WO2013141445A1 - 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠 - Google Patents

수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠 Download PDF

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WO2013141445A1
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wheel
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plate
reverse prevention
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이승흥
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    • A61G5/10—Parts, details or accessories
    • A61G5/1054—Large wheels, e.g. higher than the seat portion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion

Definitions

  • the present invention relates to a two-speed wheel including a transmission of a manual wheelchair, and more particularly, to a two-wheel including a transmission of a manual wheelchair to easily climb the uphill by direct manipulation without the help of others. .
  • the wheelchair can be manufactured in various structures according to the user's personal needs and the type of disability, the size is divided into adults and children according to who uses, divided into indoor and outdoor according to the place of use, and operation Depending on the method, it is divided into manual type and electric type.
  • the suitability of the wheelchair should consider the patient's physical condition, safety, diagnosis, prognosis, movement technology, propulsion methods, etc., and should also be easy to fold and push, and should also consider the movement of brakes and footrests.
  • the slope of the ramp that the wheelchair can climb is regulated by 3 degrees for the general purpose and the maximum slope of about 5 degrees, but the length of the ramp should not be more than 6 m. I'm putting it.
  • the present invention has been made in view of the above, and is equipped with a transmission having a planetary gear set capable of driving the wheels with a force of 1/2 to 1/3 to the wheel shaft of the wheelchair, integral with the wheel of the wheelchair
  • a transmission having a planetary gear set capable of driving the wheels with a force of 1/2 to 1/3 to the wheel shaft of the wheelchair, integral with the wheel of the wheelchair
  • the first hand rim which can be used for normal driving operation
  • it is provided with a second hand rim that can be operated when driving on a slope.
  • the first hand rim is used for driving in one step.
  • the second hand rim is operated to move in two stages, and the gear is shifted with the planetary gear set so that the wheels can be driven forward with only 1/2 to 1/3 of the force.
  • the reverse prevention function is activated to reverse the ramp.
  • the present invention for achieving the above object is a wheel for wheelchair; A first hand rim installed on an inner ring of the wheel for wheelchair to manually perform a driving operation; A transmission installed at a fixed shaft at the center of the wheel; A second hand rim mounted to the transmission, the second hand rim being operated by a user to directly input power to the transmission;
  • the transmission includes an outer housing to which the spokes of the wheel for the wheelchair are connected; A ring gear integrally formed on the inner diameter surface of the outer housing;
  • An input element body having a sun gear formed on an outer diameter surface of the inner end, a mounting hole for connection with a second hand rim formed on an outer circumferential surface of the outer end, and an integrally formed hollow end projecting outwardly in the center of the outer end;
  • a planetary power transmission gear meshing with the ring gear while being rotatably supported by a ring structure inserted into and fixed to both ring gears of the outer housing; A rotational planetary gear that is rotatably supported by the ring structure and
  • the reverse prevention plate according to the present invention includes: a base plate having a rectangular plate shape, a mounting end protruding integrally at both ends of the base plate, and mounted at an opening inlet of the hollow end, and extending from one side of the rear end of the base plate, Characterized in that it consists of a reverse prevention stage disposed between the projections.
  • the base plate is arranged to be concentric with the center of the fixed shaft, the reverse prevention end is characterized in that arranged between the projection while forming an eccentricity with the center of the fixed shaft.
  • both ends of the inner end of the opening formed on the upper surface of the hollow end is characterized in that the mounting groove of the wedge cross-section is further mounted to the mounting end of the reverse prevention plate.
  • the outer diameter surface of the hollow end is a reverse prevention cover body is mounted to the front and rear, and the inner pressure surface of the reverse prevention cover body is integrally attached to the elastic pressing end to stand at the inclination angle of the mounting groove by pressing the reverse prevention plate.
  • the support plate is bolted to the mounting hole of the input element, characterized in that the second hand rim for the shift driving operation is mounted on the outer peripheral surface of the support plate.
  • the present invention provides the following effects.
  • the transmission is equipped with a planetary gear set on the wheel axle of the wheelchair, and the second hand rim which can be operated when driving on a slope connected with the planetary gear set to hold and push the second hand rim 1/2 With only a force of 1/3 to 1/3, the wheel can be easily driven forward based on the torque increase and deceleration of the transmission.
  • the forward driving may be made by the operation of holding and pushing the first hand rim connected to the wheel for the wheelchair.
  • the wheel when the wheel is moved by operating the reverse prevention cover body when driving on the ramp using the transmission, the wheel is prevented from reversing immediately even when the second hand rim is released, thereby further increasing safety and convenience for driving on the ramp of the wheelchair. Can be.
  • FIG. 1 and 2 is a perspective view showing a transmission device for a wheelchair according to the present invention
  • Figure 3a and Figure 3b shows a transmission for a wheelchair according to the invention
  • Figure 3a shows a normal (flat) operating state
  • Figure 3b is a cross-sectional view showing a shift operation state when driving on a ramp
  • FIG. 4 is a front view showing the gear meshing state of the transmission for wheelchairs according to the present invention.
  • FIG. 5 and 6 are perspective views illustrating a state of a two-speed wheel including a transmission for a wheelchair according to the present invention
  • Figure 7 is a cross-sectional view illustrating the allowable movement of the backward prevention plate during the forward driving, while driving the ramp of the wheelchair transmission apparatus according to the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the backward blocking operation of the backward prevention plate at the time of driving forward at the ramp of the wheelchair transmission apparatus according to the present invention.
  • the present invention is equipped with a transmission having a planetary gear set on the wheel shaft of the wheelchair, based on the torque increase and deceleration operation of the transmission with only 1/2 to 1/3 of the force to hold and push the second hand connected to the transmission when driving on a slope
  • the wheels can be easily driven forward to increase the climbing ability of the ramps two to three times with the same arm force, and the backward prevention function works even if the user releases his hand briefly from the hand rim while driving the wheelchair forward.
  • the main point is to prevent the wheelchair from slipping in the backward direction of the ramp.
  • first hand rim 15 for normal driving operation is integrally connected to the inner ring of the wheel 10 for wheelchairs as shown in FIGS. 1 and 2, and FIGS. 5 and 6.
  • a separate transmission is mounted on the central fixed shaft of 10), and at the same time, a second hand rim 18 for directly operating power by a user is connected to the transmission.
  • both ends of the cylindrical outer housing 20 is provided, the outer end portion of the outer housing 20, the mounting end formed with a plurality of wheel fitting holes 26 at equal intervals ( 24) is integrally formed.
  • each of the spokes 12 connected to the inner end of the wheel 10 for the wheelchair 10 is integrally fixed to the wheel fitting hole 26 formed in the mounting end 24 of the outer housing 20.
  • the ring gear 22 is integrally formed along the circumferential direction on the inner diameter surface of the outer housing 20, and preferably, the ring gear 22 has a center in the entire width section of the inner diameter surface of the outer housing 20. It is formed on the area side.
  • the input element 30 is inserted into and mounted from the outside of the outer housing 20.
  • the input element 30 is a structure for initial torque input when driving on a slope, and the sun gear 32 facing the ring gear 22 on the outer diameter surface of the inner end thereof is provided.
  • the outer circumferential surface of the outer end is provided with a mounting hole 34 for connection with the second hand rim 18 which serves as a user's driving operation knob during shifting (when running at an inclined slope).
  • the hollow end 36 is further protruded is provided with a structure formed integrally.
  • the ring structure 40 is inserted and fixed to both ring gear 22 of the outer housing 20, the ring structure 40 is formed in a ring shape to support the planetary gear.
  • the power transmission planetary gear 42 is rotatably supported by the ring structure 40 and meshes with the ring gear 22, and the turning planetary gear 44 is rotatably rotated by the ring structure 40. While being supported, it is engaged with the sun gear 32 and the planetary gear 42 for power transmission at the same time.
  • the reason for adopting two types of planetary gears is that a force for forward driving is input through the input element 30 during driving on the slope and the sun gear 32 is adopted. Is rotated in the forward travel direction, the ring gear 22, which is an output gear, can also be rotated in the same forward travel direction.
  • the direction of switching the rotation direction of the ring gear 22 is the same as the forward traveling rotation direction of the sun gear 32.
  • the conversion planetary gear 44 is adopted.
  • the fixed shaft 50 is arranged across the center of the input element 30 and the ring structure 40, the inner end of the fixed shaft 50 is fixed integrally to the wheelchair frame 14, A plurality of protrusions 52 are integrally formed at the outer end along the circumferential direction.
  • a rectangular opening 37 is formed in the upper surface of the hollow end 36, the opening 37 for the reverse prevention that allows the forward direction rotation of the input element body 30, while blocking the reverse direction rotation
  • the plate 60 is mounted.
  • the anti-retraction plate 60 protrudes integrally from both ends of the base plate 62 having a rectangular plate shape arranged in the opening 37 and the front end of the base plate 62.
  • a reverse prevention stage 66 extending between the mounting end 64 mounted above the opening 37 of the opening 36 and the protrusion 52 of the fixed shaft 50 extending from one side of the rear end of the base plate 62. It is provided with an integrated structure.
  • both ends of the inner end of the opening 37 formed on the upper surface of the hollow end 36 is formed with a groove 38 of the wedge cross section on which the mounting end 64 of the anti-retraction plate 60 is mounted.
  • the inclined surface of the mounting groove 38 is formed to be inclined downward from the outside inward.
  • the base plate 62 and the reverse prevention end 66 of the reverse prevention plate 60 are inserted into the opening 37 of the hollow end 36 so that the base plate 62 is the outer circumferential surface of the fixed shaft 50.
  • the mounting end 64 is mounted to the mounting groove 38, and also the reverse prevention stage 66 is arranged between the projections 52 of the fixed shaft 50.
  • the base plate 62 is arranged to be concentric with the center of the fixed shaft 50
  • the reverse stop 66 is the projection of the fixed shaft 50 while forming an eccentricity with the center of the fixed shaft 50
  • the bottom surface of the reverse prevention stage 66 is in a state slightly floating from the outer diameter surface between the projections 52 of the fixed shaft 50.
  • the reverse prevention cover body 70 is mounted on the outer diameter surface of the hollow end 36 so as to be able to move forward and backward.
  • a male thread (39) is formed at the outer diameter surface end of the hollow end (36), and a female thread (74) is screwed with the male thread (39) at the inner diameter surface end of the reverse cover (70).
  • a female thread (74) is screwed with the male thread (39) at the inner diameter surface end of the reverse cover (70).
  • the mounting end 64 is in close contact with the inclined surface of the mounting groove 38, consequently the reverse prevention plate 60
  • the elastic pressing stage 72 is mounted integrally so that) is set at the inclined surface angle of the mounting groove 38.
  • a disc-shaped support plate 16 is fastened by bolts to the mounting hole 34 of the input element 30, and a second shift driving operation that can be held by a user by the user on the outer circumferential surface of the support plate 16.
  • the hand rim 18 is assembled integrally.
  • the rear end portion of the reverse prevention plate 60 that is, the reverse prevention end 66 is lifted up while being spaced apart from the protrusion 52 of the fixed shaft 50, and eventually the reverse prevention end 66. And interference between the protrusions 52 of the fixed shaft 50 do not occur at all.
  • the wheel 10 connected to the first hand rim 15 makes a cloud movement in the forward direction, thereby driving the wheelchair forward.
  • This is made, on the contrary, if the user sitting on the wheelchair to hold the first hand rim (15) and pushed to the rear, the wheel 10 is connected to the first hand rim (15) to the cloud movement in the backward direction, Reverse travel is made.
  • the anti-retraction plate 60 including the input element 30 together with the wheel 10 also rotates in the reverse direction, but as shown in FIG. 3A, the anti-retraction plate 60 is shown. Is obliquely erected so that no interference between the reverse prevention stage 66 and the projection 52 of the fixed shaft 50 is not generated at all, the backward running of the wheelchair is made easy.
  • the sun gear 32 formed at the inner end of the input element 30 is in the forward direction.
  • the hollow end 36 formed at the outer end also rotates in the forward direction.
  • the backward preventing plate 60 is also rotated in the forward direction with the input element 30, at the same time shown in Figure 7 As the projection 52 of the fixed shaft 50 slides in close contact with the bottom surface of the reverse prevention stage 66 of the reverse prevention plate 60, the projection 52 of the fixed shaft 50 eventually retracts. Since the backward prevention end 66 of the prevention plate 60 is not restrained, the forward direction rotation of the input element 30 is easily performed.
  • the transmission gear planetary gear 42 is rotated in the forward direction of the input element body 30 by the rotation direction switching operation of the rotational planetary gear 44 engaged with the sun gear 32 at the same time. Is rotated in the same forward direction as the sun gear 32, and the ring gear 22 in the outer housing 20 which is subsequently engaged with the power transmission planetary gear 42 rotates in the forward direction, resulting in an external housing 20 At the same time as to rotate in the forward direction, the wheel 10 connected by the outer housing 20 and the spokes 12 is rotated in the forward direction, the wheelchair forward running on the ramp is made.
  • the wheel 10 including the input element 30 does not rotate in the reverse direction, thereby increasing user convenience.
  • wheelchair frame 15 first hand rim

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Description

수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠
본 발명은 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 남의 도움없이 본인의 직접 조작만으로 오르막길을 용이하게 올라갈 수 있도록 한 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠에 관한 것이다.
일반적으로, 휠체어는 사용자의 개인적인 요구 및 장애의 형태에 따라 다양한 구조로 제작될 수 있으며, 누가 사용하느냐에 따라 성인용과 아동용으로 크기를 구분하고, 사용장소에 따라 실내용과 실외용으로 구분되며, 그리고 작동 방법에 따라 수동형과 전동형으로 구분된다.
휠체어의 적합성 여부는 환자의 신체적 상태, 안전성, 진단, 예후, 이동기술, 추진 방법 등을 고려하여야 하고, 또한 접기가 쉽고 밀기가 쉬워야 하며, 브레이크 및 발판 등의 움직임 여부 등도 고려하여야 한다.
대부분의 휠체어를 추진하는 동작은 다른 사람이 밀어주지 않는 한 본인이 바퀴와 일체로 연결된 림부분을 손으로 쥔 상태에서 반복적으로 밀어주는 동작으로 이루어진다.
그러므로, 휠체어 제작시 장애인 또는 환자의 신체적 특성을 고려하여 이동에 불편함이 없어야 함은 물론, 경사로에서도 무리한 힘없이 올라갈 수 있는 편의성이 고려되어야 한다.
그러나, 기존의 수동 휠체어는 바퀴 휠의 림에 일체로 장착된 핸드림(hand rim)을 손으로 밀어주는 구동 동작을 취함에 따라, 휠체어가 변속됨없이 1:1의 힘으로 전진 구동하게 되므로, 각종 시설 및 건물(행정부서, 주민센터, 학교, 사무실 등)과 같은 입구에서 내부로 들어가는 경사로를 올라가는데 매우 큰 불편함을 느낄 수 밖에 없다.
대개, 휠체어가 올라갈 수 있는 경사로의 기울기는 일반적인 목적에서는 3도, 최대의 경사는 5도 정도로 규정하고 있지만, 경사로의 길이도 6m 이상이 되지 않도록 하고, 6m를 넘는 경우에는 잠시 쉴 수 있는 계단참을 두도록 하고 있다.
그러나, 건축법상으로는 장애인을 위한 시설 규정이 보장되어 있지만, 아직까지 법적 기준에 부적합한 경사로가 너무 많아 장애인 또는 환자 본인 입장에서 경사로를 올라가는데 큰 불편함을 느낄 수 밖에 없는 문제점이 있다.
물론, 전동식 휠체어의 경우에는 경사로를 무난하게 올라갈 수 있지만, 가격이 매우 비싼 단점이 있고, 또한 공공시설(병원, 요양시설 등)에서 모든 휠체어를 전동식으로 채택하기에는 단가가 너무 비싼 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 휠체어의 바퀴축에 1/2 내지 1/3의 힘만으로 바퀴를 구동시킬 수 있는 유성기어세트를 갖는 변속기를 장착하고, 휠체어의 바퀴와 일체로 연결되어 평상시 주행 조작을 할 수 있는 제1핸드 림 이외에 경사로 주행시 조작할 수 있는 제2핸드 림을 설치하여, 평지와 같은 평상시 주행시에는 제1핸드림을 이용하여 1단으로 주행을 하고, 경사로 주행시에는 2단으로 주행하기 위하여 제2핸드 림을 조작하여 유성기어세트를 갖는 변속기의 변속이 이루어지면서 1/2 내지 1/3의 힘만으로도 바퀴를 전진 구동시킬 수 있도록 함으로써, 동일한 팔의 힘으로 경사로 등판 능력을 2배 내지 3배 증대시킬 수 있고, 전진 구동 중 사용자가 핸드림으로부터 잠깐씩 손을 놓더라도 후진방지 기능이 작동하여 경사로의 후진방향으로 미끄러지지 않아 안전성을 제공할 수 있는 수동 휠체어용 변속장치를 포함한 2단 휠을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 휠체어용 바퀴와; 휠체어용 바퀴의 내륜에 설치되어서 주행 조작을 수동으로 하기 위한 제1핸드 림과; 바퀴의 중앙부쪽 고정샤프트에 설치된 변속기와; 변속기에 장착되어서 사용자가 변속기에 직접 동력을 입력하도록 조작되는 제2핸드 림이 구비되되; 변속기는, 휠체어용 바퀴의 바퀴살이 연결되는 외부하우징과; 외부하우징의 내경면에 일체로 형성되는 링기어와; 내측단의 외경면에 선기어가 형성되고 외측단의 외주면에는 제2핸드 림과의 연결을 위한 장착홀이 형성되며, 외측단 중앙부에는 외부로 돌출되는 중공단이 일체로 형성된 입력요소체와; 외부하우징의 링기어 양쪽에 삽입 고정되는 링구조체에 회전 가능하게 지지되면서 링기어에 맞물리는 동력전달용 유성기어와; 상기 링구조체에 회전 가능하게 지지되면서 선기어 및 동력전달용 유성기어에 동시에 맞물리는 방향전환용 유성기어와; 내측단은 휠체어 프레임에 고정되고, 외측단부에는 원주방향을 따라 다수개의 돌기가 일체로 형성된 구조로서, 입력요소체 및 링구조체의 정중앙을 관통하며 배열되는 고정샤프트와; 상기 중공단의 상면에 형성된 개구에 안착되어, 입력요소체의 전진 방향 회전은 허용하는 동시에 후진방향 회전은 차단하는 후진방지용 플레이트; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠을 제공한다.
본 발명에 따른 후진방지용 플레이트는: 사각판 형태의 베이스판과, 베이스판의 선단부 양쪽에 일체로 돌출 형성되어 중공단의 개구 입구에 거치되는 거치단과, 베이스판의 후단 일측으로부터 연장되어 고정샤프트의 돌기 사이에 배치되는 후진방지단으로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 베이스판은 고정샤프트의 중심과 동심을 이루며 배열되고, 상기 후진방지단은 고정샤프트의 중심과 편심을 이루면서 돌기 사이에 배열되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 중공단의 상면에 형성된 개구의 내끝단 양쪽에는 후진방지용 플레이트의 거치단이 거치되는 쐐기 단면의 거치홈이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중공단의 외경면에는 후진방지용 커버체가 전후진 가능하게 장착되고, 후진방지용 커버체의 내경면에는 후진방지용 플레이트를 눌러서 거치홈의 경사각대로 세워지게 하는 탄성가압단이 일체로 부착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입력요소체의 장착홀에는 지지판이 볼트 체결되고, 지지판의 외주면에는 변속 주행 조작용 제2핸드 림이 장착된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 휠체어의 바퀴축에 유성기어세트를 갖는 변속기를 장착하고, 경사로 주행시 조작할 수 있는 제2핸드 림을 유성기어세트와 연결 설치하여, 제2핸드 림을 잡고 밀어주는 1/2 내지 1/3의 힘만으로도 변속기의 토크 증대 및 감속 동작에 의거 바퀴를 용이하게 전진 구동시킬 수 있다.
물론, 평지 주행시에는 휠체어용 바퀴와 연결된 제1핸드 림을 잡고 밀어주는 동작에 의하여 전진 주행이 이루어질 수 있다.
특히, 변속기를 이용하는 경사로 주행시 후진방지용 커버체를 조작하여 바퀴가 전진한 다음, 제2핸드 림을 놓더라도 곧바로 바퀴가 후진하는 것을 차단해줌으로써, 휠체어의 경사로 주행을 위한 안전성 및 편의성을 더욱 증대시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 휠체어용 변속장치를 나타내는 사시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 휠체어용 변속장치를 나타내는 것으로서, 도 3a는 평상시(평지) 작동상태를 나타내고, 도 3b는 경사로 주행시 변속 작동 상태를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 휠체어용 변속장치의 기어 치합 상태를 나타내는 당면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 휠체어용 변속장치를 포함한 2단 휠의 모습을 설명하는 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 휠체어용 변속장치의 경사로 주행시 전진 주행시, 후진방지용 플레이트의 전진 허용 동작을 설명하는 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 휠체어용 변속장치의 경사로 주행시 전진 주행시, 후진방지용 플레이트의 후진 차단 동작을 설명하는 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 휠체어의 바퀴축에 유성기어세트를 갖는 변속기를 장착하여, 경사로 주행시 변속기와 연결된 제2핸드림을 잡고 밀어주는 1/2 내지 1/3의 힘만으로도 변속기의 토크 증대 및 감속 동작에 의거 바퀴를 용이하게 전진 구동시킬 수 있어 동일한 팔의 힘으로 경사로 등판 능력을 2 내지 3배 증대시킬 수 있고, 휠체어의 경사로 전진 구동 중 사용자가 핸드림으로부터 잠깐씩 손을 놓더라도 후진방지 기능이 작동하여 경사로의 후진방향으로 휠체어가 미끄러지는 것을 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
이를 위해, 첨부한 도 1 및 도 2, 그리고 도 5 및 도 6에서 보듯이 휠체어용 바퀴(10)의 내륜에 평상시 주행 조작을 위한 제1핸드 림(15)이 일체로 연결된 점 이외에, 바퀴(10)의 중앙부쪽 고정샤프트에 별도의 변속기가 장착되는 동시에 변속기에 사용자가 직접 동력을 입력 조작할 수 있는 제2핸드 림(18)이 연결된다.
상기 변속기의 일 구성으로서, 양쪽이 개방된 원통형의 외부하우징(20)이 구비되는 바, 이 외부하우징(20)의 양쪽 외주단부에는 다수의 바퀴살 끼움홀(26)이 등간격으로 형성된 장착단(24)이 일체로 형성된다.
이에, 휠체어용 바퀴(10)의 내륜에 외끝단이 일체로 연결된 각 바퀴살(12)의 내끝단이 외부하우징(20)의 장착단(24)에 형성된 바퀴살 끼움홀(26)에 끼워져 고정된다.
특히, 상기 외부하우징(20)의 내경면에 원주방향을 따라 링기어(22)가 일체로 형성되며, 바람직하게는 링기어(22)는 외부하우징(20)의 내경면의 전체 폭 구간중에서 중앙영역쪽에 형성된다.
다음으로, 상기 외부하우징(20)의 바깥쪽으로부터 그 내부에 입력요소체(30)가 삽입 장착된다.
첨부한 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 입력요소체(30)는 경사로 주행시 최초 토크 입력을 위한 구조체로서, 내측단의 외경면에 링기어(22)와 마주보는 선기어(32)가 형성되고, 외측단의 외주면에는 변속시(경사로 주행시) 사용자의 주행 조작 손잡이 역할을 하는 제2핸드 림(18)과의 연결을 위한 장착홀(34)이 형성되며, 또한 외측단 중앙부에는 바깥쪽으로 더 돌출되는 중공단(36)이 일체로 형성된 구조로 구비된다.
이때, 상기 외부하우징(20)의 링기어(22) 양쪽에 링구조체(40)가 삽입 고정되는데, 이 링구조체(40)는 링 형상으로 제작되어 유성기어를 지지하는 역할을 한다.
따라서, 동력전달용 유성기어(42)가 링구조체(40)에 회전 가능하게 지지되면서 링기어(22)에 맞물리게 되고, 또한 방향전환용 유성기어(44)가 링구조체(40)에 회전 가능하게 지지되면서 선기어(32) 및 동력전달용 유성기어(42)에 동시에 맞물리게 된다.
이렇게 유성기어를 방향전환용 유성기어(44)와 동력전달용 유성기어(42) 등 2개를 채택한 이유는 경사로 주행시 입력요소체(30)를 통해 전진 주행을 위한 힘이 입력되어 선기어(32)가 전진 주행 방향으로 회전하면, 출력기어인 링기어(22)도 같은 전진 주행 방향으로 회전될 수 있도록 함에 있다.
이에, 선기어(32)의 회전력을 링기어(22)로 전달하는 동력전달용 유성기어(42)외에 링기어(22)의 회전방향을 선기어(32)의 전진 주행 회전방향과 동일하게 전환시키는 방향전환용 유성기어(44)를 채택한 것이다.
이때, 상기 입력요소체(30) 및 링구조체(40)의 정중앙을 가로지르며 고정샤프트(50)가 배열되는데, 이 고정샤프트(50)의 내측단은 휠체어 프레임(14)에 일체로 고정되고, 외측단부에는 원주방향을 따라 다수개의 돌기(52)가 일체로 형성된다.
한편, 상기 중공단(36)의 상면에는 직사각형 형태의 개구(37)가 형성되고, 이 개구(37)에는 입력요소체(30)의 전진 방향 회전은 허용하는 동시에 후진방향 회전은 차단하는 후진방지용 플레이트(60)가 거치된다.
상기 후진방지용 플레이트(60)는 첨부한 도 1에서 보듯이, 개구(37) 내에 배열되는 사각판 형태의 베이스판(62)과, 베이스판(62)의 선단부 양쪽에 일체로 돌출 형성되어 중공단(36)의 개구(37) 입구 위에 거치되는 거치단(64)과, 베이스판(62)의 후단 일측으로부터 연장되어 고정샤프트(50)의 돌기(52) 사이에 배치되는 후진방지단(66)이 일체로 된 구조로 구비된다.
이때, 상기 중공단(36)의 상면에 형성된 개구(37)의 내끝단 양쪽에는 후진방지용 플레이트(60)의 거치단(64)이 거치되는 쐐기 단면의 거치홈(38)이 형성되는 바, 이 거치홈(38)의 경사면은 바깥쪽에서 안쪽방향으로 하향 경사지게 형성된다.
따라서, 상기 후진방지용 플레이트(60)의 베이스판(62) 및 후진방지단(66)을 중공단(36)의 개구(37)내에 삽입시켜서, 베이스판(62)이 고정샤프트(50)의 외주면에 수평 상태로 안착되도록 하고, 거치단(64)이 거치홈(38)에 거치되도록 하며, 또한 후진방지단(66)이 고정샤프트(50)의 돌기(52) 사이에 배열되도록 한다.
특히, 상기 베이스판(62)은 고정샤프트(50)의 중심과 동심을 이루며 배열되고, 상기 후진방지단(66)은 고정샤프트(50)의 중심과 편심을 이루면서 고정샤프트(50)의 돌기(52) 사이에 배열됨으로써, 후진방지단(66)의 저면은 고정샤프트(50)의 돌기(52) 사이 외경면으로부터 약간 떠있는 상태가 된다.
본 발명에 따르면, 경사로에서의 변속 주행과, 평지에서의 무변속 주행을 선택하기 위한 수단으로서, 중공단(36)의 외경면에 후진방지용 커버체(70)가 전후진 가능하게 장착된다.
바람직하게는, 상기 중공단(36)의 외경면 끝단에 숫나사산(39)을 형성하고, 후진방지용 커버체(70)의 내경면 끝단에 숫나사산(39)과 나사 결합되는 암나사산(74)을 형성하여, 나사 이송에 의하여 후진방지용 커버체(70)가 전진 또는 후진될 수 있도록 한다.
이때, 상기 후진방지용 커버체(70)의 내경면에는 후진방지용 플레이트(60)의 앞쪽 부분을 눌러서 거치단(64)이 거치홈(38)의 경사면에 밀착되도록 하여, 결과적으로 후진방지용 플레이트(60)가 거치홈(38)의 경사면 각도대로 세워지게 하는 탄성가압단(72)이 일체로 부착된다.
한편, 상기 입력요소체(30)의 장착홀(34)에는 원판 형상의 지지판(16)이 볼트로 체결되고, 이 지지판(16)의 외주면에는 사용자가 손으로 쥘 수 있는 변속 주행 조작용 제2핸드 림(18)이 일체로 조립된다.
이에, 변속 주행 조작용 제2핸드 림(18)을 잡고 밀면 변속을 위한 토크 및 힘이 지지판(16)을 통하여 입력요소체(30)로 입력된다.
여기서, 상기와 같은 구성으로 기반으로 하는 본 발명의 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠에 대한 작동 흐름을 설명하면 다음과 같다.
평상시 주행(무변속 주행)
평지 등과 같은 상황에서는 변속 주행을 하지 않고, 통상의 수동식 휠체어를 주행시키는 방법을 사용한다.
이를 위해, 첨부한 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 후진방지용 커버체(70)를 나사 이송시키면서 전진시키면 후진방지용 커버체(70)의 내경면에 부착된 탄성가압단(72)도 전진을 하면서 후진방지용 플레이트(60)의 앞쪽 부분을 가압하게 됨으로써, 후진방지용 플레이트(60)의 거치단(64)이 거치홈(38)의 경사면에 밀착되는 동시에 후진방지용 플레이트(60) 자체가 거치홈(38)의 경사면 각도대로 세워지는 상태가 된다.
따라서, 상기 후진방지용 플레이트(60)의 후단부 즉, 후진방지단(66)이 들어올려지면서 고정샤프트(50)의 돌기(52) 위쪽으로 이격 배열되는 상태가 되어, 결국 후진방지단(66)과 고정샤프트(50)의 돌기(52) 간의 간섭은 전혀 일어나지 않게 된다.
이에 따라, 휠체어에 앉은 사용자가 제1핸드 림(15)을 잡고 앞쪽으로 밀어주게 되면, 제1핸드 림(15)과 연결된 바퀴(10)가 전진 방향으로 구름운동을 하게 됨으로써, 휠체어의 전진 주행이 이루어지게 되고, 반대로 휠체어에 앉은 사용자가 제1핸드 림(15)을 잡고 뒤쪽으로 밀어주게 되면 제1핸드 림(15)과 연결된 바퀴(10)가 후진 방향으로 구름운동을 하게 됨으로써, 휠체어의 후진 주행이 이루어지게 된다.
이러한 무변속 상태에서 휠체어의 후진시, 바퀴(10)와 함께 입력요소체(30)를 비롯하여 후진방지용 플레이트(60)도 후진방향으로 회전하게 되지만, 도 3a에서보는 바와 같이 후진방지용 플레이트(60)가 비스듬하게 세워져 후진방지단(66)과 고정샤프트(50)의 돌기(52) 간의 간섭이 전혀 발생되지 않는 상태이므로, 휠체어의 후진 주행이 용이하게 이루어지게 된다.
경사로 주행(변속 주행)
경사로 주행시, 후진방지용 커버체(70)를 나사 이송시키면서 후진시키면 후진방지용 커버체(70)의 내경면에 부착된 탄성가압단(72)도 후진을 하면서 후진방지용 플레이트(60)의 뒤쪽 부분을 가압하게 됨으로써, 첨부한 도 3b에서 보는 바와 같이 거치홈(38)의 경사면 각도대로 세워져 있던 후진방지용 플레이트(60)가 수평 상태가 된다.
이어서, 휠체어에 앉은 사용자가 변속 주행 조작용 제2핸드 림(18)을 잡고 전진 방향으로 밀어주게 되면, 변속을 위한 토크 및 힘이 지지판(16)을 통하여 입력요소체(30)로 입력되면서 입력요소체(30)의 전진방향 회전이 이루어진다.
이와 동시에, 상기 입력요소체(30)가 고정 상태로 있는 고정샤프트(50)를 중심으로 전진방향으로 회전을 하게 되면, 입력요소체(30)의 내측단부에 형성된 선기어(32)가 전진방향으로 회전하는 동시에 외측단부에 형성된 중공단(36)도 전진방향으로 회전을 하게 된다.
이때, 상기 중공단(36)의 개구(37)내에 수평을 유지하면 안착된 후진방지용 플레이트(60)도 입력요소체(30)와 함께 전진방향으로 회전을 하게 되며, 동시에 첨부한 도 7에 도시된 바와 같이 고정샤프트(50)의 돌기(52)가 후진방지용 플레이트(60)의 후진방지단(66)의 저면에 밀착된 상태로 슬라이딩되므로, 결국 고정샤프트(50)의 돌기(52)가 후진방지용 플레이트(60)의 후진방지단(66)을 구속하지 않아 입력요소체(30)의 전진방향 회전이 용이하게 이루어지게 된다.
따라서, 상기 입력요소체(30)의 선기어(32)가 전진방향으로 회전하는 동시에 선기어(32)와 맞물린 방향전환용 유성기어(44)의 회전 방향 전환 동작에 의하여 동력전달용 유성기어(42)가 선기어(32)와 동일한 전진방향 회전을 하게 되고, 연이어 동력전달용 유성기어(42)와 맞물린 외부하우징(20)내의 링기어(22)가 전진방향으로 회전을 하게 되어, 결국 외부하우징(20)이 전진방향으로 회전을 하는 동시에 외부하우징(20)과 바퀴살(12)에 의하여 연결된 바퀴(10)가 전진방향으로 회전을 하게 됨으로써, 경사로에서의 휠체어 전진 주행이 이루어진다.
이렇게 사용자가 제2핸드 림(18)을 전진방향으로 밀어주는 동시에 입력요소체(30)의 선기어(32)에 입력되는 작은 힘(토크)에 의하여 방향전환용 유성기어(44) 및 동력전달용 유성기어(42)가 회전하는 동시에 링기어(22)가 전진방향으로 회전을 하는 토크 증대 효과가 발휘되므로, 결국 경사로에서 평지에 비하여 약 1/2 내지 1/3의 힘만으로 바퀴를 전진 주행방향으로 구동시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 경사로 주행시 사용자가 제2핸드 림(18)을 놓더라도 입력요소체(30)를 비롯하여 바퀴(10)가 역방향으로 회전하지 않게 되어, 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있다.
즉, 첨부한 도 8에 도시된 바와 같이, 사용자가 경사로 주행중, 제2핸드 림(18)을 놓더라도 입력요소체(30)의 중공단(36)의 개구(37)내에 수평을 유지하면 안착된 후진방지용 플레이트(60)의 후진방지단(66)이 고정샤프트(50)의 돌기(52)에 걸려서 역방향으로 회전되지 않는 상태가 된다.
결국, 경사로 주행시 휠체어의 변속 및 전진 주행이 용이하게 이루어지고, 동시에 역방향(후진) 주행이 방지되는 상태가 되므로, 휠체어의 경사로 주행을 위한 사용자의 편의성을 크게 증대시킬 수 있다.
10 : 바퀴 12 : 바퀴살
14 : 휠체어 프레임 15 : 제1핸드 림
16 : 지지판 18 : 제2핸드 림
20 : 외부하우징 22 : 링기어
24 : 장착단 26 : 바퀴살 끼움홀
30 : 입력요소체 32 : 선기어
34 : 장착홀 36 : 중공단
37 : 개구 38 : 거치홈
39 : 숫나사산 40 : 링구조체
42 : 동력전달용 유성기어 44 : 방향전환용 유성기어
50 : 고정샤프트 52 : 돌기
60 : 후진방지용 플레이트 62 : 베이스판
64 : 거치단 66 : 후진방지단
70 : 후진방지용 커버체 72 : 탄성가압단
74 : 암나사산

Claims (7)

  1. 휠체어용 바퀴(10)와;
    휠체어용 바퀴(10)의 내륜에 설치되어서 주행 조작을 수동으로 하기 위한 제1핸드 림(15)과;
    바퀴(10)의 중앙부쪽 고정샤프트에 설치된 변속기와;
    변속기에 장착되어서 사용자가 변속기에 직접 동력을 입력하도록 조작되는 제2핸드 림(18)이 구비되되;
    변속기는,
    휠체어용 바퀴(10)의 바퀴살(12)이 연결되는 외부하우징(20)과;
    외부하우징(20)의 내경면에 일체로 형성되는 링기어(22)와;
    내측단의 외경면에 선기어(32)가 형성되고, 외측단의 외주면에는 제2핸드 림과의 연결을 위한 장착홀(34)이 형성되며, 외측단 중앙부에는 외부로 돌출되는 중공단(36)이 일체로 형성된 입력요소체(30)와;
    외부하우징(20)의 링기어(22) 양쪽에 삽입 고정되는 링구조체(40)에 회전 가능하게 지지되면서 링기어(22)에 맞물리는 동력전달용 유성기어(42)와;
    상기 링구조체(40)에 회전 가능하게 지지되면서 선기어(32) 및 동력전달용 유성기어(42)에 동시에 맞물리는 방향전환용 유성기어(44)와;
    내측단은 휠체어 프레임(14)에 고정되고, 외측단부에는 원주방향을 따라 다수개의 돌기(52)가 일체로 형성된 구조로서, 입력요소체(30) 및 링구조체(40)의 정중앙을 관통하며 배열되는 고정샤프트(50)와;
    상기 중공단(36)의 상면에 형성된 개구(37)에 안착되어, 입력요소체(30)의 전진 방향 회전은 허용하는 동시에 후진방향 회전은 차단하는 후진방지용 플레이트(60);
    을 포함하는 구성을 통하여, 1단 휠이 변속장치를 포함하는 2단 휠로 개선된 것을 특징으로 하는 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 후진방지용 플레이트(60)는:
    사각판 형태의 베이스판(62)과;
    베이스판(62)의 선단부 양쪽에 일체로 돌출 형성되어 중공단(36)의 개구(37) 입구에 거치되는 거치단(64)과;
    베이스판(62)의 후단 일측으로부터 연장되어 고정샤프트(50)의 돌기(52) 사이에 배치되는 후진방지단(66);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스판(62)은 고정샤프트(50)의 중심과 동심을 이루며 배열되고, 상기 후진방지단(66)은 고정샤프트(50)의 중심과 편심을 이루면서 돌기(52) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 중공단(36)의 상면에 형성된 개구(37)의 내끝단 양쪽에는 후진방지용 플레이트(60)의 거치단(64)이 거치되는 쐐기 단면의 거치홈(38)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 중공단(36)의 외경면에는 후진방지용 커버체(70)가 전후진 가능하게 장착되고, 후진방지용 커버체(70)의 내경면에는 후진방지용 플레이트(60)를 눌러서 거치홈(38)의 경사각대로 세워지게 하는 탄성가압단(72)이 일체로 부착된 것을 특징으로 하는 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력요소체(30)의 장착홀(34)에는 지지판(16)이 볼트로 체결되고, 지지판(16)의 외주면에는 변속 주행 조작용 제2핸드 림(18)이 장착된 것을 특징으로 하는 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부하우징(20)의 양쪽 외주단부에는 다수의 바퀴살 끼움홀(26)이 등간격으로 형성된 장착단(24)이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 수동 휠체어의 변속장치를 포함한 2단 휠.
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