KR101801273B1 - 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

개시되는 발명은 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치에 관한 것으로서, 아우터 림 및 상기 아우터 림에 대해 원주 방향을 따라 이동할 수 있도록 분리 형성된 이너 림을 포함하는 핸드 림;과, 상기 아우터 림에 대해 상기 이너 림을 탄력적으로 고정하도록 상기 아우터 림과 이너 림을 연결하는 적어도 하나 이상의 탄성 부재;와, 일단이 상기 이너 림에 고정되고, 타단은 상기 아우터 림을 관통하여 연장되어 있는 연동 와이어; 및 상기 연동 와이어의 타단에 연결된 브레이크 슈;를 포함하고, 상기 핸드 림으로부터 연장된 상기 연동 와이어의 길이가 감소하였을 때 상기 브레이크 슈가 작동하는 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치에 관한 것이다.

Description

휠체어용 핸드 림 브레이크 장치{Hand rim brake device for wheelchair}

본 발명은 휠체어용 브레이크 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 휠체어의 바퀴에 장착되는 핸드 림의 조작만으로 휠체어의 제동을 제어할 수 있도록 함으로써 휠체어로 이동하는 중에 감속이나 제동이 긴급히 필요한 상황에서도 빠르게 대처할 수 있는 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치에 관한 것이다.

노약자, 장애인 등 거동이 불편한 자들을 위한 이동수단으로 사용되는 휠체어의 사용상 편의성을 향상시키기 위해 다양한 형태의 휠체어가 개발되고 있으며, 특히 휠체어의 개발에 있어 사용자의 안전을 배려하는 것에 많은 관심을 가지게 된다. 이는 거동에 불편이 없는 사람에게는 큰 문제가 되지 않을 사소한 상황이 휠체어에 앉아 있는 사용자에게는 큰 사고로 이어질 수도 있기 때문이다.

휠체어 사용시 사고가 발생하기 쉬운 상황은 휠체어를 세운 상태에서 몸을 움직여 다른 의자나 침대 등으로 이동할 경우이거나 휠체어를 운전하고 있는 상황에서 급히 제동을 해야 할 상황 등을 들 수 있다.

전자의 경우에는 기존에도 핸드 브레이크로 휠체어의 바퀴가 돌아가지 않도록 고정함으로써 사고의 위험을 줄이고 있으며, 예를 들어 특허문헌 1의 "브레이크 부착 휠체어"와 같이 사용자의 착석 상태에서 일어날 때 작동 벨트가 탄성에 의해 들려지면서 작동 벨트에 연동하는 연결 링크에 의해 브레이크가 작동되도록 함으로써 자동으로 휠체어가 움직이지 않도록 하는 기술도 제안된 바 있다.

후자의 경우에는 일반적으로 사용자가 휠체어의 바퀴에 장착되어 있는 핸드 림을 강하게 움켜잡는 마찰력으로 제동을 하여 왔다. 그러나, 핸드 림을 강하게 잡아 제동을 할 경우 손바닥에 작용하는 마찰열로 인해 화상 등의 부상을 당할 위험이 있으며, 완력이 부족한 사람은 스스로는 충분한 제동력을 만들지 못한다는 등의 여러 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 기술이 여럿 소개되어 있는데, 이들 기술의 대부분은 휠체어가 일정 속도 이상으로 너무 빨라질 경우를 대비하여 속도를 감속하는 것이었다. 예를 들면, 특허문헌 2의 "와전류 브레이크가 구비된 휠체어"가 있는데, 특허문헌 2의 기술은 바퀴와 함께 회전하는 전도성 재질의 금속판과, 상기 금속판에 인접하게 배치되는 자석과, 휠체어의 본체에 장착되고 자석을 금속판과 대면하도록 이동시키는 이동부재 및 상기 이동부재를 작동시키는 작동부로 이루어져 있으며, 작동부가 수동형일 경우에는 레버로, 자동형일 경우에는 속도센서에 연동하는 모터를 이용하여 자석을 금속판에 인접시킴으로써 와전류에 의해 바퀴의 회전력이 감속되는 것을 특징으로 한다.

그러나, 특허문헌 2의 기술은 수동으로 작동할 경우에는 핸드 림에서 손을 떼고 레버를 작동하여야 하기 때문에 시간적인 지연이 발생할 수밖에 없으며, 바퀴의 회전 속도가 느려짐에 따라 금속판에 발생하는 와전류가 약해지기 때문에 시간이 갈수록 제동력이 약해지는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 2의 기술을 자동으로 구현할 경우에도 문제는 있는데, 구조가 복잡하고 여러 전기기구와 전자 제어장치가 필요하여 브레이크 장치 자체의 가격이 상승하게 된다. 또한, 자동으로 작동하면 휠체어의 속도에 비례하여 제동력이 올라가는 방식이어서, 어느 정도 느린 속도에서 급한 제동이 필요한 경우에는 별다른 대응 방법이 없어 결국 완력을 사용할 수밖에 없다.

따라서, 기존 휠체어의 구조를 크게 바꾸지 않고도 설치가 가능하고, 브레이크 장치의 구조가 간단하여 고장의 위험도 낮고 가격까지 저렴하며, 사용자가 화상 등의 부상을 입을 염려도 낮고, 무엇보다도 위급한 상황에서 지연 없이 신속하게 제동을 수행할 수 있는 새로운 방식의 휠체어용 브레이크 장치를 개발할 필요성이 높다.

한국등록특허 제10-1406496호 (2014.06.12 공고) 한국등록특허 제10-1440447호 (2014.09.18 공고)

본 발명은 기존 휠체어의 구조를 크게 바꾸지 않고도 설치가 가능하고, 브레이크 장치의 구조가 간단하며, 사용자가 완력을 사용하여 제동을 수행하더라도 부상을 입을 염려가 낮고, 위급한 상황에서 지연동작 없이 신속하게 제동을 수행할 수 있는 휠체어용 브레이크 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치는, 아우터 림 및 상기 아우터 림에 대해 원주 방향을 따라 이동할 수 있도록 분리 형성된 이너 림을 포함하는 핸드 림;과, 상기 아우터 림에 대해 상기 이너 림을 탄력적으로 고정하도록 상기 아우터 림과 이너 림을 연결하는 적어도 하나 이상의 탄성 부재;와, 일단이 상기 이너 림에 고정되고, 타단은 상기 아우터 림을 관통하여 연장되어 있는 연동 와이어; 및 상기 연동 와이어의 타단에 연결된 브레이크 슈;를 포함하고, 상기 핸드 림으로부터 연장된 상기 연동 와이어의 길이가 감소하였을 때 상기 브레이크 슈가 작동하게 된다.

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본 발명의 휠체어용 브레이크 장치는 휠체어에 앉은 사람이 이동할 때 항상 사용하는 핸드 림의 조작만으로 브레이크를 작동시킬 수 있기 때문에 브레이크 조작에 지연동작이 없고, 따라서 신속하게 제동을 수행할 수 있다. 즉, 바퀴에 장착된 핸드 림으로 바퀴를 돌리거나 세우는 모든 동작을 할 수 있기 때문에 위급한 상황에서 지연 없이 곧바로 제동을 할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치는 그 주요 부품이 모두 핸드 림 상에 배치되어 있기 때문에 기존의 휠체어에 적용하더라도 설계 변경이 별로 필요 없다는 장점을 가진다.

그리고, 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치로 제동을 할 때 손바닥 전체가 아닌 손가락 마디 부분에만 힘을 주기 때문에 마찰열로 인한 화상을 당할 위험도 매우 낮아진다는 이점도 있다.

도 1은 본 발명의 핸드 림 브레이크 장치가 장착된 휠체어를 도시한 측면도.
도 2는 본 발명의 핸드 림 브레이크 장치를 도시한 평면도.
도 3은 도 2의 핸드 림 브레이크 장치의 단면 구조를 도시한 도면.
도 4는 핸드 림 브레이크 장치를 완전히 파지한 상태를 도시한 도면.
도 5는 핸드 림 브레이크 장치를 이용하여 제동을 하기 위해 손가락 마디로 이너 림만을 잡아당긴 상태를 도시한 도면.
도 6은 핸드 림 브레이크 장치로부터 연장된 연동 와이어가 브레이크 슈와 연결된 일 실시형태를 도시한 도면.
도 7은 링크 기구를 이용하여 연동 와이어와 브레이크 슈를 연결한 구조로서, 브레이크가 해제된 상태를 도시한 도면.
도 8은 도 7의 상태에서 이너 림만을 잡아당겨 브레이크 슈를 작동시킨 상태를 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시형태를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다. 또한 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부여할 것이며, 도면을 참조할 때에는 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등이 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있음을 고려하여야 한다.

그리고, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 개재되면서 간접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고도 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 핸드 림 브레이크 장치(200)가 장착된 휠체어(10)를 도시한 측면도다. 도시된 것과 같이, 본 발명은 시트(12), 손잡이(14), 팔걸이(16), 전륜(18)과 후륜(20), 발 받침대(24) 등을 구비한 일반적인 휠체어(10)에 적용될 수 있으며, 전륜(18)보다 훨씬 큰 후륜(20)의 외측에 장착되는 핸드 림(100)을 이용하여 제동을 할 수 있도록 구성된다.

본 발명의 핸드 림 브레이크 장치(200)에서 중요한 구성은 핸드 림(100)인데, 도 2 및 도 3에 핸드 림(100)의 구성이 상세히 도시되어 있다. 도면을 참고하여 핸드 림(100)의 구성을 상세히 설명한다.

본 발명의 핸드 림(100)은 아우터 림(110)과 이너 림(120)의 이중 구조로 되어 있는데, 특히 이너 림(120)이 아우터 림(110)에 대해 원주 방향을 따라 이동할 수 있도록 분리 형성되어 있다. 즉, 큰 바퀴 안쪽에 끼워진 작은 바퀴가 360°로 자유롭게 회전할 수 있는 구조로 볼 수 있다.

여기서, 도 3의 단면 구조에 잘 나타나 있는 것과 같이, 적어도 하나 이상의 탄성 부재(140)를 이용하여 아우터 림(110)에 대해 이너 림(120)이 탄력적으로 고정되도록 상호 연결된다. 즉, 아우터 림(110)에 대해 이너 림(120)이 자유롭게 회전하게 구성되어 있지만, 탄성 부재(140)로 인하여 아우터 림(110)과 이너 림(120) 사이에 회전 각도 상의 편차가 발생하였을 때 다시 원위치로 회복되는 힘을 받게 된다.

여기서, 원위치라 함은 탄성 부재(140)에 작용하는 탄성력이 최소로 되는 위치, 다시 말하면 탄성 부재(140)의 길이가 최소로 되는 위치를 말하며, 탄성 부재(140)는 아우터 림(110)과 이너 림(120)을 원위치로 회복시키는 복원력을 제공하게 된다. 탄성 부재(140)로는 탄성을 가진 다양한 소재가 적용될 수 있으며, 예를 들면 고무 재질의 줄이나 튜브, 금속 재질의 탄성 와이어, 또는 이들의 복합소재 등으로 만들어질 수 있다.

그리고, 일단은 이너 림(120)에 고정되고, 타단은 아우터 림(110)을 관통하여 연장되어 있는 연동 와이어(150)가 설치된다. 연동 와이어(150)는 외력에 대해 길이변화가 거의 없는 소재인 것이 바람직하다.

이러한 구조의 휠체어용 핸드 림(100)의 작동 방식을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 핸드 림(100)을 완전히 파지한 상태를 도시한 도면인데, 핸드 림(100)을 손바닥과 손가락을 모두 사용하여 꽉 움켜잡게 되면, 아우터 림(110)과 이너 림(120)은 한 몸으로 움직이게 된다. 따라서 원위치를 기준으로 할 때, 아우터 림(110)과 이너 림(120) 사이에 회전 각도 상의 편차가 없는 것이고, 이에 따라 탄성 부재(140)와 연동 와이어(150)에는 길이변화가 일어나지 않는다. 도 5의 상태는 핸드 림(100)을 움켜 잡고 돌려서 휠체어(10)를 주행시키는 상황에 해당한다.

이에 비해, 도 6은 손가락 마디만으로 이너 림(120)만을 잡아당긴 상태를 도시하고 있다. 이너 림(120)에만 잡아당기는 힘을 가하면 이너 림(120)은 정지하지만, 아우터 림(110)은 주행하는 관성에 의해 계속 앞으로 회전하게 된다. 이렇게 되면 아우터 림(110)과 이너 림(120) 사이에 회전 각도 상에 편차가 생기고, 이에 따라 탄성 부재(140)에는 편차 만큼에 대응하는 길이 신장이 일어나 전술한 복원력이 발생하게 된다.

또한, 이너 림(120)에 대해 아우터 림(110)만 앞으로 회전하였기 때문에, 일단은 이너 림(120)에 고정되면서 타단은 아우터 림(110)을 관통하여 연장된 연동 와이어(150)는, 핸드 림(100)을 기준으로 하였을 때, 그 외부로 연장(돌출)된 길이가 줄어들게 된다. 이러한 연동 와이어(150)의 길이 수축을 이용하면 브레이크의 작동이 가능하고, 따라서 도 6은 이너 림(120)만을 잡아당겨 휠체어(10)에 제동을 가하는 상황에 해당한다. 이에 대해서는 뒤에서 좀더 상세히 설명한다.

도 5의 상태에서 충분히 감속하였거나 제동을 완료하게 되면 이너 림(120)에 가하는 힘을 풀게 되고, 그렇게 되면 탄성 부재(140)에 발생하고 있었던 복원력이 작용하여 이너 림(120)과 아우터 림(110)은 원위치로 돌아오게 된다.

실시형태에 따라서는, 이너 림(120)의 내주면(지름이 작은 안쪽 면)을 따라 복수 개의 파지 돌기(122)를 형성함으로써, 손가락 마디로 이너 림(120)을 잡아당겨 정지시키는 효과를 키울 수 있다. 그리고, 핸드 림(100)의 구조상 연동 와이어(150)는 핸드 림(100)의 허브(130)를 통해 외부로 연장되도록 하는 것이 좋을 것이다.

도 6은 위와 같은 구성을 가진 본 발명의 휠체어용 핸드 림(100)을 이용하여 브레이크 장치(200)를 구성하는 일 실시형태를 도시한 것이다.

도 6의 실시형태는 브레이크 슈(210)는 휠체어(10)의 후륜 축(22)을 감싸도록 배치되어 있는 것인데, 연동 와이어(150)의 타단에 브레이크 슈(210)가 연결되어 있다. 따라서, 이너 림(120)만 정지된 도 5의 상태에서는 핸드 림(100) 바깥으로 돌출된 연동 와이어(150)의 길이가 짧아지면 연동 와이어(150)의 타단에 연결된 브레이크 슈(210)가 당겨져 제동 작용이 일어나게 된다. 물론 도 5에서 도 4의 상태로 전환, 즉 탄성 부재(140)에 의해 아우터 림(110)과 이너 림(120)의 상대 위치가 회복되면 브레이크 슈(210)는 휠체어(10)의 후륜 축(22)으로부터 이격되어 제동은 해제된다.

여기서, 도 6은 연동 와이어(150)를 이용한 브레이크 장치(200)의 일례를 도시한 것뿐이며, 예를 들어 휠체어(10)의 후륜(20) 외주면에 캘리퍼 브레이크를 설치하고 이를 작동시키는 방식과 같이 다양한 방식으로 구현이 가능하다.

또 다른 핸드 림 브레이크 장치(200)의 실시형태가 도 7 및 도 8에 도시되어 있는데, 이 실시형태는 연동 와이어(150)와 브레이크 슈(210) 사이에 링크 기구(220)가 개재되어 일례를 보여준다.

도시된 링크 기구(220)는 제1 링크(221) 및 제2 링크(222)의 두 개 링크를 포함한다.

제1 링크(221)는 회동중심(C)에 대한 일단은 연동 와이어(150)와 연결되고, 타단은 브레이크 슈(210)와 제1 와이어로 연결되어 있다. 그리고, 제2 링크(222)는 회동중심(C)에 대한 일단은 제1 와이어와 연결되면서, 타단은 브레이크 슈(210)와 제2 와이어로 연결되어 있다.

이에 따라, 핸드 림(100)으로터 연장된 연동 와이어(150)의 길이가 감소하면(도 5의 상태), 도 8과 같이 제1 링크(221)는 자신의 회동중심(C)에 대해 회전하여 제1 와이어를 잡아당겨 브레이크 슈(210)를 작동시키게 된다.

또한, 제2 링크(222)는 그 일단이 제1 와이어에 연결되어 있기 때문에 제1 링크(221)에 연동하여 회동하게 되고, 제2 링크(222)가 회동하면 타단에 연결되어 있는 제2 와이어를 잡아당겨 브레이크 슈(210)를 함께 작동시키게 된다.

이러한 링크 기구(220)는 브레이크 슈(210)를 양쪽에서 잡아당김으로써 좀더 향상된 제동 효과를 얻기 위한 것이다. 그리고, 제1 링크(221) 및 제2 링크(222)의 회동중심(C)에 배치된 리턴 스프링(S)은 도 8의 상태에서 제동이 왼료되어 연동 와이어(150)의 길이가 원상태로 돌아왔을 때 다시 도 7의 상태로 제1 링크(221) 및 제2 링크(222)를 원위치시키기 위한 것이다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예 및 실시형태가 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재내용과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

10: 휠체어 12: 시트
14: 손잡이 16: 팔걸이
18: 전륜 20: 후륜
22: 후륜 축 24: 발 받침대
100: 핸드 림 110: 아우터 림
120: 이너 림 122: 파지 돌기
130: 허브 140: 탄성 부재
150: 연동 와이어
200: 핸드 림 브레이크 장치
210: 브레이크 슈 220: 링크 기구
221: 제1 링크 222: 제2 링크
223: 제1 와이어 224: 제2 와이어
C: 회동중심 S: 리턴 스프링

Claims (10)

1. 아우터 림과, 상기 아우터 림에 대해 원주 방향을 따라 이동할 수 있도록 분리 형성된 이너 림을 포함하는 핸드 림;
   상기 아우터 림에 대해 상기 이너 림을 탄력적으로 고정하도록 상기 아우터 림과 이너 림을 연결하는 적어도 하나 이상의 탄성 부재;
   일단이 상기 이너 림에 고정되고, 타단은 상기 아우터 림을 관통하여 연장되어 있는 연동 와이어; 및
   상기 연동 와이어의 타단에 연결된 브레이크 슈;
   를 포함하고, 상기 핸드 림으로부터 연장된 상기 연동 와이어의 길이가 감소하였을 때 상기 브레이크 슈가 작동하게 되는 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 브레이크 슈는 휠체어의 후륜 축을 감싸도록 배치된 것을 특징으로 하는 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 연동 와이어와 상기 브레이크 슈 사이에 링크 기구가 개재되는 것을 특징으로 하는 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 링크 기구는,
   회동중심에 대한 일단은 상기 연동 와이어와 연결되고, 타단은 상기 브레이크 슈와 제1 와이어로 연결된 제1 링크; 및
   회동중심에 대한 일단은 상기 제1 와이어와 연결되고, 타단은 상기 브레이크 슈와 제2 와이어로 연결된 제2 링크;
   를 포함하고, 상기 핸드 림으로터 연장된 상기 연동 와이어의 길이가 감소하였을 때 상기 제1 와이어가 상기 브레이크 슈를 작동시키고, 또한 상기 제1 와이어에 연동하여 상기 제2 링크가 회동하여 상기 제2 와이어가 상기 브레이크 슈를 함께 작동시키는 것을 특징으로 하는 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 이너 림의 내주면을 따라 복수 개의 파지 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 탄성 부재는 상기 아우터 림과 상기 이너 림 사이에 회전 각도 상의 편차가 발생하였을 때 이를 회복시키기 위한 복원력을 제공하고, 상기 탄성 부재에 의해 상기 아우터 림과 상기 이너 림의 상대 위치가 회복되었을 때 상기 브레이크 슈의 작동이 해제되는 것을 특징으로 하는 휠체어용 핸드 림 브레이크 장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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