KR20090103357A - 계단 주행이 가능한 휠체어 및 그 바퀴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 계단 주행이 가능한 휠체어 및 그 바퀴에 관한 것으로, 본 발명에 따른 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴는 휠체어의 바퀴를 회전시키기 위한 구동축과 연결되는 바퀴의 중심부와 상기 중심부에 결합되어 상기 중심부로부터 바퀴의 테두리 방향으로 일정한 길이만큼 길게 뻗으며 바퀴의 중심을 기준으로 서로 일정한 각도를 이루면서 배치되는 다수 개의 디딤부를 포함하여 구성되고 다수 개의 고정핀 관통공이 형성되며, 한 쌍이 서로 일정한 간격을 두고 서로 대응되는 형태로 마주보도록 평형하게 위치하는 동일 형태 및 크기를 가지는 한 쌍의 바퀴틀판과, 바퀴의 접지면의 일부에 해당하는 원호면을 이루는 부분으로서 양 가장자리 측변이 서로 마주보는 한 쌍의 상기 디딤부들 중 바퀴의 테두리의 일부가 되는 모서리들에 연결되는 다수 개의 바퀴틀 접지면체와, 양 말단이 서로 마주보는 한 쌍의 상기 디딤부의 안쪽 면들마다 결합되어 수평 방향으로 바퀴 내부를 가로지르는 다수 개의 힌지축과, 양 말단이 한 쌍의 상기 바퀴틀판의 중심들 각각에 연결되어 수평 방향으로 바퀴 내부를 가로지르는 걸림봉과, 바퀴축의 길이 방향을 따라 양 방향으로 이동 가능하도록 휠체어에 설치되고 바퀴 방향으로 이동되어 상기 고정핀 관통공을 관통하여 바퀴 내부로 유입되거나 바퀴 반대 방향으로 이동되어 상기 고정핀 관통공과 분리될 수 있는 고정핀과, 일부가 서로 마주보는 한 쌍의 상기 바퀴틀판 사이에 끼워져 바퀴의 접지면으로부터 바퀴의 중심을 향하는 방향의 외력을 받으면 상기 힌지축을 중심으로 바퀴의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전 운동이 가능하도록 상기 힌지축과 힌지 결합됨으로써 상기 고정핀이 상기 고정핀 관통공과 분리된 상태에서 바퀴의 접지면으로부터 바퀴의 중심을 향하는 방향의 외력을 받으면 상기 힌지축을 중심으로 회전되어 상기 한 쌍의 바퀴틀판 사이로 유입되고 상기 고정핀이 상기 고정핀 관통공에 결합된 상태에서는 바퀴의 접지면과 수직한 방향의 외력을 받더라도 상기 고정핀에 걸려서 움직이지 못하며 이 상태에서 외부면의 일부가 바퀴의 접지면의 일부에 해당되도록 원호면을 가지는 다수 개의 회동부 및 상기 힌지축 둘레에 감기고 한쪽 말단부는 상기 회전부의 내측면에 닿아 지지되고 다른 한쪽 말단부는 상기 바퀴틀 접지면체에 닿아 지지됨으로써 상기 회동부에 바퀴의 접지면과 수직한 방향의 외력이 가해지지 않은 상태에서는 상기 회동부의 외부면의 일부가 바퀴의 접지면의 일부에 해당되는 상태로 유지되도록 하는 토션 스프링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

계단 주행이 가능한 휠체어 및 그 바퀴 {WHEELCHAIR FOR CLIMBING THE STAIRS AND THE WHEELS THEREOF}

본 발명은 휠체어 및 휠체어의 바퀴에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 계단을 오르내릴 수 있도록 구성되어 있고 계단에서도 탑승자를 안전하게 수송할 수 있도록 하는 계단 주행이 가능한 휠체어 및 그 바퀴에 관한 것이다.

일반적으로 휠체어는 다리를 사용하지 못하는 장애인이 이동할 수 있는 유일한 수단으로서, 사용자가 손으로 직접 휠을 돌려서 이동하는 수동식 휠체어와 모터의 구동에 따른 바퀴의 회전동작에 따라 이동되는 전동 휠체어로 구분된다.

도 1에는 통상적인 전동 휠체어를 나타낸 사시도이다.

통상적인 전동휠체어(10)는 지상으로부터 일정 높이에 위치되어 프레임(12)에 의하여 지지되며, 손잡이(14)가 구비된 등받이를 포함하는 휠체어의자(16)와, 휠체어의자(16)의 후방 아래쪽에 설치되어 모터 및 구동축(18a)으로 이루어지는 구동부재(18)로 구성된다.

그리고 휠체어의자(16)를 지지하는 프레임(12)의 후면 양쪽에서 외측 지면과 접촉되도록 설치되고 구동부재(18)를 구성하는 구동축(18a)과 연결되어 구동부재(18)로부터 전달되는 동력을 전달받아 전후방향으로 회동되는 바퀴(20)와, 상기 프레임(12)의 선단 양쪽에서 지면에 접촉되도록 설치되어 사용자의 조작에 따라 전후 및 좌우 회전되면서 전동휠체어(10)의 이동방향을 제어하는 좌우 한쌍의 조향바퀴(22)와, 조향바퀴(22)가 설치된 프레임에 지지된 상태에서 휠체어의자(16)의 전방 아래쪽에 설치되는 발받침판(24)으로 이루어진다.

이와 같은 구조의 종래 전동휠체어(10)에서는 구동부재(18)를 구성하는 모터가 구동되면 바퀴(20)와 연결된 구동축(18a)이 회동됨에 따라 휠체어의 전방 또는 후방이동이 이루어지고, 전동휠체어(10) 전면에 설치된 조향바퀴(22)를 좌우 방향으로 조절함에 따라 전동휠체어(12)의 이동방향이 조절된다.

그러나, 이와 같이 이루어지는 종래의 전동휠체어의 경우 전방 또는 후방으로의 주행 이동은 가능하여 평탄한 노면에서는 이동에 별다른 문제가 없지만 계단을 오르내리거나 인도 상에 설치되는 경계턱을 통과할 수 없기 때문에 휠체어용 경사로나 장애인용 리프트가 설치되어 있지 않은 건물이나 지하철역사의 출입이 불가능하여 지체 장애인의 이동권이 심각하게 제한된다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 특수한 구조로 제작된 바퀴를 가지고 있어서 계단을 오르내릴 수도 있고 계단이 아닌 평지를 다닐 때는 일반적인 휠체어와 같이 동작하며, 계단을 오르내릴 때에도 탑승자의 심리적, 신체적 편안함을 유지한 채로 타인의 도움없이 자유롭게 이동할 수 있는 휠체어를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴는 휠체어의 바퀴를 회전시키기 위한 구동축과 연결되는 바퀴의 중심부와 상기 중심부에 결합되어 상기 중심부로부터 바퀴의 테두리 방향으로 일정한 길이만큼 길게 뻗으며 바퀴의 중심을 기준으로 서로 일정한 각도를 이루면서 배치되는 다수 개의 디딤부를 포함하여 구성되고 다수 개의 고정핀 관통공이 형성되며, 한 쌍이 서로 일정한 간격을 두고 서로 대응되는 형태로 마주보도록 평형하게 위치하는 동일 형태 및 크기를 가지는 한 쌍의 바퀴틀판과, 바퀴의 접지면의 일부에 해당하는 원호면을 이루는 부분으로서 양 가장자리 측변이 서로 마주보는 한 쌍의 상기 디딤부들 중 바퀴의 테두리의 일부가 되는 모서리들에 연결되는 다수 개의 바퀴틀 접지면체와, 양 말단이 서로 마주보는 한 쌍의 상기 디딤부의 안쪽 면들마다 결합되어 수평 방향으로 바퀴 내부를 가로지르는 다수 개의 힌지축과, 양 말단이 한 쌍의 상기 바퀴틀판의 안쪽면 각각에 연결되어 수평 방향으로 바퀴 내부를 가로지르는 걸림봉과, 바퀴축의 길이 방향을 따라 양 방향으로 이동 가능하도록 휠체어에 설치되고 바퀴 방향으로 이동되어 상기 고정핀 관통공을 관통하여 바퀴 내부로 유입되거나 바퀴 반대 방향으로 이동되어 상기 고정핀 관통공과 분리될 수 있는 고정핀과, 일부가 서로 마주보는 한 쌍의 상기 바퀴틀판 사이에 끼워져 바퀴의 접지면으로부터 바퀴의 중심을 향하는 방향의 외력을 받으면 상기 힌지축을 중심으로 바퀴의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전 운동이 가능하도록 상기 힌지축과 힌지 결합됨으로써 상기 고정핀이 상기 고정핀 관통공과 분리된 상태에서 바퀴의 접지면으로부터 바퀴의 중심을 향하는 방향의 외력을 받으면 상기 힌지축을 중심으로 회전되어 상기 한 쌍의 바퀴틀판 사이로 유입되고 상기 고정핀이 상기 고정핀 관통공에 결합된 상태에서는 바퀴의 접지면과 수직한 방향의 외력을 받더라도 상기 고정핀에 걸려서 움직이지 못하며 이 상태에서 외부면의 일부가 바퀴의 접지면의 일부에 해당되도록 원호면을 가지는 다수 개의 회동부 및 상기 힌지축 둘레에 감기고 한쪽 말단부는 상기 회전부의 내측면에 닿아 지지되고 다른 한쪽 말단부는 상기 바퀴틀 접지면체에 닿아 지지됨으로써 상기 회동부에 바퀴의 접지면과 수직한 방향의 외력이 가해지지 않은 상태에서는 상기 회동부의 외부면의 일부가 바퀴의 접지면의 일부에 해당되는 상태로 유지되도록 하는 토션 스프링을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 바퀴틀 접지면체와 상기 회동부 각각의 바퀴의 접지면에 해당되는 면에는 고무가 덧대어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회동부 중 상기 걸림봉에 걸릴 때 상기 걸림봉과 접하는 부위에는 완충 고무가 덧대어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 디딤부의 개수는 4개이며 상기 바퀴틀판은 바람개비 형태를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정핀은 구동축의 길이 방향을 따라 설치된 스프링에 의해 탄발 지지되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정핀은 고정핀 지지부에 설치되고, 상기 고정핀 지지부는 레버와 결합되며, 상기 레버의 중간부가 휠체어의 일측부에 힌지 결합되어 상기 레버를 측면 방향으로 밀거나 당김으로써 상기 고정핀을 상기 고정핀 통과공에 끼우거나 뺄 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 계단 주행이 가능한 휠체어는 상기 휠체어 바퀴를 양측에 장착한 전동 휠체어로서, 상기 휠체어 바퀴는 앞뒤 2개씩 모두 4개가 장착되고 네 바퀴 굴림 방식으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 휠체어의 진행방향 쪽의 외측면에는 계단의 존재 여부를 감지하기 위한 계단 감지 센서가 구비되고, 상기 계단 감지 센서에 의해 일정 거리 이내의 전방에 계단이 있는 것이 감지되면 자동으로 상기 고정핀이 상기 고정핀 관통공으로부터 빠지도록 하고 일정 거리 이내의 전방에 계단이 있는 것이 감지 되지 않으면 자동으로 상기 고정핀이 상기 고정핀 관통공에 끼워지도록 하는 고정핀 자동 작동부가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 휠체어의 의자부의 일측에는 의자부의 수평을 유지하는 수평 유지부가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 휠체어의 의자부는 제자리 회전이 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴에 의하면 계단이나 턱을 용이하게 넘어갈 수 있도록 운행되고, 탑승자가 탑승하는 의자부의 수평을 유지하는 수평 유지부가 형성되어 탑승자가 전동휠체어의 전복 위험의 불안감을 떨쳐 버릴 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 기존의 휠체어나 전동휠체어로 가기가 어려운 곳을 갈 수 있게 됨으로써 장애인의 이동능력을 향상시켜 줄 수 있게 되어 장애인의 사회 활동의 참여를 확대시키고 기존 생활 환경에 많은 개조가 없어도 비장애인이 활동하는 생활환경에서 자유롭게 이동할 수 있어서 사회기반시설의 개조비용이 절감되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전동 휠체어를 나타낸 사시도.

도 2a는 본 발명에 의한 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴의 바퀴틀판을 나타낸 측면도.

도 2b는 본 발명에 의한 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴의 회동부를 나타낸 측면도.

도 2c는 본 발명에 의한 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴의 고정핀을 나타낸 측면도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴를 나타낸 측면도.

도 4는 본 발명에 의한 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴를 나타낸 정면도.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 의한 계단 주행이 가능한 휠체어가 계단을 올라가는 모습을 나타낸 측면도.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 의한 계단 주행이 가능한 휠체어가 계단을 내려가는 모습을 나타낸 측면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 바퀴틀 110: 바퀴틀판

111: 중심부 112: 디딤부

113: 고정핀 관통공 200: 회동부

210: 완충고무 220: 힌지축 관통공

230: 걸림턱 300: 걸림봉

400: 힌지축 500: 토션스프링

600: 고정핀 700: 고정핀 지지부

730: 스프링 800: 레버

900: 장애물 감지센서 910: 내리막 계단 감지센서

1000: 의자부 1100: 수평유지부

1200: 구동축

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2a, 도 2b, 도 2c 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠체어 바퀴의 구성요소들을 나타낸 정면도이다.

도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바퀴틀(100)을 나타낸 것이다. 바퀴틀(100)은 동일한 형태 및 크기를 가진 한 쌍의 바퀴틀판(110)과 바퀴틀 접지면체(120)로 구성된다.

한 쌍의 바퀴틀판(110)은 서로 대응되는 형태로 마주보면서 서로 일정 거리만큼 떨어져서 평행하게 위치한다. 바퀴틀판(110)은 가운데 부분인 중심부(111)와 중심부(111)로부터 십자 형태로 바퀴의 테두리 쪽으로 길게 뻗는 일정한 폭을 가진 네개의 디딤부(112)를 포함하여 구성된다. 디딤부(112)의 폭의 중심을 따라 디딤부(112)의 길이 방향으로 뻗는 가상의 연장선은 바퀴의 중심과 일정 거리만큼 떨어져 있게 되며, 이러한 형태적 특징으로 인하여 바퀴틀판(110)은 전체적으로 바람개비 형태를 가진다.

중심부(111)는 휠체어의 구동축(1200)과 연결되는 부분으로서 구동축(1200)에 연결되어 구동축(1200)과의 결합을 가능하게 하는 8개의 결합 볼트(114)가 바퀴의 중심으로부터 일정 거리만큼 떨어진 부위에 일정한 간격을 두고 결합된다. 또한 중심부(111)의 네 모서리 각각에는 고정핀 관통공(113)이 형성된다.

걸림봉(300)은 양 말단이 한 쌍의 바퀴틀판(110)의 한 가운데 각각에 연결되어 수평 방향으로 바퀴 내부를 가로지르는 부재이고, 힌지축(400)은 양 말단이 한 쌍의 서로 마주보는 디딤부(112) 안쪽 면 중 바퀴 테두리와 인접한 부분 각각에 연결되어 수평 방향으로 바퀴 내부를 가로지르는 부재이다.

한 쌍의 바퀴틀판(110) 사이의 공간은 가운데의 걸림봉(300)과 힌지축(400)들 외에는 어떠한 것도 없는 빈 공간이다. 한 쌍의 바퀴틀판(110)을 서로 이어주는 부분은 걸림봉(300)과 바퀴의 접지면의 일부에 해당되는 부분들인 바퀴틀 접지면체(120)들 뿐이다. 바퀴틀 접지면체(120)는 디딤부(112) 중 바퀴의 테두리에 해당하는 가장자리 모서리와 수직하게 연결되는 부분으로서 모두 4개가 구비되고 원호면을 이룬다.

힌지축(200)은 하나의 바퀴틀판(110)에 구비된 디딤부(112)의 개수만큼 구비되는 것으로서 본 실시 예에서는 모두 4개가 구비된다.

도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회동부(200)를 나타낸 것이다.

회동부(200)는 힌지축(400)에 회동 가능하게 결합하는 부재로서, 힌지축(400)이 관통할 수 있도록 힌지축 관통공(220)이 형성된다. 회동부(200) 중 힌지축(400)에 결합되는 부분은 한 쌍의 바퀴틀판(110) 사이의 공간에 삽입되고, 그 외의 부분도 한쌍의 바퀴틀판(110) 사이의 공간에 삽입 가능하도록 그 폭이 한 쌍의 바퀴틀판(110) 사이의 거리보다 짧다.

회동부(200)는 그 일부가 바퀴의 접지면의 일부에 해당될 수 있도록 원호면을 형성하며, 회동부(200) 중 회동부(200)의 원호면의 한쪽 끝과 인접한 안쪽 부위에는 힌지축(400)과 결합되기 위한 힌지축 관통공(220)이 형성되고 회동부의 원호면의 다른 한쪽 끝에는 바퀴틀 접지면체(120)의 안쪽 면에 걸리기 위한 부분인 걸림턱(230)이 구비된다.

바퀴틀 접지면체(120)와 회동부(200) 각각의 바퀴의 접지면에 해당되는 면에는 자동차의 타이어의 역할을 하는 고무가 덧대어지는데, 본 발명의 바퀴의 접지면은 계단에 닿은 상태에서 어느 정도 슬립이 일어날 수 있어야 하므로 마찰이 크게 일어나는 연한 고무보다는 어느 정도 단단한 고무가 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 회동부(200) 중에서 도 3b에 도시된 것과 같이 회동부(200)가 걸림봉(300)에 걸린 상태일 때 걸림봉(300)과 직접적으로 닿는 부위의 표면에는 완충 고무(210)가 결합된다.

도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정핀(600)을 나타낸 것이다.

고정핀(600)은 바퀴틀판(110)의 고정핀 관통공(113)을 관통하여 바퀴의 내부로 삽입되어 회동부(200)의 안쪽 모서리가 고정핀(600)에 걸려서 회동부(200)가 움직이지 못하도록 하기 위한 것이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠체어 바퀴를 나타낸 것으로서, 도 3a는 바퀴가 완전히 원형을 이루고 있을 때의 모습을 나타낸 것이고, 도 3b는 바퀴의 회동부(200) 하나가 접혀져서 안쪽으로 들어간 모습을 나타낸 것이다.

도 3a에 도시된 것과 같이, 네 개의 회동부(200)가 네 개의 힌지축(400) 각각에 힌지 운동이 가능하도록 결합됨으로써 원형의 바퀴 형태를 이루게 된다. 네 개의 회동부(200) 중 서로 대각선 방향으로 위치하는 회동부(200)끼리는 바퀴의 중심을 기준으로 서로 대칭되는 형태를 이루도록 구성된다. 회동부(200)와 힌지축(400)의 결합 관계는 회동부(200)의 원호면에 외력이 가해졌을 때 회동부(200)의 힌지축(400)을 중심으로 하는 회전 방향이 바퀴의 구동축(1200)의 회전 방향과 같아야 한다는 것이다.

힌지축(400)에는 토션 스프링(500)이 설치되는데 토션 스프링(500) 중에서 코일 형태를 이루는 부분은 힌지축(400) 둘레에 감기며, 토션 스프링(500)의 양쪽 말단 각각은 길게 뻗는데 이 길게 뻗은 부분 중 하나는 바퀴틀 접지면체(120)의 안쪽 면에 닿아서 지지되고 다른 하나는 회동부(200)의 원호면 안쪽 면에 닿아서 지지된다.

고정핀(600)이 고정핀 관통공(113)에 삽입된 상태에서는 회동부(200)의 안쪽 가장자리부가 고정핀(600)에 닿아서 걸려 있게 되어 안쪽으로 들어오도록 힌지 운동을 할 수가 없다.

고정핀(600)이 고정핀 관통공(113)에서 빠져 있는 상태에서는 회동부(200)가 외력을 받으면 힌지축(400)을 축으로 회전이 가능한데, 도 3b에 도시된 것과 같이 회동부(200) 중 하나에 바깥쪽에서 누르는 힘이 가해지면 눌린 회동부(200)는 힌지축(400)을 축으로 하여 안쪽으로 힌지 운동을 하게 되며 이로써 회동부(200)는 한 쌍의 바퀴틀판(100) 사이 공간으로 들어오게 된다. 회동부(200)가 바퀴 안쪽 방향으로 움직일 수 있는 최대 범위는 회동부(200)의 안쪽 가장자리부가 도 3b에 도시된 것과 같이 걸림봉(300)에 닿아 걸리게 될 때까지다. 회동부(200)가 걸림봉(300)에 닿은 상태에서는 도 3b에 도시된 것과 같이 바퀴를 측면에서 바라볼 때 중심각이 직각인 부채꼴 형태의 텅 빈 부분이 생기게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정핀, 고정핀 지지부 및 레버를 정면에서 바라본 모습이다.

고정핀(600)은 바퀴 안쪽의 바퀴 구동축(1200) 둘레를 감싸는 고정핀 지지부(700)에 설치된다. 고정핀 지지부(700)는 구동축(1200)의 길이 방향을 따라 바퀴 방향으로 이동하거나 바퀴의 반대 방향으로 이동하도록 설치되며 고정핀 지지부(700)는 구동축(1200) 둘레를 감싸는 원통형의 부재(710)와 원통형의 부재(710)의 양 말단 중 바퀴와 가까운 부분의 말단에 결합되는 정사각형의 판형 부재(720)를 포함하여 구성된다. 이 중에서 판형 부재(720)의 네 귀퉁이에 각각 하나씩 모두 4개의 고정핀(600)이 결합되며, 각 고정핀(600)은 스프링의 탄발력을 받도록 탄설 지지된다.

이러한 구성으로 인하여 고정핀 지지부(700)가 바퀴 쪽으로 밀착되도록 이동되는 순간 고정핀(600)이 단번에 고정핀 관통공(113)에 삽입되지 않고 바퀴틀판(110)의 중심부의 바깥면에 닿게 되는 경우 고정핀(600)과 닿아있는 스프링(730)이 수축하게 되고 바퀴의 회전으로 인해 고정핀 관통공(113)이 고정핀(600)이 들어갈 수 있도록 되는 순간에 고정핀(600)이 스프링(730)이 미는 힘에 의해 고정핀 관통공(113)에 자동적으로 삽입될 수 있어서 항상 고정핀(600)이 고정핀 관통공(113)에 삽입되도록 한다.

고정핀 지지부(700) 중 원통형 부재(710)에는 걸림홈(711)이 원통형 부재(710)를 빙 두르면서 패여 있고, 레버(800)의 하단부는 두 갈래로 갈라져 있으며 두 갈래로 갈라져 있는 레버(800)의 하단부 각각이 원통형 부재(710)의 양 측에서 걸림홈(711)에 삽입되어 있다. 한편, 레버(800)의 중간부는 휠체어의 일측부의 힌지부(810)에 힌지 결합되어 있어 레버(800)의 윗부분을 잡고 안쪽으로 당기면 레버(800)가 힌지 운동을 함으로써 고정핀(600)이 바퀴 쪽으로 이동되고 레버(800)의 윗부분을 잡고 바깥쪽으로 밀면 레버(800)가 힌지 운동을 함으로써 고정핀(600)이 바퀴의 반대 쪽으로 이동된다. 레버(800)는 고정핀 지지부(700)와 고정 결합되어 있지 않고 분리된 채로 걸림홈(711)에 삽입되어 있는 것이므로 바퀴가 회전되면 고 정핀 지지부(700)는 함께 회전되나 레버(800)는 바퀴나 고정핀 지지부(700)와 함께 회전되지 않는다. 레버(800)를 밀고 당기는 것은 휠체어의 장애물 감지 센서(900)와 연계되어 필요시 자동으로 조작되도록 구성하는 것이 바람직하다.

도 5a 내지 도 5d 및 도 6a 내지 도 6d는 상기와 같이 구성된 휠체어 바퀴를 장착한 휠체어를 나타낸 것이다.

휠체어는 모터 구동에 의해 전진 또는 후진하는 전동 휠체어로서 전륜 2개, 후륜 2개가 장착된 4륜 구동 방식의 휠체어이다. 바퀴를 네 개 장착한 이유는 바퀴가 두 개인 것보다 계단을 오르내리는 데 있어서 더욱 안정적이기 때문이다.

휠체어의 의자부(1000)는 180° 회전이 가능하도록 구성되고, 의자부(1000)의 수평을 유지하는 수평유지부(1100)가 의자부(1000)의 일측에 구비된다. 수평유지부(1100)는 노면의 기울기를 휠체어의 차체 및 의자수평센서가 감지를 하면, 해당되는 기울어짐을 해소하기 위하여 수평모터를 의자수평센서가 수평을 재인식할 때까지 작동시켜서 수평기어의 중심축을 기준으로 회전하게 됨으로써 의자부(1000) 및 탑승자의 무게중심을 상향 또는 하향 기울기 반대편으로 저절로 이동하게 되어 휠체어의 전도를 방지하는 역할을 담당하게 한다. 그러나 상기와 같은 수평유지부(1100)의 구성은 하나의 예시일 뿐이고 다른 구조의 적용이 얼마든지 가능하다.

도 5a는 평지를 운행중인 휠체어를 나타낸 것으로서, 평지 운행 중에는 고속으로 기어가 작동되며 수평 유지부(1100)가 의자부(1000)를 수평으로 맞추어준다.

도 5b는 계단 승강 직전의 휠체어를 나타낸 것으로서, 계단에 접근하기 전 약 50cm 전에 휠체어의 전면부에 부착된 장애물 감지센서(900)가 작동되며 기어가 저속으로 전환된다. 약 20cm 전에는 접이식 바퀴의 고정핀(600)이 빠져 계단을 오를 수 있게된다.

도 5c는 계단 승강 중인 휠체어를 나타낸 것으로서, 계단 승강 중에는 의자부(1000)가 앞으로 기울어져 수평으로 유지된다. 이때에는 계단에 닿는 회동부(200)마다 걸림봉(300)에 닿을 때까지 바퀴 안으로 접혀 들어가서 수평하게 앞으로 뻗은 디딤부(112)의 하단이 계단의 상면을 구를 수 있게 된다.

도 5d는 계단 승강이 완료된 휠체어를 나타낸 것으로서, 의자부(1000)가 다시 제 위치로 돌아오고 바퀴에 고정핀(600)이 끼워져 바퀴가 평지 모드로 바뀐다.

도 6a는 계단 하강 전인 휠체어를 나타낸 것으로서, 의자부(1000)가 계단을 오를때에 비해서 제자리에서 180° 회전한 상태로 있게 되며, 휠체어의 후면부에 부착된 내리막 계단 감지 센서가 작동하면 기어가 저속으로 변경되고 계단 바로 직전에 바퀴의 고정핀(600)이 빠진다.

도 6b는 계단 하강 중인 휠체어를 나타낸 것으로서, 내려오는 동안 의자부(1000)는 수평을 유지한다.

도 6c는 계단 하강이 완료된 휠체어를 나타낸 것으로서, 의자는 원위치로 되며 바퀴의 고정핀(600)은 앞바퀴와 뒷바퀴가 순차적으로 고정핀(600)에 의해 잠기며, 고속으로 기어가 전환된다.

도 6d는 평지 운행 중인 휠체어를 나타낸 것으로서, 감지센서가 계단이나 장애물 여부를 확인하며 주행한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (11)

1. 휠체어의 바퀴를 회전시키기 위한 구동축과 연결되는 바퀴의 중심부와 상기 중심부에 결합되어 상기 중심부로부터 바퀴의 테두리 방향으로 일정한 길이만큼 길게 뻗으며 바퀴의 중심을 기준으로 서로 일정한 각도를 이루면서 배치되는 다수 개의 디딤부를 포함하여 구성되고, 다수 개의 고정핀 관통공이 형성되며, 한 쌍이 서로 일정한 간격을 두고 서로 대응되는 형태로 마주보도록 평형하게 위치하는 동일 형태 및 크기를 가지는 한 쌍의 바퀴틀판;

   바퀴의 접지면의 일부에 해당하는 원호면을 이루는 부분으로서, 양 가장자리 측변이 서로 마주보는 한 쌍의 상기 디딤부들 중 바퀴의 테두리의 일부가 되는 모서리들에 연결되는 다수 개의 바퀴틀 접지면체;

   양 말단이 서로 마주보는 한 쌍의 상기 디딤부의 안쪽 면들마다 결합되어 수평 방향으로 바퀴 내부를 가로지르는 다수 개의 힌지축;

   양 말단이 한 쌍의 상기 바퀴틀판의 안쪽면 각각에 연결되어 수평 방향으로 바퀴 내부를 가로지르는 걸림봉;

   바퀴축의 길이 방향을 따라 양 방향으로 이동 가능하도록 휠체어에 설치되고, 바퀴 방향으로 이동되어 상기 고정핀 관통공을 관통하여 바퀴 내부로 유입되거나 바퀴 반대 방향으로 이동되어 상기 고정핀 관통공과 분리될 수 있는 고정핀;

   일부가 서로 마주보는 한 쌍의 상기 바퀴틀판 사이에 끼워져 바퀴의 접지면으로부터 바퀴의 중심을 향하는 방향의 외력을 받으면 상기 힌지축을 중심으로 바퀴의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전 운동이 가능하도록 상기 힌지축과 힌지 결합됨으로써 상기 고정핀이 상기 고정핀 관통공과 분리된 상태에서 바퀴의 접지면으로부터 바퀴의 중심을 향하는 방향의 외력을 받으면 상기 힌지축을 중심으로 회전되어 상기 한 쌍의 바퀴틀판 사이로 유입되고, 상기 고정핀이 상기 고정핀 관통공에 결합된 상태에서는 바퀴의 접지면과 수직한 방향의 외력을 받더라도 상기 고정핀에 걸려서 움직이지 못하며 이 상태에서 외부면의 일부가 바퀴의 접지면의 일부에 해당되도록 원호면을 가지는 다수 개의 회동부; 및

   상기 힌지축 둘레에 감기고 한쪽 말단부는 상기 회전부의 내측면에 닿아 지지되고 다른 한쪽 말단부는 상기 바퀴틀 접지면체에 닿아 지지됨으로써 상기 회동부에 바퀴의 접지면과 수직한 방향의 외력이 가해지지 않은 상태에서는 상기 회동부의 외부면의 일부가 바퀴의 접지면의 일부에 해당되는 상태로 유지되도록 하는 토션 스프링을 포함하여 구성되는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴.
2. 제1항에 있어서,

   상기 바퀴틀 접지면체와 상기 회동부 각각의 바퀴의 접지면에 해당되는 면에는 고무가 덧대어지는 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 회동부 중 상기 걸림봉에 걸릴 때 상기 걸림봉과 접하는 부위에는 완충 고무가 덧대어지는 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 디딤부의 개수는 4개이며 상기 바퀴틀판은 바람개비 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 고정핀은 구동축의 길이 방향을 따라 설치된 스프링에 의해 탄발 지지되는 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 고정핀은 고정핀 지지부에 설치되고, 상기 고정핀 지지부는 레버와 결합되며, 상기 레버의 중간부가 휠체어의 일측부에 힌지 결합되어 상기 레버를 측면 방향으로 밀거나 당김으로써 상기 고정핀을 상기 고정핀 통과공에 끼우거나 뺄 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 휠체어 바퀴.
7. 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 휠체어 바퀴를 양측에 장착한 전동 휠체어인 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 휠체어.
8. 제7항에 있어서,

   상기 휠체어 바퀴는 앞뒤 2개씩 모두 4개가 장착되고 네 바퀴 굴림 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 휠체어.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,

   상기 휠체어의 진행방향 쪽의 외측면에는 계단의 존재 여부를 감지하기 위한 계단 감지 센서가 구비되고, 상기 계단 감지 센서에 의해 일정 거리 이내의 전방에 계단이 있는 것이 감지되면 자동으로 상기 고정핀이 상기 고정핀 관통공으로부터 빠지도록 하고 일정 거리 이내의 전방에 계단이 있는 것이 감지 되지 않으면 자동으로 상기 고정핀이 상기 고정핀 관통공에 끼워지도록 하는 고정핀 자동 작동부가 구비되는 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 계단 주행이 가능한 휠체어.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서,

    상기 휠체어의 의자부의 일측에는 의자부의 수평을 유지하는 수평 유지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 휠체어.
11. 제7항 또는 제8항에 있어서,

    상기 휠체어의 의자부는 제자리 회전이 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 계단 주행이 가능한 휠체어.