KR101280363B1 - 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈 및 이를 채용한 휠체어 - Google Patents

휠체어용 전동/수동 겸용 모듈 및 이를 채용한 휠체어 Download PDF

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Abstract

개시된 전동/수동 겸용 휠체어는. 메인 프레임에 설치되어 한 쌍의 메인 휠을 전동과 수동으로 선택적으로 구동시키는 것으로서 각각 구동 모터를 구비하는 한 쌍의 구동 유닛과, 배터리와, 구동 모터를 구동하는 조정 수단을 구비하는 제어유닛을 포함한다. 구동 유닛은, 구동 모터에 의하여 구동되는 구동 풀리를 메인 휠에 마찰 접촉되는 전동 위치와 메인 휠로부터 이격된 수동 위치로 선택적으로 이동시키는 전환 레버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휠체어용 전동/수동 겸용 모듈 및 이를 채용한 휠체어{Electric powered mode/manual mode convertable module for wheelchair and wheelchair using the same}
본 발명은 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈 및 이를 채용한 휠체어에 관한 것이다.
거동이 불편하거나 하체 기능이 원활하지 않은 장애자, 환자, 노약자는 생활의 편의를 위하여 휠체어를 사용한다. 이들은 휠체어를 사용함으로써 다른 사람의 도움없이 원하는 장소로 이동할 수 있다. 흴체어는 탑승자가 손으로 휠을 돌려서 이동하는 수동식 휠체어와 전기의 힘으로 모터를 구동하여 이동하는 전동식 휠체어가 있다.
전동식 휠체어는 수동식 횔체어에 비하여 상대적으로 비싸서 경제적인 여유가 없는 사람이 사용하기에 용이하지 않다. 또한, 전동식 휠체어는 무게가 무겁고 접이식으로 되지 않은 것이 대부분이어서 차량 등에 탑재하기가 용이하지 않다.
수동식 휠체어는 구조가 간단하고 가격이 저렴하고 대부분 접이식으로서 차량 등에 휴대할 수 있도록 되어 있어 널리 사용되고 있다. 그러나, 탑승자가 상체의 힘으로 휠을 돌려야 하기 때문에 상체의 힘이 충분하지 않은 탑승자가 사용하기에는 용이하지 않으며, 쉽게 피로해질 수 있다. 또, 경사로를 올라가기가 어렵다.
본 발명은 수동/전동 모드로 용이하게 전환할 수 있는 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈 및 이를 채용한 휠체어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 수동식 휠체어를 간단하고 저렴한 구조 변경을 통하여 휠체어를 전동/수동 겸용으로 개조할 수 있는 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈 및 이를 채용한 휠체어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동/수동 겸용 휠체어는. 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 지지되는 한 쌍의 메인 휠; 상기 메인 프레임에 설치되어 상기 한 쌍의 메인 휠을 전동과 수동으로 선택적으로 구동시키는 것으로서 각각 구동 모터를 구비하는 한 쌍의 구동 유닛; 배터리; 및 상기 구동 모터를 구동하는 조정 수단을 구비하는 제어유닛;을 포함하며,
상기 각 구동 유닛은, 상기 구동 모터에 의하여 구동되며 상기 메일 휠에 마찰접촉되는 구동 풀리; 상기 구동 풀리를 상기 메인 휠에 접촉되는 전동 위치와 상기 메인 휠로부터 이격된 수동 위치로 선택적으로 이동시키는 전환 레버;를 포함한다.
상기 구동 유닛은, 상기 구동 풀리가 상기 전동 위치에 위치된 때에 상기 메인 휠에 접촉되는 제동 위치와 상기 메인 휠로부터 이격된 이격 위치로 전환되는 제동 플레이트;를 포함하여, 상기 전동 위치에서 전동 이동 및 제동이 가능하다.
상기 구동 유닛은, 상기 전동 위치와 상기 수동 위치에 상기 전환 레버를 로킹시키는 스토퍼;를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 유닛은, 상기 구동 모터와 상기 구동 풀리가 설치된 모터 플레이트; 상기 메인 프레임에 결합되는 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트에 제1지지축을 중심으로 회동될 수 있게 결합되고, 그 일단부에 상기 전환 레버가 결합되는 제1링크아암; 상기 지지 플레이트에 제2지지축을 중심으로 회동될 수 있게 결합되고, 상기 구동 플레이트가 결합된 제동 아암; 상기 제1링크아암 및 상기 제동 아암과 회동될 수 있게 결합되는 제2링크아암;을 포함하여, 상기 스토퍼는 상기 제2링크아암에 마련되어 상기 수동 위치와 상기 전동 위치에서 상기 제1링크아암이 더이상 회전되지 않도록 차단할 수 있다.
상기 제1링크아암과 상기 제2링크아암이 연결된 제1연결부는, 상기 제1지지축과 상기 제2링크아암과 상기 제동 아암이 연결된 제2연결부와 상기 제1지지축을 잇는 선을 기준으로 하여, 상기 전동 위치에서 제2지지축의 반대쪽에 위치되며 상기 수동 위치에서 상기 제2지지축 쪽에 위치될 수 있다.
상기 제동 플레이트는 상기 제동 아암에 상기 제동 위치와 상기 이격 위치로 전환될 수 있게 설치될 수 있다.
상기 구동 유닛은, 상기 구동 풀리가 상기 수동 위치에 유지되는 방향으로 상기 제동 아암에 탄성력을 가하는 탄성부재;를 더 구비할 수 있다.
상기 배터리는 상기 제어유닛을 구성하는 하우징에 착탈될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동/수동 겸용 모듈은, 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 지지되는 한 쌍의 메인 휠을 구비하는 휠체어에 착탈되는 전동/수동 겸용 모듈로서, 각각 구동 모터를 구비하며, 각각 지지 플레이트를 통하여 상기 메인 프레임에 결합되어 상기 한 쌍의 메인 휠을 전동과 수동으로 선택적으로 구동시키는 한 쌍의 구동 유닛; 배터리; 및 상기 구동 모터를 조정하는 조정 수단을 구비하는 제어유닛;을 포함하며,
상기 각 구동 유닛은, 상기 구동 모터에 의하여 구동되며 상기 메일 휠에 마찰접촉되는 구동 풀리; 상기 구동 풀리를 상기 메인 휠에 접촉되는 전동 위치와 상기 메인 휠로부터 이격된 수동 위치로 선택적으로 이동시키는 전환 레버;를 포함한다.
상기 구동 유닛은, 상기 수동 위치에서 상기 메인 휠에 접촉되는 제동 위치와 상기 메인 휠로부터 이격된 이격 위치로 전환되는 제동 플레이트;를 포함하여, 상기 전동 위치에서 전동 이동 및 제동이 가능하다.
상기 구동 유닛은, 상기 전동 위치와 상기 수동 위치에 상기 전환 레버를 로킹시키는 스토퍼;를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 유닛은, 상기 구동 모터와 상기 구동 풀리가 설치된 모터 플레이트; 상기 지지 플레이트에 제1지지축을 중심으로 회동될 수 있게 결합되고, 그 일단부에 상기 전환 레버가 결합되는 제1링크아암; 상기 지지 플레이트에 제2지지축을 중심으로 회동될 수 있게 결합되고, 상기 구동 플레이트가 결합된 제동 아암; 상기 제1링크아암 및 상기 제동 아암과 회동될 수 있게 결합되는 제2링크아암;을 포함하여, 상기 전환 레버를 이용하여 상기 제1링크아암을 상기 제1지지축을 중심으로 회동시킴으로써 상기 구동 풀리를 상기 수동 위치와 상기 전동 위치로 전환시킬 수 있다.
상기 스토퍼는 상기 제2링크아암에 마련되어 상기 수동 위치와 상기 전동 위치에서 상기 제1링크아암이 더이상 회전되지 않도록 차단할 수 있다.
상기 제1링크아암과 상기 제2링크아암이 연결된 제1연결부는, 상기 제1지지축과 상기 제2링크아암과 상기 제동 아암이 연결된 제2연결부와 상기 제1지지축을 잇는 선을 기준으로 하여, 상기 전동 위치에서 제2지지축의 반대쪽에 위치되며 상기 수동 위치에서 상기 제2지지축 쪽에 위치될 수 있다.
상기 제동 플레이트는 상기 제동 아암에 상기 제동 위치와 상기 이격 위치로 전환될 수 있게 설치될 수 있다.
상기 구동 유닛은, 상기 구동 풀리가 상기 수동 위치에 유지되는 방향으로 상기 제동 아암에 탄성력을 가하는 탄성부재;를 더 구비할 수 있다.
상기 배터리는 상기 제어유닛을 구성하는 하우징에 착탈될 수 있다.
본 발명의 전동/수동 겸용 모듈 및 이를 채용한 휠체어에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 수동 휠체어에서 제동 모듈을 제거하고 구동 유닛 및 제어유닛을 장착하는 간단한 구조 변경에 의하여 전동/수동 겸용으로 운용이 가능하다.
둘째, 하나의 전환 레버를 이용하여 전동/수동의 전환과, 제동이 가능하여 전동/수동 겸용 휠체어의 구조를 간소화할 수 있다.
셋째, 간단한 구조를 가지므로 접이식 휠체어에도 적용되어 휴대성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동/수동 겸용 휠체어의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전동/수동 겸용 휠체어의 일 실시예에 채용된 구동 풀리가 수동 위치에 위치된 상태를 도시한 측면도.
도 3은 도 1에 도시된 전동/수동 겸용 휠체어의 일 실시예에 채용된 구동 풀리가 전동 위치에 위치된 상태를 도시한 측면도.
도 4는 제1링크아암 및 제동 아암과 지지 플레이트와의 결합 구조의 일 예를 도시한 단면도.
도 5는 탄성부재의 설치 형태의 일 예를 도시한 도면.
도 6은 제동 플레이트와 제동 아암의 결합 구조의 일 예를 도시한 단면도.
도 7은 모터 유닛의 일 실시예의 분해 사시도.
도 8은 스토퍼에 의하여 수동 위치에서 전환 레버를 고정시키는 구조의 일 예를 도시한 도면.
도 9는 스토퍼에 의하여 전동 위치에서 전환 레버를 고정시키는 구조의 일 예를 도시한 도면.
도 10은 제어유닛의 일 실시예의 블록도.
도 11은 구동 유닛을 메인 프레임에 설치하는 구조의 일 변형예를 도시한 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전동/수동 겸용 휠체어의 일 실시예의 사시도이다. 도 1을 보면, 본 실시예의 휠체어는 메인 프레임(200)에 지지된 한 쌍의 메인 휠(10)을 포함한다. 메인 휠(10)에는 수동 휠(15)이 결합될 수 있다. 수동 휠(15)은 메인 휠(10)과 동축으로 설치되며, 그 직경이 메인 휠(10)보다 약간 작다. 따라서, 수동 휠(15)은 지면에 닿지 않는다. 탑승자는 앉은 상태에서 양 손으로 수동 휠(15)을 앞으로 밀거나 또는 뒤로 당김으로써 메인 휠(10)을 회전시켜 휠체어를 수동으로 구동하여 이동할 수 있다.
메인 프레임(200)은 양측에 배치되어 좌측 및 우측의 뼈대를 형성하는 제1프레임(210)과 제2프레임(220)을 포함할 수 있다. 제1, 제2프레임(210)(220) 각각은 횡방향으로 연장된 상부, 중앙, 및 하부 프레임(211)(212)(213)과, 전방 및 후방 프레임(214)(215)을 포함할 수 있다. 상부, 중앙, 및 하부 프레임(211)(212)(213)은 전방 및 후방 프레임(214)(215)에 의하여 서로 연결된다. 상부 프레임(211)에는 탑승자의 양 팔을 지지할 수 있는 팔걸이(30)가 설치된다. 중앙 프레임(212)에는 탑승자가 앉을 수 있도록 안장부(40)가 설치된다.
후방 프레임(215)에는 등받이(50)가 설치될 수 있다. 후방 프레임(215)에는 보조자가 휠체어를 밀 수 있도록 손잡이(60)가 마련될 수 있다. 전방 프레임(214)의 하단부에는 작은 보조 휠(70)이 설치된다. 보조 휠(70)은 메인 휠(10)의 앞쪽에 위치되어 휠체어가 안정적인 자세를 유지할 수 있도록 지면에 접촉된다. 보조 휠(70)은 휠체어의 방향 전환이 가능하도록 도 1의 화살표시 A방향으로 회전가능한 구조를 가질 수 있다.
참조부호 80은 발받침을 표시한다. 발받침(80)은 사용자의 발을 올려놓을 수 있도록 된 것으로서, 전방 프레임(214)의 앞쪽에 위치되는 보조 프레임(216)에 설치될 수 있다.
본 실시예의 휠체어는 접이식 휠체어이다. 이를 위하여, 제1, 제2프레임(210)(220)은 "X"자로 배치된 지지대(231)(232)에 의하여 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지대(231)는 제1프레임(210)의 하부 프레임과 제2프레임(220)의 중앙 프레임을 연결하며, 지지대(232)는 제1프레임(210)의 중앙 프레임과 제2프레임(220)의 하부 프레임을 연결한다. 지지대(231)(232)와 제1, 제2프레임(210)(220)의 하부 및 중앙 프레임과의 연결부(234)는 회동가능한 링크구조로 연결된다. 지지대(231)(232)는 서로 연결되며, 그 연결부(233)는 역시 회동가능한 링크구조이다. 발받침(80) 역시 도 1에 점선으로 도시된 바와 같이 회동 가능하게 설치될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 제1, 제2프레임(210)(220)이 서로 접근되도록 도 1의 화살표시 B 방향으로 밀어 휠체어를 접을 수 있다. 휠체어를 펴고자 하는 경우에는 화살표시 B의 반대방향으로 제1, 제2프레임(210)(220)을 당기면 된다.
상술한 휠체어의 구조는 일반적인 접이식 수동 휠체어의 구조로서, 도 1에 도시된 접이식 휠체어의 일반적인 구조에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 실시예의 휠체어는 전동/수동이 가능한 것을 특징으로 한다. 또한, 본 실시예의 휠체어는 전동/수동의 전환 동작과 제동 동작이 동일한 레버의 조작에 위하여 가능한 전동/수동 모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.
전동/수동 모듈은 한 쌍의 메인 휠(10)을 각각 구동하는 한 쌍의 구동 유닛(300)과, 한 쌍의 구동 유닛(300)을 제어하는 제어유닛(500)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 구동 유닛(300)은 예를 들어 메인 프레임(200)을 형성하는 제1, 제2프레임(210)(220)에 각각 설치될 수 있다. 한 쌍의 구동 유닛(300)은 서로 대칭되는 구조로서 그 구성은 동일하므로 이하에서 제1프레임(210)에 설치되는 구동 유닛(300)의 구성의 일 예에 대하여 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 휠체어의 일 실시예의 측면도로서 수동으로 운행이 가능한 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 휠체어의 일 실시예의 측면도로서 전동으로 운행이 가능한 상태를 도시한 도면이다. 도 2와 도 3을 보면, 결합 플레이트(90)가 도시되어 있다. 결합 플레이트(90)는 수동 휠체어에서 제동 레버를 포함하는 제동 모듈을 장착하기 위한 것이다. 수동 휠체어를 전동/수동 겸용으로 개조하고자 하는 경우에는 수동 휠체어로부터 제동 모듈을 제거한 후에, 결합 플레이트(90)에 구동 유닛(300)을 결합할 수 있다. 구동 유닛(300)은 결합 플레이트(90)에 예를 들어 볼트 및 너트 등의 체결 수단에 의하여 체결되는 지지 플레이트(310)를 구비할 수 있다. 본 실시예의 지지 플레이트(310)는 두 개의 볼트(901)에 의하여 결합 플레이트(90)에 결합된다.
지지 플레이트(310)에는 제1링크아암(320)이 회동될 수 있게 결합된다. 제1링크아암(320)의 일단부(321)에는 전환 레버(330)가 결합된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 제1링크아암(320)의 회동축이 되는 제1지지축(311)이 지지 플레이트(310)에 압입된다. 제1지지축(311)에는 암나사가 마련되며, 제1링크아암(320)의 일단부(321)가 회동가능하게 제1지지축(312)에 삽입된 후에 볼트(902)를 제1지지축(311)에 체결할 수 있다.
지지 플레이트(310)에는 제동 아암(340)이 회동될 수 있게 결합된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 지지 플레이트(310)에는 제동 아암(340)의 회동축이 되는 제2지지축(312)이 압입된다. 제동 아암(340)의 일단부(341)가 제2지지축(312)에 회동가능하게 삽입된 후에 볼트(903)를 제2지지축(312)에 마련된 암나사에 체결할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제동 아암(340)이 메인 휠(10)로부터 이격되는 방향으로 회전되도록 제동 아암(340)에 탄성력을 가하는 탄성부재(350)가 설치될 수 있다. 탄성부재(350)는 예를 들어, 제동 아암(340)의 회전축, 즉 제2지지축(312)에 삽입되는 토션 스프링일 수 있다. 탄성부재(350)의 제1아암(351)은 지지 플레이트(310)에 지지되며, 제2아암(352)은 제동 아암(340)에 지지된다. 탄성부재(350)는 제1, 제2아암(351)(352) 사이의 간격이 좁아지는 방향으로 탄성력을 가한다. 따라서, 제동 아암(340)은 탄성부재(350)의 탄성력에 의하여 메인 휠(10)로부터 이격되는 방향으로 탄성바이어스된다.
제1링크아암(320)과 제동 아암(340)은 제2링크아암(360)에 의하여 서로 연결된다. 제1연결부(371)는 제1링크아암(320)의 타단부(322)와 제2링크아암(360)의 일단부(361)를 회동될 수 있게 연결한다. 제2연결부(372)는 제2링크아암(360)의 타단부(362)와 제동 아암(340)을 회동될 수 있게 연결한다.
제동 아암(340)의 타단부(342)에는 제동 플레이트(380)가 결합된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제동 플레이트(380)는 회전축(381)을 중심으로 하여 회동될 수 있게 결합된다. 제동 플레이트(380)는 회전축(381)을 중심으로 하여 비대칭적인 형상을 가진다. 즉, 도 6에서 회전축(381)을 중심으로 하여 회전됨으로써, 제동 단부(382)가 메인 휠(10)의 반대쪽을 향하는 위치(도 6에 실선으로 도시된 위치)와, 메인 휠(10)을 향하는 위치의 반대쪽을 향하는 위치(도 6에 점선으로 도시된 위치)로 전환될 수 있다.
제동 아암(340)에는 모터 유닛(400)이 결합된다. 도 7을 참조하면, 모터 유닛(400)은 구동 모터(410)와, 구동 모터(410)에 의하여 회전되는 것으로서 메인 휠(10)에 마찰접촉되는 구동 풀리(420)를 포함할 수 있다. 구동 모터(410)와 구동 풀리(420) 사이에는 감속기가 개재될 수 있다. 감속기는 예를 들어 구동 모터(410)의 회전축(411)에 결합되는 제1감속기어(431)와, 제1감속기어(431)와 맞물려 회전되며 구동 풀리(420)와 연결된 제2감속기어(432)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동 모터(410)와 감속기 및 구동 풀리(420)는 제동 플레이트(380)에 결합되는 모터 플레이트에 의하여 지지될 수 있다. 예를 들어, 모터 플레이트는 소정 간격 이격되게 배치되어 서로 결합된 제1, 제2모터 플레이트(441)(442)를 포함할 수 있다. 구동 모터(410)는 제1모터 플레이트(441)에 결합되고, 구동 모터(410)의 회전축(411)에 제1감속기어(431)가 결합된다. 종동 회전축(450)의 양단부는 예를 들어 베어링(451)(452)을 개재하여 제1, 제2모터 플레이트(441)(442)에 회전될 수 있게 지지된다. 종동 회전축(450)에는 제2감속기어(432)와 구동 풀리(420)가 결합된다. 이와 같은 구성에 의하여, 구동 모터(410)의 회전력은 제1, 제2감속기어(431)(432)에 의하여 감속되어 구동 풀리(420)로 전달된다. 구동 풀리(420)의 표면에는 메인 휠(10)과의 마찰력을 증가시키기 위하여 거칠기 패턴이 마련될 수 있다.
제1모터 플레이트(441) 또는 제2모터 플레이트(442)가 제동 아암(340)에 결합될 수 있다. 또한, 제1모터 플레이트(441) 또는 제2모터 플레이트(442)가 제동 아암(340)과 일체로 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는 제2모터 플레이트(442)를 체결수단, 예를 들어 볼트(904)를 이용하여 제동 아암(340)에 결합시킨다.
이와 같은 구성에 의하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 전환 레버(330)를 앞쪽으로 밀면, 제1링크아암(320)이 제1지지축(311)을 중심으로 반시계방향으로 회전되고, 제동 아암(340)이 제2지지축(312)을 중심으로 시계방향으로 회전된다. 그러면, 구동 풀리(420)가 메인 휠(10)로부터 이격된 수동 위치에 위치된다. 이때, 제1링크아암(320)과 제2링크아암(360)을 연결하는 제1연결부(371)는 제1링크아암(320)의 회동축, 즉 제1지지축(311)과 제2링크아암(360)과 제동 아암(340)을 연결하는 제2연결부(372)를 잇는 선(L1)을 기준으로 하여 제2지지축(312) 쪽에 위치된다. 이 상태에서, 전환 레버(330)가 더 이상 앞쪽으로 밀리지 않도록 하기 위하여, 제2링크아암(360)에는 스토퍼(365)가 마련된다. 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이, 스토퍼(365)는 제2링크아암(360)의 일부를 절곡하여 형성될 수 있다. 스토퍼(365)는 전환 레버(330)가 앞쪽으로 완전히 밀어진 상태에서 제1링크아암(320)에 접촉되어 제1링크아암(320)이 반시계방향으로 더 이상 회전되지 않도록 지지한다. 따라서, 탄성부재(350)의 탄성력에 의하여 제동 아암(340)이 시계방향으로 더 회전하고자 하여도 제1링크아암(320)이 스토퍼(365)에 걸려서 반시계방향으로 회전되지 않으므로, 제동 아암(340)은 더이상 회전되지 않으며, 구동 풀리(420)는 메인 휠(10)로부터 이격된 위치에 유지될 수 있다. 또 이 상태에서는 탄성부재(350)의 탄성력에 의하여 제동 아암(340)이 시계방향으로 회전되는 방향으로 탄성바이어스되어 있기 때문에 모터 유닛(400)이 메인 휠(10) 쪽으로 밀리지도 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이 전환 레버(330)를 뒤쪽으로 당기면, 제1링크아암(320)이 제1지지축(311)을 중심으로 시계방향으로 회전되고, 제동 아암(340)이 제2지지축(312)을 중심으로 반시계방향으로 회전되어 제동 아암(340)이 메인 휠(10)에 접근된다. 그러면, 구동 풀리(420)가 메인 휠(10)에 접촉된 전동 위치에 위치된다. 이때, 제1연결부(371)는 제1링크아암(320)의 회동축, 즉 제1지지축(311)과 제2링크아암(360)과 제동 아암(340)을 연결하는 제2연결부(372)를 잇는 선(L2)을 기준으로 하여 제2지지축(312)의 반대 쪽에 위치된다. 스토퍼(365)는 도 9에 도시된 바와 같이, 전환 레버(330)가 뒤쪽으로 당겨진 상태에서 제1링크아암(320)에 접촉된다. 그러면, 제1링크아암(320)이 시계방향으로 더이상 회전되지 않으므로 전환 레버(330)는 당겨진 위치에 유지된다. 또, 탄성부재(350)의 탄성력에 의하여 제동 아암(340)이 시계방향으로 더 회전하고자 하는 경우에 제2링크아암(360)에 의하여 제1링크아암(320)에는 시계방향으로 회전되는 힘이 가해지는데, 제1링크아암(320)이 스토퍼(365)에 걸려서 시계방향으로 회전될 수 없다. 따라서, 구동 풀리(420)가 회전되는 동안에 메인 휠(10)에 의하여 구동 풀리(420)가 밀려서 제동 아암(340)에 시계방향으로 회전되려는 힘이 가해지더라도 제동 아암(340)은 시계방향으로 밀리지 않으며, 구동 풀리(420)는 메인 휠(10)에 접촉된 상태로 유지될 수 있다.
전동 위치로 전환하기 위하여 전환 레버(330)를 뒤쪽으로 당기기 전에, 제동 플레이트(380)를 제동 단부(382)가 도 6에 점선으로 도시된 바와 같이 메인 휠(10)을 향하도록 회전시킨다. 이 상태에서 전환 레버(330)를 뒤쪽으로 당겨서 제동 아암(340)을 메인 휠(10)에 접근시키면 도 3에 점선으로 도시된 바와 같이 제동 플레이트(380)의 제동 단부(382)가 메인 휠(10)에 접촉되어 메인 휠(10)이 회전되지 않도록 제동된다. 이 경우에 스토퍼(365)의 작용에 의하여 제동 아암(340)이 메인 휠(10)로부터 멀어지는 방향으로 밀리지 않기 때문에 견고한 제동이 가능하다.
제어유닛(500)는 적어도 전진 조작이 가능한 조정수단, 예를 들어 조정 레버(510)를 구비하며, 탑승자가 손으로 용이하게 조작할 수 있는 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 제어유닛(500)은 제2프레임(220)의 상부 프레임에 설치될 수 있다. 배터리(600)는 제어유닛(500)과 별도로 메인 프레임(200)에 설치될 수 있다. 또한 배터리(600)는 제어유닛(500)을 형성하는 하우징(520)에 착탈가능하게 설치될 수도 있다. 하우징(520)에는 제어유닛(500)을 메인 프레임(200)에 착탈할 수 있는 예를 들어 그립(grip) 구조, 클램프 구조 등이 마련될 수 있다. 배터리(600)는 예를 들어 충전이 가능한 리튬 이온 배터리가 채용될 수 있다.
도 10에는 제어 유닛(500)의 블록도가 도시되어 있다. 도 10을 참조하면, 제어유닛(500)은 모터 드라이버(530)와 조정 레버(510)를 포함할 수 있다. 조정 레버(510)는 예를 들어 전진/후진 신호를 모터 드라이버(530)에 전달할 수 있다. 모터 드라이버(530)는 조정 레버(510)로부터 전달되는 신호에 따라 전류를 구동모터(410)에 전달하여 구동 모터(410)를 회전시킨다.
구동 모터(410)는 탑승자의 무게와 휠체어의 무게를 합한 부하 하중과, 등판 각도, 구동 가속도, 메인 휠(10)과 구동 풀리(420)의 직경, 메인 휠(10)과 구동 풀리(420)의 구름 저항 계수, 감속기의 감속비 등을 고려하여 적절한 출력을 갖는 모터로 선정될 수 있다. 배터리(600)의 용량은 설계 출력을 내기 위한 구동 모터(410)의 소비 전력을 감안하여 선정할 수 있다. 배터리(600)의 용량이 커지면 일반적으로 배터리(600)의 크기도 커진다. 예를 들어 전동/수동 겸용 휠체어는 수동을 기본으로 하여 경사로 등판시 또는 탑승자가 피로할 경우에 전동으로 전환하여 사용하는 경우를 가정하여, 약 30분 정도의 구동이 가능한 용량을 갖도록 배터리(600)를 선정할 수 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 배터리(600)의 용량은 크기와 무게 및 구동 모터(410)의 구동전력, 사용시간 등을 고려하여 적절히 선정될 수 있다.
이제, 상술한 구성에 의한 전동/수동 겸용 휠체어의 작용효과에 관하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 구동 풀리(420)는 메인 휠(10)로부터 이격된 수동 위치에 위치되어 있다. 이 상태에서 탑승자는 양 손으로 수동 휠(15)을 돌려서 휠체어를 수동으로 운행할 수 있다.
전동으로 휠체어를 운행하고자 하는 경우에는 전환 레버(330)를 조작하여 도 3에 도시된 바와 같이 구동 풀리(420)를 메인 휠에 접촉시킨다. 예를 들어, 전환 레버(330)를 제1지지축(311)을 중심으로 하여 뒤쪽으로 당겨서 제1링크아암(320)은 제1지지축(311)을 중심으로 시계방향으로 회전시킨다. 제동 아암(340)은 제2링크아암(360)에 밀려서 반시계방향으로 회전되고, 구동 풀리(420)가 메인 휠(10)에 접촉된다. 제1연결부(371)가 선(L2)을 기준으로 하여 제2지지축(312)의 반대쪽에 위치되고, 제1링크아암(320)이 스토퍼(365)에 접촉되면 전환 레버(330)는 더이상 당겨지지 않으며, 그 위치에 고정된다. 구동 풀리(420)에 가해지는 메인 휠(10)의 반력은 제동 아암(340)을 시계방향으로 회전되는 방향으로 밀지만, 제1링크아암(320)이 스토퍼(365)에 걸려있으므로 제동 아암(340)은 움직이지 않으며, 구동 풀리(420)는 메인 휠(10)에 접촉된 상태로 유지된다. 이때 제동 플레이트(380)는 도 3에 도시된 바와 같이 메인 휠(10)로부터 이격된 이격 위치로 유지된다.
이 상태에서 조정 레버(510)를 움직이면 구동 모터(410)에 의하여 구동 풀리(420)가 회전되고, 이 회전력에 의하여 메인 휠(10)이 회전된다. 따라서, 휠체어는 전동으로 구동될 수 있다. 구동 풀리(420)는 메인 휠(10)에 접촉됨으로써 제동 장치의 역할을 할 수 있다. 이 제동력은 구동 모터(410) 자체의 코깅력(cogging force)에 의하여 제공될 수 있다. 더구나, 구동 모터(410)와 구동 풀리(420) 사이에 개재되는 감속기에 의하여 더욱 큰 제동력이 작용되므로 구동 풀리(420)를 메인 휠(10)에 접촉시키는 것만으로도 메인 휠(10)의 회전을 차단하는 제동 동작이 가능하다.
나아가서, 휠체어를 정지시키는 더 확실한 제동력을 제공하기 위하여, 도 3에 점선으로 도시된 바와 같이 제동 플레이트(380)를 제동 위치로 전환시킬 수 있다 .이 전환 동작은 탑승자가 손으로 제동 플레이트(380)의 제동 단부(382)가 메인 휠(10)을 향하도록 회전축(381)을 중심으로 제동 플레이트(380)를 회전시킴으로써 이루어질 수 있다. 구동 풀리(420)가 수동 위치에 위치된 상태에서 제동 플레이트(380)를 이격 위치로부터 제동위치로 전환한 후에 전환 레버(330)를 당겨서 구동 풀리(420)를 전동 위치로 이동시키면, 제동 플레이트(380)의 제동 단부(382)가 메인 휠(10)에 접촉된다. 이에 의하여 확실한 제동이 가능하다.
경사로의 등반이 완료된 후에 다시 수동으로 전환하고자 하는 경우에는 전환 레버(330)를 조작하여 도 2에 도시된 바와 같이 구동 풀리(420)가 메인 휠(10)로부터 이격된 수동 위치로 전환한다. 예를 들어, 전환 레버(330)를 제1지지축(311)을 중심으로 하여 앞쪽으로 민다. 제1링크아암(320)이 도 3에 도시된 위치로부터 반시계방향으로 회전되고, 제2링크아암(360)에 의하여 제동 아암(340)은 제2지지축(312)을 중심으로 시계방향으로 회전된다. 그러면, 모터 유닛(400)이 메인 휠(10)로부터 이격되는 방향으로 움직이면서 구동 풀리(420)가 메인 휠(10)로부터 이격된다. 탄성부재(350)에 의하여 구동 풀리(420)가 메인 휠(10)로부터 이격되는 방향으로 제동 아암(340)에 탄성력이 가해지고 있으므로, 수동 위치로의 전환은 용이하게 이루어진다. 제1연결부(371)가 선(L1)을 기준으로 하여 제2지지축(312) 쪽에 위치되고 제1링크아암(320)이 스토퍼(365)에 접촉되면, 전환 레버(330)는 더이상 움직이지 않으며, 제동 아암(340)에 가해지는 탄성부재(350)의 탄성력에 의하여 전환 레버(330)는 그 위치에 고정된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 전동/수동 겸용 모듈 및 이를 채용한 휠체어에 따르면, 수동 휠체어에서 제동 모듈을 제거하고 구동 유닛(300)을 장착하는 간단한 구조 변경에 의하여 전동/수동 겸용으로 운용이 가능하다. 또한, 하나의 전환 레버(330)를 이용하여 전동/수동의 전환과, 제동이 가능하여 전동/수동 겸용 휠체어의 구조를 간소화할 수 있다. 또한, 소형의 간단한 구조로 인하여 접이식 휠체어에도 적용될 수 있어 휠체어의 휴대 편의성과 운반 편의성을 향상시킬 수 있다.
상술한 실시예에서는 전동/수동 겸용 모듈의 구동 유닛(300)을 결합 플레이트(90)에 결합하는 구조에 관하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 일 예로서, 제동 모듈을 중앙 프레임(212)에 직접 장착하는 구조의 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 지지 플레이트(310)를 "U"자 형태로 제작하여, 중앙 프레임(212)에 장착함으로써 구동 유닛(300)을 메인 프레임(200)에 설치하는 구조도 가능하다. 도 11에는 지지 플레이트(310)를 메인 프레임(200)에 장착하기 위한 구조만을 도시하였으며, 나머지 구동 유닛(300)의 구조는 도 2 내지 도 9에 도시된 바와 동일할 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
10...메인 휠 15...수동 휠
90...결합 플레이트 200...메인 프레임
300...구동 유닛 310...지지 플레이트
311...제1지지축 312...제2지지축
320...제1링크아암 330...전환 레버
340...제동 아암 350...탄성 부재
360...제2링크아암 371...제1연결부
372...제2연결부 380...제동 플레이트
382...제동 단부 400...모터 유닛
410...구동 모터 420...구동 풀리
431, 432...제1, 제2감속기어 500...제어 유닛
510...조정 레버 530...모터 드라이버
600...배터리

Claims (17)

  1. 메인 프레임;
    상기 메인 프레임에 지지되는 한 쌍의 메인 휠;
    상기 메인 프레임에 설치되어 상기 한 쌍의 메인 휠을 전동과 수동으로 선택적으로 구동시키는 것으로서, 각각 구동 모터를 구비하는 한 쌍의 구동 유닛;
    배터리; 및
    상기 구동 모터를 구동하는 조정 수단을 구비하는 제어유닛;을 포함하며,
    상기 각 구동 유닛은,
    상기 구동 모터에 의하여 구동되며 상기 메인 휠에 마찰접촉되는 구동 풀리;
    상기 구동 풀리를 상기 메인 휠에 접촉되는 전동 위치와 상기 메인 휠로부터 이격된 수동 위치로 선택적으로 이동시키는 전환 레버; 및
    상기 전환 레버가 상기 전동 위치와 상기 수동 위치를 넘어서 더 이상 이동되지 않도록 차단하여, 상기 전동 위치와 상기 수동 위치에 상기 전환 레버를 로킹시키는 스토퍼;를 포함하는 전동/수동 겸용 휠체어.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 유닛은,
    상기 구동 풀리가 상기 전동 위치에 위치된 때에 상기 메인 휠에 접촉되는 제동 위치와 상기 메인 휠로부터 이격된 이격 위치로 전환되는 제동 플레이트;를 포함하여,상기 전동 위치에서 전동 이동 및 제동이 가능한 전동/수동 겸용 휠체어.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 구동 유닛은,
    상기 구동 모터와 상기 구동 풀리가 설치된 모터 플레이트;
    상기 메인 프레임에 결합되는 지지 플레이트;
    상기 지지 플레이트에 제1지지축을 중심으로 회동될 수 있게 결합되고, 그 일단부에 상기 전환 레버가 결합되는 제1링크아암;
    상기 지지 플레이트에 제2지지축을 중심으로 회동될 수 있게 결합되고, 상기 구동 플레이트가 결합된 제동 아암;
    상기 제1링크아암 및 상기 제동 아암과 회동될 수 있게 결합되는 제2링크아암;을 포함하여,
    상기 스토퍼는 상기 제2링크아암에 마련되어 상기 수동 위치와 상기 전동 위치에서 상기 제1링크아암이 더이상 회전되지 않도록 차단하는 전동/수동 겸용 휠체어.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1링크아암과 상기 제2링크아암이 연결된 제1연결부는, 상기 제1지지축과 상기 제2링크아암과 상기 제동 아암이 연결된 제2연결부와 상기 제1지지축을 잇는 선을 기준으로 하여, 상기 전동 위치에서 제2지지축의 반대쪽에 위치되며 상기 수동 위치에서 상기 제2지지축 쪽에 위치되는 전동/수동 겸용 휠체어.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제동 플레이트는 상기 제동 아암에 상기 제동 위치와 상기 이격 위치로 전환될 수 있게 설치되는 전동/수동 겸용 휠체어.
  7. 제6항에 있어서, 상기 구동 유닛은,
    상기 구동 풀리가 상기 수동 위치에 유지되는 방향으로 상기 제동 아암에 탄성력을 가하는 탄성부재;를 더 구비하는 전동/수동 겸용 휠체어.
  8. 제1항 또는 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 제어유닛을 구성하는 하우징에 착탈되는 전동/수동 겸용 휠체어.
  9. 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 지지되는 한 쌍의 메인 휠을 구비하는 휠체어에 착탈되는 전동/수동 겸용 모듈로서,
    각각 구동 모터를 구비하며, 각각 지지 플레이트를 통하여 상기 메인 프레임에 결합되어 상기 한 쌍의 메인 휠을 전동과 수동으로 선택적으로 구동시키는 한 쌍의 구동 유닛;
    배터리; 및
    상기 구동 모터를 조정하는 조정 수단을 구비하는 제어유닛;을 포함하며,
    상기 각 구동 유닛은,
    상기 구동 모터에 의하여 구동되며 상기 메인 휠에 마찰접촉되는 구동 풀리;
    상기 구동 풀리를 상기 메인 휠에 접촉되는 전동 위치와 상기 메인 휠로부터 이격된 수동 위치로 선택적으로 이동시키는 전환 레버; 및
    상기 전환 레버가 상기 전동 위치와 상기 수동 위치를 넘어서 더 이상 이동되지 않도록 차단하여, 상기 전동 위치와 상기 수동 위치에 상기 전환 레버를 로킹시키는 스토퍼;를 포함하는 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 구동 유닛은,
    상기 전동 위치에서 상기 메인 휠에 접촉되는 제동 위치와 상기 메인 휠로부터 이격된 이격 위치로 전환되는 제동 플레이트;를 포함하여,
    상기 전동 위치에서 전동 이동 및 제동이 가능한 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 구동 모터와 상기 구동 풀리가 설치된 모터 플레이트;
    상기 지지 플레이트에 제1지지축을 중심으로 회동될 수 있게 결합되고, 그 일단부에 상기 전환 레버가 결합되는 제1링크아암;
    상기 지지 플레이트에 제2지지축을 중심으로 회동될 수 있게 결합되고, 상기 구동 플레이트가 결합된 제동 아암;
    상기 제1링크아암 및 상기 제동 아암과 회동될 수 있게 결합되는 제2링크아암;을 포함하여,
    상기 전환 레버를 이용하여 상기 제1링크아암을 상기 제1지지축을 중심으로 회동시킴으로써 상기 구동 풀리를 상기 수동 위치와 상기 전동 위치로 전환시키는 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 제2링크아암에 마련되어 상기 수동 위치와 상기 전동 위치에서 상기 제1링크아암이 더이상 회전되지 않도록 차단하는 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1링크아암과 상기 제2링크아암이 연결된 제1연결부는, 상기 제1지지축과 상기 제2링크아암과 상기 제동 아암이 연결된 제2연결부와 상기 제1지지축을 잇는 선을 기준으로 하여, 상기 전동 위치에서 제2지지축의 반대쪽에 위치되며 상기 수동 위치에서 상기 제2지지축 쪽에 위치되는 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제동 플레이트는 상기 제동 아암에 상기 제동 위치와 상기 이격 위치로 전환될 수 있게 설치되는 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 구동 풀리가 상기 수동 위치에 유지되는 방향으로 상기 제동 아암에 탄성력을 가하는 탄성부재;를 더 구비하는 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈.
  17. 제9항 또는 제10항 또는 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 제어유닛을 구성하는 하우징에 착탈되는 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈.
KR1020110032144A 2011-04-07 2011-04-07 휠체어용 전동/수동 겸용 모듈 및 이를 채용한 휠체어 KR101280363B1 (ko)

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