KR20170090371A

KR20170090371A - 착탈식 전동 장치 및 이를 구비한 휠체어

Info

Publication number: KR20170090371A
Application number: KR1020170079608A
Authority: KR
Inventors: 심재신
Original assignee: 토도웍스 주식회사
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2017-08-07

Abstract

본 발명은 사용자가 손으로 바퀴를 구동시키는 수동식 휠체어에 착탈 가능하게 형성되어 동력에 의해 자동으로 바퀴를 구동시키는 전동식 휠체어로 전환시키며 특히 휠체어의 형태나 사이즈에 관계없이 착탈 및 전동식 전환이 가능해 적은 비용 부담만으로 전동식 휠체어의 보급을 가능하게 하는 착탈식 전동 장치에 관한 것으로, 휠체어에서 양측 바퀴를 지지하는 양측의 설치 프레임에 각각 장착되며, 롤러를 바퀴에 밀착시켜 롤러의 회전력을 바퀴에 전달하는 구동 모듈; 및 상기 구동 모듈의 구동을 제어하는 조종 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

착탈식 전동 장치 및 이를 구비한 휠체어{ATTACHING AND DETACHING TYPE DRIVING DEVICE AND WHEELCHAIR HAVING THE SAME}

본 발명은 착탈식 전동 장치 및 이를 구비한 휠체어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자가 손으로 바퀴를 구동시키는 수동식 휠체어에 착탈 가능하게 형성되어 동력에 의해 자동으로 바퀴를 구동시키는 전동식 휠체어로 전환시키며 특히 휠체어의 형태나 사이즈에 관계없이 착탈 및 전동식 전환이 가능해 적은 비용 부담만으로 전동식 휠체어의 보급을 가능하게 하는 착탈식 전동 장치 및 이를 구비한 휠체어에 관한 것이다.

휠체어는 장애자의 보조 보행 수단으로 이용되는 것으로 바퀴를 구동시키는 방식에 따라 수동식과 전동식으로 구분된다.

수동식 휠체어의 경우 양측 바퀴의 측면에 핸드림이 고정되어 수동으로 바퀴를 구동시키는 것으로 염가 제작이 가능하고 가벼우며 본체를 절첩시킬 수 있는 레버가 형성되어 있어서, 차량에 승차할때에는 접어서 탑재시킬 수 있게 되는 장점을 갖는다. 하지만 이 같은 수동식 휠체어는 장애자의 심신이 극히 쇠약할 경우 장애자가 앉은 상태에서 휠체어를 이동시키기 어렵다는 근본적인 취약점을 가지고 있다.

반면 후자와 같은 전동식 휠체어는 장애자가 굳이 자신의 힘으로 바퀴를 돌리지 않더라도 편리하게 이동이 가능하다는 장점을 가지지만, 축전기를 양단 프레임에 고정하고 있어서 절첩용 레버를 구성할 수 없고 전동 모드에서 수동 모드로 전환하는 것이 불가능하여 전동 장치의 고장이나 축전기의 과소모시에 장애자가 대처하기 곤란한 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 수동 및 전동 휠체어로의 겸용 사용이 가능하도록 하는 휠체어가 선보인 바 있으나, 이는 단지 전동 모듈에서 바퀴의 회전축으로 직접 회전동력을 전달하는 방식으로 구성되기 때문에 단지 모드 전환 기능만이 더해졌을 뿐 기존 전동 휠체어의 모든 구성을 구비하고 있어야 해서 장치의 가격이 전동 휠체어와 동일하거나 오히려 더 고가인 경우가 많아 구입에 많은 부담이 있어왔다.

최근에는 전술한 바와 같이 전동 모듈에서 바퀴의 회전축으로 직접 회전동력을 전달하는 방식에서 벗어나 전동 모듈의 구동롤러가 바퀴와 접한 상태로 바퀴를 회전시키도록 하여 수동식 휠체어를 전동식 휠체어로 전환시키는 전동 장치가 개발되고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면 기존의 휠체어용 전동 장치는 수동식 휠체어(C)의 등받이 프레임(F)에 탈착가능한 전동 장치로서 배터리에 의해 구동되는 모터에 의해 회전되며 휠체어(C)의 양측 바퀴(W)에 각각 밀착되는 구동롤러(40)와 스틱형 제어핸들(50)을 포함하여 이루어져 있다.

양측에 마련된 구동롤러(40)는 휠체어(C)의 좌우측 바퀴(W)에 각각 밀착된 상태에서 회전되는 것에 의해 좌우측 바퀴(W)를 정회전 또는 역회전시켜 휠체어가 전,후진 이동이 가능하게 되며, 높낮이 조절핸들(14)를 돌려서 프레임 본체(18)를 상승시키면 양측 구동롤러(40)가 바퀴(W)에서 이격되면 동력이 전달되지 않고 다만 수동식으로 휠체어를 움직일 수 있도록 되어 있다.

하지만 이 같은 기존의 휠체어용 전동 장치는 전동장치의 중량에 의해서 무게 중심이 휠체어의 후방으로 이동되므로 경사면에서 장애자의 안정성을 저하시키고 바퀴를 심하게 마모시키게 되는 문제점을 가지고 있다.

더군다나 이 전동장치가 좌우측 바퀴의 중간 부위에 구성되어 좌우측 바퀴를 구동시키는 방식이기 때문에 휠체어를 접을 수 없게 된다. 따라서 이 전동장치로 인해 휠체어는 차량 탑재가 거의 불가능하다는 단점을 가지며 이로 인해 장애자의 이동권이 제한되어 오히려 장애자들 사이에서 기피되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 사용자가 손으로 바퀴를 구동시키는 수동식 휠체어에 착탈 가능하게 형성되어 동력에 의해 자동으로 바퀴를 구동시키는 전동식 휠체어로 전환시키며 특히 휠체어의 형태나 사이즈에 관계없이 착탈 및 전동식 전환이 가능해 적은 비용 부담만으로 전동식 휠체어의 보급을 가능하게 하는 착탈식 전동 장치 및 이를 구비한 휠체어를 제공하는 것에 있다.

또한 수동식 휠체어의 좌우 바퀴에 각각 구동 모듈이 개별적으로 설치되는 방식이어서 차량 탑재 등을 이유로 휠체어를 접고 펴는 동작에 제한을 주지 않는 착탈식 전동 장치 및 이를 구비한 휠체어를 제공하는 것에 또다른 목적이 있다.

또한 수동식 휠체어에 전동 장치를 부가하더라도 무게 중심이 앞이나 뒤로 쏠리지 않아 휠체어의 구조적 안정성을 유지할 수 있는 착탈식 전동 장치 및 이를 구비한 휠체어를 제공하는 것에 또다른 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 휠체어에서 양측 바퀴를 지지하는 양측의 설치 프레임에 각각 장착되며, 롤러를 바퀴에 밀착시켜 롤러의 회전력을 바퀴에 전달하는 구동 모듈; 및 상기 구동 모듈의 구동을 제어하는 조종 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 구동 모듈은 휠체어를 구성하는 다수의 프레임들 중 바퀴가 이루는 원형면과 평행을 이루는 형태의 설치 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 한다.

바람직하게는, 상기 설치 프레임은 휠체어의 시트 하단에 위치되는 프레임인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 구동 모듈은, 전체 구동 모듈을 설치 프레임에 고정시키기 위한 클램프부; 상기 클램프부에 연결되는 몸통부; 상기 몸통부의 상측부에 형성되어 사용자가 조작 가능하도록 압착 레버를 제공하는 레버부; 상기 몸통부의 측부에 위치해 상기 압착 레버의 전후 움직임 조작에 따라 상기 몸통부 측으로 이동되는 기어부; 상기 기어부에 연결되며 회전력을 기어부에 전달하는 모터부; 및 상기 기어부의 측부에 연결되어 기어부로부터 전달되는 회전력으로 회전하는 롤러; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모터부는 배터리로부터 전력을 전달받아 구동되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 클램프부는 좌우 한 쌍을 이루는 제 1 클램프와 제 2 클램프를 포함하며, 제 1 클램프와 제 2 클램프의 하측에는 각각 제 1 장착홈과 제 2 장착홈이 구비되어 제 1 클램프와 제 2 클램프의 결합 상태에서 제 1 장착홈과 제 2 장착홈에 설치 프레임이 수용되어 고정 결합이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 1 클램프와 제 2 클램프의 상측에는 각각 제 1 거치홈과 제 2 거치홈이 구비되어 제 1 클램프와 제 2 클램프의 결합 상태에서 제 1 거치홈과 제 2 거치홈에 몸통부의 안착봉이 수용되어 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 클램프부를 설치 프레임 고정시 설치 프레임을 중심으로 클램프부를 회전시켜 롤러의 위치를 조절하며, 클램프부의 회전시 그 반대 방향으로 몸통부의 안착봉을 회전시켜 구동 모듈의 구성 자세를 유지시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기어부는 기어 박스를 포함하며, 기어 박스의 측면에는 롤러가 연결되고 기어 박스에는 모터부가 연결되며, 모터부에서 전달되는 회전력은 상기 기어 박스 내 기어를 통해 회전 방향이 바뀌어 상기 롤러로 전달되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 레버부에는 압착 레버의 하부 말단에 연결되어 압착 레버의 동작에 따라 제 1 축을 중심으로 회전하는 원판형의 회동 디스크가 디스크 하우징 내에 구비되며, 상기 디스크 하우징에는 스토퍼 구간이 상기 기어 박스의 방향에 형성되고, 상기 스토퍼 구간의 구역에 있는 디스크 하우징의 면에는 제 2 축이 회동 가능하게 체결되며 이 제 2 축에는 상기 기어 박스의 상측에 돌출 형성된 회동 프레임이 회동 가능하게 체결되어, 상기 기어 박스가 제 2 축을 중심으로 회동 가능하게 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 디스크 하우징의 외곽에서 스토퍼 구간의 옆에는 제 3 축이 회동 가능하게 체결되고 이 제 3 축에는 연결 링크의 일측이 회동 가능하게 체결되며, 상기 연결 링크의 타측에는 제 4 축이 회동 가능하게 체결되며 이 제 4 축에는 기어 박스가 측부가 회동 가능하게 체결되며, 압착 레버의 동작에 따라 회동 디스크가 정방향 또는 역방향으로 회전되며, 회동 디스크의 회전력이 연결 링크를 통해 기어 박스에 전달되어 기어 박스가 전진 또는 후진되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 회동 디스크를 회전시키는 제 1 축과, 연결 링크의 일측이 연결된 제 3 축과, 연결 링크의 타측이 연결된 제 4 축이 토글 작용으로 기능하여 롤러가 연결된 기어 박스가 몸통부측으로 이동되는 것을 억제하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 사용자에 의해 전동 모드가 결정되어 압착 레버가 잠기는 경우에는 제 1 축과 제 4 축이 이루는 가상의 직선에 대해 제 3 축의 위치가 하부에 위치하여 제 1 축, 제 3 축 및 제 4 축이 V 형태를 가지며, 외력에 의해 회동 디스크가 회전되더라도 스토퍼 구간이 제 2 축에 의해 제한되어 기어 박스의 움직임이 차단되는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명에 따르면, 전술한 특징들 중 하나에 따른 착탈식 전동 장치의 구동 모듈이 설치 프레임에 구비되는 것을 특징으로 하는 휠체어를 제공한다.

본 발명에 따르면, 사용자가 손으로 바퀴를 구동시키는 수동식 휠체어에 착탈 가능하게 형성되어 동력에 의해 자동으로 바퀴를 구동시키는 전동식 휠체어로 전환시키며 특히 휠체어의 형태나 사이즈에 관계없이 착탈 및 전동식 전환이 가능해 적은 비용 부담만으로 전동식 휠체어의 보급을 가능하게 하는 효과가 있다.

또한 수동식 휠체어의 좌우 바퀴에 각각 구동 모듈이 개별적으로 설치되는 방식이어서 차량 탑재 등을 이유로 휠체어를 접고 펴는 동작에 제한을 주지 않게 되는 효과도 있다.

또한 수동식 휠체어에 전동 장치를 부가하더라도 무게 중심이 앞이나 뒤로 쏠리지 않아 휠체어의 구조적 안정성을 유지할 수 있게 되는 효과도 있다.

또한 휠체어의 바퀴에 구동 롤러를 밀착하는 과정에서 링크 구조에 의한 토글 작용에 의해 롤러가 강력한 밀착유지력을 가지기 때문에 주행 중 외부 진동이 바퀴에 가해지거나 롤러의 밀착시간이 상당 시간 경과하더라도 구동 롤러의 바퀴 밀착이 풀리지 않아 안전한 전동 주행이 가능하게 되는 효과도 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 휠체어용 전동 장치가 장착된 휠체어의 사시도 및 전동 장치의 분해도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모듈 및 조종 모듈이 장착된 상태의 휠체어를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휠체어의 수동 모드 및 전동 모드를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구동 모듈의 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모듈의 수동 모드 및 전동 모드 상태를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모듈의 수동 모드 및 전동 모드 상태를 설명하기 위한 일부 분해 사시도.

이하 본 발명에 따른 착탈식 전동 장치 및 이를 구비한 휠체어에 대하여 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

먼저 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 착탈식 전동 장치는 휠체어에서 양측 바퀴(W)를 지지하는 양측의 프레임에 구동 모듈(100)이 각각 장착되며 이 구동 모듈(100)의 구동을 제어할 수 있는 조종 모듈(200)을 포함하여 구성된다.

상기 구동 모듈(100)은 배터리(도시 않음)를 포함하여 외부 전원의 전달없이 일정 시간 자체 동력으로 구동될 수 있으며, 롤러(160)를 바퀴(W)에 밀착시킨 상태에서 롤러의 회전력을 바퀴(W)에 그대로 전달하여 바퀴(W)를 회전시킴으로써 수동식 휠체어를 전동식 휠체어로 전환시킬 수 있게 된다.

여기에서 이 같은 구동 모듈(100)은 휠체어를 구성하는 다수의 프레임들 중 바퀴(W)와 인접하며 바퀴(W) 자체가 이루는 원형면과 평행을 이루는 형태의 프레임에 고정되는 방식으로 장착된다. 통상 수동식 휠체어는 장애자가 앉게 되는 시트가 반으로 접히는 방식으로 접고 펼 수 있게 되는데, 본 발명에서는 2 개의 구동 모듈(100)이 상술한 바와 같이 양측 바퀴(W)와 인접하는 프레임에 각각 고정되는 방식이기 때문에 수동식 휠체어의 접고 펴는 동작에 제한을 주지 않게 된다.

이는 본 발명의 전동 장치를 수동식 휠체어에 장착하는 과정에서 단순히 수동식 휠체어를 전동식 휠체어로 전환시키는데 그치지 않고 수동식 휠체어의 장점인 접이 기능을 그대로 유지하면서 기존의 전동식 휠체어가 가지는 단점인 일반 차량(승용차, 택시 등)에 탑재할 수 없다는 문제점까지도 개선한 것이다. 또한 기존의 전동 장치는 휠체어의 등받이 뒤에 설치되는 방식이 대부분이어서 수동식 휠체어에 전동 장치를 부가하는 경우 무게 중심이 앞이나 뒤로 쏠려 휠체어의 구조적 안정성을 해쳤지만 본 발명의 전동 장치는 그 설치위치가 휠체어의 시트 하단에 있는 프레임이기 때문에 휠체어가 가진 당초의 구조적 안정성을 그대로 유지할 수 있게 된다.

이 같은 전동 장치의 동작 방식을 먼저 도 4를 참조하여 개략적으로 설명한다.

도 4의 (a)를 참조하면 구동 모듈(100)은 휠과 인접하는 프레임에 장착되어 고정된 상태이며, 스틱형의 압착 레버(131)는 시트에 앉은 사용자의 앞쪽으로 밀려 있어 롤러(160)가 바퀴(W)에 접촉되지 않은 상태이다. 여기에서 이 같은 구동 모듈(100)은 좌우측 바퀴(W)에 각각 설치된다. 즉 이러한 상태는 수동식 휠체어 모드로서 시트에 앉은 사용자가 바퀴(W)의 핸드림을 직접 손으로 회전시켜 휠체어의 이동이 이루어지게 될 것이다.

다음으로 도 4의 (b)를 참조하면 시트에 앉은 사용자는 압착 레버(131)를 뒤로 당겨 롤러(160)를 바퀴(W)에 강하게 압착시킨 상태이다. 이 같은 상태는 전동식 휠체어 모드로서 시트에 앉은 사용자가 조종 모듈(200)을 통해 전진, 후진, 방향, 속도 등의 제어를 전달하고 이러한 제어에 따라 양측의 구동 모듈(100)이 동작하여 롤러(160)의 회전력을 바퀴(W)에 직접 전달함으로써 사용자가 원하는 속도와 방향의 휠체어 이동이 이루어지게 된다.

이제 도 5를 참조하여 상기 구동 모듈(100)의 구체적인 구성과 동작을 살펴본다.

구동 모듈(100)은 전체 구동 모듈(100)을 프레임에 고정시키기 위한 클램프부(110), 상기 클램프부(110)에 연결되며 클램프부(100)를 중심으로 회동하여 수직 자세를 유지하는 몸통부(120), 상기 몸통부(120)의 상측부에 형성되어 사용자가 조작 가능하도록 압착 레버(131)를 제공하는 레버부(130), 상기 몸통부(120)의 측부에 위치해 상기 압착 레버(131)의 전후 움직임 조작에 따라 상기 몸통부(120) 측으로 근접 이동되며 내부에 기어 조립체가 구비되는 기어부(140), 상기 기어부(140)에 연결되며 내부 콘트롤러에 의해 동작되어 회전력을 기어부(140)에 전달하는 모터부(150) 및 상기 기어부(140)의 측부에 연결되어 기어 조립체로부터 전달되는 회전력으로 회전하는 롤러(160)를 포함하여 구성된다. 여기에서 모터부(150)는 배터리(도시 않음)로부터 전력을 전달받아 구동하게 되며 이에 따라 외부 전원의 전달없이 일정 시간 자체 동력으로 구동될 수 있다.

상기 클램프부(110)는 좌우 한 쌍을 이루는 제 1 클램프(111)와 제 2 클램프(112)를 포함하여 이루어진다.

이 제 1 클램프(111)와 제 2 클램프(112)의 하측에는 각각 제 1 장착홈(111a)과 제 2 장착홈(112a)이 구비된다. 이 제 1 장착홈(111a)과 제 2 장착홈(112a)을 통해 제 1 클램프(111)와 제 2 클램프(112)의 결합 상태에서 프레임을 감쌀 수 있는 반원형의 장착홈이 클램프부(110)의 하부에 마련되게 된다. 여기에서 상술한 설명과 도면에서는 제 1 장착홈(111a)과 제 2 장착홈(112a)이 결합상태에서 반원형의 장착홈을 가지는 것으로 기재되고 도시되었지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아닌 바 휠체어의 프레임 단면이 원형이 아닌 사각형일 경우 제 1 장착홈(111a)과 제 2 장착홈(112a)이 결합상태에서 사각형의 장착홈이 될 수도 있음은 물론이다.

이러한 클램프부(110)는 좌우 한 쌍을 이루는 제 1 클램프(111)와 제 2 클램프(112)를 결합 볼트(115)에 의해 결합함으로써 제 1 장착홈(111a)과 제 2 장착홈(112a)이 조여져 프레임에 단단히 결합하게 되는 구조이다.

또한 제 1 클램프(111)와 제 2 클램프(112)의 상측에는 각각 제 1 거치홈(111b)과 제 2 거치홈(112b)이 구비된다. 이 제 1 거치홈(111b)과 제 2 거치홈(112b)을 통해 제 1 클램프(111)와 제 2 클램프(112)의 결합 상태에서 몸통부(120)의 안착봉(122)을 감쌀 수 있는 반원형의 안착홈이 클램프부(110)의 상부에 마련되게 된다.

여기에서 상기 몸통부(120)의 안착봉(122)은 해당 구동 모듈(100)이 휠체어의 형태나 사이즈에 관계없이 착탈되어 동작할 수 있도록 제 1 거치홈(111b)과 제 2 거치홈(112b)에 의한 반원형의 안착홈에서 회전될 수 있다.

실제 휠체어는 통일된 형태와 사이즈를 가지지 않으며 제작사들에 따라 시트 하부의 프레임 구조는 다양한 형태를 가지며 전체적인 사이즈 역시 다양하다. 따라서 휠체어의 시트 하부에 있는 프레임과 바퀴 간의 각도와 거리 역시 서로 다를 것이다.

이 같이 설치 프레임과 바퀴 간의 각도와 거리가 다양하기 때문에 해당 구동 모듈(100)은 클램프부(110)에 의한 프레임 고정시 해당 설치 프레임을 중심으로 클램프부(110)를 회전시켜 구동 모듈(100)의 롤러(160)가 바퀴에 인접하도록 거리와 각도를 맞출 수 있게 된다.

일 예로 설치 프레임과 바퀴 간의 거리가 비교적 먼 경우 클램프부(110)를 바퀴 측으로 회전시켜 롤러(160)가 바퀴에 인접하도록 할 수 있다. 다른 예로 설치 프레임과 바퀴 간의 거리가 비교적 가까운 경우 클램프부(110)를 안쪽으로 회전시켜 롤러(160)가 바퀴에 인접하도록 할 수 있다.

이때 이 같이 클램프부(110)의 회전이 일어나나 클램프부(110)가 기울어지더라도 이 클램프부(110)를 제외한 몸통부(120), 레버부(130), 기어부(140), 모터부(150)가 원래의 자세를 그대로 유지해야만 롤러(160)가 바퀴에 온전히 밀착될 수 있을 것이다. 따라서 클램프부(110)의 회전시에는 그 반대 방향으로 몸통부(120)의 안착봉(122)을 회전시켜 클램프부(110)를 제외한 몸통부(120), 레버부(130), 기어부(140), 모터부(150)가 원래의 자세를 그대로 유지하도록 한다.

이 같은 안착봉(122)의 회전동작을 통해 상기 몸통부(120)의 몸체 프레임(121)은 휠체어의 형태와 사이즈에 관계엇이 항상 수직 자세를 그대로 유지할 수 있게 되는 것이다.

상기 레버부(130)는 사용자가 당기거나 밀 수 있는 압착 레버(131)를 포함하여 구성된다.

도 6에는 압착 레버(131)의 전진 및 후진에 따른 롤러(160), 기어부(140) 및 모터부(150)의 움직임이 도시되어 있다.

먼저 도 6의 (a)에서 압착 레버(131)는 시트에 앉은 사용자의 앞쪽(도면의 왼쪽)으로 밀려 있어 롤러(160)가 바퀴(W)에 접촉되지 않은 상태이다. 즉 수동식 휠체어 모드 상태이다.

다음으로 도 6의 (a)에서 압착 레버(131)는 시트에 앉은 사용자쪽(도면의 오른쪽)으로 당겨져 있어 롤러(160)가 바퀴(도시 생략)에 밀착되게 된다. 이 같은 움직임에서 압착 레버(131)가 당겨지면 기어부(140)가 당겨지게 되며 이 기어부(140)의 측면에 결합된 롤러(160)와, 이 기어부(140)에 연결된 모터부(150)가 함께 움직이게 된다.

다시 도 5를 참조하면, 상기 기어부(140)는 기어 박스(141)를 포함하며, 이 기어 박스(141)의 측면에는 롤러(160)가 연결되고 또한 이 기어 박스(141)에는 모터부(150)가 연결된다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 기어 박스(141)의 측면이 개방되어 도시되어 있다. 상기 모터부(150)는 배터리로부터 전달되는 전원에 의해 동작해 회전력을 제공하게 되며, 이 회전력이 상기 기어 박스(141) 내 베벨 기어(142)를 통해 회전 방향이 바뀌어 상기 롤러(160)로 전달되는 구조이다.

이제 도 7을 참조하여 레버부(130)와 기어부(140)의 상세한 구성과 이를 통한 수동/전동 모드 전환 과정에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 7에서는 설명의 이해도를 높이기 위해 기어 박스(141)에 결합되는 롤러(160)를 도면에서 제외시켰다.

상기 레버부(130)에는 압착 레버(131)의 하부 말단에 해당 압착 레버(131)의 밀리고 당겨지는 동작에 따라 제 1 축(134)을 중심으로 회전하는 원판형의 회동 디스크(132)가 디스크 하우징(133) 내에 구비된다. 이 디스크 하우징(133)은 상기 몸체 프레임(121)의 상부에 결합된 상태이다. 또한 이 디스크 하우징(133)에는 대략 부채꼴 형태로 함몰된 스토퍼 구간(135)이 상기 기어 박스(141)의 방향에 형성된다. 이 스토퍼 구간(135)의 구역에 있는 디스크 하우징(133)의 면에는 제 2 축(144)이 회동 가능하게 체결되며 이 제 2 축(144)에는 상기 기어 박스(141)의 상측에 돌출 형성된 회동 프레임(146)이 회동 가능하게 체결되어, 결과적으로 상기 기어 박스(141)가 제 2 축(144)을 중심으로 회동 가능하게 구비된다.

또한 상기 제 1 축(134)이 스토퍼 구간(135)의 구역에 위치되기 때문에 회동 디스크(132)의 정방향 및 역방향 회전 반경은 제한된다.

한편 상기 디스크 하우징(133)의 외곽에서 스토퍼 구간(135)의 옆에는 제 3 축(145)이 회동 가능하게 체결되며 이 제 3 축(145)에는 연결 링크(143)의 일측이 회동 가능하게 체결된다. 상기 연결 링크(143)는 상기 회동 디스크(132)와 기어 박스(141)를 연결해 회동 디스크(132)의 회전 운동을 대략 직선 운동으로서 기어 박스(141)에 전달하는 역할을 한다. 이 연결 링크(143)의 타측에는 제 4 축(147)이 회동 가능하게 체결되며 이 제 4 축(147)에는 기어 박스(141)가 측부가 회동 가능하게 체결된다. 따라서 압착 레버(131)의 밀리고 당겨지는 동작은 회동 디스크(132)를 정방향과 역방향으로 회전시키게 되며, 이 같은 회동 디스크(132)의 회전력은 연결 링크(143)를 통해 기어 박스(141)에 대략 직선 움직임으로 전달되어 기어 박스(141)가 전진 및 후진하게 할 것이다. 결국 기어 박스(141)의 전진 움직임은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 기어 박스(141)를 몸통부(120)측으로 이동시켜 롤러(도시 않음)가 바퀴와 접촉되지 않도록 할 것이다. 이와 달리 기어 박스(141)의 후진 움직임은 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 기어 박스(141)를 몸통부(120)의 반대측(바퀴측)으로 이동시켜 롤러(도시 않음)가 바퀴(W)에 밀착되게 만들 것이다.

여기에서 사용자가 간단히 압착 레버(131)를 조작하여 수동/전동 모드 전환하는 것이 가능하지만, 실제 몸이 불편한 장애인이 탑승하는 휠체어의 사용에 있어 전동 모드에 따른 휠체어 주행 중 전동 모드가 의도치 않게 풀리는 것을 예방하는 것은 대단히 중요하다. 이 같은 전동 모드가 의도치 않게 풀리는 경우는 주행 중 외부 진동이 바퀴에 강하게 또는 지속적으로 가해지거나 롤러의 밀착시간이 상당 시간 경과하는 경우일 수 있다.

본 발명에서는 휠체어의 바퀴에 구동 롤러를 밀착하는 과정에서 링크 구조에 의한 토글 작용에 의해 롤러가 강력한 밀착유지력을 가지기 때문에 상술한 의도치 않은 전동 모드의 해제는 일어나지 않는다.

이같이 롤러의 밀착력을 지탱하는 구조에 대해 보다 상세히 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이 회동 디스크(132)를 회전시키는 제 1 축(134)과, 연결 링크(143)의 일측이 연결된 제 3 축(145)과, 연결 링크(143)의 타측이 연결된 제 4 축(147)이 토글 작용으로 기능하기 때문에 한번 몸통부(120)의 반대측(바퀴측)으로 밀려진 기어 박스(141)는 외력에 의해 다시 몸통부(120)측으로 이동되지 않게 된다.

먼저 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 사용자에 의해 수동 모드가 결정되어 압착 레버(131)가 앞쪽(도면의 좌측)으로 밀려 풀린 경우에는 제 1 축(134)과 제 4 축(147)이 이루는 가상의 직선에 대해 제 3 축(145)의 위치가 상부에 위치하게 될 것이다.

이와 달리 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 사용자에 의해 전동 모드가 결정되어 압착 레버(131)가 뒤쪽(도면의 우측)으로 당겨져 잠기는 경우에는 제 1 축(134)과 제 4 축(147)이 이루는 가상의 직선에 대해 제 3 축(145)의 위치가 하부에 위치하게 될 것이다. 즉 제 1 축(134), 제 3 축(145) 및 제 4 축(147)이 완만한 V 형태를 가지게 된다. 따라서 외력이 롤러(160)나 기어 박스(141)에 가해지더라도 제 3 축(145)을 중심으로 제 1 축(134)과 제 4 축(147)이 더 가까워지게 만드는 힘으로만 작용하게 되며 이때 발생하는 힘이 회동 디스크(132)를 시계방향으로 회전시키더라도 스토퍼 구간(135)이 제 2 축(144)에 의해 제한되기 때문에 결과적으로 기어 박스(141)의 좌측 움직임은 차단된다. 이 같은 링크 구조에 의한 토글 작용으로 사용자의 손에 의해 도 7의 (b)와 같이 자동 모드로 잠겨진 상태에서는 롤러(160)가 바퀴에 강력한 밀착유지력을 가지기 때문에 외력에 의해 잠금 모드가 해제될 수 없게 된다.

상기 모터부(150)는 내부에 회전력을 제공하는 모터와 이 모터를 작동시키기 위한 구동 콘트롤러를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 구동 콘트롤러는 기본적으로 PWM 방식으로 모터를 제어하여 배터리를 전력으로 사용하는 특성상 전력 효율을 높이도록 구성될 수 있으며, 갑작스러운 동작에도 자연스러운 휠체어 움직임이 구현될 수 있도록 가/감속 제어를 하게 된다(EaseInOut 방식 제어).

상기 롤러(160)는 기어 박스(141) 내 베벨 기어(142)를 통해 상기 모터부(150)의 회전력을 전달받아 회전하게 된다. 이러한 롤러(160)는 금속 재질로 이루어질 수 있으며 자체 회전력이 온전히 바퀴에 전달될 수 있도록 바퀴와 접하는 외면에 트레드 패턴이 형성될 수 있다.

한편 상술한 구동 모듈(100)은 조종 모듈(200)의 제어에 의해 구동된다.

이 같은 조종 모듈(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 조이스틱 형태로 제공될 수 있다. 조이스틱은 휠체어의 유선으로 구동 모듈(100)의 모터부(150)에 연결된 상태로 팔걸이에 고정될 수 있으며, 사용자가 손으로 간단히 조작해 전진, 후진, 방향, 속도 등의 제어를 전달하고 이러한 제어에 따라 양측의 구동 모듈(100)이 동작하여 롤러(160)의 회전력을 바퀴(W)에 직접 전달함으로써 사용자가 원하는 속도와 방향의 휠체어 이동이 이루어지게 된다.

예컨데, 전동 모드에서 휠체어의 전진과 후진은 모터의 정방향 및 역방향 회전 제어를 통해 이루어질 수 있으며, 방향 조종은 좌우측 구동 모듈(100)의 회전 속도를 다르게 제어하여 이루어질 수 있을 것이다.

또한 조종 모듈(200)은 스마트폰으로 이루어질 수 있으며, 블루투스 또는 와이파이(Wi-Fi)를 통해 모터부(100)의 내부 구동 콘트롤러와 무선통신으로 연결될 수도 있다.

이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 구동 모듈 200 : 클램프부
111 : 제 1 클램프 111a : 제 1 장착홈
111b : 제 1 거치홈 112 : 제 2 클램프
112a : 제 2 장착홈 112b : 제 2 거치홈
115 : 결합 볼트 120 : 몸통부
121 : 몸체 프레임 122 : 안착봉
130 : 레버부 131 : 압착 레버
132 : 회동 디스크 133 : 디스크 하우징
134 : 제 1 축 135 : 스토퍼 구간
140 : 기어부 141 : 기어 박스
142 : 베벨 기어 143 : 연결 링크
144 : 제 2 축 145 : 제 3 축
146 : 회동 프레임 147 : 제 4 축
150 : 모터부 160 : 롤러
200 : 조종 모듈

Claims

휠체어에서 양측 바퀴를 지지하는 양측의 설치 프레임에 각각 장착되며, 롤러를 바퀴에 밀착시켜 롤러의 회전력을 바퀴에 전달하는 구동 모듈; 및
상기 구동 모듈의 구동을 제어하는 조종 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 1항에 있어서,
상기 구동 모듈은 휠체어를 구성하는 다수의 프레임들 중 바퀴가 이루는 원형면과 평행을 이루는 형태의 설치 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 2항에 있어서,
상기 설치 프레임은 휠체어의 시트 하단에 위치되는 프레임인 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동 모듈은,
전체 구동 모듈을 설치 프레임에 고정시키기 위한 클램프부;
상기 클램프부에 연결되는 몸통부;
상기 몸통부의 상측부에 형성되어 사용자가 조작 가능하도록 압착 레버를 제공하는 레버부;
상기 몸통부의 측부에 위치해 상기 압착 레버의 전후 움직임 조작에 따라 상기 몸통부 측으로 이동되는 기어부;
상기 기어부에 연결되며 회전력을 기어부에 전달하는 모터부; 및
상기 기어부의 측부에 연결되어 기어부로부터 전달되는 회전력으로 회전하는 롤러; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 4항에 있어서,
상기 모터부는 배터리로부터 전력을 전달받아 구동되는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 4항에 있어서,
상기 클램프부는 좌우 한 쌍을 이루는 제 1 클램프와 제 2 클램프를 포함하며,
제 1 클램프와 제 2 클램프의 하측에는 각각 제 1 장착홈과 제 2 장착홈이 구비되어 제 1 클램프와 제 2 클램프의 결합 상태에서 제 1 장착홈과 제 2 장착홈에 설치 프레임이 수용되어 고정 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 6항에 있어서,
상기 제 1 클램프와 제 2 클램프의 상측에는 각각 제 1 거치홈과 제 2 거치홈이 구비되어 제 1 클램프와 제 2 클램프의 결합 상태에서 제 1 거치홈과 제 2 거치홈에 몸통부의 안착봉이 수용되어 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 7항에 있어서,
상기 클램프부를 설치 프레임 고정시 설치 프레임을 중심으로 클램프부를 회전시켜 롤러의 위치를 조절하며, 클램프부의 회전시 그 반대 방향으로 몸통부의 안착봉을 회전시켜 구동 모듈의 구성 자세를 유지시키는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 4항에 있어서,
상기 기어부는 기어 박스를 포함하며,
기어 박스의 측면에는 롤러가 연결되고 기어 박스에는 모터부가 연결되며, 모터부에서 전달되는 회전력은 상기 기어 박스 내 기어를 통해 회전 방향이 바뀌어 상기 롤러로 전달되는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 9항에 있어서,
상기 레버부에는 압착 레버의 하부 말단에 연결되어 압착 레버의 동작에 따라 제 1 축을 중심으로 회전하는 원판형의 회동 디스크가 디스크 하우징 내에 구비되며,
상기 디스크 하우징에는 스토퍼 구간이 상기 기어 박스의 방향에 형성되고,
상기 스토퍼 구간의 구역에 있는 디스크 하우징의 면에는 제 2 축이 회동 가능하게 체결되며 이 제 2 축에는 상기 기어 박스의 상측에 돌출 형성된 회동 프레임이 회동 가능하게 체결되어,
상기 기어 박스가 제 2 축을 중심으로 회동 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 10항에 있어서,
상기 디스크 하우징의 외곽에서 스토퍼 구간의 옆에는 제 3 축이 회동 가능하게 체결되고 이 제 3 축에는 연결 링크의 일측이 회동 가능하게 체결되며,
상기 연결 링크의 타측에는 제 4 축이 회동 가능하게 체결되며 이 제 4 축에는 기어 박스가 측부가 회동 가능하게 체결되며,
압착 레버의 동작에 따라 회동 디스크가 정방향 또는 역방향으로 회전되며, 회동 디스크의 회전력이 연결 링크를 통해 기어 박스에 전달되어 기어 박스가 전진 또는 후진되는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 11항에 있어서,
상기 회동 디스크를 회전시키는 제 1 축과, 연결 링크의 일측이 연결된 제 3 축과, 연결 링크의 타측이 연결된 제 4 축이 토글 작용으로 기능하여 롤러가 연결된 기어 박스가 몸통부측으로 이동되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 12항에 있어서,
사용자에 의해 전동 모드가 결정되어 압착 레버가 잠기는 경우에는 제 1 축과 제 4 축이 이루는 가상의 직선에 대해 제 3 축의 위치가 하부에 위치하여 제 1 축, 제 3 축 및 제 4 축이 V 형태를 가지며, 외력에 의해 회동 디스크가 회전되더라도 스토퍼 구간이 제 2 축에 의해 제한되어 기어 박스의 움직임이 차단되는 것을 특징으로 하는 착탈식 전동 장치.
제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 착탈식 전동 장치의 구동 모듈이 설치 프레임에 구비되는 것을 특징으로 하는 휠체어.