CN101346109B - 假肢的转换联接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于假肢，尤其是用于例如具有一基座的假抓取装置，假臂或假手的转换联接装置(1)，在所述基座上铰接地支承有至少一个假手指，所述转换联接装置具有一驱动元件，一从动元件和一转换装置，所述转换装置根据施加在驱动元件上的扭矩在两个传动级之间转换，其中，所述转换装置(50，60，70)与驱动元件(2)的转动方向无关地在具有不同传动比的传动级之间转换。

Description

假肢的转换联接装置

技术领域

本发明涉及一种用于假肢，尤其是用于例如具有一基座的假抓取装置、假臂或例如假手的转换联接装置，在所述基座上铰接地支承有至少一个假手指，所述转换联接装置具有一个驱动元件、一从动元件和一转换装置，该转换装置根据作用在驱动元件上的转矩在两个传动级之间转换。 

背景技术

为了在假肢元件，假手，假臂或假的抓取元件上一方面可以实现高抓取力，并且另一方面可以实现快速的抓取运动，在假肢内设置变速器，该变速器一方面可以实现高传动比，以便快速地与要抓取的物体接触，并且另一方面也具有小的传递比，以便相应地实现高抓取力。在单独的传动级之间的转换可以以不同的类型和方式发生。通常必须为左假手和右假手各提供一个特制的传动装置。同样，手的抓取和打开需要单独的传动装置。类似也基本上适用于假臂，假抓取元件或其它的假肢，这些假肢配备有一驱动装置，并且首先快速并没有高的力作用地移动到一希望的位置，而缓慢并有力的运动仅在后来才进行。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种传动元件，通过该传动元件可以廉价并轻易地构造一全功能的假肢或假抓取装置。 

该技术问题按本发明通过一具有权利要求1的特征的转换联接装置。各从属权利要求给出了本发明有利的设计和进一步方案。 

按本发明用于假肢，尤其是用于具有一基座的假抓取装置、假臂或假手的转换联接装置，在所述基座上铰接地支承有至少一个假手指，所述转换联接装置具有一个驱动元件、一从动元件和一转换装置，该转换装置根据施加在从动元件上的转矩在两个传动级之间转换。因此，可以自动地与 所需要的移动力或抓取力相适配，其中，首先快速了实现移动运动或抓取/打开运动，接着在移动阻力或抓取阻力增大时在降低移动速度或抓取速度的同时增大移动力或抓取力。在假手上应用时，该转换联接装置也可在手打开时使用。在手打开时，这同样取决于负载进行，即，首先在高阻力时使小转速的小的传动比起作用，以便提供高松开力或打开力。如果抓握被松开或者假手指从一物体上分开，那么在反作用力减小的同时提高移动速度，因此可以快速打开抓取元件。转换取决于转矩并且与转矩方向无关，而这与转换联接装置的应用领域无关。 

本发明的一种改进方案提出，转换装置与一些夹紧体，尤其是一些夹紧辊，这些夹紧体或夹紧辊使得驱动元件控制转矩地与从动元件联接。夹紧体实现了转换联接装置的低磨损和更可靠的结构，并且保证了力传递元件之间与转动方向无关的联接。尤其可以通过力传递元件的对称结构简单地实现转动方向的无关性。 

转换装置可以具有两个转换元件，所述两个转换元件被预加载地并且可彼此转动地支承，并且具有转换接片或转换销，所述转换接片或转换销可转矩控制地被置于与夹紧体接触。通过转换元件相互之间的旋转角按需控制使相应要接通的夹紧体与力传递装置接触，并且实现从动元件的驱动。在此，转换元件优选通过预张紧的弹簧被保持，因此，在小的反作用力时换档套筒的触发力矩或响应力矩可调。弹簧的预紧力越高，反发作用力越大，于是发生相对彼此足够大的旋转。由此增大了触发力矩，因此，可以与假肢载体或假肢的抓取装置的使用者的各自的要求相适应。弹簧可更换。必要时可以根据移动运动设定不同的弹性率，例如在假手或假肢的抓取装置中用于打开运动的与用于闭合运动的弹性率不同，因此，在不同的反作用力时可以设定不同的转换时间点或转换力矩，例如为抓取元件或假手指的打开或关闭设定不同的转换时间点或转换力矩。 

驱动元件可以与一传动装置，例如行星齿轮传动装置联接，以便实现一传动比。在此，相应的变速机构具有一接触环，用于传递高转矩的夹紧体与该接触环接触。 

这些夹紧体或夹紧辊优选设置在一公共的携动盘上，以便使结构空间尽可能小。携动盘具有一框架，用于高传动比的夹紧体设置在该框架中。 在框架外面设置有用于在低传动比时传递高力矩的夹紧体，这些夹紧体与变速机构的接触环相接触。对于小转速时具有高力矩的传动比以及对于高转速时具有小力矩的传动比，使用这些夹紧体都具有这样的优点，即，可实现各传动级之间的平滑过渡，不会在假手内感觉到明显的转换过程。 

在携动盘上支承有一些齿轮，它们与转换环啮合并且使该转换环相对一转换盘和一个第二转换元件旋转。通过该旋转跟角度引起这些夹紧体或夹紧辊相各力传递部件进入啮合或脱离啮合的流程控制。 

附图说明

接下来根据附图详细说明一种实施形式。图中： 

图1-转换联接装置的分解视图； 

图2-在力挡(Kraftgang)中的转换联接装置的剖视图； 

图3-按图2的另一平面的剖视图； 

图4-一组装好的转换联接装置。 

具体实施方式

图1以分解视图示出了转换联接装置1。该转换联接装置1用于转矩控制地在快速挡和力挡之间转换，并且具有驱动轴2，在所述驱动轴上活动地设置有一携动盘20。该携动盘20可转动地支承在行星支架壳体10内。一行星齿轮传动装置、一谐波-驱动-传动装置或一其它高传动比的传动装置位于该行星支架壳体内部，出于清晰性原因该传动装置没有示出。行星支架壳体10具有一接触环12，在该接触环的内圆周上设计有工作面。出于稳定性原因，该接触环12是实心的，优选由钢构成。作为替换，接触环12的工作面可以由硬化的钢圈组成，并且形成工作面。在接触环12下面成型有塑料壳体11，该塑料壳体出于重量原因优选由塑料构成。接触环12和外壳11可以相互固定，或者一起在一双组分浇注方法中制造。 

驱动轴2设计为圆柱状，并且具有孔3，在所述孔中可容纳装配销100，转换联接装置1的其它元件组装在该装配销周围。如果一没有示出的电机被激活，则驱动轴2持续地驱动没有示出的行星齿轮传动装置，并从而驱动行星支架壳体10和接触环12。接触环12也在工作接通时持续地围绕承 载盘20转动。 

在承载盘20上构造有一框架24，该框架具有一内空槽，在该空槽内设置有总共四个构型为夹紧辊22的夹紧体。此外，框架24具有一些外空槽，它们可以容构型为夹紧辊21的外夹紧体。同样，在框架24上设计有销23，其用作齿轮74的轴，这些齿轮的功能将在之后叙述。在承载盘20和行星支架壳体10之间设置有两个弹簧4，5，它们使夹紧辊21，22保持在希望的位置上。出于同样的目的，在携动盘20背向行星支架壳体10的一侧设置有一S-形结构的弹簧40，其具有向下突出的接片41，这些接片与外夹紧辊21相接触并且压靠着设置在上面的转换环50的转换接片或转换销52。由此形成外夹紧辊21的没有间隙的转换。 

在弹簧垫片40上面设置有转换环50，其具有四个向下突出的，设置在径向外部的转换接片52或转换销，其用于转矩控制地使外部的夹紧辊21起作用。此外，转换环50具有位于径向内部的转换接片51或转换销，其用于使内部的夹紧辊22起作用或不起作用。在转换环50的内部构造有用于齿轮74的空槽57，这些齿轮嵌合在部分内齿部54中。 

在转换环50上设置有转换盘60，其具有向下突出的接触接片63，这些接触接片围绕携动盘20相应的空槽设置、例如压紧或夹紧，并因此可以传递转矩。转换盘60具有用于销23穿过的通孔64。同样，在可以设计为板件的转换盘60上设计向上弯曲的接收接片65，弹簧91，92可悬挂在这些接收接片中。在转换盘60的内部设计有一空槽67，一带有部分外齿部73和向下突出的转换接片71或转换销的齿轮元件70可转动地支承在该空槽中。这些转换接片71位于转换环50的转换接片51的径向内部，并且操纵对角地相互对置的内部夹紧辊22。 

在齿轮元件70的上面设置有一碟形盘80，该碟形盘具有一外部的、部分环绕的接片84，旋转弹簧91，92支承在该接片中。同样，弹簧接收接片85设计为向上弯曲，其设置在转换盘60上的弹簧接片65的径向内侧。 

弹簧91，92被预加载，并且嵌入在碟形盘80和转换盘60的弹簧接片85，65内，并且在预加载的情况下使碟形盘80和转换盘60彼此保持。 

根据在假手中的应用说明转换换挡套筒1的工作原理，原则上该转换换挡套筒也可以使用在假臂、假抓取元件或其它带有驱动装置的假肢中。 在假肢或抓取元件中重要的是，首先要实现例如用于假手指快速移动的快速挡，以便使得假手指或抓取元件与要抓取的物体快速接触。一旦存在第一接触，希望有一控制的力增大，以便可以持久地夹持抓取到的物体。为此必要的是，施加更大的力矩。力矩增大通过没有示出的行星齿轮传动装置在移动速度的代价下实现。 

在所谓的快速挡中，其中，希望抓取元件快速的打开运动或关闭运动，通过一没有示出的驱动装置使驱动轴2转动。在此，位于内侧的夹紧辊22位于原始位置，也就是在驱动装置没有激活时，始终在框架24旁边，这通过弹簧4，5保证。如果驱动轴开动，分别在对角上对置的内部夹紧辊22传递转矩地与框架接触并夹紧，因此，没有延迟地将转矩通过驱动轴2的夹紧作用及框架24传递至携动盘20。无延迟性通过弹簧4，5的弹簧预紧保证。通过销23使转换盘65及由此使碟形盘80被加载以力矩，因此，力矩从同时也是从动元件碟形盘80向相应的力传递装置传递。 

在快速挡位置，碟形盘和转换盘65通过预张紧的弹簧91，92基本上保持在原始位置中，因此，在碟形盘80和转换盘65之间不会发生相对旋转。也就是从驱动轴2到形式为碟形盘80的从动元件的传动比为1∶1。在此，力传递通过夹紧辊22进行，夹紧辊压靠在内部环形的驱动轴2及框架24的内侧上。通过快速转动可以实现快速的运动。 

如由图1可清楚地看出，四个位于内侧的夹紧辊22设计在框架24的内部。视转动方向而定，两个对角地相互对置的内部夹紧辊22处于力传递配合，因此可以进行对称的力矩传递。由于这种对称布置，转换换挡套筒既可以左转也可以右转地运行，因此，可以与转动方向无关地在快速挡中进行相应的运动。 

现在，如果未示出的抓取元件或假手指与要抓取的物体接触，产生一个与从动元件80的转动运动相逆的阻力。只要该阻力不超过一极限值，通过位于内部的加紧辊22的力传递依然得到保证。如果该阻力超过由两个旋转弹簧91，92预给定的力矩，则碟形盘80和转换盘60相对彼此旋转。然后在快速挡和所谓的力挡之间进行转换，其中，移动变慢，但可施加的力矩增大。该转换以在机械的流程控制的形式进行，其中，与转动方向无关地并且扭矩控制地使位于内侧的夹紧辊22缓慢地与驱动轴2脱离接触，而 同时使位于外部的、在快速档中为了避免摩擦与接触环12不相接触的夹紧辊21与接触环12啮合，以便传递扭矩。 

如果阻力矩超过旋转弹簧91，92的预紧力矩，碟形盘80和转换盘65相对彼此转动。通过齿轮74实现转换环50的旋转及齿轮元件70相对该转换环的旋转。由此，总共八个转换接片51，52，71相对彼此旋转。这种旋转可由图2清楚地看出，对此随后将深入说明。 

位于内部的转换接片51，71与位于内侧的夹紧辊22啮合，并且，这些夹紧辊在框架24内部稍微径向向外运动，以便这些夹紧辊与驱动轴2脱离啮合。同时，位于外侧的转换接片52这样地移动相互成对角地设置的外侧的夹紧辊21，即，一个对角地对置的夹紧辊对根据转动方向与接触环1相啮合。 

图2示出了这种转换位置。内部的转换接片71，51相对彼此旋转，其中，转换环50的转换接片51在顺时针方向旋转，并且齿轮元件70的转换接片71逆时针旋转。转换环50的外侧转换接片52相应地在顺时针方向上旋转，并使得：起先位于外部的没有接触的这些夹紧辊21，即当前为左上及右下的夹紧辊与接触环12相接触。然后，这些夹紧辊将来自于在顺时针方向上旋转的接触环12的扭矩通过这些夹紧辊21传递至框架24，并且从该框架通过转换盘65和碟形盘80传递至相应要驱动的、没有示出的力传递元件。在此，可以局部看出弹簧40的向下弯曲的接片41。 

不参与力传递的夹紧辊21通过相应的转换接片52而脱离啮合并一同空转。一旦要传递的力矩减小，这可以根据一减小的反作用力获知，转换盘60和碟形盘80之间的相对旋转由于旋转弹簧91，92的弹簧预载荷而复位。位于外侧的这些转换接片52逆时针旋转，其中，这些转换接片克服弹簧40的弹簧作用通过接片41使起先处于接触中的夹紧辊21脱离啮合。同时，内侧的转换接片71，51旋转到其初始位置中，因此，内侧的这些夹紧辊22又可以啮合，并且导致快速档。由于空间比例较小，图2没有清楚地示出内侧的夹紧辊22在力档中脱离啮合。为此也仅需十分之一毫米，因此这在图中很难示出。 

图3示出了转换环50的平面中的截面图，由图可知，转换环50已在顺时针方向上进行了旋转。这些齿轮74位于部分内螺纹54的相应端部。 同样，部分外螺纹73相应地逆时针旋转。这种角度偏差导致夹紧辊21，22的进入啮合或脱离啮合的上述流程控制。从动元件或着说碟形盘80与转换盘60之间的角度调整与力矩相关地进行。转换力矩可以通过旋转弹簧91，92的弹力值的适配来设定。同样的情况也适用于响应力矩，也就是转换过程的开始。 

四个外夹紧辊21进入啮合及四个内夹紧辊22的脱离啮合是一个流畅快速的过渡，因此，局部地出现力传递的过确定(überbestimmtes)系统。首先，外夹紧辊21轻轻地与接触环12接触，而内侧的夹紧辊22还与驱动轴2接触。由此导致一平缓的转换过渡和相应的力矩增大，因此，不会产生两个转换档之间的转换冲击或激烈的过渡。 

图4示出了已装配完成状态中的转换联接装置1。该转换联接装置1具有非常紧凑的结构，因为，所有的部件具有小的轴向延伸长度。转换联接装置的旋转对称的结构使得可以与转动方向无关地使用，因此，对于假手来说，可以提供快速的打开、快速的关闭以及有力的夹持或高的松开力矩。 

装配销100使得转换联接装置1的组装变得容易，然而，也可以舍弃该装配销。 

Claims (12)

1.一种用于假肢的转换联接装置，所述转换联接装置具有一驱动元件、一从动元件和一转换装置，所述转换装置根据施加在该从动元件上的扭矩在两个传动级之间转换，其特征在于，所述转换装置(50，60，70)与所述驱动元件(2)的转动方向无关地在所述具有不同传动比的传动级之间来回转换，所述转换装置(50，60，70)与一些夹紧体(21，22)接触，所述夹紧体使所述驱动元件(2)扭矩控制地与所述从动元件(80)相联接。

2.如权利要求1所述的转换联接装置，其特征在于，所述夹紧体(21，22)是夹紧辊。

3.如权利要求1或2所述的转换联接装置，其特征在于，所述从动元件(80)在小力矩时以高传动比，并且在高力矩时以小传动比被驱动。

4.如权利要求1或2所述的转换联接装置，其特征在于，所述转换装置(50，60，70)具有两个转换元件(50，70)，这些转换元件被预加载地、可相互转动地支承，并且具有一些转换接片(51，52，71)或一些转换销，这些转换接片或转换销可力矩控制地被置于与这些夹紧体(21，22)接触。

5.如权利要求4所述的转换联接装置，其特征在于，所述转换元件(50，70)通过一些弹簧(91，92)在预载荷下被保持。

6.如权利要求1或2所述的转换联接装置，其特征在于，所述驱动元件(2)与一传动装置相联接，该传动装置具有一接触环(12)，用于传递高力矩的所述夹紧体(21)与该接触环接触。

7.按权利要求1或2所述的转换联接装置，其特征在于，所述夹紧体(21，22)设置在一共同的携动盘(20)上。

8.如权利要求7所述的转换联接装置，其特征在于，所述携动盘(20)具有一框架(24)，用于低传动比的所述夹紧体(21)设置在该框架上。

9.按权利要求7所述的转换联接装置，其特征在于，所述携动盘(20)具有一框架(24)，用于高传动比的所述夹紧体(22)设置在该框架中。

10.如权利要求7所述的转换联接装置，其特征在于，在所述携动盘(20)上支承有一些齿轮(74)，这些齿轮与一转换环(50)啮合，并且使该转换环相对一转换盘(60)和一转换元件(70)旋转。

11.如权利要求1或2所述的转换联接装置，其特征在于，所述假肢是具有一基座的假抓取装置、假臂或假手，在所述基座上铰接地支承有至少一个假手指。

12.如权利要求6所述的转换联接装置，其特征在于，所述传动装置是行星齿轮传动装置。

Images