CN100508916C - 具有膝制动功能的假腿 - Google Patents

Abstract

一种具有灵活的膝制动功能的假腿，可利用机械的方法检测出安装了假腿的人的负荷作用在脚部的何处。在大腿假腿(10)中，包含肘板(120)的关节上侧部件(12)和包含框架(140)及与该框架(140)一体的座托(22)的关节下侧部件(14)作膝的弯曲。在壳体部件(24)上，除膝轴外，还构成有液压制动回路。在壳体部件(24)和本体部分一侧的座托(22)之间，为了可进行相对的微小的动作，具有连杆机构(50)。连杆机构(50)在假腿的脚部的脚尖和脚后跟之间具有瞬间中心。该瞬间中心成为感应点，区别地测知安装了假腿的人的负荷作用在脚部的脚后跟上的情况和作用在脚尖上的情况。根据通过连杆机构(50)测知的结果来控制液压制动回路，可实现灵活的膝制动。

Description

具有膝制动功能的假腿

技术领域

本发明涉及一种包含可使膝弯曲的膝关节、并可灵活地对膝的弯曲进行制动的假腿，即，涉及屈服性(yielding)的假腿，特别地，涉及一种通过机械的连杆机构构成感应部分的假腿，该感应部分用于测知安装了假腿的人的负荷作用在附属于假腿的脚部的何处。

背景技术

对于安装了假腿的人来说，与正常人同样自然地走路是其基本的愿望，特别地，交替地迈出左右腿来下台阶或顺利地下坡是一个梦想。为实现后一个愿望，需要有灵活的膝制动功能，即屈服性功能。利用该屈服性功能，将体重作用在包含膝关节的假腿上时，膝关节缓慢地改变弯曲角度。因此，安装了具有屈服性功能的假腿的人可以放心地把自己的体重加载在假腿上，交替地迈出左右腿，来顺利地下台阶或下坡。

从另一观点出发，相对于完全锁定假腿(假腿的弯曲)的技术，屈服性技术可称为是将假腿灵活地锁定为可弯曲的状态的技术。完全锁定假腿的技术，如USP3,863,274号(对应日本特公昭52-46432号)所示，是利用机械的摩擦力将膝轴紧固，来产生制动力的技术。与其相对，灵活地锁定假腿的技术，是利用工作油通过节流件时的流动阻力产生制动力的技术。因此，灵活的锁定技术除节流件外，还具备包含几个液压装置的液压制动回路。液压制动回路中的一个液压装置是划分工作油流入或流出的2个室的机构，作为该机构，已公知的有包含可往复运动的活塞的活塞式和包含摆动翼的旋转式。USP5，704，945号(对应特开平8-317944号)和USP2,667,644号等公开了旋转式，另外，USP2,530,286号、USP2,568,053号等公开了活塞式。

发明需要解决的问题

在液压制动回路中，通常有用于在对膝的弯曲产生制动力的制动状态和解除了制动力的非制动状态之间进行切换的切换阀(即控制阀)。这样一来，液压制动回路(即，液压制动回路的切换阀)可以根据安装了假腿的人的负荷作用在附属于假腿的脚部的何处来进行控制。作为用于象那样对液压制动回路进行控制的感应制动机构，可通过应变仪等电传感器测知安装了假腿的人的步行状态，根据该测知信号从微型计算机输出控制信号。即，可以进行所有象电气的或电子的检测及处理那样的控制。但是，由于其中伴随着通过微型计算机进行的数据处理，所以需要准备其所需的电源。又，由于必须把电传感器一直维持在可进行测知的状态上，又消耗了相应的电量。为解决这些问题，优选利用机械的方法构成感应制动机构。

然而，在迄今为止的利用机械的方法的感应制动机构中，没有象前述的电气的或电子的方法那样，基于检测负荷作用在脚部的何处上的状态这一设计思想的机构。例如，USP2,530,286号和USP2,667,644号通过连杆机构来连接脚部和液压制动回路的切换阀，通过与脚部的动作连动的连杆机构控制切换阀。又，也有与脚部无关系地，通过假腿是否弯曲来控制液压制动回路的切换阀。即，USP5,704,945号(对应特开平8-317944号)利用伴随膝的弯曲而产生的摆动杠杆的相对位移，又，USP2,568,053号利用伴随膝的弯曲而产生的连杆或杠杆的动作来进行控制。

但是，迄今为止的利用机械的方法的技术不是检测负荷作用在脚部的何处上的状态的技术，所以产生了在下台阶或下坡的情况下，在立脚相的最后的脚尖离地时，不能正确地解除制动力，因而不能顺利地切换到摆脚相的问题，原因是，在象下台阶或下坡那样的情况下，安装了假腿的人有将其重心放在较后方的倾向，所以地面反作用力会通过膝轴的相当靠后的地方。即，在平地上步行的情况下，与伴随脚部的动作或膝的弯曲的动作连动，可有效地对液压制动回路的切换阀进行切换控制，与其相对，在下台阶或下坡时，不能从安装了假腿的人的姿势正确地进行那样的切换。

本发明目的在于提供一种可通过机械的方法检测出安装了假腿的人的负荷作用在脚部的何处，具有灵活的膝制动功能的假腿。

又，本发明另一目的在于提供一种可在立脚相的最后的脚尖离地时，正确地解除制动力，具有灵活的膝制动功能的假腿。

进而，本发明目的还在于提供一种不仅适用于单轴的假腿，还可适用于多轴的假腿的具有灵活的膝制动功能的假腿。

又，本发明目的还在于提供一种为确保灵活的膝制动功能的安全性，可在作用有一定的负荷时可靠地产生所希望的制动力的假腿。

又，本发明目的还在于提供一种可同时实现立脚相时的灵活的膝制动功能和摆脚相时的控制的假腿。

进而，本发明目的还在于提供一种安装了假腿的人可放心地将负荷作用于膝上，按照自己的意志使膝弯曲的假腿。

本发明的更加具体的目的通过以下的说明会更加明确。

发明内容

本发明的假腿，为灵活地制动假腿为可弯曲的状态的技术，具备利用工作油通过节流件时的流动阻力而产生制动力的液压制动回路(即，利用液压的膝制动回路)。作为液压制动回路中的节流件，可使用可变节流件或固定节流件中的任何一种。但是，若从可根据安装了假腿的人的特性或喜好调整节流量这点出发，优选可变节流件。节流件向流经节流件的工作油的油流施加阻力，来实现膝的灵活的弯曲作用。该弯曲阻力的大小为，安装了假腿的人通过将自己的负荷(体重)作用在假腿上，可缓慢地弯曲膝，例如，为相当于40～100Nm。当然，为使那样的通过节流件实现的制动功能只在膝弯曲时产生，换言之，为不使在膝伸展时产生通过节流件实现的制动功能，在膝制动回路中，与该节流件并列地配置有止回阀。作为止回阀，优选以球或提动头(poppet)作为阀体的简单构造的止回阀。

液压制动回路除节流件及止回阀外，还具备划分工作油流入或流出的2个室的机构和用于在制动状态和非制动状态之间切换的切换阀。作为划分2个室的机构，如已述的那样，有包含往复运动的活塞的活塞式和包含摆动翼的旋转式。对于本发明，两种形式都可应用，但在使假腿小型化这点上，而且，从使用于得到立脚相时的灵活的膝制动功能的液压制动回路和用于控制摆脚相时膝的弯曲的气缸装置有效地并存这点出发，优选旋转式。又，利用液压制动回路，不仅可得到立脚相时的灵活的膝制动功能，还可控制摆脚相时的膝的弯曲。

而且，切换阀为通过承受安装了假腿的人的负荷而被开闭的阀，实现在开启状态和闭合状态这两个状态间的切换的切换功能。在膝制动回路中，开启状态下的切换阀隔断工作油的油流，使其具有前述节流件的功能，与其相对，闭合状态下的切换阀使工作油顺利地流过，而使前述节流件的功能无意义或无效。因此，作为切换阀，优选通过微小的行程就可在开启状态和闭合状态之间切换的切换阀构造。特别理想的阀为相对于阀座推压阀体来进行阀的开闭的座阀，开闭该阀时，阀体在与阀座的面垂直的方向上动作。那样的阀通过阀体的微小的动作就可以产生与该动作相应高度的环状开口，所以可立即确保很大的流路面积。为可靠且迅速地进行切换阀的切换，阀体和阀座以面接触的方式构成的切换阀最理想。

本发明可广泛地应用于具备位于膝的上侧的关节上侧部件和位于膝的下侧，与关节上侧部件可摆动地连接，可使膝弯曲的关节下侧部件的假腿中。作为可摆动地连接关节上侧部件和关节下侧部件的连接，经由单一轴的单轴连接或经由4轴等多个轴的多轴连接已被公知，本发明可应用于其中的任何一种。本发明意图在于主要通过机械的机构来得到灵活的膝制动功能，所以通过可相对地动作的2个部分构成假腿的关节下侧部件。即，为关节构成部分和本体部分2个部分，该关节构成部分与关节上侧部件连接，构成可实现膝弯曲的膝关节，该本体部分作为与该关节构成部分的下侧连接的部分，相对于关节构成部分，作与膝弯曲的动作相比微小的动作。在本体部分的上部有关节构成部分，又，在本体部分的下部有脚部。

在本发明的优选实施方式中，在关节下侧部件的关节构成部分上配置有前述液压制动回路，作为划分液压制动回路中的2个室的机构，应用了包含摆动翼的旋转式。

进而，在本发明中，为控制产生对膝的弯曲的制动力的液压制动回路，具备测知安装了假腿的人的负荷作用在脚部的何处，并根据该测知信号控制液压制动回路的特定的感应控制机构。该感应控制机构具有下述y1及y2的特征，

y1有连接关节下侧部件上的关节构成部分和本体部分，并在假腿的脚部的脚尖和脚后跟之间具有瞬间中心的连杆机构，

y2测知构成连杆机构的连杆的动作，根据该测知结果控制液压制动回路，

感应控制机构由用于测知安装了假腿的人的负荷作用在脚部的何处的感应部分和根据该感应部分的测知信号控制液压制动回路的控制部分构成。感应部分由前述特定的连杆机构形成，该连杆机构的瞬间中心成为感应点。根据假腿的脚部的接地状态(脚后跟接地或脚尖接地的状态)，产生下面z1或z2那样的测知信号。

Z1假腿的脚部的脚后跟接地时，伴随着该脚后跟接地而产生的地面反作用力通过比前述连杆机构的瞬间中心更靠后的一侧，由此，以前述瞬间中心为中心，在前述关节下侧部件上产生倒向前方的方向的转动力矩，

Z2假腿的脚部的脚尖接地时，伴随着该脚尖接地而产生的地面反作用力通过比前述连杆机构的瞬间中心更靠前的一侧，由此，以前述瞬间中心为中心，在关节下侧部件上产生倒向后方的方向的转动力矩，

即，机械的连杆机构根据安装了假腿的人的负荷作用在脚部的脚后跟上的情况和作用在脚尖上的情况，产生以自身的瞬间中心为中心倒向前方的方向和倒向后方的方向的不同的转动力矩。这些不同的转动力矩成为通过连杆机构得到的测知信号。根据连杆机构(即感应部分)的测知信号，对液压制动回路在制动状态和非制动状态之间进行切换控制。该切换控制一般来说意指通过连杆机构的一个连杆的动作对切换阀进行开闭控制。但是，切换控制不仅限于此。例如，也可通过连杆机构的连杆的动作进行电气开关的切换，根据该切换作用，通过马达等控制可变节流件的节流量。因此，虽然由感应部分所进行的测知为机械的测知，但通过控制部分进行的对液压制动回路的控制不仅包含机械的控制，还包括电气或电子的控制。

机械的连杆机构在假腿的脚部的脚尖和脚后跟之间具有瞬间中心，该瞬间中心的位置在比连杆机构更靠下方的一侧上，而且，优选比通过安装了假腿的人的直立状态下的中心的负荷线更靠前方一侧的区域。若瞬间中心在该区域中，可在直立状态下使制动力可靠地产生，而且可在下坡时的脚尖离地时有效地解除制动力，从而可得到高稳定性的假腿。

而且，关于液压制动回路的切换阀，可使用常开式、常闭式的任何一种，但从在通常的时候通过作用制动力来可靠地防止膝折断这一观点出发，优选常闭式。进而，在通过与液压制动回路不同的气缸装置进行摆脚相时的控制的情况下，在使用常闭式切换阀的基础上，优选将连杆机构的瞬间中心配置在脚部附近的较下方的切换阀。这样一来，即使在脚尖离开地面，切换到摆脚相之后，利用伴随着摆出动作而产生的假腿的惯性力，打开切换阀的力变大，而且，气缸装置的斥力也作用，从而可打开切换阀，来顺利地进行摆脚相的控制。又，作为切换到摆脚相时打开切换阀的对策，也可应用例如根据假腿成为脚尖设置，使施加使切换阀的阀体落座到阀座上的力的弹力无效的方法等。进而，在迄今为止的液压制动回路中，切换阀和节流件是由通路中间的一个阀装置构成的。在本发明中也可采用那样的实施方式，但为可靠地得到灵活的膝制动功能，优选切换阀和节流件分离，将这两者相对于止回阀分别并列地连接的方式。若使液压制动回路为那样的方式，无论作用在假腿上的负荷的大小或方向如何，只要作用一定的负荷，就可以可靠地切换切换阀，由此，可以使规定的制动力稳定地产生。因此，安装了假腿的人可以随心所欲地控制膝制动力。

附图说明

图1为表示本发明的假腿的一实施例的立体图。

图2为从相反一侧所视图1的实施例的立体图。

图3为图1的实施例的主视图。

图4A为用构架表示本发明的假腿的一例的图。

图4B为用滑块构成图4A中的连杆机构的一部分的构架图。

图5A为表示在本发明中使用的连杆机构的作用的图，表示通常的状态。

图5B为表示在本发明中使用的连杆机构的作用的图，表示脚后跟接地的状态。

图5C为表示在本发明中使用的连杆机构的作用的图，表示脚尖接地的状态。

图6为表示在本发明中使用的液压制动回路的一例的回路图。

图7A为围绕图1的实施例的膝轴的部分的构成图，表示切换阀关闭的状态。

图7B为围绕图1的实施例的膝轴的部分的构成图，表示切换阀开着的状态。

图8为表示壳体部件的内部构成的图。

图9为表示收纳在内部的切换阀的剖视图。

图10为表示收纳在内部的止回阀及节流阀的剖视图。

图11为表示本发明的变形例的图。

图12为表示本发明的其他变形例的图。

图13为表示本发明的又一其他变形例的图。

图14为取代图6的气压回路，而是组合有利用液压的其他回路的回路图。

具体实施方式

图1～图3清楚地表示应用了本发明的大腿假腿10的整体的构成。首先，参照这些图，对大腿假腿10的构成及其中的发明的特征进行说明。

大腿假腿10是为无膝的人提供的假腿，具备位于膝上侧的关节上侧部件12和位于膝下侧，与关节上侧部件12可摆动地连接，可使膝弯曲的关节下侧部件14。关节上侧部件12的主体为铝合金制的肘板120。在肘板120上，分别有位于其上部的支承定位块16的部分122，位于其左右的用于支承膝轴的一对臂124a、124b，位于臂124a、124b之间的第3臂126。定位块16由例如钛合金制成，通过螺纹结合固定在肘板120上。该定位块16支承着未图示的窝孔，通过插入窝孔中的大腿支承安装了假腿的人的负荷。

肘板120的两侧的带齿制动螺栓18将膝轴(未图示)一体地固定在肘板120上(因此，固定在关节上侧部件12上)。大腿假腿10为膝轴单一的单轴假腿，关节上侧部件12与关节下侧部件14可以该一根膝轴为中心转动。

在关节下侧部件14上，除碳素纤维强化塑料制的中空的框架140外，还有用多个制动螺栓20固定在框架140上部的座托22，及与膝轴可转动地连接，且通过特定的连杆机构(在后面说明)与座托22连接的壳体部件24的各构成部分。座托22及壳体部件24都是由铝合金制成。可绕膝轴转动的壳体部件24为构成可使膝弯曲的膝关节的关节构成部分。因此，作为关节构成部分的壳体部件24可相对于包含肘板120的关节上侧部件12进行例如150°～160°的大角度转动或摆动。而且，壳体部件24也为构成产生对膝的弯曲的制动力的液压制动回路的部分。其中，为划分保持液压的内部空间，壳体部件24由具有贯穿两侧的气缸孔的本体240及位于本体240两侧，塞住气缸孔的口的盖子部件242构成。

壳体部件24中的液压制动回路可实现本发明涉及的膝制动功能(立脚相时的控制)。大腿假腿10还具备有作为摆脚相时的步行辅助机构的利用气压的气缸装置30。该气缸装置30自身已被公知，与例如USP5,405,407号，或者日本国特开平9-551号，或者USP5,888,237号等中公开的同样。通过气缸装置30的控制，在利用流体通过节流件时的流动阻力这一点上，与液压的机构相通。只是，由于流体的空气有压缩性，所以根据气缸装置30，利用空气的压缩产生的压缩能，可以得到膝最大地弯曲后的斥力。大腿假腿10是通过液压实现对立脚相时的控制，通过气压实现对摆脚相时的控制的假腿。气缸装置30的杆310一侧的端部通过U型夹销312可转动地支承在臂126上，而且，气缸底部一侧的端部通过固定在框架140上的转轴式销320被可转动地支承着。又，位于框架140的下部、剖面呈C型的环状扣紧部件34用于将脚管连接到框架140上。当然，在脚管的下端，附属有作成脚形状的脚部。

在这样的大腿假腿10上，在本发明中，关节下侧部件14的关节构成部分14j(壳体部件24)和位于该关节构成部分的下方的本体部分14b(包含框架140及与该框架140一体的座托22的部分)通过特定的连杆机构50连接。连杆机构50在作为关节构成部分的壳体部件24和本体部分的一侧的座托22之间可作微小的相对的动作。而且，在假腿10的脚部的脚尖和脚后跟之间有瞬间中心。所谓微小的动作，为例如3°以下的微小的摆动，是与前述绕膝轴的150°～160°的大角度的动作相对而言的说法。而且，微小的动作是指不会使安装了假腿的人产生不安或不适的小的动作。连杆机构50为机械结构，在构成它的构成要素的外部有瞬间中心。瞬间中心成为感应点，区别安装了假腿10的人的负荷作用在脚部的脚后跟上和作用在脚尖上的情况，根据该测知结果控制液压制动回路。在本发明中，将构成感应部分的位于连杆机构50的外部的规定区域内的瞬间中心作为感应点，测知安装了假腿的人的负荷作用在脚部的何处。因此，不管安装了假腿的人是怎样的步行姿势，在平地上步行的情况自不必说，即使是在下台阶或下坡的情况下也总是可以进行正确的测知。这样一来，根据该测知，可以对液压制动回路进行适当的控制，从而得到灵活的膝制动功能。

图4A及图4B用构架表示了连杆机构50。图4A为使用了有档链环(bar link)的例子，图4B为将有档链环的一部分置换为滑块的例子，两者作为连杆机构是等价的。在这两个例子中，膝轴15可转动地连接着关节上侧部件12和关节下侧部件14。在关节下侧部件14的下方部分上，通过脚管170附属有脚部172。在图4A中，前连杆52和后连杆54分别铰接在关节下侧部件14的关节构成部分14j与本体部分14b之间。因此，图4A中的连杆机构50除关节构成部分14j、本体部分14b之外，还通过前连杆52和后连杆54构成。而且，在图4B中，取代后连杆54，而是使用了在机构学上等价的滑块56。这些连杆机构50在脚部172的脚尖172t和脚后跟172h之间的点0上有瞬间中心。

连杆机构50中的前连杆52的轴线方向的中间部为与关节构成部分14j一侧间的铰接部A。比该铰接部A更靠连杆端的部分52e为液压制动回路的切换阀60的执行元件。在本例中，为常闭切换阀60，在与前连杆52的部分52e相反一侧的地方，设置有由压缩螺旋弹簧形成的弹簧58。图5A、图5B及图5C表示了连杆机构50的动作。连杆机构50为在A、B、C、D四点上有铰接部的4节连杆机构。其瞬间中心0为连接前连杆52的铰接部A和B的直线与连接后连杆54的铰接部C和D的直线的交点。在通常的状态下，弹簧58产生的力作用在前连杆52上，相应地，作用力f对切换阀60产生作用，由此，切换阀60关闭，假腿处在利用液压制动回路的制动作用的状态下(参照图5A)。而且，在脚部172的脚后跟172h或脚后跟172h的一侧上作用有地面反作用力F的情况下，由于地面反作用力F作用在比瞬间中心0更靠后的位置上，所以连杆机构50和通常的状态同样，以作用力f相对于切换阀60产生作用的形式变形(参照图5B，变形后的连杆机构AB’CD’)。进而，在地面反作用力F作用在脚部172的脚尖172t或脚尖172t的一侧的情况下，由于地面反作用力F作用在比瞬间中心0更靠前的位置上，所以与前面的情况相反，连杆机构50以抵消弹簧58的力，打开切换阀60，而解除由液压制动回路进行的制动的形式变形(参照图5C，变形后的连杆机构AB”CD”)。

其次，对包含切换阀60的液压制动回路进行说明。如图6所示，大腿假退10具备包含切换阀60的液压制动回路70和包含气缸30a及附属于其上的气压回路30c的气缸装置30。具有这样的液压与气压的组合回路的假腿10通过液压制动回路70可得到立脚相时的灵活制动功能，而且，通过气缸装置30可得到摆脚相时膝的弯曲及伸展的辅助功能。关于气缸装置30，可应用已述的公知的气缸装置。缸体内部的活塞在活塞轴线方向上将气缸30a划分为前后2个室。而且，气压回路30c包含节流件或止回阀，控制流出、流入活塞前后的各室的气流。气缸装置30中的室划分机构(即气缸30a)为气缸内部的活塞在轴线方向上往复运动的活塞式。与其相对，液压制动回路70中的室划分机构80为摆动翼82划分2个室80e、80f的旋转式。液压制动回路70一侧的摆动翼82和气缸装置30一侧的活塞30a通过肘板120互相连接。液压制动回路70的室划分机构80划分的2个室中，一方的第1室80e为伸展室，另一方的第2室80f为弯曲室。伸展室80e为膝伸展时油流入、膝弯曲时油流出的室，与其相对，弯曲室80f为膝弯曲时油流入、膝伸展时油流出的室。伸展室80e通过第1通路250与切换阀60的一侧连通，又，弯曲室80f通过第2通路260与切换阀60的另一侧连通。为使油流平滑，可在第1通路250或第2通路260上附属蓄油器。

进而，液压制动回路70在第1通路250和第2通路260之间，相对于切换阀60及室划分机构80分别并列地配备有止回阀92及节流件(即，节流阀)94。止回阀92为阻止从第1通路250一侧流向第2通路260一侧的油流(即，从第1室80e流向第2室80f的油流)，放行其反方向的油流的单方向阀。而且，节流件94为向通过节流件94的油流作用阻力的部件。作为该节流件94，可应用各式的节流件，但优选可根据安装了假腿的人的体格、走路方法的喜好等容易地调整其节流量的节流件。作为优选的节流件94的一例，可举出在阀体的外周上设置有在轴线方向上倾斜的切槽(例如，在圆周方向上互相隔开180的2个切槽)的节流件。那样的节流件94可通过螺纹调节容易地调整其节流量，使其适合安装了假腿的人的前述特性。

在这样的液压制动回路70中，关于切换阀60，可应用常开或常闭的任何一种形式的切换阀，但在此，使用常闭式的，这是为了通过使其常闭，在通常的时候使节流件94产生的制动一直起作用，来防止所谓的膝折断。在那样的通常状态下，节流件94产生的流动阻力为例如相当于40～100Nm，安装了具备膝制动回路70的假腿的人通过将自己的体重作用在膝上，可以缓慢地弯曲膝。而且，由于膝制动回路70通过与切换阀60分开地设置的节流件94产生的流动阻力来产生制动力，所以安装了假腿的人可以通过施加自己的体重来可靠地且迅速地进行切换阀60的开闭控制。这是因为在一定的负荷作用在假腿上时，切换阀60的柱塞610动作，该柱塞610微小地动作，会相应地产生环状的大的开口的缘故。从摆脚相切换到立脚相时，切换阀60保持其闭合状态。因此，液压制动回路70通过节流件94有效地作用来发挥灵活的膝弯曲，即屈服性功能。这样一来，在立脚相时，当安装了假腿的人的地面反作用力位于连杆机构50的瞬间中心0的前方一侧(即，地面反作用力转移到脚尖172t时)，通过前述连杆机构50的作用，切换阀60可靠地切换到开启状态。因此，液压制动回路70不会产生对膝弯曲无用的制动力，安装了假腿的人可以顺利地进行脚部的脚尖离地。而且，虽然是常闭式，在摆脚相时，利用伴随假腿10的摆出动作而产生的惯性力，切换阀60变成开启状态。因此，相对于利用气缸装置30的摆脚相的控制，液压制动回路70的切换阀60虽然为常闭式，也不会造成损害。

其次，对液压制动回路70在大腿假腿10中是如何构成的进行说明。除了已经参照过的图1～图3以外，图7A、图7B以及图8在说明液压制动回路70的各构成要素的配置关系上也是有用的。图7A及图7B表示了大腿假腿10的上部，特别是围绕膝轴的部分的构成。图7A表示切换阀60闭合的状态(即，通常状态及脚部的脚后跟172h一侧接地的状态)，图7B表示切换阀开启的状态(即，脚部的脚尖172t一侧接地的状态)。而且，在这些图所示的例子中，相对于连杆机构50的前方的连杆为有档链环(前连杆52)，后方的连杆为滑块56。滑块56由设置在壳体部件24的本体240上的导向孔560及由该导向孔560引导的导向杆562构成。导向杆562固定在座托22上。其中，有导向孔560的壳体部件24和与框架140一体的座托22可通过连杆机构50相对地微小地动作。该动作的大小为，可将切换阀60从闭合状态切换到开启状态，或进行与其相反的切换，例如，为数mm以下的行程或数度以下的摆动角度。

图8为去掉壳体部件24的盖子部件242，从膝轴的轴线方向所视壳体部件24的本体240的部分的图。在固定在肘板120的膝轴支承臂124a，124b上的膝轴15上，一体地支承着摆动翼82。摆动翼82将本体240的内部空间划分成第1室(高压室或伸展室)80e和第2室(低压室或弯曲室)80f。而且，在壳体部件24的本体240中，分别收纳有切换阀和作为节流件94的节流阀、以及止回阀92。切换阀60的收纳部位于本体240的上部，其下部有节流阀94的收纳部。而且，在节流阀94的收纳部的里面的部分上，有止回阀92的收纳部。切换阀60及节流阀94的各收纳部从本体240的面向前连杆52的一面朝向本体240的内部。与其相对，止回阀92的收纳部在与膝轴15的轴线方向平行的方向上延伸。又，在壳体部件24的本体240上也构成有液压制动回路70的通路。

图9为表示收纳在壳体部件24的本体240的内部的切换阀60的剖视图。在本体240中，有高压侧的第1通路250、低压侧的第2通路260、及与第1、第2通路250、260分别连通的收纳孔246。切换阀60为连通或隔断第1通路250一侧和第2通路260一侧的阀。切换阀60的主体为可移动地嵌入收纳孔246中的小型柱塞610。柱塞610通过其外周的密封部件620被液密地密封，又，通过阀弹簧630承受朝向收纳孔246外部的力。但是，柱塞610在从收纳孔246外伸的一端610a上，通过前连杆52也承受着弹簧58产生的力。由于弹簧58产生的力大于阀弹簧630的力，所以在通常的状态下，柱塞610的前端610b与本体240一侧的阀座接触，由此，切换阀60保持闭合状态。另一方面，在测知脚尖172t为接地状态时，由于通过前连杆52的弹簧58的力被解除，所以柱塞610利用阀弹簧630的力向收纳孔246的外部动作，连杆机构50将切换阀60变为开启状态。如已述的那样，切换阀60根据柱塞610微小地动作，就产生环状的大的开口，所以会迅速而可靠地从闭合状态向开启状态，或从开启状态向闭合状态切换。又，弹簧58以壳体部件24的本体240作为一方的弹簧支承，而且以与前连杆52螺纹结合的螺纹部件585作为另一方的弹簧支承。因此，可以通过改变螺纹部件585的旋入量，来调整弹簧58的力(参照图7A、图7B)。

图10为表示收纳在壳体部件24内部的止回阀92和节流阀94的剖视图。止回阀92和节流阀94在壳体部件24的内部互相垂直地配置。止回阀92的收纳孔2492在横向上贯穿壳体部件24的本体240，收纳孔2492的两侧被盖子部件242封闭。在收纳孔2492的轴线方向的中间部上，构成作为止回阀92的阀座的内壁部分92s。止回阀92除阀座92s外，还包含落座在该阀座92s上的球形阀体922和向球形阀体922施加落座力的阀弹簧924。另一方面，节流阀94的收纳孔2494在壳体部件24的本体240中倾斜地延伸，一端的开口面对假腿10的前方。节流阀94的主体为进入收纳孔2494的柱塞阀体942。柱塞阀体942在其轴线方向的一侧的外周上有切槽942t(为在圆周方向上互相隔开180°的2个切槽，各切槽在轴线方向上倾斜)。2个切槽942t为与壳体部件24的本体240的壁面相结合而产生流动阻力的部分。使柱塞阀体942的切槽942t所在的一侧位于收纳孔2494的内部，其相反侧的端部942a通过螺纹部件96支承。因此，可以通过改变螺纹部件96相对于本体240的收纳孔2494的旋入量来调整节流阀94的节流量。节流阀94的柱塞阀体942的切槽942t所在的前端侧与止回阀92的高压侧连通。而且，柱塞阀体942的切槽942t的外周与止回阀92的低压侧连通。这些连通通过设置在壳体部件24的本体240上的通路来实现。

又，相对于希望节流阀94可以在组装完假腿10后调整节流量，止回阀92则不要求那样的调整。其中，关于止回阀92，也可以不设置在壳体部件24的内部，而是设置在摆动翼82的内部。而且，摆动翼82是与膝轴15一体的，作与膝关节的弯曲角度相同的150°～160°的大的摆动运动。但是，产生为实现屈服性功能所需的制动力的范围只是从膝的伸展状态到弯曲90°左右的状态之间。因此，膝从90°弯曲的状态弯曲到最大程度的状态中，基本上不需要液压制动回路70产生的制动力。最好在那样的范围中，使摆动翼82与切换阀60的开闭无关地顺利地摆动。因此，在壳体部件24的本体240的内部，形成有抑制不需要的制动力产生的通路的结构比较好。

本发明不仅限于图中所示的实施例，可在发明的主旨、即进行机械的感应的范围内进行各种变形。图11为不是在前连杆52一侧，而是在后连杆54一侧设置切换阀60的工作元件的例子。后连杆54在与作为关节构成部分14j的壳体部件24的铰接部P上，具备有成为工作元件的连杆部分54e。

而且，本发明不仅可应用于单轴的假腿，还可应用于多轴的假腿。图12及图13分别表示将具备有构成膝关节的4节连杆机构515应用于假腿的例子。在图12的例子中，设成制动连杆机构515中的一个铰接部P’的方式。与其相对，在图13的例子中，设成在连杆结构515上连接有杆40，通过该杆40来制动连杆机构515的动作的方式。又，在图12及图13的两图中，对于与已述的实施例同样的构成部分，使用了同一符号。

又，相对于包含切换阀60的利用液压的膝制动回路70，图14为添加了液压的构成要素的组合回路。添加在膝制动回路70中的新的构成要素为包含节流件410及止回阀510的伸展辅助回路101和包含节流件420及止回阀520的弯曲辅助回路102。膝制动回路70为用于得到假腿的立脚相时的灵活的膝制动功能的回路，伸展辅助回路101及弯曲辅助回路102为用于得到假腿的摆脚相时的辅助功能的回路。因此，伸展辅助回路101及弯曲辅助回路102中的各节流件410、420与膝制动回路70的节流件40相比节流量小，其产生的流动阻力为相当于弯曲阻力的值，最大为8Nm。而且，伸展辅助回路101及弯曲辅助回路102中的止回阀510、520当然为只放行互相反方向的油流的单向阀。在通过液压回路同时进行立脚相及摆脚相的各控制的情况下，可将那样的液压回路装入假腿的膝部分，使假腿更加小型化。

Claims (15)

1.一种具有灵活的膝制动功能的假腿，具备关节上侧部件和关节下侧部件，该关节上侧部件位于膝的上侧，该关节下侧部件位于膝的下侧，并与前述关节上侧部件可摆动地连接，可使膝弯曲，前述关节下侧部件包含关节构成部分和本体部分，该关节构成部分与前述关节上侧部件连接，构成可使前述膝弯曲的膝关节，该主体部分作为与该关节构成部分的下侧连接的部分，相对于前述关节构成部分，作与前述膝弯曲的动作相比较微小的动作，

为灵活地制动前述膝的弯曲，上述假腿具备下述X及Y的构成，

X利用工作油通过节流件时的流动阻力，产生对膝的弯曲的制动力的液压制动回路，

Y测知安装了假腿的人的负荷作用在附属于假腿的脚部的何处，并根据该测知信号控制前述液压制动回路的感应控制机构，

又，前述感应控制机构具有下述y1及y2的特征，

y1具有连接前述关节下侧部件上的关节构成部分和本体部分、并在假腿的脚部的脚尖和脚后跟之间具有瞬间中心的连杆机构，

y2测知构成前述连杆机构的连杆的动作，根据该测知结果控制前述液压制动回路。

2.如权利要求1所述的假腿，前述感应控制机构包括：用于测知安装了假腿的人的负荷作用在前述脚部的何处的感应部分和根据该感应部分的测知信号控制前述液压制动回路的控制部分。

3.如权利要求2所述的假腿，前述感应部分由机械结构形成。

4.如权利要求1所述的假腿，使前述关节上侧部件和前述关节下侧部件可摆动的连接，为经由单一的轴的单轴连接或经由多个轴的多轴连接中的任何一种。

5.如权利要求1所述的假腿，前述液压制动回路利用前述感应控制机构的控制，切换成对膝的弯曲产生制动力的制动状态或解除了前述制动力的非制动状态。

6.如权利要求1所述的假腿，前述液压制动回路具备第1室、第2室、通路、节流件、止回阀及切换阀，其中，该第1室为膝伸展时工作油流入的室；该第2室为膝弯曲时工作油流入的室；该通路连通所述第2室和第1室之间；该节流件在该通路上，位于前述第1室和第2室之间，并利用通过该节流件的前述工作油的流动阻力对前述膝的弯曲施加制动力；该止回阀在前述通路上，与该节流件并列地连接，阻止从前述第1室流向前述第2室的油流，放行其反方向的油流；该切换阀在前述通路上，与该止回阀及前述节流件并列地连接，通过前述感应控制机构被开闭。

7.如权利要求6所述的假腿，前述切换阀为相对于阀座推压阀体来进行阀的开闭的座阀，开闭该阀时，前述阀体在与前述阀座的面垂直的方向上动作。

8.如权利要求1所述的假腿，前述制动力的大小为，在假腿处于立脚相时，利用安装了假腿的人施加本身的负荷，膝关节缓慢地改变弯曲角度。

9.如权利要求1所述的假腿，前述感应控制机构如下所述地控制前述液压制动回路，

Z1前述假腿的脚部的脚后跟接地时，伴随着该脚后跟接地而产生的地面反作用力通过比前述连杆机构的瞬间中心更靠后的一侧，由此，在前述关节下侧部件上产生以前述瞬间中心为中心倒向前方的转动力矩，

Z2前述假腿的脚部的脚尖接地时，伴随着该脚尖接地而产生的地面反作用力通过比前述连杆机构的瞬间中心更靠前的一侧，由此，在前述关节下侧部件上产生以前述瞬间中心为中心倒向后方的转动力矩，

Z3根据Z1及Z2中的前述转动力矩的方向来控制前述液压制动回路，切换成对膝的弯曲产生制动力的制动状态或解除了前述制动力的非制动状态。

10.如权利要求1所述的假腿，前述瞬间中心比前述脚部的脚后跟一侧更靠脚尖一侧。

11.如权利要求6所述的假腿，前述第1室和前述第2室由可以一点为中心摆动的翼，或者可在直线方向上往复运动的活塞中的任何一个来划分。

12.如权利要求6所述的假腿，控制前述液压制动回路的一个连杆承受弹簧产生的力，使前述切换阀常闭。

13.如权利要求5所述的假腿，前述液压制动回路通过构成前述连杆机构的连杆的动作来进行机械控制，而且，前述关节构成部分与前述本体部分之间的微小的动作的大小为，可通过前述连杆的动作，将前述液压制动回路切换成前述制动状态或前述非制动状态。

14.如权利要求1所述的假腿，前述液压制动回路配置在前述关节构成部分处，并且，在前述关节上侧部件和前述关节下侧部件之间，具备用于辅助摆脚相时膝的弯曲及伸展的气缸装置。

15.如权利要求1所述的假腿，前述液压制动回路是在假腿处于立脚相时、利用安装了假腿的人施加本身的负荷、可使膝关节弯曲的液压制动回路，并且，前述假腿具备用于在摆脚相时辅助膝的弯曲及伸展的液压控制回路。

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