CN105125384B - 步行辅助装置用的滑动转动传递机构及步行辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及步行辅助装置用的滑动转动传递机构及步行辅助装置，该传递机构包括：连接于步行辅助装置中的减速机构的输出端的制动辊筒，该制动辊筒可以以低速、高转矩随该减速机构转动；设置于所述制动辊筒的辊筒部的摩擦件；以及，安装在与所述步行辅助装置中的侧板固接的一固定板上的制动部件，借助该摩擦件，从径向方向或轴向方向对所述制动辊筒的转动给予制动。该传递机构用于步行辅助装置，能够提高辅助步行的安全性，抑制电池消耗，满足产品小型化要求。

Description

步行辅助装置用的滑动转动传递机构及步行辅助装置

技术领域

本发明涉及辅助腰腿衰弱的使用者步行的步行辅助装置及其采用的滑动转动传递机构。

背景技术

用动力源的动力辅助腰腿衰弱的使用者步行的步行辅助装置，用感应器检测使用者脚步活动，借助电池与控制电路使马达起动，借助转动部件将马达动力传递给大腿部，以辅助使用者的步行动作。借助转动部件将马达动力，传递给大腿部来辅助使用者的步行动作时，控制电路，因意外的电冲击或故障等原因而导致的失效时，必须避免对人体造成的影响。另外，有时使用者希望从医疗康复等小的辅助力开始动作,需要把装置提供的辅助力功率限定在通常设定情况以下。还有在跌跤时,转动部件和马达传动急速反方向动作，或实际的腿部动作比马达的转动慢的情况下，马达经常接受反方向的负荷。此时，因马达有过电流流过，所以需要防止电池消耗的方法。另外，作为步行辅助装置的转动传递装置,需要装在侧板上的马达缩短转动轴方向的尺寸，并减小从侧板的突出量等。

特开2011-251057号公报中，在涉及关节部分配置了棘轮。用棘轮使马达的手臂转动停留在转动位置。用棘轮使手臂的转动位置停止，使马达的转动停止，防止电池的消耗。在这个技术中，虽然能预防电池的消耗，但持续的步行动作变得不合适使用者。

特表平11-508167号公报中，为了给使用者的步行动施加作用力，在关节部分配置了滑动离合器。并且，用控制电路将滑动离合器的制动力和马达的动力设定为可调节的，使滑动离合器对腿部活动的作用力成为可变的。但是，这里并没有指出防止电池消耗的办法，控制电路失效，制动力过强，都会让使用者变得难以步行。

另外，特开平7-163607号公报是辅助使用者的步行动作的装置,但这里公开的离合器，仅仅作为切断马达的转动力传递给动力传递手臂使用的。因此，这里公开的技术也没有防止电池消耗和防止对人体造成影响的对策。

发明内容

为避免现有步行辅助产品存在的上述缺陷，本发明提供一种滑动转动传递机构及采用该传递机构的步行辅助装置，以提高辅助步行的安全性，抑制电池消耗，满足产品小型化要求。

本发明提供的用于步行辅助装置的滑动转动传递机构，包括：

一制动辊筒，连接于步行辅助装置中的减速机构的输出端，使该制动辊筒可以以低速、高转矩随该减速机构转动；

设置于所述制动辊筒的辊筒部的摩擦件；及

制动部件，安装在与所述步行辅助装置中的侧板固接的一固定板上，借助所述摩擦件，从径向方向或轴向方向对所述制动辊筒的转动给予制动。

其中，所述制动辊筒由与所述步行辅助装置中马达的轴连接的支轴通过轴承支撑，并与所述减速机构的输出齿轮系合。

所述制动部件和摩擦件可以如下选择。优选方案1中，所述制动部件为开口制动片；所述摩擦件为圆筒形摩擦件，套装在所述制动辊筒的辊筒部上，该圆筒形摩擦件外周壁嵌合在该开口制动片内的可调节的嵌合孔内。该开口制动片的开口部设置调节螺丝，借助该调节螺丝可调节给予所述制动部件的制动力。

优选方案2中，所述制动部件包括通过调节螺丝连接于所述固定板上的制动片；所述摩擦件包括嵌合在所述制动辊筒的辊筒上、并能与所述制动辊筒一体转动的金属圆盘，固定在所述固定板上并与该金属圆盘一面接触的第一摩擦片，及，固定在该制动片上并与该金属圆盘另一面接触的第二摩擦片。借助该调节螺丝可调节给予所述制动部件的制动力。

配置上述滑动转动传递机构的一种步行辅助装置，包括：装置在使用者的腰部背侧的背侧板；位于该腰部的左右，支撑由马达驱动的减速机构的侧板；连结所述背侧板和侧板，缠在使用者的腰部的绑带；控制所述马达的转动的控制电路；与内齿圈结合成一体的长形的转动部件，所述内齿圈与所述减速机构的输出齿轮啮合；设置于所述转动部件的转动端部的大腿部绑带；以及，具有可以随所述减速机构的输出齿轮转动的制动辊筒的滑动转动传递机构，用于消除使用者的腿动作慢时所述转动部件和所述制动辊筒的转速差异防止发生过电流，以及抑制所述马达意外停止转动对人体造成影响。

其中，所述滑动转动传递机构包括所述的制动辊筒；设置于该制动辊筒的辊筒部的摩擦件；以及，安装在与所述侧板固接的一固定板上，借助该摩擦件从径向方向或轴向方向对该制动辊筒的转动给予制动的制动部件；所述制动辊筒由与所述马达的轴连接的支轴通过轴承支撑，并与所述减速机构的输出齿轮系合。其中，所述制动部件和摩擦件可以选择上述优选方案1、2等。

本发明滑动转动传递机构由设置于减速机构输出端的制动辊筒、设置于该制动辊筒的辊筒部的摩擦件及制动部件构成，制动部件借助摩擦件从径向方向或轴向方向对所述制动辊筒的转动给予制动，即使发生控制电路失效时,马达难以预料的转动,通过滑动转动传递机构，该输出端可以空转，因此可抑制对人体造成影响。另外，即使马达受到意外的外力作用时，通过滑动转动传递机构，该输出端也可以空转，因此，能够抑制电池的消耗。

制动部件通过由安装于制动辊筒的圆盘和与该圆盘两面接触的两个摩擦片构成的摩擦件，以轴向推力对所述制动辊筒的转动给予制动，制动时间即使变长，制动力的变化也会很小。

套装在制动辊筒的辊筒部上的圆筒形摩擦件设计，由嵌合在其外周壁的开口制动片(制动部件)从径向方向对所述制动辊筒的转动给予制动.

借助调节螺丝可调节给予所述制动部件的制动力，可让转动部件在通常设定值以下的条件开始转动。

附图说明

图1为本发明的步行辅助装置的斜视图；

图2为第一实施例的马达转动传递结构的分解图；

图3为第一实施例的滑动转动传递机构的俯视图和截面图；

图4为控制电路的方块图；

图5为第二实施例的滑动转动传递机构的俯视图和截面图；

符号说明：2 背侧板，6 侧板，7 转动部件，8 大腿部绑带，9 绑带，10 马达，11 减速机构，12 制动辊筒，13 摩擦件，14 制动部件，22 控制电路，A 滑动转动传递机构。

具体实施方式

以下结合实施例附图对本发明详细描述。

实施例1

参照图1、图2，步行辅助装置装置包括在使用者的腰部背侧的背侧板2、支撑动力源5的侧板6以及连结背侧板2和侧板6并缠在该腰部的绑带9等。合成树脂制的第一盒子1中内装金属制的背侧板2。另外，在合成树脂制的两个第二盒子3中，分别内装有位于腰部的左右两侧支撑动力源5的侧板6。并且，在动力源5输出端，安装有用动力源5动力转动的长形的转动部件7。在该转动部件7的转动端部，安装有将使用者的 大腿部固定在转动部件7的纤维材料构成的大腿部绑带8，绑带8在转动部件7的长度方向上随意移动。另外，配置有和侧板6和第一盒子1连接，缠绕在使用者的腰部的纤维制的绑带9。第一盒子1和两个第二盒子3呈凹形形状，在该凹形的底部，设有放置电池的空间。动力源5具有由用该电池驱动的马达10、降低马达10的转动速度增强转动转矩的减速机构11和滑动转动传递机构A。滑动转动传递机构A由减速机构11的输出齿轮带动的制动辊筒12、可伸缩的摩擦件13(由摩擦材料制成)和金属制的制动部件14构成。

图2表示马达的转动传递的路径。组成动力源5的马达10被固定在安装板15上。并且，安装板15被固定在侧板6上。马达10的转动轴10a连接在减速机构11的未做图示的输入齿轮(未做图示)上。内齿圈16被一体安装在长形的转动部件7上，内齿圈16与减速机构11的输出齿轮(未做图示)啮合。减速机构11的所述输出齿轮系合在制动辊筒12上，制动棍12可以随所述输出齿轮以低速、高转矩转动。圆筒形摩擦件13(摩擦件)套装在制动辊筒12的辊筒部12a上。圆筒形摩擦件13外周壁嵌合在开口制动片14(制动部件)内的可调节的嵌合孔14a内。在制动辊筒12的前端配置有盖子18，用螺丝将盖子18固定在制动辊筒12的前端上，可以抑制该摩擦件13从制动辊筒12拔出。这个开口制动片14和侧板6一体被固定在固定板19上。并且，马达10的转动按减速机构11、制动辊筒12、摩擦件13、制动片14、内齿圈16、转动部件7顺序被传递。另外，马达10的转动轴10a上连结着支撑制动辊筒12的支轴17，所述减速机构11的输出齿轮与制动辊筒12系合。

图3是图2中滑动转动传递机构A的第一实施例。在俯视图(A)中，在开口制动片14上，内设有与圆筒形摩擦件13的圆筒外周嵌合的嵌合孔14a，在一端部有安装在固定板19上的安装孔14b、在另一端连结嵌合孔14a和开口制动片14的外缘的开口部14c。并且，在开口部14c的侧面开有螺丝孔14d和螺丝插通孔14e。由于从这个螺丝插通孔14e插入调节螺丝20，使调节螺丝20拧合在螺丝孔14d上，通过加减调节螺丝20的紧固量，能调节开口部14c的宽度。缩小开口部14c的宽度，嵌合孔14a的内径也变窄，开口制动片14使圆筒形摩擦件13的圆筒的内外径缩小。另一方面，如截面图(B)所示的制动辊筒12，中心嵌入了滚珠轴承21。并且，滚珠轴承21内径嵌合在支轴17上。并且，圆筒形摩擦件13圆筒内周嵌合在制动辊筒12的辊筒12a的外周。

图4表示控制电路的构成。控制电路22，由被安装在转动部件7上的角度感应器23、调整马达10转动力的模式开关24、使控制电路22的电源开闭的电源开关25、锂 电池26构成。角度感应器23，感应到转动部件7的动作，向控制电路发出马达10的转动以及转动方向的切换信号。

该控制电路22的动作，假定首先右腿先向前方移动，右腿像被举起一样向前方倾斜时，角度感应器23向控制电路22发出感应到右腿倾斜的信号。接受到这个信号，控制电路22，使右腿侧的马达10向正方向(把转动部件转向前方)转动。因这个转动，马达10通过减速机构11驱动转动部件7，以帮助右腿的动作，来辅助人右腿的抬起力。并且，当右腿向前方的动作停止时，角度感应器23就会向控制电路22发出右腿的抬起动作停止的信号。于是，控制电路22对马达10的转动短时间制动使之停止。因这个短时间制动，转动部件7被暂时停在转动的位置。于是，转动部件7因转动力不是忽然消失，能防止右腿突然着地。而后，左腿的角度感应器23感应到左腿向前方被抬起时，被留在后方的左腿被举起迈向前方时，左腿侧的马达10向正方向转动，和右腿同样，辅助向左腿前方的步行。同时，控制电路22一感应到左腿侧的马达10开始向正方向转动时，控制电路22就让右腿的马达10向反方向(把转动部件转向后方)转动，使转动部件7转动以便使已经着地的右腿推回后方。另外，控制电路22的角度感应器23一旦感应到左右的腿停止动作，便向马达10停止供电以停止步行。

动作説明如下:制动辊筒12借助减速机构11，传递马达10的转动，因此以低速、高转矩转动。并且，该转动借助圆筒形摩擦件13传递给开口制动片14，开口制动片14借助固定板19，给予侧板6转动力。因此，拧紧调节螺丝20，制动辊筒12就会以高转矩转动侧板6。但是，因侧板6被固定在腰上所以不能转动。于是，使制动辊筒12转动的减速机构11的力就成为反力，与减速机构11一体的内齿圈16产生转动。这样，内齿圈16就与其结合成一体的转动部件7一起转动。并且，该转动力撑住使用者的大腿部成为辅助步行的力量。然而，当步行者的腿动作慢时，转动部件7的转动速度和制动辊筒12的转动速度产生差异。因辊筒12a或开口制动片14对圆筒形摩擦件13滑动，这个差异被消除。因此，马达10能继续转动，防备过电流的发生。由于过电流被防备，对电池26的负荷冲击消失，可以延长电池的寿命。另外，即使控制电路22失效，马达10不能按预期地转动，因通过滑动转动传递机构，制动辊筒12可以空转，因此可以抑制对人体造成影响。另外，使用者绊倒时，转动部件7向与马达10的转动向相反的方向转动，即使向马达10作用反方向的转动力，根据滑动转动传递机构，制动辊筒12空转，马达10能继续按来自控制电路的转动指示进行动作。并且，也能防止减速机构11里面有齿轮的损伤。

在实施例1步行辅助装置的滑动转动传递机构A中，为了向转动部件7传递高转矩的转动力，拧紧调节螺丝20时，其高压力只对辊筒12a在径向方向起作用。为此，制动辊筒12不需要安装应对推力方向的压力轴承的配置，滑动转动传递机构得以简化。

实施例2

图5是滑动转动传递机构的第二实施例。制动辊筒30借助轴承21被固定保持在连结马达10的转动轴10a的支轴17上。减速机构的未做图示的输出齿轮与制动辊筒30系合，使制动辊筒30以低速、高转矩转动。摩擦件31包括嵌合在制动辊筒30的辊筒部30a上、并能与所述制动辊筒一体转动的金属圆盘36(摩擦件)，固定在固定板19上并与该金属圆盘一面接触的第一摩擦片31a(摩擦件)，及，固定在制动片32(制动部件)上并与该金属圆盘另一面接触的第二摩擦片32a(摩擦件)。制动片32通过调节螺丝33连接于固定板19上。在制动片32上，设置有使第一摩擦片31a和第二摩擦片32a接近的调节螺丝33的安装孔32b、和限制制动片32对固定板19不变动的定位圆柱32c。另一方面，在固定板19上设有装配调节螺丝33的螺丝孔34a、和与定位圆柱32c配合的装配孔34b。在制动辊筒30前端设置垫圈35。该垫圈35用螺丝拧在支轴17上，因此可防止制动辊筒30从支轴17上拔出。制动辊筒30上的辊筒部30a的外周被切割加工成D型表面，内部设置有D型切割孔36a的金属圆盘36嵌合在辊筒部30a上，由于D型切割孔36a与辊筒部30a相嵌合，金属圆盘36可以与制动辊筒30一体转动。金属圆盘36的转动面插入第一摩擦片32a和第二摩擦片31a之间。并且，调节螺丝33使第一摩擦片31a和第二摩擦片32a接近时，金属圆盘36(制动辊筒30)的转动就因第一摩擦片32a和第二摩擦片31a被赋予制动力。在这个制动力的作用下转动部件7进行转动。

采用第二实施例的步行辅助装置的转动传递装置中，滑动转动传递机构的摩擦件31由金属圆盘36、固定在固定板19上的矩形第一摩擦片31a、和被固定在制动片32(制动部件)上的矩形的第一摩擦片32a构成。制动部件32通过由安装于制动辊筒的金属圆盘和与该圆盘两面接触的两个摩擦片构成的摩擦件，以轴向推力对所述制动辊筒的转动给予制动。除了具有与第一实施例子同样的效果以外，通过用金属圆盘36的一部分面制动制动辊筒30的转动，散热效果好，因此，步行者的腿部慢动作的时间即使很长，由摩擦材料产生的制动力也不发生变化。

Claims (5)

1.一种歩行辅助装置，其特征是，包括：装置在使用者的腰部背侧的背侧板；位于该腰部的左右，支撑由马达驱动的减速机构的侧板；连结所述背侧板和侧板，缠在使用者的腰部的绑带；与内齿圈结合成一体的长形的转动部件，所述内齿圈与所述减速机构的输出齿轮啮合；设置于所述转动部件的转动端部的大腿部绑带；控制所述马达的转动的控制电路，该控制电路由安装在所述转动部件上的角度感应器、调整所述马达转动力的模式开关、电源开关和锂电池构成；以及，具有随所述减速机构的输出齿轮转动的制动辊筒的滑动转动传递机构，用于消除使用者的腿动作慢时所述转动部件和所述制动辊筒的转速差异防止发生过电流，以及抑制所述马达意外停止转动对人体造成影响；

其中，所述滑动转动传递机构包括所述制动辊筒，在该制动辊筒的前端配置有盖子，该制动辊筒由与所述马达的轴连接的支轴支撑，该制动辊筒中心嵌入滚珠轴承，该滚珠轴承内径嵌合在所述支轴上，且该制动辊筒与所述输出齿轮系合；设置于该制动辊筒的辊筒部的摩擦件；及，安装在与所述侧板固接的一固定板上，借助该摩擦件从径向方向或轴向方向对该制动辊筒的转动给予制动的制动部件。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述摩擦件为圆筒形摩擦件，套装在所述制动辊筒的辊筒部上，该圆筒形摩擦件外周壁嵌合在开口制动片内的可调节的嵌合孔内。

3.如权利要求2所述的装置，其特征是，所述开口制动片的开口部设置调节螺丝，借助该调节螺丝可调节给予所述制动部件的制动力。

4.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述制动部件包括通过调节螺丝连接于所述固定板上的制动片，在所述制动片上设置与所述固定板上的定位孔配合的定位圆柱；所述摩擦件包括嵌合在所述制动辊筒的辊筒部上、并能与所述制动辊筒一体转动的金属圆盘，固定在所述固定板上并与该金属圆盘一面接触的第一摩擦片，及，固定在该制动片上并与该金属圆盘另一面接触的第二摩擦片。

5.如权利要求4所述的装置，其特征是，在所述制动片上设置与所述固定板上装配所述调节螺丝的螺丝孔对应的装配孔，借助所述调节螺丝可调节给予所述制动部件的制动力。