KR100380319B1 - 유성 감속기를 이용한 휠체어 드라이브 시스템 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.

본 발명은 휠체어에 유성감속기를 부착시킴으로 언덕 부분 등 경사진 곳을 올라 갈 때 기존의 구동력(수동력)의 1/1.67(0.59)정도의 적은 힘으로 휠체어를 구동시킬 수 있으며, 단 방향 클러치(one way clutch)를 캐리어(carrier)부분에 부착함으로 경사진 부분을 올라갈 때 핸드 림(hand rim)에 전진 방향으로 수동력을 가하지 않아도 미끄럼이(back driving) 방지되는 휠체어 드라이브 시스템에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.

종래의 수동식 휠체어는 회전이 자유롭게 설치된 구동바퀴에 고정된 핸드 림을 회전시켜 휠체어를 구동하므로 운행이 힘들고 언덕 부분 등 경사진 곳을 올라 갈 때 큰 힘이 필요하게 되어 언덕길의 운행이 힘든 문제점과 언덕길에서 쉽게 미끄러져 버리는 문제점이 있으며 또한 브레이크 장치로 바퀴를 제어할 수 있으나 언덕길에서 핸드 림을 돌리면서 브레이크를 구동하기가 힘든 문제점이 있다.

다. 발명의 해결방법의 요지.

휠체어에 유성감속기를 부착시킴으로 언덕 부분 등 경사진 곳을 올라 갈 때 기존의 수동식 휠체어 보다 1/1.67(0.59)정도의 적은 힘으로 휠체어를 구동시킬 수 있고, 단 방향 클러치를 캐리어 부분에 부착함으로 경사진 부분을 올라갈 때 핸드 림에 전진 방향으로 수동력을 가하지 않아도 미끄럼이 방지되는 휠체어를 제공하기위한 것이다.

라. 발명의 중요한 용도

휠체어.

Description

유성 감속기를 이용한 휠체어 드라이브 시스템{A drive system for a wheel chair using the speed reducer}

본 발명은 휠체어에 유성감속기를 부착시킴으로 언덕 부분 등 경사진 곳을 올라 갈 때 기존의 구동력(수동력)의 1/1.67(0.59)정도의 적은 힘으로 휠체어를 구동시킬 수 있으며, 단 방향 클러치(one way clutch)를 캐리어(carrier)부분에 부착함으로 경사진 부분을 올라갈 때 핸드 림(hand rim)에 전진 방향으로 수동력을 가하지 않아도 미끄럼이(back driving) 방지되는 휠체어 드라이브 시스템에 관한 것이다.

휠체어(wheel chair)는 의수족이나 보장구와는 달리 신체에 밀착시켜 사용하는 것이 아닌 필요에 의해 사용하는 것이므로 사용상의 편의성에 대해 그다지 우려할 필요가 없다고 생각하고 있으나 일평생 휠체어를 사용하는 장애자로서는 자신에게 적합한 휠체어를 사용한다는 것은 에너지 효율면에서 보다 풍요로운 생활을 보장하기 위하여 반드시 필요하다.

장애자에게 적합한 휠체어를 제작한다는 것은 재활구성원의 책임이며 그 처방은 의지나 보장구에서와 마찬가지로 책임이 있는 담당자에 의해서 시행되어야 할 것이다.

일반적으로 휠체어는 프레임, 좌석, 구동바퀴, 등받이, 발판, 브레이크 등의 여러 가지 부품이 유기적으로 결합되어 구성되어 있으며, 휠체어를 분류하는 방법에는 장애자 복지법에 의한 분류, 구동방식에 의한 분류, 구조에 의하여 분류하고있으며 크게 수동 휠체어, 전동식 휠체어로 분류된다.

상기한 수동식 휠체어는 인력으로 움직이는 휠체어로서 후륜 구동식, 전륜 구동식, 편수 구동식, 체인 구동식, 손수레 구동식 휠체어로 구분되며 이중 후륜 구동식 휠체어가 가장 널리 사용되고 있다.

전동식 휠체어는 중증 장애자를 대상으로 추진 동력원으로 축전지를 동력원으로 사용하는 전동식 휠체어이며 차체, 바퀴, 전동기, 제어장치, 축전지 및 충전기 등의 부품으로 구성되어 있다.

상술한 휠체어에 있어서, 전동식 휠체어의 경우 제어장치에 의해서 구동되므로 반드시 조작훈련을 습득한 후 휠체어를 운행하게 되고 모터에 의하여 구동되므로 경사진 언덕길에서도 안정적으로 운행할 수 있으며 통상 조이스틱 레버에서 손을 때면 레버가 자동으로 중립상태로 돌아와 정지하므로 수동식 휠체어와 같이 언덕에서 미끄러지거나 출발이 힘든 경우가 없다.

그러나 통상의 수동식 휠체어는 회전이 자유롭게 설치된 구동바퀴에 고정된 핸드 림을 회전시켜 휠체어를 구동하므로 운행이 힘들고 언덕 부분 등 경사진 곳을 올라 갈 때 큰 힘이 필요하게 되어 언덕길의 운행이 힘든 문제점과 언덕길에서 쉽게 미끄러져 버리는 문제점이 있다.한편 주자축에 쉬프트를 끼워 넣어 쉬프트에 결합된 핸들의 조작에 따라 축이 이동하면서 링 기어의 출력이 이루어지도록 한 휠체어 시스템이 있으나, 이는 단순히 축을 이동 가능하게 하면서 링 기어의 출력을 얻는 것이며, 또한 예를 들어 속도 전달비에서도 선 기어의 잇수를 20, 링 기어의 잇수를 60으로 가정할 경우 속비 i = 60/20 = 3:1로 출력이 이루어지게 되는 것으로, 언덕과 같은 곳에서는 많은 힘을 필요로 하게되어 결국 뒤로 미끄러지는 현상이 나타나게 되는 것입니다.이때 브레이크 장치로 바퀴를 제어할 수 있으나 언덕길에서 핸드 림을 돌리면서 브레이크를 구동하기가 힘든 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 휠체어에 유성감속기를 부착시킴으로 언덕 부분 등 경사진 곳을 올라 갈 때 기존의 수동식 휠체어 보다 1/1.67(0.59)정도의 적은 힘으로 휠체어를 구동시킬 수 있으며, 단 방향 클러치(one way clutch)를 캐리어(carrier) 부분에 부착함으로 경사진 부분을 올라갈 때 핸드 림(hand rim)에 전진 방향으로 수동력을 가하지 않아도 미끄럼이(back driving) 방지되는 휠체어를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 휠을 부착한 유성감속기 수동 휠체어의 측 단면도.

도 2는 도 1의 부분 확대도.

도 3은 한쪽 방향으로만 구동이 되는 단 방향 클러치의 단면도.

도 4는 본 발명의 태양 기어에 스플라인이 있는 유성기어의 개략도.

도 5는 본 발명의 스토퍼의 개략도.

도 6은 다른 기종의 휠을 부착한 유성감속기 수동 휠체어의 측 단면도.

도 7은 유성기어에서 나오는 동력을 휠에 전달하기 위한 부품의 개략도.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

2: 핸들 4: 커버

6: 스플라인 축 8: 멈춤쇠

10: 링 기어 12: 기어

14: 태양기어 16: 캐리어

18: 멈춤 볼 20: 아웃 디스크 러버

22: 인너 분할 러버 24: 샤프트

26,26a: 스프링

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다.

도 1과 도 2는 본 발명의 유성감속기가 장착된 수동 휠체어의 측 단면도로서 핸드 림 커버(26)에 장착된 링 기어(10)와, 상기 핸드 림 커버(26)의 중심축에 핸들(2)을 안으로 밀어 넣음으로써 축 방향 이동되어 바퀴를 고정한 샤프트(24)에 고정되는 스플라인 축(6)의 외면에 고정된 태양 기어(14)가 한쪽의 기어는 고정되고 다른 한쪽은 이와 맞물리면서 주위를 돌게되는 유성 기어(12)에 맞물려 캐리어(16)에 동력을 전달하도록 한 구성인 것이다.

상기한 핸들(2)에 의하여 축 방향 이동되는 스플라인 축(6)의 선단에는 네모진 홈이 파여 있어 이에 의하여 샤프트(24)에 고정되고 이때 이 홈은 어떠한 형상도 가능하다.

따라서 핸드 림(4)을 회전시키게 되면 링 기어(10)도 함께 회전이 되어 유성기어 구동원리의 하나인 태양 기어(14)는 고정되고, 링 기어(10)는 구동되어 결국캐리어(16)의 출력 형태가 된다.

도면 4를 참조하여 본 발명의 입력축과 출력축과의 회전속도의 비율을 설명하면 캐리어의 출력시 1이 더해지므로 태양 기어(14)잇수를 80개, 유성기어(12)잇수를 20개, 링기어(10)잇수를 120개라 보면 이 형태의 속도 전달비 =에 의해 약 1.67:1의 감속비를 얻게 되며 그 만큼의 적은 수동력으로 휠체어를 쉽게 구동시킬 수가 있다.이때 기어의 잇수는 원하는 감속비를 얻기 위한 최적의 것이므로 제한을 둘 필요는 없고 원하는 감속비를 얻기 위한 잇수면 변경 가능한 것은 물론이다.

도 3의 단면 A-A에서 보는 것과 같이 휠에 구동력을 전달하는 캐리어(16)와 태양 기어(14)의 사이에는 멈춤 볼(18)을 스프링(26a)과 함께 넣음으로써 위에 상기한 상태에서 캐리어(16)는 단 방향 클러치 구실을 하게 되어 미끄러짐이 되는 것을 막는다.

따라서 경사진 부분을 올라갈 때 핸드 림(4)에 수동력이 가해지지 않아도 휠체어는 뒤로 미끄러지지 않고 정지될 수 있다.

핸들(2)을 뒤로 당김으로 샤프트(24)에 고정이 되어 있던 스핀들 축(6)은 도면 1에서 보듯이 뒤로 빠지게 되고 스핀들 축(6)은 핸드 림(4)의 중간 부분에 있는 스플라인과 결합되게 된다.

이때 스프링(26a)이 앞으로 미는 압력을 가하더라도 도면 5의 멈춤쇠(8)에 의해 이 상태가 유지될 수 있다.

따라서 이 상태에서 핸드 림(4)을 구동시키게 되면 유성 기어(12)는 일체로 돌게 일반 수동휠체어로 구동이 될 수 있는 것이다.도면 1에서 보이는 휠은 가장 일반적인 휠에 대하여 수동력을 전달하기 위하여 휠에 고정되는 아웃 디스크 러버(20)와 인너 분할 러버(22)로 휠의 변화에 따라 특히 휠의 스포크 부분의 변화에 따라 동력 전달 부품은 도면 6과 도면 7에서 보이는 것처럼 여러 가지 형태로 변화시켜 본 발명품을 쉽게 휠에 부착시킬 수가 있는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 휠체어는 경사진 부분을 올라갈 때 일반 휠체어의 1/1.7의 수동력으로 쉽게 휠체어를 구동시킬 수 있다는 점과 경사진 부분의 도중에 핸드 림을 놓아도 휠체어는 뒤로 미끄러지지 않고 정지할 수 가 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. (정정)주차축에 쉬프트를 끼워넣어 쉬프트에 결합된 핸들의 조작에 따라 주차축이 이동하면서 태양 기어 압력, 링 기어 출력이 이루어지도록 한 휠체어 시스템에 있어서, 축 방향 이동되어 샤프트(24)에 고정되는 스플라인 축(6)의 외면에 고정된 태양기어(14)가 한쪽의 기어는 고정되고 다른 한쪽은 이와 맞물리면서 주위를 돌게되는 유성 기어(12)에 맞물려 태양 기어(14)는 고정되고, 핸드 림 커버(26)에 고정된 링 기어(10)는 구동되어 캐리어(16)가 출력되면서 휠체어를 구동시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 유성 감속기를 이용한 휠체어 드라이브 시스템.
2. (삭제)
3. 제 1항에 있어서, 상기 캐리어(16)와 태양 기어(14)의 사이에 멈춤 볼(18)을 스프링(26a)과 함께 넣음으로써 캐리어(16)가 단 방향 클러치 역할을 하여 미끄러짐이 방지되도록 한 것을 특징으로 하는 유성 감속기를 이용한 휠체어 드라이브 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 핸들(2)의 축 방향 이동에 의하여 샤프트(24)에 고정이 되어 있던 스핀들 축(6)이 빠지면서 멈춤쇠(8)에 의해 고정되어 유성 기어(12)가 일체로 돌게 되어 일반 수동 휠체어로 구동이 되도록 한 것을 특징으로 하는 유성 감속기를 이용한 휠체어 드라이브 시스템.