KR20170022475A - 이동장치용 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동장치의 속도를 감지하여 이동 속도에 비례하여 서서히 감속시킬 수 있게 한 이동장치용 브레이크 시스템에 관한 것으로, 유모차나 휠체어와 같은 이동장치에 설치되는 브레이크 시스템에 있어서, (A) 바퀴의 상부 일측과 대향되게 설치된 브레이크패드, 상기 브레이크패드가 고정 설치된 패드고정바, 상기 패드고정바를 승강 가능하게 이동장치에 고정시키는 고정프레임, 및 상기 고정프레임의 일측에 설치되어 상기 패드고정바를 승강 구동시켜 브레이크패드가 바퀴와 접촉 또는 분리되게 하는 구동장치로 이루어진 브레이크장치; (B) 이동장치의 일측에 설치되어 이동장치의 이동속도를 감지하는 속도센서; (C) 상기 속도센서에 의해 감지된 이동장치의 이동속도에 따라 상기 구동장치의 구동속도를 제어하여 브레이크패드가 바퀴에 접촉되는 압력을 조절하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동장치용 브레이크 시스템{brake system for moving apparatus}

본 발명은 브레이크 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유모차나 휠체어 등과 같은 소형 이동장치의 브레이크 시스템에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 이동장치의 속도를 감지하여 이동 속도에 비례하여 서서히 감속시킬 수 있게 한 이동장치용 브레이크 시스템에 관한 것이다.

기술이 발전함에 따라 다양한 이동수단이 개발되어 사용되고 있다.

이러한 이동 수단 중에는 유아용 유모차나 휠체어가 있으며, 휠체어의 경우, 신체적으로 기능이 떨어져 이동에 제한을 받는 사람을 위한 것으로, 우리나라에서 신체(근골격계) 기능에 제한이 있어 직접적으로 이동에 제한이 있는 인구비율이 약 15%로, 국민 10명당 1.5명이 이동에 대한 어려움을 겪고 있다.

이러한 이동의 제한을 받는 사람들의 이동권 보장에 대한 요구의 증가에 따라 이동보조기구의 사용성이 점차 강조되면서 장애인 및 고령자가 사용하는 수동휠체어의 전세계 시장규모도 점차 증가하는 추세에 있다.

한편, 이런 시장 규모의 증가와 함께 전 세계적으로 휠체어 등의 이동장치 사용 시 안전성에 대한 문제가 지속적으로 발생하고 있는 실정이다.

특히, 우리나라의 경우는 대부분의 도로나 주변 환경을 살펴보면 경사로나 험로가 많기 때문에 사소한 보호자의 방심이 심각한 안전사고로 이어질 수 있으며, 실제로 보호자의 부주위로 경사로에서 휠체어나 유모차를 놓쳐 이동장치가 그대로 경사로 아래로 내려가 낙상의 사고가 발생하는 사례가 많이 나타나고 있다.

이를 방지하기 위하여 현재 시중의 유모차 및 수동휠체어에 적용되는 브레이크 시스템은 대부분의 경우 사람의 손이나 발로 바퀴 부위의 고정장치를 눌러 작동시키는 수동방식을 사용하고 있다.

이러한 휠체어나 유모차의 제동을 위한 제동장치와 관련된 기술로는 다양한 것이 있고, 그 예로 특허문헌 1 내지 3이 있다.

특허문헌 1은 휠의 회전을 교대로 감속시키는 제1브레이크 및 제2브레이크; 제1브레이크 및 제2브레이크를 교대로 휠에 접촉시킴으로써 제동력을 발생시키는 캠축; 브레이크 작동시 바퀴축과 캠축을 연결하여 캠축을 회전시키는 브레이크 구동부; 및 캠축의 편향된 위치에 각각 연결되어, 캠축의 회전에 따라 제1브레이크 및 제2브레이크가 휠에 접촉되도록 하는 제1브레이크와이어와 제2브레이크와이어를 포함하는 것이고,

특허문헌 2는 유모차의 후륜의 중심부에 설치되는 허브와, 유모차의 양측 프레임 하단부에 각각 설치되는 원통형의 마운트브라켓과, 양단부가 마운트브라켓의 내측에 회전 가능하게 연결되어 사용자의 조작에 의해 회전하는 작동바아와, 작동바아의 양단부에 고정되게 설치되며 마운트브라켓의 외측면을 관통하도록 설치되어 허브에 상대 회전 가능하게 연결되면서 후륜의 회전축을 이루는 힌지샤프트와, 마운트브라켓의 내측에서 상기 작동바아의 일단부에 고정되게 설치되어 작동바아와 함께 회전하는 회전캠부재와, 마운트브라켓의 내측에서 회전캠부재의 외측에 연접하게 설치되어 회전캠부재와 연동하여 축방향으로 슬라이딩 운동하는 슬라이딩캠부재와, 슬라이딩캠부재의 외측면에 축방향으로 연장되게 설치되어 허브의 회전을 구속하거나 해제하는 록킹핀과, 록킹핀에 끼워져 마운트브라켓에 대해 슬라이딩캠부재에 축방향 내측으로 탄성력을 가하는 탄성부재를 포함하는 것이며,

특허문헌 3은 좌부에 전단부를 지점으로 하여 회동 가능하게 탑재되는 좌석 쿠션체와, 중도부가 좌석 쿠션체의 하면측에 배치된 작동 벨트와, 작동 벨트의 양단부를 차체의 양측의 아래 방향으로 인도하는 가이드롤러와, 작동 벨트의 양단부를 하방을 향해 탄성적으로 인장하는 스프링과, 일단이 작동 벨트의 말단에 연결되고 타단이 차체에 회동 가능하게 연결되어 있으며, 좌석 쿠션체가 전 단부를 지점으로 하여 회동하고 작동벨트의 양단부가 상하 방향으로 이동했을 때에 회동하는 연결 링크와, 연결 링크의 회동에 연동하여 작동하도록 마련되고 연결 링크의 회동 방향에 따라 브레이크 부재를 후륜으로부터 이격시켜 브레이크를 해제하는 상태 혹은 브레이크 부재를 후륜에 압접시켜 브레이크를 거는 상태로 변위시키는 작동 링크 기구를 구비한 것이다.

이러한 종래의 브레이크 장치들은 손이나 발로 수동식으로 사용자가 브레이크를 임의로 작동시켜야 하므로 브레이크 작동이 어려운 어린이나 노약자의 경우 사용이 어려워, 경사로나 험로에서 보호자의 사소한 부주위로 브레이크 시스템을 작동하지 않은 상태에서 유모차나 수동휠체어를 놓칠 경우 이에 대한 대비책이 없기 때문에 심각한 안전사고로 이어질 수 있는 단점이 여전히 존재하였다.

1. 대한민국 특허등록 제0859327호 2. 대한민국 특허등록 제1375740호 3. 대한민국 특허등록 제1406496호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 유모차 또는 휠체어와 같은 다양한 이동장치에 보호자가 손쉽게 설치할 수 있고 동시에 다양한 안전모드로 적용이 가능한 브레이크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 이동장치의 이동속도를 감지하여 이동속도에 맞추어 속도를 감속시킬 수 있으므로 급제동에 의해 이동장치가 전복되는 것을 방지할 수 있게 한 이동장치용 브레이크 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명의 이동장치용 브레이크 시스템은 유모차나 휠체어와 같은 이동장치에 설치되는 브레이크 시스템에 있어서, (A) 바퀴의 상부 일측과 대향되게 설치된 브레이크패드, 상기 브레이크패드가 고정 설치된 패드고정바, 상기 패드고정바를 승강 가능하게 이동장치에 고정시키는 고정프레임 및 상기 고정프레임의 일측에 설치되어 상기 패드고정바를 승강 구동시켜 브레이크패드가 바퀴와 접촉 또는 분리되게 하는 구동장치로 이루어진 브레이크장치; (B) 이동장치의 일측에 설치되어 이동장치의 이동속도를 감지하는 속도센서; (C) 상기 속도센서에 의해 감지된 이동장치의 이동속도에 따라 상기 구동장치의 구동속도를 제어하여 브레이크패드가 바퀴에 접촉되는 압력을 조절하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동장치의 측방 일측에는 보조브레이크장치가 더 구비되고, 상기 보조브레이크장치는 바퀴의 측방 일측과 대향되게 설치된 브레이크롤러; 상기 브레이크롤러가 고정 설치된 패드고정바, 상기 패드고정바를 이동 가능하게 이동장치에 고정시키는 고정프레임 및 상기 고정프레임의 일측에 설치되어 상기 패드고정바를 이동시켜 브레이크롤러가 바퀴와 접촉 또는 분리되게 하는 구동장치로 이루어질 수 있다.

구동장치는 고정프레임의 상부에 설치된 모터; 상기 모터의 회전축에 설치되고, 상기 패드고정바를 관통하여 설치되어 모터의 구동에 의해 회전함에 따라 패드고정바를 이동시키는 리드스크류로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 속도센서는 바퀴의 회전축의 회전수를 감지하는 로터리엔코더인 것이 바람직하고, 상기 로터리엔코더는 바퀴의 회전축에 설치된 구동기어와 치합된 종동기어에 설치될 수 있다.

상기 고정프레임에는 패드고정바를 관통하여 가이드축이 설치되어 패드고정바가 일정한 방향으로 이동되게 안내하는 것이 바람직하다.

상기 패드고정바와 롤러고정바에는 브레이크패드 또는 브레이크롤러를 고정시키기 위한 고정부재가 더 설치되고, 상기 패드고정바 및 롤러고정바에는 고정부재가 고정되는 위치를 조절할 수 있도록 고정장공이 형성될 수 있다.

상기 제어기에는 이동장치가 기울어진 경사를 감지하여 구동장치의 구동속도를 제어하기 위한 경사감지센서를 더 구비할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동장치용 브레이크 시스템은 고정모듈을 이용하여 사용자가 쉽게 이동장치에 고정시킬 수 있게 되며, 브레이크모듈을 휠 주위로 용이하게 이동하여 프레임모듈이 고정된 상태를 이루도록 할 수 있어, 기존의 유모차나 휠체어 등 이동장치에 별도로 설치 적용할 수 있게 되어 경제적이며 초보자도 쉽게 설치 적용이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 속도센서와 경사센서를 구비하여 다양한 상황에서 브레이크모듈이 작동될 수 있으므로 다양한 제동성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이동장치용 브레이크 시스템을 구비한 휠체어의 일예의 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 이동장치용 브레이크 시스템을 구비한 휠체어의 일예의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 이동장치용 브레이크 시스템을 구비한 휠체어의 일예의 배면도,
도 4는 본 발명에 따른 이동장치용 브레이크 시스템을 구성하는 메인브레이크장치의 일예의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 이동장치용 브레이크 시스템을 구성하는 일예의 보조브레이크장치의 일예의 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 이동장치용 브레이크 시스템을 구성하는 제어기의 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여, 첨부도면이 참조되어 상세하게 설명된다.

본 발명에 따른 이동장치용 브레이크 시스템은 유모차나 휠체어와 같은 이동장치에 설치되어 이동장치의 이동을 제한하는 장치이다.

이러한 본 발명에 따른 브레이크 시스템은 브레이크장치(10)와, 속도센서(20) 및 제어기를 포함하여 구성된다.

상기 브레이크장치(10)은 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 바퀴(100)의 상부 일측과 대향되게 설치된 브레이크패드(11), 상기 브레이크패드가 고정 설치된 패드고정바(12), 상기 패드고정바를 승강 가능하게 이동장치에 고정시키는 고정프레임(13), 및 상기 고정프레임의 일측에 설치되어 상기 패드고정바를 승강 구동시켜 브레이크패드가 바퀴와 접촉 또는 분리되게 하는 구동장치(14)로 이루어진다.

이러한 브레이크장치(10)는 제어기를 이용하여 상기 구동장치(14)의 구동을 제어함에 의해 상기 브레이크패드(11)가 이동장치의 바퀴(100)에 접촉되는 마찰력에 의해 이동장치가 멈춘다.

상기 브레이크패드(11)는 바퀴와 마찰 작용하여 이동장치의 이동을 제한하는 수단으로 고무나 합성수지 등과 같이 연질의 재질로 제작하는 것이 바람직하다.

상기 패드고정바(12)는 상기 브레이크패드(11)를 이동가능하게 바퀴의 일측에 위치시키기 위한 수단으로, 이동장치에 고정된 고정프레임(13)에 연결되어 상하로 이동되며, 이렇게 패드고정바(12)를 이동시키기 위한 수단으로 구동장치(14)를 구비하고 있다.

상기 고정프레임(13)은 양단이 이동장치의 프레임에 고정되어 있고, 상기 패드고정바(12)가 승강가능하게 결합되어 있다. 즉, 도 1, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 가이드축(40)이 고정프레임(13)에 고정되고, 가이드축(40)이 패드고정바(12)를 관통하여 설치되어 패드고정바가 가이드축을 따라 상하로 승강될 수 있는 것이다.

상기와 같이 승강가능하게 설치된 패드고정바(12)를 승강시키는 구동장치(14)는 고정프레임의 상부에 설치된 모터(14m)와, 상기 모터의 회전축에 설치되고, 상기 패드고정바를 관통하여 설치되어 모터의 구동에 의해 회전함에 따라 패드고정바를 이동시키는 리드스크류(14s)로 이루어진다.

도시하지는 않았으나, 상기 패드고정바(12)의 리드스크류(14s)가 관통한 구멍에는 리드스크류(14s)에 형성된 나사산 형태의 스크류와 대향되는 기어홈이 형성되어 있다.

상기한 바와 같이 모터(14m)의 구동에 의해 리드스크류(14s)가 회전하고, 리드스크류(14s)의 회전에 의해 패드고정바가 승강하되, 패드고정바의 이동거리와 속도를 제어하여 브레이크패드(11)와 바퀴의 접촉 압력을 제어하기 위해 상기한 속도센서(20)를 구비하고 있다.

상기 속도센서(20)는 다양한 속도센서가 사용될 수 있으나 바람직하게는 바퀴의 회전축의 회전수를 감지하는 로터리엔코더(21)가 될 수 있다.

상기 로터리엔코더(21)는 바퀴에 용이하게 탈착시킬 수 있도록, 도 5에 도시한 바와 같이, 바퀴의 회전축에 구동기어(21d)를 설치하고, 이 구동기어와 치합되도록 종동기어(21r)를 구비하고 있으며, 이 종동기어의 회전수를 감지함에 의해 바퀴의 회전속도를 감지하고, 제어기는 이 바퀴의 회전속도로부터 이동장치의 이동 속도를 계산하여 이동장치의 이동속도에 맞추어 구동장치(14)의 구동속도를 조절하여 이동장치가 급정거하지 않고 정지될 수 있게 하는 것이다.

또한 이동장치용 브레이크 시스템은 상기 이동장치의 측방 일측에는 보조브레이크장치(30)가 더 구비하고 있다.

상기 보조브레이크장치(30)는 바퀴(100)의 측방 일측과 대향되게 설치된 브레이크롤러(31)와, 상기 브레이크롤러가 고정 설치된 롤러고정바(32)와, 상기 롤러고정바를 이동 가능하게 이동장치에 고정시키는 고정프레임(33) 및 상기 고정프레임의 일측에 설치되어 상기 패드고정바를 이동시켜 브레이크롤러가 바퀴와 접촉 또는 분리되게 하는 구동장치(34)로 이루어진다.

상기 보조브레이크장치(30)의 구성은 전술한 브레이크장치(10)과 동일 유사하다.

다만, 바퀴와 대응되는 브레이크수단으로 패드가 아니라 롤러 형태의 브레이크롤러(31)를 구비하고 있다.

상기 브레이크롤러(31)는 회전가능하게 설치되어 있어, 바퀴와 접한 상태에서도 회전하되 저속으로 회전함에 의해 바퀴의 회전 속도가 줄어 제동효과가 나는 것이다.

미설명부호 31은 브레이크롤러, 32는 롤러고정바, 33은 고정프레임, 34는 구동장치, 35는 고정부재로, 상기 브레이크장치(10)를 구성하는 패드고정바(12), 고정프레임(13), 구동장치(14), 고정부재(15)와 대응되어 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한 상기 패드고정바(12)와 롤러고정바(32)에는 브레이크패드 또는 브레이크롤러를 고정시키기 위한 고정부재(15, 35)가 더 설치되고, 상기 패드고정바 및 롤러고정바에는 고정부재가 고정되는 위치를 조절할 수 있도록 고정장공(12h)을 형성하였다.

상기 제어기는 구동장치(14, 34)들의 구동을 제어하기 위한 것으로 상기한 바와 같이 속도센서(20)에서 감지된 이동장치의 속도에 따라 구동장치의 구동을 제어하여 브레이크패드 또는 브레이크롤러가 바퀴와 접촉되는 속도나 압력을 제어한다.

이러한 제어기는 도 6에 도시한 바와 같이, 마이크로프로세서로 이루어져 있으며, 로터리엔코더에서 전달되는 속도 신호에 따라 브레이크를 구성하는 두 모터(14m, 34m)의 구동을 제어하며, 키입력 장치를 구비하여 모터의 구동을 제어하기 위한 구체적인 조건을 사용자가 수정하여 입력할 수 있다.

도 6은 전동 휠체어용에 브레이크장치를 설치한 것의 제어기의 일예이다.

상기한 바와 같이 이루어진 제어기는 이동장치가 기울어진 경사를 감지하여 구동장치의 구동속도를 제어하기 위한 경사감지센서(50)를 더 구비할 수 있다.

상기 경사감지센서(50)에서 감지된 이동장치의 기울기가 설정된 기준치 이하일 경우에는 제어기에서 모터(14m, 34m)의 구동을 제어하여 브레이크패드와 브레이크롤러와 바퀴의 접촉압력을 낮추고, 기울기가 설정된 기준치 이상일 경우에는 브레이크패드와 브레이크롤러와 바퀴의 접촉압력이 높게 모터(14m, 34m)의 구동속도를 높이는 것이다.

10: 브레이크장치
11: 브레이크패드 12: 패드고정바 12h: 고정장공
13: 고정프레임
14: 구동장치 14m: 모터 14s: 리드스크류
15: 고정부재
20: 속도센서
21: 로터리엔코더 21d: 구동기어 21r: 종동기어
30: 보조브레이크
31: 브레이크롤러 32: 롤러고정바
33: 고정프레임
34: 구동장치 34m: 모터 34s: 리드스크류
35: 고정부재
40: 가이드축

Claims (8)

1. 유모차나 휠체어와 같은 이동장치에 설치되는 브레이크 시스템에 있어서,
   (A) 바퀴(100)의 상부 일측과 대향되게 설치된 브레이크패드(11), 상기 브레이크패드가 고정 설치된 패드고정바(12), 상기 패드고정바를 승강 가능하게 이동장치에 고정시키는 고정프레임(13), 및 상기 고정프레임의 일측에 설치되어 상기 패드고정바를 승강 구동시켜 브레이크패드가 바퀴와 접촉 또는 분리되게 하는 구동장치(14)로 이루어진 브레이크장치(10);
   (B) 이동장치의 일측에 설치되어 이동장치의 이동속도를 감지하는 속도센서(20);
   (C) 상기 속도센서에 의해 감지된 이동장치의 이동속도에 따라 상기 구동장치(14)의 구동속도를 제어하여 브레이크패드가 바퀴에 접촉되는 압력을 조절하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동장치용 브레이크 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동장치의 측방 일측에는 보조브레이크장치(30)가 더 구비되고,
   상기 보조브레이크장치(30)는
   바퀴(100)의 측방 일측과 대향되게 설치된 브레이크롤러(31); 상기 브레이크롤러가 고정 설치된 롤러고정바(32), 상기 패드고정바를 이동 가능하게 이동장치에 고정시키는 고정프레임(33), 및 상기 고정프레임의 일측에 설치되어 상기 패드고정바를 이동시켜 브레이크롤러가 바퀴와 접촉 또는 분리되게 하는 구동장치(34)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동장치용 브레이크 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   구동장치는
   고정프레임의 상부에 설치된 모터(14m, 34m);
   상기 모터의 회전축에 설치되고, 상기 패드고정바를 관통하여 설치되어 모터의 구동에 의해 회전함에 따라 패드고정바를 이동시키는 리드스크류(14s, 34s)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동장치용 브레이크 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 속도센서(20)는 바퀴의 회전축의 회전수를 감지하는 로터리엔코더(21)인 것을 특징으로 하는 이동장치용 브레이크 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 로터리엔코더(21)는 바퀴의 회전축에 설치된 구동기어(21d)와 치합된 종동기어(21r)에 설치된 것을 특징으로 하는 이동장치용 브레이크 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 고정프레임에는 패드고정바를 관통하여 가이드축(40)이 설치되어 패드고정바가 일정한 방향으로 이동되게 안내하는 것을 특징으로 하는 이동장치용 브레이크 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 패드고정바와 롤러고정바에는 브레이크패드 또는 브레이크롤러를 고정시키기 위한 고정부재(15)가 더 설치되고,
   상기 패드고정바와 롤러고정바에는 고정부재가 고정되는 위치를 조절할 수 있도록 고정장공(12h)이 형성된 것을 특징으로 하는 이동장치용 브레이크 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어기에는 이동장치가 기울어진 경사를 감지하여 구동장치의 구동속도를 제어하기 위한 경사감지센서를 더 구비한 것을 특징으로 하는 이동장치용 브레이크 시스템.
   
   
   
   
   
   
   
   

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