KR101612962B1

KR101612962B1 - 접이형 휴대 단말기의 프리 스톱 힌지 장치

Info

Publication number: KR101612962B1
Application number: KR1020100000746A
Authority: KR
Inventors: 정영준; 성해원; 박성선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2016-04-18
Also published as: US8634548B2; US20110165921A1; KR20110080492A; CN201657053U

Abstract

본 발명에는 접이형 휴대 단말기에 채용되는 프리 스톱 힌지 장치가 개시된다. 개시된 힌지 장치는 힌지 하우징; 상기 힌지 하우징에 수용되어 프리 스톱 동작을 제공하는 구동부; 및 상기 구동부를 상기 힌지 하우징에 구속시키는 힌지 샤프트를 포함하고, 상기 구동부는 몸체 일면에 형성된 내부 캠과, 상기 내부 캠으로부터 방사 방향으로 외측에 형성되며, 상기 내부 캠과 대치하는 외부 캠으로 구성되어서 회전하는 구동 캠; 및 상기 내부 캠과 대면하게 배치되어 함께 슬라이딩하는 내부 골과, 상기 외부 캠과 대면하게 배치되어 함께 슬라이딩하는 외부 골로 구성되어 상기 구동 캠의 회전에 따라서 슬라이딩하는 종동 캠을 포함한다.

Description

접이형 휴대 단말기의 프리 스톱 힌지 장치{FREE STOP HINGE APPARATUS FOR FOLDING-TYPE MOBILE PHONE}

본 발명은 셀룰러 폰, 스마트 폰 등을 포함하는 휴대 단말기의 힌지 장치에 관한 것으로서, 특히 접이형 휴대 단말기의 프리 스톱 힌지 장치에 관한 것이다.

통상적으로 휴대 단말기라 함은 노트북, 피디에이, 무전기, MP3, PMP, 셀룰러 폰, 스마트 폰 등을 포함한다. 이러한 휴대 단말기 중, 셀룰러 폰이나 스마트 폰은 경량이면 소형이어야 휴대가 편리하고, 특히 멀티미디어 환경이 도래해서 단순한 음성 통화나 단문 메시지 전송 뿐만 아니라, 화상 통화나, 게임, 주문형 비디오, 티브이 시청 등이 필요하면서, 보다 많은 모드에서 시청이 편리한 휴대 단말기로 발전되어가는 추세에 있다.

보편화된 휴대 단말기는 바형, 접이형 또는 슬라이딩형 휴대용 단말기가 주류를 이루는데, 특히, 접이형 휴대 단말기는 본체와 폴더를 회전가능하게 연결하기 위한 힌지 장치가 필수적으로 장착된다. 셀룰러 폰과 같은 접이형 휴대 단말기에 채용되는 힌지 장치는 반 자동 힌지 장치로서, 힌지 샤프트, 힌지 캠, 힌지 스프링 및 이들을 수용하는 하우징 등으로 구성된다.

언급된 반자동 힌지 장치는 본체에 폴더가 힌지 장치에 의해 회전가능하게 연결되는 바, 상기 힌지 장치는 폴더를 반자동으로 개폐하는 구동력을 제공한다. 즉, 상기 반자동 힌지 장치는 본체에 폴더가 대략 0도에서 10도 내외에서는 본체쪽에 닫히려는 힘을 제공해야 하고, 대략 10도에서 170도 까지는 열리려는 힘을 제공해야 하며, 대략 170도 내외에서는 정지힘을 제공해야 한다.

도 1에는 접이형 휴대 단말기가 도시되었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 접이형 휴대 단말기는 본체(10)와, 폴더(20)와 상기 본체(10)에 폴더(20)를 회전가능하게 연결하여 상기 폴더(20)를 반자동으로 개폐시키는 힌지 장치(30)로 구성된다. 상기 본체(10) 내면(101)에는 다수의 키들로 구성된 키패드(100)가 구비되고, 상기 폴더(20) 내면에는 미도시된 표시부와 스피커 장치가 구비된다.

상기 힌지 장치(30)는 미도시된 힌지 더미와, 힌지 모듈(30;도 2에 도시됨) 및 다수 개의 힌지 아암들로 구성되는 바, 상기 아암들은 한 쌍의 사이드 힌지 아암(110,112)과, 상기 사이드 힌지 아암 (110,112)사이에 배치되어서 상기 힌지 장치에 의해 결합되는 센터 힌지 아암(210)으로 구성된다. 상기 힌지 장치(30)는 하나의 힌지 더미와, 하나의 힌지 모듈(H)을 포함하는데, 상기 미도시된 힌지 더미와 힌지 모듈(H)은 상기 센터 힌지 아암(210)에 내장된다. 도 1에는 상기 힌지 모듈의 구동 캠의 샤프트부(342) 일부 및 미도시된 힌지 더미의 샤프트부가 결합되기 위한 하나의 사이드 힌지 아암(112)에 형성된 구멍(113)의 노출된 상태가 도시되었다.

도 2에는 접이형 휴대 단말기에 채용되는 힌지 모듈(H)이 도시되었다. 도 2 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 힌지 모듈(H)은 힌지 하우징(310)에 후술하는 구동 캠(340), 종동 캠(350), 힌지 스프링(320), 힌지 샤프트(330)가 수용된다. 상기 힌지 스프링(320)은 상기 구동 캠(340)과, 종동 캠(350)을 밀착시키는 힘을 제공하고, 상기 힌지 샤프트(330)는 구동 캠(340), 종동 캠(350) 및 힌지 스프링(320)을 상기 힌지 하우징(310)에 구속시킨다.

도 4a, 도 4b에는 이러한 종래의 힌지 모듈에 채용되는 구동부, 구체적으로 구동 캠(340)과 종동 캠(350)이 각각 도시되었다. 도시된 구동 캠(340)과 종동 캠(350)은 약 180도에서 폴더에 정지힘을 제공한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 구동 캠(340)은 종동 캠(350)과 마주보게 배치되어 맞물리는 캠 운동을 하는 부재로서, 산 형상의 돌출부(343,344)가 한 쌍으로 구성된다. 상기 각각의 돌출부(343,344)는 구동 캠 몸체(341)에서 힌지축 방향으로 돌출된다. 상기 한쌍의 돌출부(343,344) 사이에는 자동적으로 홈 형상의 골형부(345,346)가 한 쌍 형성된다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 종동 캠(350)은 한 쌍의 골형부(354,355), 즉 홈형상의 리세스가 형성된다. 상기 골형부(354,355)는 상기 돌출부(343,344)와 맞물리는 구성으로서, 상기 돌출부(343,344)가 상기 골형부(354,355)와 맞물리 때에 폴더는 정지힘을 제공받는다. 힌지 장치의 개폐 동작에 따른 선도가 도 5에 도시되었다.

그러나, 상기와 같은 휴대 단말기에 채용되는 힌지 장치의 구동부는 한 쌍의 돌출부와, 한 쌍의 골형부를 구비하여 180도 정도에서 폴더의 정지동작을 제공하기 때문에, 폴더의 정지 동작이 닫힐 때와 열릴 때를 제외하고는 정지된 힘을 제공할 수 없다. 즉, 접이형 휴대 단말기에서 폴더는 정지할 수 있는 위치가 도 5에 도시된 바와 같이, 닫힌 상태와 열린 상태, 즉 2군데(약 0도와 180도)를 제외하고는 정지시킬 수 없어서, 다양한 휴대 단말기 모드에서 사용하기에 불편한 문제가 있다.

특히, 현재 멀티미디어 환경에서 시청이 편리하다는 의미는 키 조작이 편리하고, 표시부에 디스플레이된 데이터 보기가 편리하다는 것을 의미하는 데, 유저의 입장에서 표시부에 디스플레이된 데이터 보기는 다양한 각도가 요구되고 있는 실정이다.

다양한 각도에서 폴더가 정지할 수 있는 힘을 제공하는 힌지 장치를 프리 스톱 힌지 장치라 한다.

이러한 종래의 프리 스톱 힌지 장치의 구동 캠과, 종동 캠이 도 6a, 도 6b에 각각 도시되었다.

도 6a, 도 6b에 도시된 바와 같이, 종래의 프리 스톱 힌지 장치에 채용된 구동 캠(360)은 단일 돌출부(362)를 구비하고, 종동 캠(370)은 단일 골형부(372)를 구비한다. 상기 돌출부(362)는 골형부(372)에 맞물려서 캠 동작을 수행한다. 이러한 힌지 장치는 정지 동작이 대략 0도 또는 360도에서 폴더의 정지힘을 제공하는 구조였다. 상기 구동 캠(360)과 종동 캠(370)이 채용된 힌지 장치의 개폐 동작에 따른 선도가 도 7에 도시되었다.

그러나, 상기와 같은 프리 스톱 힌지 장치는 캠 동작이 안정하지 못하고, 따라서 폴더의 개폐 동작이 불안정한 문제가 있다. 하나의 구동부의 돌출부와, 하나의 돌출부와 맞물려 캠동작을 수행하는 골형부는 폴더의 개폐에 따라서 발생하는 캠 동작의 불균형이 발생되어서, 힌지 장치의 불안정한 개폐 동작의 한 원인이 되는 문제가 있다. 이러한 상태가 발전되면, 상기 힌지 장치의 아암들이나 힌지 모듈에 과도한 스트레스가 발생되어서, 결국은 균열 현상이 발생된다.

본 발명은 다양한 각도에서 폴더의 정지 상태 제공이 유리하여, 사용하기에 편리한 휴대 단말기의 프리 스톱 힌지 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 휴대 단말기의 힌지 장치에서, 안정적인 폴더의 개폐 동작을 제공하는 프리 스톱 힌지 장치를 제공함에 있다.

따라서, 본 발명은 본체와, 폴더와, 상기 본체와 폴더를 힌지축을 중심으로 회전가능하게 연결시키는 접이형 휴대 단말기의 프리 스톱 힌지 장치에 있어서, 상기 프리 스톱 힌지 장치는 힌지 하우징; 상기 힌지 하우징에 수용되어 프리 스톱 동작을 제공하는 구동부; 및 상기 구동부를 상기 힌지 하우징에 구속시키는 힌지 샤프트를 포함하고, 상기 구동부는 몸체 일면에 형성된 내부 캠과, 상기 내부 캠으로부터 방사 방향으로 외측에 형성되며, 상기 내부 캠과 대치하는 외부 캠으로 구성되어서 회전하는 구동 캠; 및 상기 내부 캠과 대면하게 배치되어 함께 슬라이딩하는 내부 골과, 상기 외부 캠과 대면하게 배치되어 함께 슬라이딩하는 외부 골로 구성되어 상기 구동 캠의 회전에 따라서 슬라이딩하는 종동 캠을 포함한다.

또한, 본 발명은 본체와, 폴더와, 상기 본체와 폴더를 힌지축을 중심으로 회전가능하게 연결시키는 접이형 휴대 단말기의 프리 스톱 힌지 장치에 있어서, 중심에 힌지 구멍이 힌지축 방향으로 연장되고, 몸체 일면에 형성된 내부 캠과, 상기 내부 캠으로부터 방사 방향으로 외측에 형성되며, 상기 내부 캠과 대치하는 외부 캠으로 구성되어 회전하는 구동 캠; 및 중심에 힌지 구멍이 힌지축 방향으로 연장되고, 상기 내부 캠과 대면하는 내부 골과, 상기 외부 캠과 대면하는 외부 골로 구성되어 상기 구동 캠의 회전에 따라서 슬라이딩하는 종동 캠을 포함한다.

또한, 본 발명은 본체와, 폴더와, 상기 본체와 폴더를 힌지축을 중심으로 회전가능하게 연결시키는 접이형 휴대 단말기의 프리 스톱 힌지 장치에 있어서, 몸체 일면에 형성된 내부 캠과, 상기 내부 캠으로부터 방사 방향으로 외측에 형성되며, 상기 내부 캠과 대치하는 외부 캠으로 구성되어 회전하는 구동 캠; 및 상기 내부 캠과 대면하게 배치되어 함께 슬라이딩하는 내부 골과, 상기 외부 캠과 대면하게 배치되어 함께 슬라이딩하는 외부 골로 구성되어 상기 구동 캠의 회전에 따라서 슬라이딩하는 종동 캠을 포함하고, 상기 종동 캠은 상기 힌지축 방향으로 리세스된 단차 형상으로 구성되며, 상기 내부 골과 대치하는 곳에 형성된 내부 걸림턱; 및 상기 힌지축 방향으로 리세스된 단차 형상으로 구성되며, 상기 외부 골과 대치하는 곳에 형성된 외부 걸림턱으로 구성된다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명에 힌지 장치는 유저가 원하는 각도로 폴더를 정지시킬 수 있어서 편리하고, 프리 스톱 힌지 장치의 캠 동작이 안정적이라서, 폴더의 개폐 동작이 안정적이다.

도 1은 접이형 휴대 단말기를 나타내는 분리 사시도.
도 2는 접이형 휴대 단말기에 채용되는 조립된 종래의 힌지 모듈 외관을 나타내는 사시도.
도 3a는 종래의 힌지 모듈에 채용되는 힌지 하우징을 나타내는 사시도.
도 3b는 종래의 힌지 모듈에 채용되는 힌지 스프링을 나타내는 사시도.
도 3c는 종래의 힌지 모듈에 채용되는 힌지 샤프트를 나타내는 사시도.
도 4a는 종래의 힌지 모듈에 채용된 종래의 제1실시 예에 따른 구동 캠을 나타내는 사시도.
도 4b는 종래의 힌지 모듈에 채용된 종래의 제1실시 예에 따른 종동 캠을 나타내는 사시도.
도 5는 종래의 제1실시 예에 따른 힌지 모듈이 채용된 휴대 단말기에서, 180도에서 클릭감을 나타내는 선도로서, 가로축은 골의 형상을 펼쳤을 때를 나타내고, 세로축은 회전 각도를 나타낸다.
도 6a는 종래의 힌지 모듈에 채용된 종래의 제2실시 예에 따른 구동 캠을 나타내는 사시도.
도 6b는 종래의 힌지 모듈에 채용된 종래의 제2실시 예에 다른 종동 캠을 나타내는 사시도.
도 7은 종래의 제2실시 예에 따른 힌지 모듈이 채용된 휴대 단말기에서, 프리 스톱이 되는 상태를 나타내는 선도로서, 가로축은 골의 형상을 펼쳤을 때를 나타내고, 세로축은 회전 각도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 힌지 모듈의 외관을 나타내는 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 힌지 모듈의 구성을 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 제1실시 예에 따른 힌지 모듈에 채용되는 구동 캠을 나타내는 사시도.
도 11은 본 발명의 제1실시 예에 따른 힌지 모듈에 채용된 종동 캠을 나타내는 사시도.
도 12는 본 발명의 제2실시 예에 따른 힌지 모듈에 채용된 구동 캠을 나타내는 사시도.
도 13은 본 발명의 제2실시 예에 따른 힌지 모듈에 채용된 종동 캠을 나타내는 사시도.
도 14는 본 발명의 제2실시 예에 따른 힌지 모듈이 채용된 휴대 단말기에서, 클릭감을 제공하며, 프리 스톱이 되는 상태를 나타내는 선도로서, 가로축은 골의 형상을 펼쳤을 때를 나타내고, 세로축은 회전 각도를 나타낸다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 접이형 휴대 단말기에 채용된 프리 스톱 힌지 장치의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구동 캠(40; 도 10에 도시됨)과 종동 캠(50; 도 11에 도시됨)이 채용된 힌지 모듈은 힌지 하우징(310)을 중심으로 일측면으로 힌지 샤프트(330)의 단이 노출되고, 타단면으로 구동 캠의 샤프트부(400)가 노출된다. 상기 샤프트부(400)는 사이드 힌지 아암에 결합되기 위한 구성이다. 상기 힌지 하우징(310)에는 구동부 및 상기 구동부를 힌지 하우징(310)에 구속시키는 힌지 샤프트(330)가 수용된다. 언급된 구동부는 후술하는 구동 캠과 종동 캠을 포함한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 힌지 모듈은 힌지 하우징(310) 일측면을 기준으로 구동 캠(40), 종동 캠(40), 힌지 스프링(320) 및 상기 구성부품들을 관통하게 배치되어 상기 힌지 하우징(310)에 구속시키는 힌지 샤프트(330)로 구성된다. 상기 구동 캠(40)의 샤프트부(400)는 상기 힌지 하우징(310)에서 외부쪽에 배치된다. 상기 힌지 스프링(320)은 상기 구동 캠(40)과 종동 캠(50)에 밀착시키는 힘을 제공한다. 폴더의 회전에 따라서, 상기 구동 캠(40)이 회전하면, 상기 종동 캠(50)은 상기 구동 캠(40)과 캠 운동을 하면서 상기 힌지 하우징(310) 내에서 슬라이딩 이동을 한다. 물론, 상기 힌지 스프링(320)은 상기 힌지 하우징(310) 내에서 압축 또는 인장을 한다. 참조부호 w1, w2, w3는 링 형상의 와셔를 지칭한다.

도 10, 도 11을 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 따른 힌지 장치의 힌지 모듈에 채용된 구동부, 즉 구동 캠(40)과 종동 캠(50)의 구성에 대해서 설명하기로 한다.

도 10, 도 11에 도시된 힌지 장치의 구동부는 프리 스톱 힌지(free stop hinge) 기능을 하는 두 개의 캠으로 구성되는 바, 구체적으로 구동 캠(40)(driving actuating cam)과 종동 캠(50)(driven sliding cam)으로 구성된다.

상기 프리 스톱 힌지 장치라는 의미는 폴더의 개폐 동작 시, 180도에서 정지힘을 제공하지 않는 힌지 장치를 의미하며, 상기 폴더가 0도 및 360를 제외하고, 정지힘을 힌지 장치로부터 제공받지 못한다는 것을 의미한다.

상기 구동 캠(40)은 회전 캠이고, 상기 종동 캠(50)은 슬라이딩 캠이다. 상기 구동 캠(40)과 종동 캠(50)은 서로 캠면이 마주보면서 캠 동작을 수행하면서 폴더의 정지 상태를 지지한다. 물론, 상기 캠 동작은 힌지 스프링이 서로 밀착되는 힘을 제공하고, 이러한 밀착된 힘은 상기 구동 캠(40)과 종동 캠(50) 간의 캠 동작, 구체적으로 상기 구동 캠(40)은 폴더의 회전에 따라서 함께 회전하는 회전 동작, 상기 종동 캠(50)은 상기 구동 캠(40)의 회전 동작에 따라서 캠 동작으로 상기 힌지 하우징 내에서 슬라이딩 동작으로 전환되기 때문에 가능하다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 힌지 모듈에 채용되는 구동 캠(40)은 몸체(410)와, 상기 몸체(410) 일면(411)에 구비된 내부 캠(413)과, 상기 내부 캠(413)과 대치하고, 상기 힌지 구멍(414)을 중심으로 상기 내부 캠(413)보다 외측에 형성된 외부 캠(412)을 포함한다. 상기 내부 캠(612)과 외부 캠(613)은 힌지 구멍(614)을 중심으로 내경이 작은 곳에 형성된 캠이 내부 캠이고, 상대적으로 내경이 상기 내부 캠보다 큰 곳에 형성된 캠이 외부 캠이다.

상기 구동 캠(40)은 중심에 힌지 샤프트가 삽입되기 위한 힌지 구멍(414)이 힌지축 방향으로 연장된다. 상기 내부 캠(413)은 돌출 형상이 산 형상으로, 상기 구동 캠 몸체 일면(411)에서 힌지축 방향으로 돌출된다. 상기 산 형상은 표면이 오르는 경사진 슬라이딩 표면과 내려가는 경사진 슬라이딩 표면 및 평탄 슬라이딩 표면을 구비하였음을 의미한다.

상기 내부 캠(413)은 상기 힌지 구멍(414)을 중심으로 180도 정도 위치에서 상기 외부 캠(412)과 대치하면서 마주본다. 상기 내부 캠(413)은 상기 힌지 구멍(414)과 근접하며, 상기 외부 캠(412)은 상기 내부 캠보다 방사방향으로 더 먼 곳에 원거리에 위치한다. 상기 외부 캠(412)은 돌출 형상이 산 형상으로, 상기 구동 캠 몸체(410) 일면에서 힌지축 방향으로 돌출된다. 상기 산 형상은 표면이 오르는 경사진 슬라이딩 표면과 내려가는 경사진 슬라이딩 표면 및 평탄 슬라이딩 표면을 구비하였음을 의미한다. 바람직하게 상기 외부 캠(412)의 산 형상이 상기 내부 캠(413)의 산 형상보다 크게 형성된다. 이는 상기 외부 캠(412)이 내부 캠(413)보다 힌지 구멍(414)에서 원거리에 위치하여 그의 곡률이 내부 캠(413)의 곡률보다 크기 때문이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 종동 캠(50)은 중심에 힌지 구멍(514)을 구비하며, 상기 구동 캠(40)과의 캠 동작을 위해서 내부 골(513)과 외부 골(512)을 각각 구비한다. 상기 내부 골(513)은 상기 내부 캠(413) 형상과 대응하고, 상기 외부 골(512)은 상기 외부 캠(412)의 형상과 대응한다. 상기 내부 골(513)은 상기 외부 골(512)과 대치하며, 구체적으로 대략 180도 정도 대치하는 곳에 형성된다. 상기 내부 골(513)은 상기 힌지 구멍(514)을 중심으로 근접한 곳에 형성되고, 상기 외부 골(512)은 상기 내부 골(513)보다 상대적으로 상기 힌지 구멍(514)과 원거리에 형성된다.

아울러, 상기 내부 골(513)은 홈 형상으로 내려가는 경사진 슬라이딩 표면과 올라가는 경사진 슬라이딩 표면을 각각 구비한다. 또한, 상기 외부 골(512)은 내려가는 경사진 슬라이딩 표면과 올라가는 경사진 슬라이딩 표면을 각각 구비한다. 상기 내부 골(513)은 상기 힌지 구멍(514)에서 근접하게 위치하고, 상기 외부 골(512)은 상기 내부 골(513)보다 방사방향으로 더 먼곳에 위치한다. 바람직하게 상기 골 형상은 상기 내부 골(513) 보다 상기 외부 골(512)이 더 크게 형성된다. 이는 상기 외부 골(512)의 곡률이 내부 골(513)의 곡률보다 크기 때문이다.

상기 구동 캠(40)과 종동 캠(50) 간의 상호 캠 동작을 살펴보면 다음과 같다.

상기 구동 캠(40)과 종동 캠(50)은 서로 마주보게 힌지 하우징 내에 장착되는데, 휴대 단말기가 닫힌 상태, 즉, 상기 폴더가 본체에서 언폴딩된 상태에서, 상기 내외부 캠(413,412)은 내외부 골(513,512)과 각각 맞물린 상태이다. 이러한 힘이 폴더의 정지힘이다. 그래서, 이러한 상태에서, 본체에서 폴더가 열리지 않고, 언폴딩 상태를 유지할 수 있는 것이다.

이어서, 폴더가 회전하면, 상기 내외부 캠(413,412)이 상기 내외경 골(513,512)과 마주보게 배치된 채로 면접촉을 수행하면서 캠 동작을 수행한다.

상기 구동 캠(40)이 10도 이상 회전하였을 경우, 상기 외부 캠(412)은 외부 골(512)을 이탈하여 슬라이딩 평탄면(511)으로 이동하고, 동시적으로 상기 내부 캠(413)은 내부 골(513)을 이탈하여 슬라이딩 평탄면으로 이동한다. 동시적으로, 상기 종동 캠(50)은 힌지 하우징 내에서 후방으로 이동한다. 이러한 상태에서는 폴더는 회전하려는 힘을 제공받지 않고, 현재의 위치를 유지하는 힘을 제공받는다. 이어서, 상기 구동 캠이 180도 회전한 경우, 상기 외부 캠(412)은 슬라이딩 평탄면(511)에 위치하고, 상기 내부 캠(413)도 슬라이딩 평탄면(511)에 위치한다. 이러한 경우도 폴더에 회전 힘을 제공하지 않으며, 현재의 위치를 유지한다. 결국, 상기 구동 캠(40)과 종동 캠(50)은 대략 360도 정도에서 폴더에 정지 힘을 제공한다.

결국, 상기 구동 캠과 종동 캠 간의 캠 동작에서, 내외부 캠과 내외부 골 간의 캠 동작에 의해, 폴더의 개폐 동작에서, 0도-10도, 및 350-360도에서 정지힘을 제공하고, 나머지 회전 구간에서는 정지힘을 제공하지 않고, 폴더의 유지 힘을 약하게 제공한다.

도 12, 도 13을 참조하여 본 발명의 제2실시 예에 따른 힌지 모듈에 채용되는 구동부, 즉 구동 캠(60)과 종동 캠(70)의 구성에 대해서 설명하기로 한다.

도 12, 도 13에 도시된 바와 같이, 힌지 모듈의 구동부는 두 개의 캠으로 구성되는 바, 구체적으로 구동 캠(60)과 종동 캠(70)으로 구성된다. 상기 구동 캠(60)은 힌지 하우징 내에서 회전하는 회전 캠이고, 상기 종동 캠(70)은 힌지 하우징 내에서 슬라이딩 캠이다. 본 발명의 제2실시 예에 따른 구동 캠(60)과 종동 캠(70)은 서로 캠 면이 마주보면서 캠 동작을 수행하면서 폴더의 정지 상태( 대략 0도 및 180도, 270도)를 지지한다.

물론, 상기 캠 동작은 힌지 스프링이 서로 밀착되는 힘을 제공하고, 이러한 밀착된 힘은 상기 구동 캠(60)과 종동 캠(70) 간의 캠 동작, 구체적으로 상기 구동 캠(60)은 폴더의 회전에 따라서 함께 회전하는 회전 동작, 상기 종동 캠(70)은 상기 구동 캠(60)의 회전 동작에 종속되어 힌지 하우징 내에서 슬라이딩 동작으로 전환되기 때문에 가능하다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 힌지 모듈에 채용되는 구동 캠(60)은 몸체(610)와, 상기 몸체(610) 일면에 구비된 내부 캠(613)과, 상기 내부 캠(613)과 대치하고, 상기 힌지 구멍(614)을 중심으로 상기 내부 캠(613)보다 방사방향을 중심으로 반대편 외측에 형성된 외부 캠(612)을 포함한다. 상기 구동 캠(60)은 중심에 힌지 샤프트가 삽입되기 위한 힌지 구멍(614)이 힌지축 방향으로 연장된다. 상기 내부 캠(613)은 돌출 형상이 산 형상으로, 상기 구동 캠 몸체(610) 일면에서 힌지축 방향으로 돌출된다. 상기 산 형상은 표면이 올라가는 경사진 슬라이딩 표면과 내려가는 경사진 슬라이딩 표면 및 평탄 슬라이딩 표면을 구비한 형상을 의미한다.

상기 내부 캠(613)은 상기 힌지 구멍(614)을 중심으로 180도 정도 위치에서 상기 외부 캠(612)과 대치하면서 마주본다. 상기 외부 캠(612)은 상기 내부 캠보다 방사방향으로 더 먼 곳에 원거리에 위치한다. 상기 외부 캠(612)은 돌출 형상이 산 형상으로, 상기 구동 캠 몸체(610) 일면에서 힌지축 방향으로 돌출된다. 상기 산 형상은 표면이 오르는 경사진 슬라이딩 표면과 내려가는 경사진 슬라이딩 표면 및 평탄 슬라이딩 표면을 구비하였음을 의미한다. 바람직하게 상기 외부 캠(612)의 산 형상이 상기 내부 캠(613)의 산 형상보다 크게 형성된다. 이는 상기 외부 캠(612)이 내부 캠(613)보다 힌지 구멍(414)에서 원거리에 위치하여 그의 곡률이 내부 캠(613)의 곡률보다 크기 때문이다.

또한, 상기 구동 캠(60)은 상기 내부 캠(613)의 회전동작에 포함되는 곡률 영역에 다른 내부 골(616)이 더 구비되고, 상기 외부 캠(612)의 회전 동작에 포함되는 곡률 영역에 다른 외부 골(615)이 더 구비된다.

도 13에 도시된 바와 같이, 상기 종동 캠(70)은 중심에 힌지 구멍(714)을 구비하며, 상기 구동 캠(60)과의 캠 동작을 위해서 내부 골(713)과 외부 골(712)을 각각 구비한다. 상기 내부 골(713)과 외부 골(712)은 힌지축 방향으로 리세스된 형상이다. 상기 내부 골(713)은 상기 내부 캠(613) 형상과 대응하고, 상기 외부 골(712)은 상기 외부 캠(612)의 형상과 대응한다. 상기 내부 골(713)은 상기 외부 골(712)과 대치하며, 구체적으로 대략 180도 정도 대치하는 곳에 형성된다.

아울러, 상기 내부 골(713)은 내려가는 경사진 슬라이딩 표면과 올라가는 경사진 슬라이딩 표면을 각각 구비한다. 또한, 상기 외부 골(712)은 내려가는 경사진 슬라이딩 표면과 올라가는 경사진 슬라이딩 표면을 각각 구비한다. 상기 내부 골(713)은 상기 힌지 구멍(714)에서 근접하게 위치하고, 상기 외부 골(712)은 상기 내부 골(713)보다 방사방향으로 더 먼곳에 위치한다. 바람직하게 상기 골 형상은 상기 내부 골(713) 보다 상기 외부 골(712)이 더 크게 형성된다. 이는 상기 외부 골(712)의 곡률이 내부 골(713)의 곡률보다 크기 때문이다.

또한, 상기 종동 캠(70)은 내부 걸림턱(720)과 외부 걸림턱(722)을 구비한다. 상기 내부 걸림턱(720)은 상기 힌지축 방향으로 리세스된(recessed) 단차 형상으로, 상기 내부 골(713)과 대치하는 곳에 형성된다. 상기 외부 걸림턱(722)은 상기 힌지축방향으로 리세스된 단차 형상으로, 상기 외부 골(712)과 대치하는 곳에 형성된다.

또한, 상기 내부 골(713)은 상기 외부 걸림턱(722)과 이웃하고, 상기 외부 골(712)은 상기 내부 걸림턱(720)과 이웃하게 배치된다. 상기 내부 걸림턱(720)은 상기 힌지축을 중심으로 상기 내부 골(713)과 180도 각도로 대치하고, 상기 외부 걸림턱(722)은 상기 힌지축을 중심으로 상기 외부 골(712)과 180도 각도로 대치한다. 또한, 상기 내부 걸림턱(720)은 힌지 구멍(714)과 접하고, 상기 외부 걸림턱(722)은 상기 힌지 구멍(714)과 이격되며, 상기 힌지 구멍(714)을 중심으로 상기 내부 골(713)과 외부 걸림턱(722)은 상기 내부 걸림턱(720)과 외부 골(712)과 각각 대치하는 배치 관계이다. 바람직하게 상기 외부 골(712)과 외부 걸림턱(722) 사이, 구체적으로 상기 외부 캠(612)과 면접촉을 하는 영역에서, 외부 골(712)과 외부 걸림턱(722)의 중간 정도 영역에는 동일한 곡률을 구비한 다른 골(715)이 더 구비되고, 상기 내부 골(713)과 내부 걸림턱(720) 사이에는 동일한 곡률을 구비한 돌기(716)가 더 구비된다.

상기한 골과 걸림턱 형상 비교에 있어서, 상기 내부 및 외부 걸림턱은 폴더에 180도에서 정지힘을 제공하고, 클릭감을 제공하기 위해서 구비된 것으로, 상대적으로 내부 및 외부 걸림턱의 리세스된 깊이가 내부 골이나 외부 골보다 얕다. 아울러, 상기 내부 골과 외부 골은 내부 캠과 외부 캠과의 슬라이딩 면접촉을 수행해야 함으로서, 표면이 부드러운 곡면형상이지만, 상기 내부 걸림턱과 외부 걸림턱은 단차진 형상으로 구성되어서 부드럽게 구성될 필요는 없으며, 단차 형상으로 구성되어서 클릭감 제공에 있어서 효과적이다. 상기 '클릭감'이란 사용자가 폴더를 회전하면서 힌지 장치에서 제공하는 촉각적 및 청각적 느낌을 말한다.

상기 구동 캠(60)과 종동 캠(70) 간의 상호 캠 동작을 살펴보면 다음과 같다.

상기 구동 캠(60)과 종동 캠(70)은 서로 마주보게 힌지 하우징 내에 장착되는데, 휴대 단말기가 닫힌 상태, 즉, 상기 폴더가 본체에서 언폴딩된 상태에서, 상기 내외부 캠(613,612)은 내외부 골(713,712)과 각각 맞물린 상태이다. 이러한 힘이 폴더의 정지힘이다. 그래서, 이러한 상태에서, 본체에서 폴더가 열리지 않고, 언폴딩 상태를 유지할 수 있는 것이다.

이어서, 폴더가 계속해서 회전하면, 상기 내외부 캠(613,612)이 상기 내외경 골(713,712)과 마주보게 배치된 채로 슬라이딩 면접촉을 수행하면서 캠 동작을 수행한다. 상기 구동 캠(60)이 10도 이상 회전하였을 경우, 상기 외부 캠(612)은 외부 골(712)을 이탈하여 슬라이딩 평탄면(711)으로 이동하고, 동시적으로 상기 내부 캠(613)은 내부 골(713)을 이탈하여 슬라이딩 평탄면으로 이동한다.

동시적으로, 상기 종동 캠(70)은 힌지 하우징 내에서 후방으로 이동한다. 이러한 상태에서는 폴더는 회전하려는 힘을 제공받지 않고, 현재의 위치를 유지하는 힘을 힌지 스프링으로부터 제공받는다. 이어서, 상기 구동 캠(60)이 180도 회전한 경우, 상기 외부 캠(612)은 외부 걸림턱(722)에 위치하고, 상기 내부 캠(613)은 내부 걸림턱(720)에 위치한다. 이어서, 폴더를 180도 이상으로 강제적으로 계속 회전시키면, 상기 내부 캠(613)과 외부 캠(612)은 각각 슬라이딩 평탄면과 면접촉을 수행한 후, 폴더가 270도 정도에 이르렀을 때, 상기 외부 캠(612)은 다른 외부 골(715)에 맞물려서 정지힘을 제공받을 수 있고, 동시적으로 상기 종동 캠에 구비된 돌기(716)는 상기 구동 캠에 형성된 내부 골(616)에 맞물린 상태가 된다.

결국, 상기 구동 캠(60)과 종동 캠(70)은 대략 0도 및 180도, 270도 정도에서 폴더에 정지 힘을 제공한다. 아울러, 상기 정지힘을 제공하지 못하는 회전 구간에서는 어느 정도의 유지힘을 폴더에 제공한다.

상기와 같은 구동 캠과 종동 캠을 구비한 폴더의 개폐 동작에 따른 관계를 나타내는 선도가 도 14에 도시되었다.

Claims

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본체와, 폴더와, 상기 본체와 폴더를 힌지축을 중심으로 회전가능하게 연결시키는 접이형 휴대 단말기의 프리스톱 힌지 장치에 있어서,
중심에 힌지 구멍이 힌지축 방향으로 연장되고, 몸체 일면에 형성된 내부 캠과, 상기 내부 캠으로부터 방사 방향으로 외측에 형성되며, 상기 내부 캠과 대치하는 외부 캠으로 구성되어 회전하는 구동 캠; 및
중심에 힌지 구멍이 힌지축 방향으로 연장되고, 상기 내부 캠과 대면하는 내부 골과, 상기 외부 캠과 대면하는 외부 골로 구성되어 상기 구동 캠의 회전에 따라서 슬라이딩하는 종동 캠을 포함하며,
상기 구동 캠과 상기 종동 캠 간의 캠 동작 및 상기 내외부 캠과 내외부 골 간의 캠 동작에 의해, 상기 폴더의 개폐 동작에서, 0-10도 및 350-360도에서 정지힘을 제공하며,
상기 종동 캠은, 상기 힌지축 방향으로 리세스된 단차 형상으로 구성되며, 상기 내부 골과 대치하는 곳에 형성된 내부 걸림턱, 및 상기 힌지축 방향으로 리세스된 단차 형상으로 구성되며, 상기 외부 골과 대치하는 곳에 형성된 외부 걸림턱으로 구성되어지며,
상기 구동 캠과 종동 캠 간의 캠 동작에서, 상기 내부 걸림턱 및 상기 외부 걸림턱을 통한 캠 동작에 의해, 상기 폴더의 개폐 동작에서, 180도 및 270도에서 상기 정지힘을 제공하고,
상기 프리스톱 힌지 장치는 상기 정지힘이 제공되지 않는 회전 구간에서 상기 폴더의 유지힘을 상기 정지힘보다 약하게 유지하여 상기 폴더의 현 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 프리 스톱 힌지 장치.
제10항에 있어서, 상기 내부 골은 상기 외부 걸림턱과 이웃하고, 상기 외부 골은 상기 내부 걸림턱과 이웃하게 배치되어짐을 특징으로 하는 프리 스톱 힌지 장치.
제10항에 있어서, 상기 내부 걸림턱은 상기 힌지축을 중심으로 상기 내부 골과 180도 각도로 대치하고, 상기 외부 걸림턱은 상기 힌지축을 중심으로 상기 외부 골과 180도 각도로 대치함을 특징으로 하는 프리 스톱 힌지 장치.
제10항에 있어서, 상기 종동 캠은 힌지축 방향으로 연장된 힌지 구멍이 구비되는 바, 상기 내부 걸림턱은 상기 힌지 구멍과 접하고, 상기 외부 걸림턱은 상기 힌지 구멍과 이격되며, 상기 힌지 구멍을 중심으로 상기 내부 골과 외부 걸림턱은 상기 내부 걸림턱과 외부 골과 대치함을 특징으로 하는 프리 스톱 힌지 장치.
제10항에 있어서, 상기 외부 골과 외부 걸림턱 사이에는 동일한 곡률을 구비한 다른 골이 더 구비되고, 상기 내부 골과 내부 걸림턱 사이에는 동일한 곡률을 구비한 돌기가 더 구비되어짐을 특징으로 하는 프리 스톱 힌지 장치.
제10항에 있어서, 상기 구동 캠은
상기 내부 캠의 회전동작에 포함되는 곡률 영역에 다른 내부 골이 더 구비되고, 상기 외부 캠의 회전 동작에 포함되는 곡률 영역에 다른 외부 골이 더 구비되어짐을 특징으로 하는 프리 스톱 힌지 장치.