KR101339780B1 - 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구 - Google Patents

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KR101339780B1 KR1020100103018A KR20100103018A KR101339780B1 KR 101339780 B1 KR101339780 B1 KR 101339780B1 KR 1020100103018 A KR1020100103018 A KR 1020100103018A KR 20100103018 A KR20100103018 A KR 20100103018A KR 101339780 B1 KR101339780 B1 KR 101339780B1
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Abstract

이동 기구 주행시 구동바퀴가 문턱, 과속방지턱, 도로 인도의 경계석 등의 장애물을 만났을 때, 구동바퀴의 내측에 배치된 보조바퀴가 구동바퀴의 직경보다 크게 확장됨으로써 장애물을 용이하게 승월할 수 있는 이동 기구가 제공된다. 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구는, 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구는, 이동 기구 프레임의 전면 하부에 배치되며, 사용자의 조작에 따라 좌우로 회전하면서 이동 기구의 이동 방향을 제어하는 한 쌍의 조향바퀴; 이동 기구 프레임의 후면 하부에 배치되며, 구동축과 연결되어 구동축으로부터 전달되는 구동력을 전달받아 이동 기구를 전후 방향으로 이동시키는 한 쌍의 구동바퀴; 구동바퀴를 전후 방향으로 이동시키는 구동력을 생성하는 구동모터; 웜 기어 및 웜휠 기어로 이루어지고, 구동모터에 체결되어 구동력을 전달하는 감속기 어셈블리; 감속기 어셈블리 및 구동바퀴 사이에 연결되어, 감속기 어셈블리로부터 전달되는 구동력에 의해 구동바퀴를 회전시키는 구동축; 및 구동축에 체결되어 감속기 어셈블리로부터 전달되는 구동력에 의해 구동되며, 휠체어의 주행 중에 장애물을 만난 경우, 직경이 확장(enlarge)되는 보조바퀴 어셈블리를 포함하여 구성된다.

Description

장애물을 승월할 수 있는 이동 기구 {Electromotive means capable of climbing obstacle}
본 발명은 이동 기구에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 전동 휠체어의 주행 중에 문턱, 과속 방지턱, 도로 인도의 경계석 등의 장애물을 만난 경우, 이러한 장애물을 승월(Climbing)할 수 있는 이동 기구에 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 휠체어의 장애물 승월 방법으로서, 통상적으로 휠체어를 후방에서 도와주는 보호자 등이 휠체어 전체를 후방으로 경사지게 하여 조향바퀴를 장애물 높이까지 올리고, 그 상태로 휠체어를 전진시킴으로써 장애물을 승월하게 된다. 이러한 휠체어를 후방에서 도와주는 보호자는 통상적으로 조향바퀴를 단차 또는 둔턱 등의 장애물 높이까지 올리는 것은 쉽게 할 수 있으나, 그 상태에서 휠체어를 전진시켜 장애물을 승월하기까지 많은 힘이 소요된다. 또한, 단차 또는 둔턱 등의 장애물을 통과하는 과정 중에 휠체어가 후방으로 전복되어 사용자가 부상당할 위험이 있다는 문제점이 있다. 또한, 보호자가 힘이 없는 부녀자나 노인인 경우에는 휠체어 전체를 후방으로 경사지게 하는 것 자체가 위험하고 곤란할 뿐만 아니라, 보호자가 없는 경우 이러한 방법조차 실행할 수 없다는 문제점이 있다.
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, 전방 또는 후방으로의 주행 이동은 가능하여 평탄한 노면에서는 이동에 별다른 문제가 없지만 계단을 오르내리거나 인도 상에 설치되는 경계턱 등을 통과할 수 없다는 문제점이 있다. 다시 말하면, 기존의 전동 휠체어는 구동바퀴의 크기가 고정되어 있으며, 별도의 장애물 승월 기능을 가지고 있지 않기 때문에, 구동바퀴가 장애물에 걸린 경우, 해당 장애물을 승월하기 쉽지 않은 문제점이 있었다. 이러한 문제점은 2륜구동 전동 휠체어의 경우, 구동바퀴가 전방 또는 후방에 배치된 경우에 모두 발생할 수 있으며, 또한, 4륜 구동의 전동 휠체어 역시 동일한 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 전술한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서, 대한민국 등록실용신안번호 제20-0234318호에는 "턱을 오를 수 있는 휠체어"라는 고안이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 턱을 오를 수 있는 휠체어를 예시하는 측면도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 턱을 오를 수 있는 휠체어는 전륜 케이스(21), 스프로킷(22), 벨트바퀴(23), 턱가압부재(24), 와이어(25), 롤러(26), 레버(27), 전륜지지대(28), 팔걸이부재(29), 스프로킷 끼움홀(31), 탄성부재(32) 및 레버고정턱(33) 등을 포함한다.
종래의 기술에 따른 턱을 오를 수 있는 휠체어에 탑승한 사용자가 휠체어를 타고 턱을 오르고자 할 때, 휠체어의 팔걸이부재(29)의 일측에 구비된 레버(27)를 잡아당기게 되면 레버(70)의 일측에 연결된 강철와이어(25)는 장력을 받게 되고, 강철와이어(25)에 연결된 턱가압부재(24)는 전륜케이스(21)의 중앙부를 힌지로 하여 회전하게 된다. 이때, 턱가압부재(40)는 턱의 일측을 가압하며 전륜케이스(21)가 지면에서 이격되며 상승하게 된다.
사용자가 휠체어를 움직이면서 레버(27)를 더 잡아당겨 팔걸이부재(29) 일측에 구비된 레버고정턱(33)의 레버고정홈에 고정시키면, 전륜케이스(21)는 더욱 상승되어 벨트바퀴(23)가 턱의 단부(Edge)에 접촉하게 된다.
이때, 사용자는 휠체어 핸들을 잡고 동력을 가하면, 벨트바퀴(23)의 돌기 사이로 턱의 단부가 끼워지며 벨트바퀴(23)가 회전하게 되므로 턱가압부재(24)에 의해 높아진 전륜케이스(21)는 벨트바퀴(23)의 회전만으로 전진할 수 있게 되어 턱을 오를 수 있게 된다.
한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2010-0043394호에는 "휠체어"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3을 참조하여 설명한다.
삭제
도 3은 종래의 기술에 따른 휠체어의 둔턱 답파 메커니즘 모듈을 예시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 휠체어의 둔턱 답파 메커니즘 모듈(40)은, 제1 액추에이터(41), 제1 실린더(42), 제1 링크(43), 제2 액추에이터(44), 제2 실린더(45), 제2 링크(46), 보조바퀴(47), 몸체부(48), 수평부(49), 수직부(50) 및 슬라이드바(51)를 포함한다.
수평운동을 행하도록 형성된 제1 액추에이터(41)와 상기 제1 액추에이터(41)의 일단에 연결되는 제1 링크(43)를 포함하여 구성되는 제1 액추에이터부; 수직운동을 행하도록 형성된 제2 액추에이터(44)와 상기 제2 액추에이터(44)의 일단에 연결되며, 제1 링크(43)에 연결되는 제2 링크(46)를 포함하여 구성되는 제2 액추에이터부; 및 제1 링크(43) 또는 제2 링크(46) 중 어느 하나의 일단에 마련되는 보조바퀴(47)를 포함한다.
종래의 기술에 따른 휠체어의 둔턱 답파 메커니즘 모듈(40)은 제1 액추에이터부의 수평운동과 제2 액추에이터부의 수직운동의 조합에 의해, 보조바퀴(47)를 일정 높이로 상하 이동할 수 있도록 함으로써 주행 중 발생하게 되는 둔턱 또는 단차 등의 장애물을 손쉽게 넘을 수 있다.
그러나 종래의 기술에 따른 턱을 오를 수 있는 휠체어의 경우, 레버(27)를 동작시킴으로써 턱가압부재(40)가 턱의 일측을 가압하며 전륜케이스(21)가 지면에서 이격되며 상승하는 방식이므로 휠체어의 조작 및 이동이 원활하지 못하다는 문제점이 있다.
1) 대한민국 등록실용신안번호 제20-0234318호(출원일: 2001년 02월 28일), 고안의 명칭: "턱을 오를 수 있는 휠체어" 2) 대한민국 공개특허번호 제2005-0112017호(공개일: 2005년 11월 29일), 발명의 명칭: "전동 휠체어" 3) 대한민국 공개특허번호 제2009-0036063호(공개일: 2009년 04월 13일), 발명의 명칭: "무한궤도식 전동 휠체어" 4) 대한민국 공개특허번호 제2010-0043394호(공개일: 2010년 04월 29일), 발명의 명칭: "휠체어"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전동 휠체어의 주행 중에 문턱, 과속 방지턱, 도로 인도의 경계석 등의 장애물을 만난 경우, 보조바퀴 어셈블리가 구동바퀴의 직경보다 크게 확장함으로써 장애물을 용이하게 승월(Climbing)할 수 있는 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 전동 휠체어 주행시 구동바퀴가 장애물을 만났을 때, 구동모터로부터 제공되는 구동력을 이용하여 휠체어의 구동을 중단하지 않은 상태에서 신속하게 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구를 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구는, 이동 기구 프레임의 전면 하부에 배치되며, 사용자의 조작에 따라 좌우로 회전하면서 이동 기구의 이동 방향을 제어하는 한 쌍의 조향바퀴; 상기 이동 기구 프레임의 후면 하부에 배치되며, 구동축과 연결되어 상기 구동축으로부터 전달되는 구동력을 전달받아 이동 기구를 전후 방향으로 이동시키는 한 쌍의 구동바퀴; 상기 구동바퀴를 전후 방향으로 이동시키는 구동력을 생성하는 구동모터; 웜 기어 및 웜휠 기어로 이루어지고, 상기 구동모터에 체결되어 구동력을 전달하는 감속기 어셈블리; 상기 감속기 어셈블리 및 상기 구동바퀴 사이에 연결되어, 상기 감속기 어셈블리로부터 전달되는 구동력에 의해 상기 구동바퀴를 회전시키는 구동축; 및 상기 구동축에 체결되어 상기 감속기 어셈블리로부터 전달되는 구동력에 의해 구동되며, 휠체어의 주행 중에 장애물을 만난 경우, 직경이 확장(enlarge)되는 보조바퀴 어셈블리를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 보조바퀴 어셈블리는, 상기 휠체어의 주행 중에 장애물을 만나 상기 구동바퀴가 정지될 경우, 직경이 확장되면서 장애물을 승월하고, 상기 장애물을 승월한 후 직경이 축소되면서 원래 상태로 복귀하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보조바퀴 어셈블리는, 상기 구동축에 체결되어 함께 회전하는 제1 확장 스테이지; 상기 이동 기구의 주행 중에 상기 제1 확장 스테이지의 회전에 의해 외주 방향으로 확장하는 제1 스테이지 스토퍼; 상기 제1 스테이지 스토퍼가 외주 방향으로 확장되도록 가이드하는 제1 스테이지 가이드; 상기 구동축 상에 체결되어 함께 회전하는 제2 확장 스테이지; 상기 이동 기구의 주행 중에 장애물을 만난 경우, 상기 제2 확장 스테이지의 회전에 의해 외주 방향으로 확장하는 제2 스테이지 스토퍼; 상기 제2 스테이지 스토퍼가 외주 방향으로 확장되도록 가이드하는 제2 스테이지 가이드; 및 상기 구동축에 체결되어, 상기 제2 스테이지 스토퍼 및 상기 제2 스테이지 가이드를 체결시키는 제2 스테이지용 플레이트를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 스테이지 스토퍼는 상기 제1 확장 스테이지와 선접촉하며 상기 제1 스테이지 가이드에 의해 그 위치가 결정되며, 상기 제1 확장 스테이지가 회전함에 따라 상기 구동바퀴를 회전시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보조바퀴 어셈블리는, 상기 제1 스테이지 스토퍼와 상기 제1 스테이지 가이드 사이에 배치되어 상기 제1 스테이지 스토퍼에게 복원력을 제공하는 제1 스프링을 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 스테이지 스토퍼는 상기 제2 확장 스테이지와 선접촉하며 휠체어 구동 중에 상기 구동바퀴가 장애물에 걸려 회전하지 못하는 경우, 상기 구동모터에서 전달되는 구동력을 이용하여 외주 방향으로 확장되어 상기 장애물을 승월하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보조바퀴 어셈블리는, 상기 제2 확장 스테이지용 플레이트와 상기 제1 확장 스테이지 사이의 간격을 유지시키는 플레이트 포스트를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 보조바퀴 어셈블리는, 상기 제2 스테이지 스토퍼와 상기 제2 스테이지 가이드 사이에 배치되어 상기 제2 스테이지 스토퍼에게 복원력을 제공하는 제2 스프링을 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 보조바퀴 어셈블리는, 상기 제1 확장 스테이지 및 상기 제2 확장 스테이지 사이의 간격을 유지시키기 위한 스테이지 스페이서를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 보조바퀴 어셈블리는, 상기 제1 확장 스테이지가 상기 구동축에 조립되도록 삽입되는 제1 삽입 키; 상기 제2 확장 스테이지가 상기 구동축에 조립되도록 삽입되는 제2 삽입 키; 및 상기 웜휠 기어가 상기 구동축에 조립되도록 삽입되는 제3 삽입 키를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이동 기구 주행시 구동바퀴가 문턱, 과속방지턱, 도로 인도의 경계석 등의 장애물을 만났을 때, 구동바퀴의 내측에 배치된 보조바퀴가 구동바퀴의 직경보다 크게 확장됨으로써 장애물을 용이하게 승월함으로써, 사용자가 이동 기구를 보다 용이하게 이동시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 이동 기구 주행시 구동바퀴가 장애물을 만났을 때, 구동모터로부터 제공되는 구동력을 이용하여 휠체어의 구동을 중단하지 않은 상태에서 신속하게 장애물을 승월할 수 있다.
도 1은 일반적인 2륜구동 전동 휠체어를 예시하는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 턱을 오를 수 있는 휠체어를 예시하는 측면도이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 휠체어의 둔턱 답파 메커니즘 모듈을 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어의 플랫폼 어셈블리를 예시하는 사시도이다.
도 5는 도 4의 B 부분의 확대 사시도이다.
도 6은 도 5의 C-C' 라인을 절개선으로 하는 단면도로서, 구동바퀴, 보조바퀴 어셈블리, 감속기 어셈블리 및 구동모터를 예시하는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어의 구동바퀴, 보조바퀴 어셈블리, 감속기 어셈블리 및 구동모터의 조립 과정을 예시하는 도면들이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어가 장애물을 만나서 정지한 상태를 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어가 장애물을 승월하는 상태를 예시하는 도면이다.
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 발명은 먼저 휠체어를 후방에서 도와주는 보호자 등이 조향바퀴를 단차 또는 문턱 등의 장애물 높이까지 올린 상태에서 구동바퀴가 장애물을 통과하는 과정 중에 승월할 수 없게 되는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 이동 기구 주행시 구동바퀴가 장애물을 만난 경우, 이동 기구의 구동을 중단하지 않은 상태에서 구동모터로부터 제공되는 구동력을 전달받는 어시스트-풋을 이용하여 신속하게 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구를 제공한다.
본 발명은 장애물을 승월할 수 있는 이동기구이면 모두 적용가능하나, 이하에서는 전동 휠체어 위주로 구체적으로 설명한다.
삭제
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어의 플랫폼 어셈블리를 예시하는 사시도이고, 도 5는 도 4의 B 부분의 확대 사시도이고, 도 6은 도 5의 C-C' 라인을 절개선으로 하는 단면도로서, 구동바퀴, 보조바퀴 어셈블리, 감속기 어셈블리 및 구동모터를 예시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어(100)는, 한 쌍의 조향바퀴(전방 휠)(110L, 110R), 한 쌍의 구동바퀴(구동 휠)(120L, 120R), 하부 프레임(130), 상부 프레임(140), 구동모터(150), 감속기 어셈블리(160) 등을 포함한다.
하부 프레임(130) 및 상부 프레임(140)은 서로 연결되어 휠체어 플랫폼을 형성하며, 상부 프레임(140) 상에는 등받이를 구비한 휠체어 의자(도시되지 않음), 팔걸이 또는 주행 조작부 등이 탑재되며, 또한, 하부 프레임(130)의 전방에는 한 쌍의 조향바퀴(110L, 110R)가 체결되고, 하부 프레임(130)의 후방에는 구동축을 통해 한 쌍의 구동바퀴(120L, 120R)가 체결된다. 이러한 하부 프레임(130) 및 상부 프레임(140)은 단일 프레임으로 형성될 수 있다.
한 쌍의 조향바퀴(110L, 110R)는 전동 휠체어(100) 프레임의 전면 하부에 배치되며, 사용자의 조작에 따라 좌우로 회전하면서 전동 휠체어의 이동 방향을 제어하게 된다.
한 쌍의 구동바퀴(120L, 120R)는 상기 전동 휠체어(100) 프레임의 후면 하부에 배치되며, 구동축과 연결되어 상기 구동축으로부터 전달되는 구동력을 전달받아 전동 휠체어(100)를 전후 방향으로 이동시키게 된다.
구동모터(150)는 상기 한 쌍의 구동바퀴(120L, 120R)를 전후 방향으로 이동시키는 구동력을 사용자의 조작에 의해 생성하게 된다.
감속기 어셈블리(160)는 웜 기어(Worm Gear) 및 웜휠 기어(Worm Wheel Gear)로 이루어지고, 상기 구동모터(150)에 체결되어 구동력을 전달하게 된다.
구동축은 상기 감속기 어셈블리(160) 및 상기 한 쌍의 구동바퀴(120L, 120R) 사이에 연결되어, 상기 감속기 어셈블리(160)로부터 전달되는 구동력에 의해 상기 한 쌍의 구동바퀴(120L, 120R)를 회전시키게 된다.
보조바퀴 어셈블리는 상기 구동축에 체결되어 상기 감속기 어셈블리(160)로부터 전달되는 구동력에 의해 구동되며, 전동 휠체어(100)의 주행 중에 장애물을 만난 경우, 직경이 확장(enlarge)된다. 이에 따라 보조바퀴 어셈블리는 전동 휠체어(100)의 주행 중에 장애물을 만나 상기 한 쌍의 구동바퀴(120L, 120R) 중 어느 하나라도 정지될 경우, 제2 스테이지 스토퍼(192)의 직경이 확장되면서 장애물을 승월하고, 상기 장애물을 승월한 후 직경이 축소되면서 원래 상태로 복귀하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어(100)는 감속기 어셈블리(160) 및 구동바퀴(120L, 120R) 사이에 보조바퀴 어셈블리가 배치되어 상기 전동 휠체어(100)가 장애물을 만난 경우, 자동으로 승월하게 된다. 여기서, 보조바퀴 어셈블리는 제1 및 제2 확장 스테이지, 제1 및 제2 스테이지 스토퍼, 제1 및 제2 스테이지 가이드 등을 포함할 수 있고, 후술하는 바와 같이 제2 스테이지 스토퍼(192)가 외주 방향으로 확장하면서 장애물을 승월하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어는, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동바퀴(120), 보조바퀴 어셈블리, 감속기 어셈블리(160) 및 구동모터(150)가 연결된다.
감속기 어셈블리(160)는 웜 기어(Worm Gear) 및 웜휠 기어(Worm Wheel Gear)로 이루어지고, 상기 구동모터(150)에 체결되어 구동력을 전달하게 된다. 이때, 웜 기어(161)는 구동모터(150)로부터 전달받은 동력을 웜휠 기어(162)로 전달한다. 통상적으로, 웜 기어(161)는 두 축이 서로 직각인 경우에 힘을 전달할 수 있으며, 한 줄 또는 여러 줄의 나사선을 갖는 나사 모양의 기어를 말한다. 또한, 웜휠 기어(162)는 상기 웜 기어(161)로부터 받은 동력을 구동축(181)을 통해 구동바퀴(120)에 전달한다. 통상적으로, 웜휠 기어(162)는 웜 기어(161)와 물리는 치면을 갖는 어긋난 축 사이에 물림에 사용되는 기어로서, 이때, 웜 기어(161)와 웜휠 기어(162)로 이어지는 축각은 대부분 직각을 이룬다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어의 보조바퀴 어셈블리는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 확장 스테이지(Enlarge Stage: 171), 제1 스테이지 스토퍼(Stage Stopper: 172), 제1 스테이지 가이드(Stage Guide: 173), 스테이지 스페이서(Stage Spacer: 174), 구동축(Axle Shaft: 181), 삽입 키(Key)(182a, 182b 182c), 제2 확장 스테이지(191), 제2 스테이지 스토퍼(192), 제2 스테이지 가이드(193), 제2 스테이지용 플레이트(194) 및 플레이트 포스트(195)를 포함할 수 있다.
제1 확장 스테이지(171)는 상기 구동축(181)에 체결되어 함께 회전하고, 제1 스테이지 스토퍼(172)는 상기 전동 휠체어의 주행 중에 상기 제1 확장 스테이지(171)의 회전에 의해 외주 방향으로 확장하게 된다. 또한, 제1 스테이지 가이드(173)는 상기 제1 스테이지 스토퍼(172)가 외주 방향으로 확장되도록 가이드한다.
이때, 상기 제1 스테이지 스토퍼(172)는 상기 제1 확장 스테이지(171)와 선접촉(line contact)하며 상기 제1 스테이지 가이드(173)에 의해 그 위치가 결정되며, 상기 제1 확장 스테이지(171)가 회전함에 따라 상기 구동바퀴(120)를 실제로 회전시키게 된다. 또한, 상기 제1 스테이지 스토퍼(172)와 상기 제1 스테이지 가이드(173) 사이에 배치되어 상기 제1 스테이지 스토퍼(172)에게 복원력을 제공하는 제1 스프링(도시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있다.
제2 확장 스테이지(191)는 상기 구동축(181) 상에 체결되어 함께 회전하며, 제2 스테이지 스토퍼(192)는 상기 전동 휠체어의 주행 중에 장애물을 만난 경우, 상기 제2 확장 스테이지(191)의 회전에 의해 외주 방향으로 확장할 수 있다.
또한, 제2 스테이지 가이드(193)는 상기 제2 스테이지 스토퍼(192)가 외주 방향으로 확장되도록 가이드한다. 제2 스테이지용 플레이트(194)는 상기 구동축(181)에 체결되어, 상기 제2 스테이지 스토퍼(192) 및 상기 제2 스테이지 가이드(193)를 체결시키게 된다. 이때, 플레이트 포스트(195)는 상기 제2 확장 스테이지용 플레이트(194)와 상기 제1 확장 스테이지(171) 사이의 간격을 유지시킨다. 또한, 상기 제2 스테이지 스토퍼(192)와 상기 제2 스테이지 가이드(193) 사이에 배치되어 상기 제2 스테이지 스토퍼(192)에게 복원력을 제공하는 제2 스프링(도시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제2 스테이지 스토퍼(192)는 상기 제2 확장 스테이지(191)와 선접촉(line contact)하며 휠체어 구동 중에 상기 구동바퀴(120)가 장애물에 걸려 회전하지 못하는 경우, 상기 구동모터(150)에서 전달되는 구동력을 이용하여 외주 방향으로 확장되어 장애물을 승월하게 된다.
또한, 제1 삽입 키(182a)는 상기 제1 확장 스테이지(171)가 상기 구동축(181)에 조립되도록 삽입되고, 제2 삽입 키(182b)는 상기 제2 확장 스테이지(191)가 상기 구동축(181)에 조립되도록 삽입되며, 제3 삽입 키(182c)는 상기 웜휠 기어(162)가 상기 구동축(181)에 조립되도록 삽입될 수 있다.
또한, 도 6을 다시 참조하면, 구동축(181)은 상기 웜휠 기어(162)와 제3 키(Key: 182c)를 이용하여 조립되며, 상기 웜휠 기어(162)가 회전하면 함께 회전한다. 또한, 휠 어셈블리(121)는 타이어와 체결되어 전동 휠체어의 구동바퀴(120)를 형성하며, 상기 구동축(181)이 고정되도록 조립된다.
본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어(100)에 있어서, 구동바퀴(120)가 문턱, 도로 인도의 경계석 등의 장애물을 만나 구동바퀴가 정지한 경우, 장애물을 승월한다.
본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어(100)는 평지를 이동할 때 상기 구동모터(150)는 웜 기어(161) 및 웜휠 기어(162)를 통해 구동축(181)에 회전력을 전달한다. 이 경우, 구동축(181)은 제1 확장 스테이지와 제1 키(182a)를 이용해 조립되어 함께 회전하며, 제1 스테이지 스토퍼(172)는 도 6에 도시된 바와 같이 배치되어 상기 구동바퀴(120)를 회전시켜 전동 휠체어가 움직이게 된다.
한편, 구동바퀴(120)가 장애물을 만나 더 이상 회전하지 못하게 된 경우, 구동모터(120)는 계속 회전하려 하고 이러한 회전력을 구동축(181)에 전달한다. 전달된 회전력은 구동축(181)과 연결된 제2 확장 스테이지(191)에 전달되고, 제2 확장 스테이지(191)는 제2 스테이지 스토퍼(192)를 외주 방향으로 밀어 올려 확장시킴으로써, 즉, 보조바퀴 어셈블리의 제2 스테이지 스토퍼(192)가 확장됨으로써 구동바퀴(120)가 커지는 효과를 제공한다. 이때, 구동축(181)과 연결된 제1 확장 스테이지(171)도 함께 회전하여 제1 스테이지 스토퍼(172)를 외주 방향으로 밀어낸다.
본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어(100)의 동작 순서는 다음과 같다.
도 5및 도 6을 다시 참조하면, 상기 제1 확장 스테이지(171)와 제2 확장 스테이지(191)는 구동축(181)에 각각 제1 및 제2 키(182a, 182b)를 이용하여 일체로 조립되어 있다.
제1 및 제2 스테이지 스토퍼(172, 192)는 각각 제1 및 제2 스테이지 가이드(173, 193)에 의해 운동 방향이 제한적으로 구속되며, 각각의 스테이지 가이드(173, 193)와 스테이지 스토퍼(172, 192) 사이에는 인장 및 압축 스프링(도시되지 않음)이 설치된다.
이러한 상태에서 구동모터(120)로부터 제공되는 동력은 웜 기어(161)와 웜휠 기어(162)를 거쳐, 제3 키(182c)를 이용하여 일체로 조립되어 있는 구동축(181)을 회전시키고, 또한, 구동축(181)은 제1 및 제2 키(182a, 182b)를 이용해 일체로 조립되어 있는 제1 확장 스테이지(171)와 제2 확장 스테이지(191)를 회전시킨다.
이와 같이 제1 및 제2 확장 스테이지(171, 191)가 회전함에 따라서, 제1 확장 스테이지(171)의 측면에 접촉되어 있는 제1 스테이지 스토퍼(172)가 회전하면서 구동바퀴(120)가 회전하게 된다. 이때, 제2 확장 스테이지(192)도 같은 방식으로 회전하게 된다.
이러한 상황에서 구동바퀴(120)가 장애물 등으로 인하여 회전이 제한되더라도, 구동모터(150)는 계속해서 회전력을 전달한다. 구동모터(150)가 회전하면 웜휠 기어(162), 구동축(181), 제1 및 제2 확장 스테이지(171, 191)가 모두 회전한다. 이때, 구동바퀴(120)는 회전을 하지 못하기 때문에, 제1 및 제2 스테이지 스토퍼(172, 192)가 각각의 제1 및 제2 스테이지 가이드(173, 193)를 따라 외주 방향으로 이동한다.
제1 및 제2 스테이지 스토퍼(172, 192)가 외주 방향으로 움직이면, 제2 스테이지 스토퍼(192)는 구동바퀴(120)가 커지는 효과를 나타내게 된다. 이런 기능을 통해 장애물(200)을 승월하고 전동 휠체어(100)는 이동할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어에 따르면, 전동 휠체어 주행시 구동바퀴가 문턱, 과속방지턱, 도로 인도의 경계석 등의 장애물을 만났을 때, 구동바퀴의 내측에 배치된 보조바퀴가 구동바퀴의 직경보다 크게 확장됨으로써 장애물을 용이하게 승월함으로써, 사용자가 전동 휠체어를 보다 용이하게 이동시킬 수 있다. 또한, 전동 휠체어 주행시 구동바퀴가 장애물을 만났을 때, 구동모터로부터 제공되는 구동력을 이용하여 휠체어의 구동을 중단하지 않은 상태에서 신속하게 장애물을 승월할 수 있다.
한편, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어의 구동바퀴, 보조바퀴 어셈블리, 감속기 어셈블리 및 구동모터의 조립 과정을 예시하는 도면들이다.
도 7의 a)는 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어의 구동바퀴(120) 내에 상기 제1 확장 스테이지(171), 제1 스테이지 스토퍼(172), 제1 스테이지 가이드(173) 및 구동축(181)이 조립된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 7의 b)는 그 평면도이다.
도 8의 a)는 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어에서, 상기 구동축(181)에 제2 스테이지용 플레이트(194)가 조립된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 8의 b)는 그 평면도이다.
도 9의 a)는 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어에서, 제2 스테이지용 플레이트(194) 상에 상기 제2 확장 스테이지(191), 상기 제2 스테이지 스토퍼(192) 및 상기 제2 스테이지 가이드(193)가 조립된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 9의 b)는 그 평면도이다.
도 10의 a)는 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어에서, 상기 제2 확장 스테이지(191), 상기 제2 스테이지 스토퍼(192) 및 상기 제2 스테이지 가이드(193)가 조립된 상태에서 감속기 어셈블리(160)의 웜 기어(161) 및 웜휠 기어(162)가 조립되고, 또한, 구동모터(150)가 상기 웜 기어(161)에 조립된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 10의 b)는 그 평면도이다.
한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어가 장애물을 만나서 정지한 상태를 예시하는 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어가 장애물을 승월하는 상태를 예시하는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어가 소정 높이(H)의 장애물(200)을 만난 경우, 구동 바퀴(120)가 일시 정지한 상태가 된다.
이후, 본 발명의 실시예에 따른 장애물을 승월할 수 있는 전동 휠체어는, 도 12에 도시된 바와 같이, 전동 휠체어 사용자가 주행 중 장애물을 만나 구동바퀴(120)가 장애물에 걸려 승월할 수 없을 경우, 제2 확장 스테이지(191), 제2 스테이지 스토퍼(192) 및 제2 스테이지 가이드(193)로 구성되어 직경 변화(확장)가 가능한 보조바퀴 어셈블리(160)가 자동으로 동작함으로써 장애물을 용이하게 승월할 수 있게 해준다. 상기 장애물(200)을 승월하게 되면, 전술한 스프링에 의해 제2 스테이지 스토퍼(192)가 즉시 원래 상태로 복귀하게 된다. 즉, 상기 보조바퀴 어셈블리(160)는 장애물(200)을 만난 경우에만 자동으로 동작하게 되며, 전동 휠체어는 신속하게 주행을 계속할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 전동 휠체어 위주로 설명을 하였지만 다른 이동 기구에도 동일한 방식으로 적용이 가능하고, 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.
110: 조향바퀴(전방 휠)
120: 구동바퀴(구동 휠)
121: 휠 어셈블리
130: 하부 프레임
140: 상부 프레임
150: 구동모터
160: 감속기 어셈블리
161: 웜 기어(Worm Gear)
162: 웜휠 기어(Worm Wheel Gear)
171: 제1 확장 스테이지(Enlarge Stage)
172: 제1 스테이지 스토퍼(Stage Stopper)
173: 제1 스테이지 가이드(Stage Guide)
174: 스테이지 스페이서(Stage Spacer)
181: 구동축(Axle Shaft)
182a, 182b 182c: 삽입 키(Key)
191: 제2 확장 스테이지
192: 제2 스테이지 스토퍼
193: 제2 스테이지 가이드
194: 제2 스테이지용 플레이트
195: 플레이트 포스트
200: 장애물

Claims (10)

  1. 프레임의 전면 하부에 배치되는 한 쌍의 조향바퀴;
    상기 프레임의 후면 하부에 배치되며, 구동축과 연결되어 상기 구동축으로부터 전달되는 구동력을 전달받아 상기 프레임을 전후 방향으로 이동시키는 한 쌍의 구동바퀴;
    상기 구동바퀴를 전후 방향으로 이동시키는 구동력을 생성하는 구동모터;
    웜 기어(Worm Gear) 및 웜휠 기어(Worm Wheel Gear)로 이루어지고, 상기 구동모터에 체결되어 구동력을 전달하는 감속기 어셈블리;
    상기 감속기 어셈블리 및 상기 구동바퀴 사이에 연결되어, 상기 감속기 어셈블리로부터 전달되는 구동력에 의해 상기 구동바퀴를 회전시키는 구동축; 및
    상기 구동축에 체결되어 상기 감속기 어셈블리로부터 전달되는 구동력에 의해 구동되며, 휠체어의 주행 중에 장애물을 만난 경우, 직경이 확장(enlarge)되는 보조바퀴 어셈블리를 포함하며,
    상기 보조바퀴 어셈블리는,
    상기 구동축에 체결되어 함께 회전하는 제1 확장 스테이지(Enlarge Stage);
    상기 프렘임의 주행 중에 상기 제1 확장 스테이지의 회전에 의해 외주 방향으로 확장하는 제1 스테이지 스토퍼(Stage Stopper);
    상기 제1 스테이지 스토퍼가 외주 방향으로 확장되도록 가이드하는 제1 스테이지 가이드(Stage Guide);
    상기 구동축 상에 체결되어 함께 회전하는 제2 확장 스테이지;
    주행 중에 장애물을 만난 경우, 상기 제2 확장 스테이지의 회전에 의해 외주 방향으로 확장하는 제2 스테이지 스토퍼;
    상기 제2 스테이지 스토퍼가 외주 방향으로 확장되도록 가이드하는 제2 스테이지 가이드; 및
    상기 구동축에 체결되어, 상기 제2 스테이지 스토퍼 및 상기 제2 스테이지 가이드를 체결시키는 제2 스테이지용 플레이트(Plate)
    를 포함하는 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스테이지 스토퍼는 상기 제1 확장 스테이지와 선접촉(line contact)하며 상기 제1 스테이지 가이드에 의해 그 위치가 결정되며, 상기 제1 확장 스테이지가 회전함에 따라 상기 구동바퀴를 회전시키는 것을 특징으로 하는 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스테이지 스토퍼와 상기 제1 스테이지 가이드 사이에 배치되어 상기 제1 스테이지 스토퍼에게 복원력을 제공하는 제1 스프링을 추가로 포함하는 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스테이지 스토퍼는 상기 제2 확장 스테이지와 선접촉하며 주행중에 상기 구동바퀴가 장애물에 걸려 회전하지 못하는 경우, 상기 구동모터에서 전달되는 구동력을 이용하여 외주 방향으로 확장되어 상기 장애물을 승월하는 것을 특징으로 하는 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 확장 스테이지용 플레이트와 상기 제1 확장 스테이지 사이의 간격을 유지시키는 플레이트 포스트(Plate Post)를 추가로 포함하는 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스테이지 스토퍼와 상기 제2 스테이지 가이드 사이에 배치되어 상기 제2 스테이지 스토퍼에게 복원력을 제공하는 제2 스프링을 추가로 포함하는 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 확장 스테이지 및 상기 제2 확장 스테이지 사이의 간격을 유지시키기 위한 스테이지 스페이서(Stage Spacer)를 추가로 포함하는 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 확장 스테이지가 상기 구동축에 조립되도록 삽입되는 제1 삽입 키(Key);
    상기 제2 확장 스테이지가 상기 구동축에 조립되도록 삽입되는 제2 삽입 키; 및
    상기 웜휠 기어가 상기 구동축에 조립되도록 삽입되는 제3 삽입 키
    를 추가로 포함하는 장애물을 승월할 수 있는 이동 기구.
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