KR101290837B1 - 차체 자세 제어용 측방 안전 바퀴를 구비한 휠체어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동식 또는 전동식 휠체어에 관한 것으로서, 종래의 휠체어가 노면의 불량이나 도로 환경 및 주행 중 발생하는 돌발상황 등에 의하여 쉽게 전복되는 것을 방지함으로써 예기치 않은 전복 사고로 인한 탑승자의 안전사고를 미연에 방지하고 차체의 손상을 예방하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명에서는 휠체어 차체 프레임의 좌우 측방에 대기 상태에서 펼친 상태로 폭 방향의 길이가 가변될 수 있도록 안전바퀴 프레임을 마련하였으며, 운행 중 차체가 위험을 감지하거나 차체의 자세가 균형을 잃는 경우 차체 자세 감지 센서가 이를 감지하여 안전바퀴 프레임을 신속하게 펼쳐 구동함으로써 휠체어의 전복을 방지하는 구조를 제안한다.

Description

차체 자세 제어용 측방 안전 바퀴를 구비한 휠체어{Wheelchair with a lateral safety wheel for preventing the wheelchair's overturining}

본 발명은 휠체어에 관한 것으로서 노면 사정이 좋지 않은 도로를 주행하거나 주행 중 예기치 않은 돌발 상황으로 인하여 차체의 자세가 불안정해지는 경우 수동 또는 자동으로 측방 안전바퀴가 작동하도록 함으로써 휠체어의 전복을 방지하여 안전한 주행이 가능하도록 한 차체 자세 제어용 측방 안전바퀴를 구비한 휠체어에 관한 것이다.

휠체어는 크게 사용자가 손으로 핸드림을 돌려 구동하거나 보호자가 휠체어 등받이의 후방에 형성되는 손잡이를 잡고 밀어서 구동하는 수동식과 배터리에 연결되는 구동모터에 의하여 뒷바퀴를 회전시켜 구동하는 전동 휠체어로 구분된다.

이러한 휠체어는 수동식 또는 전동식을 불문하고 운행 중에 다양한 도로 상황에 직면하게 된다. 즉, 노면이 평탄하지 않고 불규칙하거나 경사져 있는 경우 휠체어의 무게 중심이 높은 관계로 전복에 대한 우려가 항시 존재한다.

또한 휠체어의 운행 중 일정 속도 이상으로 커브를 돌거나, 전방에 갑작스럽게 보행자, 애완견, 자동차나 자전거 등이 나타나는 경우 이를 피하는 과정에서 휠체어가 전복되는 사고가 빈번하게 발생하고 있어 문제이다.

특히, 최근에는 하지 장애인은 물론 무릎관절이 좋지 않거나 하체가 약한 노령자들의 경우에도 전동 휠체어를 사용하는 인구가 증가하고 있는데 전동 휠체어의 속도나 위급한 상황에서의 급제동 및 전동 휠체어의 조작 미숙으로 인하여 차체의 전복으로 인한 골절사고 환자가 증가하고 있는 실정이다.

종래 휠체어의 이러한 잦은 전복 사고를 예방하기 위한 몇 가지 제안이 국내에 특허출원된 바 있는데, 등록특허 제10-0663951호 "전복 방지 휠체어", 공개특허 제10-2011-0050044호 "보조바퀴가 부착된 안전 휠체어", 등록실용신안 제20-0350264호 "보조 휠을 구비한 전기 휠체어용 휠 브래킷 기구", 공개특허 제10-2012-0004591호 "자동 자세 보정형 휠체어"와 같은 것들이 이미 공개되어 있다.

도12에 도시한 바와 같이, 상기 등록특허 제10-0663951호의 경우는 휠체어의 프레임 후방에 다단의 슬라이드봉을 미끄럼 부재를 매개로 매입하여 휠체어가 경사면을 오르거나 앞바퀴가 들릴 때 뒷바퀴의 후방으로 고정부 내부의 다단 지지부들이 인출되어 차체 후방의 바닥면을 지지하도록 함으로써 차체의 전복을 방지하도록 한 것이다.

그러나 이러한 등록특허의 구성에 의하더라도 여전히 돌발상황 등이 발생할 경우 휠체어 차체가 측방으로 기울어 전복되는 것을 방지할 수 없는 문제가 있다.

도13에 도시한 바와 같이, 상기 공개특허 제10-2011-0050044호의 경우는 휠체어 앞바퀴의 전방에 좌우 한 쌍의 보조바퀴를 상하로 회동가능하게 장착함으로써 바닥면에 움푹 패인 홈이나 턱을 지나가는 경우 앞바퀴가 빠지거나 턱에 걸리는 것을 예방하기 위한 구조에 관하여 개시하고 있다.

그러나, 이러한 보조바퀴는 휠체어 앞바퀴의 전방 측에 장착되어 홈이나 턱을 지나가는 경우에 대비하기 위한 것으므로 주행 중 돌발 상황에 의하여 차체가 측방으로 기울어져 전복되는 것을 방지할 수 없는 단점이 있다.

도14에 도시한 바와 같이, 상기 등록실용신안 제20-0350264호의 경우에는 종래의 휠체어에 주로 채택되는 후방 전복 방지휠을 구비한 것으로서, 특히 앞바퀴를 지지하는 프레임을 축받이 조립체에 상하로 쿠션 회동 가능하게 결합하고, 뒷바퀴의 후방에 별도의 전복방지휠을 축받이 조립체에 의하여 쿠션 회동 가능하게 구성함으로써 휠체어가 바닥면의 홈이나 턱을 지나는 경우 앞바퀴를 지지하는 프레임이 시계 또는 반시계 방향으로 어느 정도 탄성 회전하도록 함으로써 안정적인 주행이 가능하도록 한 것이다.

그러나 이 경우에도 경사로 등의 주행시 차체의 전후 방향으로의 전복은 방지할 수 있으나 차체의 측방 기울어짐 등으로 인한 전복사고를 예방할 수 없다는 점에서 한계가 있다.

도15에 도시한 바와 같이, 상기 공개특허 제10-2012-0004591호의 경우에는 휠체어의 네 바퀴측에 각각 실린더 타입의 제1 내지 제4의 엑츄에이터를 장착한 후 이들을 감지센서에 연결하여 휠체어의 차체가 수평 상태에서 어긋나는 경우 이러한 감지 정보를 각 엑츄에이터에 전달하여 각 엑츄에이터의 실린더로드가 차체가 기울어진 정도만큼 대응하는 길이로 신축되어 차체의 자세를 수평으로 유지하는 구성에 관하여 개시하고 있다.

그러나 이 경우에는 운행 중 갑작스럽게 발생하는 돌발상황에 대처하기에는 아무래도 역부족이며, 엑츄에이터의 신축만으로 차체의 전복을 방지하는데 한계가 있다.

따라서 기본적으로 휠체어의 높은 무게 중심과 운전 중 발생하는 돌발상황에 의한 차체의 전복을 보다 확실하고 근본적으로 예방할 수 있는 수단이 강구될 필요가 있다.

등록특허 제10-0663951호 "전복 방지 휠체어"(2007.01.09) 공개특허 제10-2011-0050044호 "보조바퀴가 부착된 안전 휠체어"(2011.05.13) 등록실용신안 제20-0350264호 "보조 휠을 구비한 전기 휠체어용 휠 브래킷 기구"(2004.05.13) 공개특허 제10-2012-0004591호 "자동 자세 보정형 휠체어"

본 발명의 목적은 불규칙하거나 경사진 도로 상황이나 운행 중 갑작스럽게 발생하는 돌발 상황에서도 휠체어의 차체 자세를 안정적으로 유지하도록 함으로써 휠체어의 전복에 의한 사용자의 부상을 방지하고 차체의 손상을 예방하는 것을 그 목적으로 한다.

전술한 목적의 달성을 위하여 본 발명에서는, 착석시트, 등받이 및 발판이 결합하여 지지되는 차체 프레임; 상기 차체 프레임의 후방에 회전 가능하게 장착되어 좌우 한 쌍으로 마련되는 뒷바퀴; 상기 차체 프레임의 전방에 회전 가능하게 장착되어 좌우 한 쌍으로 마련되는 앞바퀴; 및 상기 앞바퀴의 전방, 뒷바퀴의 후방 및 앞바퀴와 뒷바퀴의 사이 지점 중에서 선택되는 어느 한 지점의 차체 프레임의 좌우에 한 쌍으로 마련되는 안전바퀴 프레임과 상기 안전바퀴 프레임의 선단부에 회전 가능하게 장착되는 안전바퀴를 포함하여 구성되며, 상기 안전바퀴 프레임은 휠체어의 좌우 폭 방향으로의 길이가 가변될 수 있도록 차체 프레임에 장착되되, 완전히 펼친 상태에서는 좌우 양측의 안전바퀴 간의 윤거가 앞바퀴와 뒷바퀴의 윤거보다 크도록 형성하되, 상기 차체 프레임의 상부에는 중앙에 개방된 채널부를 가지는 상부 지지구가 형성되고, 하부에는 중앙에 개방된 채널부를 가지는 하부 지지구가 형성되며, 상기 안전바퀴 프레임의 일 측단부는 상기 하부 지지구에 상하로 힌지 회동 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 차체 자세 제어용 측방 안전바퀴를 구비한 휠체어를 제안한다.

여기서 상기 상부 지지구 또는 하부 지지구의 채널부에 수용되는 안전바퀴 프레임의 부분은 상부 지지구 또는 하부 지지구에 마련되는 잠금 수단에 의하여 상하 이동이 제한되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 휠체어에는 제어장치의 내부에 마련되는 제어부로 신호를 전송하는 차체 자세 정보 처리 모듈에 연결되는 차체 자세 감지 센서가 장착되고, 상기 차체 자세 감지 센서가 감지한 센서 수치 값에 따라 상기 제어부가 안전바퀴 프레임을 대기 상태 또는 펼친 상태로 선택적으로 운용하도록 할 수 있다.

본 발명의 차체 자세 제어용 측방 안전바퀴를 구비한 휠체어에 의하면 휠체어가 운행하는 노면의 상태나 도로 상황이 좋지 않은 경우, 또는 급경사를 내려오는 경우나 급커브길 등에서도 전복의 우려 없이 안정적인 주행이 가능하게 된다.

특히, 실내외에서 휠체어의 운행 중 전방에 돌발상황이 발생하여 급제동하거나 급하게 방향전환을 하고자 하는 경우에도 측방 안전바퀴가 휠체어가 넘어지지 않도록 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

게다가 본 발명의 측방 안전바퀴는 휠체어 차체에 장착되는 제어부와 센싱 장치들에 의하여 차체가 균형을 잃거나 위험을 감지하는 경우 자동으로 대기 상태에서 펼친 상태로 전환되어 휠체어의 전복을 방지하게 되므로 사용자는 안심하고 휠체어를 운전할 수 있게 된다.

본 발명의 차체 자세 제어용 측방 안전바퀴는 수동 또는 자동으로 안전바퀴 간의 전폭이 조절될 수 있으므로 안전바퀴를 사용할 필요가 없는 경우에는 안전바퀴 프레임을 접거나 차체 프레임의 내부로 수용함으로써 휠체어의 전폭이 필요 이상으로 길어져 불편을 초래하는 상황이 발생하지 않는다는 장점도 있다.

도1은 본 발명에 따른 휠체어의 정면도.
도2는 본 발명에 따른 휠체어의 외관 사시도.
도3은 본 발명에 따른 휠체어 측면부의 부분 확대 사시도.
도4는 본 발명의 다른 실시예 따른 안전바퀴 프레임 하부 지지구의 확대 사시도.
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 안전바퀴 프레임 하부 지지구의 확대 사시도.
도6은 본 발명의 안전바퀴 프레임 상부 지지구와 하부 지지구의 확대 사시도.
도7은 본 발명의 안전바퀴 프레임 회동 수단의 예를 보인 장치 구성도.
도8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전동 휠체어의 외관 사시도.
도9는 본 발명에 따른 안전바퀴 프레임 출몰수단의 다양한 예를 보인 장치 구성도.
도10은 도9의 측면부의 부분 확대 사시도.
도11은 본 발명의 휠체어를 구동하기 위한 제어 블럭도.
도12 내지 도15는 종래의 전복방지 휠체어들의 구조도.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작동원리에 관하여 상술한다. 이하의 설명에서는 휠체어를 정면에서 보았을 때 좌·우측 바퀴 간의 간격을 윤거라 하고, 차체의 폭을 전폭이라 하며, 차체의 전후 길이를 전장이라 정의한다.

도1은 본 발명에 따른 차체 자세 제어용 측방 안전바퀴를 구비한 휠체어(이하 설명의 편의를 위하여 휠체어로 약칭한다)의 정면도이고, 도2는 본 발명에 따른 휠체어의 외관 사시도이다.

본 발명의 휠체어(100)는 통상의 휠체어와 마찬가지로 크게 차체의 기본 골격을 유지하고 차체의 하중을 지탱하여 바닥면에 전달하는 차체 프레임(101), 상기 차체 프레임(101)에 회전 가능하게 장착되는 앞바퀴(112)와 뒷바퀴(111), 차체 프레임(101) 상에 형성되는 착석 시트(113)와 등받이(114) 및 사용자의 발을 올려놓기 위한 발판(116)을 포함하여 구성된다.

착석 시트(113)의 양 측단에는 한 쌍의 팔받이(115)가 차체 프레임(101)에 고정되어 지지가 되며, 발판(116)은 차체 프레임(101)에서 앞바퀴(112)의 전방으로 연장되는 발판 프레임(105)의 절곡된 전단부에 장착된다.

뒷바퀴(111)는 차체 프레임(101) 후단의 양 측방에 회전 가능하게 장착되는 것으로서 본 실시예에서는 사용자의 팔로 뒷바퀴(111)를 회전시키기 위한 핸드림(111a)이 장착된 수동식을 예로 설명한다.

상기 차체 프레임(101)의 후방에서는 등받이 프레임(103)이 상향으로 연장하여 형성되며, 상기 등받이 프레임(103)의 상단에 보호자를 위한 손잡이(114a)가 마련될 수 있다.

상기 앞바퀴(112)는 캐스터 하우징(112a)에 의하여 차체 프레임(101)의 하방에 회전 가능하게 장착된다.

위에서 기술한 휠체어의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 설명하고자 예를 든 것에 불과하며 본 발명의 기술적 범위가 이러한 구조에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 휠체어의 기본적인 구조와 형상은 필요에 따라 얼마든지 다양하게 변경 내지 재설계될 수 있을 것이다.

도시한 바와 같이 본 발명에는 종래의 일반적인 휠체어 구성 외에 차체 프레임(101)의 측방으로 돌출하는 안전바퀴 프레임(120)과 상기 안전바퀴 프레임(120)에 회전 가능하게 장착되는 안전바퀴(130)의 구성을 추가로 구비한다.

상기 안전바퀴(130)는 앞바퀴(112)와 마찬가지로 뒷바퀴(111)의 구동에 의하여 회전하며, 별도의 독립적인 구동원을 요하지는 않는다. 상기 안전바퀴(130)는 그 자체의 회전 중심 부위와 상기 안전바퀴 프레임(120)의 절곡된 일 측단면에 결합하는 회전축에 의하여 회전 가능하게 결합한다.

본 발명의 안전바퀴(130)는 휠체어(100) 측면의 차체 프레임(101)에서 측방으로 돌출하도록 형성되는 안전바퀴 프레임(120)의 선단에 회전 가능하게 장착되는 것이며, 휠체어(100)를 전방에서 보았을 때 좌우에 한 쌍으로 구비된다.

상기 좌우 한 쌍의 안전바퀴(130) 간의 간격인 윤거는 앞바퀴(112)와 뒷바퀴(111)의 윤거 보다 크게 하는 것이 특징이다.

따라서 본 발명의 안전바퀴(130)는 종래 휠체어의 앞바퀴의 전방 또는 뒷바퀴의 후방에 앞바퀴 또는 뒷바퀴와 동일하거나 작은 윤거(좌우측 앞바퀴 또는 좌우측 뒷바퀴 간의 거리)를 가지도록 형성되는 보조바퀴와는 그 성질을 달리한다.

종래의 보조바퀴는 차체의 전방 또는 후방에 추가로 장착되어 자체의 전장 길이가 불필요하게 길어지는 단점이 있으나, 본 발명의 안전바퀴(130)는 차체의 전장 길이를 변화시키지 않고 차체 프레임(101)의 측방으로 돌출하도록 형성된다.

물론 본 발명에서는 차체 프레임(101)의 측방으로 돌출하는 안전바퀴(130)로 인하여 차체의 전폭이나 윤거가 커지는 것을 방지하기 위한 별도의 구성이 있으며, 이에 관해서는 후술한다.

상기 좌우 한 쌍의 안전바퀴(130)는 앞바퀴(112)의 전방 또는 뒷바퀴(111)의 후방측 차체 프레임(101)에 장착하는 경우도 가능하며 본 발명에서는 이를 배제하지 않으나, 본 실시예에서와 같이 앞바퀴(112)와 뒷바퀴(111) 사이의 차체 프레임(101)에 장착하는 것이 바람직하다 할 것이다.

도3은 본 발명에 따른 휠체어 측면부의 부분 확대 사시도이다. 상기 안전바퀴 프레임(120)은 도시한 바와 같이 차체 프레임(101)에 고정되는 하부 지지구(140) 및 상부 지지구(150)에 수용되어 지지된다.

상기 하부 지지구(140)는 하판(141)과 대향하는 한 쌍의 측판(142)으로 이루어져 측부와 상부가 개방되는 채널 형상의 것으로서 개방된 내부 채널부(140a)에 안전바퀴 프레임(120)의 일부를 수용하고 지지한다.

상기 안전바퀴 프레임(120)의 일 측단은 상기 하부 지지구(140)에 힌지축(143)에 의하여 상하로 회동 가능하게 결합하고, 타 측 선단에는 안전바퀴(130)가 회전 가능하게 장착된다.

상기 하부 지지구(140)의 대향하는 측판(142)에는 잠금핀 결합공(142b)이 형성되고, 여기에 볼플런저(136a)가 형성된 잠금핀(136)이 삽입하여 결합한다. 상기 볼플런저(136a)는 잠금핀 내부에 매입된 탄성 스프링에 의하여 탄성 지지되는 볼의 일부가 잠금핀(136)의 외주면으로 노출되도록 장착되는 것으로서 잠금핀 결합공(142b)과의 결합을 용이하게 하고, 잠금핀(136)이 잠금핀 결합공(142b)에서 쉽게 이탈하지 않도록 하기 위한 것이다.

상기 잠금핀(136)은 분실을 방지하기 위하여 분실방지줄(137)에 의하여 차체 프레임(101)의 연결 고리(135) 등에 연결된다.

상기 안전바퀴 프레임(120)이 후술할 상부 지지구(150)의 대기 상태(수납 상태)에서 힌지축(143)을 중심으로 하방으로 회동하여 하부 지지구(140) 상에 놓이게 되면 잠금핀(136)을 찔어 넣음으로써 운행 중 안전바퀴 프레임(120)이 상부로 움직이지 않도록 고정한다.

상기 잠금핀(136)은 하부 지지구(140)의 일 측의 측판(142)을 관통하여 상기 안전바퀴 프레임(120)의 상면을 가로질러 맞은편 대향하는 측판의 잠금핀 결합공(142b)에 결합할 수 있고, 혹은 잠금핀(136)이 안전바퀴 프레임(120)의 몸체를 관통하여 측판(142)에 결합하도록 할 수도 있다.

안전바퀴(130)를 사용할 필요가 없는 경우에는 안전바퀴 프레임(120)을 회동시키거나 접어서 상부 지지구(150)에 수용함으로써 차체의 전폭이나 윤거가 필요 이상으로 커지는 것을 방지한다.

상기 상부 지지구(150)는 상부,하부 및 일 측방이 개방되는 것으로서 차체 프레임(101)에 고정되는 배판(151)과 서로 대향하는 측판(152)으로 구성된다. 상기 상부 지지구(150)의 측판(152)에도 하부 지지구(140)와 마찬가지로 잠금핀 결합공(152b)이 형성되는데, 상부 지지구(150)의 개방된 채널부(150a)에 수용되는 안전바퀴 프레임(120)이 예기치 않게 회전 하강하는 것을 방지하기 위한 것이다.

전술한 상부 지지구(150)와 하부 지지구(140)의 형상은 하나의 예에 지나지 않으므로 반드시 이러한 형상에 국한될 필요는 없을 것이다.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전바퀴 프레임 하부 지지구의 확대 사시도이고, 도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 안전바퀴 프레임 하부 지지구의 확대 사시도이며, 도6은 본 발명의 안전바퀴 프레임 상부 지지구와 하부 지지구의 확대 사시도이다.

본 실시예의 하부 지지구(160)는 차체 프레임(101)의 측방에 고정 결합하는 것으로서 그 내부에는 잠금핀의 일종인 데드볼트(162)가 내장되어 출몰하도록 구성된다. 즉 하부 지지구(160)의 몸체(161)의 중간부에는 도시한 바와 같이 안전바퀴 프레임(120)의 일측 단부가 수용될 수 있도록 측방과 상부가 개방되는 채널부(161a, 실시예에서는 단면이 'ㄷ'자인 채널 형상)가 형성된다. 상기 안전바퀴 프레임(120)의 일측 단부는 상기 몸체(161)에 힌지축(163)에 의하여 회동 가능하게 결합한다.

도4의 실시예에서는 한 쌍의 데드볼트(162)가 몸체(161)의 채널부(161a)에 수용되는 안전바퀴 프레임(120)의 상면을 그 길이방향에 대하여 직각으로 가로질러 잠금된다.

상기 데드볼트(162)의 잠금 기능은 도시하지는 않았으나 몸체(161)의 내부에 마그네틱 센서를 내장하거나 리미트 스위치를 장착하여 안전바퀴 프레임(120)이 하부 지지구(160) 상에 안착 되면 이를 감지하여 작동하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도4에 도시한 바와 같이 상기 몸체(161)의 일면에 누름 스위치(164)를 마련하여 사용자가 누름 스위치(164)를 누르게 되면 데드볼트(162)가 몸체(161)의 내부에서 출몰하도록 하는 것도 가능하다.

이러한 데드볼트(162), 마그네틱 센서 또는 리미트 스위치 및 누름 스위치(164)의 형상과 구조는 다양한 형태로 설계될 수 있는데, 종래 디지털 도어락 구조의 내부에 채용되는 데드볼트와 문열림 감지센서 등의 원리와 구조를 그대로 적용하여 형성할 수 있다.

그러한 예들로서 본 발명에 일체화된 등록특허 제10-0907047호 "전자식 데드볼트 도어락", 등록특허 제10-0700389호 "도어락 장치용 백셋 및 이를 이용한 잠금구조" 및 공개특허 제10-2008-0092064호 "전자식 내화 도어락" 등의 특허문헌들에서는 다양한 구조의 데드볼트, 마그네틱 센서 및 리미트 스위치의 구성에 관하여 개시하고 있는바 이한 종래의 구성들을 채용하여 본 발명의 데드볼트(162)를 작동하도록 할 수 있다.

일 예로 상기 몸체(161)의 내부에 데드볼트(162)가 슬라이딩 출몰하도록 하기 위한 모터, 배터리 및 캠구조를 형성하고, 마그네틱 센서를 내설한 다음 안전바퀴 프레임(120)의 내부에 영구자석을 매입하면 마그네틱 센서가 안전바퀴 프레임(120)의 잠금 위치 신호를 감지하여 데드볼트(162)를 슬라이딩 인출시켜 잠글 수 있게 되는 것이다.

이외에도 데드볼트(162)의 슬라이딩 인출을 위한 기구학적 구성은 다양하게 설계할 수 있는데 모터와 스크류축의 회전운동을 데드볼트(162)의 직선운동으로 전환하는 구조, 랙과 피니언을 이용하여 모터의 회전을 데드볼트(162)의 직선운동으로 전환하는 방법 등이 있을 것이다.

도5의 실시예는 전술한 도4의 실시예와 유사하고 단지 데드볼트(162)가 안전바퀴 프레임(120)의 몸체에 관통 형성되는 데드볼트 결합공(122)을 거쳐 채널부(161a) 건너 맞은편 몸체(161)의 데드볼트 결합홈(162a)에 삽입되는 점에서 차이가 있다. 도면에서 미설명부호 121은 힌지축 결합공을 나타낸다.

도6에서는 안전바퀴 프레임(120)이 상부로 90도 회전하여 상부 지지구(170)의 채널부(171a)에 수용되는 상태를 나타낸 것이다. 상기 상부 지지구(170) 역시 몸체(171)의 내부에서 외부로 출몰하도록 장착되는 데드볼트(172)가 마련되며, 누름 스위치(174)의 경우에도 전술한 하부 지지구(160)와 같다.

몸체(171)에는 일 측방과 상하가 개방되는 채널부(171a)가 형성되고, 여기에 안전바퀴 프레임(120)의 일부가 수용된다. 상기 상부 지지구(170)는 상기 하부 지지구(160) 상부의 차체 프레임(101) 상에 형성된다.

도7은 본 발명의 안전바퀴 프레임 회동 수단의 예를 보인 장치 구성도이다. 전술한 구성의 안전바퀴 프레임(120)은 도3에 도시한 바와 같이 사용자가 손으로 상하 회동시켜 하부 지지구(140) 또는 상부 지지구(150)에 위치시킬 수도 있으나, 도시한 바와 같이 모터(180) 등을 이용하여 자동으로 상하 스윙 회전하도록 구성할 수도 있다.

도시한 바와 같이, 상기 모터(180)의 모터축(181)의 선단에는 외주면에 요철부(182a)를 가지는 연결구(182)가 형성되고, 상기 안전바퀴 프레임(120)의 일측 단부에는 내주면에 상기 연결구(182)의 요철부(182a)에 대응하는 요철부(123a) 형상을 가지는 연결구 결합공(123)이 형성된다. 따라서, 상기 연결구(182)를 상기 연결구 결합공(123)에 삽입하여 결합하는 경우 모터(180)의 회전에 따라 안전바퀴 프레임(120)이 상하로 회동하게 된다. 이 경우에는 상기 모터축(181)이 전술한 힌지축(143,163)의 기능을 대신하게 된다.

상기 연결구(182)와 연결구 결합공(123)에 형성되는 요철부의 형상은 기어 형상, 스플라인홈 형상 및 톱날 모양 등으로 설계할 수 있으며, 삽입되는 연결구(182)의 외주면과 연결구 결합공(123)의 내주면 간에 결합을 공고히 하여 슬립 현상을 방지할 수 있는 것이면 족하다.

도8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전동 휠체어의 외관 사시도이다. 본 실시예서는 전동 휠체어를 기준으로 다른 방식으로 출몰하도록 마련되는 안전바퀴 프레임(220)에 대하여 설명하나, 동일한 안전바퀴 프레임의 구성이 수동식 휠체어에도 그대로 적용이 가능하다.

전동 휠체어(200)의 경우에도 휠체어의 기본 골격을 이루는 차체 프레임(201), 상기 차체 프레임(201) 상에 형성되는 착석시트(213), 등받이(214), 팔받이(215), 발판(216)이 구비된다. 도면에서 미설명부호 216a는 종아리 받침을 나타낸 것이다.

전동 휠체어(200)의 경우에는 주로 뒷바퀴(211)가 차체 프레임(201)의 내부에 장착되는 구동모터(미도시)로부터 구동력을 전달받으며, 앞바퀴(212)는 독립적인 구동원이 없이 뒷바퀴(211)의 구동력에 의하여 회전한다. 그러나 경우에 따라서는 전동 휠체어를 전륜 구동으로 운용할 수 있다.

본 실시예에서는 안전바퀴 프레임(220)이 차체 프레임(201)의 측방에서 상하로 회동하도록 장착되는 것이 아니라 차체 프레임(201)의 내측에서 외측으로 슬라이딩하여 출몰하도록 장착된다.

즉, 안전바퀴(230)를 사용하지 않는 경우에는 안전바퀴 프레임(220)이 차체 프레임(201)의 내부로 슬라이딩 삽입하여 안전바퀴(230)를 차체 프레임(220)의 측방에 근접시킴으로써 전동 휠체어(200)의 전폭이나 윤거가 길어지는 것을 방지하고, 노면이 고르지 못한 불안정한 주행 상황이 예상되거나, 돌발상황이 발생하는 경우에는 안전바퀴 프레임(220)이 차체 프레임(201)의 측방으로 슬라이딩 인출되도록 한다.

이렇게 안전바퀴 프레임(220)을 차체 프레임(201)의 내측 또는 외측으로 슬라이딩시키는 기계적 및 기구적 구성은 착석시트(213) 하부의 공간 구조 및 차체 프레임(201)의 형상 등에 따라 가변하여 설계될 수 있을 것이며, 그 중 몇 가지 예를 들면 다음과 같다.

도9는 본 발명에 따른 안전바퀴 프레임 출몰수단의 다양한 예를 보인 장치 구성도이다. 도9의 (a)는 차체 프레임(201)에 의하여 지지되는 안전바퀴 프레임(220)의 내측 선단부 일면에 랙기어(241)를 형성하고 상기 랙기어(241)에 모터(미도시)에 의하여 회전하는 피니언기어(242)를 치합한 구성을 예로 들고 있다. 도면에서 미설명부호 251은 오일레스 베어링과 같은 슬라이드 가이드를 나타낸다.

도9의 (b)에서는 유공압 실린더(243)와 같은 푸싱 수단의 실린더 로드(243a)가 안전바퀴 프레임(220)의 일측에 연결되어 직선이동하는 경우를 예로 들고 있다.

도9의 (c)에서는 외주면에 나사산이 형성되는 스크류축(245)의 외경부에 안전바퀴 프레임(220)에 고정되는 슬라이더(246)가 나사 결합함으로써 모터(244)가 회전함에 따라 안전바퀴 프레임(220)이 좌우로 슬라이딩하는 구성을 예로 들고 있다.

이 밖에도 안전바퀴 프레임(220)을 차체 프레임(201)의 내외측으로 슬라이딩 직선이동시킬 수 있도록 다양한 구조의 시스템이 채택될 수 있을 것이며, 전동 휠체어(200)의 차체 프레임 내측의 공간 배치나 설계에 따라 적합한 것을 선택하면 될 것이다.

도10은 도9의 측면부의 부분 확대 사시도이다. 도시한 바와 같이, 차체 프레임(201)에 별도의 하부 지지구(240)를 돌출하도록 장착한 후 전술한 실시예들에서와 같이 하부 지지구(240)의 내부에 설치된 데드볼트(242)에 의하여 안전바퀴 프레임(220)이 하부 지지구(240)에 고정되도록 잠그는 것도 가능하다.

이상의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위하여 예로 든 것에 불과하며 본 발명의 기술적 범위가 위의 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니될 것이다.

위의 실시예들과는 달리, 안전바퀴(230)가 회전 가능하게 장착되는 안전바퀴 프레임(120,220)을 상하로 회동시켜 출몰시키거나 좌우로 슬라이딩 인출 및 인입시키는 방식이 아니라 다른 형식의 수납 및 돌출 구조로 설계하는 것도 가능하다.

예를 들어, 차체 프레임(201)의 외부로 인출된 안전바퀴 프레임(220)을 차체 프레임(201)의 내부로 후퇴시킬 때 먼저 안전바퀴 프레임(220)을 그 길이방향의 중심축을 기준으로 90도 회전시켜서 안전바퀴 프레임(220)의 절곡된 타측 선단부가 직상방으로 향하게 한 후 그대로 차체 프레임(201)의 내측으로 슬라이딩시켜 끌어들이도록 할 수도 있을 것이다.

도11은 본 발명의 휠체어를 구동하기 위한 제어 블럭도이다. 본 발명의 휠체어를 전동 휠체어로 하는 경우에는 도시한 구성을 포함하는 제어장치를 구비하는 것이 바람직하다.

배터리(302)는 제어장치(300)를 구성하는 각 요소에 전력을 공급하는 역할을 하며, 미설명후보 303은 컨버터를 나타낸다.

제어부(301)는 각 구성요소들의 동작이나 감지신호를 전달받아 다른 구성요소에 명령을 전달하는 역할을 한다.

상기 제어부(301)에는 안전바퀴 구동 스위치(311), 온/오프 스위치(312) 및 조종간(313)에 연결되어 이들로부터 해당 작동 신호를 수신하는 경우 각각 안전바퀴 프레임 구동부(331) 및 후륜 구동모터(341) 등에 작동 개시 명령을 하달한다.

본 발명의 안전바퀴 프레임 구동부(331)는 주행 중 전동 휠체어(200)에 부착되는 각종 센서의 감지신호에 따라 자동으로 신속하게 작동하도록 할 있다. 즉, 전동 휠체어(200)의 차체 프레임(201)이나 앞바퀴(212) 또는 뒷바퀴(211) 측에 설치되는 각종 차체 자세 감지 센서(322)에 의하여 차체의 자세가 기울어지거나 불안정한 위치에 있는 경우 이러한 정보가 차체 자세 정보 처리모듈(321)에서 처리되어 제어부(301)로 전송된다. 이에 제어부(301)는 신속하게 안전바퀴 프레임 구동부(331)에 작동 개시 명령을 하달하여 안전바퀴 프레임(120,220)이 차체 프레임(201)의 외측으로 회동하거나 슬라이딩 돌출하여 펼쳐지도록 함으로써 휠체어가 전복되는 것을 방지하는 것이다.

이러한 목적을 위하여 안전바퀴 프레임 구동부(331)는 안전바퀴 프레임을 구동 개시하도록 하기 위하여 모터(332)나 유공압실린더(333)와 같은 엑츄에이팅 장치에 연결된다.

위에서 설명한 차체 자세 감지센서(322)로는 현재 공지된 다양한 센서들을 채택할 수 있는데, 예를 들어 전자식 수평센서(틸트센서), 중력센서(가속도 센서), 하중센서(로드셀)와 같은 것들을 들 수 있다.

전자식 수평 센서는 지구 중력을 기준으로 직각방향의 수평 센서(Horizontal sensor), 중력 중심에서 물체의 기울임 정도를 측정하는 기울임 센서(Tilt sensor), 차체의 흔들림을 보는 롤링센서(Rolling sensor) 및 각도의 측정을 위한 각도 센서(Inclinometer) 등의 공지된 여러 가지가 존재하므로 이러한 센서들 중의 하나 또는 다수를 조합하여 채택할 수 있을 것이다.

중력센서 또는 가속도 센서는 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 감지하며 관성력, 전기변형 및 자이로의 응용원리를 이용한 것이다. 가속도 센서는 물체의 운동상태를 순시적으로 감지할 수 있다. 중력센서의 검출 방식은 관성식, 자이로식, 실리콘 반도체식 등이 공지되어 있다.

로드셀은 가해지는 힘이나 하중에 의한 변형량을 이용하여 힘을 측정하기 위한 센서로서 스트레인게이지를 사용한 로드셀이 널리 사용된다. 로드셀을 선택하는 경우에는 4개의 로드셀을 좌우 한 쌍의 앞바퀴 및 좌우 한 쌍의 뒷바퀴 측에 장착하여 사용할 수 있다. 예들 들어, 사용자의 몸무게와 전동 휠체어 차체의 무게가 더해진 하중이 각 로드셀에 부여될 수 있도록 각 로드셀을 차체 프레임의 전후 좌우 특정 위치에 설치한 후 전동 휠체어의 운행 중 적어도 어느 하나 이상의 바퀴가 지면에서 이탈하는 경우 신속하게 안전바퀴를 측방으로 펼치도록 함으로써 휠체어의 전복을 방지할 수 있게 된다.

위에서 언급한 각종 차체 자세 감지 센서(322)들의 경우 차체 자세 정보 처리 모듈(321) 또는 제어부(301)가 미리 저장된 기준 값과 센서 감지 변위값을 비교하여 감지된 수치가 기준 값을 초과하는 경우 안전바퀴 프레임을 신속하게 펼쳐 휠체어의 자세를 바로잡도록 하는 것이 바람직하다.

이 외에도 상기 제어부(301)에는 방향등(353), 경음기(354) 및 브레이크등(355)을 구동하기 위한 릴레이 모듈(352)에 연결되는 렐레이 구동회로(351)가 연결된다.

본 발명은 수동식 휠체어 또는 전동식 휠체어에 공통으로 적용할 수 있는 차체 전복 방지 안전구조에 관한 것으로서 도로사정이나 노면사정이 좋지 않거나 주행 중 예기치 않은 돌발상황 시에 안전바퀴를 신속하게 가동하여 운행함으로써 휠체어의 전복을 방지할 수 있는 차체 자세 제어용 측방 안전 바퀴를 구비한 휠체어에 관한 것이다.

따라서 본 발명은 장애인용, 재활용, 노령자용 휠체어 등에 널리 적용할 필요가 있다고 생각된다.

100: 휠체어 101: 차체 프레임
120: 안전바퀴 프레임 121: 힌지축 결합공
122: 데드볼트 결합공 123: 연결구 결합공
123a: 요철부 130: 안전바퀴
136:잠금핀 136a: 볼플런져
140: 하부 지지구 141: 하판
142: 측판 142a: 힌지축 결합홈
142b: 잠금핀 통과공 143: 힌지축
150: 상부 지지구 150a: 채널부
151: 배판 152: 측판
152b: 잠금핀 통과공 162,172: 데드볼트
164,174: 누름 스위치 162a: 데드볼트 결합홈
180: 모터 182: 연결구
182a: 요철부 241: 랙기어
242: 피니언기어 243: 유공압실린더
244: 모터 245: 스크류축
246: 슬라이더 301: 제어부
302: 배터리 303: 컨버터
311: 안전바퀴 구동 스위치 312: 온/오프 스위치
313: 조종간 321: 차체 자세 정보 처리 모듈
322: 차체 자세 감지 센서 331: 안전바퀴 프레임 구동부
341: 후륜 구동모터

Claims (3)

1. 착석시트, 등받이 및 발판이 결합하여 지지되는 차체 프레임;
   상기 차체 프레임의 후방에 회전 가능하게 장착되어 좌우 한 쌍으로 마련되는 뒷바퀴;
   상기 차체 프레임의 전방에 회전 가능하게 장착되어 좌우 한 쌍으로 마련되는 앞바퀴; 및
   상기 앞바퀴의 전방, 뒷바퀴의 후방 및 앞바퀴와 뒷바퀴의 사이 지점 중에서 선택되는 어느 한 지점의 차체 프레임의 좌우에 한 쌍으로 마련되는 안전바퀴 프레임과 상기 안전바퀴 프레임의 선단부에 회전 가능하게 장착되는 안전바퀴를 포함하여 구성되며,
   상기 안전바퀴 프레임은 휠체어의 좌우 폭 방향으로의 길이가 가변될 수 있도록 차체 프레임에 장착되되, 완전히 펼친 상태에서는 좌우 양측의 안전바퀴 간의 윤거가 앞바퀴와 뒷바퀴의 윤거보다 크도록 형성하되,
   상기 차체 프레임의 상부에는 중앙에 개방된 채널부를 가지는 상부 지지구가 형성되고, 하부에는 중앙에 개방된 채널부를 가지는 하부 지지구가 형성되며, 상기 안전바퀴 프레임의 일 측단부는 상기 하부 지지구에 상하로 힌지 회동 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 차체 자세 제어용 측방 안전바퀴를 구비한 휠체어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부 지지구 또는 하부 지지구의 채널부에 수용되는 안전바퀴 프레임의 부분은 상부 지지구 또는 하부 지지구에 마련되는 잠금 수단에 의하여 상하 이동이 제한되는 것을 특징으로 하는 차체 자세 제어용 측방 안전 바퀴를 구비한 휠체어.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 휠체어에는 제어장치의 내부에 마련되는 제어부로 신호를 전송하는 차체 자세 정보 처리 모듈에 연결되는 차체 자세 감지 센서가 장착되고, 상기 차체 자세 감지 센서가 감지한 센서 수치 값에 따라 상기 제어부가 안전바퀴 프레임을 대기 상태 또는 펼친 상태로 선택적으로 운용하는 것을 특징으로 하는 차체 자세 제어용 측방 안전 바퀴를 구비한 휠체어.
   

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