KR102459792B1 - 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임이다. 그의 구체적인 구성은 휠체어의 하부에 설치되는 기본프레임(11)이 구비되고, 기본프레임(11)의 일측에는 완충장치(20)가 장착되며, 기본프레임(11)의 타측에는 상기 완충장치(20)와 연결되는 실린더(15)가 장착되되, 상기 완충장치(20)는 제1덮개(21)가 상부에 구비되고, 제2덮개(22)가 하부에 구비되며, 상기 제1덮개(21)와 제2덮개(22)의 전방에는 제1브래킷(30)과 제2브래킷(33)이 장착되되, 제1덮개(21)의 전방은 제1브래킷(30)의 제1상부힌지부(31) 및 제2브래킷(33)의 제2상부힌지부(34)를 통해 회동 가능하게 장착되고, 제1덮개(21)의 후방은 제3브래킷(40)의 제3상부힌지부(41) 및 제4브래킷(43)의 제4상부힌지부(44)를 통해 회동 가능하게 장착되며, 제2덮개(22)의 전방은 제1브래킷(30)의 제1하부힌지부(32) 및 제2브래킷(33)의 제2하부힌지부(35)를 통해 회동 가능하게 장착되고, 제2덮개(22)의 후방은 제3브래킷(40)의 제3하부힌지부(42) 및 제4브래킷(43)의 제4하부힌지부(45)를 통해 회동 가능하게 장착되며, 상기 제1덮개(21)와 제2덮개(22)의 사이에는 코일스프링(59)이 장착되어, 노면의 진동을 실시간으로 해소함으로써, 탑승시 편안한 자세를 조성하는 구성이다.

Description

탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임{The wheelchair frame for occupant posture correction}
본 발명은 휠체어용 프레임에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높낮이 또는 요철이 있는 노면이나, 경사가 있는 노면을 따라 주행할 때, 탑승자의 자세가 편안하게 유지될 수 있도록, 노면의 굴곡과 경사면에서 전달되는 진동과 자세의 불편함을 실시간으로 해소할 수 있는 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임에 관한 것이다.
본 발명이 속하는 휠체어는 일반적으로 다리가 불편한 사람이나 몸이 약한 노약자 등이 앉은 상태에서 이동할 수 있도록 바퀴가 장착된 의자 형상이며, 노약자 또는 장애우들이 직장생활, 가정생활 및 여가 생활에 참여하는데 사용하는 단거리 이동수단이다.
높낮이 또는 요철이 잦은 노면을 따라 주행하거나, 경사가 있는 노면을 따라 주행할 때, 휠체어에 몸을 의지하고 주행하는 탑승자들은 일반적으로 불편함으로 많이 느낀다.
노면의 굴곡에서 전달되는 진동이 몸이 불편한 탑승자에게 그대로 전달됨으로써, 앉은 자세가 틀어지면서 탑승의 피로도가 급상승할 뿐 아니라, 경사진 노면을 따라 주행할 때는 경사에 따라 몸을 기울이는 것이 수월한 것이지만, 몸이 불편한 관계로 경사진 노면을 따라 몸을 기울이는 상호작용에 무리가 있는 현실이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1458988호(2014. 11. 07) 대한민국 등록특허공보 제10-1859404호(2018. 05. 18)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창안한 것으로서, 노면의 굴곡과 경사면에서 전달되는 진동과 자세의 불편함을 실시간으로 해소할 수 있는 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임의 구체적인 구성은 휠체어의 하부에 설치되는 기본프레임(11)이 구비되고, 기본프레임(11)의 일측에는 완충장치(20)가 장착되며, 기본프레임(11)의 타측에는 상기 완충장치(20)와 연결되는 실린더(15)가 장착되되, 상기 완충장치(20)는 제1덮개(21)가 상부에 구비되고, 제2덮개(22)가 하부에 구비되며, 상기 제1덮개(21)와 제2덮개(22)의 전방에는 제1브래킷(30)과 제2브래킷(33)이 장착되되, 제1덮개(21)의 전방은 제1브래킷(30)의 제1상부힌지부(31) 및 제2브래킷(33)의 제2상부힌지부(34)를 통해 회동 가능하게 장착되고, 제1덮개(21)의 후방은 제3브래킷(40)의 제3상부힌지부(41) 및 제4브래킷(43)의 제4상부힌지부(44)를 통해 회동 가능하게 장착되며, 제2덮개(22)의 전방은 제1브래킷(30)의 제1하부힌지부(32) 및 제2브래킷(33)의 제2하부힌지부(35)를 통해 회동 가능하게 장착되고, 제2덮개(22)의 후방은 제3브래킷(40)의 제3하부힌지부(42) 및 제4브래킷(43)의 제4하부힌지부(45)를 통해 회동 가능하게 장착되며, 상기 제1덮개(21)와 제2덮개(22)의 사이에는 코일스프링(59)이 장착되어, 노면의 진동을 실시간으로 해소함으로써, 탑승시 편안한 자세를 조성하는 구성이다.
본 발명에 따른 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임을 사용하게 되면, 노면의 굴곡에서 전달되는 진동이 몸이 불편한 탑승자에게 그대로 전달되는 문제점을 해결할 뿐 아니라, 경사진 노면을 따라 주행할 때, 경사도에 맞춰 몸이 기울어지도록 작동시킴으로써, 휠체어 탑승시 노면 조건에 관계없이 편안한 자세가 유지되어 휠체어 사용의 만족도를 향상시키는 현저한 효과가 발생된다.
도 1, 2는 종래 수동식 휠체어와 전동식 휠체어의 문제점을 설명하기 위한 사시도
도 3, 4는 본 발명중 완충장치의 장착 위치를 설명하기 위한 사시도
도 5, 6은 본 발명중 완충장치의 구조를 설명하기 위한 상세 사시도
도 7은 본 발명중 완충장치의 작동을 설명하기 위한 측면도
도 8, 9, 10은 본 발명중 보정모터와 좌대의 장착 위치를 설명하기 위한 사시도
도 11은 본 발명중 좌석프레임의 각도 조절을 설명하기 위한 측면도
이하, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 바람직한 실시예의 기술구성 및 효과를 설명하되, 종래 기술의 문제점과 비교하면서 설명하고, 본 발명과 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지와 부합되지 않는 부연 설명에 지나지 않을 경우 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1, 2는 종래 수동식 휠체어와 전동식 휠체어의 문제점을 설명하기 위한 사시도이다. 도 1에 도시된 휠체어는 수동식 휠체어로서, 하부에 기본프레임(11)이 구비되고, 기본프레임(11)의 상부에는 좌석프레임(12)이 장착되며, 기본프레임(11)의 후방 양측에는 구동바퀴(13)가 장착되고, 기본프레임(11)의 전방에는 소형의 종동바퀴(14)가 장착되어, 탑승자가 손으로 구동바퀴(13)를 굴리면서 주행하는 수동식 휠체어이다.
또한, 도 2에 도시된 휠체어는 전동식 휠체어로서, 전체적인 구성은 앞서 설명한 수동식 휠체어와 유사하고, 다만 기본프레임(11)의 후방 양측에 전동 모터가 내장된 전동식 구동바퀴(13)가 장착됨에 따라, 콘트롤러를 조작하여 전동으로 주행하는 것이 다를 뿐이다.
휠체어가 직장생활, 가정생활 및 여가 생활에 사용되는 단거리 이동수단이고, 몸이 불편한 사람들이 이용하는 것임을 고려할 때, 주행 과정에서 탑승 자세를 편안하게 유지시켜 피로도가 상승되지 않도록 하는 것이 중요하다.
특히, 높낮이 또는 요철이 잦은 노면을 따라 주행하거나, 경사가 있는 노면을 따라 주행할 때, 휠체어에 몸을 의지하고 있는 탑승자들은 불편함으로 많이 느낀다.
노면의 굴곡에서 전달되는 진동이 몸이 불편한 탑승자에게 그대로 전달됨으로써, 앉은 자세가 틀어지면서 탑승의 피로도가 급상승할 뿐 아니라, 경사진 노면을 따라 주행할 때는 경사에 따라 몸을 기울이는 것이 수월한 것이지만, 몸이 불편한 관계로 경사진 노면을 따라 몸을 기울이는 상호작용에 무리가 있는 현실이다.
도 3, 4는 본 발명중 완충장치(20)의 장착 위치를 설명하기 위한 사시도로서, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자, 노면의 굴곡에서 전달되는 진동을 실시간으로 해소하여 탑승자의 자세를 편안하게 유지하기 위한 구성이다.
도 3에서 보듯이, 기본프레임(11)의 일측에는 완충장치(20)가 장착되고, 기본프레임(11)의 타측에는 상기 완충장치(20)와 연결되는 실린더(15)가 장착되어, 도 4와 같이 조립됨으로써, 노면의 굴곡에서 전달되는 출렁임이 상기 완충장치(20)에 의하여 실시간으로 해소된다.
즉, 노면의 굴곡에서 전달되는 출렁임이 상기 완충장치(20)에 전달되면, 완충장치(20)는 도 4에 표시한 ①번 화살표처럼 노면의 굴곡에 따라 승강운동을 반복적으로 시행함으로써, 노면에서 전달되는 진동을 실시간으로 해소하여, 결과적으로 탑승자의 시선 높이가 움직이지 않고, 편안한 탑승 자세를 조성할 수 있게 된다.
도 5, 6을 통해 노면의 굴곡에서 전달되는 진동을 실시간으로 해소시키는 완충장치(20)를 상세하게 설명하고자 한다. 도 5, 6은 본 발명중 완충장치(20)의 구조를 설명하기 위한 상세 사시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상부에는 제1덮개(21)가 구비되고, 하부에는 제2덮개(22)가 구비되며, 상기 제1덮개(21)와 제2덮개(22)의 전방에는 제1브래킷(30)과 제2브래킷(33)이 장착되되, 제1덮개(21)의 전방은 제1브래킷(30)의 제1상부힌지부(31) 및 제2브래킷(33)의 제2상부힌지부(34)를 통해 회동 가능하게 장착되고, 제1덮개(21)의 후방은 제3브래킷(40)의 제3상부힌지부(41) 및 제4브래킷(43)의 제4상부힌지부(44)를 통해 회동 가능하게 장착된다.
또한, 제2덮개(22)의 전방은 제1브래킷(30)의 제1하부힌지부(32) 및 제2브래킷(33)의 제2하부힌지부(35)를 통해 회동 가능하게 장착되고, 제2덮개(22)의 후방은 제3브래킷(40)의 제3하부힌지부(42) 및 제4브래킷(43)의 제4하부힌지부(45)를 통해 회동 가능하게 장착된다.
한편, 도 6에서 보듯이 제1덮개(21)와 제2덮개(22)의 사이에는 진동을 흡수하는 코일스프링(59)이 위치되고, 코일스프링(59)의 장력을 임의로 조절할 수 있도록 코일스프링(59)의 양단에는 제1체결볼트(53)와 제2체결볼트(58)가 나사 방식으로 체결되어, 탑승자가 선호하는 좌석의 완충도를 용이하게 조절할 수 있다.
즉, 상기 제3브래킷(40)과 제4브래킷(43)의 사이에는 제1장착블럭(55)과 제2장착블럭(56)을 통해 승강조절장치(50)가 위치되되, 상기 승강조절장치(50)는 수나사가 형성된 수나사수직부(51)가 입설되고, 수나사수직부(51)의 하부에는 베어링(54)이 장착되어, 수나사수직부(51)에 장착된 이송블럭(52)이 수나사수직부(51)의 자전시 수나사수직부(51)를 따라 승강되도록 한다.
또한, 상기 이송블럭(52)에는 제1체결볼트(53)가 장착되어, 상기 코일스프링(59)의 후단에 나사 방식으로 체결되고, 상기 제1브래킷(30)과 제2브래킷(33)의 사이에는 제3장착블럭(57)이 장착되며, 제3장착블럭(57)에는 제2체결볼트(58)가 장착되어, 상기 코일스프링(59)의 전단에 나사 방식으로 체결된다.
이로써, 탑승자는 선호하는 좌석의 완충도를 용이하게 조절할 수 있는바, 코일스프링(59)의 길이 방향에 대한 장력은 제2체결볼트(58)를 회전시켜 코일스프링(59)을 잡아 당기는 방식으로 용이하게 조절할 수 있고, 코일스프링(59)의 수직 방향에 관한 장착 위치에 따른 장력은 승강조절장치(50)의 수나사수직부(51)를 회전시켜, 이송블럭(52)이 수나사수직부(51)를 따라 승강하면서 코일스프링(59)의 높이가 변위되는 방식으로 용이하게 조절할 수 있다.
한편, 코일스프링(59)의 양단에 제1체결볼트(53)와 제2체결볼트(58)를 조립식으로 나사 체결한 것이 본 발명의 특징적인 구성이다. 종래에는 코일스프링(59)의 양단에 와셔 또는 도넛 모양의 부품을 용접한 다음, 이 용접된 부품을 잡아 당기는 방식으로 코일스프링(59)의 장력을 조절하였으나, 휠체어의 사용 특성상 외부 활동시 노면의 진동을 지속적으로 받는 점을 고려할 때, 잦은 진동에 따른 용접 부위의 피로 현상이 누적되어 용접 불량으로 인한 성능 저하의 문제점이 있었다.
본 발명에서는 잦은 진동에 따른 피로 현상이 필연적으로 유발되는 용접 방식을 원천적으로 배제하고자 심혈을 기울였으며, 코일스프링(59)의 구성을 제대로 이해함으로써, 코일스프링(59)을 마치 암나사처럼 활용하여 코일스프링(59)의 양단에 제1체결볼트(53)와 제2체결볼트(58)를 나사식으로 체결하여, 용접에 따른 피로 파괴의 문제점을 원천적으로 해결하였다.
도 7을 통해 한번 더 완충장치(20)의 작동을 설명한다. 도 7은 본 발명중 완충장치(20)의 작동을 설명하기 위한 측면도이다. 완충장치(20)는 노면의 굴곡에서 전달되는 출렁임을 실시간으로 해소시킨다.
즉, 휠체어가 굴곡 또는 잦은 요철이 있는 노면을 주행할 때, 노면에서 전달되는 출렁임은 도 7에 2점 쇄선으로 표시한 바와 같이, 노면의 굴곡에 따라 실시간으로 승강되는 완충장치(20)로 인해 해소됨으로써, 결과적으로 좌석프레임(12)위에 탑승한 사람의 시선 높이가 움직이지 않고, 편안한 탑승 자세를 유지할 수 있게 된다.
참고로, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1브래킷(30)과 제2브래킷(33)의 일측에는 상기 실린더(15)를 완충장치(20)에 연결할 수 있도록 거치공(24)이 형성된 거치대(23)가 장착되고, 제3브래킷(40)과 제4브래킷(43)의 일측에는 완충장치(20)를 기본프레임(11)에 장착하기 위한 장착대(25)가 조립된다.
이하, 도 7 내지 11을 통해 경사지를 주행할 때, 탑승자에게 편안한 자세를 부여할 수 있도록, 좌석프레임(12)의 각도를 경사진 노면에 맞춰 상호 작용하면서 조절할 수 있는 구성을 설명한다.
도 8, 9, 10은 본 발명중 보정모터(63)와 좌대(60)의 장착 위치를 설명하기 위한 사시도이다. 도 8에서 보듯이, 완충장치(20)에서 제1브래킷(30)과 제2브래킷(33)의 양측방에는 좌대장착대(62)가 결합되고, 상기 좌대장착대(62)에는 하부에 종동기어(61)가 장착된 좌대(60)가 종동기어(61)의 중심축을 중심으로 회동 가능하게 장착되어, 도 9에서와 같이 좌대장착대(62)의 상부에 좌대(60)가 장착된다.
또한, 도 8에서 보듯이 기본프레임(11)의 전방에는 구동기어(64)가 장착된 보정모터(63)가 장착되고, 상기 보정모터(63)의 구동기어(64)와 좌대(60)의 종동기어(61)를 벨트(65)로 연결하면, 도 9에서와 같이 조립되며, 도 10에서 보듯이 좌대(60)위에 좌석프레임(12)을 결합시키면, 좌석프레임(12)의 각도가 경사진 노면에 맞춰 탑승자에게 편리하도록 자동으로 조절할 수 있는 구성이 완성된다.
도 11은 본 발명중 좌석프레임(12)의 각도 조절을 설명하기 위한 측면도이다. 휠체어가 경사면을 주행할 때, 탑승자의 자세가 경사진 노면에 맞춰 기울어지도록 좌석프레임(12)을 경사지게 회전시킨다.
즉, 휠체어(10)의 어느 개소에는 노면과의 기울기를 측정할 수 있는 센서가 장착된 일반적인 제어 PCB(Printed Circuit Board)가 내장되는바, 노면의 기울기를 감지한 제어 PCB의 신호에 따라, 보정모터(63)의 구동기어(64)가 작동되면, 벨트(65)를 통해 회전력이 좌대(60)의 종동기어(61)에 전달되어, 도 11에 2점 쇄선으로 표시한 바와 같이, 노면의 경사도에 맞춰 좌석프레임(12)의 각도가 실시간으로 변경되면서, 편안한 탑승 자세를 조성할 수 있게 된다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임을 사용하게 되면, 노면의 굴곡에서 전달되는 진동이 몸이 불편한 탑승자에게 그대로 전달되는 문제점을 해결할 뿐 아니라, 경사진 노면을 따라 주행할 때, 경사도에 맞춰 몸이 기울어지도록 작동시킴으로써, 휠체어 탑승시 노면 조건에 관계없이 편안한 자세가 유지되어 휠체어 사용의 만족도를 향상시키는 현저한 효과가 발생된다.
10 : 휠체어
11 : 기본프레임
12 : 좌석프레임
13 : 구동바퀴
14 : 종동바퀴
15 : 실린더
20 : 완충장치
21 : 제1덮개
22 : 제2덮개
23 : 거치대
24 : 거치공
25 : 장착대
30 : 제1브래킷
31 : 제1상부힌지부
32 : 제1하부힌지부
33 : 제2브래킷
34 : 제2상부힌지부
35 : 제2하부힌지부
40 : 제3브래킷
41 : 제3상부힌지부
42 : 제3하부힌지부
43 : 제4브래킷
44 : 제4상부힌지부
45 : 제4하부힌지부
50 : 승강조절장치
51 : 수나사수직부
52 : 이송블럭
53 : 제1체결볼트
54 : 베어링
55 : 제1장착블럭
56 : 제2장착블럭
57 : 제3장착블럭
58 : 제2체결볼트
59 : 코일스프링
60 : 좌대
61 : 종동기어
62 : 좌대장착대
63 : 보정모터
64 : 구동기어
65 : 벨트

Claims (4)

  1. 휠체어의 하부에 설치되는 기본프레임(11)이 구비되고, 기본프레임(11)의 일측에는 완충장치(20)가 장착되며, 기본프레임(11)의 타측에는 상기 완충장치(20)와 연결되는 실린더(15)가 장착되되, 상기 완충장치(20)는 제1덮개(21)가 상부에 구비되고, 제2덮개(22)가 하부에 구비되며, 상기 제1덮개(21)와 제2덮개(22)의 전방에는 제1브래킷(30)과 제2브래킷(33)이 장착되되, 제1덮개(21)의 전방은 제1브래킷(30)의 제1상부힌지부(31) 및 제2브래킷(33)의 제2상부힌지부(34)를 통해 회동 가능하게 장착되고, 제1덮개(21)의 후방은 제3브래킷(40)의 제3상부힌지부(41) 및 제4브래킷(43)의 제4상부힌지부(44)를 통해 회동 가능하게 장착되며, 제2덮개(22)의 전방은 제1브래킷(30)의 제1하부힌지부(32) 및 제2브래킷(33)의 제2하부힌지부(35)를 통해 회동 가능하게 장착되고, 제2덮개(22)의 후방은 제3브래킷(40)의 제3하부힌지부(42) 및 제4브래킷(43)의 제4하부힌지부(45)를 통해 회동 가능하게 장착되며, 상기 제1덮개(21)와 제2덮개(22)의 사이에는 코일스프링(59)이 장착되어, 노면의 진동을 실시간으로 해소함으로써, 탑승시 편안한 자세를 조성하는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일스프링(59)의 양단에는 제1체결볼트(53)와 제2체결볼트(58)가 나사 방식으로 체결되어, 코일스프링(59)의 길이 방향에 대한 장력을 임의로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제3브래킷(40)과 제4브래킷(43)의 사이에는 승강조절장치(50)가 장착되되, 상기 승강조절장치(50)는 수나사수직부(51)가 입설되고, 수나사수직부(51)의 하부에는 베어링(54)이 장착되어, 수나사수직부(51)에 장착된 이송블럭(52)이 수나사수직부(51)의 자전시 수나사수직부(51)를 따라 승강되며, 이송블럭(52)에는 상기 제1체결볼트(53)가 장착되어, 상기 코일스프링(59)의 후단에 나사 방식으로 체결됨으로써, 코일스프링(59)의 수직 방향에 관한 장착 위치에 따른 장력을 임의로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임.
  4. 청구항 1 내지 3중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 완충장치(20)에서 제1브래킷(30)과 제2브래킷(33)의 양측방에는 좌대장착대(62)가 결합되고, 상기 좌대장착대(62)에는 하부에 종동기어(61)가 장착된 좌대(60)가 회동 가능하게 장착되며, 좌대장착대(62)의 상부에는 좌대(60)와 좌석프레임(12)이 장착되고, 상기 기본프레임(11)의 전방에는 구동기어(64)가 장착된 보정모터(63)가 장착되며, 상기 보정모터(63)의 구동기어(64)와 좌대(60)의 종동기어(61)에는 벨트(65)가 연결되어, 노면의 경사도에 맞춰 좌석프레임(12)의 각도가 실시간으로 변위됨으로써, 탑승시 편안한 자세를 조성하는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세 보정을 위한 휠체어용 프레임.
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