 경사부(704a) 상에 위치하므로 휴대전화기(10a)의 제2 케이스 유닛(14a)은 D의 위치를 안정적으로 유지하게 된다. 제1 캠종동부(421a)가 제1 캠면(70a)의 제2 경사부(704a)와 상호작용하는 c구간에서는 휴대전화기(10a)의 제2 케이스 유닛(14a)이 자동으로 D위치 방향으로 회전하게 된다.
도6 및 도7에서 a, c구간은 자동회선구간이고, b구간은 프리스톱구간이 된 다.
도8에는 제1 캠면의 또 다른 실시예가 전개되어 도시되어 있다. 도8을 참조하면, 제1 캠면(70a)은 차례대로 이어진 제1 경사부(701b)와, 정상부(702b)와, 제2 경사부(703b)를 구비한다. 도시되지는 않았으나, 제2 캠면 역시 제1 캠면과 동일한 구성이다. 또한, 제1 캠종동부(421b)의 끝단은 둥글게 처리된다. 도시되지 않았으나, 도9에 도시한 휴대전화기(10b)의 제2 유닛(14b)는 제1 유닛(12b)에 대하여 180도까지만 펼쳐지도록 제한된다. 이러한 구성은 예를 들면 도1에 도시한 휴대전화기(10)에서 개방공간(122)이 형성되지 않음으로서 가능하다. 도9에서 제2 케이스 유닛(14b)의 위치가 A에 있을 때는 액정디스플레이와 키패드가 노출되지 않도록 휴대전화기(10b)가 완전히 접힌 상태이다. 이때, 제1 캠면(70b)에서 제1 캠종동부(421b)의 위치는 도8의 P1이다. 도8을 참조하면, 제1 캠종동부(421b)의 위치가 P1일 때, 제1 캠종동부(421b)는 제1 캠면(70b)의 제1 경사부(701b)에 접하며 위치한다. 이 상태에서는 제1 캠종동부(421b)가 제1 경사부(701b)의 아래쪽(정상부(702b)의 반대쪽)으로 이동하도록 힘을 받게 되는데, 이는 제2 케이스 유닛(14b)이 제1 케이스 유닛(12b)쪽으로 회전하도록 한다. 즉, 도9의 A위치에서는 제1 케이스 유닛(12b)과 제2 케이스 유닛(14b)이 서로 밀착되도록 하는 회전력이 힌지장치(20b)에 의해 발생되어 휴대전화기(10b)는 접혀진 상태를 안정적으로 유지하게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10b)를 사용할 수 있게 펼치기 위해서 휴대전화기(10b)의 두 케이스 유닛(12b, 14b) 사이를 벌리면, 제1 캠종동부(421b)는 제1 캠면(70b)의 제1 경사부(701b)를 따라 올라가게 된다. 계속 두 케이스 유닛(12b, 14b) 사이를 벌리면, 제1 캠종동부(421b)는 제1 캠면(70b)의 제1 경사부(702b)를 따라 올라가다가 제1 캠면(70b)의 제1 정상부(702b)에 도달하게 된다. 이때의 제1 캠종동부(421b)의 위치는 P2이다. 또한, 이때의 휴대전화기(10b)의 제2 케이스 유닛(14b)의 위치는 B가 된다. 제1 캠종동부(421b)가 제1 캠면(70b)의 제1 경사부(701b)와 상호작용하는 a구간에서는 휴대전화기(10b)를 벌리고자 하는 충분한 외력이 작용하지 않는 한 휴대전화기(10b)는 자동으로 접히게 된다.
이 상태에서 휴대전화기(10b)의 제2 케이스 유닛(14b)을 더 회전시키면, 제1 캠종동부(421b)는 제1 캠면(70b)의 제2 경사부(703b)에 진입하게 된다. 이 상태에서는 외력이 없이도 제1 캠종동부(421b)가 제1 캠면(70b)의 제2 경사부(703b)를 따라 하강하다 제2 케이스(14b)가 제1 케이스 유닛(12b)에 걸려 더 이상 회전하지 않는 C위치에 대응하는 P3에서 정지한다. P1과 P3 사이의 각도는 180도가 되어 휴대전화기(10b)의 두 유닛(12b, 14b)이 180도 펼쳐진 상태가 된다. 제1 캠종동부(421b)가 제1 캠면(70b)의 제2 경사부(703b) 상에 위치하므로 휴대전화기(10b)의 제2 케이스 유닛(14b)은 C의 위치를 안정적으로 유지하게 된다. 제1 캠종동부(421b)가 제1 캠면(70b)의 제2 경사부(703b)와 상호작용하는 b구간에서는 휴대전화기(10b)의 제2 케이스 유닛(14b)이 자동으로 C위치 방향으로 회전하게 된다. 캠면(70b)의 P3위치에는 제1 캠종동부(421b)가 끼워져 고정되는 고정홈이 마련될 수도 있다.
도8 및 도9에서 a, b구간은 자동회선구간이 된다.
상기 실시예에서 힌지장치는 휴대전화기에 장착되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 한 축을 중심으로 서로 펼치거나 접을 수 있는 두 개의 유닛을 구비한다면 상기 힌지장치가 장착되어 적용될 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 구성을 따르면 앞에서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 반경방향 안쪽과 바깥쪽에 위치하는 두 캠면과 두 캠면에 각각 상호작용하는 두 캠종동부를 구비하므로 폴더형 휴대전화기를 180도 이상 펼칠 수 있다. 또한, 두 캠면 사이에 높이차가 존재하므로 대응하지 않는 다른 캠종동부와 상호작용하지 않게 되어 정확한 회전특성을 보장해준다.
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 (11)

  1. 회전축선을 중심으로 상대적으로 회전하는 제1 유닛과 제2 유닛을 연결해주는 힌지장치에 있어서,
    상기 제1 유닛과 함께 회전하도록 연결되는 회전부재와,
    상기 제2 유닛과 함께 회전하도록 연결되며 상기 회전부재와 접하는 접촉부재와,
    상기 회전부재와 접촉부재가 접촉상태를 유지하도록 힘을 가하는 탄성부재를 포함하며,
    상기 회전부재와 접촉부재 중 어느 하나의 부재는 상기 회전축선으로부터 반경방향 바깥쪽과 안쪽에 각각 위치하는 제1 캠종동부와 제2 캠종동부를 구비하며, 다른 하나의 부재는 상기 회전축선으로부터 반경방향 바깥쪽과 안쪽에 각각 형성되고 상기 제1 캠종동부 및 제2 캠종동부와 각각 상호작용하는 제1 캠면과 제2 캠면을 구비하는 힌지장치.
  2. 제1항의 힌지장치에 있어서, 상기 제1 캠종동부와 제2 캠종동부 중 어느 하나는 다른 하나보다 더 높게 형성되는 힌지장치.
  3. 제2항의 힌지장치에 있어서, 상기 제1 캠면의 각도에 따른 캠프로파일과 제2 캠면의 각도에 따른 캠프로파일은 실질적으로 동일한 힌지장치.
  4. 제3항의 힌지장치에 있어서, 상기 제1 캠면과 제2 캠면은 위상차를 가지며, 상기 제1 캠종동부와 제2 캠종동부는 상기 회전축선을 중심으로 상기 위상차만큼의 각도를 이루며 배치되는 힌지장치.
  5. 제4항의 힌지장치에 있어서, 상기 위상차는 180도인 힌지장치.
  6. 제5항의 힌지장치에 있어서, 상기 제1 캠면과 제2 캠면은 서로 반대방향으로 기울어진 제1 경사부와 제2 경사부를 구비하는 힌지장치.
  7. 제6항의 힌지장치에 있어서, 상기 제1 경사부와 제2 경사부 사이에는 프리스톱구간을 형성하는 수평부가 마련되는 힌지장치.
  8. 제6항의 힌지장치에 있어서, 상기 1캠면과 제2 캠면은 서로 반대방향으로 기울어진 제3 경사부와 제4 경사부를 더 구비하는 힌지장치.
  9. 제8항의 힌지장치에 있어서, 상기 제1 경사부와 제2 경사부 사이 및 제3 경사부와 제4 경사부 사이에는 프리스톱구간을 형성하는 제1 수평부와 제2 수평부가 각각 마련되는 힌지장치.
  10. 제8항의 힌지장치에 있어서, 상기 제2 경사부와 제3 경사부 사이에는 상기 캠종동부가 끼워져 고정되는 골부가 형성되는 힌지장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 청구항의 힌지장치에 있어서, 상기 접촉부재와 탄성부재를 수용하는 하우징을 더 포함하는 힌지장치.
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