전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템

전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템{FRONT SUSPENSION SYSTEM FOR AN ELECTRIC WHEELCHAIR}

본 발명은 서스펜션 시스템에 관한 것이고, 더욱 자세하게는 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템에 관한 것이다.

서스펜션 시스템(suspension system)은 울퉁불퉁한 길에 의해 유발되는 차량에 대한 흔들림이나 충격을 감소시켜 승객이 편안하게 하기 위한 충격흡수 장치 및 링크들을 일반적으로 구비한다.

도 1은 전동 휠체어(C1)가, 베어링 표면(G) 상에서, 전방 충격 흡수기(C13)를 각각 구비하는 2개의 전방 휠 리테이너(C12)에 고정된 전동 휠체어(C1)의 프레임(C11)의 전방 단부로, 또 후방 충격 흡수기(C15)를 각각 구비하는 2개의 후방 휠 리테이너(C14)에 고정된 프레임(C11)의 후방 단부로 이동하는 것을 도시한다. 상기 전방 및 후방 충격 흡수기(C13, C15)는 체감 승차감을 개선하기 위하여 프레임(C11)의 상하 이동을 느리게 할 수 있다.

상기 전방 휠 리테이너(C12) 각각은 제1 부분(C121) 및 상기 제1 부분(C121)에 결합된 제2 부분(C122)으로 이루어지며, 상기 제1 부분(C121)은 상기 베어링 표면(G)에 대하여 약 30도 각도로 배치되어 있고, 또 상기 제2 부분(C122)은 상기 베어링 표면(G)에 대하여 평행하다. 상기 제1 부분(C121)은 상기 프레임(C11)에 피봇연결된(pivoted) 일개 단부 및 전방 휠(C16)을 구비한 다른 단부를 갖는 제2 부분(C122)의 일개 단부에 결합된 다른 단부를 갖는다. 상기 전방 충격 흡수기(C13)의 각각은 제1 부분(C121)의 상응하는 하나에 피봇연결된 일개 단부를 갖는다. 상기 전동 휠체어(C1)의 전방 휠(C16)이 높은 장애물을 만나면, 상기 전방 휠 리테이너(C12)는 상방으로 선회하여 상기 전방 휠(C16)이 장애물 위로 올라가게 한다.

따라서, 상기 전동 휠체어(C1)의 올라가는 능력은 상기 전방 휠 리테이너(C12)의 선회능(pivoting capability)에 의해 결정된다. 상기 전방 휠 리테이너(C12)의 선회가 높을수록, 상기 전동 휠체어(C1)의 올라가는 능력은 더 높아지고, 울툴불퉁한 길에 대한 충격 흡수 성능은 더 커질 것이다.

그러나, 상기 프레임(C11)에 피봇연결된 상기 전방 휠 리테이너(C12)의 단부는 상기 전방 충격 흡수기(C13) (설명의 편의상, 1세트의 전방 휠 및 그의 관련 부품들만이 기재됨)에 의해서도 제한되므로, 상기 전방 휠 리테이너(C12)의 선회각은 상기 전방 휠 리테이너(C12)의 구조 배열 및 상기 전방 충격 흡수기(C13)의 위치와 밀접하게 관련된다. 상기 전방 휠 리테이너(C12)은 상기 전방 휠 리테이너(C12)의 제1 부분(C121)에 피봇연결되고, 또 상기 제1 부분(C121)은 상기 전방 충격 흡수기(C13)에 인접하게 위치하고 또 상기 베어링 표면(G)을 향하여 경사져 있으므로, 상기 전방 휠 리테이너(C12)의 선회의 초기 위치는 상기 제1 부분(C121)의 각도 위치이고, 또 선회의 종료 위치는 상기 전방 충격 흡수기(C13)의 위치이며, 즉, 상기 전방 휠 리테이너(C12)의 선회각은 상기 전방 충격 흡수기(C13)와 상기 제1 부분(C121) 사이에 한정된다. 상기 전방 충격 흡수기(C13)를 향하여 경사지고 그에 인접하게 위치하는 상기 제1 부분(C121)의 배열은 상기 전방 휠 리테이너(C12)의 선회능을 실질적으로 협소화시키고, 그 결과, 장애물 위로 올라가는 상기 전동 휠체어(C1)의 올라가는 능력은 제한된다.

도 2를 참조하면, 다른 통상의 전동 휠체어(C2)는 전방 휠(C24) 및 후방 휠(C25) 각각의 장착을 위해 휠체어(C2)의 프레임(C21)의 전방 및 후방 단부에 고정된 전방 휠 리테이너(C22) 및 후방 휠 리테이너(C23)를 구비한다. 상기 프레임(C2)의 상기 전방 서스펜션 시스템은 전방 휠 리테이너(C22) 및 상기 전방 휠 리테이너(C22) 상에 수직으로 배치된 스프링(C26)을 포함한다.

스프링(C26)의 탄성으로 인하여, 상기 전방 휠 리테이너(C22)는 상기 전방 휠(C24)을 따라 상하로 이동하여 울퉁불퉁한 길에 의해 유발된 흔들림을 흡수할 수 있다. 상기 휠체어가 평탄하고 매끈한 길 또는 약간 울퉁불퉁한 길에서 움직이면, 상기 전방 휠 리테이너(C22)가 스프링(C26)을 누르는 방향은 스프링(C26)이 압축되는 방향과 동일하므로, 상기 스프링(C26)은 제동(damping)과 충격 흡수를 위한 최선의 조건에 있다.

아주 울퉁불퉁한 길에서 이동하여, 상기 전방 휠(C24)이 상하로 흔들려서 상기 전방 휠 리테이너(C22)의 이동을 유발하면, 상기 전방 휠 리테이너(C22)는 경사진 방식으로 스프링(C26)을 프레스(press)할 것이다. 따라서, 상기 전방 휠 리테이너(C22)는 상기 스프링(C26)을 측면으로 프레스하며, 즉 상기 전방 휠 리테이너(C22)에 의해 적용되는 프레스력의 방향은 상기 스프링(C26)이 압축되는 방향과 상이하며, 이는 상기 스프링(C26)의 굽힘을 유발하고, 또 제동 효과는 나쁜 영향을 받는다. 뿐만 아니라, 길이 더욱 울퉁불퉁할 수록, 상기 전방 휠 리테이너(C22)에 가해지는 상방 프레스력은 더 커질 것이다. 상기 전방 휠 리테이너(C22)에 적용되는 상방 프레스력이 크고, 또 스프링(C26)의 탄성력이 상방 프레스력에 대응하는 유일한 힘이면, 일단 스프링(C26)의 탄성력이 상방 프레스력을 대응할 만큼 충분히 크지 않으면, 휠체어의 프레임(C2)이 뒤로 기울어질 것이고, 그 결과, 휠체어는 울퉁불퉁한 길에서 안전하게 이동할 수 없을 것이다.

본 발명은 상술한 결점을 경감하거나 및/또는 제거하기 위하여 생긴 것이다.

본 발명은 울퉁불퉁한 길에서 이동할 때 휠체어의 프레임이 전복되지 않게 할 수 있는 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템이 전동 휠체어의 프레임에 조립되어 상기 프레임의 일개 단부에 배치된 2개의 전방 휠의 장착을 위해 제공되며, 상기 프레임의 다른 단부에는 2개의 후방 휠이 제공된다. 상기 프레임의 2개 단부 사이의 2개 측면 각각에 피봇을 통하여 조립 프레임의 일개 단부가 선회식으로 고정되며, 상기 전방 서스펜션 시스템은 전방 피봇 샤프트, 전방 휠 리테이너, 탄성 저항 부재, 및 전방 충격 흡수기를 포함한다. 상기 전방 피봇 샤프트는 상기 프레임에 고정된 일개 단부를 갖고, 또 상기 전방 휠 리테이너는 상기 전방 피봇 샤프트 및 상기 전방 휠에 각각 고정된 2개 단부를 갖는다. 상기 전방 서스펜션 시스템은 다음을 특징으로 한다.

접촉 부재(abutting member)가 상기 프레임 상에 존재한다.

상기 프레임과 면하는 상기 전방 휠 리테이너의 표면은 구동부를 갖도록 형성되며, 상기 전방 휠 리테이너는 서로 순차적으로 연결되는 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 포함하고, 상기 제1 부분의 연장 방향은 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 규정되며, 상기 제2 부분의 연장 방향은 상기 제1 및 제2 방향과의 각도를 각각 규정한다.

상기 탄성 저항 부재는 상기 프레임과 상기 전방 휠 리테이너 사이에 배치되고 또 순차적으로 구동 부분, 탄성 저항 부분 및 정지 부분을 구비하며, 상기 탄성 저항 부분은 나선 구조이고, 또 상기 구동 부분 및 상기 정지 부분은 탄성 저항 부분의 2개 단부에 각각 연결되며, 또 2개의 상이한 방향으로 연장되며, 상기 탄성 저항 부재는 상기 전방 피봇 샤프트 상으로 슬리브(sleeved)처리되고, 상기 탄성 저항 부재의 구동 부분은 상기 전방 휠 리테이너의 구동부에 연결되며, 또 상기 정지 부분은 상기 접촉 부재에 대해 정지된다.

상기 전방 충격 흡수기는 상기 전방 휠 리테이너의 제1 부분에 피봇연결된 일개 단부를 갖고, 또 조립 프레임의 다른 단부에 피봇연결된 다른 단부를 가지며, 상기 전방 충격 흡수기의 축은 제1 방향에 대하여 0-10도 범위의 각도로 위치하며, 또 조립 프레임에 고정된 상기 전방 충격 흡수기의 다른 단부는 후방 휠을 향하여 경사진다.

수평의 제1 부분 상에 상기 전방 충격 흡수기를 배열하는 것은 상기 전방 휠 리테이너의 상방 선회능을 개선시킬 수 있어, 휠체어의 올라가는 능력을 증가시킨다. 게다가, 상기 탄성 저항 부재는 상기 프레임과 상기 전방 휠 리테이너 사이에 배치되고 또 상기 프레임의 상기 전방 휠 리테이너 및 상기 접촉 부재 각각에 대하여 연결된 2개의 단부를 갖는다. 상기 전방 휠이 울퉁불퉁한 길을 만나서 상기 전방 휠 리테이너가 선회하게 하면, 상기 탄성 저항 부재가 압축되어 프레임의 상기 전방 휠 리테이너와 접촉 부재를 향하여 반응력을 생성할 것이므로, 상기 전방 휠 리테이너는 하방으로 프레스되어 평탄 베어링 표면에 대하여 계속 프레싱하고, 또 상기 프레임은 또한 하방으로 프레스되어 뒤쪽으로 기울어지는 것을 방지한다.

도 1은 통상의 전동 휠체어의 프레임의 설명도이다;
도 2는 다른 통상의 전동 휠체어의 프레임의 설명도이다;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템의 동작도이다;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템의 사시도이다;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템의 상면도이다;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템의 측면도이다;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템의 일부의 사시도이다;
도 8은 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템을 구비한 휠체어가 평탄한 베어링 표면 상에 놓여있는 것을 도시하는 설명도이다;
도 9는 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템을 구비한 휠체어가 높은 장애물과 조우한 것을 도시하는 설명도이다; 및
도 10은 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템을 구비한 휠체어가 움푹 들어간 장애물과 조우한 것을 도시하는 설명도이다.

본 발명은 예시적 목적을 위해서 본 발명에 따른 바람직한 실시양태를 도시하는 첨부한 도면과 함께 볼 때 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 3-10을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 전동 휠체어용 전방 서스펜션 시스템은 전동 휠체어의 프레임(20)에 조립된다. 프레임(20) 위에는 시트(A)가 배치된다. 상기 프레임(20)의 2개 단부에는 2개의 전방 휠(21) 및 2개의 후방 휠(22)이 각각 배치된다. 상기 프레임(20)의 2개 단부 사이의 2개 측면 각각에는 피봇(23)을 통하여 조립 프레임(24)이 선회식으로 고정된다. 구동 유닛(30)은 조립 프레임(24) 각각에 고정되며 또 상응하는 피봇(23)의 일개 측면에 위치하며, 또 구동 유닛(30)의 각각에는 구동 휠(31)이 고정된다. 상기 전방 휠(21) 각각은 전방 서스펜션 시스템을 통하여 상기 프레임(20)에 연결되며, 또 상기 프레임(20) 위에는 접촉 부재(25)가 또한 고정된다. .

상기 전방 서스펜션 시스템은 전방 피봇 샤프트(40), 전방 휠 리테이너(50), 탄성 저항 부재(60), 및 전방 충격 흡수기(70)를 포함한다.

상기 전방 피봇 샤프트(40)는 프레임(20)에 고정된 일개 단부를 갖는다.

상기 전방 휠 리테이너(50)는 서로에 대해 순차적으로 연결된 제1 부분(52), 제2 부분(53), 및 제3 부분(54)을 포함한다. 상기 제1 부분(52)은 상기 전방 피봇 샤프트(40)의 다른 단부에 피봇연결된 일개 단부를 갖고 또 제3 부분(54)의 일개 단부에 결합된 다른 단부를 갖는 제2 부분(53)의 일개 단부에 결합된 다른 단부를 가지며, 또 상기 제3 부분(54)은 상기 전방 휠(21)에 연결된 다른 단부를 갖는다.상기 제1 부분(52)의 연장 방향은 제1 방향(D1)과 수직하는 제2 방향(D2)으로 규정되고, 상기 제2 부분(53)의 연장 방향은 상기 제1 및 제2 방향(D1, D2) 각각에 대한 각도를 규정하며, 또 상기 제3 부분(54)은 제2 방향(D2)을 따라서 연장된다. 상기 프레임(20)과 면하는 상기 전방 휠 리테이너(50)의 표면은 구동부(51)를 갖도록 형성된다. 상기 전방 피봇 샤프트(40)는 제1 방향(D1)에서 접촉 부재(25)보다 낮게 위치한다.

상기 탄성 저항 부재(60)는 순차적으로 구동 부분(61), 탄성 저항 부분(62), 및 정지 부분(63)을 구비한다. 상기 탄성 저항 부분(62)은 나선 구조이고, 또 상기 구동 부분(61) 및 상기 정지 부분(63)은 상기 탄성 저항 부분(62)의 2개 단부에 각각 연결되며, 또 2개의 상이한 방향으로 연장된다. 상기 정지 부분(63)은 연장부(631) 및 힘 인가부(force applying portion)(632)를 포함한다. 상기 연장부(631)는 제1 방향(D1)으로 연장되고, 또 상기 힘 인가부(632)는 제2 방향(D2)으로 연장된다. 상기 탄성 저항 부재(60)는 상기 전방 피봇 샤프트(40) 상으로 슬리브되고 또 상기 프레임(20)과 상기 전방 휠 리테이너(50) 사이에 위치된다. 상기 탄성 저항 부재(60)의 구동 부분(61)은 상기 전방 휠 리테이너(50)의 구동부(51)에 연결된다. 이 실시양태에서, 상기 구동부(51)는 구동 부분(61)이 삽입되는 관통공(511)을 갖게 형성되며, 또 상기 정지 부분(63)의 힘 인가부(632)는 상기 접촉 부재(25)에 대해 정지된다.

상기 전방 충격 흡수기(70)는 상기 전방 휠 리테이너(50)의 제1 부분(52)에 피봇연결된 일개 단부를 갖고, 또 조립 프레임(24)의 피봇(23)의 다른 측면에 피봇연결된 다른 단부를 갖는다. 상기 전방 충격 흡수기(70)의 축은 제1 방향(D1)에 대하여 1도 내지 10도 범위의 각도(θ)에서 위치한다. 이 실시양태에서, 각도(θ)는 4-6 도이고, 바람직하게는 4도이므로, 상기 전방 충격 흡수기(70)는 조립 프레임(24)의 일개 단부에 배치되며 또 후방 휠(22)을 향하여 경사진다.

도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 상기 전방 서스펜션 시스템을 구비한 휠체어의 프레임(20)은 제2 방향(D2)에 평행하는 평탄한 베어링 표면(G) 상에 위치하며, 상기 구동 휠(31), 전방 휠(21) 및 후방 휠(22)은 평탄한 베어링 표면(G)에 평탄하게 접촉한다.

상기 프레임(20)이, 도 9에 도시된 바와 같이, 높은 장애물과 만나면, 상기 구동 휠(31)은 상기 프레임(20)이 앞쪽으로 이동하게 하며, 상기 전방 휠(21)은 휠체어의 다른 부분 앞에서 높은 장애물과 접촉하게 된다. 상기 구동 휠(31)의 구동력은 상기 전방 휠(21) 및 상기 전방 휠 리테이너(50)를 구동하여 상기 전방 피봇 샤프트(40) 주변 상방으로 선회하게 하여, 상기 전방 휠(21)이 장애물 위로 이동하게 한다. 상기 전방 휠 리테이너(50)는 상기 전방 피봇 샤프트(40)에 피봇연결된 제1 부분(52)을 갖기 때문에, 상기 전방 충격 흡수기(70)는 제1 부분(52) 위에 배치되며, 또 상기 제1 부분(52)은 제2 방향(D2)으로 연장되며, 상기 전방 휠 리테이너(50)의 선회의 초기 위치는 제1 부분(52)으로부터 시작할 것이다. 게다가, 상기 전방 휠 리테이너(50)의 선회각은 수평의 제1 부분(52) 및 후방 휠(22)을 향하여 경사진 상기 전방 충격 흡수기(70)에 의해 (또는 사이에서) 제한된다. 그 결과, 상기전동 휠체어가 수평의 평탄한 베어링 표면(G) 위에 위치하면, 상기 제1 부분(52)의 선회각은 상기 수평 위치와 상기 전방 충격 흡수기(70) 사이에 제한되며 또 따라서 90도 초과일 것이므로, 상기 전방 휠(21)의 올라가는 능력(상기 전방 휠(21)이 올라갈 수 있는 높이)을 실질적으로 개선시킨다.

상기 전방 피봇 샤프트(40)이 상방으로 선회하면, 상기 전방 휠 리테이너(50)가 움직여서 상기 구동부(51)에 고정된 탄성 저항 부재(60)의 구동 부분(61)의 이동을 초래할 것이다. 상기 전방 휠 리테이너(50)가 상방으로 선회하면, 상기 구동 부분(61)은 탄성 저항 부재(60)의 탄성 저항 부분(62)을 압축하여, 구동 부분(61)이 상기 전방 휠 리테이너(50)를 향하여 하방으로 프레스력을 생성하게 하고, 또 상기 정지 부분(63)이 프레임(20)의 접촉 부재(25)를 향하여 하방으로 프레스력을 생성하게 한다. 상기 전방 휠(21)은 장애물 위로 이동하였지만, 상기 탄성 저항 부재(60)는 상기 프레임(20)의 상기 전방 휠 리테이너(50) 및 상기 접촉 부재(25)를 향하여 각각 하방으로 프레스력을 생성할 것이므로, 상기 전방 휠 리테이너(50)는 평탄한 베어링 표면(G)에 대해 하방으로 계속 프레스되며, 또 상기 프레임(20)은 하방으로 프레스되어 뒷쪽으로 기울어지지 않게 한다. 따라서, 상기 프레임(20)을 붙잡는 능력이 향상되므로, 상기 휠체어의 안전성이 개선된다.

상기 전방 휠 리테이너(50)의 상방 선회 이동은 또한 상기 전방 충격 흡수기(70)의 압축을 초래하고, 이는 상기 전방 충격 흡수기(70)에 고정된 조립 프레임(24)의 일개 측면의 상방 선회를 초래하고, 또 상기 조립 프레임(24)의 다른 측면이 피봇(23) 주변에서 하방으로 선회되게 한다. 따라서, 상기 전방 휠 리테이너(50)의 상방 선회 이동은 상기 전방 충격 흡수기(70)의 압축에 의해 대응될 수 있고 또 상기 조립 프레임(24)의 하방 선회 이동, 즉, 상기 전방 휠 리테이너(50)가 상방으로 선회하게 하는 힘이 대응되므로, 프레임(20)이 뒤쪽으로 기울어지는 것을 방지한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(20)이 움푹파인 장애물과 만나면, 상기 구동 휠(31)은 프레임(20)이 앞쪽으로 이동하게 하여, 전방 휠(21)이 움푹파인 장애물과 먼저 접촉될 것이다. 상기 전방 휠(21)이 움푹파인 장애물 아래로 이동하여 구동 휠(31) 및 후방 휠(22)에 대하여 상이한 레벨에 위치하면, 상기 전방 충격 흡수기(70)는 연신되어서 상기 프레임(20), 구동 휠(31) 및 후방 휠(22)을 원래 높이에서 유지하여 휠체어를 안정화시킨다.

상기 전방 휠(21) 각각이 움푹파인 장애물 아래로 이동하면, 상응하는 전방 휠 리테이너(50)는 상기 전방 피봇 샤프트(40) 주변 아래로 선회하여 탄성 저항 부재(60)의 구동 부분(61)을 압축할 것이다. 그 결과, 상기 탄성 저항 부재(60)는 상기 프레임(20)과 상기 전방 휠 리테이너(50)를 향하여 반응력을 생성할 것이므로, 상기 전방 휠(21)이 움푹파인 장애물의 표면을 계속 프레싱하여 상기 프레임(20)이 뒤쪽으로 기울어지지 않게 한다. 이러한 배열에 의해, 본 발명의 휠체어의 접지 성능이 향상되고, 울불불통한 길 위로 이동할 때 뒤로 기울어질 가능성이 실질적으로 감소되므로, 안전성도 또한 개선된다.

상기 기재로부터, 수평의 제1 부분(52)에 상기 전방 충격 흡수기(70)를 배열하는 것은 상기 전방 휠 리테이너(50)의 상방 선회능을 개선시킬 수 있고, 그에 의해 휠체어의 올라가는 능력을 증가시킨다는 것을 알 수 있다. 게다가, 상기 전방 휠 리테이너(50)와 상기 전방 휠(21)이 울퉁불퉁한 길과 만나면, 상기 탄성 저항 부재(60)는 반응력을 생성하여 프레임(20)이 전복되지 않게 하여, 휠체어의 안전성을 개선시킨다. 게다가, 상기 전방 충격 흡수기(70)는 프레임의 상하 이동을 늦출 수 있어 체감 승차감을 개선시킨다.

본 발명자들은 본 발명에 따라 다양한 실시양태를 도시하고 기재하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 추가의 실시양태가 행해질 수 있음은 당업자들에게 명백할 것이다.