KR100403657B1

KR100403657B1 - 인체 구조를 고려한 인간친화형 침대를 구현하는침대구동장치

Info

Publication number: KR100403657B1
Application number: KR10-2001-0060769A
Authority: KR
Inventors: 변증남; 김영민; 박광현
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-10-30
Also published as: KR20030027469A

Abstract

본 발명은 보다 편리한 침대생활이 가능하도록 인체 구조를 고려한 인간친화형 침대를 구현하도록 기구부를 개선한 침대구동장치에 관한 것이다. 본 발명의 상체부 구동장치는 4절 링크 메카니즘을 이용하여 매트리스의 접이각 부담을 줄여 소파나 의자처럼 90°로 접이할 수 있도록 구성하고, 또한, 매트리스의 굴곡형상이 사람의 골반에서 허리까지의 굴곡형상과 유사하여 편안한 자세를 만들어줄 수 있도록 구성한 것이다. 또한, 본 발명의 하체부 구동장치는 상향 접이와 하향 접이가 모두 가능하도록 구성한 것으로서, 상향 접이시에는 절곡점이 대퇴부까지 이동하면서 상승하여 사용자가 편안한 다리자세를 유지하고, 하향 접이시에는 절곡점이 무릎관절쪽으로 이동하고 끝 하단이 매트리스와 수평으로 하강해 발 받침대로 이용가능하도록 구성한 것이다.

Description

인체 구조를 고려한 인간친화형 침대를 구현하는 침대구동장치{Bed driving apparatus of human-friendly bed in consideration of human body structure}

본 발명은 보다 편리한 침대생활이 가능하도록 인체 구조를 고려한 인간친화형 침대를 구현하도록 기구부를 개선한 침대구동장치에 관한 것이다.

고령의 노약자나 장애인의 편리한 생활에 대한 사회적 요구가 급증하면서 생활 기기에 대한 자동화가 필연적으로 증가하고 있는 추세이다. 특히, 침대는 몸이 불편한 장애인이나 노약자에게 대부분의 생활공간으로 여겨질 만큼 중요한 가구로, 국외에선 이미 10여년 이상 동안 이에 대한 자동화의 노력이 계속되고 있다.

기구부의 설계 기술력이 요구되는 전동침대의 경우에는 최근 3, 4년 사이 국내에서 많은 발전을 하였으나, 아직까지 개선의 여지가 남아 있는 상태이다.

이러한 전동침대의 설계분야는 모터구동을 제어하는 제어분야와, 기구들을 움직이게 하는 메카니즘 설계분야로 구분된다. 모터구동의 제어분야는 사용자의 조작에 따른 간단한 개구간 제어가 가능하기 때문에 비교적 간단하지만, 메카니즘 설계분야는 기구부들간의 상호 연결관계를 고려하여야 하기 때문에 비교적 복잡하다.

종래 이 분야에 대한 국내기술로는 실용신안 공개공보 제98-56777호의 "각도조절이 가능한 침대용 등받이", 특허등록 제161650호의 "등을 높일 수 있는 침대", 특허 공개공보 제2001-8149호의 "매트리스의 각도조절이 가능한 건강침대", 실용신안등록 제110413호의 "침대 구동장치", 실용신안 공개공보 제98-12409호의 "침대에 있어서 매트리스판의 각도조절구조" 등이 있다.

또한, 종래 이 분야에 대한 국외기술은 국내기술보다 훨씬 이전부터 개발된 많은 기술들이 있는데, 대표적으로 일본에서 전동침대에 대한 특허를 많이 출원하고 있다. 그 실례로서 "Back-lifting device for rising and lying bed(EP1053734A2)" 는 상향 접이가 가능한 새로운 기구부 설계에 관한 기술이고, "Mechanism for sofa-beds and the like(EP0868870A2)" 은 소파와 침대를 겸용할 수 있는 메카니즘에 관한 기술이다.

이들 선행 출원들의 대다수가 비슷한 기능을 구현하도록 구성되어 있는데, 설계된 기구부의 복잡성 여부와 동일한 기능에 대해(예: 상향 접이기능) 성능이 어느 정도인지(예: 접이각)에 따라 다른 메카니즘들로 설계 구성되어 있다.

상기 선행 출원들을 포함한 침대분야에서 구현하고자 하는 기능은 크게 두 가지로 나누어진다.

첫째는 침대 상체부의 접이이다. 이 부분에서 고려되어야 할 점은 상향 접이시 접이각이 커지면, 매트리스의 접이면에 부담을 주게 되고, 그로 인해 매트리스 두께를 줄이거나 매트리스를 분할하지 않고는 접이각을 크게 할 수 없게 된다. 그러나, 상기 출원들을 포함한 선행 출원에는 상향 접이시에 접이각의 문제점을 해결하는 기술에 대해서는 언급하고 있지 않다.

둘째는 침대 하체부의 접이이다. 침대 하체부의 경우에는 상향 접이만을 위한 기구부 설계에 대한 여러 선행 출원들이 있다. 그러나, 하체부의 경우 상체부와는 달리 하향 접이도 가능하도록 하는 기구부의 설계가 필요할 것으로 판단된다. 이는 상체부의 경우에는 사람 허리의 단방향 굽힘만을 허용하지만, 하체부의 경우에는 대퇴부의 상향 굽힘뿐만 아니라 종아리의 하향 굽힘 또한 존재하므로 좀 더 자유로운 다리자세를 위해서는 하향 접이도 필요하기 때문이다.

그 동안 많은 국내외 선행 기술들을 통해 전동침대의 기구부 설계에 대한 여러 가지 독창적인 기술들이 제안되어 왔지만, 위에서 언급한 것처럼 아직 개선의 여지가 많이 남아 있는 상태이다.

따라서, 본 발명은 상체부의 매트리스 접이각의 부담을 줄여줄 수 있는 기구부 설계를 통해 상향 접이각을 최대 90°까지 가능하게 함으로써 일반 소파나 의자가 갖는 등받이 기능을 구현할 수 있는 침대구동장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 하체부의 상향 접이기능 뿐만 아니라 하향 접이기능도 가능하게 함으로써 이용자가 다리 자세를 좀 더 자유롭게 바꿀 수 있도록 하는 침대구동장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인체 구조를 고려한 인간친화형 침대의 구성을 도시한 부분 분해 사시도이고,

도 2는 도 1에 도시된 침대에서 매트리스를 제거한 상태를 도시한 사시도이고,

도 3은 도 2에 도시된 침대에서 플레이트를 제거하여 각 기구부의 결합상태를 도시한 사시도이고,

도 4a는 도 3에 도시된 침대의 하체부의 구성관계를 도시한 확대 사시도이고,

도 4b는 도 4a에 도시된 침대 하체부의 상향 접이시 각 구성요소들의 작동관계를 도시한 사시도이고,

도 4c는 도 4a에 도시된 침대 하체부의 하향 접이시 각 구성요소들의 작동관계를 도시한 사시도이고,

도 4d는 도 4a에 도시된 침대 하체부의 작동관계를 개략적으로 도시한 개략도이고,

도 5a는 도 3에 도시된 침대의 상체부의 구성관계를 도시한 확대 사시도이고,

도 5b는 도 5a에 도시된 침대 상체부의 상향 접이시 각 구성요소들의 작동관계를 도시한 사시도이고,

도 5c는 도 5a에 도시된 침대 상체부의 작동관계를 개략적으로 도시한 개략도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

200 : 매트리스 300, 400 : 모터

302, 303, 402, 403 : 구동링크 306, 406 : 타이밍 벨트

310, 311 : 대퇴부 지지링크 315, 316, 317 : 종아리 받침링크

319, 320 : ㄷ형 연결링크 321, 322 : 가이드 링크

412, 413 : 종동링크 415, 416 : 연결링크

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따르면, 지지프레임, 상기 지지프레임에 고정되는 하체부 지지플레이트, 및 상기 하체부 지지플레이트에 고정되는 모터를 포함하는 침대의 하체부 구동장치는, 상기 모터의 작동에 따라 침대 수평면에 대해 상향 또는 하향으로 선회하는 1쌍의 구동링크; 상기 구동링크와 일단이 연결되며, 타단이 상기 지지프레임에 대해 슬라이딩 및 선회가능하게 고정된 1쌍의 대퇴부 지지링크; 상기 구동링크와 일단이 연결되며, 타단이 서로 연결되는 적어도 1쌍의 받침링크; 상기 지지프레임에 일단이 선회가능하게 고정되며, 타단이 상기 받침링크의 타단에 연결되어 상기 구동링크가 선회함에 따라 상기 받침링크가 수평을 유지하면서 상향 또는 하향으로 움직이게 하는 연결링크; 및 상기 구동링크와 일단이 연결되며, 타단이 상기 지지프레임에 대해 슬라이딩 및 접이가능하게 고정되어 상기 받침링크의 상향 또는 하향 움직임을 제한하는 가이드 링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지지프레임, 상기 지지프레임에 고정되는 상체부 지지플레이트, 및 상기 상체부 지지플레이트에 고정되는 모터를 포함하는 침대의 상체부 구동장치는, 상기 모터의 작동에 따라 침대 수평면에 대해 상향으로 선회하는 1쌍의 절곡형 구동링크; 상기 절곡형 구동링크와 일측이 연결되며, 타단이 상기 절곡형 구동링크의 중간부위를 가로지르는 연결축에 각각 회전가능하게 고정되는 1쌍의 연결링크; 및 상기 연결축에 일단이 회전가능하게 고정되고, 타단이 상기 상체부 지지플레이트에 선회가능하게 고정된 1쌍의 종동링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 침대구동장치는, 지지프레임, 상기 지지프레임에 고정된 하체부 지지플레이트에 고정되어 모터의 동력을 통해 침대 하체부를 접이 시킬 수 있도록 상기와 같이 구성된 하체부 구동장치, 및 상기 지지프레임에 고정된 상체부 지지플레이트에 고정되어 모터의 동력을 통해 침대의 상체부를 접이 시킬 수 있도록 상기와 같이 구성된 상체부 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 인체 구조를 고려한 인간친화형 침대를 구현하는 침대구동장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명에 따른 인체 구조를 고려한 인간친화형 침대의 구성을 도시한 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 침대에서 매트리스를 제거한 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 침대에서 플레이트를 제거하여 각 기구부의 결합상태를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전동침대는 매트리스와, 이 매트리스를 지지하는 지지 프레임과, 이 지지 프레임에 고정되어 상체부의 상향 접이를 담당하는 상체부 구동장치 및, 상기 지지 프레임에 고정되어 하체부의 상향 및 하향 접이를 담당하는 하체부 구동장치로 구성된다.

상기 지지 프레임은 도 3에 도시된 바와 같이 통상적인 침대의 지지 프레임과 동일 유사하게 구성되어 있다. 즉, 이 지지프레임은 침대의 테두리를 구성하도록 목재 등으로 구성되는 상부 프레임(100)과, 이 상부 프레임(100)을 지탱하도록 알루미늄 프로파일 등으로 구성된 다수의 프레임(101, 102, 103) 및, 이 프레임(101, 102, 103) 간의 결합을 견고하게 하는 삼각 앵글(104)들을 포함한다. 또한, 본 발명의 지지프레임은 상체부 구동장치 및 하체부 구동장치를 각각 지지하도록 상부 프레임(100)에 볼트로 고정되는 상체부 지지플레이트(105)와 하체부 지지플레이트(106)를 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 지지프레임에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상체부 구동장치 또는 하체부 구동장치의 작동에 따라 매트리스(200)의 상체부의 상향 접이 또는 하체부의 상향 및 하향 접이가 가능하도록 다수의 지지플레이트(201 ∼ 205) 및 연결 프레임(201a ∼ 205a)이 분리 배치되어 있다. 상기 지지플레이트(201 ∼ 205)는 침대의 길이방향에 대해 일정 간격을 두고 서로 평행하게 배열된다.

이 지지플레이트(201, 202, 204, 205)의 하부 양 단부쪽에는 상체부 구동장치 또는 하체부 구동장치의 구성요소들에 각각 결합되는 연결 프레임(201a, 202a, 204a, 205a)이 각각 결합된다. 그리고, 중앙에 위치하는 지지플레이트(203)는 연결 프레임(203a)에 각각 고정되고, 이 연결 프레임(203a)은 상부 프레임(100)의 중앙을 연결하는 2개의 사각 프레임(206, 207)에 볼트로 각각 고정된다. 그로 인해, 매트리스의 중앙에 위치하는 지지플레이트(203)는 매트리스(200)가 상하로 미끄러지지 않도록 중앙에서 잡아주는 역할을 한다.

상기 지지플레이트(201 ∼ 205) 중 침대의 양쪽 끝에 위치하는 지지플레이트(201, 205)의 상부에는 리니어 가이드(201b, 205b)가 각각 고정되어 있다. 이 리니어 가이드(201b, 205b)는 항상 정위치에 있는 않고 지지플레이트(201, 205)의 움직임에 따라 제한된 직선운동을 하게 된다. 이렇게 작동하는 리니어 가이드(201b, 205b)는 매트리스(200)의 하부면과 결합된다. 그로 인해, 매트리스(200)의 접이각이 커지면서 매트리스(200) 접이면에 생기는 굴곡에 대한 부담을 어느 정도 줄일 수 있게 된다.

아래에서는, 하체부 구동장치와 상체부 구동장치를 각기 분리하여 그 구성요소들간의 결합관계를 설명하고 그에 따른 작동관계를 상세히 설명하겠다.

1. 하체부 구동장치

도 4a는 도 3에 도시된 침대의 하체부의 구성관계를 도시한 확대 사시도이고, 도 4b 및 도 4c는 도 4a에 도시된 침대 하체부의 상향 및 하향 접이시 각 구성요소들의 작동관계를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 4d는 도 4a에 도시된 침대 하체부의 작동관계를 개략적으로 도시한 개략도이다.

도 3 및 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하체부 구동장치는 모터(300)를 포함한다. 이 모터(300)는 고정 브라켓(301)에 의해 하체부 플레이트(106)에 볼트고정된다. 그리고, 1쌍의 구동링크(302, 303)의 구동축(304)은 하체부 플레이트(106)에 볼트 고정되는 다른 지지 브라켓(305)에 회전가능하게 고정된다. 이 구동축(304)과 모터(300)의 축은 타이밍 벨트(306)에 의해 서로 연결된다.

그리고, 1쌍의 구동링크(302, 303)의 일단은 상기 구동축(304)에 연결되어 있으며 하체부 플레이트(106)에 각각 볼트 고정되는 또다른 지지 브라켓(307, 308)에 선회가능하게 고정된다. 또한, 1쌍의 구동링크(302, 303)의 타단은 제1 연결축(309)에 각각 회전가능하게 고정된다. 이 제1 연결축(309)의 양단부에는 1쌍의 대퇴부 지지링크(310, 311)의 일단이 각각 회전가능하게 고정된다. 이 1쌍의 대퇴부 지지링크(310, 311)의 타단은 회전축(312)에 의해 리니어 베어링(313)과 각각 결합되고, 이 리니어 베어링(313)은 상부 프레임(100)의 내측면에 각각 형성된 제1 장방향 가이드홈(314)을 따라 슬라이딩 가능하게 배치된다(도 4b, 도 4c 참조).

이 제1 장방향 가이드홈(314)은 침대가 수평상태를 유지할 경우에 제1 연결축(309)보다 침대의 상부쪽에 위치한다. 이러한 제1 장방향 가이드홈(314)은 구동링크(302, 303)가 상향으로 약 45°까지, 하향으로 약 60°까지 회전할지라도, 대퇴부 지지링크(310, 311)에 결합된 리니어 베어링(313)이 전후로 슬라이딩 가능한 범위의 길이를 갖는다.

또한, 상기 제1 연결축(309)에는 등간격을 두고 3개의 종아리 받침링크(315, 316, 317)의 일단이 회전가능하게 고정된다. 이 3개의 종아리 받침링크(315, 316, 317)는 제1 연결축(309)의 양단부, 즉 대퇴부 지지링크(310, 311)의 바깥쪽과 중앙에 각각 위치한다. 이 3개의 종아리 받침링크(315, 316, 317)의 타단은 제2 연결축(318)에 각각 회전가능하게 고정된다.

그리고, 이 제2 연결축(318)의 양단부에는 일단이 상부 프레임(100)에 선회가능하게 고정되는 ㄷ형 연결링크(319, 320)의 타단이 회전가능하게 고정된다. 이 때, ㄷ형 연결링크(319, 320)는 종아리 받침링크(315, 317)의 바깥쪽에 위치한다. 또한, ㄷ형 연결링크(319, 320)의 폭방향 길이(L)는 구동링크(302, 303)의 축간길이(ℓ)와 동일하도록 구성된다. 상기와 같이 ㄷ형 연결링크(319, 320)와 구동링크(302, 303)의 길이를 동일하게 함으로써, 3개의 종아리 받침링크(315, 316, 317)는 항상 수평방향을 유지하게 된다.

또한, 상기 제1 연결축(309)의 양단부에는 제1 가이드 링크(321)의 일단이 회전가능하게 고정되고, 이 제1 가이드 링크(321)의 타단에는 제1 가이드 링크(321)와 동일한 길이를 갖는 제2 가이드 링크(322)의 일단이 힌지결합된다. 이 제2 가이드 링크(322)의 타단에는 가이드 베어링(323)이 회전가능하게 결합되고, 이 가이드 베어링(323)은 상부 프레임(100)의 내측에 각각 형성된 제2 장방향 가이드홈(324)을 따라 슬라이딩 가능하도록 배치된다. 이렇게 위치하는 제1, 제2 가이드 링크(321, 322)는 3개의 종아리 받침링크(315, 316, 317)의 상향 또는 하향 움직임을 제한하는 역할을 한다. 그리고, 제2 장방향 가이드홈(324)은 제1 장방향 가이드홈(314)보다 침대의 하부쪽에 위치한다.

이러한 제2 장방향 가이드홈(324)은 다음과 같은 형태를 가질 수 있는 길이를 갖는다. 즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 구동링크(302, 303)가 수평방향을 유지할 경우에는 제2 가이드 링크(322)에 결합된 리니어 베어링(323)이 제2 장방향 가이드홈(324)의 하부쪽 끝에 밀착된 상태에서 제1, 제2 가이드 링크(321, 322)가 일정각을 이루도록 한다. 또한, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 구동링크(302, 303)가 상향으로 약 45°까지, 하향으로 약 60°까지 회전할 경우에는 리니어 베어링(323)이 제2 장방향 가이드홈(324) 내에 있으면서 제1, 제2 가이드 링크(321, 322)가 일직선을 이루도록 한다.

상기와 같이 결합되는 대퇴부 지지링크(310, 311)에는 연결 프레임(202a)을 통해 지지 플레이트(202)가 결합되므로, 대퇴부 지지링크(310, 311)와 지지 플레이트(202)는 일체로 작동한다. 또한, 종아리 받침링크(315, 316, 317)에는 연결 프레임(201a)을 통해 지지 플레이트(201)가 결합되므로, 종아리 받침링크(315, 316, 317)와 지지 플레이트(201)는 일체로 작동한다.

아래에서는, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 하체부 구동장치의 작동관계에 대해 상세히 설명하겠다.

먼저, 침대 하체부의 상향 접이시의 작동관계에 대해 설명하겠다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 모터(300)의 작동에 의해 타이밍 벨트(306)가 회전하고, 그로 인해 1쌍의 구동링크(302, 303)가 상향으로 선회한다. 이러한 구동링크(302, 303)의 선회는 제1 연결축(309)을 따라 대퇴부 지지링크(310, 311)에 전달된다. 그러면, 대퇴부 지지링크(310, 311)는 선회하고, 이 대퇴부 지지링크(310, 311)의 타단에 각각 결합된 리니어 베어링(313)은 제1 장방향 가이드홈(314)을 따라 상체부 쪽으로 직선운동한다. 또한, 구동링크(302, 303)가 회전함에 따라 3개의 종아리 받침링크(315, 316, 317)가 침대의 매트리스면과 수평하게 위로 상승하게 된다. 그로 인해, 매트리스(200)의 절곡점이 사용자의 대퇴부까지 이동하면서 상승하고 종아리 부분이 수평을 유지하므로, 사용자가 편안한 다리의 자세를 유지할 수 있게 된다.

상기와 같은 운동은 1자유도를 갖도록 4개의 링크로 구성되는 4절 링크 메카니즘(four bar linkage mechanism)을 통해 구현된다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 구동링크(302, 303)의 회전에 따른 회전토크가 종아리 받침링크(315, 316, 317)로 전달되면, 이 때 ㄷ형 연결링크(319, 320)의 타단이 상부 프레임(100)에 선회가능하게 고정되어 있으므로 1자유도 운동이 가능하다. 또한, ㄷ형 연결링크(319, 320)의 폭방향 길이(L)와 구동링크(302, 303)의 축간길이(ℓ)가 동일하게 설계되어 있으므로 종아리 받침링크(315, 316, 317)의 수평운동을 가능하게 한다.

즉, 침대 하체부의 4절 링크는 구동링크(302 또는 303), 종아리 받침링크(315, 316 또는 317), ㄷ형 연결링크(319 또는 320)로 구성된다.

다음으로, 침대 하체부의 하향 접이시의 작동관계에 대해 설명하겠다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 모터(300)의 작동에 의해 타이밍 벨트(306)가 회전하고, 그로 인해 1쌍의 구동링크(302, 303)가 하향으로 선회한다. 이러한 구동링크(302, 303)의 선회는 제1 연결축(309)을 따라 대퇴부 지지링크(310, 311)에 전달된다. 그러면, 대퇴부 지지링크(310, 311)는 선회하고, 리니어 베어링(313)은 제1 장방향 가이드홈(314)을 따라 상향시보다 작은 스트로크로 직선운동한다.

이렇게 작은 스트로크로 직선운동을 하는 것은 도 4d에 도시된 바와 같이 모터(300)에 연결되는 구동링크(302, 303)의 일단이 직선운동을 하는 리니어 베어링(313)보다 낮게 위치하도록 설계되어, 상향으로 회전시보다 하향으로 회전시에 스트로크가 작게 발생하는 것이다.

또한, 구동링크(302, 303)가 선회함에 따라 3개의 종아리 받침링크(315, 316, 317)가 침대의 매트리스면과 수평하게 아래로 하강하게 된다. 그로 인해, 매트리스(200)의 절곡점이 사용자의 무릎관절쪽으로 이동하고, 끝 하단이 침대 매트리스와 수평상태로 하강해 발 받침대로 이용가능하다.

이렇듯, 종아리 받침링크(315, 316, 317)는 상향시에는 종아리를 받치는 용도로 사용되고, 하향시에는 발을 받치는 용도로 사용된다. 또한, 본 발명의 하체부 구동장치는 상향 및 하향시에 접이되는 지점을 다르게 함으로써, 즉 상향시에는 대퇴부와 골반 사이 지점이 접이되도록 하고, 하향시에는 대퇴부와 종아리 사이 지점이 접이되도록 함으로써 보다 편안하게 다리 자세를 유지하도록 구성한 것이다.

2. 상체부 구동장치

도 5a는 도 3에 도시된 침대의 상체부의 구성관계를 도시한 확대 사시도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 침대 상체부의 상향 접이시 각 구성요소들의 작동관계를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 5c는 도 5a에 도시된 침대 상체부의 작동관계를 개략적으로 도시한 개략도이다.

도 3 및 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 상체부 구동장치는 모터(400)를 포함한다. 이 모터(400)는 고정 브라켓(401)에 의해 상체부 플레이트(105)에 볼트고정된다. 그리고, 1쌍의 구동링크(402, 403)의 구동축(404)은 상체부 플레이트(105)에 볼트 고정되는 다른 지지 브라켓(405)에 회전가능하게 고정된다. 이 구동축(404)과 모터(400)의 축은 타이밍 벨트(406)에 의해 서로 연결된다.

그리고, 1쌍의 구동링크(402, 403)의 일단은 상기 구동축(404)의 양단부에 각각 연결되어 있으며 상체부 플레이트(105)에 각각 볼트 고정되는 또다른 지지 브라켓(407, 408)에 선회가능하게 고정된다. 또한, 구동링크(402, 403)의 타단에는 구동링크(402, 403)를 서로 연결하는 제1 연결축(409)이 회전가능하게 연결되어 있다. 이렇게 연결되는 구동링크(402, 403)는 중간부분이 상부로 꺾인 절곡형이다.

상기 구동링크(402, 403)를 각각 고정하는 지지 브라켓(407, 408)의 외측에는 또다른 지지 브라켓(410, 411)이 각각 볼트 고정되어 있다. 이 지지 브라켓(410, 411)에는 종동링크(412, 413)의 일단이 각각 선회가능하게 고정되어 있다. 그리고, 종동링크(412, 413)의 타단에는 종동링크(412, 413)를 서로 연결하는 제2 연결축(414)이 회전가능하게 연결되어 있다. 이 제2 연결축(414)의 양단부, 즉 종동링크(412, 413)의 외측에는 연결링크(415, 416)의 일단이 각각 회전가능하게 고정되어 있다. 이 연결링크(415, 416)의 타측은 구동링크(402, 403)의 타단을 서로 연결하는 제1 연결축(409)의 양단부, 즉 구동링크(402, 403)의 외측에서 회전가능하게 고정된다.

상기 종동링크(412, 413)의 축간길이(L1)와 연결링크(415, 416)의 축간길이(ℓ1)는 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 종동링크(412, 413)와 연결링크(415, 416)의 축간길이(L1, ℓ1)를 동일하게 함으로써, 연결링크(415,416)는 종동링크(412, 413)의 회전각보다 2배씩 회전하게 된다.

상기와 같이 결합되는 종동링크(412, 413)에는 연결 프레임(204a)을 통해 지지 플레이트(204)가 결합되므로, 종동링크(412, 413)와 지지 플레이트(204)는 일체로 작동한다. 이 지지 플레이트(204)는 골반에서 허리까지의 접촉면을 지지해 주는 역할을 한다. 또한, 연결링크(415, 416)에는 연결 프레임(205a)을 통해 지지 플레이트(205)가 결합되므로, 연결링크(415, 416)와 지지 플레이트(205)는 일체로 작동한다. 이 지지 플레이트(205)는 허리에서 머리까지의 접촉면을 지지해 주는 역할을 한다.

아래에서는, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 상체부 구동장치의 작동관계에 대해 상세히 설명하겠다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 모터(400)의 작동에 의해 타이밍 벨트(406)가 회전하고, 그로 인해 1쌍의 구동링크(402, 403)가 상향으로 선회한다. 이러한 구동링크(402, 403)의 선회는 제1 연결축(409)을 따라 연결링크(415, 416)에 전달된다. 그러면, 연결링크(415, 416)는 회전하고, 이 연결링크(415, 416)의 일단을 서로 연결하는 제2 연결축(414)이 회전한다. 그로 인해, 제2 연결축(414)에 회전가능하게 타단이 고정된 종동링크(412, 413)가 지지 브라켓(410, 411)을 고정축으로 하여 선회한다.

상기와 같은 운동은 1자유도를 갖도록 4개의 링크로 구성되는 4절 링크 메카니즘을 통해 구현된다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 지지 브라켓(410, 411)에 선회가능하게 고정되는 종동링크(412, 413)가 1자유도 운동을 하고, 연결링크(415,416)가 1쌍의 구동링크(402, 403)의 회전력을 전달한다. 즉, 침대 상체부의 4절 링크는 종동링크(412 또는 413), 연결링크(415 또는 416), 구동링크(402 또는 403)로 구성된다.

또한, 본 발명의 상체부 구동장치는 연결링크(415, 416)가 상향 90°까지 회전할 수 있도록 구성된다. 즉, 도 5c에 도시된 바와 같이, 연결링크(415, 416)와 종동링크(412, 413)의 길이가 동일하고, 연결링크(415, 416)가 수평면에 대해 90°로 세워질 경우 종동링크(412, 413)가 수평면에 대해 45°를 만족하도록 설계하면 된다. 이런 조건을 만족시키기 위해 4절 링크 메카니즘의 그래픽 디자인(Graphical Design) 원리를 이용하면 동력이 처음으로 전달되는 구동축(404)으로부터 L2의 축간거리로 떨어진 곳에 동력이 마지막으로 전달되는 종동축[종동링크(412, 413)의 일단이 지지 브라켓(410, 411)에 고정되는 지점]을 배치하면 된다.

이렇듯, 연결링크(415, 416)가 90°회전하는데 반해 종동링크(412, 413)는 45°회전하게 되는데, 이 종동링크(412, 413)가 최대 45°까지 회전하더라도 제1 연결축(409)과 구동링크(402, 403)가 서로 충돌하지 않도록, 구동링크(402, 403)의 중간부분이 꺾인 절곡형상을 갖게 된다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 침대구동장치는 상체부의 매트리스 접이각의 부담을 줄여줄 수 있는 기구부 설계를 통해 상향 접이각을 최대 90°까지 가능하게 함으로써 일반 소파나 의자가 갖는 등받이 기능을 구현하는 효과가 있다.

또한, 침대구동장치는 하체부의 상향 접이기능 뿐만 아니라 하향 접이기능도가능하게 함으로써 보다 편리한 침대이용을 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 침대구동장치는 기구부 설계를 통한 침대 자동화가 아닌 인체의 골격구조에 대한 연구를 기반으로 한 보다 질 높은 침대의 개발에 기여함으로써 보다 개선된 삶의 질을 얻는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 인체 구조를 고려한 인간친화형 침대를 구현하는 침대구동장치에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

지지프레임, 상기 지지프레임에 고정되는 하체부 지지플레이트, 및 상기 하체부 지지플레이트에 고정되는 모터를 포함하는 침대의 하체부 구동장치에 있어서,

상기 모터의 작동에 따라 침대 수평면에 대해 상향 또는 하향으로 선회하는 1쌍의 구동링크; 상기 구동링크와 일단이 연결되며, 타단이 상기 지지프레임에 대해 슬라이딩 및 선회가능하게 고정된 1쌍의 대퇴부 지지링크; 상기 구동링크와 일단이 연결되며, 타단이 서로 연결되는 적어도 1쌍의 받침링크; 상기 지지프레임에 일단이 선회가능하게 고정되며, 타단이 상기 받침링크의 타단에 연결되어 상기 구동링크가 선회함에 따라 상기 받침링크가 수평을 유지하면서 상향 또는 하향으로 움직이게 하는 연결링크; 및 상기 구동링크와 일단이 연결되며, 타단이 상기 지지프레임에 대해 슬라이딩 및 접이가능하게 고정되어 상기 받침링크의 상향 또는 하향 움직임을 제한하는 가이드 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 침대의 하체부 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 대퇴부 지지링크의 타단에는 회전가능하게 리니어 베어링이 결합되고, 상기 지지프레임에는 장방향 가이드홈이 형성되며, 상기 리니어 베어링이 상기 장방향 가이드홈을 따라 침대의 전후방향으로 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 침대의 하체부 구동장치.
제2항에 있어서, 상기 모터의 동력을 전달받는 상기 구동링크의 일단이 상기 리니어 베어링보다 낮은 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 침대의 하체부 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 가이드 링크는 힌지결합된 2개의 링크로 구성되고, 상기 링크의 일단에는 회전가능하게 리니어 베어링이 결합되며, 상기 지지프레임에는 다른 장방향 가이드홈이 형성되며, 상기 리니어 베어링이 상기 다른 장방향 가이드홈을 따라 침대의 전후방향으로 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 침대의 하체부 구동장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 장방향 가이드홈은 상기 장방향 가이드홈보다 침대의 하부쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 침대의 하체부 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 연결링크는 ㄷ형 연결링크인 것을 특징으로 하는 침대의 하체부 구동장치.
제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 ㄷ형 연결링크의 폭방향 길이는 상기 구동링크의 축간길이와 동일한 것을 특징으로 하는 침대의 하체부 구동장치.
지지프레임, 상기 지지프레임에 고정되는 상체부 지지플레이트, 및 상기 상체부 지지플레이트에 고정되는 모터를 포함하는 침대의 상체부 구동장치에 있어서,

상기 모터의 작동에 따라 침대 수평면에 대해 상향으로 선회하는 1쌍의 절곡형 구동링크; 상기 절곡형 구동링크와 일측이 연결되며, 타단이 상기 절곡형 구동링크의 중간부위를 가로지르는 연결축에 각각 회전가능하게 고정되는 1쌍의 연결링크; 및 상기 연결축에 일단이 회전가능하게 고정되고, 타단이 상기 상체부 지지플레이트에 선회가능하게 고정된 1쌍의 종동링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 침대의 상체부 구동장치.
제8항에 있어서, 상기 1쌍의 종동링크의 타단은 상기 연결링크의 회전각에 대해 상기 종동링크가 1/2씩 회전하는 위치에 고정되는 것을 특징으로 하는 침대의 상체부 구동장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 종동링크의 축간길이는 상기 연결링크의 축간길이와 동일한 것을 특징으로 하는 침대의 상체부 구동장치.
지지프레임, 상기 지지프레임에 고정된 하체부 지지플레이트에 고정되어 모터의 동력을 통해 침대 하체부를 접이시키는 하체부 구동장치, 및 상기 지지프레임에 고정된 상체부 지지플레이트에 고정되어 모터의 동력을 통해 침대의 상체부를 접이시키는 상체부 구동장치를 포함하는 침대구동장치에 있어서,

상기 하체부 구동장치는, 상기 모터의 작동에 따라 침대 수평면에 대해 상향 또는 하향으로 선회하는 1쌍의 구동링크; 상기 구동링크와 일단이 연결되며, 타단이 상기 지지프레임에 대해 슬라이딩 및 선회가능하게 고정된 1쌍의 대퇴부 지지링크; 상기 구동링크와 일단이 연결되며, 타단이 서로 연결되는 적어도 1쌍의 받침링크; 상기 지지프레임에 일단이 선회가능하게 고정되며, 타단이 상기 받침링크의 타단에 연결되어 상기 구동링크가 선회함에 따라 상기 받침링크가 수평을 유지하면서 상향 또는 하향으로 움직이게 하는 연결링크; 및 상기 구동링크와 일단이 연결되며, 타단이 상기 지지프레임에 대해 슬라이딩 및 접이가능하게 고정되어 상기 받침링크의 상향 또는 하향 움직임을 제한하는 가이드 링크를 포함하고,

상기 상체부 구동장치는, 상기 모터의 작동에 따라 침대 수평면에 대해 상향으로 선회하는 1쌍의 절곡형 구동링크; 상기 절곡형 구동링크와 일측이 연결되며, 타단이 상기 절곡형 구동링크의 중간부위를 가로지르는 연결축에 각각 회전가능하게 고정되는 1쌍의 연결링크; 및 상기 연결축에 일단이 회전가능하게 고정되고, 타단이 상기 상체부 지지플레이트에 선회가능하게 고정된 1쌍의 종동링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 침대구동장치.
제11항에 있어서, 상기 대퇴부 지지링크, 상기 받침링크, 상기 연결링크 및 상기 종동링크의 상부에는 각자 서로 연결하여 일체로 움직이는 지지플레이트가 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 침대구동장치.
제12항에 있어서, 상기 받침링크 및 상기 연결링크와 일체로 움직이는 상기 지지플레이트의 상부에는 침대의 하부면과 결합되는 리니어 가이드가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 침대구동장치.