KR101171760B1 - 이동 기구 및 그의 충격 완충 장치 - Google Patents

Abstract

수동적으로 움직이는 종동륜의 조향에 방해가 되지 않으면서도 충격을 흡수할 수 있고, 탑승자의 승차감을 향상시키는 이동 기구 및 그의 충격 완충 장치가 개시된다. 이동기구는 프레임의 후면 하부에 배치되는 한쌍의 구동바퀴와, 상기 프레임의 전면 하부에 배치되며, 피동으로 사용자의 조작에 따라 좌우로 회전하면서 이동 기구의 이동 방향을 제어하는 적어도 하나의 조향바퀴를 구비하며, 상기 프레임에 일측이 고정되며, 상기 조향바퀴의 충격을 흡수하기 위한 서스펜션부; 상기 조향바퀴의 충격을 상기 서스펜션부로 전달하며, 일측이 상기 서스펜션부의 타측과 접속되고, 타측이 상기 프레임과 상기 조향바퀴의 연결부위에 연결되는 충격 전달부를 포함하며, 상기 조향바퀴는 포크와 스템을 통해 상기 프레임과 결합되며, 상기 스템에는 상기 충격전달부를 고정하기 위한 홀이 형성되어 있고, 상기 스템과 상기 충격전달부는 핀결합 형태로 결합된다.

Description

이동 기구 및 그의 충격 완충 장치{electromotive means and Shock absorb means of the electromotive means}

본 발명은 이동 기구에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 이동 기구의 자유회전이 가능한 바퀴에서 전달되는 충격을 완화해주는 이동 기구 및 그의 충격 완충 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 휠체어(Wheel Chair)란 이동이 자유롭지 못한 사람이 앉은 채로 이동할 수 있게 하는 이동 수단으로서, 파이프 형상의 프레임에 고정된 좌석부, 조향바퀴(전방 휠), 구동바퀴(구동 휠), 핸드림(수동 휠체어) 또는 조작장치(전동 휠체어) 등으로 구성되며, 사용자가 직접 손으로 휠(Wheel)을 회전시켜 이동하는 수동식 휠체어와 모터의 구동에 따른 바퀴의 회전 동작에 따라 이동되는 전동 휠체어로 구분된다.

이러한 휠체어는 모두 한 명의 사용자를 탑승시킨 상태로 구동바퀴의 구동에 의해 도로 또는 실내 등을 주행하게 된다. 이때, 구동바퀴는 통상적으로 그 직경이 조향바퀴보다 크게 형성되며, 조향바퀴는 주행 중에 조향성을 향상시키기 위해 대개 작은 직경으로 형성된다.

이러한 종래의 일반적인 휠체어에 관하여 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 2륜구동 전동 휠체어를 예시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 2륜구동 전동 휠체어(10)는 조향바퀴(11), 구동바퀴(12), 프레임(13), 구동모터(14), 휠체어 의자(15), 팔걸이(16), 주행 조작부(17) 및 발받침판(18) 등을 포함한다.

전동 휠체어(10)는 지상으로부터 일정 높이에 위치되어 프레임(13)에 의하여 지지되며, 등받이를 포함하는 휠체어 의자(16)의 후방 아래쪽에 설치되어 구동모터(14) 및 구동축(도시되지 않음)이 형성된다.

한 쌍의 구동바퀴(12)는 휠체어 의자(15)를 지지하는 프레임(13)의 후면 양쪽에서 외측 지면과 접촉되도록 설치되고, 구동축과 연결되어 상기 구동축으로부터 전달되는 동력을 전달받아 전후 방향으로 회전하게 된다.

좌우 한 쌍의 조향바퀴(11)는 프레임(13)의 선단 양쪽에서 지면에 접촉되도록 설치되어 전후 및 좌우 회전되면서 전동 휠체어(10)의 이동방향을 제어하게 된다.

발받침판(18)은 조향바퀴(11)가 설치된 프레임(13)에 지지된 상태에서 휠체어 의자(15)의 전방 아래쪽으로 설치된다.

전술한 구조를 갖는 종래의 전동 휠체어(10)에 있어서, 주행 조작부(17)에 의해 구동모터(14)가 구동되면, 구동바퀴(12)와 연결된 구동축이 회전됨에 따라 휠체어의 전방 또는 후방 이동이 이루어지고, 구동바퀴(12)의 동작에 따라 전동 휠체어(10) 전면에 설치된 조향바퀴(11)가 수동적으로 좌우 방향으로 조향됨에 따라 전동 휠체어(10)의 이동 방향이 조절된다.

그러나 종래의 기술에 따른 전동 휠체어의 경우, 노명 상태가 매우 좋은 아스팔트의 경우에 편안한 주행 이동은 관계없으나 노면 상태가 좋지 못한 곳에서는 바퀴로부터의 충격이 다소 승차자에게 전해진다.

이러한 휠체어는 대부분 몸이 불편한 사람이 탑승하게 되므로 편안함과 안락함의 제공이 필수적이다.

한편, 현재의 2륜 구동 형태의 수동 및 자동 휠체어는 별도의 조향 장치를 구비하지 않고 구동륜인 후륜의 회전수의 차이를 이용해 방향을 바꾼다. 이와 같이 후륜의 회전수 차를 이용해 조향하기 위해서 전륜은 자유로이 회전하여야 원하는 방향으로의 조향이 가능하다.

따라서 휠체어 사용자의 승차감 향상을 위해서는 휠체어 프레임과 구동부 사이에 충격완충장치를 설치하는 것이 하나의 해결방법이 될 수 있다. 특히 지면과 가장 가까운 바퀴에 전달되는 충격을 흡수하거나 완충할 수 있는 장치를 설치하게 되면 사용자에게 전달되는 충격이 효과적으로 제거될 수 있다.

그러나, 구동륜의 기능을 갖는 후륜에 비해 종동륜인 전륜은 조향을 위해 자유로이 회전할 수 있어야 하는데 여기에 기존의 충격완충장치를 그대로 설치하게 되면 전륜의 자유로운 회전을 방해하게 된다. 이와 같이, 전륜의 자유로운 회전이 불가능하면 전륜의 미끄러짐 발생 등으로 방향전환이 어려워지는 단점이 발생하게 된다. 이런 문제는 자유회전을 하는 바퀴를 후륜에 배치한 경우에도 동일하게 발생하게 된다.

1) 대한민국 공개특허번호 제2005-0112017호(공개일: 2005년 11월 29일), 발명의 명칭: "전동 휠체어" 2) 대한민국 공개특허번호 제2009-0036063호(공개일: 2009년 04월 13일), 발명의 명칭: "무한궤도식 전동 휠체어" 3) 대한민국 공개특허번호 제2010-0043394호(공개일: 2010년 04월 29일), 발명의 명칭: "휠체어"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 수동적으로 움직이는 종동륜에 조향에 방해가 되지 않으면서도 충격을 흡수할 수 있는 이동 기구 및 그의 충격 완충 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 이동 기구 주행시 탑승자의 승차감을 향상시키는 이동 기구 및 그의 충격 완충 장치를 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 이동기구의 충격 완충 장치는,

프레임의 전면 하부에 배치되며, 피동으로 사용자의 조작에 따라 좌우로 회전하면서 이동 기구의 이동 방향을 제어하는 적어도 하나의 조향바퀴를 구비하는 이동기구의 충격 완충 장치로서,

상기 프레임에 일측이 고정되며, 상기 조향바퀴의 충격을 흡수하기 위한 서스펜션부;

상기 조향바퀴의 충격을 상기 서스펜션부로 전달하며, 일측이 상기 서스펜션부의 타측과 접속되고, 타측이 상기 프레임과 상기 조향바퀴의 연결부위에 연결되는 충격 전달부를 포함하며,

상기 충격 전달부는,

일측이 상기 서스펜션부의 타측과 접속되고, 타측이 상기 프레임과 상기 조향바퀴의 연결부위에 연결되는 제1 링크와,

상기 제1 링크의 양측 사이에 회전가능하게 연결되며, 타측이 상기 프레임에 고정되는 제2 링크를 포함한다.

상기 프레임에는 상기 제2 링크 또는 상기 서스펜션부를 고정하기 위한 홀이 형성된 고정부가 형성되며, 상기 제2 링크 또는 상기 서스펜션부는 상기 프레임의 고정부와 핀결합 형태로 회전가능하게 결합된다.

상기 조향바퀴는 포크와 스템을 통해 상기 프레임과 결합되며, 상기 스템에는 상기 제1 링크를 고정하기 위한 홀이 형성되어 있고, 상기 스템과 상기 제1 링크는 핀결합 형태로 결합된다.

상기 서스펜션부는, 상기 프레임에 일측이 고정되는 하우징부와;

상기 제1 링크에 일측이 회전 가능하게 핀결합 형태로 결합되고, 타측이 상기 하우징부로 삽입 삽출되면서 외부 충격을 흡수하는 구조로 결합되는 포스트부를 포함한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 이동기구는,

프레임의 후면 하부에 배치되는 한쌍의 구동바퀴와, 상기 프레임의 전면 하부에 배치되며, 피동으로 사용자의 조작에 따라 좌우로 회전하면서 이동 기구의 이동 방향을 제어하는 적어도 하나의 조향바퀴를 구비하는 이동기구로서,

상기 프레임에 일측이 고정되며, 상기 조향바퀴의 충격을 흡수하기 위한 서스펜션부;

상기 조향바퀴의 충격을 상기 서스펜션부로 전달하며, 일측이 상기 서스펜션부의 타측과 접속되고, 타측이 상기 프레임과 상기 조향바퀴의 연결부위에 연결되는 충격 전달부를 포함하며,

상기 조향바퀴는 포크와 스템을 통해 상기 프레임과 결합되며, 상기 스템에는 상기 충격전달부를 고정하기 위한 홀이 형성되어 있고, 상기 스템과 상기 충격전달부는 핀결합 형태로 결합된다.

상기 충격 전달부는,

일측이 상기 서스펜션부의 타측과 접속되고, 타측이 상기 프레임과 상기 스템의 홀에 결합되는 제1 링크와,

상기 제1 링크의 양측 사이에 회전가능하게 연결되며, 타측이 상기 프레임에 고정되는 제2 링크를 포함한다.

본 발명에 따르면, 이동 기구 주행시 피동으로 움직이는 조향바퀴가 노면이 불균일한 험로나 과속방지턱 등을 지날 때 충격을 흡수해줌으로써 이동 기구에 탑승시 보다 편안한 승차감을 느낄 수 있다.

본 발명에 따르면, 자유회전이 가능한바퀴가 전륜 또는 후륜에 사용되는 경우, 별도의 충격완충장치를 구비해 수동 또는 전동휠체어를 이용하는 사용자에게 보다 안락한 승차감을 제공할 수 있다.

도 1은 일반적인 2륜구동 전동 휠체어를 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동기구의 충격 완화 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2의 A 부분의 내부 확대 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예에서 이동기구라 함은 휠체어 뿐만 아니라 피동으로 움직이는 조향바퀴가 장착된 모든 이동기구를 의미하며, 경우에 따라서는 조향바퀴가 하나만 있는 이동기구도 포함한다. 그리고, 하기에서는 이동기구의 충격 완충 장치 위주로 설명되지만 이동기구의 나머지 구성 부분인 구동 바퀴, 프레임 등 나머지 구성요소는 도 1에 도시된 일반적인 휠체어 또는 일반적인 다른 이동기구와 유사하므로 상세 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동기구의 충격 완충 장치를 나타낸 구성도이고, 도 3은 도 2의 A 부분의 내부 단면도이다.

도 2 또는 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동기구의 충격 완충 장치는, 조향바퀴(101), 포크(102), 스템(105), 프레임(107), 서스펜션부(131), 스탑링(110), 충격 전달부(121)를 포함한다.

조향바퀴(101)는 타이어와 금속 재질의 휠로 구성되며, 회전에 의해 이동기구를 움직이며, 피동으로 좌우로 움직이며 이동기구의 방향을 조절할 수 있다.

　　포크(102)는 조향바퀴(101)와 스템(105)을 연결시켜준다. 베어링(103)은

　　Thrust 또는 journal bearing이고, 베어링 (104)은 Journal bearing으로서, 포크(102)와 스템(105)사이에서 조향바퀴의 회전이 가능하도록 한다. 스템(105)은 포크를 프레임(107)과 연결시켜주며, 상부에 형성된 홀을 통해 충격 전달부(121)의 제1 링크(111)와 핀(113)으로 회전가능하게 결합된다. 세트스크류(106)는 포크(102)가 조향바퀴와 결합하여 준다. 프레임(107)은 이동기구의 뼈대 역할을 한다. 프레임(107)에는 고정부(116, 117)가 형성되고, 스템(105)이 결합된다. 또한, 스탑 링(110)은 스템(105)이 프레임(107)으로부터 분리되는 것을 방지한다.

충격 전달부(131)는 제1, 제2 링크(111, 112)로 구성되며, 제1 링크(111)는 일측이 상기 포스트부(109)와 링크핀(119)에 의해 핀결합 형태로 연결되고, 타측이 상기 스템(105)의 홀에 링크핀(113)에 의해 결합된다. 제2링크(112)는 상기 제1 링크의 중간에서 약간 오른편방향으로 링크핀(118)에 의해 회전가능하게 연결되며, 타측이 상기 프레임(107)의 고정부(116)에 링크핀(114)에 의해 고정된다. 그리고 링크핀(113, 114, 115, 118, 119)은 회전가능하게 두개의 부재를 연결하며, 필요에 따라서는 다른 수단으로 대신할 수도 있다. 그리고, 링크핀의 이탈 방지를 위해 스탑 링을 더 구비할 수 있다(도면 미도시).

그러면, 이러한 이동기구의 충격 완충 장치의 조립 및 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 자유로이 회전이 가능한 전륜(또는 후륜)인 조향 바퀴(101)의 상부에 thrust & journal bearing을 포함하는 포크(102) 및 스템(105)을 구성한다.

다음, 도 3과 같이 포크(102)와 스템(105)이 결합된 경우 베어링(103, 104)에 의해 피동으로 움직이며, 전륜 또는 후륜으로 조향 바퀴(101)는 자유로이 회전이 가능한 형태가 된다.

이후, 스템(105)이 휠체어 등의 이동기구의 메인 프레임(107)에 결합되고, 스템(107)의 상단부에는 충격완화 장치를 연결할 수 있는 홀이 형성되어 있다.

스템(105) 상단부의 홀 양사이드에 제1 링크(111)의 홀을 맞추고 여기에 링크핀(113)을 관통 삽입하면, 제1 링크(111)는 상하로 움직임이 가능하게 된다.

이후 제1 링크부(111)와 제2 링크부(112)도 같은 방식으로 링크핀(118)으로 연결하고, 제2링크(112)는 메인프레임의 고정부(116)와도 같은 방식으로 결합한다.

또한, 제1 링크(111)와 서스펜션부(131)의 포스트부(109)와도 같은 방식으로 연결하고, 하우징부(108)는 고정부(117)와 링크핀(115)에 의해 같은 방식으로 결합한다.

여기서, 모든 링크핀(118)에는 링크핀이 빠지는 것을 방지하기 위해 링크핀을 위한 스탑링(도면 미도시)을 별도로 구비할 수 있고, 프레임(107)과 스템(105)사이의 충격 완충 장치에 별도의 윤활수단(bush, ball caster, 윤활유 등)을 구비하여 원활한 상하 운동을 가능하게 할 수도 있다.

이상의 작업으로 조향바퀴(101)는 자유로이 회전할 수 있으면서도 충격완화장치에 의하여 지면으로부터의 충격이 완화될 수 있다.

예를 들어, 스템(105)은 조향바퀴(101)가 지면으로부터 받는 충격을 프레임(107)에 연결된 제1링크(111)에 전달한다. 그러면 제1링크(111)가 제2 링크(112)에 지지되면서 충격을 서스펜션부(131)로 전달하고, 서스펜션부(131)가 해당 충격을 완화한다.

이러한 과정에 의해 이동이 어려워 보행보조이동기기로써 휠체어를 이용하는 사용자에게 이동시 보다 안락한 승차감을 제공할 수 있다.

더불어 험로 주행 및 지면의 요철로 인한 충격 발생, 차량의 전복 등의 위험으로부터 사용자를 보호하게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 휠체어 위주로 설명되었지만 카트, 골프카 등 다양한 전동 이동기구에 적용이 가능하다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101: 조향바퀴
102: 포크
103, 104: 베어링
105: 스템
106: 세트스크류
107: 프레임
108: 하우징부
109: 포스트부
110: 스탑링
111, 112: 링크
113, 114, 115: 링크핀
116, 117: 고정부
121: 충격 전달부
131: 서스펜션부

Claims (6)

1. 프레임의 전면 하부에 배치되며, 피동으로 사용자의 조작에 따라 좌우로 회전하면서 이동 기구의 이동 방향을 제어하는 적어도 하나의 조향바퀴를 구비하는 이동기구의 충격 완충 장치로서,
   상기 프레임에 일측이 고정되며, 상기 조향바퀴의 충격을 흡수하기 위한 서스펜션부;
   상기 조향바퀴의 충격을 상기 서스펜션부로 전달하며, 일측이 상기 서스펜션부의 타측과 접속되고, 타측이 상기 프레임과 상기 조향바퀴의 연결부위에 연결되는 충격 전달부를 포함하며,
   상기 충격 전달부는,
   일측이 상기 서스펜션부의 타측과 접속되고, 타측이 상기 프레임과 상기 조향바퀴의 연결부위에 연결되는 제1 링크와,
   상기 제1 링크의 양측 사이에 회전가능하게 연결되며, 타측이 상기 프레임에 고정되는 제2 링크를 포함하는 이동기구의 충격 완충 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레임에는 상기 제2 링크 또는 상기 서브펜션부를 고정하기 위한 홀이 형성된 고정부가 형성되며, 상기 제2 링크 또는 상기 서스펜션부는 상기 프레임의 고정부와 핀결합 형태로 회전가능하게 결합되는 이동기구의 충격 완충 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 조향바퀴는 포크와 스템을 통해 상기 프레임과 결합되며, 상기 스템에는 상기 제1 링크를 고정하기 위한 홀이 형성되어 있고, 상기 스템과 상기 제1 링크는 핀결합 형태로 결합되는 이동기구의 충격 완충 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 서스펜션부는, 상기 프레임에 일측이 고정되는 하우징부와;
   상기 제1 링크에 일측이 회전 가능하게 핀결합 형태로 결합되고, 타측이 상기 하우징부로 삽입 삽출되면서 외부 충격을 흡수하는 구조로 결합되는 포스트부를 포함하는 이동기구의 충격 완충 장치.
5. 프레임의 후면 하부에 배치되는 한쌍의 구동바퀴와, 상기 프레임의 전면 하부에 배치되며, 피동으로 사용자의 조작에 따라 좌우로 회전하면서 이동 기구의 이동 방향을 제어하는 적어도 하나의 조향바퀴를 구비하는 이동기구로서,
   상기 프레임에 일측이 고정되며, 상기 조향바퀴의 충격을 흡수하기 위한 서스펜션부;
   상기 조향바퀴의 충격을 상기 서스펜션부로 전달하며, 일측이 상기 서스펜션부의 타측과 접속되고, 타측이 상기 프레임과 상기 조향바퀴의 연결부위에 연결되는 충격 전달부를 포함하며,
   상기 조향바퀴는 포크와 스템을 통해 상기 프레임과 결합되며, 상기 스템에는 상기 충격전달부를 고정하기 위한 홀이 형성되어 있고, 상기 스템과 상기 충격전달부는 핀결합 형태로 결합되는 이동 기구.
6. 제5항에 있어서,
   상기 충격 전달부는,
   일측이 상기 서스펜션부의 타측과 접속되고, 타측이 상기 프레임과 상기 스템의 홀에 결합되는 제1 링크와,
   상기 제1 링크의 양측 사이에 회전가능하게 연결되며, 타측이 상기 프레임에 고정되는 제2 링크를 포함하는 이동 기구.

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