KR20160028309A

KR20160028309A - 휠체어의 가변휠 기구

Info

Publication number: KR20160028309A
Application number: KR1020140117275A
Authority: KR
Inventors: 이응혁; 엄수홍; 장문석; 김보민; 강신윤; 이부환
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-03-11
Also published as: KR101628842B1

Abstract

본 발명은 지면의 요철에 대응하여 휠체어의 접지 상태를 가변하는 기구에 있어서: 상기 휠체어에 원호형으로 분할된 다수의 탄성체(11)를 구비하고, 탄성체(11)의 양단에서 보조축(25)의 변위를 허용하는 주행휠(10); 및 상기 주행휠(10)의 회전축에 설치되는 중심체(31)를 기준으로 각각의 보조축(25)을 향하여 완충기(35)를 구비하는 가변수단(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 휠체어로 이동에 하는 중에 계단이나 둔턱을 만나면 충격을 완화하면서 통과가 용이한 구조로 변형되어 이동의 불편을 최소화하고 신체 손상을 비롯한 안전사고를 방지하는 효과가 있다.

Description

휠체어의 가변휠 기구{Convertible wheel for wheelchair}

본 발명은 휠체어의 가변휠 기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 휠체어로 이동에 하는 중에 계단이나 둔턱을 만나면 통과가 용이한 구조로 변형되는 휠체어의 가변휠 기구에 관한 것이다.

주요 선진국을 비롯한 전세적인 고령화 추세로 인하여 실버산업이 발전하면서 실버용품 수요도 급속한 증가세를 나타내고 있다. 특히 노약자의 보행과 이동을 조력하는 휠체어는 대표적인 용품의 하나로서 활용성이 높다. 다만, 도로의 환경에 대응하면서 활동영역을 넓히는 기능적 개량이 절실하게 요구되고 있다.

휠체어의 주행성능 개선과 관련되는 선행기술문헌으로서 한국 등록실용신안공보 제0208128호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2009-0103357호(선행문헌 2) 등을 참조할 수 있다.

선행문헌 1은 회전 롤라를 하부에 경사지게 2중으로 배열하여 장치한 회전 롤라 지지 브라케트를 구비하고, 클램프와 핸들로 발판 지지 파이프에 지지 브라케트를 상하로 이동하여 고정할 수 있는 구성을 제안한다. 이에 따라, 휠체어 회전 롤라의 구조에 의하여 턱을 넘을 때는 앞바퀴가 걸리지 않고 넘을 수 있으며 고랑을 지날 때는 빠지지 않고 건널 수 있는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 바퀴의 중심을 기준으로 배치되는 다수 개의 디딤부를 포함하고, 다수 개의 고정핀 관통공이 형성되는 바퀴틀판; 바퀴 방향으로 이동되어 상기 고정핀 관통공을 관통하여 바퀴 내부로 유입되거나 바퀴 반대 방향으로 이동되어 상기 고정핀 관통공과 분리될 수 있는 고정핀; 등을 포함한다. 이에 따라, 휠체어 주행시 고정핀의 이동으로 바퀴틀판이 변형되면서 계단이나 턱을 용이하게 넘어갈 수 있는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌 1에 의한 다수의 회전 롤러나 선행문헌 2에 의한 바퀴틀판으로 계단이나 둔턱을 넘는 경우 필연적으로 충격을 유발하기 때문에 불편을 초래하거나 특정 사용자의 질환을 악화시킬 우려가 크다.

1. 한국 등록실용신안공보 제0208128호 "휠체어 앞바퀴 보조장치" (공개일자 : 2000. 12. 15.) 2. 한국 공개특허공보 제2009-0103357호 "계단 주행이 가능한 휠체어 및 그 바퀴" (공개일자 : 2009. 10. 1.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 휠체어로 이동에 하는 중에 계단이나 둔턱을 만나면 충격을 완화하면서 통과가 용이한 구조로 변형되는 휠체어의 가변휠 기구를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 지면의 요철에 대응하여 휠체어의 접지 상태를 가변하는 기구에 있어서: 상기 휠체어에 원호형으로 분할된 다수의 탄성체를 구비하고, 탄성체의 양단에서 보조축의 변위를 허용하는 주행휠; 및 상기 주행휠의 회전축에 설치되는 중심체를 기준으로 각각의 보조축을 향하여 완충기를 구비하는 가변수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 주행휠은 분할된 탄성체를 연결하는 연결편의 보조축 상에 각각 보조휠을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 완충기는 유압실린더의 작동로드 상에 탄성력을 조절가능한 스프링을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 가변수단은 완충기에 의한 보조축의 지지력을 변동하도록 조절수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 조절수단은 지면의 요철 상태를 검출하는 감지부, 완충기의 변위를 유발하는 구동부, 작동 전원을 제공하는 전원부, 지면의 요철에 대응하여 보조축의 거리를 변동하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 휠체어로 이동에 하는 중에 계단이나 둔턱을 만나면 충격을 완화하면서 통과가 용이한 구조로 변형되어 이동의 불편을 최소화하고 신체 손상을 비롯한 안전사고를 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변휠 기구를 개략적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 가변휠 기구의 주요부를 나타내는 구성도
도 3 및 도 4는 본 발명의 변형예에 따른 가변휠 기구를 나타내는 구성도
도 5는 본 발명에 따른 가변휠 기구의 작동 상태를 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 지면의 요철에 대응하여 휠체어의 접지 상태를 가변하는 기구에 관하여 제안한다. 지면의 요철은 계단이나 둔턱을 의미하는 것이지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 휠체어의 주행중에 요철을 만나면 접지되는 주행휠(10)의 형태적 변동을 통하여 완충을 수행하는 동시에 접지력을 증대하여 원활한 상승이동을 유도한다.

본 발명에 따르면 주행휠(10)이 상기 휠체어에 원호형으로 분할된 다수의 탄성체(11)를 구비하고, 탄성체(11)의 양단에서 보조축(25)의 변위를 허용하는 구조를 특징으로 한다. 도 1에서 탄성체(11)는 4분할된 구조를 예시하지만 보다 많은 수로 분할되는 구성도 가능하다. 탄성체(11)의 일단에는 암형의 연결편(12)을 타단에는 숫형의 연결편(12)을 형성한다. 탄성체(11)는 탄성변형이 가능한 수지재를 기반으로 하고, 연결편(12)은 내마모성을 지닌 금속재로 형성하는 것이 좋다. 이 경우 금속제를 인서트 몰딩하여 수지재와 일체로 성형할 수 있다. 암수형의 연결편(12)은 각각 힌지공(15)을 구비하며, 힌지공(15) 상에 보조축(25)이 힌지운동의 중심 역할을 하도록 설치된다. 보조축(25)은 휠체어 주행시 충격에 의하여 주행휠(10)의 중심축 방향으로 변위를 발생한다.

이때, 연결편(12)의 힌지공(15)을 장공 형태로 형성하면 보조축(25)의 변위가 더욱 증대된다. 다만, 보조축(25)의 변위가 심화되면 평지를 주행하는 승차감이 약화될 수 있으므로 탄성체(11)의 물성(탄성변형력)에 맞추어 조절한다.

한편, 탄성체(11)의 외주면에는 미끄럼 마찰계수와 완충성을 높이도록 타이어(13)를 구비한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 주행휠(10)은 분할된 탄성체(11)를 연결하는 연결편(12)의 보조축(25) 상에 각각 보조휠(20)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 보조휠(20)은 보조축(25)과 동심 상으로 연결하되 회전이 저항 또는 구속되어도 무방하다. 보조휠(20)의 외주면에도 주행휠(10)과 동일하게 타이어(13)를 구비하는 것이 좋다.

또, 본 발명에 따르면 가변수단(30)이 상기 주행휠(10)의 회전축에 설치되는 중심체(31)를 기준으로 각각의 보조축(25)을 향하여 완충기(35)를 구비하는 구조를 특징으로 한다. 도 1에서 주행휠(10)에 4개의 보조축(25)이 예시됨에 따라 4개의 완충기(35)가 구비된 상태를 나타낸다. 중심체(31)는 주행휠(10)의 회전 중심축에 연결되는 동시에 외주면 상으로 각각의 완충기(35)와 연결된다. 휠체어 주행중 요철에 의한 충격이 보조축(25)에 작용하면 완충기(35)는 보조축(25)의 부드러운 변위를 유도한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 완충기(35)는 유압실린더의 작동로드 상에 탄성력을 조절가능한 스프링(38)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 완충기(35)로 사용되는 유압실린더는 작동로드에 연결된 피스톤이 작동유에 의하여 댐핑되는 방식을 적용한다. 즉, 포트를 통하여 작동유가 출입하는 단동식이나 복동식은 구성적으로 복잡화되므로 쇼업소버(shock absorber) 방식이 선호된다. 작동로드에 설치되는 스프링(38)은 휠체어의 주행중 완충과 더불어 수축된 완충기(35)의 신속한 복원을 도모한다. 스프링(38)은 별도의 조임쇠(도시 생략)를 개재하여 설치하여 필요에 따라 탄성력을 조절하도록 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 가변수단(30)은 완충기(35)에 의한 보조축(25)의 지지력을 변동하도록 조절수단(40)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 조절수단(40)은 휠체어 주행중 요철을 만나면 완충기(35)에 의한 보조축(25)의 지지력을 외력으로 변동하여 강제적이고 자동적인 변위를 유발한다.

이때, 상기 조절수단(40)은 지면의 요철 상태를 검출하는 감지부(42), 완충기(35)의 변위를 유발하는 구동부(44), 작동 전원을 제공하는 전원부(46), 지면의 요철에 대응하여 보조축(25)의 거리를 변동하는 제어부(48)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 조절수단(40)의 감지부(42), 구동부(44), 전원부(46), 제어부(48)는 모두 중심체(31)에 구비된다. 감지부(42)는 하중센서를 사용하고 보조축(25)과 완충기(35) 사이에 설치된다. 구동부(44)는 솔레노이드를 사용하고 중심체(31)와 완충기(35) 사이에 설치된다. 전원부(46)는 휠체어에 탑재된 별도의 배터리와 연결된다. 전원의 결선은 주행휠(10)의 중심축을 통해 로터리조인트 방식으로 수행된다. 제어부(48)는 감지부(42)의 신호로 구동부(44)를 작동하여 완충기(35)의 변위를 유발한다. 이외에 사용자가 계단이나 둔턱을 인식하면 스위치(도시 생략)나 리모컨(도시 생략)으로 제어부(48)에 시작/정지 신호를 입력할 수 있다. 즉, 휠체어 주행중 예상치 않은 충격으로 완충기(35)가 임의로 작동하는 것을 방지한다.

한편, 완충기(35)는 구동부(44)의 작동에 의해 축방향 방향으로만 변회하도록 안내봉(32)을 개재하는 것이 좋다.

도 5를 참조하여 작동을 살피면, 휠체어가 평지를 주행하는 동안 4개의 완충기(35)는 보조축(25)과 보조휠(20)의 변위를 유발하지 않으나, 일단 계단에 접촉하면 완충기(35)의 길이가 부호 35′처럼 축소되고 스프링(38)이 압축되며, 이에 양측의 탄성체(11)가 부호 11′처럼 탄성변형되어 계단을 작은 충격과 회전토크로 넘을 수 있다. 이후 다시 휠체어가 평지에 도달하면 완충기(35)가 스프링(38)에 의하여 복원되어 신속한 이동이 가능하다.

만일, 도 3 및 도 4의 변형예를 적용하는 경우, 사용자가 계단에 도달하여 제어부(48)를 온시키면 감지부(42)의 신호를 인식하여 하중을 받는 완충기(35)의 구동부(44)를 수축시켜 보조휠(20)의 변위와 탄성체(11)의 탄성변형을 유발한다. 휠체어가 평지에 도달하면 구동부(44)가 오프되고 완충기(35)가 스프링(38)에 의하여 복원된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 주행휠 11: 탄성체
12: 연결편 13: 타이어
15: 힌지공 20: 보조휠
25: 보조축 30: 가변수단
31: 중심체 32: 안내봉
35: 완충기 38: 스프링
40: 조절수단 42: 감지부
44: 구동부 46: 전원부
48: 제어부

Claims

지면의 요철에 대응하여 휠체어의 접지 상태를 가변하는 기구에 있어서:
상기 휠체어에 원호형으로 분할된 다수의 탄성체(11)를 구비하고, 탄성체(11)의 양단에서 보조축(25)의 변위를 허용하는 주행휠(10); 및
상기 주행휠(10)의 회전축에 설치되는 중심체(31)를 기준으로 각각의 보조축(25)을 향하여 완충기(35)를 구비하는 가변수단(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휠체어의 가변휠 기구.
청구항 1에 있어서,
상기 주행휠(10)은 분할된 탄성체(11)를 연결하는 연결편(12)의 보조축(25) 상에 각각 보조휠(20)을 구비하는 것을 특징으로 하는 휠체어의 가변휠 기구.
청구항 1에 있어서,
상기 완충기(35)는 유압실린더의 작동로드 상에 탄성력을 조절가능한 스프링(38)을 구비하는 것을 특징으로 하는 휠체어의 가변휠 기구.
청구항 1에 있어서,
상기 가변수단(30)은 완충기(35)에 의한 보조축(25)의 지지력을 변동하도록 조절수단(40)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휠체어의 가변휠 기구.
청구항 4에 있어서,
상기 조절수단(40)은 지면의 요철 상태를 검출하는 감지부(42), 완충기(35)의 변위를 유발하는 구동부(44), 작동 전원을 제공하는 전원부(46), 지면의 요철에 대응하여 보조축(25)의 거리를 변동하는 제어부(48)를 구비하는 것을 특징으로 하는 휠체어의 가변휠 기구.