KR20230130348A

KR20230130348A - 의자 및 이를 위한 힌지 구조 조립체

Info

Publication number: KR20230130348A
Application number: KR1020220027381A
Authority: KR
Inventors: 김사엽; 형준호; 노종련
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2022-03-03
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2023-09-12

Abstract

다리 지지 프레임의 회전 각도가 증폭된 의자 및 이를 위한 힌지 구조가 제공된다. 상기 의자는, 시트 프레임; 상기 시트 프레임과 위치가 고정된 고정 링크; 상기 고정 링크와 회동 가능하게 연결된 연결 링크; 상기 연결 링크와 회동 가능하게 연결되고, 상기 고정 링크와 기어 결합되는 작동 링크; 및 상기 작동 링크와 위치가 고정된 다리 지지 프레임을 포함한다.

Description

의자 및 이를 위한 힌지 구조 조립체{CHAIR AND HINGE STRUCTURE ASSEMBLY THEREOF}

본 발명은 다리 지지 프레임의 회전 각도가 증폭된 의자 및 이를 위한 힌지 구조 조립체에 관한 것이다.

의자는 사람이 앉는데 사용되는 기구를 총칭한다. 의자의 사용 용도는 매우 다양하지만, 예를 들어 소파나 안락 의자와 같이 사람의 휴식을 위해서 사용되거나, 또는 자동차 좌석, 책상 의자와 같이 앉은 자세를 장시간 유지하기 위해 사용될 수 있다.

이러한 형태의 의자는 주로 사람의 엉덩이를 지지하는 좌판과 등을 지지하는 등판을 구비하여 사람이 좌판에 앉아 등판에 기댈 수 있게 구성되며, 안락함과 편안함을 제공하기 위한 방향으로 개발되어 왔다. 나아가 최근에는 의자의 안락함과 동시에 인체 공학적 설계를 통해 사람의 목, 척추 등 관절에 하중이 최소화될 수 있도록 설계되고 있다.

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10-2022-0010394

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20-2018-0002887

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최근 좌판과 등판에 더하여 다리 받침판 내지는 다리 지지판을 추가로 구비하는 형태의 의자가 제공되고 있다. 다리 지지판은 사람의 종아리 및/또는 대퇴부 등의 다리를 지지하여 안락함을 향상시키거나, 또는 좌판의 높이와 앉은 상태의 다리 길이가 매칭되지 않아 야기되는 허리 통증을 방지하는 기능을 한다. 특허문헌 1 내지 특허문헌 7은 다리 지지판을 구비하는 다양한 용도의 의자들을 개시한다.

일반적으로 다리 지지판은 사용하지 않을 때에는 좌판의 하부로 접어진 상태로 유지되고, 사용할 때 좌판을 기준으로 회동하여 펼쳐짐으로써 사람의 다리를 지지할 수 있다. 이 때 다리 지지판의 회동을 위해 전동 실린더 등의 리니어 액추에이터를 사용하는 것을 고려해볼 수 있다.

다리 지지판의 회동 각도는 의자의 용도에 따라 다를 수 있으나, 예를 들어 약 120도 이상, 또는 약 130도 이상, 또는 약 140도 이상, 또는 약 150도 이상일 수 있다. 이 때 리니어 액추에이터만을 이용해 다리 지지판의 큰 회전량을 제공하기에 불충분할 수 있다.

만일 리니어 액추에이터가 다리 지지판을 끝까지 밀어주지 못하는 등 액추에이터가 제공하는 직선 운동량 내지는 모멘텀이 충분하지 않을 경우, 펼쳐진 다리 지지판이 온전히 지지되지 않거나, 또는 다리 지지판이 완전히 펼쳐지지 않는 문제가 발생할 수 있다. 또한 이러한 문제는 의자의 수명 저하에 따라 심화될 수 있다. 또, 일반적인 리니어 액추에이터로 다리 지지판의 펼쳐진 상태를 지지할 경우, 다리 지지판에 가해지는 하중에 취약하여 액추에이터나 힌지 구조의 손상 등이 발생할 수도 있다.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 리니어 액추에이터가 상대적으로 적은 직선 운동을 하는 경우에도 증폭된 더 많은 각도를 회동하도록 구성된 다리 지지판을 포함하는 의자를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 증폭된 회동 각도를 갖는 힌지 구조와 리니어 액추에이터를 포함하는 힌지 구조 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 증폭된 회동 각도를 갖는 힌지 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 어느 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 의자는 시트 프레임; 상기 시트 프레임과 위치가 고정된 고정 링크; 상기 고정 링크와 회동 가능하게 연결된 연결 링크; 상기 연결 링크와 회동 가능하게 연결되고, 상기 고정 링크와 기어 결합되는 작동 링크; 및 상기 작동 링크와 위치가 고정된 다리 지지 프레임을 포함한다.

상기 고정 링크 및 작동 링크는 각각 치형부를 가지고 서로 맞물릴 수 있다.

몇몇 실시예에서 상기 의자는 상기 연결 링크와 회동 가능하게 연결되어, 길이 변형에 따라 상기 고정 링크를 기준으로 연결 링크를 회전시키도록 구성된 리니어 액추에이터를 더 포함할 수 있다.

상기 연결 링크가 제1 각도 만큼 회전할 때, 상기 작동 링크가 상기 제1 각도의 1.5배 내지 2.5배 범위의 제2 각도 만큼 회전하도록 구성될 수 있다.

이 때 상기 작동 링크의 최대 가동 범위는 140도 내지 180도일 수 있다.

상기 연결 링크는, 상기 고정 링크와의 제1 회전축, 상기 작동 링크와의 제2 회전축, 및 상기 리니어 액추에이터와의 제3 회전축을 가질 수 있다.

몇몇 실시예에서 상기 의자는 상기 다리 지지 프레임 상에서 슬라이딩하도록 배치된 다리 받침 패드를 더 포함할 수 있다.

또, 상기 다리 받침 패드는, 상기 고정 링크에 대한 연결 링크의 회동각과 연동하여 슬라이딩 이동하도록 구성될 수 있다.

상기 다리 지지 프레임은, 일 지점을 기준으로 회전하게 연결된 제1 관절 링크, 및 상기 제1 관절 링크 및 다리 받침 패드와 회전하게 연결된 제2 관절 링크를 더 포함할 수 있다.

상기 의자는, 상기 제1 관절 링크와 결합된 와이어를 더 포함할 수 있다.

이 때 상기 와이어는 상기 작동 링크의 회전 각도에 따라 감기거나 풀리도록 구성되고, 상기 고정 링크와 작동 링크 사이에 제1 예각이 형성된 제1 상태에서, 상기 와이어가 적어도 부분적으로 감겨 상기 다리 받침 패드가 시트 프레임 측으로 이동하고, 상기 고정 링크와 작동 링크 사이에 상기 제1 예각 보다 큰 제2 예각이 형성된 제2 상태에서, 상기 와이어가 풀리며 상기 다리 받침 패드가 외측으로 이동할 수 있다.

상기 다른 어느 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 힌지 구조 조립체는 위치가 고정된 고정 링크; 상기 고정 링크와 기어 결합되는 작동 링크; 및 제1 회전축 내지 제3 회전축을 갖는 연결 링크로서, 상기 제1 회전축을 통해 고정 링크와 회동 가능하게 연결되고, 상기 제2 회전축을 통해 작동 링크와 회동 가능하게 연결되는 연결 링크를 포함하는 힌지 구조와, 상기 연결 링크의 제3 회전축과 결합되어, 상기 고정 링크를 기준으로 연결 링크를 회전시키도록 구성된 리니어 액추에이터를 포함하되, 상기 제1 회전축 내지 제3 회전축은 예각 삼각형 형상으로 배열된다.

상기 삼각형에서, 상기 제2 회전축 측 내각이 최대 내각을 가질 수 있다.

또, 상기 삼각형에서, 상기 제2 회전축 측 내각은 70도 내지 80도 범위에 있고, 상기 제1 회전축 측 내각은 50도 내지 60도 범위에 있고, 상기 제3 회전축 측 내각은 40도 내지 50도 범위에 있을 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 액추에이터에 의해 실제 제공되는 토크 내지는 모멘텀의 정도에 비해 다리 지지 프레임의 회동이 증폭될 수 있다. 따라서 종래에 비해 더 적은 액추에이터의 모멘텀만으로 다리 지지 프레임을 충분히 펼칠 수 있고, 다리 지지 프레임에 하중이 걸리는 경우에도 보다 안정적인 유지가 가능할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의자의 사시도이다.
도 2는 도 1의 의자의 다른 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 의자의 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 힌지 구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 연결 링크를 나타낸 평면도이다.
도 6 내지 도 8은 각각 도 1의 의자의 다리 지지 프레임이 회동하는 제1 상태 내지 제3 상태에서의 힌지 구조 부근을 나타낸 확대사시도들이다.
도 9 내지 도 11은 각각 도 1의 의자의 다리 지지 프레임이 회동하는 제1 상태 내지 제3 상태에서의 힌지 구조 부근을 나타낸 측면도들이다.
도 12 및 도 13은 각각 도 1의 의자의 다리 지지판이 펼쳐지는 과정을 나타낸 평면 레이아웃도들이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.

본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.

본 명세서에서, 구성요소를 지칭함에 있어 '제1 구성요소', '제2 구성요소', '제1-1 구성요소' 등과 같이 서수적 수식어는 어느 구성요소와 다른 구성요소를 구별하기 위해 사용되는 것일 뿐이다. 따라서 이하에서 지칭되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 제2 구성요소로 바꾸어 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 어느 실시예에서 제1 구성요소로 지칭되는 것은 다른 실시예에서 제2 구성요소로 지칭될 수 있다. 또, 발명의 설명에서 제1 구성요소로 지칭되는 것은 청구항에서 제2 구성요소로 지칭될 수 있음은 물론이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의자의 사시도이다. 도 2는 도 1의 의자의 다른 상태를 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 1의 의자의 분해사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 의자(11)는 시트 프레임(100), 시트 프레임(100)을 지지하는 의자 베이스(200), 사용자의 다리를 지지할 수 있는 다리 지지 프레임(400)과 다리 지지 패드(330)(또는 다리 지지판, 또는 다리 받침 패드), 시트 프레임(100)과 다리 지지 프레임(400)을 연결하는 힌지 구조(500) 및 힌지 구조(500)에 모멘텀을 제공하는 액추에이터(600)를 포함할 수 있다.

시트 프레임(100)은 사용자가 앉을 수 있는 의자의 골격일 수 있다. 시트 프레임(100)은 좌판 프레임(110), 등판 프레임(120) 및 시트 메커니즘(150)을 포함하고, 측면 프레임(130)을 더 포함할 수 있다.

좌판 프레임(110)은 사용자의 엉덩이 부분을 지지하는 좌판의 골격일 수 있다. 또, 등판 프레임(120)은 사용자가 의자(11)에 앉아 기댔을 때 사용자의 등 부분을 지지하는 등판의 골격일 수 있다. 도 1 등은 좌판 프레임(110)과 등판 프레임(120)이 측면 프레임(130)에 의해 기계적으로 연결된 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또, 본 명세서에서 용어 좌판 프레임(110)과 등판 프레임(120)은 의자(11)의 시트 프레임(100)의 일 부분이 착석한 사용자의 신체 위치와의 관계에 있어서 수행하는 기능을 기초로 지시하였으나, 이는 설명의 명확화를 위한 것에 불과하다. 예를 들어, 좌판 프레임과 등판 프레임은 일체로 형성되거나, 또는 등판 프레임의 회동을 위해 연결된 추가적인 다른 프레임에 의해 연결될 수 있다. 또는, 좌판 프레임과 등판 프레임은 일체로 형성되거나, 하나 이상은 생략될 수도 있다.

시트 메커니즘(150)은 좌판 프레임(110)의 하부에 배치되어 소정의 조절 기능을 제공하고 의자(11)의 무게 중심 내지는 기계적 안정성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 시트 메커니즘(150)은 지면 상에 놓인 의자 베이스(200)를 기준으로, 좌판 프레임(110)의 중력 방향 레벨을 조절하거나, 좌판 프레임(110)에 대해 등판 프레임(120)이 틸팅되도록 구성될 수 있다.

도면으로 표현하지 않았으나, 시트 프레임(100) 상에는 소정의 쿠션 부재(내지는 충전재) 및 외피가 배치될 수 있다. 쿠션 부재는 스펀지와 같이 사용자에게 쿠션감을 제공함과 동시에 금속 재질 내지는 플라스틱 재질 등 단단한 재질의 시트 프레임(100)의 감촉을 숨겨주기 위해 구비될 수 있다. 또 외피는 의자(11)의 외부 표면을 형성하며 미감을 제공할 수 있다. 외피의 재질은 특별히 제한되지 않으나, 합성 수지 재질 내지는 가죽 재질 등일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 측면 프레임(130) 상에는 측면 패드(310)가 배치될 수 있다. 측면 패드(310)는 팔걸이로서 기능할 수 있다.

의자 베이스(200)는 중력 방향으로 연장된 중심봉과 중심봉의 하단부로부터 복수의 방향으로 연장된 지지부를 포함할 수 있다. 도 1 등은 지지부가 4개인 경우를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다. 지지부는 3개, 또는 5개, 또는 6개일 수 있고, 지지부에는 캐스터(미도시)가 결합될 수도 있다.

전술한 것과 같이 의자 베이스(200)에 의해 고정된 시트 프레임(100)을 포함하여 사용자가 시트 프레임(100) 상에 앉을 수 있는 의자(11)를 제공할 수 있다. 도 1 등은 의자(11)가 사무 책상용 의자 형상인 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다. 본 발명의 핵심적인 기술 사상을 유지하는 범위 내에서, 의자는 리클라이너와 같은 안락 의자, 소파, 미용 의자, 마사지 기구, 자동차나 비행기 등 운송 수단의 의자, 탁상 의자 등으로 구현될 수도 있다.

사용자가 좌판 프레임(110) 상에 앉았을 때, 사용자의 대퇴부가 위치하는 좌판 프레임(110) 부근에는 힌지 구조(500)가 결합되고, 다리 지지 프레임(400)은 힌지 구조(500)를 통해 시트 프레임(100)과 결합될 수 있다. 도 3 등은 힌지 구조(500)가 시트 프레임(100)의 시트 메커니즘(150)과 기계적으로 체결되는 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 힌지 구조(500)는 좌판 프레임(110)과 후술할 다리 지지 프레임(400) 간의 틸팅 내지는 회동을 제공할 수 있으면 결합 위치는 특별히 제한되지 않으며, 시트 프레임(100)의 적절한 구성 요소, 예컨대 좌판 프레임(110) 등과 결합될 수 있다.

이하, 도 4 등을 더 참조하여 힌지 구조(500) 및 다리 지지 프레임(400)에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 도 4는 도 3의 힌지 구조를 나타낸 분해사시도이다. 도 5는 도 4의 연결 링크를 나타낸 평면도이다.

도 4 및 도 5를 더 참조하면, 힌지 구조(500)는 하나 이상의 고정 링크(510), 고정 링크(510)와 회동 가능하게 연결된 하나 이상의 연결 링크(530) 및 연결 링크(530)와 회동 가능하게 연결된 하나 이상의 작동 링크(520)를 포함할 수 있다. 고정 링크(510), 연결 링크(530) 및 작동 링크(520)는 시트 프레임(100)의 폭 방향으로 한 쌍으로, 즉 2개 씩 구비될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되지 않는다.

또, 고정 링크(510)는 시트 프레임(100)의 시트 메커니즘(150)과 고정되고, 작동 링크(520)는 후술할 다리 지지 프레임(400)과 고정될 수 있다. 상기 고정의 방법은 볼트 체결 등을 이용할 수 있다. 고정 링크(510)는 시트 프레임(100)과의 위치가 상대적으로 변화하지 않는 반면, 작동 링크(520) 및 연결 링크(530)는 고정 링크(510)를 기준으로 회전 내지는 회동하여 고정 링크(510)와 상대적 위치가 변화하도록 구성될 수 있다.

우선 고정 링크(510)(또는 그라운드 링크)는 소정의 길이를 갖는 바(bar) 형상일 수 있다. 또, 고정 링크(510)의 적어도 일단부에는 고정 링크 기어부(510t)가 형성될 수 있다. 고정 링크 기어부(510t)는 후술할 작동 링크 기어부(520t)와 맞물려 회동각을 조절할 수 있도록 구성된 고정 링크 기어이(gear tooth) 내지는 고정 링크 치형부를 의미할 수 있다.

고정 링크(510)의 상기 일단부 부근은 제1 샤프트(541)와 결합될 수 있다. 이하에서, 제1 샤프트(541)는 축 부재를 지칭하거나, 또는 필요에 따라 당해 축 부재의 회전 축을 의미하기 위해 사용될 수 있다. 이 때 제1 샤프트(541)에 의해 형성되는 고정 링크(510) 상의 중심을 기준으로 고정 링크 기어부(510t)의 치형들이 원형 배열될 수 있다.

마찬가지로 작동 링크(520)(또는 제2 링크)는 소정의 길이를 갖는 바 형상일 수 있다. 또, 작동 링크(520)의 적어도 일단부에는 작동 링크 기어부(520t)가 형성될 수 있다. 작동 링크 기어부(520t)는 고정 링크 기어부(510t)와 맞물림은 전술한 바와 같다. 작동 링크 기어부(520t)는 작동 링크 기어이(gear tooth) 내지는 작동 링크 치형부를 의미할 수 있다.

작동 링크(520)의 상기 일단부 부근은 제2 샤프트(542)와 결합될 수 있다. 이하에서, 제2 샤프트(542)는 축 부재 자체를 지칭하거나, 또는 필요에 따라 당해 축 부재의 회전 축을 의미하기 위해 사용될 수 있다. 이 때 제2 샤프트(542)에 의해 형성되는 작동 링크(520) 상의 중심을 기준으로 작동 링크 기어부(520t)의 치형들이 원형 배열될 수 있다.

연결 링크(530)(또는 제1 링크)는 고정 링크(510) 및 작동 링크(520)와 회동 가능하게 연결되어 결합될 수 있다. 예를 들어, 연결 링크(530)는 제1 연결 링크 홀(531), 및 제2 연결 링크 홀(532)을 가지고, 제3 연결 링크 홀(533)을 더 가질 수 있다.

제1 연결 링크 홀(531)에는 제1 샤프트(541)가 삽입되어 회전축을 형성할 수 있다. 즉, 고정 링크(510)와 연결 링크(530)는 제1 샤프트(541)를 통해 회동 가능하게 연결될 수 있다. 또, 제2 연결 링크 홀(532)에는 제2 샤프트(542)가 삽입되어 회전축을 형성할 수 있다. 즉, 연결 링크(530)와 작동 링크(520)는 제2 샤프트(542)를 통해 회동 가능하게 연결될 수 있다. 후술할 바와 같이 제1 샤프트(541)의 축은 고정 링크(510)를 기준으로, 고정 링크(510)를 제외한 힌지 구조(500)의 나머지 구성요소들이 회전하는 축이 될 수 있다. 또, 제2 샤프트(542)의 축은 연결 링크(530)를 기준으로, 작동 링크(520)가 회전하는 축이 될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 제3 연결 링크 홀(533)에는 제3 샤프트(543)가 삽입되어 회전축을 형성할 수 있다. 연결 링크(530)와 전동 실린더 등의 리니어 액추에이터(600)는 제3 샤프트(543)를 통해 회동 가능하게 연결될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 길이 변형에 따라 모멘텀을 제공하는 액추에이터(600)는 다른 방식으로 연결 링크(530)와 결합되어 연결 링크(530)에 회전 에너지를 전달할 수 있다. 액추에이터(600)가 제공하는 선형의 모멘텀은 고정 링크(510) 및 제1 샤프트(541)의 축을 중심으로, 제3 샤프트(543) 축의 위치 자체를 변화시키며, 결과적으로 제1 샤프트(541)의 축을 중심으로 연결 링크(530)를 회전시킬 수 있다.

본 명세서에서, 필요에 따라 힌지 구조(500) 및 힌지 구조(500)와 결합되어 힌지 구조(500)를 작동시키는 리니어 액추에이터(600)를 함께 힌지 구조 조립체로 지칭할 수 있다.

상기와 같은 동작을 위해 특유하게 안출된 본 실시예에 따른 연결 링크(530)의 제1 연결 링크 홀(531) 내지 제3 연결 링크 홀(533)은 특유한 배열을 가질 수 있다.

제1 연결 링크 홀(531) 내지 제3 연결 링크 홀(533)은 대략 삼각 형상, 예컨대 예각 삼각형 형상을 가질 수 있다. 이 때 상기 삼각형은 각 홀들(531, 532, 533)의 중심점을 연결하여 형성된 것일 수 있다.

이 때, 상기 삼각형의 제1 연결 링크 홀(531)(또는 제1 샤프트(541)의 회전축) 측의 제1 내각(θ1)은 약 50도 내지 60도, 또는 약 53도 내지 57도, 또는 약 54도 내지 56도 범위에 있고, 제2 연결 링크 홀(532)(또는 제2 샤프트(542)의 회전축) 측의 제2 내각(θ2)은 약 70도 내지 80도, 또는 약 74도 내지 78도 범위에 있고, 제3 연결 링크 홀(533)(또는 제3 샤프트(543)의 회전축) 측의 제3 내각(θ3)은 약 40도 내지 50도, 또는 약 46도 내지 50도 범위에 있을 수 있다. 또, 제2 내각(θ2)이 가장 크고, 제3 내각(θ3)이 가장 작을 수 있다.

몇몇 실시예에서, 필요에 따라 고정 링크(510)의 고정 링크 기어부(510t)와 작동 링크(520)의 작동 링크 기어부(520t)가 맞물린 부분은 내측 및/또는 외측에서 커버 플레이트(560)에 의해 가려질 수 있다.

한편, 제1 샤프트(541) 및 그 회전축 상에는 제1 풀리(571)가 배치되고, 제2 샤프트(542) 및 그 회전축 상에는 제2 풀리(572)가 배치될 수 있다. 제1 풀리(571)와 제2 풀리(572)에는 적어도 부분적으로 와이어(700)가 감길 수 있다.

다리 지지 프레임(400)은 작동 링크(520)와 고정될 수 있다. 다리 지지 프레임(400) 상에는 다리 지지 패드(330)가 배치되어 다리 지지 프레임(400)과 함께 다리 지지판 내지는 리프터(lifter)를 형성할 수 있다. 다리 지지 패드(330) 상에는 소정의 쿠션 부재(미도시) 및 외피(미도시) 등이 배치되어 사용자의 다리, 예컨대 종아리 부근을 안정적으로 지지할 수 있다. 다리 지지 프레임(400)의 구체적인 구조에 대해서는 후술한다.

이하, 도 6 내지 도 11을 더 참조하여 본 실시예에 따른 의자(11)의 힌지 구조(500) 및 힌지 구조 조립체의 기계적 작용에 대해 상세하게 설명한다. 본 명세서에서, 도 6 또는 도 9와 같이 다리 지지 프레임(400)이 완전히 접힌 상태를 제1 상태(11a)로 지칭하고, 도 8 또는 도 11과 같이 다리 지지 프레임(400)이 회전 이동하여 완전히 펼쳐진 상태를 제3 상태(11c)로 지칭하고, 도 7 또는 도 10과 같이 제1 상태(11a)와 제3 상태(11c) 사이의 소정의 어느 각도로 회전 이동한 상태를 제2 상태(11b)로 지칭한다.

도 6 내지 도 8은 각각 도 1의 의자의 다리 지지 프레임이 회동하는 제1 상태 내지 제3 상태에서의 힌지 구조 부근을 나타낸 확대사시도들이다. 도 9 내지 도 11은 각각 도 1의 의자의 다리 지지 프레임이 회동하는 제1 상태 내지 제3 상태에서의 힌지 구조 부근을 나타낸 측면도들이다.

제1 상태(11a)에서, 측면 시점에서 일 방향으로 연장된 바 형상의 고정 링크(510)와 일 방향으로 연장된 바 형상의 작동 링크(520)의 사이각은 최소를 형성할 수 있다. 고정 링크(510)는 시트 프레임(100)과 상대적 위치가 고정되고 작동 링크(520)는 다리 지지 프레임(400)과 상대적 위치가 고정되기 때문에 다리 지지 프레임(400)은 시트 프레임(100)의 하부로 삽입될 수 있다.

이어서, 사용자의 조작에 의해 힌지 구조(500)는 제2 상태(11b)로 변화할 수 있다. 즉, 액추에이터(600)가 전방으로 신장되며 제공하는 선형 운동량으로 인해 연결 링크(530)가 제1 샤프트(541)의 회전축을 중심으로 시계 방향으로 회전 이동하고 제2 상태(11b)를 형성할 수 있다. 즉 액추에이터(600)에 의해 연결 링크(530)에 토크가 작용할 수 있다.

이 때 제1 상태(11a)에서의 연결 링크(530)의 위치에 대한 회동 상태, 예컨대 제2 상태(11b)에서의 연결 링크(530)의 위치의 회전 각도를 제1 연결 링크 회전각(α1)으로 정의할 수 있다. 구체적으로, 연결 링크(530)의 제1 연결 링크 홀(531)(즉, 제1 샤프트(541)의 회전축)을 기준으로 하는 연결 링크(530)의 회전 각도가 제1 연결 링크 회전각(α1)에 상응할 수 있다. 도 10은 제1 연결 링크 홀(531)의 중심과 제3 연결 링크 홀(533)의 중심을 잇는 가상의 제1 기준선(L1)을 이용하여 제1 연결 링크 회전각(α1)을 정의한 경우를 예시한다.

또, 제1 상태(11a)에서의 작동 링크(520)의 위치에 대한 회동 상태, 예컨대 제2 상태(11b)에서의 작동 링크(520)의 위치의 회전 각도를 제1 작동 링크 회전각(β1)으로 정의할 수 있다. 도 10은 작동 링크(520)의 제2 샤프트(542)의 회전축을 지나며 작동 링크(520)의 연장 방향을 따라 연장된 가상의 제2 기준선(L2)을 이용하여 제1 작동 링크 회전각(β1)을 정의한 경우를 예시한다.

예시적인 실시예에서, 제1 작동 링크 회전각(β1)은 제1 연결 링크 회전각(α1)의 약 1.5배 내지 2.5배, 또는 약 1.6배 내지 2.4배, 또는 약 1.7배 내지 2.3배, 또는 약 1.8배 내지 2.2배, 또는 약 1.9배 내지 2.1배 범위에 있을 수 있다. 즉, 연결 링크(530)가 제1 샤프트(541)의 회전축을 중심으로 제1 연결 링크 회전각(α1) 만큼 회전할 때, 바 형상의 작동 링크(520)는 1.5배 내지 2.5배 만큼 회전할 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이 액추에이터(600)는 연결 링크(530)를 회전시키고, 연결 링크(530)의 회전 및 고정 링크(510)의 고정 링크 기어부(510t)와 작동 링크(520)의 작동 링크 기어부(520t) 간의 상대적 기어 작용에 의해 작동 링크(520)가 회동할 수 있다. 이 때 연결 링크(530)의 회전 각에 대해 약 2배 가량 증폭된 정도로 작동 링크(520)가 회동할 수 있다. 그리고 다리 지지 프레임(400)은 작동 링크(520)와 고정되어 거동을 함께 할 수 있다.

이어서, 사용자의 조작에 의해 힌지 구조(500)는 제3 상태(11c)로 변화할 수 있다. 액추에이터(600)가 더욱 전방으로 신장되며 제공하는 선형 운동량에 의해 연결 링크(530)가 제1 샤프트(541)의 회전축을 중심으로 시계 방향으로 더욱 회전 이동하고 제3 상태(11c)를 형성할 수 있다. 제3 상태(11c)는 다리 지지 프레임(400)이 완전히 회전한 상태, 즉 완전히 펼쳐진 상태일 수 있다.

제1 상태(11a)에서의 연결 링크(530)의 위치에 대한 제3 상태(11c)에서의 연결 링크(530)의 위치의 회전 각도인 제2 연결 링크 회전각(α2), 다시 말해서 연결 링크(530)의 최대 가동 범위(α2)는 약 70도 내지 90도, 또는 약 70도 내지 80도이고, 제1 상태(11a)에서의 작동 링크(520)의 위치에 대한 제3 상태(11c)에서의 작동 링크(520)의 위치의 회전 각도인 제2 작동 링크 회전각(β2), 다시 말해서 작동 링크(520)의 최대 가동 범위(β2)는 약 140도 내지 180도, 또는 약 140도 내지 160도일 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이 본 실시예에 따른 의자(11)의 힌지 구조(500)는 액추에이터가 다리 지지 프레임(400)에 곧바로 토크를 전달하는 것이 아니라, 액추에이터(600)는 연결 링크(530)를 회전시키고, 3축의 연결 링크(530)의 축간 형상 및 고정 링크(510)와 작동 링크(520) 간의 기어 결합 구조에 의해 작동 링크(520)를 회전시킬 수 있다.

즉, 액추에이터(600)에 의해 실제 제공되는 토크 내지는 모멘텀의 정도에 비해, 다리 지지 프레임(400)의 회동이 증폭되기 때문에 액추에이터(600)에 의해 요구되는 선형 모멘텀이 종래에 비해 적은 경우에도 다리 지지 프레임(400)을 충분히 펼칠 수 있다. 또, 다리 지지 프레임(400)에 하중이 걸리는 경우에도 보다 안정적인 지지 상태를 유지할 수 있다. 또한 다리 지지 프레임(400)의 하중이 온전히 액추에이터(600)에 의해서만 지지되는 것이 아니라 고정 링크(510)와 작동 링크(520)의 기어 맞물림에 의해서도 지지되기 때문에 다리 지지 프레임(400)에 가해지는 하중으로 인한 액추에이터(600)의 손상 등을 최소화할 수 있다.

한편, 도 9 내지 도 11 등은 다리 지지 프레임(400)이 회동할 때 등판 프레임(120)이 젖혀지지 않는 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서 액추에이터(600)의 동작에 의한 다리 지지 프레임(400)의 회동과 함께 등판 프레임(120)이 젖혀지도록 구성되거나, 또는 다리 지지 프레임(400)과 별개의 조작을 통해 등판 프레임(120)이 젖혀지도록 구성될 수 있다.

또, 본 실시예에 따른 의자(11)는 다리 지지 프레임(400)이 힌지 구조(500)에 의해 회전함에 따라 동시에 내지는 연동하여 내지는 자동으로 다리 지지 패드(330)가 다리 지지 프레임(400)의 단부 측 내지는 외측으로 슬라이딩 이동하도록 구성될 수 있다. 이에 대해 도 12 및 도 13을 더 참조하여 설명한다.

도 12 및 도 13은 각각 도 1의 의자의 다리 지지판이 펼쳐지는 과정을 나타낸 평면 레이아웃도들로서, 도 12는 제1 상태를 나타낸 것이고 도 13은 제3 상태를 나타낸 것이다.

도 12 및 도 13을 더 참조하면, 본 실시예에 따른 다리 지지 프레임(400)은 제1 수직부(410), 제1 수직부(410)와 슬라이딩 결합되는 제2 수직부(430), 제1 수직부(410)를 수평 방향으로 연결하는 수평부(450), 수평부(450)와 회전 가능하게 결합된 제1 관절 링크(471) 및 제1 관절 링크(471)와 회전 가능하게 결합된 제2 관절 링크(473)를 포함할 수 있다.

제1 수직부(410)는 다리 지지 프레임(400)의 폭 방향으로 한 쌍으로 구비될 수 있다. 제1 수직부(410)의 단부 부근에는 전술한 작동 링크(520)가 결합될 수 있다. 또, 제1 수직부(410)와 제2 수직부(430)는 상호 슬라이딩 결합될 수 있다. 즉, 제1 수직부(410)의 위치가 고정된 상태에서 제2 수직부(430)는 슬라이딩되어 다리 지지 프레임(400)의 길이가 증가하거나 감소하게 구성될 수 있다. 또, 다리 지지 패드(330)는 제2 수직부(430) 상에 고정 배치되어 함께 거동할 수 있다.

제1 관절 링크(471)는 수평부(450)와 어느 축을 기준으로 회전하게 연결될 수 있다. 또, 제1 관절 링크(471)는 토션 스프링(490) 등의 탄성 부재를 이용해 펼쳐지려는 힘이 가해질 수 있다. 즉, 토션 스프링(490)은 도 13과 같은 형태로 제1 관절 링크(471)를 회전시키려는 힘을 제공할 수 있다.

제2 관절 링크(473)는 제1 관절 링크(471)와 연결될 수 있다. 구체적으로 제2 관절 링크(473)의 일 단부는 제1 관절 링크(471)와 어느 축을 기준으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 또, 제2 관절 링크(473)의 타 단부는 다리 지지 패드(330)와 어느 축을 기준으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이에 따라 도 12와 같이 제1 관절 링크(471)와 제2 관절 링크(473)의 사이각이 작은 경우, 예컨대 제1 상태(11a)에서는 다리 지지 패드(330)를 상측(또는 내측)으로 슬라이딩 이동시키고, 도 13과 같이 제1 관절 링크(471)와 제2 관절 링크(473)의 사이각이 큰 경우, 예컨대 제3 상태(11c)에서는 다리 지지 패드(330)를 하측(또는 외측)으로 슬라이딩 이동시킬 수 있다. 이 때 다리 지지 패드(330)는 제2 수직부(430)와 결합되어, 제1 수직부(410)와 제2 수직부(430) 간의 길이 방향으로의 슬라이딩 이동이 가능함은 전술한 바와 같다.

앞서 설명한 것과 같이 토션 스프링(490)에 의해 제1 관절 링크(471)와 제2 관절 링크(473)는 사이각이 벌어지려는 힘을 받되, 와이어(700)를 이용하여 제1 관절 링크(471)와 제2 관절 링크(473)의 사이각을 조절할 수 있다. 와이어(700)의 일 단부는 제1 관절 링크(471)와 결합될 수 있다. 와이어(700)는 다리 지지 프레임(400)의 회전 각도, 구체적으로 작동 링크(520)의 회전 각도와 연동하여 그 회전 각도에 따라 감기거나 풀리도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 제1 상태(11a)와 같이 다리 지지 프레임(400)이 접어진 상태인 경우, 와이어(700)는 제1 샤프트(541) 상에 배치된 제1 풀리(571) 및/또는 제2 샤프트(542) 상에 배치된 제2 풀리(572)에 적어도 부분적으로 감기며 제1 관절 링크(471)를 상측(도 12 기준)으로 당길 수 있다. 이에 따라 토션 스프링(490)이 제공하는 힘에도 불구하고 제1 관절 링크(471)가 대략 수평 방향으로 이동하며 제1 관절 링크(471)와 제2 관절 링크(473)의 사이각이 감소하고, 결과적으로 다리 지지 패드(330)를 상측으로 이동시킬 수 있다.

반면 제3 상태(11c)(또는 제2 상태(11b))와 같이 다리 지지 프레임(400)이 적어도 부분적으로 펼쳐진 상태인 경우, 와이어(700)는 제1 풀리(571) 및/또는 제2 풀리(572) 상에서 적어도 부분적으로 풀리고, 토션 스프링(490)이 제공하는 힘에 의해 제1 관절 링크(471)와 제2 관절 링크(473)의 사이각이 증가하며, 결과적으로 다리 지지 패드(330)를 하측(도 13 기준)으로 이동시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

11: 의자
100: 시트 프레임
200: 의자 베이스
400: 다리 지지 프레임
500: 힌지 구조
600: 액추에이터
700: 와이어

Claims

시트 프레임;
상기 시트 프레임과 위치가 고정된 고정 링크;
상기 고정 링크와 회동 가능하게 연결된 연결 링크;
상기 연결 링크와 회동 가능하게 연결되고, 상기 고정 링크와 기어 결합되는 작동 링크; 및
상기 작동 링크와 위치가 고정된 다리 지지 프레임을 포함하는, 의자.
제1항에 있어서,
상기 고정 링크 및 작동 링크는 각각 치형부를 가지고 서로 맞물리는 의자.
제1항에 있어서,
상기 연결 링크와 회동 가능하게 연결되어, 길이 변형에 따라 상기 고정 링크를 기준으로 연결 링크를 회전시키도록 구성된 리니어 액추에이터를 더 포함하는 의자.
제3항에 있어서,
상기 연결 링크가 제1 각도 만큼 회전할 때,
상기 작동 링크가 상기 제1 각도의 1.5배 내지 2.5배 범위의 제2 각도 만큼 회전하도록 구성된 의자.
제3항에 있어서,
상기 작동 링크의 최대 가동 범위는 140도 내지 180도인 의자.
제3항에 있어서,
상기 연결 링크는,
상기 고정 링크와의 제1 회전축,
상기 작동 링크와의 제2 회전축, 및
상기 리니어 액추에이터와의 제3 회전축을 갖는 의자.
제1항에 있어서,
상기 다리 지지 프레임 상에서 슬라이딩하도록 배치된 다리 받침 패드를 더 포함하되, 상기 다리 받침 패드는, 상기 고정 링크에 대한 연결 링크의 회동각과 연동하여 슬라이딩 이동하도록 구성된 의자.
제7항에 있어서,
상기 다리 지지 프레임은,
일 지점을 기준으로 회전하게 연결된 제1 관절 링크, 및
상기 제1 관절 링크 및 다리 받침 패드와 회전하게 연결된 제2 관절 링크를 더 포함하고,
상기 의자는, 상기 제1 관절 링크와 결합된 와이어를 더 포함하는, 의자.
제8항에 있어서,
상기 와이어는 상기 작동 링크의 회전 각도에 따라 감기거나 풀리도록 구성되고,
상기 고정 링크와 작동 링크 사이에 제1 예각이 형성된 제1 상태에서, 상기 와이어가 적어도 부분적으로 감겨 상기 다리 받침 패드가 시트 프레임 측으로 이동하고,
상기 고정 링크와 작동 링크 사이에 상기 제1 예각 보다 큰 제2 예각이 형성된 제2 상태에서, 상기 와이어가 풀리며 상기 다리 받침 패드가 외측으로 이동하는 의자.
위치가 고정된 고정 링크;
상기 고정 링크와 기어 결합되는 작동 링크; 및
제1 회전축 내지 제3 회전축을 갖는 연결 링크로서, 상기 제1 회전축을 통해 고정 링크와 회동 가능하게 연결되고, 상기 제2 회전축을 통해 작동 링크와 회동 가능하게 연결되는 연결 링크를 포함하는 힌지 구조와,
상기 연결 링크의 제3 회전축과 결합되어, 상기 고정 링크를 기준으로 연결 링크를 회전시키도록 구성된 리니어 액추에이터를 포함하되,
상기 제1 회전축 내지 제3 회전축은 예각 삼각형 형상으로 배열되는 힌지 구조 조립체.
제10항에 있어서,
상기 삼각형에서, 상기 제2 회전축 측 내각이 최대 내각을 갖는 힌지 구조 조립체.
제11항에 있어서,
상기 삼각형에서,
상기 제2 회전축 측 내각은 70도 내지 80도 범위에 있고,
상기 제1 회전축 측 내각은 50도 내지 60도 범위에 있고,
상기 제3 회전축 측 내각은 40도 내지 50도 범위에 있는 힌지 구조 조립체.