KR100505015B1 - 차륜용 허브 및 이 차륜용 허브를 장착한 차륜 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 완충수단을 구비한 휠체어나 자전거 등에 장착되는 차륜용 허브에 관한 것으로, 특히 차륜이 충격을 받았을 때에 이것을 완충하여 원활한 주행을 가능하게 하는 완충기능부착 차륜용 허브 및 이 차륜용 허브를 장착한 차륜에 관한 것이다.

본 발명은 허브통체와, 허브통체내에 배설한 회전수단과 완충수단과 차량 프레임을 지지하는 프레임축과로 이루어지는 차륜용 허브로서, 예컨대, 허브통체내에 차축을 가지고, 차축을 회전지지하는 회전수단을 차축의 회전에 독립의 완충수단으로 하고, 완충수단은 허브통체의 회전수단을 링크기구로 회동이 자유롭게 계합하고, 또한, 차량 프레임을 계합지지하는 프레임축을 가지는 기구로 이루어지는 차륜용 허브로 구성하였는데,

따라서, 본 발명은 ①완충수단이 차륜과 독립하고, 차축방향에 대한 차륜의 강성을 높이고, ②고장·불비가 있더라도 각각의 수단의 교환을 용이하게 하고, ③직접 충격을 완화하여 승차감을 향상하고, ④차량의 디자인의 자유도를 향상하고, ⑤완충수단이 없는 차량에 용이하게 완충수단을 가지는 차량으로 할 수 있어 뛰어난 효과를 나타내는 것이다.

Description

차륜용 허브 및 이 차륜용 허브를 장착한 차륜{Hub for wheel and a wheel mounting this hub for wheel}

본 발명은, 완충수단을 구비한 휠체어나 자전거 등에 장착되는 차륜용 허브에 관한 것으로, 특히 차륜이, 노면에서 받는 상하방향의 충격을 받았을 때에, 그 충격이 직접 차체측으로 전달되지 않고, 이것을 완충하여 원활한 주행을 가능하게 하는 완충기능부착 차륜용 허브 및 이 차륜용 허브를 장착한 차륜에 관한 것이다.

현재, 우리 나라의 대개의 도로는 아스팔트 등에 의해 포장되어 있다. 따라서, 도로에는 큰 요철이 없고, 휠체어나 자전거 등의 차량이 스무스하게 통행할 수 있다. 더욱이, 보행자나, 휠체어 혹은 자전거 등의 차량 통행의 안전을 확보하기 위해서, 자동차 도로의 옆부분에 휠체어 혹은 자전거 등의 차량이 주행할 수 있는 보도가 설치된다. 그래서, 휠체어나 자전거 등의 차량으로 외출하는 기회가 늘어나고 있다. 또한, 21세기에는, 일본에서는 65세 이상의 고령자가 인구의 3명중 1명을 차지하는 고령자 사회가 된다고 예상되고 있다. 사람의 수명이 연장됨에 따라서, 고령에 의해 다리와 허리가 약해진 사람들도 급증하기 때문에, 외출시에 휠체어를 이용하는 고령자가 증가한다고 추측된다.

더욱이, 옥외의 도로에 한하지 않고, 현재 단턱이 없는 생활환경의 정비가 실시되고 있다. 그러나, 많은 노면 혹은 주택시설에는 아직 단턱이 많이 존재하고, 게다가, 도로공사나 가스공사 등에 의해 도로의 포장에 생긴 요철의 단차나, 대형차량의 주행에 의한 바퀴 자국이나, 이들에 의해 횡단보도에 생긴 돌출부나, 차도와 보도의 경계선에 생기는 단차나, 도로의 경년변화에 의한 단턱이나, 보도 상에 설치한 시각장애자용의 점자 블록에 의한 돌출부 등, 여러 가지의 부분적인 장소에 단차 또는 단턱이 존재하고 있다. 이러한 노면이나 주택시설 등의 생활환경에 있어서, 존재하는 많은 단차에 의해, 고령자 등 휠체어를 이용하는 사람들은 불편을 입고 있다. 이 때문에, 평탄화 즉 베리어 프리(barrier free)가 표방되는 작금이지만, 휠체어나 자전거 등의 차량에 있어서는, 오히려 주의깊게 통행하지 않으면 안되는 문제가 있다.

이 문제를 해소하기 위해서 노면 또는 주택내의 베리어 프리화의 개량을 일층 진행시키지 않으면 안되지만, 이 베리어 프리화의 개량에는, 다대한 시간 및 비용이 필요하게 된다. 그래서, 현재 사용되고 있는 휠체어 등의 구조의 일부를 완충기구를 구비한 구조의 것으로 변경할 수가 있으면, 시간 및 비용을 절약한 최선의 수단이 된다.

그런데, 현재의 휠체어나 자전거 등의 차량의 차륜은, 차축에 감합(嵌合; 끼워 맞춤)한 허브로부터 방사상으로 스포크를 뻗어 림에 연결하여 스포크에 장력을 부여하는 구조로 하여 차륜전체의 강성을 유지하고 있다. 그러나, 이러한 차륜은 노면에 대하여 수직한 세로방향으로는 탄성이 작용하지 않는 구조로 되어 있다. 그래서, 이러한 구조의 차륜을 가지는 자전거나 휠체어 등의 차량으로, 도로나 보도를 통행할 때에는, 상기한 여러 가지 돌출부를 타고 넘어서 통행하게 된다. 이 돌출부를 지날 때의 아래에서의 충격이 허브의 차축에서 프레임을 통해 직접 탑승자에게 전해지기 때문에, 승차감이 나쁘고, 또한, 차량 본체의 내구성에도 영향을 주고 있었다. 그래서, 휠체어의 전륜으로 장착하고 있는 주로 캐스터로 이루어지는 차륜에 의해 돌출부를 참고 넘어가고자 하는 경우, 차륜을 돌출부의 높이 분만큼 들어올리지 않으면 안되고, 이것 때문에 탑승자는 큰 힘을 필요로 한다. 그래서, 탑승자는 완력에 의해 체중의 이동을 꾀하여 탄력을 덧붙이거나, 혹은 반동을 이용하기도 하여 돌출부를 넘어가게 된다. 그러나, 이 돌출부를 넘어갈 시에 받는 충격은 지극히 크고, 탑승자에게 있어서 승차감이 좋은 것은 아니다.

이러한 부적합을 해소하기 위해서, 자전거의 경우, 세들(안장)에 용수철을 넣거나, 프레임 자체에 적절한 코일용수철 등의 완충부재를 설치하고 있고, 그 외에 타이어내의 공기압을 내리는 수단을 꾀하고 있다. 그러나, 이 타이어의 공기압을 내리는 수단은 공기압을 내리는 것에 따라 차륜과 노면과의 저항이 커져, 주행 시에 탑승자에게 부담이 걸리는 부적합이 또한 있게 된다. 이들의 부적합을 해소하기 위해서, 완충수단을 부가한 차륜이 옛부터 제안되고 있고, 예컨대, 일본 등록 실용신안공보 제365262호에 기재한 구성의 차륜이 개시되어 있다.

이 선행기술인 고안의 차륜은, 허브케이스(즉 허브통체)의 중앙에 볼베어링 또는 롤러베어링 등으로 이루어지는 축받이를 설치하여, 이 축받이의 외주에 발조수(撥條受)를 방사상으로 구비시키고, 상기 허브케이스의 내주에 발조수를 구비시켜, 이 양자의 발조수간에 와상발조(渦狀撥條)를 방사상으로 장착하여 되는 차륜의 완충장치이다.

그런데, 이 선행기술은 확실히 돌출부에 올라탔을 시에 차륜의 상하동의 충격에는 효력을 발휘하지만, 방사상으로 설치한 다수의 와상발조 때문에 차축방향인 세로(좌우)의 강성이 약하고, 차륜이 비틀어져버릴 염려가 있다. 이 결과, 차륜으로서의 기능을 갖지 못하게 되어, 안전성을 손상해버리는 결정적인 부적합이 생긴다. 이 원인은, 허브를 형성하는 허브통체가 축받이로 이루어지는 회전수단과 와상발조로 이루어지는 완충수단과가 일체적으로 연결되어 와상발조가 차륜의 회전과 함께 회전하는 구조로 되어 있는 때문이다.

더욱이, 휠체어의 경우에 돌출부로부터 받는 충격을 완화하는 것으로, 차륜을 지지하는 기존의 프레임구조를 이용한 완충기구가 있다. 이 완충기구는, 캐스터를 지지하기 위해서 그 지지축 상부에 연달아 설치 감합하는 프레임인 세로 파이프의 속에 압축용수철을 내장하여 캐스터의 지지축을 받는 구조로 하고, 돌출부를 넘을 때에 캐스터의 지지축을 탄성적으로 용수철에 저항하여 위쪽으로 이동시켜, 돌출부를 완전히 넘으면 다시 원래의 상태로 아래쪽으로 이동시켜 복원 가능하게 하는 것이다. 이 캐스터의 지지 프레임에 완충기구를 구비시키는 것으로 충격을 흡수하는 구조는, 일본 특개평 8-173482호 공보의 명세서 중에 개시되어 있다. 그런데, 이 완충기구부착 휠체어는, 새롭게 제조하는 것으로서는 우수하지만, 통상의 기성의 완충기구가 없는 휠체어에 상기의 구조를 구비시키고자 하면, 기성의 통상의 휠체어는, 캐스터를 지지하는 프레임인 세로 파이프는 휠체어 본체의 프레임구조의 일부로서 용접에 의해 용착되어 조립되고 있기 때문에, 이 세로 파이프를 상기의 완충장치를 구비한 세로 파이프로 변경하는 것은 대규모인 작업으로 되어, 시간과 비용이 들어 실용적이지 않은 문제가 있다.

한편, 캐스터를 구성하고 있는 휠 허브에 아래쪽으로 향하여 밀어붙이는 복원 용수철의 일단을 취부시키고, 이 복원 용수철의 타단을 캐스터를 지지하는 포크에 취부시켜 휠 허브와 포크의 사이에 복원 용수철을 개재시키고, 이 복원 용수철에 의해 포크에 대하여 캐스터를 상하 운동시켜 충격을 흡수하는 완충기구로 한 구조의 캐스터를 구비한 휠체어가, 일본 실용공개 평 6-32108호 공보에 개시되어 있다. 그러나, 이 완충기구를 구비한 캐스터를, 종래의 휠체어의 캐스터로 변경하고자 하는 경우에는, 그 휠체어의 캐스터를 지지하는 포크는 복원 용수철을 취부시키는 구조로 되어 있지 않기 때문에, 상기에 개시된 용수철을 취부시키기 가능한 포크로 변경해야 하고, 이 작업은 용이하게 실시할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은, 허브통체 내부에 완충기구를 가지는 차륜용 허브에 있어서, 돌출부에 의한 큰 충격을 완화하고, 승차감이나 내구성을 향상시킴과 동시에, 차륜 차축방향의 좌우 옆 비틀어짐을 없게 하여 안전성을 높일 수 있는 내부구조를 가지는 차륜용 허브를 제공하는 것이고, 더욱이, 이 안정성이 높은 차륜용 허브를 장착한 차륜만을 교환할 뿐이며 다른 부재를 변경하지 않고, 종래의 휠체어나 자전거 등을 용이하게 완충기구를 가지는 차량으로서 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수단은, 허브통체(11)와, 당해 허브통체(11)내에 배설한 회전수단(26)과 완충수단(40)과 차량 프레임(19)을 지지하는 프레임축(20)과로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차륜용 허브(10)이다.

청구항 2의 발명에서는, 차량 프레임(19)을 지지하는 프레임축(20)과 허브통체(11)와, 상기 허브통체(11)의 내부에 차축(21)과, 상기 차축(21)을 회전지지하는 회전수단(26)과 상기 차축(21)의 회전에 독립의 완충수단(40)을 배설한 것을 특징으로 하는 차륜용 허브(10)이다.

청구항 3의 발명에서는, 완충수단(40)은, 허브통체(11)의 회전수단(26)을 링크기구{30(50)}로 회동이 자유롭게 계합하고, 또한, 차량 프레임(19)을 계합지지하는 프레임축(20)을 가지는 것을 특징으로 하는 청구항 2의 수단의 차륜용 허브(10)이다.

청구항 4의 발명에서는, 회전수단(26)은 차축보지부재{41(51)}의 좌우에 감합한 축받이(24, 24)와 당해 축받이(24, 24)에 꽂아 넣은 차축(21)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 청구항 2의 수단의 차륜용 허브(10)이다.

청구항 5의 발명에서는, 허브통체(11)와 상기 허브통체(11)의 내부에 회전수단(26)을 가지고, 일단을 링크축(139)으로 편지지한 상태로 계합하는 내부링크(136)와 외부링크(131)로 되고, 내부링크(136)와 외부링크(131)의 타단간에 탄발상의 완충부재(146)를 가지고, 내부링크(136)의 일단과 타단의 사이에 차축구멍(140)을 가지는 완충수단(40)을 상기 회전수단(26)의 내측에 감합함과 함께, 완충수단(40)의 차축구멍(140)에 캐스터 프레임(118)을 계합지지하는 차축(121)을 배설한 것을 특징으로 하는 차륜용 허브(10)이다.

청구항 6의 발명에서는, 회전수단(26)은 축받이(24)로 이루어지고, 완충수단(40)은 회전수단(26)의 회전과 독립으로 회전수단(26)내에 계합하는 링크기구(130)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 청구항 5의 수단의 차륜용 허브(10)이다.

청구항 7의 발명에서는, 청구항 2 내지 6중 어느 한 항의 수단에 있어서의 차륜용 허브(10)를 장착한 것을 특징으로 하는 차륜(17)이다.

본 발명의 수단의 작용에 관해서 설명한다. 차륜용 허브(10)는, 허브통체(11) 내부에 허브통체(11)의 회전수단(26)과 완충수단(40)을 구비하고 있다. 그래서, 이 차륜용 허브(10)에 스포크(14), 림(15), 타이어(16)를 순차 조합하여 차륜(17)에 조립하는 것으로, 용이하게 완충수단(40)이 있는 차륜(17)을 얻을 수 있다. 또한, 상기의 스포크(14) 대신에 디스크(114)로서 차륜(17)으로 할 수 있고, 이 경우는 차륜(17)은 캐스터(117)의 차륜이더라도 좋다. 따라서, 완충수단을 차량 프레임(19) 혹은 차륜을 갖지 않는 차량(27)에 있어서, 이 차량(27)의 완충수단이 없는 통상의 차륜용 허브로 이루어지는 차륜(17)을 본 발명의 차륜용 허브(10)를 장착한 차륜(17)으로 교환하는 것으로, 지극히 용이하게 완충수단(40)이 있는 차량(27)으로 할 수 있다. 통상의 완충수단을 갖지 않는 휠체어의 전륜의 캐스터 혹은 후륜의 차륜을 본 발명의 완충수단(40)을 가지는 차륜(17)인 캐스터(117) 혹은 후륜의 차륜(17)으로 단지 교환하는 것으로, 완충수단을 가지는 휠체어(18)로 할 수 있다.

특히, 청구항 5 또는 6의 수단의 차륜용 허브(10)는 소형화가 가능함으로, 종래의 캐스터와 같은 크기의 완충수단(40)을 가지는 캐스터(117)로 할 수 있다. 따라서, 단지 캐스터축(119)으로 바꾸는 것에 의해, 종래에 캐스터를 허브통체(11)내에 완충수단(40)을 가지는 캐스터(117)로 교환할 수 있다. 이 결과, 돌출부가 있는 도로를 탑승자에게 급격한 진동에 의한 부담을 주지 않고 경쾌히 주행할 수 있는 휠체어(18)나 자전거 등의 차량(27)으로 할 수 있다.

특히, 완충수단(40)은, 청구항 2∼4의 수단에서는 허브통체(11)의 회전수단(26)을 편지지(片支持)의 링크기구(30) 또는 평행링크기구(50)로 계합하고 있기 때문에, 혹은, 청구항 5 또는 6의 수단에서는 회전수단(26)내에 계합하는 링크기구(130)로 이루어져 있기 때문에, 차축방향의 비틀어짐이 저지되고 있고, 더욱이, 완충수단(40)과 회전수단(26)은 편지지의 링크기구(30) 또는 평행링크기구(50)로, 혹은 회전수단(26)내에 계합하는 링크기구(130)로 계합하면서, 양자는 서로 독립한 수단, 즉, 완충수단(40)은 허브통체(11)의 회전과 같이 회전하지 않고, 상하방향으로만 차축{21(121)}을 이동 가능하게 완충지지하고 있는 수단이기 때문에, 허브통체(11)의 회전을 저해하지 않는다. 따라서, 완충수단(40)은 회전하지 않고 상하방향의 차축(21)의 진동만을 흡수할 수 있기 때문에, 차륜(17) 혹은 캐스터(117)의 차축방향의 좌우의 가로 흔들림은 생기지 않는다. 따라서, 완충수단(40)은 허브통체(11)의 회전수단(26)을 안정하게 지지할 수가 있기 때문에, 상기한 대로, 완충수단(40)은 항상 차축{21(121)}에 수직한 상하방향의 급격한 진동만을 흡수함에 의해 진동을 억제하기 때문에 승차감이 좋은 차륜(17) 혹은 캐스터(117) 및 이 차륜(17) 혹은 캐스터(117)를 구비한 차량(27) 혹은 휠체어(18)를 얻을 수 있다.

[발명의 실시의 형태]

본 발명의 실시의 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1의 실시의 형태의 차륜용 허브의 사시도이다. 도 2는 도 1의 차륜용 허브의 분해도이다. 도 3은 도 1의 차륜용 허브를 구비하는 차륜을 차량 프레임에 취부시킨 상태를 일부단면으로 도시한 도면이다. 도 4a 및 4b는 도 1의 차륜용 허브의 링크기구의 작용을 설명하는 개략측면도이다. 도 5는 본 발명의 제2의 실시의 형태의 차륜용 허브의 사시도이다. 도 6은 도 5의 차륜용 허브의 분해도이다. 도 7은 도 5의 차륜용 허브를 일부 조립한 분해도이다. 도 8a 및 8b는 도 5의 차륜용 허브의 링크기구의 작용을 설명하는 개략측면도이다. 도 9는 본 발명의 차륜용 허브를 구비하는 차륜을 가지는 휠체어의 사시도이다. 도 10은 본 발명의 제3의 실시 형태의 차륜용 허브의 측면도이다. 도 11은 도 10의 차륜용 허브의 분해조립도이다. 도 12는 도 10의 차륜용 허브로 이루어지는 차륜의 측면도이다. 도 13은 캐스터로 한 도 12의 차륜의 사시도이다. 도 14는 평활노면상의 캐스터의 측면도이다. 도 15는 돌출부에 올라탄 상태의 캐스터의 측면도이다.

우선, 상기 도 1∼도 3의 본 발명의 차륜용 허브(10)의 제1의 실시의 형태에 관해서 설명한다. 차륜용 허브(10)는 내부의 중심부에 배설한 차축(21)의 회전수단(26)과 완충수단(40)을 수납하고, 한편을 닫힘부로 하고 다른 쪽을 개방부로 한 허브통체(11)와, 허브통체(11)의 양단에 방사상 방향으로 설치되어, 복수의 스포크구멍(13)을 그 둘레방향으로 균등히 배설한 허브 플렌지(12)로 이루어진다.

도 2의 분해도에 도시한 바와 같이, 차축(21)은 차축기초부재(22)가 나사(23)에 의해 허브통체(11)의 닫힘부의 중심부에 편지지상으로 고착되어 개방부로 뻗어져 있다. 이 차축(21)은 차축보지부재(41)의 2개의 좌우의 축받이(24, 24)에 집어넣어 잠겨지는 회전수단(26)으로 된다. 차축보지부재(41)는 좌우의 축받이(24, 24)로부터 후방에 연재(延在)하는 대판(台板)으로 이루어지는 완충부재받이(緩衝部材受; 45)와 좌우의 축받이(24, 24)로부터 전방으로 연재하는 좌우의 돌기편으로 이루어지는 계합돌기(42, 42)를 가지고, 이들 계합돌기(42, 42)에는 차축방향의 링크축 삽입구멍(43, 43)이 설치된다. 완충부재받이(45)상에는 차축방향으로 2개 배열한 코일스프링으로 이루어지는 완충부재(46)가 재치되어 있다. 계합돌기(42)는 차축방향의 링크축 삽입구멍(43)이 설치되어 있다.

한편, 차축보지부재(41)와 위쪽으로부터 씌우도록 조합되어 편지지의 링크기구(30)에 의해 완충수단(40)으로 형성되는 프레임축보지부재(31)를 가진다. 프레임축보지부재(31)는 그 전방측으로 차축방향 하향의 계합철조(32)를 가지고, 하향의 계합철조(32)에는 링크축 삽입구멍(33)이 설치되어 있다. 프레임축보지부재(31)의 후방측에 같이 차축방향 하향의 완충부재받이(34)를 가지고, 이 하향의 완충부재받이(34)의 하면은 차축보지부재(41)의 완충부재받이(45)에 얹어 놓은 코일용수철인 완충부재(46)의 상부에 맞닿아 접촉한다. 더욱이, 허브통체(11)의 개방부측으로 위치하는 측으로는 하향의 프레임축 취부판(35)을 가지고, 프레임축 취부판(35)의 중심 하부에 차축(21)과 반대방향으로 돌출하는 프레임축(20)이 설치되어 있다. 프레임축보지부재(31)의 전방측의 하향계합철조(32)는 차축보지부재(41)의 전방측의 좌우의 계합돌기(42, 42) 사이에 끼워 넣고, 링크축 삽입구멍(33)과 좌우의 링크축 삽입구멍(43, 43)을 합치시켜, 링크축(44)을 집어넣어 프레임축보지부재(31)와 차축보지부재(41)가 링크축(44)을 회전축으로서 회전이 자유롭게 편지지적으로 링크된다.

이상과 같이 하여 조립된 차륜용 허브(10)를 도 1에 나타낸다. 그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 허브 플렌지(12)에 스포크(14)를 취부시킨 차륜용 허브(10)는, 프레임축 취부판(35)으로부터 뻗어지는 프레임축(20)에 휠체어 등의 차량 프레임(19)이 계지되어 볼트(25)로 체결되어 있다.

제1의 실시 형태의 차륜용 허브(10)에 있어서의 편지지의 링크기구(30)에 관해서, 모식적인 도 4에 의해 설명한다. 도 4는 프레임축 취부판(35)을 생략하여 나타낸 편지지의 링크기구(30)의 측면도이다. 도 4에 있어서 프레임축(20)의 중심위치를 ×표시로 나타내고, 차축(21)의 중심위치를 △로 나타내고, 도면의 오른쪽에, 그들의 위치를 나타내는 수평선으로 차축위치(28)와 프레임축위치(29)를 나타낸다. 도 4a는, 차륜이 평탄한 노면을 굴러가고 있는 경우에, 코일용수철의 완충부재(46)가 통상의 탄발적으로 뻗어진 상태에 있고, 이 경우는 차축위치(28)와 프레임축위치(29)가 노면에서 동일높이 위치에 있다. 도 4b는, 차륜이 돌출물에 올라가 충격에 의한 쳐 올림을 노면에서 받은 경우에, 차축위치(28)는 프레임축위치(29)에 비하여 높은 위치에 있다. 즉, 차축보지부재(41)의 후단 즉 완충부재받이(45)측이 링크축(44)을 회전축으로 하여 위쪽으로 들려서 완충부재(46)는 압압되어 줄어든 상태에 있고, 프레임축위치(29)에 비하여 차축위치(28)는 상향의 화살표로 나타내는 부분만큼 높은 위치로 이동하고 있다. 따라서, 차륜에 상하의 힘이 작용하더라도 차량의 프레임축(20)은 완충작용에 의해 상하의 힘은 완충수단(40)의 코일용수철의 완충부재(46)에 흡수되어 상하이동의 폭이 작아져, 차량의 자리부의 상하의 흔들림도 작아진다.

다음에, 본 발명의 차륜용 허브(10)의 제2의 실시의 형태를 도 5∼도 7에 나타낸다. 차륜용 허브(10)는 내부의 중심부에 배설한 차축(21)의 회전수단(26)과 완충수단(40)을 수납하고, 한편을 닫힘부로 하고 다른 쪽을 개방부로 한 허브통체(11)와, 허브통체(11)의 양단에 방사상 방향으로 설치되어, 복수의 스포크구멍(13)을 그 둘레방향으로 균등히 배설한 허브 플렌지(12)로 이루어진다.

도 6의 분해도에 도시한 바와 같이, 차축(21)은 차축기초부재(22)를 나사(23)에 의해 허브통체(11)의 닫힘부의 중심부에 편지지상으로 고착되어 개방부로 뻗어져 있다. 이 차축(21)은 차축보지부재(51) 2개의 좌우 축받이(24, 24)에 집어넣어 계지되어 회전수단(26)으로 된다. 차축보지부재(51)는 좌우단부에 차축과 수직한 방향의 링크부재 부채형계합판(52, 52)이 취부되고, 이들 2장의 링크부재 부채형계합판(52, 52)의 사이에는 표면에는 차축측 완충부재받이(55)가 약간 끼워지는 구멍이 형성되어 코일용수철의 완충부재(46)가 감합된다. 좌우의 링크부재 부채형계합판(52, 52)에는 그 호상부를 따라 상부에 차축방향의 위링크부재 계합구멍(53, 53)이 설치되고, 하부로 아래링크부재 계합구멍(54, 54)이 설치되어 있다.

차축보지부재(51)의 축방향과 평행하게 차축보지부재(51)의 후방으로 프레임축보지부재(61)가 배치된다. 이 프레임축보지부재(61)의 좌우 단부의 상하에는, 전방의 차축보지부재(51)측으로 비스듬히 위로 돌출하는 위링크부재 계합편(63)과 비스듬히 밑으로 돌출하는 아래링크부재 계합편(63)을 가지고, 위링크부재 계합편(63)에는 차축(21)과 평행한 위링크부재 계합구멍(64)을 가지고, 아래링크부재 계합편(65)에는 차축(21)과 평행한 아래링크부재 계합구멍(66)을 가진다. 더욱이 프레임축보지부재(61)의 허브통체(11)의 개방부측 단부 중앙에는 차축(21)과 연직인 방향의 전방으로 뻗어지는 프레임축취부편(62)을 가지고, 프레임축취부편(62)의 선단부의 중앙에는 차축(21)과 반대측으로 프레임축(20)이 볼트(25)로 취부되어 있다.

차축보지부재(51)의 좌우의 링크부재 부채형계합판(52, 52)에 위쪽으로부터 감합되고, 또한, 프레임축보지부재(61)의 좌우의 위링크부 계합편(63, 63)에 위쪽으로부터 감합되는 위링크부재(71)와, 차축보지부재(51)의 좌우의 링크부재 부채형계합판(52, 52)에 아래쪽에서 감합되고, 또한, 프레임축보지부재(61)의 좌우의 아래링크부 계합편(65, 65)에 아래쪽에서 감합되는 아래링크부재(81)를 가진다.

위링크부재(71)의 전후단에는 차축(21)과 평행한 하향계합철조(72, 72)를 가지고, 각 하향계합철조(72)에는 계합구멍(73)이 설치된다. 위링크부재(71)의 중앙의 하면은 위쪽 완충부재받이(74)로 되어 있고, 또한, 차축보지부재(51)의 차축측 완충부재받이(55)에 대면하고 있다. 차축보지부재(51)의 좌우의 링크부재 부채형계합판(52, 52)에 위쪽으로부터 감합된 위링크부재(71)의 하향계합철조(72)는, 그 계합구멍(73)이 링크부재 부채형계합판(52)의 위링크부재 계합구멍(53)에 합치되어, 링크축(56)으로 회전이 자유롭게 계합된다.

더욱이, 아래링크부재(81)의 전후단에는 차축(21)과 평행한 상향계합철조(82, 82)를 가지고, 각 상향계합철조(82)에는 계합구멍(83)이 설치된다. 프레임축보지부재(61)의 좌우 위쪽의 위링크부재 계합편(63, 63)에 위쪽으로부터 감합된 위링크부재(71)의 하향계합철조(72)는, 그 계합구멍(73)이 위링크부재 계합편(63)의 위링크부 계합구멍(64)에 합치되어, 링크축(56)으로 회전이 자유롭게 계합된다. 한편, 프레임축보지부재(61)의 좌우아래쪽의 아래링크부재 계합편(65, 65)에 아래쪽에서 감합된 아래링크부재(81)의 상향계합철조(82)는, 그 계합구멍(83)이 아래링크부재 계합편(65)의 아래링크부 계합구멍(66)에 합치되어, 링크축(56)으로 회전이 자유롭게 계합된다.

상기의 링크축(56)으로 회전이 자유롭게 계합된 차축보지부재(51)와 위링크부재(71)와 프레임축보지부재(61)와 아래링크부재(81)로 평행링크기구(50)를 형성한다. 그리고, 차축보지부재(51)의 차축측 완충부재받이(55)와 위링크부재(71)의 위쪽 완충부재받이(74)의 사이에는 탄발상의 코일용수철인 완충부재(85)가 배설되어 있다.

이상과 같이 하여 조립된 차륜용 허브(10)를 도 5에 나타낸다. 그리고, 허브 플렌지(12)에 스포크(14)를 취부한 차륜용 허브(10)는, 링크부재 선상계합판(52)으로부터 뻗어지는 프레임축(20)에 휠체어 등의 차량 프레임(19)이 체결된다.

제2의 실시의 형태의 차륜용 허브(10)에 있어서의 평행링크기구(50)에 관해서, 모식적인 도 8에 의해 설명한다. 도 8은 평행링크기구(50)의 측면도이다. 도 8에 있어서 프레임축취부편(62)의 프레임축(20)의 중심위치를 ×표로 나타내고, 차축(21)의 중심위치를 △로 나타내고, 도면의 오른쪽에, 그들의 위치를 나타내는 수평선으로 차축위치(28)와 프레임축위치(29)를 나타낸다. 도 8a는, 차륜이 평탄한 노면을 굴러가고 있는 경우로, 코일용수철의 완충부재(85)가 통상의 탄발적으로 뻗어진 상태이고, 이 경우는 차축위치(28)와 프레임축위치(29)가 노면에서 동일높이 위치에 있다. 도 8b는, 차륜이 돌출물에 올라가 충격에 의해 쳐올려짐을 노면에서 받은 경우로, 차축위치(28)는 프레임축위치(29)에 비하여 높은 위치에 있다. 즉, 차축보지부재(51)상의 차축측 완충부재받이(55)측이 평행링크기구(50)에 의해, 링크부재 부채형계합판(52)은 수직방향으로 위쪽으로 평행이동하지만, 프레임축보지부재(61)는 상하로 거의 이동하지 않고 원래의 위치에 머물러 있기 때문에, 위링크부재(71)의 하면의 위쪽 완충부재받이(74)가 거의 원래의 위치에 있다. 그래서, 코일용수철의 완충부재(85)는 압압되어 줄어든 상태에 있어, 프레임축위치(29)에 비하여 차축위치(28)는 상향 화살표로 나타내는 부분만큼 높은 위치로 이동하고 있다. 따라서, 차륜에 상하의 힘이 작용하더라도 차량의 프레임축(20)은 완충작용에 의해 상하의 힘은 완충수단(40)인 코일용수철의 완충부재(85)에 흡수되어 상하이동의 폭이 작아지고, 차량의 자리부의 상하의 흔들림도 작아진다.

도 9에 본 발명의 차륜용 허브(10)를 이용한 차륜(17)의 실시의 형태를, 당해 차륜(17)을 장착한 차량(27)인 휠체어(18)에 의해 설명한다. 도 9에 있어서의 휠체어(18)는 가장 일반적인 휠체어이기 때문에, 통상의 휠체어로서의 부품명은 생략하고 있다. 휠체어(18)는, 그 차륜(17)에 본 발명에 있어서의 허브통체(11)의 내부에 완충수단(40)을 가지는 차륜용 허브(10)를 쓰고 있다. 예컨대, 도 1 혹은 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 차륜용 허브(10)는 자전거나 휠체어 등의 차량용의 차륜으로서 사용하면, 용이하게 완충수단이 있는 차량으로 되지만, 편지지 식의 프레임축(20)에 의해 차량 프레임(19)을 지지하는 구조이다. 한편, 휠체어는 차륜에 쥐는 부분이 있기 때문에 원래 편지지식의 차륜으로 이루어져 있다. 그래서, 본 발명의 차륜용 허브(10)를 이용한 차륜(17)은 휠체어(18)에 사용할 때 가장 알맞다.

더욱이 제3의 실시의 형태의 차륜용 허브(10)를 도 10에, 차륜용 허브(10)의 분해조립도를 도 11에, 이 차륜용 허브(10)를 이용한 차륜(17) 혹은 캐스터(117)의 예를 도 12∼도 15에 나타낸다. 이 차륜용 허브(10)는 허브통체(11)의 안쪽에 축받이(124)로 이루어지는 회전수단(26)을 가진다. 더욱이 회전수단(26)의 안쪽에 링크기구(130)로 이루어지는 완충수단(40)을 배설하고 있다.

즉, 차륜용 허브(10)는, 이 제3의 실시의 형태에서는 완충수단(40)의 외주에 축받이(124)로 이루어지는 회전수단(26)을 가지고, 상술한 제1 혹은 제2의 실시의 형태에서는 완충수단(40)의 안쪽에 회전수단(26)인 축받이(24)를 가지고, 이 점에서 제3의 실시의 형태는 제1 혹은 제2의 실시의 형태와 다르다.

허브통체(11)는 그 외주에 허브 플렌지(12)를 가지고, 이 허브 플렌지(12)는 차륜(17)으로 할 때, 제1 혹은 제2의 실시예와 같이 이 허브 플렌지(12)에 스포크구멍(도시하지 않는다)을 배설하여 스포크(14)를 삽입하여 림(15)에 달아 붙이는 것으로도 할 수 있고, 디스크(114)를 배설하여 림(15)에 달라 붙여 디스크 휠로 하는 것으로도 할 수 있다. 더욱이 캐스터(117)로 할 때는, 디스크(114)부분을 허브통체(11)와 림(15)사이의 소경의 디스크로 하여 허브 플렌지(12)와 림(15)을 일체적으로 형성할 수도 있다.

도 11에 보인 바와 같이, 허브통체(11)의 내주면은 축수외륜 감합주면(143)으로, 축받이외륜 감합주면(143)에 축받이 외륜(125)을 감합하여 회전수단(26)으로서의 축받이(124)가 배설된다. 더욱이 이 축받이(124)의 축받이 내륜(126)에는 완충수단(40)을 구성하는 링크기구(130)의 원반상의 외부링크(131)가 축수내륜 감합주면(132)에 의해 감합되어 있다. 원반상의 외부링크(131)는 중심보다 편위된 위치에 링크축 구멍(134)을 가지고, 이 링크축 구멍(134)의 부분을 남기고 부채형의 내부링크 요동공간(133)이 개구되어 있다. 한편, 외부링크(131)의 살 두께보다 도 약간 두꺼운 도랑 폭을 형성하여 ㄷ자상의 좌우 링크 협지테두리(137, 137)를 가지는 내부링크(136)가 외부링크(131)의 내부링크 요동공간(133)에 배설된다. 이 경우, 내부링크(136)의 좌우의 링크 협지테두리(137, 137)의 단부에 링크축 구멍(138, 138)이 형성되어 있고, 좌우의 링크 협지테두리(137, 137)로 외부링크(131)의 링크축 구멍(134)의 부분을 협지하고, 좌우의 링크 협지테두리(137, 137)의 링크축 구멍(138, 138)을 외부링크(131)의 링크축 구멍(134)에 일치시켜, 링크축(139)을 이들의 링크축 구멍에 끼워 통하여 편지지상으로 지지한다.

내부링크(136)의 선단부 아래쪽에는 완충부재(146)인 코일용수철을 받는 하향의 완충부재수공(141)이 형성되어 있고, 한편, 외부링크(131)의 내부링크 요동공간(133)의 아래쪽 내부링크(136)의 완충부재수공(141)에 대면하는 부분에 상향의 완충부재수공(135)이 형성되어, 이 완충부재수공(135)과 완충부재수공(141)사이에 탄발상의 코일용수철의 완충부재(146)를 감합하여 배설한다. 더욱이 내부링크(136)는 이 완충부재(146)의 바로 앞에 링크축(139)과 평행하게 차축구멍(140)을 형성하여, 차축(121)을 끼워 통하게 하고 있다. 끼워 통하게 한 차축(121)에는 양단으로부터 와샤(122)를 통과시켜 차량 프레임(19) 혹은 캐스터프레임(118)을 걸어 볼트(123)로 체결한다. 더욱이, 도 10에 도시한 바와 같이, 외부링크(131)의 내부링크 요동공간(133) 하부의 완충부재수공(135) 바로 앞에는 돌설한 내부링크받이(142)를 적절히 설치함으로써, 내부링크(136)의 과한 회동을 규제한다.

상기의 차륜용 허브(10)의 구성으로 하는 것으로, 완충수단(40)은 회전수단(26)의 회전과 독립하여, 즉 차륜의 회전과는 무관하게, 링크축(139)을 회동 중심으로 하여 외부링크(131)와 내부링크(136)가 완충부재(146)의 탄발적 코일용수철에 저항하여 회동할 수 있다.

도 12에 도시한 바와 같이, 볼트(155)로 휠(154)을 체결함에 의해 회전수단(26)이 허브통체(11)로부터 빠지지 않도록 한 차륜용 허브(10)는 디스크(114)로 림(15)과 접합되어, 림(15)에 타이어(16)가 감합되어 차륜(17)으로 된다.

도 13은 이 타이어(16)를 감합한 차륜(17)을 예컨대 휠체어(18)의 전륜에 쓰는 캐스터(117)로 한 것을 나타낸다. 이 경우, 휠체어의 차체에는 캐스터프레임(118)을 캐스터축(119)으로 회전이 자유롭게 취부시키고 있다. 그리고 캐스터축(119)의 하부의 캐스터프레임(118)에는 차륜(17)의 차축(121)을 통해서 볼트(123)로 체결 취부시키고 있다.

도 14와 도 15에 본 발명의 차륜용 허브(10)를 이용한 차륜(17)의 제3의 실시 형태를, 당해 차륜(17)을 휠체어(18)의 전륜으로서 장착한 캐스터(117)에 의해 설명한다. 이들 도 14 및 도 15에서는, 휠체어(18)는 관용의 휠체어(18)이기 때문에, 캐스터축(119)보다 아래쪽의 전륜인 캐스터(117)만 나타내고, 휠체어(18)의 다른 부분은 생략하고 있다. 도 14에 있어서의 캐스터(117)는 평활한 노면(151)상을 주행하고 있는 것이다. 이 경우, 완충수단의 내부링크(136)와 외부링크(131)는 완충부재(146)로 탄발되어 최대로 열려 있다. 그런데 차축(121)과 링크축(139)의 연장선과 차축(121)을 지나는 수평선과의 사이의 각은 내부링크 경동각(傾動角; 150)이고, 휠체어(18)의 차체의 높이는 차축(121)을 지나는 수평선과 수평인 평활노면(151)과의 사이의 높이인 차축높이(156)에 의해 정해지는 것이다.

그런데 휠체어(18)가 안정하게 상하로 진동하지 않는다는 것은, 이들 내부링크 경동각(150) 및 차축높이(156)가 주행중에 변동하지 않는 것이다. 그래서, 상기의 도 14에 나타내는 평활노면(151)을 주행하는 경우에 대비하여, 도 15에 나타내는 돌출부(152)에 올라갔을 때의 캐스터(117)의 내부링크 경동각(150) 및 차축높이(156)에 관해서 검토한다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 도면상에서 오른쪽방향으로 주행하는 캐스터(117)가 돌출부에 올라가면, 캐스터(117)는 돌출부높이(153)만큼 위쪽으로 밀어 올려진다. 그러나, 휠체어(18)에는 탑승자가 있기 때문에 그 체중의 관성으로 위쪽으로 움직임이 어렵기 때문에, 상기의 밀어 올림에 의한 힘은 탄발적 코일용수철의 완충부재(146)를 압축하는 방향으로 외부링크(131)가 링크축(139)을 회동축으로 하여 시계방향으로 회전 운동하여 완충부재(146)를 단축한다. 그래서, 평활노면(151)과 차축(121)의 사이의 차축높이(156)는, 실질적으로 도 14의 그것과 동일하고, 또한 이 도 15의 내부링크 경동각(150)도 도 14의 그것과 동일하다. 즉, 외부링크(131)가 회동하는 것으로 완충부재(146)를 단축하여, 돌출부에 의한 충격을 흡수하여, 실질적으로 캐스터프레임(118)의 높이를 바꾸지 않았다. 따라서 휠체어(18)는 그 자리면의 높이가 변동하지 않고, 안정하게 주행할 수 있게 된다. 더욱이 제3 실시 형태의 완충수단(40)에 있어서도, 링크기구(30)를 허브통체(11)내에 가지고, 링크축(139) 및 차축(121)으로 보호 지지되어 있기 때문에, 차축방향의 강성은 높고, 더구나 제3 실시의 형태에서는, 차축(121)이 편지지가 아니고 그 양측으로 차량 프레임(19) 즉 캐스터프레임(118)을 보호 지지할 수 있기 때문에, 보다 안정한 차량으로 할 수 있다.

이상 설명한 대로, 본 발명은 차륜용 허브에 있어서, 허브통체 내에 완충수단을 내재시켜, ①완충수단과 회전수단을 독립하여 작용하는 것으로 함에 의해, 완충수단이 차륜과 함께 회전하지 않고, 차축방향에 대한 차륜의 강성을 높이고, ②완충수단과 회전수단을 독립시킨 것에 의해, 고장·불비가 있더라도 각각의 수단의 교환을 용이하게 하고, ③완충수단을 차륜용 허브내부에 구비한 것에 의해, 직접 차륜으로 돌출부의 충격을 완화하여 승차감을 향상하고, ④완충수단을 차륜용 허브 내부에 구비한 것에 의해 차량의 디자인의 자유도를 향상하고, ⑤종래의 완충수단이 없는 차량에, 본 발명의 완충수단을 허브통체 내에 있는 차륜용 허브를 가지는 차륜을 단지 교환하는 것만으로, 용이하게 완충수단을 가지는 차량으로 할 수 있는 등, 본 발명은 종래에 없는 뛰어난 효과를 나타내는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태의 차륜용 허브의 사시도이다.

도 2는 도 1의 차륜용 허브의 분해도이다.

도 3은 도 1의 차륜용 허브를 구비하는 차륜을 차량 프레임에 취부시킨 상태를 일부단면으로 도시한 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 도 1의 차륜용 허브의 링크기구의 작용을 설명하는 개략측면도이다.

도 5는 본 발명의 제2의 실시 형태의 차륜용 허브의 사시도이다.

도 6은 도 5의 차륜용 허브의 분해도이다.

도 7은 도 5의 차륜용 허브를 일부 조립한 분해도이다.

도 8a 및 도 8b는 도 5의 차륜용 허브의 평행링크기구의 작용을 설명하는 개략측면도이다.

도 9는 본 발명의 차륜용 허브를 구비하는 차륜을 가지는 휠체어의 사시도이다.

도 10은 본 발명의 제3의 실시의 형태의 차륜용 허브의 측면도이다.

도 11은 도 10의 차륜용 허브의 분해조립도이다.

도 12는 도 10의 차륜용 허브로 이루어지는 차륜의 측면도이다.

도 13은 캐스터로 한 도 12의 차륜의 사시도이다.

도 14는 평활노면상의 캐스터의 측면도이다.

도 15는 돌출부에 올라탄 상태의 캐스터의 측면도이다.

*부호의 설명*

10 : 차륜용 허브 11 : 허브통체

12 : 허브 플렌지 13 : 스포크구멍

14 : 스포크 15 : 림

16 : 타이어 17 : 차륜

18 : 휠체어 19 : 차량 프레임

20 : 프레임축 21 : 차축

22 : 차축기초부재 23 : 나사

24 : 축받이 25 : 볼트

26 : 회전수단 27 : 차량

28 : 차축위치 29 :프레임축위치

30 : 링크기구 31 : 프레임축보지부재

32 : 하향계합철조 33 : 링크축삽입구멍

34 : 완충부재받이 35 : 프레임축취부판

40 : 완충수단 41 : 차축보지부재

42 : 계합돌기 43 : 링크축 삽입구멍

44 : 링크축 45 : 완충부재받이

46 : 완충부재 50 : 링크기구

51 : 차축보지부재 52 : 링크부재 부채형계합판

53 : 위링크부재 계합구멍 54 : 아래링크부재 계합구멍

55 : 차축측 완충부재받이 56 : 링크축

61 : 프레임축보지부재 62 : 프레임축취부편

63 : 위링크부재 계합편 64 : 위링크부재 계합구멍

65 : 아래링크부재 계합편 66 : 아래링크부재 계합구멍

71 : 위링크부재 72 : 하향계합철조

73 : 계합구멍 74 : 위쪽 완충부재받이

81 : 아래링크부재 82 : 상향계합철조

83 : 계합구멍 84 : 추축(樞軸)

85 : 완충부재 114 : 디스크

117 : 캐스터 118 : 캐스터프레임

119 : 캐스터축 121 : 차축

122 : 와샤 123 : 볼트

124 : 축받이 125 : 축받이 외륜

126 : 축받이 내륜 130 : 링크기구

131 : 외부링크 132 : 축받이내륜 감합주면

133 : 내부링크 요동공간 134 : 링크축 구멍

135 : 완충부재수공 136 : 내부링크

137 : 링크협지테두리 138 : 링크축 구멍

139 : 링크축 140 : 차축구멍

141 : 완충부재수공 142 : 내부링크받이

143 : 축수외륜 감합주면 146 : 완충부재

150 : 내부링크 경동각(傾動角) 151 : 평활노면

152 : 돌출부(단차) 153 : 돌출부높이

154 : 휠 155 : 볼트

156 : 차축높이

Claims (7)

1. 삭제
2. 차량 프레임을 지지하는 프레임축과 허브통체와, 상기 허브통체의 내부에 차축과, 상기 차축을 회전지지하는 회전수단과, 상기 차축의 회전에 독립의 완충수단을 배설한 것을 특징으로 하는 차륜용 허브.
3. 제 2항에 있어서, 완충수단은, 허브통체의 회전수단을 링크기구로 회동이 자유롭게 계합하고, 또한, 차량 프레임을 계합지지하는 프레임축을 가지는 것을 특징으로 하는 차륜용 허브.
4. 제 2항에 있어서, 회전수단은 차축보지부재의 좌우에 감합한 축받이와 당해 축받이에 꽂아 넣은 차축으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차륜용 허브.
5. 허브통체와, 상기 허브통체의 내부에 회전수단을 가지고, 일단을 링크축으로 편지지한 상태로 계합하는 내부링크와 외부링크로 되고, 내부링크와 외부링크의 타단간에 탄발상의 완충부재를 가지고, 내부링크의 일단과 타단의 사이에 차축구멍을 가지는 완충수단을 상기 회전수단의 내측에 감합함과 함께, 완충수단의 차축구멍에 캐스터 프레임을 계합지지하는 차축을 배설한 것을 특징으로 하는 차륜용 허브.
6. 제 5항에 있어서, 회전수단은 축받이로 이루어지고, 완충수단은 회전수단의 회전과 독립으로 회전수단내에 계합하는 링크기구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차륜용 허브.
7. 제 2항 내지 제 6항중 어느 한 항에 기재된 차륜용 허브를 장착한 것을 특징으로 하는 차륜.