KR20120091663A - 전동 휠체어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조작부를 포함하는 시트부 및 본체를 포함하는 전동 휠체어에 있어서, 상기 조작부는 전후 좌우 주행을 제어하는 조이스틱을 포함하고, 상기 조이스틱을 사용하여 좌우 회전을 제어하며, 상기 좌우 회전을 제어하는 것은, 상기 조이스틱을 좌 방향으로 향하게 하면, 우측 차륜은 전진방향의 힘이 작용하고, 좌측 차륜은 후진방향의 힘이 작용하거나, 상기 조이스틱을 우 방향으로 향하게 하면, 우측 차륜은 후진방향의 힘이 작용하고, 좌측 차륜은 전진방향의 힘이 작용하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어에 관한 것으로, 회전반경을 줄인 좌우 회전 및 수평이동이 가능하여, 좁은 공간에서 이동 및 방향전환이 유리한 효과가 있다.

Description

전동 휠체어 {An electric motion wheelchair}

본 발명은 전동 휠체어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휠체어 바퀴의 회전반경을 최소한으로 하고, 휠체어의 좌우 수평이동이 가능하고, 휠체어 시트부의 승강이 가능하며, 하강 시 저위도에서 다리 부분의 기울기가 조절되어, 휠체어 사용자가 제 3자의 도움 없이도 좁은 공간에서 이동이 용이하고 저위도에서 사용자가 안정된 자세를 가지도록 한 전동 휠체어에 관한 것이다.

일반적으로, 현재 이용되고 있는 휠체어는 다리 또는 신체가 불편한 사람의 이동을 용이하게 할 수 있도록 하는 장치로, 통상 시트부의 양측에 장착된 바퀴를 손으로 회전시켜 이동이 가능하도록 한다.

그러나 이러한 수동 휠체어의 경우 대부분 장애인의 이동에만 초점이 맞춰져 있어, 팔이나 기타 신체에 중증 장애를 가진 제 3자의 도움없이 활동이 불가능한 사람에게는 보다 개선된 형태의 휠체어로서 전동 휠체어가 이용되고 있다.

전동 휠체어는 장착된 모터에 의해 바퀴를 구동하며, 이때 주행조작을 위해 휠체어의 시트부 일측 면에는 방향키 또는 조작 레버가 장착되어 이용자는 간단한 레버 조작 만으로도 휠체어의 주행, 전후 좌우 이동 및 회전을 할 수 있다.

최근에 장애인에 대한 사회적 관심과 점점 노령화되어 가고 있는 인구를 감안할 때, 장애자나 거동이 불편한 고령자의 생활의 질 향상에 도움이 되는 기술 개발 또한 중요한 과제로 인식되고 있다. 특히 장애인의 반 이상은 지체부자유 장애를 겪고 있다는 통계에 따라, 전동 휠체어의 수요는 물론이거니와 단순한 이동수단을 위한 전동방식의 휠체어에서 벗어나, 각종 다양한 목적으로서의 휠체어가 개발되고 있는 추세이다.

통상 전동 휠체어의 구조는 동력부를 장착한 본체와, 본체 위에 이동자가 앉을 수 있는 시트부로 나뉘어진다. 상기 시트부는 등받이와 팔걸이, 발 받침 또는 발판으로 이루어져 있고, 팔걸이 일 측에 설치된 조작부에 의해 상기 본체의 동력부인 전동모터와 연결되어 휠체어의 구동을 제어한다. 또한 상기 본체의 하측 전, 후면부에 각각 전륜부와 일정한 간격으로 이격되어 설치된 후륜부를 포함하며 전동 모터의 동력이 전륜부 또는 후륜부에 전달되어 휠체어의 전후 좌우 이동을 조작하게 된다.

이때, 일반적인 전동 휠체어의 경우 동력 전달방식은 전후 이동과 같은 일자 주행 외에, 좌우 이동 시에 일측 바퀴만 각도를 꺾어 회전하게 되는데, 예를 들어 좌회전의 경우 주행방향의 좌측 바퀴는 고정하고 우측 바퀴는 좌측으로 꺾이며, 우회전의 경우 주행방향의 우측 바퀴는 고정하고 좌측 바퀴는 우측으로 꺾이는 방식으로 휠체어의 좌우 방향전환 및 회전을 한다. 이와 같은 구동방식의 문제점은 휠체어의 회전반경이 커서 좁은 장소에서의 방향 전환 및 회전이 어렵다는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술된 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 휠체어 동력부의 전동 모터에 연결된 바퀴의 구동을 제어함에 있어 회전 반경을 줄임으로써 좁은 공간에서의 방향 전환이 자유로운 전동 휠체어를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 조작부를 포함하는 시트부 및 본체를 포함하는 전동 휠체어에 있어서, 상기 조작부는 전후 좌우 주행을 제어하는 조이스틱을 포함하고, 상기 조이스틱을 사용하여 좌우 회전을 제어하며, 상기 좌우 회전을 제어하는 것은, 상기 조이스틱을 좌 방향으로 향하게 하면, 우측 차륜은 전진방향의 힘이 작용하고, 좌측 차륜은 후진방향의 힘이 작용하거나, 상기 조이스틱을 우 방향으로 향하게 하면, 우측 차륜은 후진방향의 힘이 작용하고, 좌측 차륜은 전진방향의 힘이 작용하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 시트부는 각도 조절이 가능한 암레스트를 포함하고, 상기 암레스트는 제1암레스트 및 제2암레스트를 포함하며, 상기 조작부는 상기 제1암레스트에 위치하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 우측 차륜 및 상기 좌측 차륜 내부에 위치하는 수평이동바퀴를 더 포함하고, 상기 수평이동바퀴는 상기 우측 차륜측에 위치하는 제1수평이동바퀴 및 상기 좌측 차륜측에 위치하는 제2수평이동바퀴를 포함하며, 상기 제1수평이동 바퀴 및 제2수평이동 바퀴는 상기 우측 차륜 및 좌측 차륜과 수직한 방향으로 구비되는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제1수평이동바퀴 및 제2수평이동바퀴는 수평이동바퀴 고정축에 의해 연결되고, 상기 수평이동바퀴 고정축은 수평이동 바퀴 높이조절장치와 수평이동 조작레버가 연결되는 지점에 수직하고, 지면과 평행한 것을 특징으로 하는 전동 휠체어를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 수평이동 조작레버는 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단과 일체로 형성되고, 상기 수평이동 조작레버와 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단은 고정축을 중심으로 회전가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단은 힌지점을 통해 수평이동바퀴 높이조절 장치의 하단과 연결되고, 상기 수평이동바퀴 높이조절 장치의 하단은 상기 수평이동 바퀴와 연결되는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 고정축과 상기 수평이동 바퀴 사이에 형성된 탄성부를 더 포함하는 전동 휠체어를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 시트부의 높이 조절을 위한 전동식 리프트 장치를 더 포함하고, 상기 전동식리프트 장치의 전동 실린더 높이 조절에 의해, 상기 전동식 리프트 장치와 연결된 이동식 수직 프레임이 시트부 등받이의 레일을 따라 수직 운동을 하는 전동 휠체어를 제공한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 수직 이동이 가능하고 회전 반경을 극소화한 전동 휠체어는 좁은 장소에서도 휠체어의 방향 전환 및 이동이 용이하고, 간단한 스위치 조작만으로도 시트부의 높이 조절 및 다리 부분의 기울기 조절까지 가능하여, 신체 이동이 불편한 장애인이 높은 곳의 물건뿐만 아니라 낮은 곳의 물건을 집기에도 용이하며, 휠체어에서 다른 장소로 몸을 이동하기 편리하므로, 신체 이동이 불편한 장애인들이 보다 편리한 생활을 누릴 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 휠체어의 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 조작부를 확대 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1a의 시트부의 상승시를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1a의 시트부의 하강시를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1a의 승강시의 모습을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1a의 하강시의 모습을 도시한 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 통상적인 전동 휠체어의 좌우 회전 원리를 간략하게 표시한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 전동 휠체어의 좌우 회전 원리를 간략하게 표시한 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 1a의 I-I 부분 입단면도로 본 발명에 따른 전동 휠체어의 수평이동 장치가 지나는 전륜의 일부분을 간략하게 표시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 전동 휠체어의 수평이동 장치의 원리를 간략하게 표시한 좌측단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명에 따른 전동 휠체어를 도시한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 조작부를 확대 도시한 사시도이다. 또한, 도 2는 도 1a의 시트부의 상승시를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1a의 시트부의 하강시를 도시한 사시도이다.

먼저 도 1a을 참조하면, 본 발명에 따른 전동휠체어는 시트부(10)와 본체(20)를 포함한다.

상기 시트부(10)는 목받이(11), 등받이(12) 및 좌석(13)을 포함하고, 이때 상기 좌석을 지지하는 좌석 하단 프레임과 연결된 전단 끝 부분에는 사용자의 다리를 받치는 다리 받침대(16)와 발판(17)이 구비되어 있다.

또한, 시트부의 좌우 측면으로는 그 끝단이 등받이(12)에 고정되어 사용자의 팔을 올릴 수 있도록 암레스트(14)를 포함할 수 있다.

상기 암레스트(14)는 제1암레스트(14a) 및 제2암레스트(14b)를 포함할 수 있으며, 이때, 상기 제1암레스트(14a)는 사용자의 우측에 위치하는 암레스트일 수 있고, 상기 제2암레스트(14b)는 사용자의 좌측에 위치하는 암레스트일 수 있으며, 이와는 반대로, 상기 제1암레스트(14a)는 사용자의 좌측에 위치하는 암레스트일 수 있고, 상기 제2암레스트(14b)는 사용자의 우측에 위치하는 암레스트일 수 있으며, 따라서, 본 발명에서 "제1" 및 상기 "제2"의 기재는 각각의 암레스트를 구분하기 위함으로, 이들의 기재에 의미를 두는 것은 아니다.

한편, 상기 암레스트(14)의 등받이(12)와 접하는 끝단은 핀 연결되어 상단으로 들어올릴 수 있도록 되어 있어, 예를 들면 사용자가 휠체어에서 몸을 측면으로 이탈할 경우의 편의를 제공한다.

한편, 암레스트(14)의 전면 상단에는 각각 휠체어의 작동을 제어하기 위한 조작부(15)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 조작부(15)는 제1암레스트(14a) 또는 제2암레스트(14b)에 위치할 수 있으며, 본 발명에서 상기 조작부의 위치를 한정하는 것은 아니다.

계속해서, 도 1b를 참조하면, 상기 조작부(15)는 휠체어 시트부의 승강 및 하강을 제어하는 스위치부(30)와 전후 좌우 주행을 위한 조이 스틱(31)을 포함하고 있다.

상기 스위치부(30)는 승강 버튼(30a)과 정지 버튼(30b) 및 하강 버튼(30c)으로 구성되는데, 상기 휠체어의 본체(20)에 마련된 동력부에 연결되어 전기적 신호를 제어함으로써 작동이 이루어지게 된다.

상기 조작부의 기능에 대해서는 후술하기로 한다. 다음으로, 도 1a 및 도 1b, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 상기 휠체어의 승강 및 하강 원리를 설명하도록 한다.

먼저, 스위치의 승강 버튼(30a) 작동 시, 스위치에 연결된 본체 하단의 동력부(25)의 구동에 의해 전력을 공급받은 전동 실린더(Electric Linear Actuator)가 작동되며, 상기 전동 실린더의 상, 하 직선운동 따라, 전동 실린더에 장착된 실린더 로드 및 상기 실린더 로드와 연결된 수직 프레임(23b)이 연동되어 수직 이동 레일(23a)을 따라 슬라이딩하며 승강 또는 하강 운동을 하게 된다.

이때, 승강하는 수직 프레임(23b)은 시트부 등받이(12) 후면 좌우에 동일한 간격으로 이격되어 고정 장착된 수직 이동 레일(23a)을 따라 이동하는 방식이다.

여기서, 상기 서술한 전동 실린더 및 수직 프레임(23b)과 수직 이동 레일(23a)은 좌우 측면에 동일한 간격으로 평행하게 이격되어 쌍으로 구비되어 있으며, 통상적인 전동식 리프트 장치의 구성 및 작동원리와 유사하다.

이를 간단히 설명하면, 전동식 리프트 장치의 구성은 전동 실린더와 상기 전동 실린더에 전력을 공급하기 위한 동력부를 포함하며, 상기 전동 실린더는 스위치의 승강 버튼(30a)를 작동시키면, 동력부로부터 전력을 공급받아 실린더 로드가 상측으로 직선운동을 함으로써, 상기 실린더 로드와 연결된 수직 프레임(23b)이 연동되어 수직 이동 레일(23a)을 따라 슬라이딩하며 승강 운동을 하게 되어, 결론적으로 시트부의 승강이 이루어진다.

한편, 원하는 높이의 승강이 이루어졌을 경우, 조작부의 정지 스위치(30b)를 작동시키면 전동 실린더에 공급되는 전력이 차단되어 전동 실린더의 상승도 멈추게 되어 시트부가 정지하게 된다.

또한, 사용자가 시트부의 높이를 낮추고 싶을 경우, 상기 스위치의 하강 버튼(30c)을 작동시키면, 상기 스위치의 전기적 신호에 의해 상술한 시트부 승강원리와 반대로 하강운동을 하게 된다.

즉, 동력부로부터 전력을 공급받아 실린더 로드가 하측으로 직선운동을 함으로써, 상기 실린더 로드와 연결된 수직 프레임(23b)이 연동되어 수직 이동 레일(23a)을 따라 슬라이딩하며 하강 운동을 하게 되어, 결론적으로 시트부의 하강이 이루어진다.

사용되는 전동 실린더의 사양선택은 각 전동휠체어의 사양에 맞도록 충분히 고려될 수 있는 부분으로, 예를 들어, 류화무역(주)(www.okinkorea.co.kr)에서 판매되는 JC35C 또는 RM-LDS series 중 어느 하나의 전동 실린더를 사용할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 전동 실린더의 종류를 한정하는 것은 아니다.

한편, 미설명 부호 22는 보조 차륜을 의미하며, 미설명 부호 27은 동력부를 덮는 덮개에 해당한다. 또한, 미설명 부호 32는 ON/OFF 스위치로써, 전동 휠체어 전체의 작동 여부를 컨트롤할 수 있다.

다음으로, 도 1a 및 도 1b, 도 3 및 도 3을 참조하여 본 발명의 특징인 시트부의 하강 시, 다리 받침대(16) 및 발판(17)의 각도가 안정된 승차감으로 자동 조절 되는 원리에 대해 설명하도록 한다.

상기 설명한 바와 같이, 휠체어 시트부(10)가 지면에 수직한 방향으로 하강하는 경우, 휠체어의 다리 받침대(16) 및 발판(17)의 각도가 조절되지 않으면 시트부(10)의 하강 시 발판(17)이 지면에 닿게 되어 일정 높이 이상 하강이 어렵게 되거나, 지면과 닿는 부분의 충격에 의한 소음 발생 및 마모를 가져오며, 사용자의 승차감 역시 무릎이 접힌 동작으로 불편함을 느끼게 된다.

이러한 점을 개선하고자, 본 발명에서는 시트부 좌석(13)을 지지하는 하단 프레임(13a) 전면 끝단에, 다리 받침대(16)를 지지하는 프레임(16a)을 핀(16b) 연결하고, 다리 받침대 지지 프레임(16a)의 반대편 끝단에도 역시 핀(17b) 연결하여 발판(17)을 지지하는 프레임(17a)을 링크시키도록 한다. 이때, 좌석 하단 프레임(13a)과 다리 받침대 프레임(16a) 및 발판 프레임(17a)은 좌석의 좌우 측면 폭을 넘어가지 않도록 일정 간격으로 이격하여 평행하게 연결된 구조를 가지고, 상기 연결부는 힌지로 링크되어 각도 조절이 용이하다.

다음으로 다리 받침대(16)와 발판(17)의 각도 조절 원리에 대해 도 4의 부분 단면도를 참조하여 설명하기로 한다. 도 4는 도 1a에서 도 3으로 시트부가 하강하는 원리를 부분 단면도로 도시한 것이다.

먼저 도 1a를 참조하여 도 4에서 보는 바와 같이 시트부 좌석을 지지하는 프레임(13a) 가운데 측면에는 좌우 한 쌍으로 각도 조절이 전후로 되는 암(41)이 지면에 수직한 방향에서 전면으로 약간 기울어지게 뻗어있다.

또한 앞서 설명한 바 있는, 발판 지지 프레임(17a)의 후방 끝단과 다리 받침대 프레임(16a) 하단의 힌지점에도 암(42)이 지면과 수평한 방향으로 후면으로 뻗어있다.

이와 같이, 지면 방향에 거의 수직한 방향의 암(41)과 지면에 수평한 방향의 암(42)은 핀으로 연결되어 한 힌지점(40)에서 체결되고, 시트부(10)가 사용자의 상기 휠체어 하강 스위치(30c)를 작동함에 따라, 시트부의 높이가 지면에 가까워 지면서, 좌석(13)이 지면 방향으로 누르는 압력에 의해 지면과 수직한 방향의 암(41)은 아래 방향으로, 지면에 수평한 방향의 암(42)은 전면 방향으로 이동하려는 힘에 따라 자동적으로 다리 받침대(16)와 발판(17)이 낮은 위치에서 승차감이 용이하게 각도 조절이 되는 원리이다.

본 발명의 이점은, 통상 낮은 자세에서의 다리 받침대의 각도가 조절되는 전동 휠체어에 있어, 별도의 구동 전력을 부가하지 않고도 시트부가 하강하면서 발생하는 압력을 이용하여 암(arm)의 힌지 부분에서 각도 조절이 용이하게 됨으로써, 휠체어 사용자가 낮은 자세에서도 편안한 착용감을 느끼고, 떨어진 물건을 집거나 좌식 생활에 유리한 활동을 할 수 있게 된다.

다음으로 본 발명에 따른 휠체어의 주행 및 회전 원리를 설명하기에 앞서 통상적인 휠체어의 주행 및 회전원리에 대해 설명하도록 한다.

먼저 전동 휠체어의 기본 사양인 전후 좌우 주행은 앞서 1b에 도시한 바와 같이, 먼저 조작부(15)의 조이 스틱(31)을 전방(F방향) 또는 후방(B방향)으로 조절함으로써 전방 주행 또는 후방 주행이 가능하며, 조작부(15)의 조이 스틱(31)을 좌우(R방향 및 L방향)로 조절함으로써 우회전 및 좌회전이 가능하다.

즉, 좌측의 주행 차륜 및 우측의 주행차륜의 구동을 위한 전동 모터를 조작부(15)의 조이스틱을 통해 컨트롤할 수 있다.

예를 들어, 조작부(15)의 조이 스틱(31)을 전방(F방향) 또는 후방(B방향)으로 조절하는 경우, 전동 모터에 신호가 인가되어, 전동 모터와 연동된 주행 차륜이 구동력을 전달받아 전방 주행 또는 후방 주행이 가능하다.

상세한 전후 주행 원리는 당업계에서 자명한 것이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

다음으로 도 5a 및 도 5b를 참조하여 통상적인 휠체어의 회전 원리를 설명하도록 한다.

도 5a 및 도 5b는 통상적인 전동 휠체어의 좌우 회전 원리를 간략하게 표시한 단면도이다.

도 1b의 실시예를 참조하여 도 5a 및 도 5b의 좌우 회전 원리를 설명하면, 상기 조작부 상단에는 전후 좌우 주행을 위한 조이 스틱(31)이 구비되어 있다.

상기 휠체어 사용자가 좌회전을 할 경우, 조작부의 조이스틱(31)을 좌회전 방향으로 작동하고 이에 따른 전기적 신호가 동력부에 전달되면, 상기 휠체어의 전동 모터는 주행 차륜(21)의 우측 바퀴(21a)에만 동력을 전달하여 전진하는 힘을 제공한다.

이때, 좌측 바퀴(21b)는 동력이 전달되지 않아 회전 축의 역할을 담당하고, 우측 바퀴(21a)만 공급된 전력의 구동축에 의해 전진하려는 힘을 받으므로 결국 도 5a에 도시한 바와 같이 상기 휠체어는 d1의 반경으로 좌회전을 하게 된다.

한편, 상기 휠체어 사용자가 우회전을 한 경우를 도 5b에 도시하였으며, 상기 서술한 좌회전의 원리와 방향만 반대일 뿐, 구동 원리가 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, 본 발명의 특징인 좁은 장소에서도 휠체어 사용자가 방향전환이 용이하도록 한 회전반경을 극소화한 휠체어의 좌우 회전 원리에 대해 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명하도록 한다.

상기 휠체어의 좌우 회전 시 반경을 줄이기 위한 목적으로 상기 휠체어는 좌우의 주행 차륜을 각각 개별적으로 구동하기 위해 2개의 전동 모터를 구성으로 한다.

도 1b, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 회전반경을 줄인 좌회전 원리에 대해 설명하도록 한다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 전동 휠체어의 좌우 회전 원리를 간략하게 표시한 단면도이다.

먼저 도 6a를 참조하면, 상술한 바와 같이, 상기 조작부(15)는 전후 좌우 방향으로 움직이는 조이스틱(31)으로 구성되며, 상기 조이스틱(31)의 방향을 좌우(R방향 및 L방향)로 조절함으로써 좁은 반경으로의 우회전 및 좌회전이 가능하다.

보다 구체적으로 본 발명에 따른 전동 휠체어는 좌우의 주행 차륜을 각각 개별적으로 구동하기 위해 2개의 전동 모터를 구성으로 하며, 보다 구체적으로 좌측의 주행 차륜을 구동하기 위한 제1전동모터 및 우측의 주행차륜을 구동하기 위한 제2전동모터를 포함한다.

한편, 상기 제1전동모터 및 상기 제2전동모터는 인휠 타입의 모터를 사용할 수 있다. 즉, 일반적인 전동 휠체어의 경우, 레벨 기어 타입의 전동모터를 사용하였으나, 본 발명의 전동 휠체어는 인휠 타입의 전동 모터를 사용할 수 있고, 따라서, 전동 휠체어의 폭을 보다 감소시킴으로써, 좁은 공간에서의 회전이 보다 용이할 수 있다.

사용되는 인휠 타입의 전동모터의 사양선택은 각 전동휠체어의 사양에 맞도록 충분히 고려될 수 있는 부분으로, 예를 들어, 골든모터 사 (goldenmotor.com)에서 판매되는 hub motor 씨리즈 중 어느 하나, MP-18F, MP-18R, MP-20F, MP20R 등의 전동모터를 사용할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 전동모터의 종류를 한정하는 것은 아니다.

계속해서, 도 6a를 참조하면, 상기 조이스틱(31)을 좌(R)로 작동시키면, 전기적 신호가 동력부에 전달되어 우측 전동모터에 연동된 우측 차륜(21a)은 전진방향의 힘이, 좌측 전동모터에 연동된 좌측 차륜(21b)은 후진방향의 힘이 작용하게 된다. 이러한 원리에 따라 각각의 주행 차륜은 회전력이 발생하고, 회전반경은 d2로 하는, 즉 d1에 대한 반경이 1/2 정도로 감소하여 회전반경을 줄이면서 휠체어의 방향 전환 및 좌회전이 가능해 진다.

또한, 상기 휠체어 사용자가 좁은 회전반경을 가지는 우회전을 한 경우를 도 6b에 도시하였으며, 상기 서술한 좌회전의 원리와 방향만 반대일 뿐, 구동 원리가 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

일반적인 전동 휠체어의 경우, 좌우 회전시 어느 일측의 바퀴에는 동력이 전달되지 않아 회전 축의 역할을 담당하고, 다른 일측의 바퀴만 공급된 전력의 구동축에 의해 전진하려는 힘을 받으므로 큰 회전반경으로 좌우 회전을 하나, 이상과 같은 본 발명에 따르면, 어느 일측의 바퀴에는 전진방향의 힘이 작용하고, 다른 일측의 바퀴에는 후진방향의 힘이 작용함으로써, 회전반경을 줄이면서 휠체어의 방향 전환 및 좌회전이 가능해 진다.

한편, 좌우 주행 차륜에 별도의 전동 모터를 장착한 본 발명의 전방 주행 또는 후방 주행에 있어서의 주행원리는 통상적인 휠체어의 주행 원리와 같다. 상기 조이스틱(31)을 전방으로 향하게 하면, 우측 차륜(21a) 및 좌측 차륜(21b)에 각각 전진방향의 힘이 작용하여 전방 주행이 가능하고, 상기 조이스틱(31)을 후방으로 향하게 하면, 우측 차륜(21a) 및 좌측 차륜(21b)에 각각 후진방향의 힘이 작용하여 후방 주행이 가능하다.

다음으로 도 2b와 도 7 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 휠체어의 수평이동 장치 원리를 설명하도록 한다.

도 7a 및 도 7b는 도 1a의 I-I 부분 입단면도로 수평이동 장치의 원리를 설명하기 위해 수평이동 장치가 지나는 전륜의 일부분을 도시한 도면이고, 도 8a 및 도 8b는 수평이동 장치의 원리를 도시화한 상기 휠체어의 좌측단면도이다.

먼저, 도 7a 및 도 8a는 상기 휠체어가 수평이동 하지 않을 때의 수평이동 조작레버(51) 및 수평이동 바퀴(50) 등의 수평이동 장치의 구성을 도시화하였다.

도 7a 및 도 8a를 참조하면, 본 발명에 따른 전동 휠체어는 상기 휠체어의 수평 이동을 위해서 우측 차륜(21a) 및 좌측 차륜(21b) 내부 양측에 각각 제1수평이동 바퀴(50a) 및 제2수평이동바퀴(50b)가 상기 우측 차륜(21a) 및 좌측 차륜(21b)과 수직한 방향으로 포함되어 있다.

제1수평이동 바퀴(50a) 및 제2수평이동바퀴(50b)는 상기 휠체어의 전륜 일측에 사용자가 손을 뻗어 조작 가능하도록 구비된 수평이동 조작레버(51)에 의해 수동으로 작동될 수 있다.

즉, 후술할 바와 같이, 상기 수평이동 조작레버를 앞으로 밀면 수평이동바퀴가 작동되고, 상기 수평이동 조작레버를 뒤로 당기면 수평이동바퀴의 작동이 해제되게 된다. 이에 대해 후술하기로 한다.

이때, 수평이동바퀴가 작동함에 따라 상기 수평이동바퀴를 사용하여 수평으로 이동하는 것은 사용자의 인위적인 힘에 의해 이동이 가능하다.

계속해서, 도 7a 및 도 8a를 참조하면, 수평이동 조작레버(51)와 수평이동 바퀴(50a, 50b)는 수평이동 바퀴 높이조절장치(53)에 의해 연결되어 작동되며, 이 때, 제1수평이동 바퀴(50a) 및 제2수평이동바퀴(50b)는 상호 수평이동바퀴 고정축(52)으로 연결되어 있어, 하나의 수평이동 조작레버(51)를 통해 동시에 작동될 수 있다.

즉, 제1수평이동 바퀴(50a) 및 제2수평이동바퀴(50b)는 수평이동 바퀴 높이조절장치(53)와 수평이동 조작레버(51)가 연결되는 지점에 수직하고 지면(G)과 평행하게 수평이동바퀴 고정축(52)으로 연결되어 있어, 일측의 수평이동 조작레버(51) 작동 시에 수평이동바퀴 고정축(52)에 연결된 양측의 수평이동바퀴 높이조절장치(53)가 동시에 작동하게 되므로, 제1수평이동 바퀴(50a) 및 제2수평이동바퀴(50b)가 동일하게 작동될 수 있다.

다음으로 수평이동 조작레버(51) 및 이에 따른 수평이동바퀴 높이조절 장치(53)의 작동을 통해 수평이동 바퀴가 작동되는 원리를 도 7b 및 도 8b를 참조하여 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명에 따른 수평이동바퀴 높이조절 장치(53)을 보다 구체적으로 설명하면, 상기 수평이동 조작레버(51)는 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단(53a)과 일체로 형성되고, 상기 수평이동 조작레버(51)와 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단(53a)은 고정축(54)를 중심으로 회전가능하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단(53a)은 힌지점(53c)을 통해 수평이동바퀴 높이조절 장치의 하단(53b)과 연결된다.

또한, 수평이동바퀴 높이조절 장치의 하단(53b)은 수평이동 바퀴(50b)와 연결되어 있고, 이때, 상기 고정축(54)과 상기 수평이동 바퀴(50b)의 사이에는 탄성부(53d)가 형성될 수 있다.

다음으로, 수평이동 바퀴가 작동되는 원리를 설명하면, 일반적인 경우로써 상기 휠체어의 사용자가 전후 주행 및 좌우 회전을 요할 경우에는, 도 7a 및 도 8a에서 도시한 바와 같이 양측의 수평이동 바퀴(50a, 50b)가 지면(G)에서 떨어진 상태로 있다가, 수평이동을 원할 시에는 수평이동 조작레버(51)에 의해 양측의 수평이동 바퀴(50a, 50b)와 연결된 수평이동 바퀴 높이조절 장치(53)가 작동되어 양측의 수평이동 바퀴(50a, 50b)가 지면에 닿아 수평이동이 가능하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 휠체어가 수평이동을 요할 경우에는, 사용자가 수평이동 조작레버(51)를 도 8a 및 도 8b를 참조한 바 전면으로 θ만큼 밀면, 도 8b에서 보는 것과 같이 수평이동 조작레버(51)가 지면(G)과 거의 수직하게 되고 수평이동바퀴 높이조절 장치(53)가 작동된다.

이때, 수평이동 조작레버(51)와 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단(53a)은 고정축(54)를 중심으로 회전가능하므로, 따라서, 수평이동 조작레버(51)를 전면으로 θ만큼 밀면, 즉, 수평이동 조작레버를 반시계방향으로 회전하면, 상기 고정축(54)을 중심으로, 상기 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단(53a)도 반시계방향으로 회전하게 된다.

또한, 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단(53a)도 반시계방향으로 회전에 따라, 상기 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단(53a)과 힌지점(53c)을 통해 연결된 수평이동바퀴 높이조절 장치의 하단(53b)은 상기 힌지점(53c)를 중심으로 시계방향으로 회전하게 된다.

따라서, 상기 수평이동바퀴 높이조절 장치의 하단(53b)과 연결된 수평이동 바퀴(50b)도 반시계방향으로 이동하게 되므로, 지면(G)에서 떨어진 상태로 있던 수평이동 바퀴가 지면에 닿아 수평이동이 가능하게 된다.

이때, 상기 고정축(54)과 상기 수평이동 바퀴(50b)의 사이에 위치하는 탄성부(53d)에는 인장력이 작용할 수 있다.

다음으로, 도 8b와 같이 수평이동 조작레버(51) 및 수평이동바퀴 높이조절 장치(53)의 작동에 의해 수평이동 바퀴(50b)가 지면에 닿게 되면, 상기 휠체어의 전륜은 지면에서 살짝 들어올려지는 형태가 되고, 이때 사용자의 인위적인 힘에 의해 수평이동이 가능하다.

이상과 같은 방법을 통해, 수평이동바퀴가 작동시켜, 사용자의 인위적인 힘에 의한 수평이동이 가능하며, 한편, 상기 수평이동 조작레버를 뒤로 당기면, 상기 수평이동바퀴의 작동의 역순에 의해 수평이동바퀴의 작동이 해제되게 된다.

이때, 상기 수평이동바퀴의 작동이 해제됨에 있어서, 수평이동바퀴의 작동시 인장력이 작용했던 탄성부(53d)의 복귀에 의해, 해제를 보다 용이하게 할 수 있다.

한편, 상기 휠체어의 보조바퀴(22)는 동력을 전달받지는 않되, 본체 하단부에 360도 회전 가능하도록 구비되어 있어, 상기 휠체어의 전륜(21)을 통한 전후 및 좌우 주행을 할 경우에는 도 8a에서 참조하는 바와 같이 전륜(21)과 동일한 방향으로 주행하며, 상기 휠체어의 수평이동 바퀴(50)를 통해 좌 또는 우로 수평이동을 원할 경우에는 도 8b에서 참조하는 바와 같이 수평이동 바퀴(50)와 동일한 방향으로 각도를 틀어 주행할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 일반적인 전동 휠체어의 경우 휠체어의 회전반경이 커서 좁은 장소에서의 방향 전환 및 회전이 어려우나, 본 발명에 따른 전동 휠체어는 좁은 공간에서 휠체어를 사용하는 경우, 상기 조이스틱(31)의 조작을 통해 좌측의 주행 차륜의 전동 모터 및 우측의 주행차륜의 전동 모터를 컨트롤함으로써, 회전반경을 줄이면서 휠체어의 방향 전환 및 좌회전이 가능하고, 좌우 수평이동이 가능하다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 시트부 20: 본체부
11: 목받이 12: 등받이
13: 좌석 14: 암레스트
15: 조작부 16: 다리 받침대
17: 발판 21: 주행차륜
22: 보조차륜 23: 수직이동 레일
24: 등받이 고정부 25: 동력부
26: 전동 실린더 27: 덮개
30 : 스위치부 32: 수평이동 스위치
31 : 조이스틱 레버 41, 42: 암(arm)
50a, 50b: 수평이동 바퀴 51: 수평이동 조작레버
52: 수평이동바퀴 고정축 53: 수평이동바퀴 높이조절 장치
54: 고정축

Claims (8)

1. 조작부를 포함하는 시트부 및 본체를 포함하는 전동 휠체어에 있어서,
   상기 조작부는 전후 좌우 주행을 제어하는 조이스틱을 포함하고, 상기 조이스틱을 사용하여 좌우 회전을 제어하며,
   상기 좌우 회전을 제어하는 것은,
   상기 조이스틱을 좌 방향으로 향하게 하면, 우측 차륜은 전진방향의 힘이 작용하고, 좌측 차륜은 후진방향의 힘이 작용하거나, 상기 조이스틱을 우 방향으로 향하게 하면, 우측 차륜은 후진방향의 힘이 작용하고, 좌측 차륜은 전진방향의 힘이 작용하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 시트부는 각도 조절이 가능한 암레스트를 포함하고, 상기 암레스트는 제1암레스트 및 제2암레스트를 포함하며,
   상기 조작부는 상기 제1암레스트에 위치하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 우측 차륜 및 상기 좌측 차륜 내부에 위치하는 수평이동바퀴를 더 포함하고,
   상기 수평이동바퀴는 상기 우측 차륜측에 위치하는 제1수평이동바퀴 및 상기 좌측 차륜측에 위치하는 제2수평이동바퀴를 포함하며,
   상기 제1수평이동 바퀴 및 제2수평이동 바퀴는 상기 우측 차륜 및 좌측 차륜과 수직한 방향으로 구비되는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1수평이동바퀴 및 제2수평이동바퀴는 수평이동바퀴 고정축에 의해 연결되고,
   상기 수평이동바퀴 고정축은 수평이동 바퀴 높이조절장치와 수평이동 조작레버가 연결되는 지점에 수직하고, 지면과 평행한 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 수평이동 조작레버는 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단과 일체로 형성되고,
   상기 수평이동 조작레버와 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단은 고정축을 중심으로 회전가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 수평이동바퀴 높이조절 장치의 상단은 힌지점을 통해 수평이동바퀴 높이조절 장치의 하단과 연결되고, 상기 수평이동바퀴 높이조절 장치의 하단은 상기 수평이동 바퀴와 연결되는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 고정축과 상기 수평이동 바퀴 사이에 형성된 탄성부를 더 포함하는 전동 휠체어.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 시트부의 높이 조절을 위한 전동식 리프트 장치를 더 포함하고,
   상기 전동식리프트 장치의 전동 실린더 높이 조절에 의해, 상기 전동식 리프트 장치와 연결된 이동식 수직 프레임이 시트부 등받이의 레일을 따라 수직 운동을 하는 전동 휠체어.

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