KR20210034877A - 휠체어 탈부착 계단 승월 전동 어시스트 - Google Patents

Abstract

본 발명의 하나의 실시예에 의한 전동 어시스트는, 수동 휠체어와 분리 및 결합 가능한 결합부를 포함하는 지지프레임, 및 상기 지지프레임과 연결되고, 전륜과 후륜과 상기 전륜 및 후륜을 감싸는 트랙과 상기 전륜과 후륜 중 적어도 하나를 구동시키기 위한 구동 모터를 구비하는 캐터필러 전동부를 포함하는 구동부를 포함하며, 수동 휠체어 또는 전동 어시스트에 구비된 승강부에 의해 캐터필러 전동부의 한 쪽이 지면에 착지된 상태에서 다른 한 쪽이 승강되는 것과 동시 또는 후속적으로, 구동 모터의 회전에 의해 트랙이 회전하여 캐터필러 전동부의 다른 한 쪽이 계단 모서리에 걸쳐지면 계단 승월이 개시되고 진행되는 휠체어 전동 어시스트이다.

Description

휠체어 탈부착 계단 승월 전동 어시스트{Step-climbing Power Assist for Manual Wheelchair}

본 발명은 수동 휠체어와 탈부착 가능한 전동 어시스트에 관한 것이다.

전동휠체어는 일반적으로 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동시키고 그 구동력에 의해 바퀴를 회전시켜 주행하며, 주로는 평지 주행에 적합하도록 설계되어 있다.

최근에는 장애인의 야외 활동 범위가 넓어지면서 평지 주행 이외에도 계단 승월까지 가능한 전동휠체어에 대한 수요가 점차 발생하고 있다.

계단 승월 가능한 전동휠체어로서 스위스의 Scewo AG사에서 개발한 Scewo Bro(상표명)가 있다. Scewo Bro는 평지 주행시에는 비교적 큰 직경을 가지는 좌우의 2개 휠을 이용하며, 계단을 승월할 경우에는 캐터필러를 이용하도록 하고 있다.

Scewo Bro는 평지 주행 시에는 캐터필러가 지면에서 이격된 채 좌우의 2개 휠이 지면에 닿아 전동 주행하게 되며, 계단 승월 시에는 캐터필러가 하강하여 지면에 닿아 전동 회전됨으로서 승월이 진행된다.

Scewo Bro는 승월 시에 시트를 수평으로 유지하기 위해 캐터필러의 후방부를 힌지축으로 하여 시트 프레임의 각도를 조절하기 위한 실린더를 포함한다. 또한, Scewo Bro는 캐터필러의 후방부에 승하강 가능한 보조휠을 포함한다.

한편, 수동 휠체어와 탈부착 가능한 전동 어시스트로서 미국 특허 제4898256호의 "Stair-climbing wheelchair carrier with crawlers"가 있다. 이 전동 어시스트는 계단 승월을 위한 캐터필러를 포함하며, 탑승자가 수동 휠체어를 탑승한 상태에서 후진하여 전동 어시스트와 휠체어를 결합시킬 수 있는 프레임 구조를 갖는다. 전동 어시스트와 휠체어가 결합된 상태에서 캐터필러를 승강시켜 지면으로부터 떨어뜨리면 수동 휠체어의 바퀴를 그대로 수동 조작하여 평지에 대한 주행이 가능하다. 계단 승월을 위해에서는 캐터필러가 하강하여 지면에 닿으며, 휠체어의 바퀴를 상승시켜 지면으로부터 이격시킨다. 캐터필러에 있어 트랙의 후방 경사부가 첫 계단 모서리에 닿으면 트랙의 회전에 의해 계단 승월이 진행된다.

이 전동 어시스트는 승월 시의 시트 각도 조절은 불가능하며, 휠체어가 전동 어시스트에 결합될 때 고정된 각도로 결합되도록 하고 있다. 여기서 고정된 그 각도는 계단 승월에 따라 휠체어 및 전동 어시스트가 계단 경사도로 경사지면 자연히 시트가 대략 수평이 될 수 있는 정도의 각도이다.

종래의 위 전동 어시스트는 보조자 없이도 승월이 가능하지만, 승월에 따른 휠체어의 각도 조절이 불가능하며, 승월이 끝나는 계단 끝에서 일단 멈추고 탑승자가 계단 가이드 레일을 잡고 뒤로 더 누워 휠체어를 젖혀 캐터필러를 수평으로 조정하고 다시 전동 구동시켜야 한다. 또한, 캐터필러가 지면에 완전히 착지된 상태에서 후방의 경사부가 계단 모서리에 걸쳐져 승월되는 구조이기 때문에, 캐터필러 후방부의 높이가 높은 등 전체적으로 장치가 컴팩트하지 않은 단점이 있다.

더욱이, 이 전동 어시스트는 평지 주행을 수동 휠체어의 휠을 이용하도록 하기 때문에 전동 평지 주행이 안되는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 전동 어시스트의 적어도 하나의 문제를 해결하는 새로운 구조의 휠체어 전동 어시스트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 하나의 실시예에 의한 전동 어시스트는, 수동 휠체어와 분리 및 결합 가능한 결합부를 포함하는 지지프레임, 및 상기 지지프레임과 연결되고, 전륜과 후륜과 상기 전륜 및 후륜을 감싸는 트랙과 상기 전륜과 후륜 중 적어도 하나를 구동시키기 위한 구동 모터를 구비하는 캐터필러 전동부를 포함하는 구동부를 포함하며, 수동 휠체어 또는 전동 어시스트에 구비된 승강부에 의해 캐터필러 전동부의 한 쪽이 지면에 착지된 상태에서 다른 한 쪽이 승강되는 것과 동시 또는 후속적으로, 구동 모터의 회전에 의해 트랙이 회전하여 캐터필러 전동부의 다른 한 쪽이 계단 모서리에 걸쳐지면 계단 승월이 개시되고 진행되는 휠체어 전동 어시스트이다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 캐터필러 전동부의 후방부는 경사부를 포함하고, 상기 승강부는 상기 경사부가 계단 모서리에 걸칠 수 있는 높이로 상기 캐터필러 전동부의 상기 다른 한 쪽을 승강시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 승강부는, 상기 캐터필러 전동부에 설치된 랜딩휠 엑추에이터, 및 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 접히거나 펼쳐지는 레그와 상기 레그 단부에 자유회전 가능하게 설치된 롤러를 포함하고, 상기 랜딩휠 엑추에이터에 상기 레그가 펼쳐짐에 따라 상기 롤러가 지면에 닿아 상기 캐터필러 전동부의 상기 다른 한 쪽을 승강시키는 랜딩휠을 포함한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 랜딩휠은 상기 계단 승월 개시 이후에는 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 접혀지고, 상기 캐터필러 전동부의 후방부가 마지막 계단의 모서리를 지난 후에 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 다시 펼쳐져 상기 마지막 계단의 평지 지면에 상기 롤러가 닿아 지지한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 계단 하강을 위해, 상기 랜딩휠이 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 펼쳐져 상기 캐터필러 전동부의 후방측을 승강시키는 것과 동시 또는 후속적으로 상기 구동 모터의 회전에 의해 상기 트랙이 회전되며 계단 하강이 진행되어 상기 캐터필러 전동부의 전방측이 두번째 계단의 모서리에 걸쳐진 이후에 상기 랜딩휠은 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 접혀질 수 있다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 계단 하강 시에, 상기 랜딩휠은, 상기 캐터릴러 전동부의 후방측이 마지막 계단 모서리를 지나기 전에 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 펼쳐져 상기 롤러가 지면에 닿아 지지된 후, 상기 후방측이 상기 모서리를 지난 후에 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 접혀질 수 있다.

또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 승강부는, 일단이 상기 지지프레임에 회동 가능하게 연결되고, 타단에 상기 캐터필러 전동부의 후방 상부까지 곡선적으로 연장된 곡선부를 구비한 회전판을 포함한다.

또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 승강부는, 상기 캐터필러 전동부보다 더 후방으로 위치된 상기 수동 휠체어의 핸드 림 휠을 포함한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 승강부는, 적어도 3개 이상의 레그를 포함하고, 상기 캐터필러 전동부에 회전 가능하게 연결된 다발 레그 프레임, 및 상기 각 레그의 단부에 자유 회전 가능하게 설치된 자유 휠을 포함한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 결합부는, 상기 지지프레임의 상부에 위치하고 상기 수동 휠체어의 상부와 결합되는 상부 결합부, 및 상기 지지프레임의 하부에 위치하고 상기 수동 휠체어의 하부에 위치하는 전후방 파이프와 결합되는 하부 결합부를 포함한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 상부 결합부는 결합 후 그 결합 해제를 방지하는 록커를 포함하고, 상기 하부 결합부는 상기 전후방 파이프로 삽입되는 결합핀을 포함한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 지지 프레임은 상기 구동부에 대한 각도 조절이 가능하도록 상기 구동부에 회동 가능하게 연결된다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 캐터필러 전동부에 일단이 회전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 수동 휠체어에 회전 가능하게 연결 가능하며, 자동으로 신장 및 수축 가능한 실린더를 추가로 포함한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 캐터필러 전동부의 상기 트랙이 지면에 닿아 있고, 상기 수동 휠체어의 핸드 림 휠이 지면에 닿아 있는 상태에서, 상기 실린더가 수축됨에 따라 상기 캐터필러 전동부의 상기 트랙이 지면으로터 상승 이격된다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 캐터필러 전동부는 좌우 한 쌍으로 구비되며, 휠체어와 결합될 때 상기 휠체어의 좌우 한 쌍의 핸드 림 휠 사이에 위치될 수 있는 폭을 가진다.

한편, 본 발명의 전동 어시스트에 적용되는 기술 중 적어도 일부는 전동휠체어에 적용될 수 있다. 예시적으로, 상기 전동 어시스트의 지지프레임에서 결합부가 제외되고 시트가 일체적으로 구비되면 전동휠체어가 된다.

즉, 그러한 전동 휠체어는, 사용자가 탑승하여 착석할 수 있는 시트가 포함된 지지프레임, 및 상기 지지프레임과 연결되고, 전륜과 후륜과 상기 전륜 및 후륜을 감싸는 트랙과 상기 전륜과 후륜 중 적어도 하나를 구동시키기 위한 구동 모터를 구비하는 캐터필러 전동부를 포함하는 구동부를 포함하며, 승강부에 의해 캐터필러 전동부의 한 쪽이 지면에 착지된 상태에서 다른 한 쪽이 승강되는 것과 동시 또는 후속적으로, 구동 모터의 회전에 의해 트랙이 회전하여 캐터필러 전동부의 다른 한 쪽이 계단 모서리에 걸쳐지면 계단 승월이 개시되고 진행되는 전동 휠체어이다.

본 발명에 의한 전동 어시스트는 수동 휠체어와 탈부착 가능하며, 전동에 의한 계단 승월이 가능하다.

휠체어와 탈부착 가능하므로, 차량에 적재하여 이송하기 용이할 뿐만 아니라 보관 시 공간을 적게 차지한다.

또한, 휠체어 탈부착이기 때문에 컴팩트화 및 경량화에 유리하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동 어시스트와 휠체어가 결합된 개념도이다.
도 2는 도 1 전동 어시스트를 뒤에서 본 모습의 개념도이다.
도 3은 도 1 전동 어시스트의 지지프레임을 측면에서 본 모습의 개념도이다.
도 4는 도 1 전동 어시스트의 지지프레임을 뒤에서 본 모습의 개념도이다.
도 5는 지지프레임의 상부결합부에 대한 제1 실시예를 나타낸다.
도 6은 지지프레임의 상부결합부에 대한 제2 실시예를 나타낸다.
도 7은 지지프레임의 상부결합부에 대한 제3 실시예를 나타낸다.
도 8은 지지프레임의 하부결합부에 대한 제1 실시예를 나타낸다.
도 9는 지지프레임의 하부결합부에 대한 제2 실시예를 나타낸다.
도 10은 휠체어와 전동 어시스트의 결합을 가이드하기 위한 가이드 구조의 제1 실시예이다.
도 11은 휠체어와 전동 어시스트의 결합을 가이드하기 위한 가이드 구조의 제2 실시예이다.
도 12는 구동부의 개념도를 측면에서 본 모습니다.
도 13은 구동부의 개념도를 뒤에서 본 모습이다.
도 14(a)는 캐터필러 전동부와 주행휠 사이의 감속 구조를 나타낸다.
도 14(b)는 도 14(a) 감속 구조가 결합된 상태에서의 단면도이다.
도 15는 주행휠의 위치에 대한 제1 실시예를 나타낸다.
도 16은 주행휠의 위치에 대한 제2 실시예를 나타낸다.
도 17은 주행휠의 위치에 대한 제3 실시예를 나타낸다.
도 18은 실린더와 지지프레임의 연결에 대한 실시예를 나타낸다.
도 19는 실린더와 지지프레임의 연결에 대한 또 다른 실시예를 나타낸다.
도 20은 도 1에 나타난 제1 실시예의 전동 어시스트를 이용하여 계단 승월을 개시하는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 21 및 도 22는 제2 실시예에 의한 전동 어시스트를 이용하여 계단 승월을 개시하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 23은 제3 실시예에 의한 전동 어시스트를 이용하여 계단 승월을 개시하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 24는 제4 실시예에 의한 전동 어시스트를 이용하여 계단 승월을 개시하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 25는 도 1에 나타난 제1 실시예의 전동 어시스트를 이용하여 계단 승월을 완료하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 26 및 도 27은 다른 구동부 실시예에 의해 계단 승월을 완료하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 28은 도 1에 나타난 제1 실시예의 전동 어시스트를 이용하여 평지를 전동 주행하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 29는 평지 전동 주행에 대한 다른 실시예로서 마찰차를 이용하는 경우의 개념도이다.
도 30은 마찰차를 이용한 평지 전동 주행에 있어서 고무 기어에 의한 동력 전달의 실시예를 나타낸 개념도이다.
도 31 및 도 32는 각각 평지 전동 주행에 대한 또 다른 실시예들을 나타낸다.
도 33은 캐터필러 전동부의 전방부와 수동휠체어의 핸드 림 휠을 이용하여 전동 주행하는 경우에 대한 실시예를 나타낸 개념도이다.
도 34는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전동 어시스트와 휠체어가 결합된 모습을 나타낸다.
도 35는 도 34의 전동 어시스트 중 구동부만을 측면에서 나타낸 도면이다.
도 36 및 도 37은 도 34의 전동 어시스트를 이용하여 계단 승월을 개시하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 38 및 도 39는 도 34의 전동 어시스트를 이용하여 계단 승월을 완료하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 40 및 도 41은 도 34의 전동 어시스트를 이용하여 계단 하강을 개시하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 42 및 도 43은 도 34의 전동 어시스트를 이용하여 계단 하강을 완료하는 과정을 나타낸 개념도이다.

첨부된 도면을 통하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 전동 어시스트와 수동 휠체어(10)가 결합된 측면 모습을 나타며, 도 2는 도 1의 전동 어시스트의 후면 모습을 나타낸다.

도 1의 전동 어시스트는 지지프레임(100)과 구동부(200)를 포함하는데, 지지프레임(100)은 그 하부의 힌지결합부(130)에서 구동부(200)에 대해 힌지 연결된다.

도 1 내지 4를 통해 지지프레임(100)의 구조에 대해 설명한다.

지지프레임(100)은 좌측 및 우측에 상하로 기립된 기립프레임(101)과 좌우측 기립프레임(101)을 가로질러 연결하는 상하 2개의 가로프레임(102)을 포함한다.

지지프레임(100)의 상부에는 상부결합부(110)가 있으며, 하부에는 하부결합부(120)가 있다. 상부결합부(110)는 수동 휠체어(10)의 좌우 측에 위치한 상부 수직 파이프(13)와 결합되며, 하부결합부(120)는 수동 휠체어(10)의 하부에 위치하는 하부 전후방 파이프(14)와 결합된다.

상부결합부(110)와 하부결합부(120)는 전동 어시스트에 대해 수동 휠체어(10)가 후진하면서 결합되기에 적합한 위치 및 구조를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 보조자의 도움 없이 휠체어(10) 탑승자가 핸드 림 휠(11)을 손으로 회전시켜 후진하면서 어렵지 않게 지지프레임(100)과 휠체어(10)를 결합시키기에 적합한 구조를 갖는 것이 바람직하다.

도 3 및 도 4와 같이, 상부결합부(110)는 한 쌍의 좌우측 기립프레임(101)에 각각 하나씩 형성되어 있으며, 하부결합부(120) 또한, 한 쌍의 좌우측 기립프레임(101)의 하단부에 각각 하나씩 형성된다.

상부결합부(110)의 실시예들에 대해 도 5 내지 7을 통해 설명한다.

먼저, 도 5의 상부결합부(110) 실시예는, 지지프레임(100)(예시적으로 기립프레임(101))에 일체로 형성되는 하우징부(111)와 일단이 하우징부(111) 일단의 밖으로 돌출되고 하우징부(111) 내부에 수용되어 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이더(112)와 하우징부(111)의 타단 측에서 삽입되어 하우징부(111) 내부에서 슬라이더(112)의 타단과 나사 결합되는 나사조임부(113)를 포함한다. 나사조임부(113)는 하우징부(111)에 의해 회전 가능하지만 직선 이동 제한되도록 지지되어 있기 때문에 사용자가 나사조임부(113)를 회전시키면 슬라이더(112)가 직선적으로 슬라이딩 된다.

하우징부(111)의 상기 일단 외면에는 전방으로 돌출된 파이프 지지부(111a)가 형성되어 있고, 슬라이더(112)의 상기 일단에는 상기 파이프 지지부(111a)와 대향하는 파이프 가압부(112a)가 형성되어 있다.

휠체어(10)의 상부 수직 파이프(13)가 파이프 지지부(111a)와 파이프 가압부(112a) 사이에 위치한 상태에서 나사조임부(113)를 회전시키면 슬라이더(112)가 직선 이동하며 파이프 가압부(112a)에 의해 상부 수직 파이프(13)를 파이프 지지부(111a)에 대해 가압하는 구조이다. 파이프 지지부(111a)와 파이프 가압부(112a) 사이에서 가압된 상부 수직 파이프(13)는 그 가압력에 의해 단단히 고정된다.

바람직하게는 파이프 지지부(111a) 또는 파이프 가압부(112a)는 상부 수직 파이프(13)의 외면 형상에 대응하는 형상의 홈을 포함하여 그 결합력을 높일 수 있다.

도 6은 상부결합부(110)의 다른 실시예를 나타낸다.

도 6의 상부결합부(110)는 지지프레임(100)에 고정적으로 형성되며 전방 측에 입구가 형성된 수용부(114)와 수용부(114)의 그 입구를 막을 수 있는 차단부(115)를 포함한다.

수용부(114)의 입구부는 휠체어(10)의 상부 수직 파이프(13)가 후진하면서 들어올 수 있는 구조이며, 입구부 좌우 양측 중 적어도 일측에는 그 내벽에 나사홈이 형성되어 있다. 그리고 입구부 좌우 양측 중 그 타측에는 일단에 나사가 형성된 차단부(115)가 관통하며 설치된다.

차단부(115)는 끝단에 손으로 회전시키기 편리하도록 손잡이가 형성되어 있으며, 중간에 힌지축이 있어서 중간이 절곡 가능하다.

탑승자가 수동 작업에 의해 휠체어(10)를 후진시켜 상부 수직 파이프(13)가 수용부(114)의 입구를 통해 수용부(114) 내로 삽입되면 차단부(115)의 손잡이를 잡고 절곡된 부분을 펼친 상태에서 회전하여 상기 내벽의 나사홈에 차단부(115)의 단부를 나사 결합시켜 휠체어(10)를 지지프레임(100)에 고정시킨다.

도 7은 상부결합부(110)의 또 다른 실시예이다.

여기의 실시예는, 지지프레임(100)에 고정적으로 설치된 고정부(116)와 상기 고정부(116)의 일단부에 설치된 거치부(117b)와 상기 고정부(116)에 슬라이딩 이동 가능하게 설치된 슬라이딩부(117a)와 상기 슬라이딩부(117a)에 대해 상기 슬라이딩 방향을 따라 탄성력을 제공하는 스프링(118)과 상기 스프링(118)의 일단의 위치를 조절할 수 있는 조절부(119)를 포함한다.

슬라이딩부(117a)는 휠체어(10)의 상부 수직 파이프(13) 단면 외형의 일부에 상응하는 곡선부의 제1 그립부를 가지며, 거치부(117b)도 상기 단면 외형의 다른 일부에 상응하는 곡선부의 제2 그립부를 갖는다. 그래서 제1 그립부와 제2 그립부에 의해 상부 수직 파이프(13)가 둘러싸여 그립핑된다.

조절부(119)는 상기 고정부(116)에 회전 가능하게 설치되어 일단은 사용자가 손으로 잡고 회전시키기 용이하도록 손잡이가 형성되어 있으며 타단은 스프링(118)의 일단을 지지하는 구조를 갖는다. 조절부(119)를 회전시키면 스프링(118)을 통해 슬라이딩부(117a)가 이동 가능한 구조이다.

도 8을 통해 하부결합부(120)에 대해 설명한다.

기립프레임(101)의 하단부에는 지지프레임(100)을 구동부(200)에 대해 회전 가능하게 결합시키기 위한 힌지결합부(130)가 포함되며, 힌지결합부(130) 위에 휠체어(10)와 결합되기 위한 하부결합부(120)가 포함된다.

수동 휠체어(10)에 있어 하부에는 전후 방향으로 연장된 중공 파이프인 하부 전후방 파이프(14)가 좌우 양측에 있으며, 하부결합부(120)는 좌우 양측에 한 쌍으로 마련되어 그 한 쌍의 하부 전후방 파이프(14) 안으로 삽입되는 결합핀(121)을 포함한다.

탑승자가 수동 휠체어(10)에 탑승한 상태로 후진함에 따라 결합핀(121)이 휠체어(10)의 하부 전후방 파이프(14)에 삽입되어 결합된다.

도 9는 하부결합부(120)의 다른 실시예를 나타낸다.

도 9의 하부결합부(120)는 결합핀(121) 대신에 하부 전후방 파이프(14)가 삽입될 수 있는 결합 파이프(122)를 포함한다. 즉, 탑승자가 수동 휠체어(10)에 탑승한 상태로 후진함에 따라 하부 전후방 파이프(14)가 결합 파이프(122)에 삽입되어 결합된다.

한편, 휠체어(10)의 하부 전후방 파이프(14)가 하부결합부(120)에 원활하게 결합되도록 하기 위한 가이드 구조가 추가로 포함될 수 있는데, 이에 대해 도 10 및 11을 통해 설명한다.

먼저, 도 10의 가이드 구조는 가이드 블록(123)을 포함한다. 가이드 블록(123)은 그 상부에 하부 전후방 파이프(14)의 외면 형상에 상응하는 형상의 곡면 홈이 형성되어 있다. 하부 전후방 파이프(14)가 후방으로 이동해 올 때 그 하면이 곡면 홈에 안착되어 가이드됨으로써 하부결합부(120)에의 결합을 용이하게 한다.

도 11의 가이드 구조는 가이드 블록(123) 대신에 가이드 롤러(124)를 포함하는 예이다. 가이드 롤러(124)의 중앙부 외주면은 마찬가지로 하부 전후방 파이프(14)의 외면 형상에 상응하는 형상의 곡면 홈이 형성되어 있어서, 후방으로 이동해 오는 하부 전후방 파이프(14)를 가이드하여 하부결합부(120)에의 결합을 용이하게 한다.

이러한 가이드 블록(123) 또는 가이드 롤러(124)는 지지프레임(100)에 있어서 하부결합부(120)의 전방 아래에 위치될 수 있다.

가이드 구조는 바람직하게는 지지프레임(100)에 고정 지지 되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 12 및 13을 통해서는 구동부(200)에 대해 상세히 설명한다.

구동부(200)는 바디 프레임과, 바디 프레임의 좌우 양측에 각각 구비되는 캐터필러 전동부와, 일단은 수동 휠체어(10)에 결합되고 타단은 바디 프레임에 회전 가능하게 결합된 실린더(210)와, 후방부의 위치에서 좌우 캐터필러 전동부 사이에 구비되는 랜딩휠부(220)를 포함한다.

바디 프레임은, 구동부(200)의 골격 및 보호를 위한 것으로서, 캐터필러 전동부에 대해 측면을 덮으며 마련되는 캐터필러 커버(201)를 포함한다.

캐터필러 전동부는 좌우 한 쌍으로 구비되며, 그 한 쌍의 캐터필러 전동부가 휠체어(10)와 결합될 때 휠체어(10)의 하부 공간으로 들어가 위치될 수 있는 폭을 가진다. 즉, 한 쌍의 캐터필러 전동부의 외측 너비는 적어도 휠체어(10)의 좌우 한 쌍의 핸드 림 휠(11) 사이에 내측 너비보다는 작다. 바람직하게는, 구동부(200)의 좌우 너비는 좌우 한 쌍의 핸드 림 휠(11) 사이에 내측 너비보다 작다.

캐터필러 전동부는 바디 프레임에 대해 회전 가능하게 설치된 복수의 구동륜 및 종동륜을 포함하는데, 적어도 전방에 위치하는 전륜(232)과 후방의 상부 및 하부에 각각 위치하는 후방 상부륜(233)과 후방 하부륜(234)을 포함한다. 본 실시예에서, 후방 하부륜(234)이 구동륜이 되며, 전륜(232)과 후방 상부륜(233)은 종동륜이 된다.

구동륜인 후방 하부륜(234)은 모터(M)와 직결되거나 또는 감속기를 통해 연결되어 모터(M)의 구동력을 전달 받아 회전된다.

또한, 캐터필러 전동부는 전륜(232)과 후방 상부륜(233) 및 후방 하부륜(234)을 둘러싸는 트랙(231)을 포함한다. 후방 하부륜(234)이 모터(M)에 의해 구동되어 회전되면 트랙(231)이 회전하며 구동부(200)가 움직인다.

도 12에 보이는 바와 같이, 후방 상부륜(233)은 후방 하부륜(234)에 비하여 더 후방에 위치하며, 이로 인해 트랙(231)의 후방부 형태는 후방 하부륜(234)으로부터 후방을 향해 상향 경사진 경사부(231a)를 포함한다. 즉, 후방 상부륜(233)과 후방 하부륜(234) 사이에 트랙(231)의 후방으로 상향 경사진 경사부(231a)가 형성된다.

트랙(231)의 후방 경사부(231a)는 후술하게 되는 바와 같이, 계단 승월 개시 시에 첫 번째 계단(2)의 모서리에 걸려 승월의 개시를 가능하게 하는 역할을 수행한다.

구동부(200)는 캐터필러 전동부의 모터(M)로부터 동력을 전달받도록 그와 연결된 주행휠(235)이 추가로 포함된다. 주행휠(235)은 평지 전동 주행 시에 모터(M)의 동력을 전달받아 구동되어 전동 어시스트를 전동 주행시킨다.

주행휠(235)은 캐터필러 전동부의 트랙(231)보다 더 밑으로 돌출되어 주행휠(235)이 지면에 닿은 상태에서 캐터필러 전동부 트랙(231)의 후방부는 지면으로부터 소정 거리 이격된다. 캐터필러 전동부에 의해 계단 승월이 진행될 때 주행횔들이 계단(2)의 모서리들에 닿아 방해가 될 수 있으므로 승월에 지장이 없는 정도로만 트랙(231) 밑으로 돌출시키는 것이 바람직하다.

주행휠(235)의 하단부가 트랙(231) 밑으로 더 돌출되는 이상 계단 승월 시에 계단 모서리에 주행휠(235)이 닿는 것을 피할 수는 없지만, 그렇게 닿더라도 주행휠(235)도 회전하므로 계단 모서리를 굴러 넘어가게 된다. 만약 이때 주행휠(235)이 계단 모서리에 눌려 회전이 멈추는 경우 모터(M)에 큰 부하가 걸릴 수 있으며, 그 때문에 모터(M)가 정지되어 캐터필러 전동부의 회전 또한 정지되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 종래에 잘 알려진 토크 리미터(미도시)를 주행휠(235)의 회전축에 설치하는 것이 바람직하다. 주행휠(235)의 회전이 멈추더라도 토크 리미터에 의해 그 부하가 모터(M)로 전달되지 않기 때문에 캐터릴러 구동부(200)는 계속해서 승월 구동을 진행할 수 있다.

도 12의 구동부(200) 실시예에서, 주행휠(235)은 캐터필러 바깥측에 위치한다. 즉, 좌우 주행휠(235) 사이에 좌우 캐터필러 전동부들이 위치한다.

주행휠(235)과 후방 하부륜(234) 및 모터(M)의 연결 관계에 대해 도 14(a) 및 14(b)를 통해 설명한다.

먼저, 후방 하부륜(234)은 내치 링기어부(234a)를 포함하며, 외주면에 형성된 외치 기어를 통해 트랙(231)과 결합된다.

후방 하부륜(234)의 일측에는 프론트 캐리어(293)가 위치하고, 그 반대의 타측에는 엔드 캐리어(292)가 위치한다. 프론트 캐리어(293)와 엔드 캐리어(292)는 서로 결합되는데, 이를 위해, 볼트홀(292a, 293a)이 각각 3개씩 형성되어 있다.

프론트 케리어는 구동부(200)의 바디 프레임에 결합되어 고정된다.

또한, 프론트 캐리어(293) 및 엔드 캐리어(292)에는 후술하는 선기어 샤프트(291)가 관통하는 관통홀(292b, 293b)이 각각 형성되어 있다. 각 관통홀(292b, 293b)들은 후방 하부륜(234)의 중앙을 기준으로 일측으로 편심된 곳에 위치한다.

선기어 샤프트(291)는 일단에 모터축 결합부(291c)로서 다수의 체결홀이 형성된 플랜지(291c)를 포함한다. 그 플랜지(291c)를 통해 모터(M)의 축과 직결되어 연결되며, 모터(M)의 구동력을 전달받는다.

또한, 선기어 샤프트(291)의 일측에는 후방 하부륜(234)의 내치 링기어부(234a)와 치합되기 위한 외치 선기어부(291a)가 포함된다. 본 실시예에서 외치 선기어부(291a)와 내치 링기어부(234a)의 감속비는 3:1이지만, 이에 한정되지 않는다.

한편, 선기어 샤프트(291)의 모터축 결합부(291c) 반대 측 타단부는 주행휠(235)이 체결되는 주행휠 체결부(291b)가 포함된다.

선기어 샤프트(291)와 프론트 캐리어(293) 및 엔드 캐리어(292)의 각 관통홀(292b, 293b) 사이에는 베어링 수용 공간들(294a, 294b)이 형성된다. 베어링 수용 공간들(294a, 294b)에 설치된 베어링을 통해 선기어 샤프트(291)는 회전 가능하게 지지된다.

위와 같은 구조를 통해, 모터(M)가 회전하면 그 구동력은 선기어 샤프트(291)로 직접 전달되며, 선기어 샤프트(291)의 주행휠 체결부(291b)에 체결된 주행휠(235)로 그대로 전달된다.

그리고 선기어 샤프트(291)의 회전은 그 외치 선기어부(291a) 및 내치 링기어부(234a)의 기어 연결을 통해 후방 하부륜(234)으로 전달된다. 이때, 외치 선기어부(291a) 및 내치 링기어부(234a)의 감속비로 인해 속도는 1/3으로 감속되고, 토크는 3배 증가되어 전달되게 된다.

주행휠(235)은 수동 휠체어(10)의 핸드 림 휠(11) 및 하부의 프레임 구조들과 간섭되지 않도록 위치될 필요가 있으며, 이와 관련한 실시예들을 도 15 내지 17을 통해 설명한다.

도 15는 핸드 림 휠(11)의 후방에 위치되는 경우이다. 이 경우에는 좌우 주행휠(235)의 폭은 좌우 핸드 림 휠(11)의 폭과 같을 수 있다. 이 경우 캐터필러 전동부가 후방으로 많이 돌출되어 나와 상대적으로 비대해지는 단점이 있다.

도 16은 핸드 림 휠(11) 내측에서 하부 전후방 파이프(14) 밑에 위치하는 예이다. 이 경우는 캐터필러 전동부의 전후방 길이가 상대적으로 작게 만들어질 수 있어 보다 콤팩트한 구조를 달성할 수 있다.

도 17의 경우는, 주행휠(235)이 캐터필러 전동부 내측에 위치되는 예이다. 즉, 모터(M)와 캐터필러 전동부의 후방 하부륜(234) 사이에 주행휠(235)이 위치한다.

캐터필러 전동부의 크기 제원과 관련하여, 도 12 및 13을 통해 설명한다.

먼저, 전후방 길이와 관련하여, 캐터필러 전동부에 있어서 전륜(232)과 후방 하부륜(234)의 중심간 거리(L)은 승월 시에 계단(2) 3개에 걸칠 수 있는 정도의 길이를 가지는 것이 바람직하다. 계단(2) 3개에 걸칠 수 있는 정도가 되어야 승월 과정에서 항상 적어도 2개 이상의 계단(2)에 걸쳐 안정적인 승월이 이루어지게 된다.

캐터필러 전동부 사이의 폭(도 13 D1 참조)은 수동 휠체어(10)의 좌우 핸드 림 휠(11)들 사이로 들어갈 수 있도록, 바람직하게는 수동 휠체어(10)의 좌우 하부 전후방 파이프(14)들 사이로 캐터필러 전동부들이 들어갈 수 있는 크기를 갖는다.

도 16의 실시예의 경우 좌우 주행휠(235)들의 폭(도 13 D2 참조)는 수동 휠체어(10)의 좌우 하부 전후방 파이프(14)들 사이의 거리와 대략 동일하다.

캐터필러 전동부의 높이는 주행휠(235)의 하단부에서 후방 상부륜(233)의 대략 중심까지의 높이가 계단(2)의 높이보다도 낮게 설정될 수 있다. 그렇게 높이가 작아도 후술하는 랜딩휠(222)의 작용에 의해 캐터필러 전동부의 후방부는 계단 모서리에 닿을 수 있으며 승월 개시가 가능하다. 수동 휠체어(10)에 따라서는 시트 아래의 공간이 작을 수 있으므로 캐터필러 전동부의 크기를 가급적 작게 만드는 것이 바람직하다. 또한, 그러한 컴팩트한 구동부(200) 구조는 전동 어시스트의 전체 중량을 작게 하는데 도움이 된다.

구동부(200)는 또한 후방부에 랜딩휠부(220)를 포함하는데, 랜딩휠부(220)는 랜딩휠(222) 엑추에이터(221)와 랜딩휠(222)을 포함한다. 랜딩휠 엑추에이터(221)는 바디 프레임에 고정되는 랜딩휠 모터(미도시)와 모터로부터 동력을 전달 받는 랜딩휠 감속기(미도시)를 포함할 수 있다.

랜딩휠(222)은 랜딩휠 감속기에 연결된 레그와 레그의 단부에 회전 자유롭게 설치된 롤러를 포함한다. 모터의 동력은 감속기를 통해 랜딩휠(222)의 레그에 전달되어 레그가 회동된다. 레그가 회동되어 롤러가 지면에 닿은 상태에서 레그가 더 회동되면 구동부(200)의 후방부가 지면으로부터 상승하게 된다.

한편, 도시하지는 않았지만, 좌우측의 캐터필러 전동부 사이에 있어서 전방부에 배터리가 구비된다. 바람직하게는 배터리는 용이하게 착탈 가능하여, 운반 시에 무게를 감소시키거나 또는 완충되어 있는 다른 배터리와 교체할 수 있다. 물론, 배터리는 충전 가능하며, 구동부(200)에 장착된 상태에서는 물론 탈거한 상태에서도 소정의 충전 장치를 통해 충전 가능하다. 또한, 배터리는 바람직하게는 구동부(200)에 대한 전원 공급 이외에 전동 어시스트의 다른 전기 장치에 대한 전원 공급원이 된다.

실린더(210)는 바람직하게는 전동실린더(210)이며, 일단에는 잘 알려진 클램프(미도시)가 구비되어 수동 휠체어(10) 전방 측에 있는 하부 수직파이프(15)에 클램핑되어 결합될 수 있다. 클램프는 휠체어(10)의 파이프를 감싸 클램핑할 수 있는 종래에 잘 알려진 것이 이용될 수 있다. 그러한 클램프는 본 기술분야만이 아니라 타분야에서도 잘 알려진 구조이기 때문에 도면에서의 도시 및 상세한 설명은 생략한다.

클램프는 실린더(210) 일단에 회전 가능하게 연결되어 있으며, 이로 인해 실린더(210)의 신장 및 수축에 따른 실린더(210) 길이방향 축과 상기 하부 수직파이프(15) 간의 각도 변화에 대응할 수 있다.

실린더(210)의 타단은 구동부(200)의 바디 프레임에 연결되어 있다. 마찬가지로 실린더(210)의 타단도 바디 프레임에 대해 회전 가능하게 연결되어 있기 때문에, 바디 프레임의 각도와 실린더(210)의 각도의 변화에 대응할 수 있다.

도 1의 전동 어시스트에서는 실린더(210)가 구동부(200)와 수동 휠체어(10)의 전방 하부 수직파이프(15)에 연결되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예로서, 도 18과 같이 실린더(210)가 구동부(200)와 기립프레임(101)의 하부와 연결되어 있을 수 있다. 또한, 도 19와 같이 지지프레임(100)(또는 기립프레임(101))으로부터 전방으로 길게 연장 형성된 연장 프레임(101a)을 포함하고, 실린더(210)는 그 연장 프레임(101a)과 구동부(200) 사이를 연결할 수도 있다.

도 18 및 19의 경우는 실린더(210)를 수동 휠체어(10)에 결합시킬 필요가 없어 사용상 편리한 장점이 있다.

실린더(210)는 구동부(200)에 대해 대략 중앙에 1개 마련될 수도 있지만, 바람직하게는 좌우 양측에 1개씩 마련된다.

도 20에는 도 1의 전동 어시스트가 계단 승월을 개시하는 과정을 나타낸다.

전술한 바와 같이 캐터필러 전동부의 후방부 실질 높이(첫 계단(2a) 모서리에 닿는 부분으로서 그렇게 닿은 상태에서 캐터필러 전동부가 회전 구동되면 승월이 개시될 수 있는 부분까지에 대한 지면으로부터의 높이)는 첫 계단(2a)의 높이보다 작을 수 있으며, 이로 인해 그대로는 승월을 개시하기 힘들다.

그래서 승월 개시를 위해 랜딩휠(222)이 회동하여 지면으로부터 캐터필러 전동부의 후방부를 상승시켜 첫 계단(2a)의 모서리에 경사부(231a)의 적어도 상부 끝 부분을 접촉시킨다. 경사부(231a)가 첫 계단(2a)의 모서리에 닿으면 회전하는 트랙(231)에 의해 상기 모서리가 걸려 승월이 개시된다.

랜딩휠(222)의 회동에 의해 그리고 트랙(231)에 의한 승월 과정에서 휠체어(10)의 수평 각도를 유지시키기 위해 실린더(210)가 신장된다. 계단(2)에 따라 다를 수는 있지만, 계단(2)의 모서리들을 연결한 가상선의 경사도는 지면으로부터 대략 30도 정도의 각도를 이루며, 따라서, 바람직하게는 실린더(210)는 휠체어(10)의 수평 유지를 위해 휠체어(10)를 30도 정도의 각도까지 회전시킬 수 있다.

도 21 내지 24에는 계단 승월 개시를 위한 다른 실시예들을 각각 나타낸다. 여기의 실시예들에서 캐터필러 전동부 구조는 도 12의 실시예보다 더 간소하다. 본 실시예들에서는 도 12와는 달리 후방 경사부(231a) 및 후방 상부륜(233)이 필요 없다. 캐터필러의 후방부 구조가 콤팩트하며 따라서 그만큼의 공간 확보가 가능하다.

먼저, 도 21 및 22의 실시예에서는 기립프레임(101) 하부에 회전판(101b)이 회전 가능하게 힌지 연결되어 있다. 회전판(101b)은 그 상단이 기립프레임(101)에 힌지 연결되어 있고, 하단은 곡선형이다.

지면으로부터 곡선부의 상단 높이는 일반적인 계단(2)의 첫 계단(2a) 높이보다 더 높게 형성된다. 회전판(101b)의 초기 위치는 그 곡선부가 캐터필러보다 더 후방으로 돌출된다.

후방으로 이동됨에 따라 회전판(101b)의 곡선부 상부가 첫 계단(2a)의 모서리에 닿으면 그 닿는 부분을 지지점으로 하여 회전판(101b)과 기립프레임(101)이 상대 회전하면서 구동부(200)의 후방부가 들리면서 후방으로 계속 이동되어 도 22와 같이 캐터필러 후방부가 첫 계단(2a) 위로 올라가 걸쳐지게 된다.

캐터필러 후방부가 첫 계단(2a)위로 걸쳐지고 나면 캐터필러의 회전에 의해 계단 승월이 진행된다.

회전판(101b)은 바람직하게는 초기 위치로의 복원을 위해 토션 스프링(118)을 포함할 수 있다. 토션 스프링(118)에 의한 회전 복원은 이미 알려져 있는 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.

도 23의 실시예에서는 위 실시예의 회전판(101b) 대신에 수동휠체어(10)의 핸드 림 휠(11)이 이용된다.

수동휠체어(10) 핸드 림 휠(11)은 본 실시예에서 구동부(200)의 캐터필러보다 후방으로 더 돌출되며, 승월을 위한 후진 시에 핸드 림 휠(11)의 타이어(11a) 부분이 첫 계단(2a)의 모서리이 먼저 닿게 되며, 구동부(200)의 작동으로 계속 후진이 진행되면 핸드 림 휠(11)의 첫 계단(2a) 맞닿은 부분이 지지점이 되어 회전판(101b)의 경우와 마찬가지 원리에 의해 계단 승월이 개시된다.

도 24의 실시예는 다발 레그 휠로서 삼발이 휠이 이용되는 경우를 나타낸다.

다발 레그 휠은 적어도 3개 이상의 레그를 구비하는 다발 레그 프레임(241)을 포함하며, 각 레그의 끝단에는 자유 휠(242)이 자유 회전 가능하게 설치된다.

도 24의 삼발이 휠은 다발 레그 휠의 예시로서, 캐터필러 전동부 후방부에 회전 가능하게 결합된 삼발이 프레임과 삼발이 프레임의 세 단부에 자유 회전 가능하게 설치된 3 개의 자유 휠(242)을 포함한다.

삼발이 휠은 캐터필러 전동부의 회전과 무관하게 자유 회전 가능하며, 3 개의 자유 휠(242) 또한 삼발이 프레임에 대해 자유 회전 가능하다.

평지 주행 시에 캐터필러 전동부의 전방부는 지면에 닿아 있지만, 후방부는 삼발이 휠로 인해 지면으로부터 이격되어 들려져 있다.

그래서 평지 주행 시에 캐터필러 전동부의 전방부가 모터(M) 구동에 의해 지면을 밀면 후방에 위치한 삼발이 휠의 2 개의 자유 휠(242)이 지면에 닿은 상태에서 자유 회전하며 주행할 수 있다.

도 24에 보이는 바와 같이 후진에 의해 삼발이 휠의 최후방 자유 휠(242)이 첫 계단(2a)에 걸리면 삼발이 프레임이 회전하면서 상부에 위치하고 있던 자유 휠(242)이 회전되어 내려와 계단(2)에 닿으며, 삼발이 프레임이 그렇게 계속해서 회전하면서 계단 승월이 진행되게 된다.

다시, 도 1 및 도 2의 실시예 구조로 돌아와서 계단 승월을 완료하는 과정을 도 25를 통해 설명한다.

연착륙 과정 없이 계단 승월을 그대로 진행하면 계단(2) 끝에서 무게중심이 마지막 계단(2b) 모서리를 넘어서는 순간 뒤로 크게 회전되면서 지면에 낙하는 현상이 발생할 수 있다.

이로 인해 장치의 파손은 물론 탑승자를 다치게 하는 안전사고가 발생할 수 있기 때문에 연착륙을 위한 구조 및 과정이 필요하고 이를 도 25를 통해 설명한다.

계단 승월이 마무리되어 갈 무렵 전체의 무게중심이 아직 마지막 계단(2b) 모서리를 지나지 않은 시점에서 랜딩휠(222)이 회동되어 내려와 마지막 계단(2b)의 평지면에 닿으며, 이를 통해 무게중심이 마지막 계단(2b) 모서리를 지날 때 전체가 크게 회전되어 낙하되는 현상 없이 잘 지지되게 된다.

캐터필러 전동부의 구동으로 무게중심이 마지막 계단(2b) 모서리를 지남에 따라 랜딩휠(222)을 서서히 폴딩하면서 캐터필러 전동부의 후방부가 지면에 닿도록 한다.

이때 휠체어(10)의 수평 유지를 위해 실린더(210)는 서서히 수축된다.

랜딩휠(222) 및 실린더(210)의 위와 같은 작동은 후술하게 되는 바와 같이 센서를 이용하여 완전 자동화하는 것이 가능하다. 다만, 탑승자가 직접 조작부를 통해 적절한 시점 시점에 필요한 동작 등을 제어하여 조작하는 것도 가능하다.

계단 승월의 마지막 단계에서 장치의 갑작스런 회전 및 낙하 등이 발생하지 않도록 연착륙, 즉 소프트 랜딩 시키는 것이 중요한데, 전술한 도 25의 실시예와는 다른 방법으로 이를 구현할 수도 있다.

도 26 및 27에는 도 25와는 다른 방식의 소프트 랜딩을 달성할 수 있는 방법을 제시한다.

먼저, 여기의 실시예에서는 도 26에 보이는 바와 같이 캐터필러 전동부가 전후방 2개로 분리되어 있다. 전방 캐터필러 전동부(252)와 후방 캐터필러 전동부(251) 사이에는 삼각 공간(S)이 형성되며, 계단 승월 중간 과정에서는 도 26과 같이 각 캐터필러의 하부 트랙(231)이 함께 적어도 2개 계단(2)의 모서리에 걸쳐져 승월 과정이 진행된다. 후방 캐터필러 전동부(251)가 마지막 계단(2b) 모서리의 끝에 걸쳐질 때까지 동일 각도를 유지하면서 승월이 진행된다 (도 27 (a) 참조).

그러다, 도 27 (b)에 보이는 바와 같이, 후방 캐터필러 전동부(251)의 트랙(231) 바닥면이 마지막 계단(2b)의 모서리를 지나면 마지막 계단(2b) 모서리는 전후방 캐터필러 전동부(251) 사이 공간(S) 안으로 들어가며 캐터필러 전동부 전체는 회전되어 그 경사 각도가 줄어든다. 이때, 후방 캐터필러 전동부(251)의 트랙(231) 바닥면의 전방부는 마지막 계단(2b)의 평지에 닿은 상태로 회전 구동에 의해 후방으로 계속 직선 이동한다.

후방으로 더 이동하면 전방 캐터필러 전동부(252)의 후방 경사부(231a)가 마지막 계단(2b) 모서리에 걸리게 되며, 전방 캐터필러 전동부(252)는 그 구동에 의해 마지막 계단(2b) 모서리를 타고 올라 도 27의 (d) 및 (e)와 같은 상태로 되고, 더 진행되면 캐터필러 전동부가 마지막 계단(2b) 평지와 수평이 되고 전방 캐터필러 전동부(252) 및 후방 캐터필러 전동부(251)의 트랙(231) 바닥이 모두 그 평지에 안착된 (f)아 같은 상태가 된다.

도 26의 캐터필러 전동부(251, 252)는 도 25와 같은 랜딩휠(222)의 도움 없이도 승월 과정에서 자연스럽게 평지와 수평이 되도록 점진적으로 회전하면서 소프트 랜딩을 실현하면서 승월을 최종 완료할 수 있다.

다시 처음의 실시예(도 1 및 2의 실시예)로 돌아와서, 도 28을 통해 평지 주행 방법 및 구조에 대해 설명한다.

전술한 바와 같이 캐터필러 전동부에는 그 후방부 하부에 주행휠(235)이 설치된다. 주행휠(235)이 지면에 닿은 상태에서 캐터필러의 트랙(231) 후방부는 지면으로부터 약간 떠 있는 상태가 되어 지면과는 닿지 않는다.

그리고, 실린더(210)의 수축에 의해 캐터필러 전동부에 있어 전방부가 힌지결합부(130)를 힌지축으로 하여 들어 올려지게 되며, 캐터필러 전동부의 트랙(231)은 지면으로부터 약간 떠올라 유지된다.

지면에 대해서는 캐터필러 전동부의 후방에 설치된 주행휠(235)과 수동휠체어(10)의 전방 보조휠(12)이 닿아 있는 상태가 되며, 장치 전체는 주행휠(235)과 전방 보조휠(12)을 통해 지면으로부터 지지된다.

이 상태에서, 캐터필러 전동부를 구동시키면 주행휠(235)이 회전하며, 장치 전체의 평지를 전방 또는 후방 주행할 수 있게 된다.

전방 보조휠(12)이 수직 방향의 회전축을 중심으로 자유 회전 가능하며, 좌우 양측의 주행휠(235)은 각각 회전 방향 및 회전 속도가 독립 제어 가능하기 때문에, 좌회전 또는 우회전의 제어가 가능하다.

예컨대, 전방으로 주행하면서 우측의 주행휠(235)의 회전 속도를 상대적으로 작게 하거나 제동하면 전방 보조휠(12)들이 우측으로 반향을 전환하면서 장치 전체가 우회전하게 된다.

수직축에 대해 자유 회전 가능한 전방 보조휠(12)을 방향 전환 휠로 사용할 수 있기 때문에 장치 전체의 회전 반경이 크기 않고 작게 유지되는 가운데 그 방향 전환이 가능하다.

한편, 평지 주행을 위한 다른 방식의 방법 및 구조들에 대해 도 29 내지 33을 통해 설명한다.

먼저, 도 29의 실시예를 설명한다.

도 29에서는 캐터필러 전동부에 마찰차 방식을 이용한 경우로서, 마찰휠(261)이 캐터필러 전동부의 후방 상부륜(233)과 벨트(262)로 구동 연결된 구조이다.

그리고 마찰휠(261)은 수동휠체어(10)의 핸드 림 휠(11)의 타이어(11a) 외면과 마찰 연결되어 있다.

도 29의 실시예에서도 캐터필러 전동부의 전방부는 지면으로부터 들어 올려져 있는 상태로서 수동휠체어(10)의 전방 보조휠(12)이 지면에 닿아 있다.

캐터필러 전동부가 구동되면 벨트(262)에 의해 마찰휠(261)이 회전하게 되며 그와 마찰 연결되어 있는 수동휠체어(10)의 핸드 림 휠(11)이 구동되어 평지를 전동 주행할 수 있게 된다.

도 29에서는 좌측에만 마찰휠(261)이 도시되어 있지만 반대 측인 우측에도 동일한 구조의 마찰휠이 설치되며, 좌우의 마찰휠(261)은 좌우 캐터필러 전동부의 독립 회전 제어에 의해 독립적으로 제어 가능함은 전술한 실시예와 마찬가지이다.

마찰휠(261)에 의한 동력 전달은 마찰면의 슬립으로 인해 그 효율이 높지 않은 단점이 있을 수 있다.

마찰차 방식과 유사하지만 그 효율을 개선한 실시예가 도 30 내지 32에 도시되어 있다.

먼저, 도 30의 실시예에서는 수동휠체어(10)의 핸드 림 휠(11)에 있어 그 손잡이 림부(11b)의 원주면을 둘어싸며 기어 부재(270)를 설치하여 마찰 연결이 아닌 기어 연결을 통해 동력을 전달받는 것이다.

기어 부재(270)는 바람직하게는 탄력적으로 신축 가능한 고무 또는 실리콘 재질의 밴드부(271)와 그 밴드부(271) 외주면에 형성된 기어(272)를 포함한다. 밴드부(271) 외주면에 형성된 기어(272)는 밴드부(271)의 재질보다는 경질로 만들어지는 것이 바람직하다. 예시적으로 기어(272)는 고무로 만들어질 수 있다.

밴드부(271)는 바람직하게는 원형으로 만들어지고, 수동휠체어(10) 핸드 림 휠(11)의 손잡이 림부(11b)의 일반적인 직경보다 작은 직경으로 만들어진다.

밴드부(271)는 신축성이 있기 때문에 반경방향으로 그 크기가 확장 가능하며, 확장된 상태로 손잡이 림부(11b) 외주면에 안착되어 수축력을 발휘함으로써 손잡이 림부(11b)와의 결합력을 높인다.

마찰휠은 도 29의 마찰휠(261)과 동일한 구조로 동력을 전달받지만 그 외면에는 기어 부재(270)와 치합할 수 있도록 기어가 형성된 점에서 차이가 있을 수 있다.

한편, 도 31은 내치 기어(281)를 이용하는 실시예를 나타낸다.

내치 기어(281)는 도 31에 보이는 바와 같이 내주면에 기어가 형성되어 있으며, 수동휠체어(10)의 핸드 림 휠(11)에 설치하여 사용하게 된다.

내치 기어(281)를 핸드 림 휠(11)에 설치하는 방법은 다양하게 가능할 수 있다.

예시적으로, 내치 기어(281)를 핸드 림 휠(11)의 림부에 용접하거나 또는 나사 조립하여 고정 시킬 수 있다.

예시적으로, 내치 기어(281)는 도 31의 도면에서 지면 안쪽 방향으로 림이 돌출 형성될 수 있다. 상기 림의 내주면으로 핸드 림 휠(11)의 손잡이 림부(11b)가 삽입될 수 있으며, 그와 같이 삽입된 상태에서 상기 림을 관통하여 나사가 삽입되어 상기 손잡이 림부(11b)에 고정됨으로써 내치 기어(281)를 수동휠체어(10)에 고정 연결할 수 있다.

내치 기어(281)의 전동 구동을 위해 캐터필러 전동부로부터 벨트(262)를 통해 동력을 전달받아 회전하는 구동 기어(미도시)가 포함될 수 있다.

또 다른 실시예로서 도 32는 외치 기어(282)를 포함한다.

외치 기어(282)는 외주에 기어가 형성된 형태로서, 수동휠체어(10)의 핸드 림 휠(11) 중앙의 회전축으로 고정 설치된다.

외치 기어(282)는 핸드 림 휠(11)의 샤프트가 삽입될 수 있는 중앙홀을 포함하고, 그와 같이 삽입된 상태에서 상기 샤프트 외측에서 너트가 조립됨으로써 고정될 수 있다.

도 31의 내치 기어(281) 실시예의 경우와 마찬가지로, 도 32에 보이는 바와 같이, 외치 기어(282)의 전동 구동을 위해 캐터필러 전동부로부터 벨트(262)를 통해 동력을 전달받아 회전하는 구동 기어가 포함될 수 있다.

도 33은 전동 주행의 다른 실시예로서, 캐터필러 전동부의 전방부와 수동휠체어(10)의 핸드 림 휠(11)을 이용하여 전동 주행하는 경우이다.

본 실시예에서 캐터필러 전동부의 트랙(231)은 전방부를 제외하고는 지면에서 떨어져 있으며, 지면으로부터의 후방 지지가 수동휠체어(10)의 핸드 림 휠(11)에 의해 이루어진다.

장치의 전방에 대한 지면으로부터의 지지는 캐터필러 전동부의 전방부에서 이루어진다. 즉, 캐터필러 전동부의 전방부에 있는 전륜(232) 측이 지면에 닿아 있으며, 캐터필러 전동부의 구동이 진행되면 그 전륜(232) 측의 트랙(231)이 지면을 밀어내어 전진 또는 후진을 수행하게 된다.

좌우 캐터필러 전동부는 각각 그 회전 구동이 독립적으로 제어되기 때문에 방향전한은 좌우 캐터필러 전동부의 회전 제어를 통해 달성할 수 있다.

예컨대, 우측 캐터필러 전동부의 회전 속도를 줄이거나 제동하고 좌측 캐터필러 전동부를 회전 구동시키면 장치 전체는 우회전하면서 오른쪽으로 방향 전환하게 된다.

계단 승월을 위해 캐터필러 전동부의 후방부가 수동휠체어(10)의 핸드 림 휠(11)보다 더 후방으로 돌출되는 것이 바람직하다.

계단 승월 시에 핸드 림 휠(11)이 계단 모서리에 닿아 간섭될 수 있지만, 계단 승월 시에 휠체어(10)의 수평 각도 유지를 위해 실린더(210)가 신장되면서 고정 프레임 및 휠체어(10)가 힌지결합부(130)를 중심으로 하여 그 전방이 상향 회동되는 것에 의해 핸드 림 휠(11)의 하단이 캐터필러 전동부의 트랙(231) 하부보다 위로 더 상승하므로 그러한 간섭 문제는 방지될 수 있다.

또한, 도 33의 실시예와는 다른 실시예로서, 도시하지는 않았지만, 전방 측은 휠체어의 전방 보조휠(12)이 지면에 닿아 있고, 후방 측은 캐터필러 전동부의 후방 하부륜(234)가 지면에 닿아 구동 모터(M)의 구동에 의해 후방 하부륜(234)이 구동되어 평지 전동 주행을 달성할 수도 있다.

이때, 캐터필러 전동부의 전륜(232) 측은 지면으로부터 이격되어 들려져 유지된다. 이를 위해, 평지 전동 주행 모드에서, 실린더(210)는 그 기준 상태에서 수축된 상태가 된다. 여기서, 기준 상태는, 휠체어와 전동 어시스트가 결합된 초기 상태로서, 전동 어시스트의 캐터필러 전동부의 트랙이 완전히 지면에 닿아 있고, 또한, 휠체어의 휠들도 모두 지면에 닿은 상태이다.

즉, 본 실시예에서는 평지 전동 주행 모드에서, 기준 상태의 실린더가 수축되어 캐터필러 전동부의 전륜(232) 측이 지면으로부터 들려지고 전방측 무게를 휠체어의 전방 보조휠(12)에 의해 지지하는 형태가 된다.

이때, 휠체어의 핸드 림 휠(11)은 지면에 닿아 있거나, 또는, 하부 결합부(120)나 가이드 블록(123) 또는 가이드 롤러(124)에 의해, 휠체어가 전동 어시스트와 결합될 때 지면으로부터 들려져 이격되어 위치되는 상태일 수 있다.

평지 전동 주행의 또 다른 실시예로서는, 전술한 도 24의 실시예와 같이 다발 레그 휠을 이용하는 것이다.

한편, 도 34 내지 43에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 통해 주요 작동 과정에 대해 추가 설명한다. 여기 실시예의 전동 어시스트는 도 1 내지 2의 실시예와 그 구성들에 있어 형상이 약간 다르다는 점과 캐터필러 전동부에 근접센서가 설치된 점 이외에는 실질적으로 유사하다. 설명의 편의를 위해 각 구성 별 부여되었던 도면 부호를 그대로 이용한다.

먼저, 근접센서와 관련하여 도 35를 통해 자세히 설명한다.

근접센서는 탑승 상태의 장치 전체의 무게 중심에 대해 적어도 그 전후방에 설치되는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 그 무게 중심 전후방에 각각 2개씩 설치된다.

본 실시예에서 근접센서는 모두 4개소에 설치되는데, 캐터필러 전동부에 있어서 전방 측에 2개 설치되고, 후방 측에 2개 설치된다.

전방 측에 설치된 2개의 근접센서는 제1 전방 센서(236a) 및 제2 전방 센서(236b)를 포함하고, 후방 측에 설치된 2개의 센서는 제1 후방 센서(236c) 및 제2 후방 센서(236d)를 포함한다.

도 35에는 우측 캐터필러 전동부와 근접센서가 겹쳐져 도시되고 있지만, 실제로는 좌우측 캐터필러 전동부들 사이의 중간 위치에 근접센서들이 위치된다.

근접센서들의 전후방에 대한 위치는, 먼저 제1 전방 센서(236a)는 전륜(232) 중심과 대략 일치하는 곳에 위치하고, 제2 전방 센서(236b)는 그로부터 후방으로 소정 거리 떨어진 곳에 위치하며, 제1 후방 센서(236c)는 후방 하부륜(234) 중심과 대략 일치하는 곳에 위치하고, 제2 후방 센서(236d)는 제1 후방 센서(236c)로부터 전방으로 소정 거리 떨어진 곳에 위치한다.

제2 전방 센서(236b)와 제2 후방 센서(236d) 사이의 거리는 1개 계단(2)의 너비보다는 큰 것이 바람직하다. 그리고 제1 전방 센서(236a)와 제2 전방 센서(236b) 사이의 거리나 제1 후방 센서(236c)와 제2 후방 센서(236d) 사이의 거리는 1개 계단(2)의 너비보다 작은 것이 바람직하다.

이와 같은 센서들의 위치는 계단 승월의 완료 시점에 마지막 계단(2b)임을 감지하거나 및/또는 계단 하강의 완료 시에 마지막 계단(2b)임을 감지하는데 유리하다.

도 36 내지 37을 통해 계단 승월을 개시하는 과정을 설명한다.

탑승자가 첫 계단(2a)으로부터 소정의 전방 위치까지 후진하여 이동한 후에, 후술하는 바와 같이, 자동 운전 모드인 '계단 승월' 명령을 운전 조작부를 통해 입력하면, 장치는 자동으로 아래와 같은 순서로 승월을 개시하며 승월을 진행한다.

① 캐터필러 전동부가 작동하여 천천히 후진하면서, 랜딩휠(222)이 펼쳐져 캐터필러 후방부가 들어올려지고, 휠체어(10)의 수평 유지를 위해 실린더(210)가 신장됨

② 후진이 더 진행되어 캐터필러 후방부가 계단 모서리에 닿으면 그 모서리에 걸쳐진 트랙(231)에 의해 계단(2)을 타고 올라가는 승월이 시작됨. 이때 수평을 맞추기 위해 실린더(210)는 더욱 신장됨

③ 캐터필러 후방부가 계단 모서리에 닿아 트랙(231)에 의한 승월이 개시되면, 랜딩휠(222)은 다시 폴딩 위치로 복귀시킴 (이때 트랙(231)에 의한 승월 개시 시점을 자동으로 감지하기 위해 랜딩휠(222)에는 하중센서가 포함될 수 있음. 캐터필러 후방부가 계단 모서리에 닿지 않은 상태에서는 전체 하중의 절반 또는 그 이상을 랜딩휠(222)에서 지지하는 상태가 되지만, 트랙(231)에 의한 승월 개시 시점에는 랜딩휠(222)에 작용하는 하중은 크게 줄어들게 되며, 이를 이용하여 트랙(231)에 의한 승월 개시 시점을 감지할 수 있음)

트랙(231)에 의한 승월 개시가 이루어지면, 캐터필러 전동부의 트랙(231)이 전후방 양측에서 지면(또는 계단 모서리)과 계단 모서리에 걸쳐지므로, 트랙(231)의 회동에 의해 승월이 계속 진행된다.

'계단 승월' 모드는 그렇게 자동으로 계속 진행되는데, 전술한 바와 같이 승월 완료 시점에 장치가 뒤로 크게 회전하여 낙하되는 현상 없이 승월이 완료되도록 하는 것이 바람직하며, 이를 위해 소프트 랜딩 운전이 도 38 및 39에 보이는 바와 같이 아래의 순서로 자동 진행된다.

① 먼저, 승월 완료 시점으로서 소프트 랜딩이 필요한 시점임을 감지하기 위해, 제1 후방 센서(236c)와 제2 후방 센서(236d)가 이용됨. 계단(2)을 오르는 중간에는 제1 후방 센서(236c)와 제2 후방 센서(236d)가 계단 모서리들을 통과하면서 그 모서리들의 근접이 감지됨에 따라 주기적으로 신호를 발생시키게 되는데, 계단(2) 끝에서는 후속 계단이 없으므로 신호가 더 이상 발생하지 않으며, 이러한 신호 변화를 이용하여 승월 완료 시점임을 감지함.

② 위와 같이 마지막 계단(2b)임이 감지되면 랜딩휠(222)을 펼쳐 지면에 닿게 함으로서 후방부를 지지시킨 채 후진을 그대로 진행함

③ 전체 무게 중심이 마지막 계단(2b) 모서리를 통과하면 랜딩휠(222)을 그대로 지면에 지지시킨채 서서히 폴딩 위치로 복귀시켜 경사진 캐터필러 전동부가 서서히 수평이 되도록 함 (여기서, 전체 무게 중심이 마지막 계단(2b) 모서리를 통과하는 시점에 랜딩휠(222)에 부여되는 하중이 크게 증가하기 때문에 랜딩휠(222)의 하중센서를 통해 그 시점을 감지할 수 있음)

④ 캐터필러 전동부가 서서히 수평으로 각도 변경될 때 실린더(210)를 수축시켜 휠체어(10)의 수평을 유지시킴

⑤ 캐터필러 전동부가 완전히 수평으로 유지되면 캐터필러 전동부가 완전히 지면에 안착된 상태가 되므로 랜딩휠(222)에는 더 이상 하중이 걸리지 않으며, 신속히 폴딩 위치로 복귀됨

한편, 계단(2)을 하강하기 위해 탑승자는 운전 조작부로의 모드 선택부에서 '계단 하강'을 선택할 수 있으며, 이 경우 자동 운전 진행에 대해 도 40 내지 43을 통해 설명한다.

먼저, 계단 하강의 개시 과정은 도 40 내지 41에 보이는 바와 같으며, 아래와 같은 순서로 진행된다.

① 먼저, 제1 전방 센서(236a) 및 제2 전방 센서(236b)의 신호로부터 지면이 감지되지 않는 시점에서 랜딩휠(222)을 펼쳐 계단 하강을 개시함. 도 40과 같이 캐터필러 전동부의 전방부 일부가 계단 모서리를 지난 상태에서 탑승자가 '승월 하강' 모드를 선택할 수도 있으며, 캐터필러 전동부의 전방부가 계단 모서리에 아직 닿지 않은 시점에 '승월 하강' 모드를 선택할 수도 있음. 이때, 후자의 경우에는 제1 전방 센서(236a) 및 제2 전방 센서(236b)의 신호를 통해 도 40과 상태까지 전진한 후에 계단 하강을 개시함.

② 랜딩휠(222)을 계속 펼쳐 캐터필러 전동부의 전방부가 하향 경사지도록 기울이면서, 휠체어(10)의 수평 유지를 위해 실린더(210)를 신장시킴 (이때, 캐터필러 전동부는 구동되어 서서히 전진할 수도 있고, 정지 상태로 제자리를 유지할 수도 있음)

③ 캐터필러 전동부의 경사각이 설정 각도에 도달하면(그 감지를 위해 각도 센서를 포함할 수 있으며, 설정 각도는 계단(2)의 경사각이 일반적으로 30도 정도이므로 이를 고려하여 설정될 수 있음) 랜딩휠(222)의 각도를 고정한 채 서서히 전진하다가 캐터필러 전동부의 전방부가 두번째 계단 모서리에 닿는 시점으로서 제1 전방 센서(236a)에 의해 두번째 계단(2)이 감지되는 시점을 확인하고 랜딩휠(222)을 폴딩함. 또는 이와 다른 방법으로서, 랜딩휠(222)이 펼쳐진 각도를 점점 증가시켜 캐터필러 전동부의 전방부의 하향 경사도를 점점 증가시키면서 캐터필러 전동부를 구동시켜 서서히 전진시켜, 제1 전방 센서(236a)에 의해 두번째 계단(2)이 감지되는 시점을 확인하고 랜딩휠(222)을 폴딩함. 한편, 상기 랜딩휠(222) 폴딩 시점을 결정하기 위해 상기와 같이 제1 전방 센서(236a)를 이용하는 방법과는 달리, 랜딩휠(222)의 하중센서를 이용할 수도 있음. 즉, 캐터필러 전방부가 두번째 계단(2)에 닿는 시점에 랜딩휠(222)에 가해지는 하중이 감소하므로 이를 이용하여 랜딩휠(222) 폴딩 시점을 결정할 수 있음.

④ 캐터필러 전동부의 전방부가 두번째 계단(2)에 닿은 도 41과 같은 상태에서는 실린더(210)가 휠체어(10)의 수평을 유지한 채 고정된 상태로 캐터필러 전동부에 의해 그대로 계단 하강이 진행됨

다음으로, 계단 하강을 완료하는 과정은 도 42 내지 43에 보이는 바와 같으며, 아래와 같은 순서로 진행되어, 마지막 계단(2b)에서 평지로 완전히 내려올때 낙하 충격 없이 연착륙되도록 하는 것이 바람직하다.

① 먼저, 마지막 계단(2b)에 도달하여 도 42와 같은 상황임을 아래의 여러 방법 중 적어도 하나를 이용하여 감지함.

ⓐ 도 42에서 제1 전방 센서(236a) 또는 제2 전방 센서(236b)의 신호로부터 캐터필러 전동부 전방부가 더 이상 계단(2)에 걸쳐져 있지 않음을 감지하여 할 수 있음. 특히, 도 42와 같이 캐터필러 전방부가 평지에 도달한 후에는 제1 전방 센서(236a)의 평지 근접 감지 상태가 지속되어 지속적으로 신호를 발생시키게 됨. 참고로, 계단 하강 중에는 제1 전방 센서(236a)가 계단 모서리에 근접할 때 신호가 발생 또는 크기가 커지고 계속 하강함에 따라 그 모서리에서 멀어지면서 센싱 신호의 크기기 크게 저하되는 현상이 반복적으로 발생할 것임.

ⓑ 다른 방법으로는, 각도 센서를 이용하는 것임. 계단(2)을 하강하는 도중에는 캐터필러 전동부의 각도는 계단(2)의 경사도로서, 예시적으로 대략 30도 정도의 각도를 이루게 됨. (이때, 휠체어(10)와 캐터필러 전동부 사이의 각도도 실린더(210)의 신장에 의해 동일하게 조절됨. 또한, 지지프레임(100)과 캐터필러 전동부 사이의 각도 또한 그 영향으로 계단(2) 경사도만큼 더 벌어진 상태가 됨) 그런데, 도 42와 같은 계단 하강 마지막 단계에서는 종전까지 계단(2)의 경사도 정도였던 상기 각도들이 더 작아지게 됨. 예컨대, 종전까지 30도를 유지하던 캐터필러 전동부 또는 휠체어(10)와 캐터필러 전동부 사이의 각도는 20도 이하로 기울기가 작아지게 되고, 지지프레임(100)과 캐터필러 전동부 사이의 벌어진 각도는 그만큼 줄어들게 될 것임. 따라서, 각도 센서를 이용하여 그와 같은 각도의 변화를 감지함으로서 도 42와 같은 상황임을 감지할 수 있음.

ⓒ 다른 방법은, 실린더(210) 상태를 감지하는 것임. 예시적으로 그 신장된 길이를 감지하여 도 42와 같은 상황을 감지할 수 있음. 즉, 캐터필러 전동부의 기울기가 줄어들면 그에 따라 휠체어(10)의 수평을 유지하기 위해 실린더(210)의 신장된 길이가 줄어들도록 제어되는데, 이때 그 신장된 길이가 설정치까지 도달하는 것을 감지함으로써 도 42와 같은 상황을 감지할 수 있음.

② 캐터필러 전동부 전방부가 더 이상 계단(2)이 아니라 평지에 닿아 있음을 위와 같은 방법으로 감지한 후, 제1 후방 센서(236c)가 마지막 계단(2b)의 모서리를 지나는 것을 감지하고, 그에 따라 도 432과 같이 랜딩휠(222)을 펼쳐 평지에 착지시킴. 이때, 안전을 위해, 제2 후방 센서(236d)가 마지막 계단(2b) 모서리를 지나기 전에 랜딩휠(222)이 지면에 착지했는지 확인함. 랜딩휠(222)이 지면에 착지하기 전에 캐터필러 후방부가 마지막 계단(2b)을 지나 낙하하는 일이 발생하지 않도록, 캐터필러 전동부는 일시적으로 정지되거나 또는 속도가 감소되도록 제어될 수 있음.

③ 캐터필러 전동부의 후방부가 마지막 계단(2b)으로부터 이탈하면, 서서히 랜딩휠(222)을 폴딩시켜 캐터필러 전동부의 기울기를 줄이면서 지면에 착지시킴. 여기서, 캐터필러 전동부의 후방부가 마지막 계단(2b)으로부터 이탈했는지 여부는, 제2 후방 센서(236d)의 신호를 이용하여 감지하거나 또는 랜딩휠(222)에 부과되는 하중이 크게 증가함을 이용하여 감지할 수 있음. 캐터필러 전동부의 후방부가 마지막 계단(2b)에서 이탈하면 장치 전체의 후방부 하중은 랜딩휠(222)에 의해 지지되게 되므로 그 순간 랜딩휠(222)의 하중이 크게 증가하게 되는데, 일반적인 하중센서를 랜딩휠(222)에 설치하여 그 하중 변화를 감지하거나, 또는 랜딩휠(222)을 폴딩/언폴딩하기 위한 랜딩휠(222) 엑추에이터(221), 예시적으로 랜딩휠 모터(221)에 걸리는 부하 변화를 이용하여 감지할 수 있음.

한편, 근접 센서들은 주행 중에 낙상 방지를 위한 안전장치로 이용될 수 있다. 예컨대, 탑승자가 전방에 계단이 있음에도 부주의하게 그대로 주행하여 도 40과 같은 상황, 더 나아가서는 그대로 전진하여 계단 아래로 떨어질 수 있는 위험한 상황이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 주행 중에 제1 전방 센서(236a) 및 제2 전방 센서(236b)로 지면을 감지하다, 도 40과 같은 상황에서 지면 감지에 실패하면 자동으로 캐터필러 전동부의 구동을 정지시켜 안전 사고를 방지할 수 있다.

후방으로 주행하다가 계단 밑으로 떨어지는 안전사고도 제1 후방 센서(236c) 및 제2 후방 센서(236d)를 이용하여 같은 방법에 의해 방지할 수 있다.

한편, 도시하지는 않았지만, 탑승자의 장치 제어를 위해 제어부가 포함된다.

제어부는 캐터필러 전동부의 구동, 실린더(210)의 신축 구동, 랜딩휠(222) 폴딩/언폴딩 등을 제어하기 위한 메인 컨트롤러와 탑승자의 운전 조작을 입력받기 위한 운전 조작부를 포함할 수 있다.

운전 조작부는 장치의 전진 및 후진 등의 전동 주행, 좌회전 및 후회전 등의 방향 전환을 조작할 수 있도록 방향전환 버튼(또는 조이스틱)과 속도의 증감을 조절할 수 있는 속도 버트을 포함할 수 있다.

또한, 운전 조작부는 자동으로 프로그램되어 있는 운전 모드로서 '계단 승월', '계단 하강' 등의 모드 선택을 위한 모드 선택부를 포함할 수 있다.

메인 컨트롤러는 컴퓨터 프로세서(CPU)를 포함하며, 운전 조작부로부터 입력된 명령에 따라 장치의 각 구성의 작동을 제어한다. 예시적으로, 메인 컨트롤러에는 '계단 승월' 및 '계단 하강'을 위한 제어 로직이 프로그램으로 입력되어 있으며, 운전 조작부에서 해당 모드가 선택되면 자동으로 그 프로그램을 실행시켜 자동 운전을 달성시킨다.

운전 조작부와 메인 컨트롤러는 유선 또는 무선으로 통신 연결되어 있다. 유선 연결의 경우 간단히 분리 가능하도록 소켓과 접속핀의 구조가 이용될 수 있다.

전술한 본 발명의 다양한 실시예들은 각각의 적어도 일부의 구성이 서로 결합 가능한 범위에서 교차 결합될 수 있다.

10 : 휠체어 11 : 핸드 림 휠
11a : 타이어 11b : 손잡이 림부
12 : 전방 보조휠 13 : 상부 수직 파이프
14 : 하부 전후방 파이프 15 : 하부 수직 파이프
100 : 지지 프레임 101 : 기립프레임
101a : 연장 프레임 101b : 회전판
102 : 가로프레임 110 : 상부 결합부
111 : 하우징부 111a : 파이프 지지부
112 : 슬라이더 112a : 파이프 가압부
113 : 나사 조임부 114 : 수용부
115 : 차단부 116 : 고정부
117a : 슬라이딩부 117b : 거치부
118 : 스프링 119 : 조절부
120 : 하부 결합부 121 : 결합핀
122 : 결합 파이프 123 : 가이드 블록
124 : 가이드 롤러 130 : 힌지 결합부
200 : 구동부 201 : 커버
210 : 실린더 220 : 랜딩휠부
221 : 랜딩휠 엑추에이터 222 : 랜딩휠
231 : 트랙 231a : 트랙 경사부
232 : 전륜 233 : 후방 상부륜
234 : 후방 하부륜 234a : 내치 링기어부
235 : 주행휠 236a : 제1 전방 센서
236b : 제2 전방 센서 236c : 제1 후방 센서
236d : 제2 후방 센서 241 : 레그 프레임
242 : 자유휠 251 : 후방 캐터필러 전동부
252 : 전방 캐터필러 전동부
261 : 마찰차 262 : 벨트
270 : 기어부재 271 : 밴드부
272 : 기어 281 : 내치 기어
282 : 외치 기어 291 : 선기어 샤프트
291a : 외치 선기어부 291b : 주행휠 체결부
291c : 플랜지 (모터축 결합부)
292 : 엔드 캐리어 292a : 볼트홀
292b : 선기어 샤프트 관통홀
293 : 프론트 캐리어 293a : 볼트홀
293b : 선기어 샤프트 관통홀
294a : 베어링 수용부 294b : 베어링 수용부

Claims (15)

1. 수동 휠체어와 분리 및 결합 가능한 결합부를 포함하는 지지프레임; 및
   상기 지지프레임과 연결되고, 전륜과 후륜과 상기 전륜 및 후륜을 감싸는 트랙과 상기 전륜과 후륜 중 적어도 하나를 구동시키기 위한 구동 모터를 구비하는 캐터필러 전동부를 포함하는 구동부
   를 포함하는 휠체어 전동 어시스트에 있어서,
   상기 수동 휠체어 또는 전동 어시스트에 구비된 승강부에 의해 상기 캐터필러 전동부의 한 쪽이 지면에 착지된 상태에서 다른 한 쪽이 승강되는 것과 동시 또는 후속적으로, 상기 구동 모터의 회전에 의해 상기 트랙이 회전하여 상기 캐터필러 전동부의 상기 다른 한 쪽이 계단 모서리에 걸쳐지면 계단 승월이 개시되고 진행되는 휠체어 전동 어시스트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 캐터필러 전동부의 후방부는 경사부를 포함하고,
   상기 승강부는 상기 경사부가 계단 모서리에 걸칠 수 있는 높이로 상기 캐터필러 전동부의 상기 다른 한 쪽을 승강시키는 것을 특징으로 하는 휠체어 전동 어시스트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 승강부는,
   상기 캐터필러 전동부에 설치된 랜딩휠 엑추에이터;
   상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 접히거나 펼쳐지는 레그와 상기 레그 단부에 자유회전 가능하게 설치된 롤러를 포함하고, 상기 랜딩휠 엑추에이터에 상기 레그가 펼쳐짐에 따라 상기 롤러가 지면에 닿아 상기 캐터필러 전동부의 상기 다른 한 쪽을 승강시키는 랜딩휠
   을 포함하는 휠체어 전동 어시스트.
4. 제3항에 있어서,
   상기 랜딩휠은 상기 계단 승월 개시 이후에는 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 접혀지고, 상기 캐터필러 전동부의 후방부가 마지막 계단의 모서리를 지난 후에 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 다시 펼쳐져 상기 마지막 계단의 평지 지면에 상기 롤러가 닿아 지지하는 휠체어 전동 어시스트.
5. 제3항에 있어서,
   계단 하강을 위해, 상기 랜딩휠이 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 펼쳐져 상기 캐터필러 전동부의 후방측을 승강시키는 것과 동시 또는 후속적으로 상기 구동 모터의 회전에 의해 상기 트랙이 회전되며 계단 하강이 진행되어 상기 캐터필러 전동부의 전방측이 두번째 계단의 모서리에 걸쳐진 이후에 상기 랜딩휠은 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 접혀지는 휠체어 전동 어시스트.
6. 제3항에 있어서,
   계단 하강 시에, 상기 랜딩휠은, 상기 캐터릴러 전동부의 후방측이 마지막 계단 모서리를 지나기 전에 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 펼쳐져 상기 롤러가 지면에 닿아 지지된 후, 상기 후방측이 상기 모서리를 지난 후에 상기 랜딩휠 엑추에이터에 의해 접혀지는 휠체어 전동 어시스트.
7. 제1항에 있어서,
   상기 승강부는,
   일단이 상기 지지프레임에 회동 가능하게 연결되고, 타단에 상기 캐터필러 전동부의 후방 상부까지 곡선적으로 연장된 곡선부를 구비한 회전판을 포함하는 휠체어 전동 어시스트.
8. 제1항에 있어서,
   상기 승강부는,
   상기 캐터필러 전동부보다 더 후방으로 위치된 상기 수동 휠체어의 핸드 림 휠을 포함하는 휠체어 전동 어시스트.
9. 제1항에 있어서,
   상기 승강부는,
   적어도 3개 이상의 레그를 포함하고, 상기 캐터필러 전동부에 회전 가능하게 연결된 다발 레그 프레임;
   상기 각 레그의 단부에 자유 회전 가능하게 설치된 자유 휠
   을 포함하는 휠체어 전동 어시스트.
10. 제1항 내지 제9항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 지지프레임의 상부에 위치하고 상기 수동 휠체어의 상부와 결합되는 상부 결합부; 및
    상기 지지프레임의 하부에 위치하고 상기 수동 휠체어의 하부에 위치하는 전후방 파이프와 결합되는 하부 결합부
    를 포함하는 휠체어 전동 어시스트.
11. 제10항에 있어서,
    상기 상부 결합부는 결합 후 그 결합 해제를 방지하는 록커를 포함하고,
    상기 하부 결합부는 상기 전후방 파이프로 삽입되는 결합핀을 포함하는 휠체어 전동 어시스트.
12. 제1항 내지 제9항에 있어서,
    상기 지지 프레임은 상기 구동부에 대한 각도 조절이 가능하도록 상기 구동부에 회동 가능하게 연결되는 휠체어 전동 어시스트.
13. 제1항 내지 제9항에 있어서,
    상기 캐터필러 전동부에 일단이 회전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 수동 휠체어에 회전 가능하게 연결 가능하며, 자동으로 신장 및 수축 가능한 실린더를 추가로 포함하는 휠체어 전동 어시스트.
14. 제13항에 있어서,
    상기 캐터필러 전동부의 상기 트랙이 지면에 닿아 있고, 상기 수동 휠체어의 핸드 림 휠이 지면에 닿아 있는 상태에서, 상기 실린더가 수축됨에 따라 상기 캐터필러 전동부의 상기 트랙이 지면으로터 상승 이격되는 휠체어 전동 어시스트.
15. 제1항 내지 제9항에 있어서,
    상기 캐터필러 전동부는 좌우 한 쌍으로 구비되며,
    휠체어와 결합될 때 상기 휠체어의 좌우 한 쌍의 핸드 림 휠 사이에 위치될 수 있는 폭을 가지는 휠체어 전동 어시스트.

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