KR200355547Y1 - 계단을 오르내리는 휠체어 - Google Patents

Abstract

본 고안은 장애인이 사용하는 휠체어의 사용 범위를 넓혀서 환경에 대한 이동의 제약에서 벗어나기 위해서 구조를 개선한 것이다

본 고안에 따르면 휠체어를 주위 상황에 따라 전동식과 수동식으로 전환하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 계단을 오르려고 할 때는 뒤쪽의 바퀴가 먼저 올라갈 수 있도록 후진으로 오르게 되며 반대로 내려올 때는 앞쪽 바퀴부터 내려오는 형태를 취함으로서 이동이 가능하다

계단을 오르게나 내려가기 전에 구동 바퀴의 축은 등받이 축을 타고 올라오게 되어 무게 중심은 뒤쪽에 치중이 된다

또한 무게 중심이 아래로 낮추어 지게 되고 뒤쪽의 바퀴가 계단의 위쪽에 있어 항상 평행한 상태에서 이동이 가능하다

이것은 평 길을 이동 할 때의 자세를 그대로 유지할 수 있다는 장점이 있다 또한 경사 각도가 작아서 전진으로 올라가는 길이나 수동으로 이동시에는 이동 동력의 부족으로 인하여 역 주행되는 결과가 있는데 이것은 뒤쪽의 바퀴 축에 걸림 쇠를 설치하여 진행하고자 하는 방향과 반대로 바퀴가 회전하게 되는 경우에는 걸림 쇠가 바퀴의 역회전을 막아 줌으로서 역 주행되는 사례를 막을 수 있다는 장점이 있다

Description

계단을 오르내리는 휠체어{omitted}

기존 휠체어는 수동형 휠체어와 전동기를 이응한 전동 휠체어로 구분되어 있고 동력을 이용하느냐 하지 않느냐에 따라 구분이 되어 있다

이것은 휠체어의 단점을 완전히 개선하지 못한 체로 단순하고 평범한 이동만을 목적으로 하는 양상을 띠고 있는 실정이다

두 종류 휠체어의 경우 수동형은 부피를 줄일 수 있으나 이동시 탑승자나 보조자의 힘을 필요로 하는 이동이 이루어지고 전동형은 탑승자나 보조자의 힘을 필요로 하지 않으나 부피를 축소할 수 없는 단점이 있다

또한 두 종류 다 계단을 오르지 못하거나 내려오는데 구조상 어려움을 가지고 있다 일반 경사면의 경우에도 주행하는 힘의 부족할 때는 반대로 주행하는 사례를 낳을 수밖에 없는 구조를 가지고 있다

이러한 문제를 보완하기 위하여 수동형과 전동형을 결합시켜 상황에 따라서 수동이나 전동형으로 전환하여 사용할 수 있으며 계단을 오르게나 내려갈 수도 있도록 구성 시켰다 또한 이동 동력의 부족시 경사로 인한 역 주행이나 진행 방향과 같은 방향으로 가속되어서 발생되는 불편함이나 위험으로부터의 탑승자를 보호할 수 있도록 구성된다 이러한 문제점은 구동 축인 뒤쪽의 바퀴를 등받이 축을 따라서 상하로 이동시킬 수 있도록 워엄과 워엄기어를 설치하여 뒷바퀴가 등받이 축을 따라서 위쪽인 목 부분으로 오르거나 아래로 내려감으로서 이동이 용이하게 된다

즉 오르막 경사가 심한 경우에는 경사면을 후진으로 오르게 됨으로서 무게중심이 아래쪽으로 쏠려서 이동이 불가능하게나 전복되는 위험으로부터의 탑승자를 보호할 수 있도록 구성된다

내리막의 경우 휠체어의 가속으로 인한 위험을 막기 위해서 탑승자의 머리 받침대를 누름으로서 브레이크가 걸리도록 구성되며 내리막의 가속은 탑승자가 머리로 머리 받침대를 눌러서 조절할 수 있도록 구성하였다

또한 경사면 역 주행의 경우 걸림 쇠를 설치하여 정상주행과 반대로 주행되는 것을 막았다

걸림 쇠는 양방향 모두 설치하여 스프링의 작용으로 걸리게 하고 케이블로서 스프링이 작동하지 못하게 하는 원리를 택했다

또한 전동기의 동력을 바퀴에 전달하는 것은 전동모터가 바퀴 축에 고정되어 있어 등받이 축을 따라 이동을 하여도 동력전달에는 어려움이 없다

본 발명은 휠체어가 경사면을 이동할 때 역 주행이나 무게중심의 이동이 불가능 하는 문제점을 해소하도록 구성된 것이 그 특징이다

특히 경사면을 오를 때 탑승자의 무게중심이 아래쪽으로 쏠리다 보니 경사면을 오르지 못하게나 전복되는 사례가 발생되는데 이것을 무게중심을 낮추면서 무게 중심이 경사면의 위쪽에 둘 수 있도록 바퀴를 이동시켰다

뒤쪽 바퀴의 축 자체가 등받이 축을 따라서 상하로 이동을 하게 되는데 바퀴축이 이동 중 정지를 함과 동시에 걸림 쇠로 인하여 바퀴가 이동할 수 없도록 고정이 되고 바퀴 축을 워엄과 워엄 기어를 사용하여 상하로 이동이 가능하도록 구성이 된다

계단과 같은 급경사를 오를 때는 후면으로 오르게 되는데 이때 바퀴 축은 등받이 축을 따라서 위쪽으로 올라온 상태이기 때문에 평 길을 이동 할 때의 자세를 그대로 유지할 수 있고 내려 올 때는 전진형으로 내려오기 때문에 자세의 변형을 최소화 할 수 있다

또한 경사면을 이동 중에도 고정 케이블을 당겨 바퀴를 고정하고 바퀴 축을 이동시키게 된다

바퀴에 동력을 전달하기 위해서는 바퀴 축이 이동하는 등받이 축에 평행하게 전동기를 설치함으로서 바퀴가 수직으로 이동하더라도 전동기의 동력을 전달할 수 있다

즉 전동기도 바퀴 축과 함께 고정이 되어 함께 이동을 함으로서 전동기의 동력을 전달하는데 발생하는 문제점을 해소하였다

또 주행 중 전력의 부족이 발생 시에는 수동으로 전환하여 수동주행이 가능하도록 하였고 전동기의 동력은 바퀴의 휠에 동력을 전달할 수 있도록 휠에 기어처럼 홈을 주기적으로 만들어서 바퀴의 휠에 직접 전달하였다

수동 주행할 때는 휠과 전동기의 연결 기어를 분리시킴으로서 수동운전이 가능하도록 하였다

내리막 경사의 운행할 때는 타이어에 브레이크가 직접 작동하도록 설치하여 케이블로서 머리 받침대에 연결시킴으로서 머리받침틀을 뒤로 눌러 밀어줌으로서브레이크가 작동되도록 하였다

또한 경사면을 이동하는 경우 이동 동력이 부족하여 역 주행하는 사례를 막기 위하여 뒷바퀴의 축에 걸림 홈과 걸림 핀을 설치하여 한쪽 방향으로만 진행할 수 있도록 구성시켰으며 이 걸림 쇠는 스프링의 탄성력으로 작동이 되게되나 케이블을 당겨 고정을 함으로서 작동이 되지 않도록 하였다

이러한 걸림 쇠는 전진 전용과 후진 전용인 두 개가 설치됨으로서 경사에 의한 역 주행을 막을 수 있도록 구성되었다

이와 같은 구성은 경사면에서 뒷바퀴의 상하 이동으로 무게 중심 이동이 가능하며 경사면의 이동 중 뒷바퀴의 상하 이동도 걸림 쇠의 작용으로 가능하게 됨과 동시에 수동형과 전동형의 전환에도 케이블을 당김으로서 마음대로 바꾸어 가며 사용이 가능하게 되었다

도 1 휠체어의 구조 (대표도)

도 2 경사면에 적응하기 위해서 뒤쪽 바퀴의 위치 변환 과정을 도시한 단면도

도 3 동력 전달 장치를 도시한 단면도

도 4 뒷바퀴 축의 위치 변환 장치를 도시한 단면도

도 5 뒷바퀴의 회전축을 도시한 단면도

도 6 뒷바퀴 타이어의 단면과 계단에서 작용되는 타이어의 모양 및 진행과정을 도시한 단면도

도 7 수동 이동시 사용되는 바퀴를 돌리는 손잡이를 도시한 단면도

도 8 브레이크를 도시한 단면도

도 9 등받이 및 좌석으로서 골조의 유격을 고정하는 고정판을 도시한 단면도

( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )

1, 전동기 2, 뒷바퀴 3, 휠 기어

5,15,30,38, 케이블 20, 워엄 21, 바퀴 축 유동커버

22, 워엄 기어 27, 걸림 쇠 설치 홈 29, 걸림 쇠

31, 걸림 쇠 걸림 홈 33, 손잡이 커버

본 고안은 도 1처럼 휠체어의 골조에 전동모터(1)와 뒷바퀴 축이 고정되어서 뒷바퀴가 등받이 축을 따라서 상하로 움직일 수 있도록 구성이 되어서 도 2와 같이 귓바퀴의 이동이 자유롭게 된다

전동 모터의 동력 전달은 도 3을 통해서 설명하면 전동 모터의 회전축에 연결된 원뿔대형의 기어(11)를 통해서 전달되는데 회전 방향을 90도로 바뀌게 된다

이 동력은 축(8)을 통해서 전달되며 (41)은 축이 이동할 수 있도록 구성하였다 (41)번의 안쪽에 기어를 두어서 축(8)이 (41)에 들어가거나 나오면서 축(8)의 회전력이 전달된다

이것은 (41)의 원통으로 (8)이 들어가거나 나갈 수 있도록 된 것이 특징이다 이와 같은 방법으로 (3)번의 휠 기어도 들어가거나 나올 수 있게된다

즉 전동모터의 동력은 (10)에서 (11)로 전달되고 (8)을 통해서 (3)번의 휠 기어로 그리고 바퀴 (2)로 전달되어 이동할 수 있게 된 것이다

(7)은 동력 전달 축(8)을 지지해 주는 역할을 하게 된다

전동식 주행에서 수동식 주행으로 전환을 원하는 경우 케이블 (5)을 당기면 스프링(6)이 눌러지면서 휠 기어(3)가 바퀴(2)에서 분리되어 수동운행에 따른 힘의 낭비를 줄일 수 있도록 구성되었다

전동식 주행 시는 스프링(6)의 탄력으로 휠 기어(3)가 휠의 홈에 걸리는 부분이 밀착되게 되는 것이다

뒷바퀴의 축이 등받이 축을 따라서 상하로 이동하는 것은 워엄과 워엄 기어의 원리를 이용하였으며 도 4로서 작동 원리를 설명할 수 있다

전동기의 회전축에 연결된 원뿔대형 기어(10)의 하단에 원뿔대형 기어를 설치하여 워엄 기어를 회전시킬 수 있도록 하였다

도 3의 케이블(15)을 당기면 (13)에 의해서 (12)를 누르게 되고 기어(9)가 상승하게 되는데 이것이 전동기의 기어(10)에 결합되어 동력의 전달이 가능하며 스프링 (14)가 눌리면서 (11)의 기어의 연결을 분리된다

도 4에서 기어(9)를 통한 동력은 벨트(17)를 통해서 (16)에 전달되고 (16)은 워엄 축에 고정이 되어 있어 워엄(20)을 회전시키게 된다

위엄(20)의 회전은 워엄 기어(22)에 전달되나 (22)가 고정되어 있어서워엄(20)이 이동을 하게 되는 것이다

이러한 이동은 뒷바퀴 축 유동을 막는 유동커버(21)가 뒷바퀴 축을 잡아 주기 때문에 수직으로 상하 이동이 이루어지는 것이다

도 2에서 경사의 이동을 위하여 뒷바퀴가 상하로 움직이는 원리는 전동기의 동력을 케이블(15)을 당겨 바퀴와 전동 기어를 분리시킴과 동시에 (9)를 전동기의 기어에 연결시키고 전동기의 회전력을 벨트(17)를 통하여 (16)에 전달하여 워엄(20)을 돌리게 되는데 그 힘으로 워엄(20)은 워엄 기어(22)를 타고 움직이게 되는 것이다

또한 바퀴의 유격을 줄이기 위해서 (21)로서 바퀴가 흔들리는 것을 막게된다 또한 경사면 주행시 탑승자 의도와 다른 방향으로 주행되는 것을 막는 걸림 쇠의 작용은 도 5에서 도시하였다

뒷바퀴 축을 접시와 같은 원형의 통을 만들고 통 안쪽에 걸림 쇠(29)를 설치하였다

즉 뒷바퀴의 축은 걸림 홈(31)을 뚫어 놓은 원형 판(26)에 고정되어 접시형 커버로 씌워지게 된다

이때 걸림 쇠(29)는 (25)에 설치되는데 걸림 쇠(29)가 양방향 모두를 제어할 수 있도록 걸림 쇠 설치 홈(27)을 양 방향으로 설치된다

걸림 쇠(29)의 작동 원리는 스프링(28)의 탄성력으로 걸림 쇠(29)의 끝 부분이 걸림 홈(31)에 걸림으로서 회전을 하지 못하게 하는 것이다

걸림 쇠(29)의 작동을 배제해야 하는 주행 시는 걸림 쇠 안전 케이블(30)을당겨둠으로서 스프링(28)의 작용을 제어하여 걸림 쇠(29)가 들어가게 되어서 걸림 쇠(29)의 작동을 못 하도록 제어를 하게 된다

이때 경사면의 방향이나 탑승자의 의도에 따라 전진 걸림 쇠나 후진 걸림쇠의 작동을 선별하여 작동되게 할 수도 있고 양방향 모두 작동을 하게나 작동을 금지시킬 수 있도록 구성되었다

도6은 계단을 이용해야 되는 휠체어의 기능상 타이어에 적당한 무늬 돌출부를 둠으로서 휠체어 타이어가 지면에서 밀리는 것을 막을 수 있어 효과적인 이동이 가능하다

도 7은 본 고안의 휠체어 이동을 수동으로 주행할 때 바퀴에 동력을 직접 전달하기 위한 것으로서 도면에 도시한 것처럼 타이어를 감싸는 손잡이(32)와 손잡이를 지지하는 축(34)을 설치한다

이때 (34)는 (35)와 별도로 유동을 할 수 있도록 한다

즉 손으로 (32)를 누르면 (33)의 스프링이 늘어나면서 손잡이커버(32)가 타이어를 잡게되고 힘을 가하여 누름으로서 (34)가 회전을 하는데 (32)를 통하여 동력이 전달되고 손을 놓으면 스프링(33)에 의해 타이어와 손잡이 커버가 분리되고 스프링(36)의 작용으로 처음의 위치로 돌아오게 되는 것이다 전동식 주행 시는 손잡이 커버(32)는 대기 상태로 존재함으로서 전동기의 동력을 낭비하지 않도록 하였다

도 8은 휠체어의 브레이크 장치를 도시한 것이다

휠체어의 브레이크는 뒷바퀴의 축과 함께 유동 되도록 하여 작동 범위를 극대화하였다

그 작동 원리는 케이블(38)을 당김으로서 케이블에 연결된 브레이크 판(40)이 내려오게 되고 브레이크 판(40)이 타이어(37)를 눌러서 회전을 억제하게 되는 것이다

브레이크 케이블 (38)은 탑승자의 머리 받침대에 연결하여 머리로서 머리받침대를 누름으로서 작동이 되게 하여 효율성을 기했다

브레이크 판(40)은 스프링(42)에 의해 케이블을 당기기 전에 작동되는 것을 막았다

도 9는 휠체어를 운반 할 때나 보관 할 때 그 부피를 줄여야 하는 상황에 맞게 사용할 수 있도록 여닫이문에 설치되는 장첩과 받침틀을 이용하여 접을 수 있도록 구성하였다 좌측과 중앙 상단에 도시된 도면은 휠체어가 펴져 있는 상태를 정면도와 평면도로 도시한 것이며 우측과 중앙의 하변에 도시한 도면은 휠체어가 접혀지는 과정을 정면도와 평면도로 도시한 것이다 이와 같은 작동 원리로서 본 고안의 휠체어는 작동을 하게 되며 후진이나 뒷바퀴 축이 내려오는 동작은 전동기에 공급되는 전원의 극성을 바꾸어서 공급함으로서 전동기의 회전이 반대로 돌아갈 수 있도록 하였다

이상에서 서술된 내용들은 휠체어의 경사면의 이동과 계단을 오르내리면서 발생되는 단점을 해결함으로서 경사면의 이동이나 계단을 오르거나 내려가는 역할을 수행할 수 있어 몸이 불편한 경우에도 이동의 자유를 극대화 할 수 있다

또한 기존 전동식 휠체어 전원의 충전이 미약할 때는 그 응급처치의 문제점도 있어 전원이 없는 상태에서도 수동으로 전환하여 이동이 가능하다는 이로운 점이 있어 그 편리함을 극대화 할 수 있다

특히 휠체어의 이동시 경사면을 오르거나 계단을 오르거나 내려올 때는 동력의 부족으로 역 주행하는 사례를 막기 위해 걸림 쇠를 양방향 모두 설치함으로서 탐승자가 의도하는 방향과 다른 이외의 방향으로 주행하는 것을 제어 할 수 있으며 방향은 같으나 의도하는 속도와 빨라지는 경우는 머리 받침대에 설치된 브레이크를 눌러줌으로서 속도를 제어하게 되어 사용이 편리하게 구성된 것이 그 특징이다

이러한 원리들로 인하여 그 편리성을 극대화 할 수 있다

즉 휠체어의 탑승자 혼자서도 일반인들이 다닐 수 있는 모든 길을 이동 할 수 있으며 보호자와 함께 이동시에는 보호자가 직접 주행을 도와주거나 보조를 하여 줌으로서 서로간의 의사 교류에 있어서 자연스러움을 표현할 수 있어서 그 편리성은 크다고 할 수 있다

휠체어의 부피 축소를 통한 차량의 탑재 역시 가능하게 설계되어 있어 수동형의 휠체어처럼 접어서 탑재함으로서 이동이 가능하다는 장점도 있다

Claims (2)

1. 휠체어의 뒷바퀴가 등받이 축을 타고 오르내릴 수 있도록 워엄과 워엄 기어를 설치하여 워엄의 회전으로 뒷바퀴의 축이 상하로 이동할 수 있도록 구성되어 있는 휠체어로서 전동기를 뒷바퀴 축에 설치하여 뒷바퀴 축이 상하로 움직이면 전동기도 뒷바퀴 축과 같이 이동함으로서 전동기의 동력을 전달할 수 있도록 바퀴 축과 전동기가 일체형으로 구성된 휠체어 (도 1. 도 4.)
2. 바퀴의 축에 걸림 쇠를 설치하여 동력이 부족할 때나 급경사의 이동시 의도하는 방향과 다른 방향으로 주행하는 사례를 막는 장치로서 걸림 쇠가 스프링의 작용으로 작동이 되도록 구성되고 걸림 쇠를 케이블로서 걸림 장치를 제어하여 바퀴의 주행 방향이 한쪽 방향으로만 작동되게 제어하도록 구성되어 있는 제어장치 (도 5.)