KR101982324B1 - 휠체어용 캐스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그레이팅의 틈새나 구멍과 같은 장애물에 빠지더라도 쉽게 빠져나올 수 있도록 작용하는 휠체어용 캐스터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서는 휠체어의 프레임에 장착을 위한 브래킷과, 상기 브래킷의 하부에 한쪽 끝 부분이 킹핀에 의해 핀 이음으로 연결된 포크와, 상기 포크의 가운데 부분에 축이 상기 킹핀보다 낮은 높이로 결합된 휠과, 상기 휠이 장애물의 틈새에 일정 깊이 이상으로 빠지지 않도록 하기 위해 상기 포크의 다른 한쪽(반대쪽) 끝 부분 양쪽에 상기 휠의 축보다 낮은 높이로 고정된 스톱핀 및 상기 브래킷과 상기 포크에 양쪽 끝 부분이 핀 이음으로 연결되고, 탄성 변형에 의해 외력의 작용에 탄력적으로 대응하여 상기 브래킷과 상기 포크를 연결하는 상기 킹핀을 중심으로 상기 포크를 상승 회전시켜 상기 휠을 위로 당겨 올리거나 상기 휠에 전해지는 노면 충격을 흡수하도록 구비된 이젝션 암을 포함하는 휠체어용 캐스터를 개시한다.

Description

휠체어용 캐스터{CASTER FOR WHEELCHAIR}

본 발명은 휠체어의 앞쪽에 보조적으로 장착하는 캐스터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휠체어 사용자가 휠체어를 탄 상태에서 이동 중 앞바퀴인 캐스터가 배수로나 배수구 덮개(grating)의 구멍 사이와 같은 장애물에 빠지더라도 휠체어 사용자 혼자서 적은 힘으로 훨씬 용이하고 수월하게 빠져나올 수 있도록 작용하는 휠체어용 캐스터에 관한 것이다.

휠체어는 거동이 불편한 환자, 노약자 또는 장애인 등이 앉은 채로 이동할 수 있도록 의자의 양 측면에 바퀴 및 조향을 위한 캐스터(보조바퀴)를 장착한 것으로, 일반적으로 바퀴의 구동방식에 따라 사용자(탑승자)가 손으로 직접 바퀴를 돌리는 수동식과 전동기의 회전력에 의해 바퀴가 회전하는 전동식으로 분류된다.

이러한 휠체어는 대개 평지나 경사면과 같이 턱이 없고 평활하게 연속된 수평면에서만 원활한 이동이 가능하고, 문지방, 턱, 계단, 차도와 보도 사이의 경계석, 건물의 입구, 배수로, 배수구 등과 같이 높낮이의 차이나 바퀴가 빠질 수 있는 장애물이 존재할 경우에는 이를 사용자 혼자 힘으로 움직여서 오르거나 넘어가기가 사실상 불가능하므로 이동에 제한을 받을 수밖에 없다.

특히 휠체어가 배수로나 배수구를 덮어 놓은 격자형 그레이팅(grating) 위를 지나갈 때에는 휠체어 전체를 후방으로 경사지게 하여 캐스터를 일정한 높이까지 들어올린 상태로 휠체어를 전진시킴으로써 쉽게 넘어갈 수 있는데, 이 과정이 사용자 혼자서는 매우 어렵고 위험하며, 무리하게 이동할 경우 사용자의 무게 중심이 뒤쪽으로 위치되면서 자칫 뒤집혀 다치거나 심한 체력 저하를 야기할 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 턱과 같은 장애물을 안전하게 넘을 수 있는 다양한 형태의 휠체어가 개시된 바 있다.

예컨대, 일본국 특개평8-38552호에는 바퀴와 보조바퀴 이외에 바퀴의 후방에 후방바퀴를 추가로 설치하고, 보조바퀴가 장애물을 타고 넘을 때 후방바퀴를 조작하여 휠체어 전체를 후방으로 경사지게 지지하고, 이에 의해 휠체어가 후방으로 넘어지는 것을 방지함으로써 보조바퀴를 장애물의 높이까지 부상시키고 휠체어 전체를 전진시켜서 장애물을 타고 넘은 후, 후방바퀴를 원래의 위치로 되돌리는 구조가 개시되어 있다.

다른 예로, 일본국 실개소59-185159호에 운반대차의 전륜과 후륜 사이의 전륜으로부터의 대차 프레임에 보조륜 장치를 설치하고, 운반대차가 장애물을 타고 넘을 때에 보조륜을 하강하여 지면에 접지시킴으로써 전륜을 부상시켜 장애물을 타고 넘는 구조가 개시되어 있다.

또 다른 예로, 대한민국 등록실용신안 20-0234318호에는 방향 전환용 전륜의 중심축에 결합되어 상하 회동하며 도로의 턱을 가압하는 턱가압부재와, 이 턱가압부재의 회동 중심에 구비되어 회동 후 원위치시키는 탄성부재와, 이 턱가압부재에 회동력을 부여하는 회동력 전달부로 이루어져 턱을 오를 수 있는 구조가 개시되어 있다.

또 다른 예로, 대한민국 등록실용신안 20-0354596호에는 후방바퀴를 연결하는 축의 중심부에 구동 스프로킷을 설치하고, 이와 체인에 의해 연결된 연동 스프로킷이 장착된 턱오름 기어를 조향용 바퀴보다 높은 위치에 장착하여 턱을 오를 수 있는 구조가 개시되어 있다.

또 다른 예로, 대한민국 등록실용신안 20-0413641호에는 앞바퀴가 결합되는 앞바퀴 지지부를 착석부와 뒷바퀴가 결합되는 뒷바퀴 지지부에 앞 방향으로 연장 가능하도록 결합하여 턱을 오를 때 앞바퀴 지지부를 뒷바퀴 지지부로부터 앞 방향으로 연장함으로써 앞바퀴의 위치가 착석부로부터 멀어져 턱을 오를 수 있는 구조가 개시되어 있다.

한편, 휠체어의 이동 중 노면의 요철이나 외력으로 인한 진동과 충격을 흡수할 수 있는 휠체어용 캐스터가 개시된 바 있다.

예컨대, 대한민국 등록특허 10-0383370호에는 휠체어 등에 부착되는 브래킷에 링크를 거쳐서 차륜을 지지하며, 상기 링크의 단부를 브래킷의 회전축에 대하여 링크의 요동 운동에 수반하여 비틀림 변형을 발생하는 고무 부재를 거쳐서 결합하고, 링크와 브래킷을 링크의 요동 운동을 감쇠하는 유압 댐퍼로 연결한 구조의 캐스터가 개시되어 있다.

다른 예로, 대한민국 등록특허 10-1008702호 및 10-1676594호에는 휠체어의 주행 중 둔턱이나 과속방지턱 또는 단차와 같은 장애물을 용이하고 안전하게 넘어갈 수 있는 구조의 휠체어가 개시되어 있다.

또 다른 예로, 대한민국 공개실용신안 20-2012-0007569호에는 충격력을 흡수하여 사용자에게 편안한 승차감을 제공하고, 전동차가 전복되는 위험을 감소시킬 수 있는 구조의 전동차의 앞바퀴 진동방지 구조가 개시되어 있다.

여기서 상술한 기술들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술을 의미하는 것은 아님을 밝힌다.

KR 10-0383370 B1(2003.04.25) KR 10-1008702 B1(2011.01.10) KR 10-1676594 B1(2016.11.09) KR 20-2012-0007569 U(20125.11.02)

그런데 이와 같은 종래의 기술에 따른 휠체어는 각종 장애물을 타고 넘거나 오르기 전 및 오른 후에 양 측면에서 승월용 차륜을 조작하여야 하므로 사용이 번거롭고 불편한 데다 조작장치 자체의 구성도 복잡하며, 휠체어에 앉은 사용자가 직접 조작하기에는 매우 곤란한 문제점이 있다.

그뿐만 아니라 고가의 동력장치나 전자장비가 필요하기 때문에 기계적으로 조잡하고 무게가 무거우며, 접는 방식의 수동식에는 부적합하고, 이로 인해 경제성 및 실질적인 편의성에 제약이 있게 마련이다.

또한, 종래의 기술에 따른 휠체어용 캐스터는 단순히 휠체어의 이동 중 노면의 요철이나 외력으로 인한 진동과 충격을 흡수하기 위한 구조를 채용한 것에 불과하여 배수구를 덮는 그레이팅의 틈새와 같은 장애물에 빠지면 쉽게 벗어나거나 빠져나올 수 없는 구조적 한계가 있다.

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하고 기존의 휠체어가 지닌 한계 및 문제점의 해결에 역점을 두어 휠체어의 앞쪽에 장착되는 캐스터가 배수로나 배수구를 덮는 격자 모양의 그레이팅 틈새에 빠지더라도 외부의 도움없이 휠체어 사용자 혼자서도 용이하고 수월하면서 안전하게 빠져나올 수 있는 효과를 도모하는 휠체어용 캐스터를 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 그레이팅의 틈새에 빠지더라도 쉽고 용이하게 빠져나올 수 있도록 하는 휠체어용 캐스터를 제공하는 데 있는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제 및 목적은 주행 시 발생하는 진동과 충격을 자연스럽게 흡수하여 사용자에게 전해지는 피로도를 줄이고 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 휠체어용 캐스터를 제공하는 데 있는 것이다.

여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성 및 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 태양에 따른 구체적 수단은, 휠체어의 프레임에 장착을 위한 브래킷과, 상기 브래킷의 하부에 한쪽 끝 부분이 킹핀에 의해 핀 이음(pin joint)으로 연결된 포크와, 상기 포크의 가운데 부분에 축이 상기 킹핀보다 낮은 높이로 결합된 휠과, 상기 휠이 장애물의 틈새에 일정 깊이 이상으로 빠지지 않도록 하기 위해 상기 포크의 다른 한쪽(반대쪽) 끝 부분 양쪽에 상기 휠의 축보다 낮은 높이로 고정된 스톱핀 및 상기 브래킷과 상기 포크에 양쪽 끝 부분이 핀 이음(pin joint)으로 연결되고, 탄성 변형에 의해 외력의 작용에 탄력적으로 대응하여 상기 브래킷과 상기 포크를 연결하는 상기 킹핀을 중심으로 상기 포크를 상승 회전시켜 상기 휠을 위로 당겨 올리거나 상기 휠에 전해지는 노면 충격을 흡수하도록 구비된 이젝션 암을 포함하여 채용하는 것을 특징으로 하는 휠체어용 캐스터를 제시한다.

이로써 본 발명은 사용자가 휠체어에 탄 상태로 이동 중 휠이 그레이팅의 틈새 등과 같은 장애물에 빠지더라도 사용자 혼자서도 적은 힘으로 용이하고 수월하게 빠져나올 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 휠의 축 중심을 영점으로 하는 사분면 중 상기 킹핀은 상기 휠의 둘레를 벗어나는 바깥쪽인 제1사분면에 위치되고, 상기 스톱핀은 상기 휠의 둘레를 벗어나지 않는 안쪽인 제3사분면에 위치됨으로써, 휠이 스톱핀에 의해 그레이팅의 틈새 등과 같은 장애물에 덜 빠지고, 지렛대의 원리로 휠을 보다 적은 힘으로 들어올려 장애물에서 빠져나올 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 이젝션 암은, 예각을 이루도록 비스듬히 기울어진 채로 상기 휠의 축 중심을 영점으로 하는 사분면 중 한쪽 끝 부분이 상기 휠의 둘레를 벗어나는 바깥쪽인 제1사분면에 위치되고, 다른 한쪽(반대쪽) 끝 부분이 상기 휠의 둘레를 벗어나지 않는 안쪽인 제3사분면에 위치됨으로써, 힘의 분력(component of force) 방향으로 이젝션 암이 작동하여 휠을 보다 적은 힘으로 들어올려 장애물에서 빠져나올 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 이젝션 암은, 진동에너지를 흡수하는 스프링과, 상기 스프링의 신축 작용을 억제하는 댐퍼 및 상기 댐퍼와 나사 결합되고, 상기 스프링의 신장 및 수축 감쇠력을 조절하는 어저스트 너트를 포함하여 이루어짐으로써, 사용자가 임의로 이젝션 암이 외력의 작용에 탄력적으로 대응하여 휠을 위로 당겨 올리기 위한 반발력과 휠에 전해지는 노면 충격을 흡수하기 위한 완충력을 적절히 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 태양은, 상기 브래킷에 핀홈이 형성되고, 상기 포크의 상부에 상기 휠이 충격을 받으면 상기 킹핀을 중심으로 하는 상기 포크의 회전에 의해 상기 핀홈에 끼워지는 위치결정핀이 구비되고, 상기 브래킷에 탄성 변형으로 상기 위치결정핀이 상기 핀홈에 끼워질 때 작용하는 힘을 완화 및 완충하는 탄성캡이 부착됨으로써, 주행 시 발생하는 진동과 충격을 자연스럽게 흡수하여 휠체어 사용자에게 전해지는 노면 충격이 적어 피로도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 부드럽게 주행하여 주행안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 태양으로, 상기 브래킷은, 휠체어의 프레임에 고정되는 마운팅 브래킷과, 상기 마운팅 브래킷의 하부에 장착되어 상기 포크가 상기 킹핀에 의해 핀 이음으로 연결되는 홀딩 브래킷 및 상기 홀딩 브래킷이 상기 마운팅 브래킷에 대하여 자유롭게 회전 가능하도록 연결하는 스위블을 포함하여 이루어짐으로써, 휠체어의 진행 방향을 쉽게 전환할 수 있다.

상기와 같은 목적의 달성과 기술적 과제를 해결하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 발명의 실시 태양은, 휠이 스톱핀에 의해 주행 중 그레이팅의 구멍이나 틈새와 같은 장애물에 덜 빠지고, 휠이 장애물에 빠진 상태에서는 지렛대의 원리에 의해 사용자가 무리하지 않고 적은 힘으로 들어올릴 수 있는 데다 이젝션 암의 사출(탈출) 작용에 의해 휠이 순간적으로 위로 당겨 올려져서 사용자 혼자서도 장애물에서 훨씬 용이하고 수월하게 빠져나올 수 있다.

또한, 주행 중 요철이나 턱과 같은 장애물에 부딪혀서 순간적으로 강한 충격을 받더라도 이를 포크의 반작용과 탄성캡의 완충 작용에 의하여 자연스럽게 흡수하므로 휠체어 사용자에게 전해지는 노면 충격이 적어 피로도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 한결 부드럽게 주행하여 주행안정성을 향상시킬 수 있다.

여기서 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터를 분해하여 나타낸 요부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터가 그레이팅의 틈새에 빠진 상태를 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터가 그레이팅의 틈새에 빠진 상태를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터가 그레이팅의 틈새에 빠진 상태에서 빠져나오는 작동을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터의 주행 중 상태를 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터의 휠이 충격을 받아 튀어오른 상태를 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터가 그레이팅의 틈새에 빠지는 작동을 설명하기 위한 측면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터가 그레이팅의 틈새에 빠진 상태에서 빠져나오는 작동을 나타낸 측면도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기 및 형태와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.

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

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 에에 따른 휠체어용 캐스터는 크게 브래킷(10), 포크(20), 휠(30), 스톱핀(40) 및 이젝션 암(50)을 포함하여 구성된다.

브래킷(10)은 휠체어의 프레임에 볼팅 등의 체결 및 고정 방법으로 장착하기 위해 구비되어 있다.

여기서 브래킷(10)은 휠체어의 프레임에 고정되는 마운팅 브래킷(11)과, 이 마운팅 브래킷(11)의 하측에 장착되어 포크(20)가 킹핀(21)에 의해 핀 이음(pin joint)으로 연결되는 홀딩 브래킷(12) 및 이 홀딩 브래킷(12)이 마운팅 브래킷(11)에 대하여 자유롭게 회전 가능하도록 홀딩 브래킷(12)의 내부에서 마운팅 브래킷(11)을 연결하고 홀딩 브래킷(12)이 마운팅 브래킷(11) 사이에서 하중을 지지 및 전달하는 스위블(13)을 포함하여 이루어질 수 있다.

이로써 휠(30)이 자유롭게 회전 가능하므로 휠체어의 진행 방향을 쉽게 전환할 수 있다.

그리고 홀딩 브래킷(12)은 휠(30)의 진행 방향을 기준으로 하여 측면 상에서 볼 때 수평한 상면이 밑변을 이루고, 그 대각이 아래에 위치하는 마치 역부등변삼각형 형태로 형성되어 있고, 그 밑변의 한쪽 꼭짓점 부분, 즉 휠의 주행방향과 반대쪽에 위치하는 꼭짓점 부분에는 핀홈(14)이 양측으로 가로질러 형성되어 있다.

또한, 홀딩 브래킷(12)의 핀홈(14) 부분에는 위치결정핀(24)이 핀홈(14)에 끼워질 때 작용하는 힘을 탄성 변형으로 완화 및 완충하기 위해 고무 등의 탄성 재질로 이루어진 탄성캡(15)이 부착되어 있다.

즉, 탄성캡(15)의 하부 바깥쪽 면은 핀홈(14)의 안쪽 면보다 홀딩 브래킷(12)에서 더 아래쪽에 위치하도록 장치되어 있어 위치결정핀(24)이 포크(20)의 회전에 따라 1차적으로 강하게 접촉될 때 그로 인해 발생하는 충격과 소음을 흡수 및 완화할 수 있다.

이로써 주행 시 휠(30)을 통해 휠체어에 전해지는 노면 충격이 적어 부드럽게 주행할 수 있다.

포크(20)는 휠(30)을 잡아 지지 및 브래킷(10)과 연결하는 것으로, 브래킷 중 홀딩 브래킷(12)의 하부에 앞쪽 끝 부분이 킹핀(21)에 의해 핀 이음(pin joint)으로 연결되어 있고, 그 가운데 부분에는 휠의 축(31)을 킹핀(21)보다 낮은 높이로 결합하여 휠(30)의 축(31)을 지지 및 지탱하기 위한 축구멍(22)이 형성되어 있고, 다른 한쪽(반대쪽)의 끝 부분 양쪽에는 스톱핀(40)을 휠의 축(31)보다 낮은 높이로 고정하기 위한 결합구멍(23)이 형성되어 있다.

즉, 포크(20)는 주행 중 휠(30)에 외력이 가해지면 브래킷 중 홀딩 브래킷(12)과 포크(20)의 앞쪽 끝 부분을 연결하는 킹핀(21)을 중심으로 상승 회전하도록 장치되어 있다.

아울러 포크(20)의 가운데 부분 상부 가장자리에는 브래킷(10)에 대한 휠(30)의 정지 위치를 결정하는 위치결정핀(24)이 구비되어 있다. 즉, 위치결정핀(24)은 휠(30)이 충격을 받아 포크(20)가 킹핀(21)을 중심으로 회전하면 핀홈(14)에 끼워지도록 포크의 축구멍(22)을 중심으로 휠(30)의 둘레를 벗어나는 바깥쪽인 제2사분면 상에 장치되어 있다.

휠(30)은 휠체어의 하중을 지지하고 구동력 및 횡력을 노면에 전달하도록 포크의 축구멍(22)과 축(31)에 의해 자유로이 굴림 가능하게 포크(20)에 장치되어 있다.

스톱핀(40)은 휠(30)이 그레이팅(G)의 구멍이나 틈새와 같은 장애물에 일정 깊이 이상으로 빠지지 않도록 하기 위해 그레이팅(G)의 구멍이나 틈새보다 넓은 폭(길이)을 갖는 형상으로 형성되어 있고, 포크(20)의 뒤쪽 끝 부분 양쪽에 휠의 축(31)보다 낮은 높이로 고정되어 있다.

즉, 도 4 및 도 5, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 휠의 축(31) 중심을 영점으로 하는 가상의 사분면 중 킹핀(21)은 휠(30)의 둘레를 벗어나는 바깥쪽인 제1사분면에 위치되어 있고, 스톱핀(40)은 제3사분면에 위치되어 있다.

따라서 휠(30)이 스톱핀(40)에 의해 그레이팅(G)의 구멍이나 틈새 등과 같은 장애물에 덜 빠지고, 아울러 휠(30)이 그레이팅(G)의 틈새 등과 같은 장애물에 빠진 채로, 진행 방향으로 회전하다가 그레이팅(G)의 턱에 접지면이 접촉되면, 그 접촉 부분의 작용점이 받침점으로 작용하여 지렛대의 원리로 휠(40)을 보다 적은 힘으로 들어올려 장애물에서 빠져나올 수 있다.

이젝션 암(50)은 탄성 변형에 의해 외력의 작용에 탄력적으로 대응하여 킹핀(21)을 중심으로 포크(20)를 상승 회전시켜 휠(30)을 위로 당겨 올리고 휠(30)에 전해지는 노면 충격을 흡수하도록 구비되어 있다.

즉, 이젝션 암(50)의 길이 방향의 양단은 브래킷 중 홀딩 브래킷(12)과 포크(20)에 뒷쪽 끝 부분에 각각 핀 이음(pin joint)으로 연결되어 있다.

또한, 이젝션 암(50)은 도 4 및 도 5, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 예각을 이루도록 비스듬히 기울어진 채로 휠의 축(31) 중심을 영점으로 하는 가상의 사분면 중 위쪽 끝 부분이 휠(30)의 둘레를 벗어나는 바깥쪽인 제1사분면에 위치되어 있고, 아래쪽(반대쪽) 끝 부분이 제3사분면에 위치되어 있다.

따라서 휠(30)이 그레이팅(G)의 구멍이나 틈새 등과 같은 장애물에 빠지는 순간 가해지는 하중과 스톱핀(40)이 장애물에 얹힐 때 자연스럽게 일어나는 반발 작용으로 이젝션 암(50)이 외력을 받게 되고, 이렇게 되면 이젝션 암(50)은 반발력을 힘의 분력(component of force) 방향으로 작동하여 휠(30)을 훨씬 적은 힘으로 들어올려 장애물에서 빠져나올 수 있다.

한편, 이젝션 암(50)은 위치변동에 대응하여 압축 및 복귀하는 탄성 변화를 일으켜 진동에너지를 탄력적으로 흡수하는 스프링(51)과, 이 스프링(51)의 신축 작용을 억제하는 댐퍼(52) 및 이 댐퍼(52)의 아래쪽에 나사 결합되어 그 회전 조작에 따라 스프링(51)의 신장 및 수축 감쇠력을 조절하는 어저스트 너트(53)를 포함하여 이루어질 수 있다.

이로써 휠체어 사용자가 임의로 이젝션 암(50)이 외력의 작용에 탄력적으로 대응하여 휠을 위로 당겨 올리기 위한 반발력과 휠에 전해지는 노면 충격을 흡수하기 위한 완충력을 적절히 설정할 수 있다.

여기서 스프링(51)은 가해지는 하중에 반발하는 힘을 제공하는 압축코일스프링을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않으며, 이와 동일한 작용효과를 가진 것, 예를 들면 고무 스프링과 같이 압축하려고 하는 힘에 저항하는 작용을 하는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방할 것이다.

또한, 댐퍼(52)는 원통 내의 유체 속을 피스톤이 움직일 때 유체의 점성 저항으로 진동을 감쇠시키고 충격 에너지를 흡수하는 오일 댐퍼 또는 유압 댐퍼를 채용할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터의 주요 작용 및 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 휠체어 사용자가 본 발명의 실시 예에 따른 휠체어용 캐스터를 앞바퀴로 장치한 휠체어를 타고 진행 방향으로 이동하면, 도 4 및 도 6과 같은 상태로 휠(30)은 진행 방향으로 회전하면서 안정적으로 주행하도록 유도하고, 이 과정에서 휠(30)이 그레이팅(G)의 구멍이나 틈새와 같은 장애물에 빠지면 휠(30)의 접지면과 가장 근접한 위치에 그 그레이팅(G)의 구멍이나 틈새보다 폭이 넓게 장치되어 있는 스톱핀(40)이 부딪혀 간섭을 일으키므로 휠(30)이 더 이상 빠지지 않는다.

이때, 가해지는 하중은 이젝션 암(50)의 스프링 작용에 의해 지지함과 동시에 휠(30)의 상하 진동을 완화함으로써 충격이 휠체어의 차체나 그 차체를 통해 사용자에게 전달되지 않게 흡수한다.

계속해서, 휠체어를 진행 방향으로 움직여서 휠(30)이 그레이팅(G)의 턱에 접촉되면 그 휠(30)과 그레이팅(G)이 맞닿는 충격 작용점이 받침점으로 작용하여 지렛대의 원리로 포크(20)가 킹핀(21)을 중심으로 위로 들리면서 휠(30)을 보다 적은 힘으로 들어올릴 수 있다.

아울러 휠체어를 진행 방향으로 밀면, 휠(30)이 그레이팅(G)과 맞닿는 작용점에 의해 약간 뒤로 밀리고, 이때 가해지는 하중에 대한 반작용에 의하여 반작용 힘을 발생함에 따라 이젝션 암(50)이 힘의 분력 방향으로 압축되었다가 원래대로 복귀하면서 자연스럽게 휠(30)을 순간적으로 위로 당겨 올려서 휠체어 사용자 혼자서도 장애물에서 훨씬 용이하고 수월하게 빠져나올 수 있다.

그리고 휠(30)이 도 6과 같은 상태로 주행하다가 요철이나 턱과 같은 장애물에 부딪혀서 순간적으로 강한 충격을 받으면, 도 7과 같이 킹핀(21)을 중심으로 포크(20)가 상승 회전하여 그 위치결정핀(24)이 홀딩 브래킷(12)의 핀홈(14)에 끼워지게 된다.

이와 동시에 탄성캡(15)이 탄성 변형으로 위치결정핀(24)에서 작용하는 힘을 완화 및 완충으로써 휠체어에 전해지는 노면 충격을 줄여서 한결 부드럽게 주행할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백하다.

그러므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.

10: 브래킷 11: 마운팅 브래킷
12: 홀딩 브래킷 13: 스위블
14: 핀홈 15: 탄성캡
20: 포크 21: 킹핀
22: 축구멍 23: 결합구멍
24: 위치결정핀 30: 휠
31: 축 40: 스톱핀
50: 이젝션 암 51: 스프링
52: 댐퍼 53: 어저스트 너트
G: 그레이팅

Claims (6)

1. 휠체어용 캐스터에 있어서,
   휠체어의 프레임에 장착을 위한 브래킷; 상기 브래킷의 하부에 한쪽 끝 부분이 킹핀에 의해 핀 이음(pin joint)으로 연결된 포크; 상기 포크의 가운데 부분에 축이 상기 킹핀보다 낮은 높이로 결합된 휠; 상기 휠이 장애물의 틈새에 일정 깊이 이상으로 빠지지 않도록 하기 위해 상기 포크의 다른 한쪽(반대쪽) 끝 부분 양쪽에 상기 휠의 축보다 낮은 높이로 고정된 스톱핀; 및 상기 브래킷과 상기 포크에 양쪽 끝 부분이 핀 이음(pin joint)으로 연결되고, 탄성 변형에 의해 외력의 작용에 탄력적으로 대응하여 상기 브래킷과 상기 포크를 연결하는 상기 킹핀을 중심으로 상기 포크를 상승 회전시켜 상기 휠을 위로 당겨 올리거나 상기 휠에 전해지는 노면 충격을 흡수하도록 구비된 이젝션 암을 포함하며;
   상기 휠의 축 중심을 영점으로 하는 사분면 중 상기 킹핀은 상기 휠의 둘레를 벗어나는 바깥쪽인 제1사분면에 위치되고, 상기 스톱핀은 제3사분면에 위치되는 휠체어용 캐스터.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 이젝션 암은, 예각을 이루도록 비스듬히 기울어진 채로 상기 휠의 축 중심을 영점으로 하는 사분면 중 한쪽 끝 부분이 상기 휠의 둘레를 벗어나는 바깥쪽인 제1사분면에 위치되고, 다른 한쪽(반대쪽) 끝 부분이 제3사분면에 위치된 휠체어용 캐스터.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 이젝션 암은, 진동에너지를 흡수하는 스프링;
   상기 스프링의 신축 작용을 억제하는 댐퍼; 및
   상기 댐퍼와 나사 결합되고, 상기 스프링의 신장 및 수축 감쇠력을 조절하는 어저스트 너트;
   를 포함하는 휠체어용 캐스터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 브래킷에 핀홈이 형성되고, 상기 포크의 가운데 부분 상부 가장자리에 상기 휠이 충격을 받으면 상기 킹핀을 중심으로 하는 상기 포크의 회전에 의해 상기 핀홈에 끼워지는 위치결정핀이 구비되고, 상기 브래킷에 탄성 변형으로 상기 위치결정핀이 상기 핀홈에 끼워질 때 작용하는 힘을 완화 및 완충하는 탄성캡이 부착된 휠체어용 캐스터.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 브래킷은, 휠체어의 프레임에 고정되는 마운팅 브래킷;
   상기 마운팅 브래킷의 하측에 장착되어 상기 포크가 상기 킹핀에 의해 핀 이음으로 연결되는 홀딩 브래킷; 및
   상기 홀딩 브래킷이 상기 마운팅 브래킷에 대하여 자유롭게 회전 가능하도록 연결하는 스위블;
   을 포함하는 휠체어용 캐스터.

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