KR20220040085A

KR20220040085A - 근력보조 휠체어

Info

Publication number: KR20220040085A
Application number: KR1020200122853A
Authority: KR
Inventors: 권종만; 김태현
Original assignee: (주)다우테크놀로지
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2022-03-30
Also published as: KR102442019B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 근력보조 휠체어는 휠을 회전시키는 휠허브; 상기 휠허브에 상대 회전 가능하게 결합되고, 사용자가 힘을 인가하는 핸드림이 구비되는 핸드림 베이스; 상기 휠허브에 결합되고, 자기센서가 구비된 단부가 상기 핸드림 베이스에 배치되는 고정축; 상기 휠허브에 고정되고, 상기 핸드림 베이스가 상대 회전되며, 상기 핸드림 베이스에 탄성력을 인가하는 휠캡; 및 자기력을 발생하고, 상기 핸드림 베이스와 상기 휠캡 사이에 구비되며, 상기 자기센서에 대향되게 배치되고, 상기 핸드림 베이스의 회전 시 회동되는 자성블록; 을 포함한다.

Description

근력보조 휠체어{power assisted wheelchair}

본 발명은 근력보조 휠체어에 관한 것으로, 간단한 구조로 사용자의 구동의지를 용이하고 정확하게 감지하여, 휠에 보조 구동력을 인가하는 근력보조 휠체어에 관한 것이다.

재활보조 장치인 휠체어는 수동형과 전동형으로 구분될 수 있다. 수동형 휠체어는 사용자가 직접 바퀴를 손으로 굴려가며 사용하며 운동효과가 높으나 사용자가 과도한 피로를 느낄 수 있다. 전동형 휠체어는 사용자에게 편의성을 제공하지만 운동효과가 낮다는 한계가 있다. 이에 따라 최근에는 양 휠체어의 장점을 취하는 근력보조 휠체어(Power Assisted Wheelchair)에 대한 니즈가 높아지고 있다.

근력보조 휠체어는 사용자가 수동으로 휠체어의 휠을 회전시키기 위해 휠에 구비되는 핸드림을 잡고 힘을 인가하면, 토크 센서에서 핸드림에 가해진 사용자의 힘(토크)을 측정하고, 휠허브에 구비된 모터를 작동시켜 휠에 보조 구동력을 인가하는 구조로 되어 있다.

이러한 근력보조 휠체어는 사용자의 수동조작을 기본으로 하되, 모터를 통해 사용자의 구동을 보조함으로써 기존의 수동형 휠체어 및 전동형 휠체어의 장점을 살리고 단점을 보완할 수 있어 최근 많은 연구개발이 이루어지고 있다.

상술한 근력보조 휠체어에서는 핸드림에 가해진 힘을 측정하기 위한 센서가 필수적으로 요구된다. 이러한 센서는 핸드림에 가해지는 사용자의 힘에 해당하는 입력 토크를 감지하고 신호를 출력하여 휠허브에 구비된 모터제어수단으로 전송한다. 모터제어수단은 해당 신호를 기반으로 모터제어신호를 생성하고 모터를 제어하여 횔허브를 회전시켜, 최종적으로 휠을 회전시킨다.

여기서, 종래의 근력보조 휠체어의 경우, 휠허브에 상대 회전되는 핸드림에 센서를 설치하는 구조로, 핸드림에 설치된 센서에 전원은 공급하고 센서로부터 신호들 전송받기 위해서는, 휠허브와 센서가 전기적으로 연통되어 있어야 한다.

그러나, 휠허브에 핸드림이 상대회전되기 때문에 일반적인 전기선을 통한 연결 시 전선의 꼬임이 발생할 수 있으므로, 이를 해결하기 위해 슬립링(Slip-Ring)이나 원형 커넥터(Circular Connector)와 같은 특수한 장치들이 필요하게 된다.

이 경우, 휠체어의 구조를 보다 복잡하고, 제조원가를 상승시키는 문제가 있으므로, 간단한 구조로 핸드림에 가해지는 사용자의 힘(토크)을 용이하고 정확하게 감지하여, 보조 구동력을 인가하는 근력보조 휠체어를 개발할 필요가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간단한 구조로 사용자의 구동의지를 용이하고 정확하게 감지하여, 휠에 보조 구동력을 인가하는 근력보조 휠체어를 제공하는데 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 근력보조 휠체어는 휠을 회전시키는 휠허브; 상기 휠허브에 상대 회전 가능하게 결합되고, 사용자가 힘을 인가하는 핸드림이 구비되는 핸드림 베이스; 상기 휠허브에 결합되고, 자기센서가 구비된 단부가 상기 핸드림 베이스에 배치되는 고정축; 상기 휠허브에 고정되고, 상기 핸드림 베이스가 상대 회전되며, 상기 핸드림 베이스에 탄성력을 인가하는 휠캡; 및 자기력을 발생하고, 상기 핸드림 베이스와 상기 휠캡 사이에 구비되며, 상기 자기센서에 대향되게 배치되고, 상기 핸드림 베이스의 회전 시 회동되는 자성블록; 을 포함한다.

또한, 상기 자성블록은, 상기 휠캡에 회전 가능하게 결합되고, 상기 핸드림 베이스에 접촉되는 제1자성블록; 상기 휠캡에 접촉되고, 상기 제1자성블록에 회동 가능하게 결합되는 제2자성블록; 및 자기력을 발생하고, 상기 제2자성블록에 결합되며, 상기 자기센서에 대향되게 배치되어 상기 자기센서에 대해 직선방향으로 이동되는 자성체; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1자성블록은, 일측에 회전중심이 관통되어 형성되어, 상기 회전중심을 회전축으로 회전되는 제1몸체; 상기 제1몸체에 돌출되게 형성되어, 상기 핸드림 베이스에 접촉되는 레버; 상기 제1몸체의 중앙에 개구되어 형성되고, 상기 회전중심의 인접주위에 형성되는 자성돌기 삽입홈; 및 상기 제1몸체의 타측에 개구되어 형성되는 회전홈; 을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2자성블록은, 외관을 형성하는 제2몸체; 상기 제2몸체의 일측에 돌출되게 형성되고, 상기 자성체가 결합되며, 상기 자성돌기 삽입홈을 관통하는 자성돌기; 상기 제2몸체의 일측에 돌출되게 형성되고, 상기 회전홈에 결합되어, 상기 제1몸체의 회전 시 상기 제2몸체를 회동시키는 회전돌기; 및 상기 제2몸체에 돌출되게 형성되어, 상기 제2몸체를 상기 직선방향으로 슬라이딩 가능하게 상기 휠캡에 결합시키는 슬라이딩 돌기; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩 돌기는 상기 휠캡에 직선으로 형성된 슬라이딩 홈에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 핸드림 베이스가 회전되면, 상기 핸드림 베이스는 상기 레버를 회전시켜 상기 제1몸체를 회전시킬 수 있다.

또한, 상기 제1몸체가 회전되면 상기 제2몸체가 상기 휠캡에 슬라이딩될 수 있다.

또한, 상기 제2몸체가 상기 휠캡에 슬라이딩되면, 상기 자성체는 상기 자기센서에 대해 직선방향으로 이동될 수 있다.

또한, 상기 휠캡은, 외관을 형성하며, 상기 핸드림 베이스에 안착되는 휠캡 바디; 상기 휠캡 바디에 돌출되게 형성되어, 상기 핸드림 베이스를 관통하여 상기 휠허브에 결합되는 휠캡 고정부; 상기 휠캡 바디에 구비되어, 상기 횔캡 바디를 차폐하는 휠캡 커버; 상기 휠캡 바디 내부에 구비되고, 상기 핸드림 베이스에 접촉되어 상기 핸드림 베이스에 탄성력을 인가하는 탄성모듈; 및 상기 휠캡 바디 내부에 돌출되게 구비되고, 상기 탄성모듈이 이동 가능한 거리를 제한하는 스토퍼; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 휠허브는, 상기 휠이 결합되는 허브 케이스; 상기 허브 케이스에 결합되어, 상기 허브 케이스를 회전시키는 링기어; 및 상기 링기어에 결합되어 상기 링기어를 회전시키는 구동모듈; 을 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 근력보조 휠체어에 따르면, 사용자가 핸드림 베이스(20)에 힘을 인가하여 핸드림 베이스(20)가 휠허브(10)에 상대 회전되면, 자성블록(60)이 회동되어, 자성체(63)가 자기센서(40)에 대해 직선방향으로 이동되어, 자기력 변화량(dB)의 절대값이 거리에 대해 선형적(linear)으로 변화되므로, 자기력 변화량(dB)이 정확하게 산출되어 자기력 변화량(dB)에 따른 사용자의 구동의지를 간단한 구조로 정확하고 정밀하게 판단할 수 있게 된다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력보조 휠체어의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠모듈(1)의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 휠모듈(1)의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠캡(50) 및 자성블록(60)의 분해시도이다.
도 5는 자성블록(60), 레버홈(23) 및 자기센서(40)의 결합관계 및 배치관계가 도시된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠캡(50)의 분해사시도이다.
도 7은 핸드림 베이스(20)에 탄성모듈(54)이 안착된 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 자성블록(60)이 핸드림 베이스(20)에 정위치(P0)된 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 핸드림 베이스(20)가 회전되어, 핸드림 베이스(20)에서 자성블록(60)이 회동되는 동작이 도시된 도면이다.
도 10은 자성블록(60)이 휠캡(50)에 정위치(P0)된 상태를 도시한 도면이다.
도 11은 핸드림 베이스(20)가 회전되어, 휠캡(50)에서 자성블록(60)이 회동되는 동작이 도시된 도면이다.
도 12는 자성블록(60)의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 자기센서(40)에 대해 자성체(63)가 직선방향으로 이동되는 동작을 측면에서 도시한 도면이다.
도 14는 자성체(63)와 자기센서(40)의 거리에 따라 자기력 변화량(dB)의 절대값이 선형적으로 변화되는 것을 도시한 그래프이다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 조작자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타낸다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 근력보조 휠체어에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력보조 휠체어의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠모듈(1)의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 휠모듈(1)의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠캡(50) 및 자성블록(60)의 분해시도이고, 도 5는 자성블록(60), 레버홈(23) 및 자기센서(40)의 결합관계 및 배치관계가 도시된 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠캡(50)의 분해사시도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력보조 휠체어는 사용자가 탑승하는 휠체어 본체(2), 및 상기 휠체어 본체(2)의 양측에 결합되고, 사용자가 힘을 가하는 휠모듈(1)을 포함한다.

휠체어 본체(2)는 사용자가 탑승한다. 휠체어 본체(2)는 공지된 구성으로 상세한 설명을 생략한다.

휠모듈(1)은 휠체어 본체(2)의 양측에 결합된다. 휠모듈(1)이 회전되면 휠체어 본체(2)가 이동된다. 사용자는 휠모듈(1)에 힘을 가하여 휠모듈(1)을 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 근력보조 휠체어가 이동될 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠모듈(1)은 휠(10a)을 회전시키는 휠허브(10), 상기 휠허브(10)에 상대 회전 가능하게 결합되고, 사용자가 힘을 인가하는 핸드림(20a)이 구비되는 핸드림 베이스(20), 상기 휠허브(10)에 결합되고, 자기센서(40)가 구비된 단부가 상기 핸드림 베이스(20)에 배치되는 고정축(30), 상기 휠허브(10)에 고정되고, 상기 핸드림 베이스(20)가 상대 회전되며, 상기 핸드림 베이스(20)에 탄성력을 인가하는 휠캡(50), 자기력을 발생하고, 상기 핸드림 베이스(20)와 상기 휠캡(50) 사이에 구비되며, 상기 자기센서(40)에 대향되게 배치되고, 상기 핸드림 베이스(20)의 회전 시 회동되는 자성블록(60)을 포함한다.

휠(10a)은 지면에 접촉된다. 휠(10a)이 회전되면 근력보조 휠체어가 이동될 수 있다.

휠(10a)은 휠허브(10)에 휠 스포크(10b)로 결합될 수 있다. 휠허브(10)는 휠(10a)을 회전시킨다. 휠허브(10)는 후술하는 고정축(30)으로 휠체어 본체(2)에 결합될 수 있다. 휠허브(10)는 후술하는 것과 같이, 휠(10a)에 보조 구동력을 제공할 수 있다. 휠(10a)에 인가되는 보조 구동력은 사용자가 핸드림에 가하는 근력을 보조하는 구동력으로 작용할 수 있다. 이에 따라, 휠허브(10)는 사용자의 근력을 보조하는 보조 구동력을 제공하므로, 사용자의 구동의지에 따라 근력보조 휠체어가 작동될 수 있다.

휠허브(10)는 핸드림 베이스(20)에 결합된다. 휠허브(10)는 핸드림 베이스(20)와 동축에 배치된다. 이때, 핸드림 베이스(20)는 휠허브(10)에 회동될 수 있다. 이 경우, 핸드림 베이스(20)는 휠허브(10)에 상대 회전 가능하게 결합될 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브(10)는, 상기 휠(10a)이 결합되는 허브 케이스(11), 상기 허브 케이스(11)에 결합되어, 상기 허브 케이스(11)를 회전시키는 링기어(12), 상기 링기어(12)에 결합되어 상기 링기어(12)를 회전시키는 구동모듈(13)을 포함한다.

허브 케이스(11)는 외관을 형성한다. 허브 케이스(11)에는 휠(10a)이 결합된다. 허브 케이스(11)는 휠 스포크(10b)로 휠(10a)과 결합될 수 있다.

링기어(12)는 허브 케이스(11)에 결합된다. 링기어(12)는 허브 케이스(11)의 내부에 구비될 수 있다. 링기어(12)의 외주면이 허브 케이스(11)의 내주면에 결합될 수 있다. 링기어(12)는 허브 케이스(11)를 회전시킨다.

구동모듈(13)은 링기어(12)에 결합된다. 링기어(12)의 내주면이 구동모듈(13)에 결합될 수 있다. 구동모듈(13)은 전원을 인가받아 링기어(12)를 회전시킨다. 구동모듈(13)이 링기어(12)를 회전시키면, 링기어(12)가 허브 케이스(11)를 회전시키고, 허브 케이스(11)가 회전되면 휠(10a)이 회전된다. 이에 따라, 휠(10a)에 보조 구동력이 인가된다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동모듈(13)은, 전원 공급부(134)가 구비되는 허브 플레이트(131), 상기 허브 플레이트(131)에 구비되고, 상기 전원 공급부(134)로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생시키는 구동모터(132), 상기 구동모터(132)와 상기 링기어(12) 사이에 구비되어, 상기 구동력을 상기 링기어(12)로 전달하는 감속기(133)를 포함한다.

허브 플레이트(131)는 외관을 형성한다. 허브 플레이트(131)에는 전원 공급부(134)가 구비된다. 전원 공급부(134)에는 전원이 공급될 수 있다. 이 경우, 전원은 휠체어 본체(2)에 구비된 전원공급장치(미도시)로부터 공급될 수 있다.

구동모터(132)는 허브 플레이트(131)에 구비된다. 구동모터(132)는 전원 공급부(134)로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생시킨다.

감속기(133)는 구동모터(132)에 결합된다. 감속기(133)는 구동모터(132)와 링기어(12) 사이에 구비된다. 감속기(133)는 구동모터(132)의 구동력을 링기어(12)로 전달한다. 이 경우, 감속기(133)는 구동모터(132)의 구동력을 전달받아 기어비에 따라 증폭시킨 후 링기어(12)에 전달한다. 링기어(12)는 감속기(133)를 통해 증폭된 구동력을 전달받아 회전된다. 이에 따라, 허브 케이스(11)가 회전되어, 휠(10a)에 보조 구동력이 인가된다.

핸드림 베이스(20)는 외관을 형성한다. 핸드림 베이스(20)에는 핸드림(20a)이 구비된다. 핸드림(20a)은 핸드림 베이스(20)에 핸드림 스포크(20b)로 연결될 수 있다.

핸드림(20a)에는 사용자가 힘을 인가한다. 사용자가 휠(10a)을 회전시키기 핸드림(20a)에 회전력을 인가하면, 핸드림(20a)이 회전된다. 핸드림(20a)이 회전되면, 핸드림 스포크(20b)를 통해 핸드림 베이스(20)가 회전될 수 있다.

핸드림 베이스(20)는 휠허브(10)에 상대 회전 가능하게 결합된다. 이때, 핸드림 베이스(20)는 일정 각도만큼 휠허브(10)에 상대 회전될 수 있다. 이에 대하여는 후술한다.

핸드림 베이스(20)가 휠허브(10)에 상대 회전 시 핸드림 베이스(20)는 자성블록(60)을 회동시킨다. 이 경우, 핸드림 베이스(20)에는 자성블록(60)의 레버(612)를 회동시키는 레버홈(23)이 함몰되어 형성될 수 있다.

고정축(30)은 휠체어 본체(2)에 결합된다. 이 경우, 고정축(30)은 휠체어 본체(2)의 양측에 고정될 수 있다.

고정축(30)은 휠허브(10)에 결합된다. 고정축(30)은 구동모듈(13)에 결합될 수 있다. 이 경우, 휠허브(10)는 고정축(30)에 대해 상대 회전 될 수 있다.

고정축(30)의 단부에는 자기센서(40)가 구비된다. 이때, 자기센서(40)가 구비된 고정축(30)의 단부는 핸드림 베이스(20)에 배치된다. 자기센서(40)는 후술하는 자성블록(60)에 대향되게 배치될 수 있다.

자기센서(40)는 자성체(63)의 자기력을 감지할 수 있다. 자기센서(40)는 자성체(63)와 이격 거리에 따라 변화되는 자기력을 감지하여 신호를 생성할 수 있다. 또한, 자기센서(40)는 N극 또는 S극의 자기력을 감지하여 신호를 생성할 수 있다. 자기센서(40)는 생성된 신호를 제어부(미도시)로 전송할 수 있다.

휠캡(50)은 핸드림 베이스(20)에 결합된다. 휠캡(50)은 핸드림 베이스(20)를 관통할 수 있다. 휠캡(50)에는 후술하는 슬라이딩 홈(511)이 함몰되어 형성된다.

휠캡(50)은 휠허브(10)에 고정된다. 이 경우, 휠캡(50)은 핸드림 베이스(20)를 관통하여 휠허브(10)에 고정 결합될 수 있다. 이에 따라, 휠허브(10) 및 휠캡(50)은 고정된 상태에서, 핸드림 베이스(20)가 휠캡(50)에 상대 회전될 수 있다.

휠캡(50)은 핸드림 베이스(20)에 탄성력을 인가한다. 핸드림 베이스(20)가 휠허브(10)에 상대 회전되면, 휠캡(50)은 핸드림 베이스(20)가 원위치되는 방향으로 복원력을 인가한다. 이때, 휠캡(50)은 핸드림 베이스(20)가 일정 각도만큼 회전되도록, 후술하는 스토퍼(55)에 의해 핸드림 베이스(20)의 회전각도를 제한한다. 이에 따라, 핸드림 베이스(20)는 일정 각도만큼 휠허브(10)에 상대 회전될 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠캡(50)은, 상기 휠캡(50)은, 외관을 형성하며, 상기 핸드림 베이스(20)에 안착되는 휠캡 바디(51), 상기 휠캡 바디(51)에 돌출되게 형성되어, 상기 핸드림 베이스(20)를 관통하여 상기 휠허브(10)에 결합되는 휠캡 고정부(52), 상기 휠캡 바디(51)에 구비되어, 상기 휠캡 바디(51)를 차폐하는 휠캡 커버(53), 상기 휠캡 바디(51) 내부에 구비되고, 상기 핸드림 베이스(20)에 접촉되어 상기 핸드림 베이스(20)에 탄성력을 인가하는 탄성모듈(54), 및 상기 휠캡 바디(51) 내부에 돌출되게 구비되고, 상기 탄성모듈(54)이 이동 가능한 거리를 제한하는 스토퍼(55)를 포함한다.

휠캡 바디(51)는 외관을 형성한다. 휠캡 바디(51)는 핸드림 베이스(20)에 접촉될 수 있다. 이 경우, 휠캡 바디(51)는 핸드림 베이스(20)에 안착된다.

휠캡 바디(51)에는 후술하는 슬라이딩 홈(511)이 함몰되어 형성된다. 슬라이딩 홈(511)은 직선으로 형성된다. 슬라이딩 홈(511)에는 후술하는 슬라이딩 돌기(624)가 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 휠캡 바디(51)에는 후술하는 것과 같이, 제1자성블록(61)이 회전 가능하게 결합될 수 있다.

휠캡 커버(53)는 휠캡 바디(51)에 구비된다. 휠캡 커버(53)는 휠캡 바디(51)를 차폐한다. 휠캡 커버(53)는 휠캡(50)의 최외측에 구비될 수 있다.

휠캡 고정부(52)는 휠캡 바디(51)에 돌출되게 형성된다. 휠캡 고정부(52)는 핸드림 베이스(20)를 관통하여 배치될 수 있다. 휠캡 고정부(52)는 핸드림 베이스(20)를 관통하여, 휠허브(10)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 휠캡(50)이 휠허브(10)에 고정된다.

이때, 휠캡 고정부(52)는 핸드림 베이스(20)에 형성된 장공(21)을 관통한다. 장공(21)의 길이는 휠캡 고정부(52)보다 크게 형성된다. 이에 따라, 휠캡(50)이 핸드림 베이스(20)를 관통하여 휠허브(10)에 고정되어도, 핸드림 베이스(20)가 장공(21)의 길이 범위 내에서 상대 회전될 수 있게 된다.

탄성모듈(54)은 휠캡 바디(51) 내부에 구비된다. 탄성모듈(54)은 휠캡 바디(51) 내부에서 회동될 수 있다.

탄성모듈(54)은 핸드림 베이스(20)에 안착된다. 이 경우, 핸드림 베이스(20)에는 탄성모듈(54)이 안착되는 탄성모듈 안착부(22)가 함몰되어 형성될 수 있다.

핸드림 베이스(20)가 휠허브(10)에 상대 회전되면, 탄성모듈 안착부(22)가 탄성모듈(54)을 인장시킨다. 이때, 탄성모듈(54)이 이동 가능한 거리까지 탄성모듈(54)이 인장된다. 핸드림 베이스(20)는 탄성모듈(54)이 이동 가능한 거리까지만 휠허브(10)에 상대 회전될 수 있다. 이 경우, 탄성모듈(54)이 이동 가능한 거리에 대응되게, 핸드림 베이스(20)가 일정 각도만큼 휠허브(10)에 상대 회전될 수 있다.

탄성모듈(54)이 인장되면, 탄성모듈(54)은 핸드림 베이스(20)가 원위치되는 방향으로 복원되는 탄성력을 인가한다. 이에 따라, 탄성력에 의해 핸드림 베이스(20)가 원위치될 수 있다.

스토퍼(55)는 휠캡 바디(51) 내부에 돌출되게 구비된다. 스토퍼(55)는 탄성모듈(54)의 인장 시 탄성모듈(54)이 이동 가능한 거리를 제한한다. 핸드림 베이스(20)가 회전되어 탄성모듈 안착부(22)가 탄성모듈(54)을 인장시키면, 탄성모듈(54)이 핸드림 베이스(20)의 회전방향으로 인장된다. 이때, 스토퍼(55)는 탄성모듈(54)이 더이상 회전되지 않도록 탄성모듈(54)을 지지한다. 이에 따라, 탄성모듈(54)이 이동 가능한 거리가 제한된다. 또한, 탄성모듈(54)이 이동 가능한 거리까지만 핸드림 베이스(20)가 회전되므로, 핸드림 베이스(20)가 일정 각도만큼 휠허브(10)에 상대 회전될 수 있게 된다.

자성블록(60)은 핸드림 베이스(20)와 휠캡(50) 사이에 구비된다. 자성블록(60)의 일측은 핸드림 베이스(20)에 회동 가능하게 결합된다. 자성블록(60)의 타측은 휠캡(50)에 회동 가능하게 결합된다.

자성블록(60)은 자기력을 발생한다. 이 경우, 후술하는 자성체(63)로부터 자기력이 발생될 수 있다.

자성블록(60)은 자기센서(40)에 대향되게 배치된다. 자성블록(60)은 핸드림 베이스(20)에 배치된 자기센서(40)에 마주하여 배치될 수 있다. 이 경우, 자성블록(60)은 자기센서(40)와 고정축(30)이 형성하는 동축에 배치될 수 있다.

자기센서(40)는 상술한 것과 같이 자기력을 감지할 수 있다. 자기센서(40)는 자성블록(60)이 핸드림 베이스(20)에 정위치(P0)된 상태의 자기력을 감지하여 기본값으로 신호를 생성할 수 있다. 자기센서(40)는 자성블록(60)이 회동된 상태의 자기력을 감지하여, 변화된 자기력의 신호를 생성할 수 있다. 자기센서(40)는 신호를 제어부로 전송할 수 있다.

제어부(미도시)는 구동모터(132)를 제어한다. 제어부는 자기센서(40)로부터 신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 제어부는 자기센서(40)에서 감지된 자기력의 신호를 감지하고, 저장하며, 비교하여 자기력 변화량(dB)을 산출할 수 있다.

이상, 상술한 것과 같이, 사용자가 핸드림(20a)에 힘을 인가하면 핸드림(20a)이 회전된다. 핸드림(20a)이 회전되면 핸드림 베이스(20)가 휠허브(10)에 상대 회전된다. 이 경우, 사용자가 핸드림(20a)에 가한 힘은 토크로 작용되므로, 핸드림(20a)에 가해진 토크를 측정하여 사용자의 구동의지를 감지할 수 있다.

본 발명의 경우, 핸드림 베이스(20)가 회전 시 자기력을 발생하는 자성블록(60)이 회동된다. 자성블록(60)이 회동되면, 자성블록(60)에 대향된 자기센서(40)가 자성블록(60)의 위치 변화에 따라 변화된 자기력을 감지할 수 있다. 자기센서(40)는 변화된 자기력을 감지하고 신호를 생성하여 제어부로 전송할 수 있다.

제어부는 자기센서(40)로부터 전송된 자기력의 신호에 따라 자기력 변화량(dB)을 산출할 수 있다. 이 경우, 제어부는 산출된 자기력 변화량(dB)이 사용자가 핸드림(20a)에 의도적으로 가한 힘인지 아닌지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제어부는 산출된 자기력 변화량(dB)으로부터 사용자의 구동의지를 판단할 수 있다.

제어부의 판단결과, 자기력 변화량(dB)이 사용자가 의도적으로 핸드림(20a)에 가한 힘에 의한 경우(구동의지가 존재하는 경우), 제어부는 구동모듈(13)을 제어하여 휠허브(10)를 회전시킬 수 있다. 이 경우, 제어부는 구동모터(132)에 전원을 인가하여 구동모터(132)를 작동시킬 수 있다. 이에 따라, 허브 케이스(11)가 회전되어, 휠에 보조 구동력이 인가될 수 있다.

제어부의 판단결과, 자기력 변화량(dB)이 사용자가 의도적으로 핸드림(20a)에 가한 힘에 의한 것이 아닌 경우(구동의지가 미존재하는 경우), 제어부는 구동모듈(13)을 미작동 시킬 수 있다.

이에 따라, 제어부는 자기력 변화량(dB)을 산출하여, 구동의지가 존재하는 경우 또는 구동의지가 미존재하는 경우를 판단하여, 휠에 보조 구동력을 인가하거나 미인가 할 수 있게 된다.

또한, 휠에 인가되는 보조 구동력은 사용자가 핸드림(20a)에 가하는 근력을 보조하는 힘으로 작용할 수 있으므로, 사용자의 구동의지에 따라 근력보조 휠체어가 작동될 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 자성블록(60)의 상세 구조에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자성블록(60)은 상기 휠캡(50)에 회전 가능하게 결합되고, 상기 핸드림 베이스(20)에 접촉되는 제1자성블록(61), 상기 휠캡(50)에 접촉되고, 상기 제1자성블록(61)에 회동 가능하게 결합되는 제2자성블록(62), 및 자기력을 발생하고, 상기 제2자성블록(62)에 결합되며, 상기 자기센서(40)에 대향되게 배치되어 상기 자기센서(40)에 대해 직선방향으로 이동되는 자성체(63)를 포함한다.

제1자성블록(61)은 휠캡(50)에 회전 가능하게 결합된다. 제1자성블록(61)은 후술하는 중심볼트(64)로 관통되어, 휠캡(50)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

제1자성블록(61)은 핸드림 베이스(20)에 대향된다. 제1자성블록(61)은 핸드림 베이스(20)에 접촉된다. 핸드림 베이스(20)가 휠허브(10)에 상대 회전 시, 제1자성블록(61)은 핸드림 베이스(20)에 의해 회전될 수 있다. 이 경우, 제1자성블록(61)은 휠캡(50)에 대해 회전될 수 있다.

제2자성블록(62)은 휠캡(50)에 대향된다. 제2자성블록(62)은 휠캡(50)에 접촉된다. 제2자성블록(62)은 제1자성블록(61)에 회동 가능하게 결합된다. 이 경우, 제1자성블록(61)이 회전되면, 제2자성블록(62)은 제1자성블록(61)에 연동되어 회동될 수 있다.

제2자성블록(62)은 자기센서(40)에 대향되게 배치될 수 있다. 제2자성블록(62)은 후술하는 자성돌기(622)가 자기센서(40) 대향되게 배치될 수 있다.

자성체(63)는 자기력을 발생한다. 자성체(63)는 영구자석으로 실시될 수 있다. 자성체(63)는 제2자성블록(62)에 결합된다. 자성체(63)는 제2자성블록(62)에 수용되도록 결합될 수 있다. 자성체(63)는 자기센서(40)에 대향되게 배치될 수 있다.

이때, 후술하는 것과 같이, 자성체(63)가 자기센서(40)에 대해 직선방향으로 이동된다. 이 경우, 자기센서(40)에 대향된 자성체(63)는 위치가 고정된 자기센서(40)에 대해 직선방향으로 이동된다.

상술한 것과 같이, 사용자가 핸드림 베이스(20)에 힘을 인가하여 핸드림 베이스(20)가 휠허브(10)에 상대 회전되면, 휠허브(10)가 제1자성블록(61)을 회전시킨다. 제1자성블록(61)이 회전되면, 제1자성블록(61)은 제2자성블록(62)을 회동시킨다. 제2자성블록(62)에 결합된 자성체(63)는 제2자성블록(62)과 함께 연동되어 회동된다.

이때, 자성체(63)에 대향된 자기센서(40)는 직선방향으로 이동되는 자성체(63)의 자기력을 감지할 수 있게 된다. 이 경우, 자성체(63)가 직선방향으로 이동되므로 자기력 변화량(dB)의 절대값이 거리에 대해 선형적(linear)으로 변화된다. 이에 따라, 거리에 따른 자기력 변화량(dB)이 정확하게 산출되므로, 제어부가 자기력 변화량(dB)에 대하여 정확하고 정밀하게 판단할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1자성블록(61) 및 제2자성블록(62)의 상세 구조에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1자성블록(61)은 일측에 회전중심(611a)이 관통되어 형성되어, 상기 회전중심(611a)을 회전축으로 회전되는 제1몸체(611), 상기 제1몸체(611)에 돌출되게 형성되어, 상기 핸드림 베이스(20)에 접촉되는 레버(612), 상기 제1몸체(611)의 중앙에 개구되어 형성되고, 상기 회전중심(611a)의 인접주위에 형성되는 자성돌기 삽입홈(611b), 및 상기 제1몸체(611)의 타측에 개구되어 형성되는 회전홈(611c)을 포함한다.

제1몸체(611)는 외관을 형성한다. 제1몸체(611)은 일측에 회전중심(611a)이 관통되어 형성된다. 제1몸체(611)는 회전중심(611a)을 회전축으로 하여 회전된다. 제1몸체(611)에는 자성돌기 삽입홈(611b) 및 회전홈(611c)이 개구되어 형성될 수 있다.

회전중심(611a)에는 중심볼트(64)가 결합될 수 있다. 중심볼트(64)는 제1몸체(611)를 관통하여 휠캡(50)에 결합될 수 있다. 이때, 중심볼트(64)는 휠캡 바디(51)에 결합될 수 있다. 이 경우, 중심볼트(64)는 회전축으로 기능할 수 있다. 이에 따라, 제1몸체(611)가 휠캡(50)에 대해 회전될 수 있게 된다.

레버(612)는 제1몸체(611)에 돌출되게 형성된다. 레버(612)가 회전되면, 제1몸체(611)는 회전중심(611a)을 회전축으로 하여 회전된다. 이 경우, 제1몸체(611)는 회전중심(611a)을 기준으로 시소(seesaw) 운동할 수 있다.

핸드림 베이스(20)는 레버(612)를 회전시킬 수 있다. 이때, 핸드림 베이스(20)에는 레버(612)가 안착되는 레버홈(23)이 함몰되어 형성될 수 있다. 레버(612)가 레버홈(23)에 안착된 상태에서, 핸드림 베이스(20)가 휠허브(10)에 상대 회전 시 핸드림 베이스(20)는 레버(612)를 회전시킨다. 레버(612)가 회전되면 제1몸체(611)가 휠캡(50)에 대해 회전될 수 있다.

자성돌기 삽입홈(611b)은 제1몸체(611)의 중앙에 개구되어 형성된다. 자성돌기 삽입홈(611b)은 회전중심(611a)의 인접주위에 개구되어 형성된다. 자성돌기 삽입홈(611b)은 자기센서(40)와 대향되는 위치에 형성된다. 자성돌기 삽입홈(611b)에는 후술하는 자성돌기(622)가 삽입된다.

회전홈(611c)은 제1몸체(611)의 타측에 개구되어 형성된다. 제1몸체(611)가 회전되면, 회전홈(611c)은 제1몸체(611)를 따라 회전된다. 이 경우, 회전홈(611c)에 삽입된 제2자성블록(62)의 회전돌기(623)가 회전될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2자성블록(62)은 외관을 형성하는 제2몸체(621), 상기 제2몸체(621)의 일측에 돌출되게 형성되고, 상기 자성체(63)가 결합되며, 상기 자성돌기 삽입홈(611b)을 관통하는 자성돌기(622), 상기 제2몸체(621)의 일측에 돌출되게 형성되고, 상기 회전홈(611c)에 결합되어, 상기 제1자성블록(61)의 회전 시 상기 제2몸체(621)를 회동시키는 회전돌기(623), 및 상기 제2몸체(621)에 돌출되게 형성되어, 상기 제2몸체(621)를 상기 직선방향으로 슬라이딩 가능하게 상기 휠캡(50)에 결합시키는 슬라이딩 돌기(624)를 포함한다.

제2몸체(621)는 외관을 형성한다. 제2몸체(621)는 제1몸체(611)에 연동되어 회동된다.

자성돌기(622)에는 자성체(63)가 결합된다. 자성체(63)는 자성돌기(622)에 관통되게 결합될 수 있다. 자성돌기(622)는 제2몸체(621)의 일측에 돌출되게 형성된다. 자성돌기(622)는 제1몸체(611) 방향으로 돌출되게 형성된다.

자성돌기(622)는 자성돌기 삽입홈(611b)을 관통한다. 자성돌기(622)는 자성돌기 삽입홈(611b) 내에서 유동될 수 있다. 이 경우, 자성돌기 삽입홈(611b)은 자성돌기(622)가 유동될 수 있는 크기로 개구되어 형성될 수 있다.

자성돌기(622)는 자기센서(40)에 대향되게 배치된다. 이에 따라, 자기센서(40)가 자성돌기(622)에 결합된 자성체(63)가 발생하는 자기력을 감지할 수 있게 된다.

회전돌기(623)는 제2몸체(621)의 일측에 돌출되게 형성된다. 회전돌기(623)는 회전홈(611c)에 결합된다. 제1몸체(611)의 회전 시 회전홈(611c)이 회전돌기(623)를 회동시키고, 회전홈(611c)에 결합된 회전돌기(623)는 제2몸체(621)를 회동시킨다. 이에 따라, 제1몸체(611)의 회전 시 제2몸체(621)가 제1몸체(611)에 연동되어 회동될 수 있게 된다.

슬라이딩 돌기(624)는 제2몸체(621)에 돌출되게 형성된다. 슬라이딩 돌기(624)는 휠캡(50)에 대향되게 돌출된다. 이 경우, 슬라이딩 돌기(624)는 휠캡 바디(51)에 대향되게 돌출되어 형성될 수 있다.

슬라이딩 돌기(624)는 제2몸체(621)를 휠캡(50)에 슬라이딩 가능하게 결합시킨다. 이때, 휠캡(50)에는 슬라이딩 돌기(624)에 대응되게 슬라이딩 홈(511)이 함몰되어 형성될 수 있다. 슬라이딩 홈(511)은 휠캡 바디(51)에 함몰되어 직선으로 형성될 수 있다. 이 경우, 슬라이딩 돌기(624)는 휠캡(50)에 형성된 슬라이딩 홈(511)에 결합된다.

슬라이딩 돌기(624)는 제2몸체(621)를 직선방향으로 슬라이딩시킨다. 즉, 제1몸체(611)가 회전되어 제2몸체(621)를 회동시키면, 제2몸체(621)는 휠캡(50)에 슬라이딩된다. 이때, 슬라이딩 돌기(624)가 슬라이딩 홈(511)을 따라 직선방향으로 이동된다. 이에 따라, 후술하는 것과 같이, 자성체(63)가 자기센서(40)에 대해 직선방향으로 이동된다.

이하, 도 7 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력보조 휠체어의 동작에 대하여 설명한다.

도 7은 핸드림 베이스(20)에 탄성모듈(54)이 안착된 상태를 도시한 도면이고, 도 8은 자성블록(60)이 핸드림 베이스(20)에 정위치(P0)된 상태를 도시한 도면이고, 도 9는 핸드림 베이스(20)가 회전되어, 핸드림 베이스(20)에서 자성블록(60)이 회동되는 동작이 도시된 도면이고, 도 10은 자성블록(60)이 휠캡(50)에 정위치(P0)된 상태를 도시한 도면이고, 도 11은 핸드림 베이스(20)가 회전되어, 휠캡(50)에서 자성블록(60)이 회동되는 동작이 도시된 도면이고, 도 12는 자성블록(60)의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.

먼저, 도 7 내지 도 9를 참조하여 핸드림 베이스(20)를 기준으로 자성블록(60)의 동작에 대하여 설명한다.

도 7 내지 도 8을 참조하면, 자성블록(60)은 핸드림 베이스(20)에 정위치(P0)될 수 있다. 이하에서는, 도 8의 자성블록(60)의 상태를 자성블록(60)이 정위치(P0)된 상태로 정의한다. 이때, 핸드림 베이스(20)에는 레버홈(23)이 함몰되어 형성되고, 제1자성블록(61)의 레버(612)는 레버홈(23)에 안착된다.

자성블록(60)은 자기센서(40)에 대향되게 배치된다. 자기센서(40)는 자성돌기(622)에 결합된 자성체(63)의 자기력을 감지할 수 있다. 자기센서(40)는 자성블록(60)이 정위치(P0)된 상태의 자기력을 감지하여 기본값으로 신호를 생성한 후 제어부로 전송할 수 있다.

이후, 사용자가 핸드림(20a)에 힘을 인가하면, 도 9와 같이, 핸드림 베이스(20)가 회전된다. 이때, 핸드림 베이스(20)는 일정 각도만큼 휠허브(10)에 상대 회전될 수 있다.

이 경우, 도 7의 확대도와 같이, 탄성모듈(54)은 핸드림 베이스(20)에 복원력을 인가한다. 탄성모듈(54)은 회동 가능한 범위까지 인장된다. 이때, 스토퍼(55)가 탄성모듈(54)이 이동 가능한 거리를 제한한다. 이에 따라, 핸드림 베이스(20)는 탄성모듈(54)이 이동 가능한 거리까지만 휠허브(10)에 상대 회전되므로, 일정 각도만큼 휠허브(10)에 상대 회전될 수 있다.

탄성모듈(54)이 인장되면, 탄성모듈(54)은 핸드림 베이스(20)가 원위치되는 방향으로 복원되는 탄성력을 인가한다. 이에 따라, 사용자가 핸드림(20a)에 가하는 힘이 제거되면, 탄성력에 의해 핸드림 베이스(20)가 원위치될 수 있다.

핸드림 베이스(20)가 회전되면, 도 9와 같이, 핸드림 베이스(20)는 레버(612)를 회전시킨다. 이 경우, 레버홈(23)에 안착된 레버(612)가 회전된다. 레버(612)가 회전되면 회전중심(611a)을 회전축으로 하여 제1몸체(611)가 회전된다. 이에 따라, 핸드림 베이스(20)가 회전되면 핸드림 베이스(20)가 레버(612)를 회전시켜 제1몸체(611)를 회전시킬 수 있게 된다.

제1몸체(611)가 회전되면, 제2몸체(621)가 직선방향으로 이동된다. 제2몸체(621)는 제1몸체(611)에 연동되어 회동되며, 도 9와 같이, 직선방향으로 이동된다. 이때, 자기센서(40)에 대향된 자성체(63)는 위치가 고정된 자기센서(40)에 대해 직선방향으로 이동된다. 이 경우, 자성체(63)는 자기센서(40)로부터 최대한 이격된 상사점(P1) 또는 하사점(P2)에 위치될 수 있다.

한편, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 휠캡(50)을 기준으로 자성블록(60)의 동작에 대하여 설명한다.

도 10 내지 도 12과 같이, 제1몸체(611)가 회전되면 제2몸체(621)가 휠캡(50)에 슬라이딩된다. 이때, 제2몸체(621)의 슬라이딩 돌기(624)는 슬라이딩 홈(511)에 결합되므로, 제2몸체(621)는 슬라이딩 홈(511)을 따라 직선방향으로 이동될 수 있다.

제2몸체(621)가 휠캡(50)에 슬라이딩되면, 자성체(63)는 자기센서(40)에 대해 직선방향으로 이동된다. 즉, 제2몸체(621)가 슬라이딩 홈(511)을 따라 직선방향으로 이동되므로, 자성돌기(622)에 결합된 자성체(63)는 자성돌기(622)와 함께 직선방향으로 이동된다. 이때, 자기센서(40)에 대향된 자성체(63)는 위치가 고정된 자기센서(40)에 대해 직선방향으로 이동된다. 이 경우, 자성체(63)는 자기센서(40)로부터 최대한 이격된 상사점(P1) 또는 하사점(P2)에 위치될 수 있다.

이하, 도 13 내지 도 14를 참조하여, 자기센서(40)가 자성체(63)가 발생하는 자기력을 감지하는 것에 대하여 설명한다.

도 13은 자기센서(40)에 대해 자성체(63)가 직선방향으로 이동되는 동작을 측면에서 도시한 도면이고, 도 14는 자성체(63)와 자기센서(40)의 거리에 따라 자기력 변화량(dB)의 절대값이 선형적으로 변화되는 것을 도시한 그래프이다.

도 13 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자성체(63)는 자기센서(40)에 대해 직선방향으로 이동된다.

상술한 것과 같이, 제1몸체(611)가 회전되어 제2몸체(621)가 직선방향으로 슬라이딩되면, 자성돌기(622)에 결합된 자성체(63)가 직선방향으로 이동된다. 이때, 자성체(63)에 대향되게 배치된 자기센서(40)는 직선방향으로 이동되는 자성체(63)로부터 발생하는 자기력을 감지하게 된다.

먼저, 도 13과 같이, 자성블록(60)이 정위치(P0)된 상태에서 자기센서(40)가 자성체(63)의 자기력을 감지한다. 자성블록(60)이 정위치(P0)된 상태에서, 자기센서(40)는 자성체(63)의 N극 또는 S극의 자기력을 감지하여, 감지된 자기력을 제어부로 전송한다.

핸드림 베이스(20)가 회전되어 자성블록(60)이 회동되면, 자성체(63)는 자기센서(40)와 최대한 이격된 상사점(P1) 또는 하사점(P2)에 위치될 수 있다. 이 경우, 자기센서(40)는 직선방향으로 이동되어 상사점(P1) 또는 하사점(P2)에 위치한 자성체(63)의 자기력을 감지하여 제어부로 전송할 수 있다.

제어부는 정위치(P0) 상태의 자기력과 상사점(P1) 상태의 자기력(또는 하사점(P2) 상태의 자기력)을 비교하여, 자기력 변화량(dB)을 산출할 수 있다. 이 경우, 제어부는 자기력 변화량(dB)이 사용자가 핸드림(20a)에 의도적으로 가한 힘인지 아닌지 여부를 판단할 수 있다.

제어부의 판단결과, 자기력 변화량(dB)이 사용자가 의도적으로 핸드림(20a)에 가한 힘인 경우(구동의지가 존재하는 경우), 제어부는 구동모듈(13)을 제어하여 휠허브(10)를 회전시킬 수 있다. 이 경우, 제어부는 구동모터(132)에 전원을 인가하여 구동모터(132)를 작동시킬 수 있다. 이에 따라, 허브 케이스(11)가 회전되어, 휠(10a)에 보조 구동력이 인가될 수 있다.

제어부의 판단결과, 자기력 변화량(dB)이 사용자가 의도적으로 핸드림(20a)에 가한 힘이 아닌 경우(구동의지가 미존재하는 경우), 제어부는 구동모듈(13)을 미작동 시킬 수 있다.

이에 따라, 제어부는 자기력 변화량(dB)을 판단하여, 구동의지가 존재하는 경우 또는 구동의지가 미존재하는 경우를 판단하여, 휠에 보조 구동력을 인가하거나 미인가 할 수 있게 된다.

이때, 도 14와 같이, 자성체(63)와 자기센서(40)와의 거리(D)가 증가할 수록 자기력 변화량(dB)의 절대값(|dB|)이 증가한다. 즉, 자성체(63)가 정위치(P0)된 상태의 자기력을 기준값으로 정의하면, 상사점(P1) 또는 하사점(P2)의 자기력은 자성체(63)와 자기센서(40)와의 거리(D)가 멀어져 자기력이 약해지므로 기준값보다 작은값을 갖는다. 이 경우, 자기력 변화량(dB)은 음의 값을 갖는다. 이때, 자기력 변화량(dB)은 기준값에서 0이고, 상사점(P1) 또는 하사점(P2)에서 가장 큰 음의 값을 갖는다. 이를 도 14와 같이 절대값(|dB|)으로 변환시켜 나타내면, 자성체(63)와 자기센서(40)와의 거리(D)가 증가할 수록 자기력 변화량(dB)의 절대값(|dB|)이 증가하는 것으로 나타난다.

이때, 자성체(63)가 자기센서(40)에 대해 직선방향으로 이동되므로 자기력 변화량(dB)의 절대값(|dB|)이 거리(D)에 대해 선형적(linear)으로 변화된다. 이 경우, 거리(D)에 따른 자기력 변화량(dB)이 선형적으로서 정확하게 산출되므로, 제어부가 자기력 변화량(dB)에 대하여 정확하고 정밀하게 판단할 수 있게 된다.

이에 따라, 간단한 구조로, 제어부가 자기력 변화량(dB)을 판단하여, 사용자가 가한 힘이 구동의지에 따른 토크인지 아닌지를 용이하고 정확하게 판별할 수 있게 된다.

이상, 본 발명이 속하는 기술분야의 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.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 휠허브 20 : 핸드림 베이스
30 : 고정축 40 : 자기센서

Claims

휠을 회전시키는 휠허브;
상기 휠허브에 상대 회전 가능하게 결합되고, 사용자가 힘을 인가하는 핸드림이 구비되는 핸드림 베이스;
상기 휠허브에 결합되고, 자기센서가 구비된 단부가 상기 핸드림 베이스에 배치되는 고정축;
상기 휠허브에 고정되고, 상기 핸드림 베이스가 상대 회전되며, 상기 핸드림 베이스에 탄성력을 인가하는 휠캡; 및
자기력을 발생하고, 상기 핸드림 베이스와 상기 휠캡 사이에 구비되며, 상기 자기센서에 대향되게 배치되고, 상기 핸드림 베이스의 회전 시 회동되는 자성블록;
을 포함하는 근력보조 휠체어.
제1항에 있어서,
상기 자성블록은,
상기 휠캡에 회전 가능하게 결합되고, 상기 핸드림 베이스에 접촉되는 제1자성블록;
상기 휠캡에 접촉되고, 상기 제1자성블록에 회동 가능하게 결합되는 제2자성블록; 및
자기력을 발생하고, 상기 제2자성블록에 결합되며, 상기 자기센서에 대향되게 배치되어 상기 자기센서에 대해 직선방향으로 이동되는 자성체;
를 포함하는 근력보조 휠체어.
제2항에 있어서,
상기 제1자성블록은,
일측에 회전중심이 관통되어 형성되어, 상기 회전중심을 회전축으로 회전되는 제1몸체;
상기 제1몸체에 돌출되게 형성되어, 상기 핸드림 베이스에 접촉되는 레버;
상기 제1몸체의 중앙에 개구되어 형성되고, 상기 회전중심의 인접주위에 형성되는 자성돌기 삽입홈; 및
상기 제1몸체의 타측에 개구되어 형성되는 회전홈;
을 포함하는 근력보조 휠체어.
제3항에 있어서,
상기 제2자성블록은,
외관을 형성하는 제2몸체;
상기 제2몸체의 일측에 돌출되게 형성되고, 상기 자성체가 결합되며, 상기 자성돌기 삽입홈을 관통하는 자성돌기;
상기 제2몸체의 일측에 돌출되게 형성되고, 상기 회전홈에 결합되어, 상기 제1몸체의 회전 시 상기 제2몸체를 회동시키는 회전돌기; 및
상기 제2몸체에 돌출되게 형성되어, 상기 제2몸체를 상기 직선방향으로 슬라이딩 가능하게 상기 휠캡에 결합시키는 슬라이딩 돌기;
를 포함하는 근력보조 휠체어.
제4항에 있어서,
상기 슬라이딩 돌기는 상기 휠캡에 직선으로 형성된 슬라이딩 홈에 삽입되는 근력보조 휠체어.
제4항에 있어서,
상기 핸드림 베이스가 회전되면, 상기 핸드림 베이스는 상기 레버를 회전시켜 상기 제1몸체를 회전시키는 근력보조 휠체어.
제6항에 있어서,
상기 제1몸체가 회전되면 상기 제2몸체가 상기 휠캡에 슬라이딩되는 근력보조 휠체어.
제7항에 있어서,
상기 제2몸체가 상기 휠캡에 슬라이딩되면, 상기 자성체는 상기 자기센서에 대해 직선방향으로 이동되는 근력보조 휠체어.
제1항에 있어서,
상기 휠캡은,
외관을 형성하며, 상기 핸드림 베이스에 안착되는 휠캡 바디;
상기 휠캡 바디에 돌출되게 형성되어, 상기 핸드림 베이스를 관통하여 상기 휠허브에 결합되는 휠캡 고정부;
상기 휠캡 바디에 구비되어, 상기 횔캡 바디를 차폐하는 휠캡 커버;
상기 휠캡 바디 내부에 구비되고, 상기 핸드림 베이스에 접촉되어 상기 핸드림 베이스에 탄성력을 인가하는 탄성모듈; 및
상기 휠캡 바디 내부에 돌출되게 구비되고, 상기 탄성모듈이 이동 가능한 거리를 제한하는 스토퍼;
를 포함하는 근력보조 휠체어.
제1항에 있어서,
상기 휠허브는,
상기 휠이 결합되는 허브 케이스;
상기 허브 케이스에 결합되어, 상기 허브 케이스를 회전시키는 링기어; 및
상기 링기어에 결합되어 상기 링기어를 회전시키는 구동모듈;
을 포함하는 근력보조 휠체어.