KR101225100B1

KR101225100B1 - 경사 각도 보정형 전동 휠체어

Info

Publication number: KR101225100B1
Application number: KR1020110001914A
Authority: KR
Inventors: 배상신
Original assignee: 주식회사 퓨런티어
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2013-01-22
Also published as: KR20120080446A

Abstract

본 발명은 밸런스 웨이트를 이용함으로써 별도의 구동 장치 없이도 경사 각도를 자동으로 보정할 수 있도록 하고, 경사 센서 및 이의 제어장치 등을 사용할 필요가 없도록 하기 위한 것으로, 이를 위하여, 사람이 착석할 수 있는 플레이트를 갖는 좌석과, 상기 좌석 하부에 위치하고 복수의 바퀴가 장착된 본체와, 상기 본체 내에 위치하는 밸런스 웨이트와, 상기 본체를 관통하도록 구비되어 일단이 상기 좌석에 결합되고 타단이 상기 밸런스 웨이트에 결합되며, 상기 본체와의 사이에서 힌지 결합된 제1결합부와 상기 밸런스 웨이트와의 사이에 제2결합부를 갖는 힌지 바아를 포함하는 경사 각도 보정형 전동 휠체어를 제공한다.

Description

경사 각도 보정형 전동 휠체어{Electric wheel chair being able to correct inclined angle}

본 발명은 전동 휠체어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경사 각도를 보정할 수 있는 경사 각도 보정형 전동 휠체어에 관한 것이다.

하지 장애인, 척수 손상 장애인 및 고령자의 이동을 보조하는 휠체어는 그 구동원에 따라 수동 휠체어와 전동 휠체어로 구분된다. 이 중 전동 휠체어는 전기 및 구동기에 의하여 구동되는 것으로, 체중 100kg 이내의 사람이 탑승하고 최대속도 15km/h 이하의 속도로 이동할 수 있는 전동휠체어 및 전동스쿠터를 의미한다.

이러한 전동 휠체어는 수평면에 대하여 일정한 각도로 경사진 면을 주행할 때에 탑승자의 안전을 위해 경사 각도를 보정해줄 필요가 있다.

특허문헌 1에는 일반 휠체어를 싣고 운행할 수 있는 것으로, 크롤러를 이용한 운반기가 개시되어 있는 데, 2축 틸트 센서(Tilt Sensor)를 이용해 수평면에 대한 각도를 측정해 별도 유압 실린더에 의해 수평을 맞춰주는 것이다.

특허문헌 2에는 휠체어 몸체에 설치된 경사센서에 의해서 수평면에 대한 경사각을 검출한 후, 원호형태의 가이드 레일 및 신축식 조정모터의 구동에 의해 경사 각도를 보정하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 3에는 캐터필러를 이용한 계단승월휠체어가 개시되어 있다. 이 휠체어는 지면 및 계단과 같은 장애물을 감지 제어할 수 있는 제어알고리즘을 구비하는 제어부가 설치되어 있고, 또 자세 제어장치가 구비되어 경사각도를 보정하도록 되어 있다.

이상 설명한 바와 같은 종래기술들은 모두 경사센서 및 경사 보정용 구동기기 등 일체의 고가 부품을 사용하고 있기 때문에, 전동 휠체어의 단가를 상승시키는 문제가 있다.

또, 경사 각도를 보정하기 위하여 경사센서에 의한 경사 각도를 기준으로 하기 때문에 제어부가 이를 이용해 보정 각도를 계산하고 보정토록 하기 위해서는 높은 시스템 사양을 필요로 하게 된다.

특허문헌 1: 대한민국 공개 특허 제2001-0043136호 특허문헌 2: 대한민국 공개 특허 제2005-0086253호 특허문헌 3: 대한민국 공개 특허 제2008-0102418호

본 발명은 상기와 같은 문제점 및/또는 한계를 해결하기 위해 안출된 것으로, 밸런스 웨이트를 이용함으로써 별도의 구동 장치 없이도 경사 각도를 자동으로 보정할 수 있도록 하는 경사 각도 보정형 전동 휠체어를 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 경사 센서 및 이의 제어장치 등을 사용할 필요가 없는 경사 각도 보정형 전동 휠체어를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 사람이 착석할 수 있는 플레이트를 갖는 좌석과, 상기 좌석 하부에 위치하고 복수의 바퀴가 장착된 본체와, 상기 본체 내에 위치하는 밸런스 웨이트와, 상기 본체를 관통하도록 구비되어 일단이 상기 좌석에 결합되고 타단이 상기 밸런스 웨이트에 결합되며, 상기 본체와의 사이에서 힌지 결합된 제1결합부와 상기 밸런스 웨이트와의 사이에 제2결합부를 갖는 힌지 바아를 포함하는 경사 각도 보정형 전동 휠체어를 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2결합부는 상기 힌지 바아가 상기 밸런스 웨이트와의 사이에 힌지 결합된 부분일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 밸런스 웨이트의 질량을 W1이라 하고, 상기 좌석의 질량을 W2라 하며, 탑승자의 체중 상한을 W3라 하고, 상기 제1결합부와 상기 좌석의 상면으로부터 10㎝되는 지점까지의 거리를 T1이라 하며, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부 사이의 거리를 T2라 하면, 상기 W1은 식,

를 만족하도록 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 밸런스 웨이트와 상기 본체와의 사이에 구비된 완충기를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따르면, 전동 휠체어가 소정의 경사 각도를 이루는 지면으로 운행될 때에 좌석의 위치를 항상 중력 방향에 수직이 되도록 유지시켜줘, 탑승자가 앞이나 뒤로 쏠리지 않고, 안전한 자세를 유지하면서 운행할 수 있도록 한다.

본 발명에서 이러한 경사 각도의 보정은 상기 밸런스 웨이트의 제1결합부를 중심으로 한 흔들림에 의해 자동으로 이루어지기 때문에, 별도의 센서나 경사각 보정용 구동장치 등은 필요 없게 된다.

또, 밸런스 웨이트의 질량을 조정함으로써, 더욱 정확하게 경사각도가 보정될 수 있게 된다.

그리고 이러한 밸런스 웨이트의 질량을 조절하기 위해, 상기 밸런스 웨이트로서 배터리 및/또는 주변 전원장치 등을 사용할 수 있기 때문에, 본체 내부의 설계 마진을 충분히 확보할 수 있게 되고, 밸런스 웨이트 구성을 위하여 별도 중량을 필요로 하지 않기 때문에 전동 휠체어의 기본적인 주행성능 및 배터리 유지시간에는 변화가 없게 된다.

완충기를 밸런스 웨이트와 본체의 사이에 개재시킴으로써, 전동 휠체어가 평지를 운행하다가 경사면으로 전환될 때에 밸런스 웨이트에 완충력을 제공해 밸런스 웨이트가 서서히 움직이도록 해, 탑승자가 편안한 자세를 유지할 수 있게 된다. 그리고 전동 휠체어가 경사면을 운행하다가 다시 평지로 전환될 때에, 밸런스 웨이트가 제 위치를 쉽게 찾을 수 있도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 경사 각도 보정형 전동 휠체어를 도시한 부분 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 경사 각도 보정형 전동 휠체어를 도시한 부분 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 경사 각도 보정형 전동 휠체어를 도시한 부분 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 경사 각도 보정형 전동 휠체어를 도시한 부분 단면도이다.

상기 경사 각도 보정형 전동 휠체어는 좌석(1)과, 본체(2)와, 밸런스 웨이트(3)와, 힌지 바아(4)를 포함한다.

상기 좌석(1)은 제1플레이트(11) 상에 사람이 착석할 수 있는 방석(12)이 더 결합되어 이루어진다. 이 좌석(1)에는 등받이(13)가 더 연장되어 있으며, 도면에 도시하지는 않았지만, 탑승자가 팔을 기댈 수 있는 팔걸이가 더 구비될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 좌석(1)의 전단으로는 탑승자가 조작할 수 있는 조종간 및/또는 속도 제어기가 더 위치할 수 있다.

본체(2)는 좌석(1)의 하부에 위치하는 데, 한 쌍의 전륜(26)과 한 쌍의 후륜(27)을 갖출 수 있다. 상기 바퀴의 개수는 변할 수 있음은 물론이다.

상기 본체(2)는 내부 공간(21)을 갖고 있는 데, 도 1에 도시하지는 않았지만, 상기 공간(21)에는 상기 전륜(26) 및 후륜(27)을 구동하고 속도를 제어할 수 있는 구동장치와 방향을 조정할 수 있는 조향장치 등이 더 탑재되어 있다.

상기 본체(2)는 상부의 제2플레이트(22)에 제1홀(23)이 뚫려 있고, 이 제2플레이트(22)에는 제1힌지 지지대(24)가 형성되어 있다.

상기 본체(2)의 내부 공간(21)에는 밸런스 웨이트(4)가 위치한다.

상기 밸런스 웨이트(4)는 도 1에서 볼 수 있듯이, 내부에 공간(41)을 구비한 상자 형태일 수 있는 데, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 밸런스 웨이트(4)는 소정의 무게가 나가는 추 형태의 것이어도 무방하다.

상기 밸런스 웨이트(4)는 상부의 제3플레이트(42)에 제2홀(43)이 뚫려 있고, 이 제3플레이트(42)에는 제2힌지 지지대(44)가 형성되어 있다.

한편, 상기 본체(2)를 관통하도록 힌지 바아(3)가 구비된다. 상기 힌지 바아(3)는 제1단부(31)가 상기 좌석(1)의 하단에 결합되어 있고, 제2단부(32)는 상기 밸런스 웨이트(4)에 결합되어 있다. 이 때, 상기 제1단부(31)는 상기 좌석(1)의 제1플레이트(11) 저면에 고정적으로 결합되어 있다.

상기 힌지 바아(3)는 제1결합부(33)와 제2결합부(34)를 갖는다.

상기 제1결합부(33)는 상기 본체(2)의 제1힌지 지지대(24)에 힌지 결합된 부분이다. 따라서 상기 제1결합부(33)를 중심으로 상기 힌지 바아(3)는 회동 가능하다.

또, 상기 제2결합부(34)는 상기 밸런스 웨이트(4)의 제2힌지 지지대(44)에 힌지 결합된 부분이다. 따라서 상기 제2결합부(34)를 중심으로 상기 힌지 바아(3)는 회동 가능하다. 그러나 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제2결합부(34)는 상기 밸런스 웨이트(4)에 힌지 결합되지 않고 고정적으로 결합될 수도 있다.

한편, 상기 본체(2)의 저면(25)에는 제1가이드(51)가 형성되어 있고, 상기 밸런스 웨이트(4)의 저면에는 상기 제1가이드(51)와의 사이에 제2가이드(52)가 형성되어 있다. 상기 제1가이드(51)와 제2가이드(52)는 상기 본체(2) 내에서 상기 밸런스 웨이트(4)가 요동없이 흔들릴 수 있도록 하고, 밸런스 웨이트(4)가 본체(2) 내벽이나, 본체(2) 내부의 다른 장치에 마찰 및/또는 부딪히는 것을 방지한다.

상기 제1가이드(51)의 가장자리에는 제1스토퍼(53)와 제2스토퍼(54)가 구비되어 있다. 상기 제1스토퍼(53)와 제2스토퍼(54)는 후술하는 경사 각도 보정 시에 상기 밸런스 웨이트(4)의 흔들림 영역을 제한해 줘, 본체(2) 내부의 다른 장치에 손상이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

이러한 본 발명의 전동 휠체어는 탑승자(H)가 소정의 경사 각도를 이루는 지면을 운행할 때에 좌석(1)의 위치, 즉, 제1플레이트(11)의 면이 항상 중력 방향에 수직이 되도록 유지시켜줘 탑승자(H)가 앞이나 뒤로 쏠리지 않고, 안전한 자세를 유지하면서 운행할 수 있도록 한다.

즉, 만일 언덕과 같이 상향 경사진 길을 올라갈 경우, 본체(2)가 경사면에 평행하게 기울게 되나, 소정의 무게가 나가는 밸런스 웨이트(4)는 경사면에 수직한 방향이 아닌 중력 방향으로 향하게 된다. 따라서 이 때 힌지 바아(3)의 길이방향이 중력 방향과 평행하게 되고, 따라서 좌석(1)의 제1플레이트(11)의 면방향은 중력 방향에 수직한 방향이 되는 것이다. 경사진 길을 내려갈 경우에도 마찬가지로 밸런스 웨이트(4)가 중력 방향으로 향하게 되고, 힌지 바아(3)의 길이방향이 중력 방향과 평행하게 되어, 좌석(1)의 제1플레이트(11)의 면방향은 중력 방향에 수직한 방향이 된다.

본 발명에서 이러한 경사 각도의 보정은 상기 밸런스 웨이트(4)의 제1결합부(33)를 중심으로 한 흔들림에 의해 자동으로 이루어지기 때문에, 별도의 센서나 경사각 보정용 구동장치 등은 필요 없게 된다.

이러한 자동 경사 각도 보정은 상기 밸런스 웨이트(4)의 질량을 조절함으로써 더욱 정확하게 이뤄지도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 밸런스 웨이트(4)의 질량(kg)을 W1이라 하고, 상기 좌석(1)의 질량(kg)을 W2라 하며, 탑승자(H)의 체중 상한을 W3라 하고, 상기 제1결합부(33)와 상기 좌석(1)의 상면으로부터 10㎝되는 지점까지의 거리를 T1이라 하며, 상기 제1결합부(33)와 상기 제2결합부(34) 사이의 거리를 T2라 하면, 상기 W1은 하기 식(1)을 만족하도록 한다.

(1)

위 식(1)은 제1결합부(33)를 회전 중심으로 하여 산출된 식으로, 전동 휠체어에 대한 식품의약품안전청고시에서 정한 규격에 따르면, 탑승자(H)의 체중 상한은 100kg이기 때문에 상기 W3은 100으로 할 수 있다. 따라서 만일 전동 휠체어에 대한 규격의 변동으로 탑승자(H)의 체중 상한이 변동될 경우에는 W3를 달리하여 설계함이 바람직하다.

상기 T1은 상기 제1결합부(33)와 상기 좌석(1)의 상면까지의 거리(T11)에 10㎝를 더한 거리가 된다. 여기서 10㎝는 탑승자(H)의 무게 중심으로 설정된 거리(T12)로서, 이는 차량 충돌시험 등을 위하여 사용되는 EuroSID-2re 인체모형(Dummy) 설계 기준을 참고한 것이다. 그리고 상기 T11은 상기 좌석(1)에 탑승자(H)가 착석했을 때의 상기 제1결합부(33)와 상기 좌석(1)의 상면까지의 거리에 해당될 수 있다.

상기와 같은 식(1)을 기준으로 밸런스 웨이트(4)의 질량(W1)을 설정할 경우, 체중 100kg 이내의 탑승자(H)가 운전할 때에 자동적으로, 그리고 더욱 정확하게 경사각도가 보정될 수 있게 된다.

이러한 밸런스 웨이트(4)의 질량을 조절하기 위해, 상기 밸런스 웨이트(4)의 내부 공간(41)에는 배터리 및/또는 주변 전원장치 등을 배치시킬 수 있다. 이에 따라 밸런스 웨이트(4)를 별도의 추 등으로 사용하는 경우에 비해, 본체(2) 내부의 설계 마진을 충분히 확보할 수 있게 되고, 밸런스 웨이트(4) 구성을 위하여 별도 중량을 필요로 하지 않기 때문에 전동 휠체어의 기본적인 주행성능 및 배터리 유지시간에는 변화가 없게 된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 경사 각도 보정형 전동 휠체어를 도시한 부분 단면도이다.

도 2에 따른 실시예는 제2가이드(52)와 밸런스 웨이트(4)의 저면 사이에 완충기(6)가 더 구비된 것을 나타내는 데, 이 완충기(6)의 일 예로서 버퍼 스프링(61)을 사용한 것을 나타낸다.

상기 버퍼 스프링(61)은 양단이 밸런스 웨이트(4)와 제2가이드(52)의 사이에 결합되어 있어, 전동 휠체어가 평지를 운행하다가 경사면으로 전환될 때에 밸런스 웨이트(4)에 완충력을 제공해 밸런스 웨이트(4)가 서서히 움직이도록 하게 된다. 그리고, 전동 휠체어가 경사면을 운행하다가 다시 평지로 전환될 때에, 탄성력을 이용해 밸런스 웨이트(4)가 제 위치를 쉽게 찾을 수 있도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 경사 각도 보정형 전동 휠체어를 도시한 부분 단면도이다.

도 3에 따른 실시예는 완충기(6)의 일 예로서 도 2에 따른 실시예의 버퍼 스프링(61) 대신에 댐퍼(62)를 사용한 것이다. 상기 댐퍼(62)는 가스 쇽 업소버 등을 사용할 수 있다. 상기 댐퍼(62)는 경사 각도 보정 시와 같이 밸런스 웨이트(4)가 서서히 움직이도록 완충 기능을 제공하고, 경사면의 지속적인 운행 시에는 작용되지 않음으로 인해(즉, 반발력이 생기지 않도록 함으로 인해), 밸런스 웨이트(4)의 밸런스 유지, 즉, 경사 각도 보정 기능에는 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

사람이 착석할 수 있는 플레이트를 갖는 좌석;
상기 좌석 하부에 위치하고 복수의 바퀴가 장착된 본체;
상기 본체 내에 위치하는 밸런스 웨이트; 및
상기 본체를 관통하도록 구비되어 일단이 상기 좌석에 결합되고 타단이 상기 밸런스 웨이트에 결합되며, 상기 본체와의 사이에서 힌지 결합된 제1결합부와 상기 밸런스 웨이트와의 사이에 제2결합부를 갖는 힌지 바아;를 포함하고,
상기 밸런스 웨이트의 질량을 W1이라 하고, 상기 좌석의 질량을 W2라 하며, 탑승자의 체중 상한을 W3라 하고, 상기 제1결합부와 상기 좌석의 상면으로부터 10㎝되는 지점까지의 거리를 T1이라 하며, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부 사이의 거리를 T2라 하면, 상기 W1은 하기 수학식 1을 만족하는 경사 각도 보정형 전동 휠체어.
<수학식 1>
제1항에 있어서,
상기 제2결합부는 상기 힌지 바아가 상기 밸런스 웨이트와의 사이에 힌지 결합된 부분인 경사 각도 보정형 전동 휠체어.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 밸런스 웨이트와 상기 본체와의 사이에 구비된 완충기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사 각도 보정형 전동 휠체어.