KR101598132B1 - 중심축이 없는 전동 휠체어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중심축이 없는 전동 휠체어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휠체어 바퀴의 중심축이 없고 스프라켓 휠의 감속비를 이용하여 보다 큰 힘으로 회전력을 발생시켜 휠체어를 효율적으로 구동함과 동시에 무게 중심이 휠체어 바퀴의 저부에 위치하게 함으로써 전복될 위험없이 안정적으로 구동될 수 있도록 한 중심축이 없는 전동 휠체어에 관한 것이다.
본 발명의 구조는 휠체어의 본체에 고정되는 바퀴 프레임과 상기 바퀴 프레임의 외주연에 베어링을 매개로 회전되는 휠 림(wheel rim)과 타이어로 구성된 전동 휠체어에 있어서, 상기 타이어가 설치된 휠 림(wheel rim)의 외측부에 체인이 일체로 고정 설치되고, 상기 바퀴 프레임의 내측에는 전동모터의 구동축에 설치한 제1스프라켓 휠과 체인으로 연결된 제2 스프라켓 휠에 일체로 설치한 제3 스프라켓 휠을 상기 휠 림의 체인에 결합시켜 상기 전동모터의 구동시에 스프라켓 휠의 감속 회전비에 의한 감속된 힘으로 바퀴 프레임이 고정된 상태에서 휠 림과 타이어만을 회전시켜서 안정적으로 휠체어를 구동시키게 되는 것이다.

Description

중심축이 없는 전동 휠체어{Electric wheelchair does not have a central axis}

본 발명은 중심축이 없는 전동 휠체어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바퀴의 중심축이 없이 스프라켓 휠의 감속 회전비(回轉比, speed ratio)를 이용하여 보다 큰 힘으로 회전력을 발생시켜 휠체어를 효율적으로 구동함과 동시에 무게 중심이 바퀴의 저부(底部)에 위치하게 됨으로써 전복될 위험이 없이 안정적으로 구동될 수 있도록 한 중심축이 없는 전동 휠체어에 관한 것이다.

일반적으로 휠체어는 신체장애자나 환자 또는 거동이 불편한 노약자가 앉은 상태에서 용이하게 이동할 수 있도록 도와주는 의료보조기구로서 보조자가 휠체어를 밀어 바퀴를 구동시키는 수동 휠체어와 전동장치를 이용하여 전동으로 바퀴를 구동시키는 전동 휠체어로 구분된다.

이러한 수동 휠체어나 전동 휠체어는 바퀴의 중심축을 중심으로 바퀴 전체가 회전하여 구동되므로 휠체어의 하중을 지탱하는 무게 중심점이 바퀴의 중심축에 있게 되어 휠체어가 경사진 길에서 구동하거나 다른 물체와 충돌시 중심을 잃고 휠체어가 전복될 수 있는 사고의 우려가 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 본원 출원인이 출원하여 실용신안등록으로 등록된 '역회전 방지장치가 설치된 바퀴(등록번호:20-0372830)'가 제안되었다.

상기 역회전 방지장치가 설치된 바퀴는 휠체어의 고정 프레임에 설치된 둘레면에 다수개의 롤러들이 설치된 롤러 프레임과 상기 롤러 프레임에 위치하여 핸들을 작동함에 따라 상기 롤러에 의하여 회전 운동하는 휠 림 및 타이어로 구성되어 중심축을 사용하지 않고, 내륜에 해당되는 롤러 프레임은 휠체어에 고정된 상태에서 외륜에 해당되는 휠 림(wheel rim)과 타이어만이 롤러의 도움을 받아 바퀴가 회전되게 함으로써 중심축이 없이 휠체어를 이동시킬 수 있게 하고, 특히 무게중심이 바퀴의 하부에 있게 됨으로써 보다 안정적으로 구동될 수 있게 한 것이다. 상기 선 고안은 바퀴와 함께 회전되는 휠 림의 회전운동을 다수개의 롤러가 보조하여 중심축이 없이도 바퀴가 굴러가게 한 것으로, 무게 중심점이 지면쪽에 위치되어 보다 안정적인 구조를 제공할 수 있는 것이다. 그러나, 다수개의 롤러를 사용하는 구조가 복잡하고, 핸들을 잡고 수동식으로 이동하는 구조이므로 휠체어를 움직이는데 힘이 많이 드는 문제점과 급정거를 하기 위하여 휠체어를 정지시키는 브레이크 장치가 설치되지 않은 문제점이 있었다.

그리고, 종래 휠체어의 문제점을 개선하고자 본원 출원인이 출원한 '센터축이 없는 바퀴(출원번호:20-2008-0009833)'는 휠체어의 하중을 지탱하고 이동을 원활하게 하는 바퀴의 구조를 개선한 것으로, 이동수단의 양측 가이드에 체결되는 프레임과 이 프레임의 외주면에 베어링부가 설치되고, 상기 베어링부의 외측에서 핸들의 작동에 따라 회전운동을 하는 휠 림과 타이어를 구성되며, 상기 휠 림의 내면에는 역회전 방지장치를 장착한 구조로 되는 것이다. 이러한 구조는 바퀴의 회전력을 증대시키고 무게중심이 바퀴의 하부에 위치하여 전복 사고를 방지할 뿐만 아니라 경사면에서도 역회전 방지장치에 의하여 미끄러짐을 방지할 수 있게 됨으로써 안전사고를 예방할 수 있도록 구성된 것이다. 그러한 이 장치의 문제점으로, 첫째, 베어링 홈에 베어링을 삽입하기가 어렵고, 둘째, 상기 베어링 홈에 베어링 커버를 삽입하거나 또는 베어링 커버를 분리하여 탈거하기가 힘이 들어 바퀴의 제작시간이 많이 소요되고, 셋째, 상부기어를 센터축에 설치함으로써 상기 휠체어의 바퀴를 구동하는데 많은 힘이 소요되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하고자 안출한 것으로써, 중심축이 없이 구동하는 휠체어를 구성함에 있어서, 전동모터의 회전력을 스프라켓 휠의 감속 회전비에 의하여 바퀴를 직접 회전시킬 수 있게 하여 큰 힘으로 중심축이 없이 바퀴만을 구동시켜서 안정성 있게 휠체어를 구동함으로써 전복사고를 방지할 수 있는 전동휠체어를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 본원 출원인이 출원한 '센터축이 없는 바퀴(출원번호:20-2008-0009833)'에서의 문제점, 즉, 1) 베어링 홈에 베어링을 삽입하기가 어렵고, 2) 상기 베어링 홈에 베어링 커버를 삽입하거나 또는 베어링 커버를 분리하여 탈거하기가 힘이 들어 바퀴의 제작시간이 많이 소요되고, 3) 상부기어를 센터축에 설치함으로써 상기 휠체어의 바퀴를 구동시에 많은 힘이 소요되는 등의 문제점을 해결할 수 있는 전동휠체어를 제공하는 것이다.

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본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 중심축이 없는 휠체어의 기술적인 특징은 휠체어의 본체에 고정되는 바퀴 프레임과; 상기 바퀴 프레임의 외주연에 베어링을 매개로 하여 회전되는 휠 림(wheel rim)과; 타이어로 구성된 휠체어에 있어서, 상기 타이어가 설치된 휠 림의 외측부에 체인을 일체로 고정 설치하고, 상기 바퀴 프레임의 내측에는 전동모터의 구동축에 설치한 제1 스프라켓 휠과 체인으로 연결되는 제2 스프라켓 휠에 제3 스프라켓 휠을 일체로 형성하면서, 상기 제3 스프라켓 휠을 휠 림에 고정 설치된 상기 체인에 결합시켜서, 바퀴 프레임은 고정된 상태에서 전동모터의 동력이 스프라켓 휠의 감속된 회전비로 전달되어 휠 림과 타이어만을 회전시켜서 안정적으로 휠체어를 구동시키게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 베어링 홈을 별도로 구비하지 않고 바퀴 프레임과 휠 림의 사이에 리테이너에 취부된 베어링을 설치하면서 외면을 분해 가능한 커버로서 조립함으로써 베어링을 교체하는 작업을 간편하게 할 수 있게 되는 것을 기술적인 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 좌대의 하부에 지면과 수평으로 고정관이 설치되고, 상기 고정관에 삽입되는 지지바에는 보조바퀴를 설치하면서, 보조바퀴가 위로 회전될 수 있도록 상기 고정관의 앞쪽에 절개부가 형성되고, 상기 보조바퀴가 위로 회전할 때 지지바의 뒷쪽 단부가 회전하여 지면에 접촉됨으로써 휠체어가 앞으로 넘어져 전복되는 것을 방지함에 따라 안전사고를 방지할 수 있는 중심축이 없는 휠체어를 제공한다.

본 발명에 따르면 베어링 홈을 별도로 구비하지 않고 바퀴 프레임과 휠 림의 사이에 리테이너에 취부함으로써 큰 힘을 들이지 않고도 원활하게 구동될 뿐만 아니라 스프라켓 휠의 감속된 회전비에 의하여 바퀴 전체를 회전시켜서 휠체어를 전동식으로 구동하므로 무게중심이 지면쪽에 위치하여 안정적으로 휠체어를 이동할 수 있으며 베어링의 파손시 바퀴 전체를 분해하지 않고 베어링 부분만을 교체할 수 있어 수리도 용이할 뿐 아니라 보조 바퀴에 의해 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 휠체어의 예시 사시도
도 2는 바퀴와 구동장치의 결합 구조를 도시한 정면도
도 3은 바퀴의 종단면도
도 4는 리테이너에 설치된 볼베어링의 단면도
도 5는 리테이너에 설치된 원통 베어링의 단면도
도 6은 휠체어의 운행시 보조바퀴 사용 상태 설명도
도 7은 보조바퀴의 회동 작동 설명도
도 8은 휠체어 측면의 예시도

이하 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명은 휠체어(100)의 본체(1)에 고정되는 바퀴 프레임(2)과 상기 바퀴 프레임(2)의 외주연에 베어링(200)을 매개로 회전되는 휠 림(300)과 타이어(400)로 구성된 것에 있어서, 상기 타이어(400)가 설치된 휠 림(300)의 외측부에 체인(3)을 일체로 고정 설치하고, 상기 바퀴 프레임(2)의 내측에는 전동모터(4)의 구동축(4')에 설치한 제1 스프라켓 휠(5)와 체인벨트(6)로서 연결된 제2 스프라켓 휠(7)에 제3 스프라켓 휠(8) 일체로 형성하여, 상기 제3 스프라켓 휠(8)을 상기 휠 림(300)의 체인(3)에 결합시켜서, 바퀴 프레임(2)은 고정된 상태에서 전동모터(4)의 동력이 제1 스프라켓 휠(5), 제2 스프라켓 휠(7) 및 제3 스프라켓 휠(8)의 감속된 회전비에 의하여 휠 림(300)과 타이어(400)만을 회전시켜서 안정적으로 휠체어(100)가 구동될 수 있게 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바퀴 프레임(2)은 휠체어(100)의 본체(1)에 고정되고, 이의 외주연에 타이어(400)가 부착된 휠 림(300)이 회전가능하게 설치되는데, 바퀴 프레임(2)과 휠 림(300)사이에는 베어링(200)이 개재되어 베어링(200)을 매개로 휠 림(300)이 원활하게 회전된다.

따라서, 본 발명은 바퀴 프레임(2)이 고정된 상태에서 휠 림(300)만이 회전되어 타이어(400)가 지면과 접촉되면서 이동 가능하게 되므로 안정적으로 주행할 수 있게 되므로, 종래의 바퀴 중간에 설치된 중심축을 중심으로 회전되는 것에 비하여 효율성이 대폭적으로 증가하게 된다.

상기 휠 림(300)의 외측부에는 체인(3)이 일체로 고정 설치되고, 이에 전동모터(4)의 동력을 전달받는 제3 스프라켓 휠(8)이 결합되어 있으므로, 바퀴 프레임(2)내측에 설치된 전동모터(4)를 작동시키면 구동축(4')에 설치된 제1 스프라켓 휠(5)와 체인벨트(6)로서 연결된 제2 스프라켓 휠(7)를 회전시키게 되고, 이와 동시에 제2 스프라켓 휠(7)에 설치된 제3 스프라켓 휠(8)을 회전시킴에 따라 이와 결합된 체인(3)을 회전시켜서 타이어(400)를 구동시킴으로 휠체어(100)는 전동으로 주행할 수 있게 된다.

여기서 전동모터(4)의 구동축(4')에 설치되는 제1 스프라켓 휠(5)과 체인벨트(6)로서 연결된 제2 스프라켓 휠(7)은 제1 스프라켓 휠(5)보다 많은 톱니를 가지도록 큰 지름으로 형성되고, 상기 제2 스프라켓 휠(7)에 일체로 고정된 제3 스프라켓 휠(8)은 제2 스프라켓 휠(7)보다 많은 톱니수를 가지도록 큰 지름으로 형성된다.
따라서, 전동모터(4)를 회전력이 스프라켓 휠의 감속된 회전비에 의하여 휠 림(300)과 타이어(400)만을 회전시켜 구동하게 되어 보다 큰 힘으로 바퀴를 구동시키게 될 뿐만 아니라 바퀴 전체에 회전력이 부여되면서 지면과 접촉하여 회전되므로 무게 중심이 휠체어 전체에 있게 됨에 따라 안정성을 확보하게 되는 것이다.

이 때 타이어(400)에 부착된 휠 림(300)의 회전력은 바퀴 프레임(2)과의 사이에 개재된 베어링(200)에 의해서 더욱 증가 되는데, 본 발명의 베어링(200)은 도 4 내지 도5에 도시된 바와 같이 볼베어링(200a) 또는 원통형 베어링(200b)이 종래의 베어링 홈을 가진 구조 대신에 베어링 홈이 없는 구조로 되면서, 리테이너(9)에서 빠지지 않도록 취부되어 바퀴 프레임(2)과 휠 림(300)의 사이에 설치되고, 양측 면을 분해 가능한 커버(10)로 조립하게 된다.
이러한 구조는 베어링(200)이 종래와 같이 볼이 안치되는 홈을 형성한 시트에 설치되지 않고, 바퀴 프레임(2)과 휠 림(300)의 평면상에서 회전됨에 따라 휠 림(300)의 회전이 보다 원활하고 베어링(200)의 파손이나 윤활유를 주입시 종래와 같이 베어링 어셈블리 전체를 분해하지 않고 커버(10)를 분해하고 베어링(200)이 취부된 리테이너(9) 전체를 빼내어 교체하거나 수리하면 되므로 매우 편리하다.

도 4는 볼 베어링(200a)이 리테이너(9)에 취부된 구조이며, 도 5는 원통형 베어링(200b)이 리테이너(9)에 취부된 구조를 도시하고 있다.

이들 볼 베어링(200a)와 원통형 베어링(200b)은 다 같이 바퀴 프레임(2)과 휠 림(300)의 평면 사이에 개제되어 타이어(400)의 원활한 회전을 가능하게 하는 것이다.

또한, 본 발명은 좌대 하부에 보조바퀴(13)를 전단부 및 후단부에 설치하여 휠체어의 주행시 휠체어가 넘어져서 전복되는 것을 방지하고 정차시 전동모터의 오프(off)함으로써 제동하는 것을 보조하여 사이드 브레이크 역할을 할 수 있도록 구성된다.

보조바퀴(13)는 지지바(14)에 취부되고, 상기 지지바(14)는 통상적인 보조발판(16)이 설치되어 휠체어(100)의 좌대 하부에 지면과 수평으로 설치되는 고정관(11)의 내부로 삽입되고 이탈될 수 있게 되고, 고정관(11)의 선단에는 지지바(14)를 회전시킬 수 있는 절개부(12)가 형성되어 지지바(14)가 판(15)으로 고정된다.
이러한 구조는 앞쪽 보조바퀴(13)를 위로 회전시키면 지지바(14)의 뒷쪽 단부가 절개부(12)에서 회전하여 지면에 접촉됨으로써 안정성이 유지되는 것이다.

따라서 평소 주행시에는 도 6과 같이 지지바(14)를 지면과 수평으로 유지하면서 후단은 고정관(11)의 내부로 삽입시켜서 보조바퀴(13)를 지면과 접촉시킨 후 주행하면 휠체어가 앞으로 쏠려 넘어지는 것을 방지할 수 있게 되어 휠체어를 안전하게 운행할 수 있고,또 정지시에는 안정되게 세워 놓을 수 있게 된다.

그리고, 보조바퀴(13)가 필요하지 않을 때에는 도 7과 같이 보조바퀴(13)를 설치한 지지바(14)를 고정관(11)으로부터 앞으로 약간 빼내어 위로 회전시키면 지지바(14)가 절개부(12)를 통해 회전되어 세워지면서 단부가 지면에 접촉하게 되므로 사이드 브레이크 기능과 같이 안정적으로 세워 놓을 수 있게 되는 것이다.

이와같은 본 발명에 따르면 스프라켓 휠의 감속 회전비를 이용하여 바퀴 전체를 회전시켜 휠체어(100)를 구동시키므로 종래에 중심축을 중심으로 바퀴가 회전되는 구조에 비하여 보다 안정적이고, 보조바퀴(13)에 의해 휠체어(100)를 보다 안정성 있게 운행할 뿐 아니라 안전하게 정차시킬 수도 있고, 베어링의 교체와 수리를 매우 간편하게 할 수 있는 장점이 있다.

1: 본체 2: 바퀴 프레임
3: 체인 4: 전동모터
4': 구동축 5: 제1 스프라켓 휠
6: 벨트 7: 제2 스프라켓 휠
8: 제3 스프라켓 휠 9: 리테이너
10: 커버 11: 고정관
12: 절개부 13: 보조바퀴
14: 지지바 15: 핀
16: 발판 100: 휠체어
200: 베어링 200a: 볼 베어링
200b: 원통형 베어링 300: 휠 림
400: 타이어

Claims (5)

1. 본체(1)에 고정되는 바퀴 프레임(2)의 외주연에 타이어(400)가 형성된 휠 림(300)이 베어링(200)으로 회전되는 휠체어(100)에 있어서,
   상기 휠 림(300)의 외측부에 체인(3)이 일체로 고정 설치되고, 상기 바퀴 프레임(2)의 내측에는 전동모터(4)의 구동축(4')에 설치되는 제1 스프라켓(5)와 제2 스프라켓(7)이 체인벨트(6)로 연결되면서, 상기 제2 스프라켓(7)에 일체로 설치되는 제3 스프라켓(8)이 상기 휠 림(300)에 고정된 체인(3)에 결합되어 감속된 동력으로 휠체어(100)를 구동시키게 되고,
   상기 베어링(200)은 베어링 홈을 제거한 상태의 베어링 홈이 없는 구조로 베어링(2)을 구성하면서, 볼베어링(200a) 또는 원통형 베어링(200b)이 빠지지 않도록 바퀴 프레임(2)과 휠 림(300)의 사이에서 분해 가능한 커버(10)로 조립되며,
   보조바퀴(13)와 발판(16)이 부착된 지지바(14)가 휠체어(100)의 좌대 하부에 설치된 고정관(11)의 선단 절개부(12)에 핀(15)으로 설치되어 고정관(11)의 내부로 삽탈 되면서 절개부(12)를 통해 상하로 회전 가능하게 설치되어, 운행시에는 지지바(14)의 후단을 고정관(11)의 내부로 삽입시켜서 보조바퀴(13)가 지면에 접촉되게 하고, 운행하지 않을 때에는 지지바(14)를 고정관(11)에서 앞으로 빼내어 절개부(12)를 통하여 회전시켜서 지지바(14)의 후단부가 지면에 접촉하게 되어 안정되게 정차시킬 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 중심축이 없는 전동 휠체어.
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