KR102419474B1

KR102419474B1 - 폴더블 힌지장치

Info

Publication number: KR102419474B1
Application number: KR1020210057752A
Authority: KR
Inventors: 김성수; 송영헌; 서용규
Original assignee: (주)케이에이치바텍
Priority date: 2021-05-04
Filing date: 2021-05-04
Publication date: 2022-07-11

Abstract

본 발명의 폴더블 힌지장치는, 힌지베이스와, 힌지베이스에 회전 가능하게 연결되는 제1스윙암과, 힌지베이스에서 제 1스윙암과 이격되어 회전 가능하게 연결되는 제2스윙암과, 제 1스윙암 및 제 2스윙암이 오픈된 상태에서는 디스플레이를 견고하게 지지하고, 제 1스윙암 및 제 2스윙암이 오프된 상태에서는 디스플레이가 물방물의 형상을 가질 수 있도록 공간을 보장하기 위한 디스플레이 서포트 커버와,제 1스윙암 및 제 2스윙암이 오픈된 상태에서는 디스플레이 서포트 커버를 수평으로 지지하고, 제 1스윙암 및 제 2스윙암이 오프된 상태에서는 디스플레이 서포트 커버가 디스플레이에 공간을 마련해 줄 수 있는 상태로 지지하는 어시스트 레버를 포함하여 이루어지며, 디스플레이의 접히는 부분의 굴절공간을 크게 보장하여 디스플레이레이의 손상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

폴더블 힌지장치{Foldable hinge apparatus}

본 발명은 폴더블 힌지장치에 관한 것으로서, 특히 힌지 장치에 의해 휴대단말기의 양쪽 케이스가 접히면서 슬라이딩되어 디스플레이의 길이 변화에 대응이 가능하게 하고, 디스플레이를 휴대 단말기에 안정적으로 고정하여 디스플레이의 손상을 방지하고, 외관 디자인을 보다 더 유연하게 대응하는 것이 가능한 폴더블 힌지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고정된 위치가 아닌 장소에서 이동 중에 통신 및 방송 등의 서비스를 무선으로 이용하기 위해서는 휴대폰, PDA, 노트북, 및 DMB폰 등의 휴대 단말기가 많이 사용된다.

상기 휴대 단말기는 정보화 시대에 따른 생활의 편의성을 누리기 위해 없어서는 안 될 중요한 필수품 중의 한 가지로 자리 잡고 있으며, 특히 휴대폰의 경우 초, 중, 고등학생과 노인 등에 이르기까지 보급 대상이 매우 광범위하다.

상기와 같이 휴대 단말기는 최근 들어 수요량과 사용자층이 급격히 증가함에 따라 이를 이용하는 소비자의 입장에서는 계속해서 새로운 디자인이나 기능이 부여된 제품을 기대하기에 이르렀다.

초창기 휴대 단말기는, 키패드가 구비되는 본체와, 디스플레이 패널이 구비되는 덮개가 상호 개폐 가능하게 결합되며, 본체에 대한 덮개의 개폐 구조에 따라 폴더 방식, 슬라이딩 방식, 및 스윙 방식 등으로 구분되었다.

현재는 터치 스크린 기술의 발달에 따라 키패드가 필요없는 바 형태의 스마트폰 형태의 휴대 단말기가 주류를 이루고 있다. 바 형태의 휴대 단말기는 디스플레이가 전면 전체 면적에 대응되는 크기로 이루어져 있다.

한편, 차세대에는 플렉시블 디스플레이 기술의 발달에 따라 디스플레이틀 접을 수 있는 형태의 휴대 단말기가 주류를 이룰 예정이다.

플렉시블 디스플레이가 적용된 휴대 단말기는 휴대시에는 종래 휴대 단말기의 가로 세로 크기와 동일하면서, 폈을 때는 종래 보다 더 큰 디스플레이를 제공할 수 있다.

그러나 플렉시블 디스플레이는 회전 축의 위치 및 힌지구조에 따라, 접힘시 길이 변화가 발생되어 종래의 폴더 휴대 단말기에 사용된 힌지 장치를 사용할 수 없다.

이에 따라 플렉시블 디스플레이의 양단을 동일한 각도로 균일하게 접히도록 하면서 길이 변화에 대응할 수 있는 새로운 형태의 폴더블 힌지장치의 개발이 시급한 실정이다.

도 1에 종래의 힌지장치를 개시한다.

이 힌지장치는, 디스플레이의 저면을 양분하여 각각 지지하기 위한 한쌍의 지지부(1)로 이루어지는데, 각각의 지지부(1)는 회전축(10)을 중심으로 회전되게 고정되는 회전부(20)와 회전부(20)에 미는 힘을 제공하기 위한 탄성부(30)로 이루어진다.

각각의 회전부(20)는 기어부(22)가 형성되고, 2개의 기어부(22)가 서로 치합되어서 각각의 회전부(20)가 동시에 동일한 회전각도로 회전하게 된다.

회전부(20)에는 원호형의 제 1캠면(24)가 형성되고, 탄성부(30)에는 제 1캠면(24)을 따라 미끄러지는 제 2캠면(32)이 형성되며, 제 2캠면(32)을 제 1캠면(24) 측으로 밀기 위한 별도의 탄성수단(미도시)가 설치된다. 탄성부(30)는 제 1캠면(24)과 제 2캠면(32)의 접촉 작용에 의해 회전부(20)가 닫히는 위치에 있을 때는 닫히는 방향으로 밀고, 탄성부(30)가 열리는 위치에 있을 때는 열리는 방향으로 밀게된다.

이와 같은 구조를 갖는 힌지장치는, 디스플레이의 중심을 기준으로 양측을 각각 지지하여 디스플에이가 안정적으로 접혔다 펴지게 지지하는 역할을 수행하였다.

그런데, 이 구조의 힌지장치는, 디스플레이가 접힘 시 접힘 곡률로 인해 길이가 늘어나는데, 종래의 힌지는 디스플레이의 접힘에 따른 길이 변화에 대응이 안되어 디스플레이가 접힘 동작 시 슬라이ELD 동작되는 구조로 되어 있어, 휴대 단말기의 외관 구조상 디스플레이가 접힘에 따른 뒤로 밀릴 때 디스플레이를 숨길 수 있는 공간이 필요하여 외관 디자인에 제약이 발생된다.

대한민국 공개특허 제10-2019-0124110호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 휴대 단말기의 양측 케이스를 균일한 각도로 동시에 회전 되도록 하면서도, 힌지 장치에 의해 휴대단말기의 양쪽 케이스가 접히면서 슬라이딩되어 디스플레이의 길이 변화에 대응이 가능하게 하고, 디스플레이를 휴대 단말기에 안정적으로 고정하여 디스플레이의 손상을 방지하고, 외관 디자인을 보다 더 유연하게 대응하는 것이 가능한 폴더블 힌지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 폴더블 힌지장치는,

힌지베이스;

상기 힌지베이스에 회전 가능하게 연결되는 제1스윙암;

상기 힌지베이스에서 상기 제 1스윙암과 이격되어 회전 가능하게 연결되는 제2스윙암;

상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암이 오픈된 상태에서는 디스플레이를 견고하게 지지하고, 상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암이 오프된 상태에서는 상기 디스플레이가 물방물의 형상을 가질 수 있도록 공간을 보장하기 위한 디스플레이 서포트 커버; 및

상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암이 오픈된 상태에서는 상기 디스플레이 서포트 커버를 수평으로 지지하고, 상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암이 오프된 상태에서는 상기 디스플레이 서포트 커버가 디스플레이에 공간을 마련해 줄 수 있는 상태로 지지하는 어시스트 레버를 포함하여 이루어진다.

상기 제 1스윙암이 닫힐 때는 닫히는 방향으로 힘을 가하고, 상기 제 1스윙암이 열릴 때는 열리는 방향으로 힘을 가하는 제 1캠수단; 및

상기 제 2스윙암이 닫힐 때는 닫히는 방향으로 힘을 가하고, 상기 제 2스윙암이 열릴 때는 열리는 방향으로 힘을 가하는 제 2캠수단을 더 포함한다.

상기 제 1스윙암에 원호형면을 갖는 제 1힌지부가 구비되고,

상기 힌지베이스에는 상기 제 1힌지부의 원호형면에 대응되는 원호형면을 갖는 제 1가이드부가 형성되며,

상기 제 2스윙암에 원호형면을 갖는 제 2힌지부가 구비되고,

상기 힌지베이스에는 상기 제 2힌지부의 원호형면에 대응되는 원호형면을 갖는 제 2가이드부가 형성된다.

상기 제 1캠수단 및 상기 제 2캠수단은,

스프링과, 상기 스프링을 탄성력을 받는 제 1캠면과, 상기 제 1캠면에 접촉하여 상기 탄성력의 방향을 변환시키는 제 2캠면을 갖는 링크로 이루어진다.

상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암에는 상기 링크가 슬라이드 가능하게 결합되도록 하는 슬라이딩 가이드가 형성된다.

상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암을 동일한 회전각도로 동시에 회전되도록 연결하는 다수의 기어가 구비된다.

또 하나의 본 발명의 폴더블 힌지장치는,

제 1스윙암 및 제 2스윙암이 좌우연동 회전동작을 구현하면서 폴더블 디스플레이의 곡률 회전 반경을 확보하기 위해서 동시에 슬라이딩 동작으로 위치 이동을 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 폴더블 힌지장치는, 힌지 장치에 의해 휴대단말기의 양쪽 케이스가 접히면서 슬라이딩되어 디스플레이의 길이 변화에 대응이 가능하게 하고, 디스플레이를 휴대 단말기에 안정적으로 고정하여 디스플레이의 손상을 방지하고, 외관 디자인을 보다 더 유연하게 대응할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 힌지장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴더블 힌지장치의 사시도,
도 3은 도 2에 도시한 힌지장치의 분해 사시도,
도 4는 도 2에 도시한 힌지장치의 펼친상태의 단면도,
도 5는 도 2에 도시한 힌지장치의 접히는 과정의 단면도,
도 6은 도 2에 도시한 힌지장치의 접힌 상태의 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시한 힌지장치의 동작과정을 보인 개념도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예1를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴더블 힌지장치의 사시도, 도 3은 도 2에 도시한 힌지장치의 분해 사시도이다.

본 실시예의 폴더블 힌지장치는, 힌지베이스(100)와, 힌지베이스(100)에 회전 가능하게 연결되는 제 1스윙암(200)과, 힌지베이스(100)에서 제 1스윙암(200)과 이격되어 회전 가능하게 연결되는 제 2스윙암(300)이 구비된다.

그리고, 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 오픈된 상태에서는 디스플레이(1000)를 견고하게 지지하고, 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 오프된 상태에서는 디스플레이(1000)가 물방물의 형상을 가질 수 있도록 공간을 보장하기 위한 디스플레이 서포트 커버(800)가 구비된다. 디스플레이 서포트 커버(800)는 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)에 힌지(810)에 의해 회전 가능하게 설치된다.

또한 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 오픈된 상태에서는 디스플레이 서포트 커버(800)를 수평으로 지지하고, 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 오프된 상태에서는 디스플레이 서포트 커버(800)가 디스플레이(1000)에 공간을 마련해 줄 수 있는 상태로 지지하는 어시스트 레버(900)가 구비된다. 어시스트 레버(900)가 이러한 작용을 할 수 있는 것은 어시스트 레버(900)가 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)에서 도 7과 같은 위치에 힌지 회전점이 형성되기 때문에 가능한 것이다.

그리고, 제 1스윙암(200)이 닫힐 때는 닫히는 방향으로 힘을 가하고, 제 1스윙암(200)이 열릴 때는 열리는 방향으로 힘을 가하는 제 1캠수단(400)과, 제 2스윙암(300)이 닫힐 때는 닫히는 방향으로 힘을 가하고, 제 2스윙암(300)이 열릴 때는 열리는 방향으로 힘을 가하는 제 2캠수단(500)이 구비된다.

힌지베이스(100)는 휴대 단말기에서 디스플레이이(1000)의 중심부 저면에 구비되며, 납작한 육면체 형태로 형성된다.

여기에서 디스플레이이(1000)는 플렉시블한 재질로 이루어져 접었다 펼 수 있게 구성되며, 힌지베이스(100)가 배치된 부분의 상부 공간에 회전중심을 형성하여 접히게 된다.

제 1스윙암(200)과 제 2스윙암(300)은 판 형태로 형성되어 휴대단말기 디스플레이이(1000)의 절반을 각각 지지하게 된다.

제 1스윙암(200)에 원호형면을 갖는 제 1힌지부(130)가 구비되고, 힌지베이스(100)에는 제 1힌지부(130)의 원호형면에 대응되는 원호형면을 갖는 제 1가이드부(140)가 형성된다.

그리고, 제 2스윙암(300)에 원호형면을 갖는 제 2힌지부(150)가 구비되고, 힌지베이스(100)에는 제 2힌지부(150)의 원호형면에 대응되는 원호형면을 갖는 제 2가이드부(160)가 형성된다.

제 1캠수단(400) 및 제 2캠수단(500)은, 스프링(410,510)과, 스프링(410,510)을 탄성력을 받는 제 1캠면(420,520)을 가지며, 제 1캠면(420,520)에 접촉하여 탄성력의 방향을 변환시키는 제 2캠면(610,710)을 갖는 링크(600,700)가 구비된다.

링크(600,700)는 제 1힌지부(130) 및 제 2힌지부(150)와 상호 유동하능하게 결합된다. 즉, 제1 힌지부(130) 및 제 2 힌지부(150)가 회전 시 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)에 슬라이딩이 가능하게 결합됨으로써 전체적인 구조적 안정성을 가진다

스프링(410,510)은 항상 제 1캠면(420,520)에 탄성력을 가하여 제 1캠면(420,520)이 제 2캠면(610,710) 측으로 밀게된다. 이에 따라 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 닫힐 때는 닫히는 방향으로 힘을 가하고, 열릴 때는 열리는 방향으로 힘을 가하게 된다. 따라서, 사용자가 초기에만 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)에 힘을 가하여 동작시키면, 중간영역 이후에는 스프링(410,510)의 탄성력으로 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 자동으로 닫히거나 열리게 된다.

링크(600,700)는 길게 형성하여 제 1캠수단(400) 및 제 2캠수단(500)의 힘을 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)의 중간영역까지 전달할 수 있도록 한다.

제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)에는 링크(600,700)가 슬라이드 가능하게 결합되도록 하는 슬라이딩 가이드(210,310)가 형성된다.

제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)을 동일한 회전각도로 동시에 회전되도록 연결하는 다수의 기어(170)가 구비된다. 기어(170)의 수는 자유롭게 조절하여 설치하는 것이 가능하며, 평기어를 사용한다.

도 4는 도 2에 도시한 힌지장치의 펼친상태의 단면도이고, 도 5는 도 2에 도시한 힌지장치의 접히는 과정의 단면도이며, 도 6은 도 2에 도시한 힌지장치의 접힌 상태의 단면도이다.

제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 닫히거나 열리는 과정에서, 링크(600,700)는 제 1캠수단(400) 및 제 2캠수단(500)의 미는 힘을 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)의 중간영역까지 전달하여 절반의 구간을 지나면 자동으로 동작할 수 있게 한다. 또한, 제 1캠수단(400) 및 제 2캠수단(500)의 캠면(420,520)의 중심지점에는 경사면이 아닌 평면구간을 마련하여 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 어느 방향으로도 움직이지 않는 프리스탑 기능의 일부 구간(약10~15도)을 마련할 수 있다.

이 과정에서 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)의 슬라이딩 가이드(210,310)는 링크(600,700)가 회전동작을 하면서 동시에 슬라이드하여 위치 이동을 하면서 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)에 미는 힘을 가하도록 한다.

도 6 및 도 7과 같이, 휴대단말기가 닫힌 상태 즉, 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 회전하여 단부가 만나는 상태는, 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 90°이상 회전한 상태이며, 디스플레이(1000)는 중심부에 물방울 형상이 만들어진다. 이는 제 1스윙암(200) 및 제 2스윙암(300)이 힌지베이스(100)에 이격되어 설치되었기 때문이다.

이와 같이 본 실시예의 힌지 장치에 의해 휴대단말기의 양쪽 케이스, 즉 제 1스윙암(200), 제 2스윙암(300)가 접히면서 슬라이딩되어 디스플레이(1000)의 길이 변화에 대응이 가능하게 하고, 디스플레이(1000)를 휴대 단말기에 안정적으로 고정하여 디스플레이(1000)의 물리적 및 전자적 손상을 방지하고, 외관 디자인을 보다 더 유연하게 대응할 수 있다.

본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 부속 청구 범위의 사상 및 영역을 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 형태로 변형 실시될 수 있으며, 따라서 이와 같은 변형은 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 해석해야 할 것이다.

100 : 힌지베이스
200 : 제1스윙암
300 : 제2스윙암
400: 제 1캠수단
500 : 제 2캠수단
600 : 제 1링크
700: 제 2링크
1000: 디스플레이

Claims

힌지베이스;
상기 힌지베이스에 회전 가능하게 연결되는 제 1스윙암;
상기 힌지베이스에서 상기 제 1스윙암과 이격되어 회전 가능하게 연결되는 제2스윙암;
상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암이 오픈된 상태에서는 디스플레이를 견고하게 지지하고, 상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암이 오프된 상태에서는 상기 디스플레이가 물방물의 형상을 가질 수 있도록 공간을 보장하기 위한 디스플레이 서포트 커버; 및
상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암이 오픈된 상태에서는 상기 디스플레이 서포트 커버를 수평으로 지지하고, 상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암이 오프된 상태에서는 상기 디스플레이 서포트 커버가 디스플레이에 공간을 마련해 줄 수 있는 상태로 지지하는 어시스트 레버를 포함하며;
상기 제 1스윙암에 원호형면을 갖는 제 1힌지부가 구비되고,
상기 힌지베이스에는 상기 제 1힌지부의 원호형면에 대응되는 원호형면을 갖는 제 1가이드부가 형성되며,
상기 제 2스윙암에 원호형면을 갖는 제 2힌지부가 구비되고,
상기 힌지베이스에는 상기 제 2힌지부의 원호형면에 대응되는 원호형면을 갖는 제 2가이드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 폴더블 힌지장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1스윙암이 닫힐 때는 닫히는 방향으로 힘을 가하고, 상기 제 1스윙암이 열릴 때는 열리는 방향으로 힘을 가하는 제 1캠수단; 및
상기 제 2스윙암이 닫힐 때는 닫히는 방향으로 힘을 가하고, 상기 제 2스윙암이 열릴 때는 열리는 방향으로 힘을 가하는 제 2캠수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 힌지장치.
삭제
제 2 항에 있어서,
상기 제 1캠수단 및 상기 제 2캠수단은,
스프링과, 상기 스프링을 탄성력을 받는 제 1캠면과, 상기 제 1캠면에 접촉하여 상기 탄성력의 방향을 변환시키는 제 2캠면을 갖는 링크로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴더블 힌지장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암에는 상기 링크가 슬라이드 가능하게 결합되도록 하는 슬라이딩 가이드가 형성된 것을 특징으로 하는 폴더블 힌지장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암을 동일한 회전각도로 동시에 회전되도록 연결하는 다수의 기어가 구비된 것을 특징으로 하는 폴더블 힌지장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 1스윙암 및 상기 제 2스윙암이 좌우연동 회전동작을 구현하면서 폴더블 디스플레이의 곡률 회전 반경을 확보하기 위해서 동시에 슬라이딩 동작으로 위치 이동을 하는 것을 특징으로 하는 폴더블 힌지장치.