KR101019780B1 - 웜 내치기어 및 이를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을갖는 힌지장치 - Google Patents

웜 내치기어 및 이를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을갖는 힌지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 제 1 실시예에 따른 웜 내치기어를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치는 하우징 내부에 배치되며, 외측에 스크류 형상의 웜이 구비된 스크류축, 상기 스크류축의 타단과 결합되며, 상기 스크류축을 지지하는 스크류지지축, 내측에 상기 웜에 정합되는 내치 웜이 구비되어 있고, 상기 스크류축 상에서 상기 하우징의 길이방향으로 상승 또는 하강하면서 회전하며, 상기 스크류축을 이탈하는 경우에 상기 스크류지지축 상에 위치하는 원기둥 형상의 스크류너트, 상기 하우징과 상기 스크류너트가 일체로 회전하도록 하고, 상기 스크류너트가 상기 스크류축 상에서 상기 상승 또는 하강하도록 하는 가이드, 상기 스크류너트의 하면과 접촉되어 있으며, 상기 스크류너트의 상기 하강에 의하여 수축되고, 팽창 시에 상기 스크류너트에 복원력을 가하는 탄성부재, 상기 하우징의 하부를 실링하고, 상기 스크류지지축을 지지하며, 상기 탄성부재를 고정시키는 고정부재를 포함한다.

Description

웜 내치기어 및 이를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치{Worm internal gear and Hinge Apparatus having automatically closed and stopped door using the worm internal gear}
본 발명은 웜 내치기어 및 이를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 회전형 도어에 있어서 내치(內齒) 웜(worm)이 스크류(screw) 형상으로 형성된 스크류너트와 이에 정합(整合)되는 웜이 형성된 스크류축을 포함하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖춘 힌지장치에 관한 것이다.
일반적으로 힌지장치는 필요에 따라 두 개의 부재가 한 축을 중심으로 상호 벌어지거나 접힐 수 있도록 두 개의 부재를 연결하는 장치이며, 그 대표적인 예로 도어와 문틀과 같은 좌우 회전형 도어에 사용되는 경첩용 힌지장치와 냉장고, 휴대폰, 노트북 등과 같은 상하 회전형 도어에 사용되는 개폐용 힌지장치가 있다.
종래의 자동 복귀 기능을 갖는 경첩용 힌지장치가 대한민국 공개특허공보 제2001-0027832호에 기술되어 있는데, 승강 또는 하강하는 전환헤드가 가이드 핀에 의해 유도되고, 이러한 가이드 핀이 힌지너클에 고정되어 있는 구조이므로, 힌지너 클이 큰 하중을 받으면서 장기간 회전운동을 함에 따라 내구성이 떨어지고, 그 구성이 복잡하여 생산성이 떨어지며, 개방된 상태에서 회전하지 못하도록 일시 고정하는 수단이 설치되지 않아 그 사용이 불편하다는 문제점이 있었다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제2005??0055434에는 자동 복귀 기능을 갖는 다용도 힌지장치가 서술되어 있는데, 이에 의하면 힌지장치에 존재하는 캠샤프트의 일단은 문틀에 고정되어 있고 타단은 도어에 고정되어 있으며, 도어가 회전함에 따라 캠샤프트가 큰 하중을 받으면서 회전운동을 하는 방식으로 힌지장치가 작동된다. 이에 의하면, 캠샤프트에 장시간 지속적으로 큰 하중이 인가되므로, 이에 따라 캠샤프트가 쉽게 파괴되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 스크류 형상으로 웜이 형성된 스크류축과 이에 정합되는 내치 웜이 형성된 스크류너트를 이용하여 힌지장치를 동작시킴으로써, 힌지장치의 특정 부분에만 하중이 인가되는 것을 방지하여 힌지장치의 내구성을 높이고, 스크류축의 길이를 조절함으로써 도어가 정지되는 위치를 개별적으로 정할 수 있는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖춘 힌지장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 웜 내치기어를 이용한 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치는 하우징 내부에 배치되며, 외측에 스크류 형상의 웜이 구비된 스크류축, 상기 스크류축의 타단과 결합되며, 상기 스크류축을 지지하는 스크류지지축, 내측에 상기 웜에 정합되는 내치 웜이 구비되어 있고, 상기 스크류축 상에서 상기 하우징의 길이방향으로 상승 또는 하강하면서 회전하며, 상기 스크류축을 이탈하는 경우에 상기 스크류지지축 상에 위치하는 원기둥 형상의 스크류너트, 상기 하우징과 상기 스크류너트가 일체로 회전하도록 하고, 상기 스크류너트가 상기 스크류축 상에서 상기 상승 또는 하강하도록 하는 가 이드, 상기 스크류너트의 하면과 접촉되어 있으며, 상기 스크류너트의 상기 하강에 의하여 수축되고, 팽창 시에 상기 스크류너트에 복원력을 가하는 탄성부재, 상기 하우징의 하부를 실링하고, 상기 스크류지지축을 지지하며, 상기 탄성부재를 고정시키는 고정부재를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 자동 복귀 및 정지 기능을 갖춘 힌지장치에 있어서 힌지장치의 특정 부분에만 하중이 인가되는 것을 방지하여 힌지장치의 내구성이 높아지고, 스크류축의 길이를 조절함으로써 도어가 정지되는 위치를 개별적으로 정할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따르는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치의 길이방향 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치의 설치구조를 보여주는 분해사시도이다.
도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 내부 구성요소를 수용할 수 있도록 그 상하면이 개방되어 있으며, 그 내부는 비어 있다. 이러한 하우징(100)은 내부 구성요소를 수용하고, 후술하는 스크류 너트(120)의 측면을 지지할 수 있도록 형성되어 있으며, 원기둥 형상 또는 다각형기둥 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 그 재질은 바람직하게 플라스틱 또는 금속재료 등으로 형성된다.
이러한 하우징(100)의 일측면에는 경첩판(도면미도시) 등과 같은 결합부재가 형성될 수 있다. 이를 통하여 도어 등 가동부재에 하우징(100)이 고정되며, 가동부재가 회전운동을 하면 하우징(100)도 같이 회전운동을 하게 된다.
스크류축(110)은 하우징(100)의 내부에 형성되며, 그 외부를 절삭하여 스크류 형상으로 요철이 형성되어 있는 웜(worm)으로 되어 있다. 이러한 스크류축(110)의 일단은 상부 베어링(140)에 결합되어있고, 타단은 스크류지지축(150)에 결합되어 지지된다.
일반적으로 한 줄 또는 여러 줄의 나사선으로 되어있는 웜과 이(齒) 홈의 중앙이 오목하게 되어 있어 이것과 맞물리는 웜휠과의 한 쌍을 웜 기어(worm gear)라고 일컫는데. 본 발명의 제 1 실시예에서는 웜힐로서 이가 내부에 존재하는, 즉 내치(內齒)가 형성된 웜 내치기어가 구비된 스크류너트(120)가 사용된다. 이러한 스크류너트(120)에 대하여는 이하에서 상술하기로 한다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 스크류너트의 사시도이고, 도 3b 및 도 3c는 스크류너트의 평면도 및 길이방향의 단면도이다
스크류너트(120)는 원기둥 형상으로 형성되어 있으며, 주조의 방법을 통해 그 내부에 내치 웜(121)이 형성된다. 이러한 스크류너트(120)의 형상은 원기둥 형상에 한정되는 것은 아니며, 스크류너트(120)가 수용되는 하우징(100) 내측의 형상과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
내치 웜(121)은 스크류너트(120)가 스크류축(110) 상에서 상하로 1mm 이동 시 좌우로 1°~ 30°회전하도록 형성되어 있다.
종래에 일반적으로 사용되는 너트에도 그 내부에 웜이 형성되어 있으나, 이러한 너트는 볼트 상에서 상하로 이동 시에 좌우로 크게 회전하도록 너트와 볼트가 형성되어 있다. 너트가 볼트 상에서 상하로 이동 시 좌우로 크게 회전하므로, 너트는 단순히 볼트를 지지하는 기능만을 수행하며, 너트가 볼트 상에서 움직이는 거리는 매우 작다.
그러나, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스크류너트(120)는 상하 이동 시 좌우로 적은 각도로 회전하도록 형성되어 있으며, 스트류너트(120)는 회전하면서 스크류축(110) 상을 상하로 이동하게 된다.스크류너트(120) 내부에 존재하는 내치 웜은 절삭 등의 방법으로 이를 정확하게 만든다는 것은 극히 어려우므로, 이러한 기술적 곤란성을 극복하지 못하여 상하로 이동 가능한 스크류너트(120)의 제작이 불가능했었다. 그러나 본 발명의 제 1 실시예에 따른 내치 웜의 경우, 거푸집에 녹인 금속을 부어서 금속 재질의 제품을 만드는 주조 방법을 적용하여, 이러한 내치 웜의 제작이 가능하게 되었다.
이러한 스크류너트(120)의 내부에 존재하는 내치 웜(121)은 상술한 스크류축(110)의 외부에 형성된 스크류 형상의 요철에 정합(整合)되도록 형성되므로, 스크류너트(120)는 스크류축(110)에 형성된 요철을 따라서 스크류축(110)의 일단에서 타단까지 이동할 수 있다.
또한 스크류너트(120)가 하우징(100) 내부에서 회전하는 데 있어 정확하게 운동을 하도록 하기 위하여 가이드(130)가 형성되어 있는데, 본 발명의 제 1 실시예에 따르면 상기 가이드(130)는 금속소재로 만들어진 구 형상의 볼(130)(ball)로 구현되며, 이는 하우징(100)과 스크류너트(120)사이에 구비되어 있다. 이러한 볼(130)을 고정시키기 위하여 하우징(100)의 내측면에 하우징측 홈(101)이 형성되어 있으며, 스크류너트(120)의 외측면에는 스크류너트측 홈(122)이 구비된다. 이러한 홈(101, 122)에 볼(130)이 끼워져 있으며, 볼(130)의 일면은 하우징 측 홈(101)에 맞닿아 있고, 다른 면은 스크류 너트측 홈(122)에 맞닿아 있다. 이러한 가이드(130)에 대하여는 이하에서 상술하기로 한다.
구 형상의 볼로 구현되는 가이드(130)는 하우징(100)과 스크류너트(120)를 고정시켜 하우징(100)과 스크류너트(120)가 좌우로 동시에 회전하도록 하며, 또한, 스크류너트(120)가 하우징(100) 내부에서 상하로 자유롭게 회전하도록 한다..
본 발명의 제 1 실시예에서는 홈(101, 122)과 하나 이상의 볼(130)이 구비되어 있다. 이러한 볼(130)은 하우징(100)의 내측면에 형성된 하우징측 홈(101) 및 스크류너트(120)의 외측면에 형성된 스크류너트측 홈(122)에 끼워져 있다.
하우징측 홈(101)은 길이방향으로 하우징(100) 내측에 형성되어 있으며, 바람직하게는 스크류축(110)의 상단에 대응하는 하우징(100) 내측에서부터 스크류축(110)의 하단에 대응하는 하우징(100) 내측에까지 형성된다. 생산상의 편의 등을 위하여 하우징(100) 내측에 있어서 앞서 언급한 범위 이상으로 하우징(100) 내측에 형성될 수도 있다.
스크류너트측 홈(122)은 스크류너트(120)의 외측면에 상하방향으로 형성되며, 이러한 홈(101,121)에 볼(130)이 수용될 수 있도록, 스크류너트(120)의 상면 및 하면과 연결되지 않도록 형성된다.
그 결과, 하우징(100)과 스크류너트(120)가 서로 고정되어, 하우징(100)이 좌우방향으로 회전하면 스크류너트(120)도 하우징(100)과 같은 방향으로 동시에 회전하게 된다.
스크류너트(120)는 상하방향으로 자유롭게 이동이 가능하므로, 이와 같이 스크류너트(120)가 좌우로 회전 시 스크류너트(120)는 스크류축(110)축을 따라 상하로 이동하게 된다.
상부 베어링(140)은 하우징(100) 상면의 개구부 쪽에 위치하며, 하우징(100)상면 쪽에 위치하는 스크류축(110)의 말단에 결합되어 있다. 상부 베어링(140)은 하우징(100)이 스크류축(110) 및 스크류지지축(150)을 중심으로 회전운동하는 것을 원할하게 하며, 또한 하우징(100) 상면의 개구부를 밀폐하여 구성요소가 밖으로 쏟아지는 것을 방지한다.
스크류지지축(150)은 상술한 스크류축(110)을 지지하며, 일단은 스크류축(100)에 결합되어 있고 타단은 하부 베어링 및 밀폐부재(180)에 결합되어 있다. 이러한 스크류지지축(150) 둘레에는 탄성부재(160)가 형성되어 있으며, 스크류지지축(150)에 의하여 탄성부재(160)가 기울어지지 않고 똑바로 지지된다.
하우징(100)과 결합된 도어가 열리는 동안에 스크류너트(120)가 스크류축(110)상에서아래로 이동하며, 도어가 완전히 열리게 되면 스크류너트(120)는 스크류축(110)을 지나 스크류지지축(150)상에 위치하게 된다.
스크류지지축(150)에는 웜이 존재하지 않으므로, 스크류너트(120)가 더 이상 상승 또는 하강하지 않게 되며, 이에 따라 하우징도 더 이상 회전을 하지 않고 고정되므로, 완전히 열린 도어가 정지되게 된다.
탄성부재(160)는 스프링 등과 같은 탄성을 갖는 재료로 형성되며, 그 일단은 스크류너트(120)와 맞닿아있고, 타단은 하부 베어링(170)과 맞닿아있다.
사용자가 도어를 여는 경우에, 도어의 회전운동에 의하여 하우징(100)이 회전하게 되고, 가이드에 의해 하우징(100)과 고정된 스크류너트(120)가 하우징(100)과 동일한 방향으로 동시에 스크류축(110) 상에서 회전운동을 한다.
이 때, 스크류너트(120)가 하강하며, 이에 따라 스크류너트(120)의 하면에 위치하는 탄성부재(120)가 압축되는데, 이러한 스크류너트(120)의 회전 및 하강은 도어가 열리는 각도가 증가함에 따라 스크류축(110)의 말단까지 계속된다. 스크류너트(120)가 계속 하강하게 되면, 스크류너트(120)는 스크류축(110)을 이탈하여 스크류지지축(150)상에 위치하게 된다. 이 때 스크류지지축(150)에는 내치 웜(121)이 존재하지 않으므로, 스크류너트(120)가 더 이상 하강하지 않게 된다.
위에서 서술한 바와 같이, 스크류너트(120)가 스크류축(110)을 이탈하여 스크류지지축(150) 상에 존재하게 되면, 스크류너트(120)가 더 이상 회전운동을 하지 않으므로, 하우징(100)도 회전운동을 하지 않게 되고, 그 결과 하우징(100)과 연결된 도어도 더 이상 회전을 하지 않고 정지되게 된다.
이 때, 사용자가 도어를 닫는 방향으로 도어에 약간의 힘을 가하면, 스크류너트(120)의 상부가 스크류축(110)에 진입하게 되며, 탄성부재(160)의 복원력에 의하여 스크류너트(120)가 스크류축을 따라 나선형으로 상승하는 회전운동을 한다. 그 결과 하우징(100)이 상술한 도어를 열 때와는 반대 방향으로 회전하게 되고, 하우징(100)과 결합된 도어가 자동으로 닫히게 된다.
이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치의 동작은 후술하기로 한다.
하부 베어링(170)은 하우징(100)의 하면 개구부쪽에 위치하며, 스크류지지축(150)의 말단부에 존재한다. 하부 베어링(170)은 탄성부재(160)와 맞닿아있어, 탄성부재(160)를 지지하는 역할을 하며, 하우징(100)이 스크류축(110) 및 스크류지지축(150)을 중심으로 원할하게 회전할 수 있도록 한다.
고정부재(180)는 하우징(100)의 하면 개구부 방향에 존재하며, 스크류지지축(150)의 말단과 결합되어 있다. 이러한 고정부재(180)는 스크류지지축(150)과 탄성부재(160), 하부 베어링(170)을 고정하는 기능을 한다. 본 발명의 제 1 실시예에서는 하우징(100)의 하면 개구부에 고정부재(180)로 볼트를 사용하여, 스크류지지축(150) 및 탄성부재(160) 등을 고정한다.
이외에도, 스크류축(110)의 상단 또는 스크류지지축(150)의 하단에 고정부재(도면 미도시)가 더 포함될 수 있다. 이러한 고정부재는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 힌지장치를 문틀 등의 일정한 지지부재에 고정시키는 역할을 수행한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 힌지장치에 있어서 스크류너트 및 탄성부재의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 4a는 도어가 닫혀 있는 경우에 있어서, 스크류축(110), 스크류너트(120), 스크류지지축(150) 및 탄성부재(160)를 보여주고 있다.
사용자가 도어를 열면 도어와 하우징(100)은 결합되어 있으므로, 도어의 회전에 따라 하우징(100)이 회전한다. 하우징(100)이 회전하면, 가이드에 의해 하우 징(100)과 스크류너트(120)가 고정되어 있으므로, 하우징(100)및 스크류너트(120)가 회전력을 받게된다. 그 결과, 스크류축(110)상에서 하우징(100)과 스크류너트(120)가 동시에 회전하게 되며, 스크류너트(120)는 하우징(100) 내부에서 상하운동이 가능하므로, 스크류너트(120)가 하우징(100) 내부에서 스크류축(110)을 따라 하강하게 된다.
상술한 바와 같이 스크류축(110)에는 웜이 존재하고, 스크류너트(120)는 이러한 웜과 정합하는 내치 웜(121)이 형성되어 있으므로, 스크류너트(120)가 회전력을 받으면 스크류축(110)을 이탈할 때까지 스크류축(110)에 맞물려 아래로 하강하는 회전운동을 하는데, 이러한 스크류너트(120)의 회전운동에 의하여 하부 베어링(170)에 의해 지지되고 있는 탄성부재(160)가 압축된다.
이러한 탄성부재(160)로 본 발명의 제 1 실시예에서는 스프링이 사용되는데, 스프링은 일정정도 압축되어 본 발명의 제 1 실시예에 따른 힌지장치 내에 삽입된다. 그 결과, 도어를 여는 경우에 스프링의 탄성에 따른 일정한 복원력보다 강한 힘을 스크류너트(120)에 가하여야 한다.
도 4b에서는 도어가 완전히 열린 경우에 있어서, 스크류축(110), 스크류너트(120), 스크류지지축(150) 및 탄성부재(160)를 보여주고 있다.
도어가 완전히 열리면, 도 4b에서 도시된 바와 같이 스크류너트(120)가 스크류축(110)을 이탈하여, 스크류지지축(150)상에 위치하게 된다. 스크류너트(120)에 존재하는 내치 웜(121)에 정합되는 웜이 스크류지지축(150)에는 형성되어 있지 않으므로, 스크류너트(120)는 더 이상 상승 또는 하강하는 회전운동을 하지 않는다. 이 때가 스크류너트(120)가 가장 아래로 내려간 위치이므로, 탄성부재(160)가 가장 많이 압축된다.
이 때에는 스크류너트(120)가 더 이상 회전하지 않으므로, 하우징(100)이 회전하지 않고, 이에 따라 하우징(100)과 연결된 도어가 더 이상 회전하지 않으므로, 도어가 정지되게 된다.
도 4c에서는 도어가 자동 복귀하는 경우에 있어서, 스크류축(110), 스크류너트(120), 스크류지지축(150) 및 탄성부재(160)를 보여주고 있다.
도 4b에서와 같이 도어가 정지되어 있는 경우에, 사용자가 도어가 닫히는 방향으로 도어에 약간의 회전력을 인가하면, 이러한 회전력이 하우징(100)을 통해 스크류너트(120)에 전달되므로 스크류너트(120)의 상면이 스크류축(110)에 복귀하게 된다.
이 때, 탄성부재(160)가 압축되어 있으므로, 탄성부재(160)가 복원되기 시작하고, 이러한 탄성부재(160)의 복원력에 기인하여 스크류너트(120)가 계속적으로 상승하는 회전운동을 한다. 스크류너트(120)는 가이드에 의해 하우징(100)과 고정되어 있으므로, 스크류너트(120)가 회전함에 따라 하우징(100)이 회전하며, 이러한 하우징(100)은 도어가 열릴 때 회전하는 방향과 정반대로 회전하게 된다. 이와 같이 스크류너트(120)가 탄성부재(160)의 복원력에 따라 상승하는 회전운동이 이루어짐에 따라, 하우징(100)이 도어가 열릴 때와 반대 방향으로 회전하고, 이에 따라 도어가 자동으로 닫히게 된다.
도 5a 및 도5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치가 경첩용 힌지 장치에 적용할 때의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5a 및 도5b에서는 벽, 냉장고 본체 및 노트북 본체와 같은 지지부재(500), 지지부재(500)와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 힌지장치(540)를 결합시키는 지지측 경첩판(510), 도어, 냉장고 도어 및 노트북 상면 도어와 같은 가동부재(520), 이러한 가동부재(520)를 본 발명의 제 1 실시예에 따른 힌지장치(540)와 결합시키는 가동측 경첩판(530)이 도시되어 있다.
사용자가 도 5a와 같이 닫혀있는 개폐장치를 열기 위해 가동부재(520)에 힘을 가하면 가동부재(520)가 열리게 되는데, 개폐장치가 완전히 열리면 가동부재(520)는 지지부재(500)와 개방각도 α의 각도를 유지하면서 정지되게 된다.
여기서 개방각도 α는 힌지장치(540) 내의 스크류축(110) 상에서의 하강하는 스크류너트(120)의 나선형 회전운동이 종료되어, 스크류너트(120)가 스크류지지축(150)상으로 이탈될 때까지 하우징(100)의 회전에 의하여 가동부재(520)가 회전한 각도를 뜻한다.
이러한 개방각도 α는 스크류축(110)이 길어질수록 증가하고, 반대로 스크류축(110)이 짧아질수록 감소한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치를 개별 개폐장치에 적용하는 경우에 스크류축(110)의 길이를 조절함으로써, 각각의 적용예에 적합하게 지지부재(500)와 가동부재(520)사이의 개방각도 α의 크기를 변경시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지 장치의 길이방향 단면도이다.
도 6에서 도시되는 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치는 하우징(100), 스크류축(110), 스크류너트(120), 가이드, 상부 베어링(140), 스크류지지축(150), 탄성부재(160), 하부 베어링(170) 및 고정부재(180)를 포함하는데 이러한 구성요소는 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 여기에서는 그 설명을 생략하기로 한다.
다만, 하우징(100)의 내부에는 오일 등의 유체가 채워져 있고, 이러한 유체가 유동할 수 있는 유로(102)가 형성되어 있으며, 유로(102)는 적어도 두 개의 개방구를 갖는다. 유로(102)의 제 1 개방구(103)는 하우징(100)의 상부 개방부와 스크류너트(120)사이의 하우징(100)의 제 1 영역에 존재하며, 유로(102)의 제 2 개방구(104)는 스크류너트(120)와 고정부재(180) 사이의 하우징(100)의 제 2 영역에 존재한다.
사용자가 도어를 열면, 하우징(100)이 회전하고 이에 따라 하우징(100)과 가이드에 의해 고정되어 있는 스크류너트(120)가 나선형으로 하강하는 회전운동을 한다. 이 때 하우징(100) 내부에 오일 등과 같은 유체를 채워두면 스크류너트(120)가 유체에 의하여 발생하는 저항력을 극복하고 하강하는 회전운동하므로 하강속도가 감소하게 되며, 이에 의하여 도어의 개폐장치가 급격한 속도로 열리는 것이 방지된다.
이 경우에, 스크류너트(120)가 하강함에 따라 스크류너트(120)와 하부 베어링(170) 사이에 존재하는 유체는 유로(102)의 제 2 개방구(104)를 통하여 유 로(101) 내로 유입되고, 이는 유로(102)의 제 1 개방구(103)를 통하여 하우징(100) 내부로 다시 유입된다.
사용자가 도어를 완전히 열고 난 이후에 정지되어 있는 도어에, 도어의 개폐장치가 닫히는 방향으로 약간의 회전력을 인가하면, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치에 의하여 도어의 개폐장치는 자동으로 닫히게 된다.
이 때, 하우징(100)이 도어가 열릴 때와 반대의 방향으로 회전하고, 이에 따라 하우징(100)도 도어의 개폐장치와 동일한 방향으로 회전하며, 가이드에 의하여 하우징(100)에 고정되어 있는 스크류너트(120)는 탄성부재(160)의 복원력에 기인하여 나선형으로 상승하는 회전운동을 한다.
스크류너트(120)가 상승함에 따라 스크류너트(120)와 상부 베어링(140) 사이에 존재하는 유체에 의하여 저항력이 발생하게 되고, 이러한 저항력을 극복하고 스크류너트(120)가 상승하므로 상승속도가 느려지고, 따라서 도어 개폐장치가 완만하게 닫히게 된다.
이 경우에, 스크류너트(120)가 상승함에 따라 스크류너트(120)와 상부 베어링(140) 사이에 존재하는 유체는 유로(102)의 제 1 개방구(103)를 통하여 유로(102) 내로 유입되고, 이는 유로(102)의 제 2 개방구(104)를 통하여 하우징(100) 내부로 다시 유입된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖춘 힌지장치는 상부 밀폐부재(190) 및 하부 밀폐부재(191)을 포함하는데, 상부 밀폐부 재(190)는 상부 베어링(140)의 상면에 존재하며, 하우징(100)의 상면 개구부를 밀폐하여 하우징(100) 내부에 존재하는 오일 등의 유체가 외부로 누출되는 것을 방지한다.
하부 밀폐부재(191)는 고정부재(180)의 하면에 존재하며, 하우징(100)의 하면 개구부를 밀폐하여 하우징(100) 내부에 존재하는 오일 등의 유체가 외부로 누출되는 것을 방지한다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치의 길이방향 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치의 설치구조를 보여주는 분해사시도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 힌지장치는 대부분의 구성요소가 본 발명의 제 1 실시예에 따른 힌지장치와 공통되므로, 이하에서는 차이점에 관하여 주로 기술하기로 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 의하면, 스크류너트(123)가 사각기둥 형상으로 형성된다. 이러한 스크류너트(123)의 기능은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하다.
본 발명의 제 1 실시예에서는 원기둥 형상의 스크류너트(120)가 좌우로 회전하지 않도록 가이드가 형성되어 있으며, 하우징(100) 및 스크류너트(120)에 형성된 홈(101, 122) 및 이러한 홈(101, 122)에 끼워진 볼(130)이 가이드로서의 기능을 수행하였다.
그러나, 본 발명의 제 3 실시예에서는 스크류너트(123)의 형상과 동일하게 하우징(105)의 내측을 내부가 비어있는 사각기둥으로 형성함으로써, 스크류너 트(123)가 좌우로 회전할 수 없도록 하였다. 또한, 하우징(105) 내측의 형상과 스크류너트(123)의 형상이 동일하므로, 스크류너트(123)는 하우징(105) 내측에서 자유롭게 상하로 이동이 가능하므로, 본 발명의 제 3 실시예에서는 가이드가 구비되지 않는다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 힌지장치에 있어서도, 스크류너트(123)의 내부에 본 발명의 제 1 실시예와 동일하게 내치 웜(121)이 형성되어 있으며, 또한 하우징(105) 내부에 본 발명의 제 1 실시예와 동일하게 스크류축(110), 스크류지지축(150) 및 탄성부재(160)가 구비되어 있다.
다만, 하우징(105)의 내부가 사각기둥 형상이므로, 이러한 하우징(105)을 밀폐하는 상부 베어링(141), 하부 베어링(171) 및 고정부재(181) 또한 사각기둥 형상으로 형성될 수 있다. 그러나 상부 베어링(141), 하부 베어링(171) 및 고정부재(181)의 형상이 반드시 사각기둥 형상으로 한정되는 것은 아니며, 하우징(105)을 밀폐하고 내부 구성요소를 지지하는 기능을 수행할 수 있다면 원기둥 형상 등으로도 형성될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에서는 스크류너트(123)가 사각기둥 형상으로 형성되었으나, 이에 한하지 않으며 다양한 다각기둥 형상으로 형성될 수 있다.
스크류너트(123)가 다각기둥으로 형성된 경우에 하우징(105)의 내부 또한 이와 동일한 형상으로 형성함으로써, 본 발명의 기술적 사상을 충실히 구현할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하 는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정하여져야만 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치의 길이방향 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치의 설치구조를 보여주는 분해사시도.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 스크류너트의 사시도.
도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 스크류너트의 평면도.
도 3c는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 스크류너트의 길이방향의 단면도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 힌지장치에 있어서 스크류너트 및 탄성부재의 동작을 나타내는 개략도.
도 5a 및 도5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치가 경첩용 힌지 장치에 적용할 때의 동작을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치의 길이방향 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치의 길이방향 단면도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치의 설치구조를 보여주는 분해사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 하우징 101 : 하우징측 홈
102 : 유로 103 : 제 1 개방구
104 : 제 2 개방구 110 : 스크류축
120 : 스크류너트
121 : 내치 웜 122 : 스크류너트측 홈
130 : 가이드 140 : 상부 베어링
150 : 스크류지지축 160 : 탄성부재
170 : 하부 베어링 180 : 고정부재
190 : 상부 밀폐부재 191 : 하부 밀폐부재

Claims (12)

  1. 하우징 내부에 배치되며, 외측에 스크류 형상의 웜이 구비된 스크류축;
    상기 스크류축의 타단과 결합되며, 상기 스크류축을 지지하는 스크류지지축;
    내측에 상기 웜에 정합되는 내치 웜이 구비되어 있고, 상기 스크류축 상에서 상기 하우징의 길이방향으로 상승 또는 하강하면서 회전하며, 상기 스크류축을 이탈하는 경우에 상기 스크류지지축 상에 위치하는 원기둥 형상의 스크류너트;
    상기 하우징과 상기 스크류너트가 일체로 회전하도록 하고, 상기 스크류너트가 상기 스크류축 상에서 상기 상승 또는 하강하도록 하는 가이드;
    상기 스크류너트의 하면과 접촉되어 있으며, 상기 스크류너트의 상기 하강에 의하여 수축되고, 팽창 시에 상기 스크류너트에 복원력을 가하는 탄성부재;
    상기 하우징의 하부를 실링하고, 상기 스크류지지축을 지지하며, 상기 탄성부재를 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 웜 내치기어를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드는,
    상기 하우징 내측에 상기 하우징의 길이 방향으로 구비된 하나 이상의 하우징측 홈;
    상기 스크류너트의 외측면에 구비되며, 상기 하우징측 홈과 대응되는 방향으로 구비된 하나 이상의 스크류너트측 홈; 및
    상기 하우징측 홈 및 상기 스크류너트측 홈 사이에 배치되는 하나 이상의 볼을 포함하는, 웜 내치기어를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  3. 내측면이 내부가 비어 있는 다각기둥 형상으로 형성된 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 외측에 스크류 형상의 웜이 구비된 스크류축;
    상기 스크류축의 타단과 결합되며, 상기 스크류축을 지지하는 스크류지지축;
    상기 하우징과 동일한 상기 다각기둥 형상으로 형성되며, 내측에 상기 웜에 정합되는 내치 웜이 구비되어 있고, 상기 스크류축 상에서 상기 하우징의 길이방향으로 상승 또는 하강하면서 상기 하우징과 일체로 회전하며, 상기 스크류축을 이탈하는 경우에 상기 스크류지지축 상에 위치하는 스크류너트;
    상기 스크류너트와 접촉되어 있으며, 상기 스크류너트의 상기 하강에 의하여 수축되고, 팽창 시에 상기 스크류너트에 복원력을 가하는 탄성부재;
    상기 하우징의 하부를 실링하고, 상기 스크류지지축을 지지하며, 상기 탄성부재를 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 웜 내치기어를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 스크류축의 일단과 결합되며, 상기 하우징의 상부를 실링하고, 상기 하우징의 회전을 지원하는 상부 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 웜 내치 기어를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 스크류지지축의 일단과 결합되며, 상기 탄성부재를 지지하고, 상기 하우징의 회전을 지원하는 하부 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 웜 내치기어를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 탄성부재는 수축시에 복원력을 갖으며 금속 소재로 형성된 스프링인 것을 특징으로 하는, 웜 내치기어를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 하우징의 하부에 결합되는 볼트인 것을 특징으로 하는, 웜 내치기어를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징의 내부에 형성되며, 상기 하우징 내부에 채워진 유체의 이동이 가능한 관으로 형성된 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 웜 내치기어를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유로는 상기 하우징의 상부 개방부와 상기 스크류너트 사이의 제 1 영역에 하나 이상의 개방구를 갖고, 상기 스크류너트와 상기 고정부재 사이의 제 2 영역에 하나 이상의 개방구를 갖는 것을 특징으로 하는, 웜 내치기어를 이용하는 자동 복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 하우징의 상부를 실링하고, 상기 하우징의 회전을 지원하는 상부 베어링의 상면에 존재하며, 상기 하우징의 상부를 밀폐시켜 상기유체의 누출을 방지하는 상부 밀폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 웜 내치기어를 이용하는 자동복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정부재의 하면에 존재하며, 상기 하우징의 하부를 밀폐시켜 상기 유체의 누출을 방지하는 하부 밀폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 웜 내치기어를 이용하는 자동복귀 및 정지 기능을 갖는 힌지장치
  12. 삭제
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