KR101102361B1

KR101102361B1 - 전동 및 수동 겸용 휠체어

Info

Publication number: KR101102361B1
Application number: KR1020110003126A
Authority: KR
Inventors: 공정식
Original assignee: 인덕대학산학협력단
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2012-01-03

Abstract

본 발명은, 전동과 수동 조작이 가능한 접이식 휠체어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 의자와, 의자를 접거나 의자의 형태를 고정할 수 있는 메인프레임을 구비하는 착석부;와, 내부에 고정자와, 고정자의 주변에 설치되는 회전자를 구비하고, 의자의 양측에 배치되며, 메인프레임에 고정자의 샤프트가 회전가능하도록 설치되는 인휠모터;와, 회전자의 외면에 고정되는 바퀴;와, 샤프트를 메인프레임에 고정하거나 해제하도록, 샤프트에 끼워져 메인프레임에 설치되는 클러치유닛;과, 인휠모터에 전원을 공급하는 배터리; 및 착석부의 한 부분에 설치되어 인휠모터의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하되, 클러치유닛으로 샤프트를 메인프레임에 고정한 상태에서 컨트롤러를 조작하면, 인휠모터에 전원이 인가되어 회전자가 회전하면서 바퀴가 회전하고, 인휠모터에 전원을 차단하고 클러치유닛으로 샤프트를 해제한 상태에서 바퀴를 회전시키면, 인휠모터의 샤프트가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 전동 및 수동 겸용 휠체어에 의해 달성된다. 이에 따라, 바퀴를 교체하지않고도 사용자의 선택에 따라 전동 또는 수동으로 변환할 수 있으며, 휠체어를 수동으로 작동할 시에 바퀴와 고정자를 함께 회전시켜 인휠모터에 역부하가 발생하는 것을 방지함으로써, 바퀴를 용이하게 회전시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전동 및 수동 겸용 휠체어{Motor drived and manually drived wheelchair}

본 발명은 전동과 수동 조작이 가능한 접이식 휠체어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인휠모터를 바퀴에 내장하고, 의자와 바퀴 사이에 클러치유닛을 설치하여 클러치유닛을 작동시켜 고정자를 고정하거나 고정자와 회전자를 함께 회전시킴으로써, 바퀴를 전동 또는 수동으로 사용할 수 있는 전동 및 수동 겸용 휠체어에 관한 것이다.

종래의 전동휠체어는 모터가 휠체어 하부에 장착되어 감속기어를 거쳐 바퀴와 연결되어 설치된다. 즉, 모터가 휠체어 하부에 장착되기 때문에 휠체어를 접을 수 없으며, 무거워서 들고 이동할 수 없기 때문에 이동시 큰 차량이 필요하므로 이동하는데 많은 어려움이 있었다. 이를 해결하기 위해서 인휠모터를 이용한 휠체어가 개발되어 무게가 대폭 감소하였다.

그런데, 인휠모터를 이용한 전동휠체어는 전원이 차단되면 자동으로 전자브레이크가 작동하여 휠체어가 정지하기 때문에, 전동바퀴를 이용하는 경우에는 수동으로 사용이 불가능하다. 이를 해결하기 위해서, 휠체어로부터 전동바퀴를 분리하고 수동바퀴를 교체하여 사용하였다.

하지만, 휠체어를 수동 또는 전동으로 전환하기 위해서는 수동바퀴 또는 전동바퀴를 교체해야 하는 번거로움이 있으며, 특히 장애인의 경우에는 바퀴를 교체하는 것이 매우 어렵기 때문에 사실상 휠체어를 수동으로 사용하는 것은 불가능하였다. 설령, 장애인이 바퀴를 교체할 능력이 되더라도 이를 교체하기 위해서 바퀴와 공구를 항상 소지하고 있어야 하므로 차량이 없으면 교체할 수 없는 문제가 발생한다.

따라서, 전동바퀴를 장착한 휠체어는 상황에 맞춰 수동 또는 전동으로 바로 변환하여 선택할 수 있는 것이 아니라, 사전에 전동 또는 수동을 선택하여 바퀴를 장착한 후 사용하는 것으로 전동 또는 수동 한 가지만 선택해서 사용해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 접이식 휠체어에 인휠모터가 장착된 전동바퀴를 설치하고, 모터축에 클러치유닛을 장착하여 바퀴를 교체하지않고도 사용자의 선택에 따라 전동 또는 수동으로 변환할 수 있으며, 휠체어를 수동으로 작동할 시에 바퀴와 고정자를 함께 회전시켜 인휠모터에 역부하가 발생하는 것을 방지함으로써, 힘이 약한 장애인이라도 바퀴를 용이하게 회전시킬 수 있는 전동 및 수동 겸용 휠체어를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은, 의자와, 의자를 접거나 의자의 형태를 고정할 수 있는 메인프레임을 구비하는 착석부;와, 내부에 고정자와, 고정자의 주변에 설치되는 회전자를 구비하고, 의자의 양측에 배치되며, 메인프레임에 고정자의 샤프트가 회전가능하도록 설치되는 인휠모터;와, 회전자의 외면에 고정되는 바퀴;와, 샤프트를 메인프레임에 고정하거나 해제하도록, 샤프트에 끼워져 메인프레임에 설치되는 클러치유닛;과, 인휠모터에 전원을 공급하는 배터리; 및 착석부의 한 부분에 설치되어 인휠모터의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하되, 클러치유닛으로 샤프트를 메인프레임에 고정한 상태에서 컨트롤러를 조작하면, 인휠모터에 전원이 인가되어 회전자가 회전하면서 바퀴가 회전하고, 인휠모터에 전원을 차단하고 클러치유닛으로 샤프트를 해제한 상태에서 바퀴를 회전시키면, 인휠모터의 샤프트가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 전동 및 수동 겸용 휠체어에 의해 달성된다.

또, 클러치유닛은, 메인프레임에 고정되는 브래킷과, 샤프트의 한 부분에 마련되고, 메인프레임 및 브래킷을 관통하여 설치되며, 샤프트와 함께 회전하는 고정클러치부와, 샤프트의 길이방향으로 브래킷의 일면에 설치되는 복수의 가이드바와, 가이드바 및 고정클러치부에 끼워져 이동하되, 고정클러치부를 고정 및 해제하는 이동클러치부와, 이동클러치부가 가이드바로부터 이탈하는 것을 방지하도록 가이드바의 끝단에 고정되는 이탈방지부를 포함하되, 이동클러치부가 고정클러치부 방향으로 이동하여 고정클러치부와 결합하면 샤프트가 메인프레임에 고정되고, 이동클러치부가 반대방향으로 이동하면 고정클러치부가 이동클러치부로부터 해제되어 샤프트가 회전할 수 있다.

또, 고정클러치부는 외면 둘레에 제1요철부가 형성되고, 이동클러치부는 일면에 제1요철부에 대응하는 제2요철부가 형성되되, 제1요철부와 제2요철부가 결합 또는 해제되어 샤프트가 메인프레임으로부터 고정 또는 해제될 수 있다.

또, 브래킷은, 샤프트를 메인프레임에 더욱 견고하게 고정하도록, 브래킷의 일면에 제2요철부에 대응하는 제3요철부가 돌출 형성될 수 있다.

본 발명은, 인휠모터의 고정자를 클러치유닛으로 고정 및 해제함으로써, 바퀴를 교체하지 않고도 휠체어를 전동 또는 수동으로 전환할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 바퀴를 교체하는 번거로움을 해소하고, 휠체어를 접을 수 있어서 보관이 용이하면서 소형 차량으로도 용이하게 이동할 수 있으며, 특히 무게가 가벼워서 배터리가 떨어지더라도 수동으로 전환하여 이동할 수 있는 장점이 있다. 또한, 수동일 때에 인휠모터의 고정자와 회전자가 함께 회전하기 때문에 발전기 현상을 방지하여 인휠모터에 역부하가 발생하는 것을 방지함으로써, 힘이 약한 장애인이라도 용이하게 바퀴를 회전시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동 및 수동 겸용 휠체어의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 전동 및 수동 겸용 휠체어에서 클러치유닛을 분해한 사시도이다.
도 3은 본 발명에서 클러치유닛과 인휠모터가 메인프레임에 장착된 상태를 확대한 정면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에서 클러치유닛의 작동 상태를 나타낸 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명에서 고정클러치부의 다른 실시 예를 나타낸 부분 확대 사시도이다.

본 발명의 목적은, 의자(11)와, 의자(11)를 접거나 의자(11)의 형태를 고정할 수 있는 메인프레임(12)을 구비하는 착석부(1);와, 내부에 고정자(21)와, 고정자(21)의 주변에 설치되는 회전자(22)를 구비하고, 의자(11)의 양측에 배치되며, 메인프레임(12)에 고정자(21)의 샤프트(23)가 회전가능하도록 설치되는 인휠모터(2);와, 회전자(22)의 외면에 고정되는 바퀴(3);와, 샤프트(23)를 메인프레임(12)에 고정하거나 해제하도록, 샤프트(23)에 끼워져 메인프레임(12)에 설치되는 클러치유닛(4);과, 인휠모터(2)에 전원을 공급하는 배터리(5); 및 착석부(1)의 한 부분에 설치되어 인휠모터(2)의 작동을 제어하는 컨트롤러(6);를 포함하되, 클러치유닛(4)으로 샤프트(23)를 메인프레임(12)에 고정한 상태에서 컨트롤러(6)를 조작하면, 인휠모터(2)에 전원이 인가되어 회전자(22)가 회전하면서 바퀴(3)가 회전하고, 인휠모터(2)에 전원을 차단하고 클러치유닛(4)으로 샤프트(23)를 해제한 상태에서 바퀴(3)를 회전시키면, 인휠모터(2)의 샤프트(23)가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 전동 및 수동 겸용 휠체어에 의해 달성된다.

또, 클러치유닛(4)은, 메인프레임(12)에 고정되는 브래킷(41)과, 샤프트(23)의 한 부분에 마련되고, 메인프레임(12) 및 브래킷(41)을 관통하여 설치되며, 샤프트(23)와 함께 회전하는 고정클러치부(42)와, 샤프트(23)의 길이방향으로 브래킷(41)의 일면에 설치되는 복수의 가이드바(43)와, 가이드바(43) 및 고정클러치부(42)에 끼워져 이동하되, 고정클러치부(42)를 고정 및 해제하는 이동클러치부(44)와, 이동클러치부(44)가 가이드바(43)로부터 이탈하는 것을 방지하도록 가이드바(43)의 끝단에 고정되는 이탈방지부(45)를 포함하되, 이동클러치부(44)가 고정클러치부(42) 방향으로 이동하여 고정클러치부(42)와 결합하면 샤프트(23)가 메인프레임(12)에 고정되고, 이동클러치부(44)가 반대방향으로 이동하면 고정클러치부(42)가 이동클러치부(44)로부터 해제되어 샤프트(23)가 회전할 수 있다.

또, 고정클러치부(42)는 외면 둘레에 제1요철부(421)가 형성되고, 이동클러치부(44)는 일면에 제1요철부(421)에 대응하는 제2요철부(441)가 형성되되, 제1요철부(421)와 제2요철부(441)가 결합 또는 해제되어 샤프트(23)가 메인프레임(12)으로부터 고정 또는 해제될 수 있다.

또, 브래킷(41)은, 샤프트(23)를 메인프레임(12)에 더욱 견고하게 고정하도록, 브래킷(41)의 일면에 제2요철부(441)에 대응하는 제3요철부(411)가 돌출 형성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동 및 수동 겸용 휠체어의 측면도,

도 2는 본 발명의 전동 및 수동 겸용 휠체어에서 클러치유닛(4)을 분해한 사시도,

도 3은 본 발명에서 클러치유닛(4)과 인휠모터(2)가 메인프레임(12)에 장착된 상태를 확대한 정면도,

도 4 및 도 5는 본 발명에서 클러치유닛(4)의 작동 상태를 나타낸 부분 단면도,

도 6은 본 발명에서 고정클러치부(42)의 다른 실시 예를 나타낸 부분 확대 사시도,

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전동 및 수동 겸용 휠체어는, 착석부(1), 인휠모터(2), 바퀴(3), 클러치유닛(4), 배터리(5) 및 컨트롤러(6)를 포함한다.

착석부(1)는, 의자(11)와 메인프레임(12)을 포함한다.

의자(11)는, 일반적인 접이식 휠체어의 의자(11)를 사용하고, 이는 공지되고 널리 실시되고 있는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

메인프레임(12)은, 의자(11)의 형태를 고정하거나 의자(11)를 접을 수 있도록 의자(11)에 설치되는 것으로, 이는 공지되고 널리 실시되고 있는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

인휠모터(2)는, 보빈(미도시)에 코일(미도시)이 감긴 고정자(21)가 중앙에 배치되고, 고정자(21)의 중앙에 메인프레임(12)에 고정되는 샤프트(23)가 설치되며, 고정자(21)의 둘레 주변으로 복수의 영구자석(미도시)을 구비한 회전자(22)가 배치되고, 의자(11)의 양측에 배치되어 메인프레임(12)에 각각 설치된다. 이때, 샤프트(23)는 배터리(5)의 전원을 고정자(21)에 공급하기 위해서 전선들(미도시)이 삽입되도록, 중공으로 형성된다. 그리고, 샤프트(23)가 회전하여도 전선들이 꼬이지 않도록, 샤프트(23)의 끝단에 시중에 널리 사용되고 있는 슬립링(미도시)이 설치될 수 있다. 여기서, 전선들은 전원을 공급하는 전원선(미도시)과 인휠모터(2)의 회전수를 제어하는 신호선(미도시)이 함께 사용된다. 또한, 인휠모터(2)는, 보빈을 금속성의 재료를 사용하고, 영구자석을 보빈에 근접해서 배치한다. 이때, 코일에 전류가 차단되면 영구자석이 보빈을 끌어당겨 회전자(22)와 고정자(21)가 고정된다. 여기서, 인휠모터(2)는 이미 공지되고 널리 실시되고 있는 브러시가 생략된 BLDC(Brush Less DC)모터를 사용하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

바퀴(3)는, 회전자(22)의 외면에 바퀴(3)가 고정되고, 회전자(22)가 회전하면 함께 회전한다. 여기서, 바퀴(3)는 일반적인 바퀴(3)를 사용하고, 이는 공지되고 널리 실시되고 있는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

클러치유닛(4)은, 브래킷(41), 고정클러치부(42), 복수의 가이드바(43), 이동클러치부(44) 및 이탈방지부(45)를 포함한다.

브래킷(41)은, 대략 평단면의 형상이 "ㄷ"형태로, 일측면에는 메인프레임(12)에 삽입되도록 결합홈(412)이 형성되고, 타측면에는 부시(7)가 끼워져 나사결합되도록 결합홈(412)과 연결되는 암나사가 형성된다. 그리고, 브래킷(41)은 메인프레임(12)에 끼워지고, 볼트(B.T)가 브래킷(41)의 전방 또는 후방에서 브래킷(41)과 메인프레임(12)을 관통하고 너트(N.T)를 볼트(B.T)와 결합시켜 브래킷(41)을 메인프레임(12)에 고정한다.

여기서, 브래킷(41)은 암나사의 주변으로 이동클러치부(44)의 제2요철부(441)와 결합하도록, 제3요철부(411)가 형성될 수 있다. 이때, 브래킷(41)은 제3요철부(411)와 일체로 형성되거나 제3요철부(411)가 브래킷(41)에 나사결합될 수도 있으며, 제3요철부(411)는 제1요철부(421)의 요철 수에 대응하도록 형성된다. 이는, 이동클러치부(44)의 제2요철부(441)가 고정클러치부(42)의 제1요철부(421)와 결합할 때, 이동클러치부(44)는 회전하지 않도록 가이드바(43)에 고정되는데, 가이드바(43)에 집중적으로 비틀림하중이 전달되어 가이드바(43)가 휘어지거나 파괴되는 것을 방지하기 위해서다. 즉, 브래킷(41)의 일면에 제3요철부(411)를 형성하고, 이동클러치부(44)의 제2요철부(441)가 제3요철부(411)에 끼워져 브래킷(41)에 고정되어, 이동클러치부(44)가 가이드바(43) 및 제3요철부(411)에 동시에 고정되고, 가이드바(43)에 집중하중이 걸리는 것을 방지함으로써, 가이드바(43)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 샤프트(23)가 마모되는 것을 방지하면서 용이한 회전을 위해서 메인프레임(12)을 관통하여 브래킷(41)의 암나사와 결합하는 부시(7)가 설치될 수 있다.

고정클러치부(42)는, 샤프트(23)의 외면에 샤프트(23)의 둘레 외면에 제1요철부(421)가 형성되고, 샤프트(23)와 일체로 형성되며, 샤프트(23)와 함께 부시(7)에 끼워진다.

여기서, 고정클러치부(42')는 도 6에 도시된 바와 같이, 샤프트(23')와 분리될 수 있다. 즉, 고정클러치부(42')는 대략 원통형으로 외면에 제1요철부(421)가 형성되고, 내부에 면취 가공되어 형성된다. 이때, 샤프트(23')는 외형은 고정클러치부(42')의 내부 구멍에 대응하도록 외면이 면취 가공되고, 샤프트(23')의 끝단에 고정클러치부(42')가 샤프트(23')로부터 빠지지 않도록 수나사가 형성된다. 그리고, 고정클러치부(42')를 샤프트(23')에 끼운 상태에서 클러치유닛(4)을 모두 조립한 후, 고정클러치부(42')와 샤프트(23')가 분리되지 않도록, 너트(N.T)를 샤프트(23')의 끝단에 형성된 수나사에 결합시킨다. 이는, 제1요철부(421)가 손상되면 고정클러치부(42')를 샤프트(23')로부터 분리하여 고정클러치부(42')만을 교체하기 위해서인데, 만약 고정클러치부(42')와 샤프트(23')가 일체로 형성된 상태에서 샤프트(23)를 교체하려면, 인휠모터(2)를 분해하여 샤프트(23)를 분리해야 한다. 하지만, 고정클러치부(42')와 샤프트(23')가 분리되도록 형성하면 샤프트(23')로부터 고정클러치부(42')만을 분리하여 교체할 수 있어서, 제1요철부(421)가 손상되더라도 이를 더욱 용이하게 교체할 수 있다.

가이드바(43)는, 대략 환봉 형태로, 일단에는 암나사가 형성되고, 타단에는 수나사가 형성되며, 4개의 가이드바(43)가 제3요철부(411) 주변으로 브래킷(41)의 코너 부분에 각각 배치되고, 가이드바(43)의 수나사가 브래킷(41)에 나사결합된다.

이동클러치부(44)는, 대략 직육면체로 일면에는 샤프트(23)가 관통하는 구멍과, 가이드바(43)가 끼워지는 4개의 가이드구멍(442)이 코너 부분에 각각 형성되고, 제1요철부(421) 및 제3요철부(411)에 대응하는 제2요철부(441)가 구멍의 주변으로 형성된다. 그리고, 이동클러치부(44)는 제2요철부(441)가 제3요철부(411)를 향하도록, 가이드구멍(442)이 가이드바(43)에 끼워진다. 이에 따라, 이동클러치부(44)는 가이드바(43)를 타고 슬라이드 이동하며, 이동클러치부(44)가 제3요철부(411) 방향으로 이동하면 제2요철부(441)가 제1요철부(421) 및 제3요철부(411)에 끼워지고, 샤프트(23)가 이동클러치부(44)에 고정됨으로써, 샤프트(23)가 회전하는 것을 방지한다. 또한, 이동클러치부(44)가 제3요철부(411)의 반대방향으로 이동하면, 제2요철부(441)가 제1요철부(421) 및 제3요철부(411)로부터 빠져나오고, 샤프트(23)는 회전가능한 상태가 된다. 이에 따른 설명은 후술한다.

여기서, 이동클러치부(44)를 작동시키기 위해서 이동클러치부(44)와 연결되는 변환레버(미도시)가 설치될 수 있다.

이탈방지부(45)는, 대략 직육면체로 일면에는 베어링(B.R)이 삽입되도록 구멍이 관통형성되고, 이탈방지부(45)의 4개의 코너 부분이 가이드바(43)의 암나사에 볼트(B.T)가 결합하여 가이드바(43)에 고정된다. 이에 따라, 이탈방지부(45)가 가이드바(43)에 고정됨으로써, 이동클러치부(44)가 가이드바(43)로부터 이탈하는 것을 방지한다.

배터리(5)는, 2개의 배터리(5)가 구비되고, 의자(11)의 후방에 배치되어 의자(11) 또는 메인프레임(12)의 한 부분에 설치되어 2개의 인휠모터(2)에 각각 전원을 공급한다.

컨트롤러(6)는, 인휠모터(2)에 배터리(5)의 전원을 공급하는 전원버튼(미도시)과, 휠체어를 컨트롤하는 레버 및 인휠모터(2)의 작동을 제어하는 제어부(미도시)를 포함하며, 메인프레임(12)의 전방 상단에 설치되고, 인휠모터(2)에 전원을 공급하거나 차단하며, 인휠모터(2)를 제어하여 바퀴(3)의 회전속도를 조절한다. 이에 따라, 이용자가 컨트롤러(6)를 이용하여 본 발명의 이동속도 및 커브를 조절할 수 있다. 여기서, 컨트롤러(6)는 전동 휠체어에 사용되는 제어부 및 전원버튼을 포함한 기본적인 컨트롤러(6)를 사용하고, 이는 이미 공지되고 공공연히 실시되고 있는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 컨트롤러(6)는 배터리(5)의 전원이 소량 정도 남아 있는 경우 이를 시각 및 소리로 알려주는 램프(미도시) 및 스피커(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 이용자는 램프의 빛이나 소리를 듣고 휠체어를 수동으로 전환하여 안전사고에 대비할 수 있다.

이하, 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전동 및 수동 겸용 휠체어의 작동상태를 상세히 설명하기로 한다.

이동클러치부(44)의 제2요철부(441)가 제1요철부(421) 및 제2요철부(441)에 끼워진 상태에서는 본 발명의 전동 및 수동 겸용 휠체어가 전동으로 작동한다. 즉, 고정클러치부(42)의 제1요철부(421)가 이동클러치부(44)의 제2요철부(441)에 끼워져 고정되고, 이동클러치부(44)가 가이드바(43)에 끼워진 상태이면서 제2요철부(441)가 제3요철부(411)에 끼워져 이동클러치부(44)가 브래킷(41)에 고정됨으로써, 샤프트(23)가 메인프레임(12)에 고정된다. 따라서, 샤프트(23)가 메인프레임(12)에 고정된 상태이므로, 컨트롤러(6)를 이용하여 고정자(21)에 전원을 공급하면, 고정자(21)가 자화되어 회전자(22)가 회전하며 이에 따라 바퀴(3)가 회전하면서 휠체어가 전진, 후진 또는 방향을 바꾸어 이용자가 원하는 방향으로 이동한다. 이때, 휠체어를 정지하기 위해서 컨트롤러(6)의 레버를 정 중앙에 놓으면, 인휠모터(2)에 역부하가 걸려 휠체어가 정지한다.

한편, 본 발명을 수동으로 전환하기 위해서 이동클러치부(44)를 제3요철부(411) 방향의 반대방향으로 이동시키면, 고정클러치부(42)의 제2요철부(441)가 해제되어 샤프트(23)가 회전가능하게 된다. 여기서, 인휠모터(2)에 전원을 차단하면, 고정자(21)는 자력을 잃게 되지만 보빈은 회전자(22)의 영구자석에 이끌려 보빈과 회전자(22)는 일체로 고정된다. 이때, 이용자가 바퀴(3)를 회전시키면, 회전자(22)가 회전하면서 고정자(21)가 함께 회전하여 샤프트(23)가 회전하게 된다. 따라서, 고정자(21)와 회전자(22)가 함께 회전하기 때문에 이용자는 작은 힘으로도 바퀴(3)를 용이하게 회전시킬 수 있다. 여기서, 배터리(5) 및 컨트롤러(6)에 연결된 선들이 샤프트(23)의 중공을 통해서 고정자(21)와 연결되어 있는데, 고정자(21)가 회전하면 선들이 꼬일 수 있다. 따라서, 샤프트(23)의 끝단에 슬립링을 설치하여 고정자(21)가 회전하더라도 선들의 꼬임을 방지할 수 있다.

만약, 고정자(21)가 고정된 상태에서 회전자(22)를 회전시키면, 인휠모터(2)가 발전기 기능을 하기 때문에 인휠모터(2)에서는 소정의 전력이 생산된다. 이때, 인휠모터(2)에서 생산되는 전력에 의해서 고정자(21)의 보빈이 자화되고, 이용자가 바퀴(3)를 회전하려는 반대방향으로 역부하가 발생하기 때문에 이용자는 바퀴(3)를 회전시키는데 큰 힘이 소모된다. 이는 바퀴(3)의 회전속도가 빠를수록 인휠모터(2)에서 더욱 많은 전력이 생산되어 인휠모터(2)에 더 큰 역부하가 발생하며, 특히 이용자가 더욱 큰 힘으로 바퀴(3)를 회전시켜야 하므로, 휠체어의 진행에 큰 방해 요소로 작용한다. 게다가, 고정자(21)가 고정된 상태에서 보빈을 끌어당기고 있는 영구자석의 자력을 이겨내면서 바퀴(3)를 회전시켜야 하므로, 영구자석의 자력을 이겨내는 힘 또한 필요하다. 따라서, 장애인의 경우에는 일반인에 비해 힘이 약한데, 이러한 힘들을 모두 이겨내면서 바퀴(3)를 돌려야하므로, 인휠모터(2)를 사용한 휠체어라도 수동으로 이용하기엔 무리가 따른다.

하지만, 본 발명은 고정자(21)와 회전자(22)가 함께 회전하고, 모터에 역부하가 발생하지 않기 때문에 이용자는 바퀴(3)를 작은 힘으로도 손쉽게 회전시킬 수 있다. 또한, 회전자(22)와 고정자(21)가 함께 회전하므로 영구자석의 자력을 이겨낼 필요가 없어서 힘이 약한 장애인이라 하더라도 손쉽게 바퀴(3)를 회전시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 인휠모터(2)를 이용하여 휠체어를 접을 수 있어서 수납이 용이하여 소형차량으로도 손쉽게 이동할 수 있고, 무게가 가벼우며, 바퀴(3)를 교체하지 않고도 전동 및 수동으로 용이하게 전환할 수 있다. 특히, 본 발명을 수동으로 사용할 경우에도 인휠모터(2)에 부하가 발생하지 않기 때문에 힘이 약한 장애인도 손쉽게 이용할 수 있다.

상술한 본 발명을 설명하는데 있어서, 그 실시 예가 상이하더라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하고, 필요에 따라 그 설명을 생략할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.

1; 착석부
11; 의자
12; 메인프레임
2; 인휠모터
21; 고정자
22; 회전자
23, 23'; 샤프트
3; 바퀴
4; 클러치유닛
41; 브래킷
411; 제3요철부
412; 결합홈
42, 42'; 고정클러치부
421; 제1요철부
43; 가이드바
44; 이동클러치부
441; 제2요철부
442; 가이드구멍
45; 이탈방지부
5; 배터리
6; 컨트롤러
7; 부시
B.R; 베어링
B.T; 볼트
N.T; 너트

Claims

의자와, 상기 의자를 접거나 상기 의자의 형태를 고정할 수 있는 메인프레임을 구비하는 착석부;
내부에 고정자와, 상기 고정자의 주변에 설치되는 회전자를 구비하고, 상기 의자의 양측에 배치되며, 상기 메인프레임에 상기 고정자의 샤프트가 회전가능하도록 설치되는 인휠모터;
상기 회전자의 외면에 고정되는 바퀴;
상기 샤프트를 상기 메인프레임에 고정하거나 해제하도록, 상기 샤프트에 끼워져 상기 메인프레임에 설치되는 클러치유닛;
상기 인휠모터에 전원을 공급하는 배터리; 및
상기 착석부의 한 부분에 설치되어 상기 인휠모터의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하되,
상기 클러치유닛으로 상기 샤프트를 상기 메인프레임에 고정한 상태에서 상기 컨트롤러를 조작하면, 상기 인휠모터에 전원이 인가되어 상기 회전자가 회전하면서 상기 바퀴가 회전하고, 상기 인휠모터에 전원을 차단하고 상기 클러치유닛으로 상기 샤프트를 해제한 상태에서 상기 바퀴를 회전시키면, 상기 인휠모터의 샤프트가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 전동 및 수동 겸용 휠체어.
제 1 항에 있어서,
상기 클러치유닛은,
상기 메인프레임에 고정되는 브래킷과,
상기 샤프트의 한 부분에 마련되고, 상기 메인프레임 및 상기 브래킷을 관통하여 설치되며, 상기 샤프트와 함께 회전하는 고정클러치부와,
상기 샤프트의 길이방향으로 상기 브래킷의 일면에 설치되는 복수의 가이드바와,
상기 가이드바 및 상기 고정클러치부에 끼워져 이동하되, 상기 고정클러치부를 고정 및 해제하는 이동클러치부와,
상기 이동클러치부가 상기 가이드바로부터 이탈하는 것을 방지하도록 상기 가이드바의 끝단에 고정되는 이탈방지부를 포함하되,
상기 이동클러치부가 상기 고정클러치부 방향으로 이동하여 상기 고정클러치부와 결합하면 상기 샤프트가 상기 메인프레임에 고정되고, 상기 이동클러치부가 반대방향으로 이동하면 상기 고정클러치부가 상기 이동클러치부로부터 해제되어 상기 샤프트가 회전가능한 것을 특징으로 하는 전동 및 수동 겸용 휠체어.
제 2 항에 있어서,
상기 고정클러치부는, 외면 둘레에 제1요철부가 형성되고,
상기 이동클러치부는, 일면에 상기 제1요철부에 대응하는 제2요철부가 형성되되,
상기 제1요철부와 상기 제2요철부가 결합 또는 해제되어 상기 샤프트가 상기 메인프레임으로부터 고정 또는 해제되는 것을 특징으로 하는 전동 및 수동 겸용 휠체어.
제 3 항에 있어서,
상기 브래킷은,
상기 샤프트를 상기 메인프레임에 더욱 견고하게 고정하도록, 상기 브래킷의 일면에 상기 제2요철부에 대응하는 제3요철부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 및 수동 겸용 휠체어.