CN111110410A - 一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构 - Google Patents

一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轮椅领域，公开了一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构，用于控制液压油的流动。一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构包括：双向阻尼缸，具有通过推杆相互隔离的第一腔室和第二腔室；阻尼调节座，安装在双向阻尼缸上，具有分别与第一腔室和第二腔室连通的伸展液压通道和屈曲液压通道；第一单向阀用于防止第二腔室内的液压油倒流；第二单向阀用于防止第一腔室内的液压油倒流；安装座，安装在阻尼调节座上；第一异形塞，安装在伸展液压通道内并通过第一旋转电机驱动，从而改变伸展液压通道的流通截面；第二异形塞，安装在屈曲液压通道内并通过第二旋转电机驱动，从而改变屈曲液压通道的流通截面。

Description

一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构
技术领域
本发明实施例涉及轮椅领域，尤其涉及一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构。
背景技术
智能膝关节是指采用微处理器控制阻尼的膝关节假肢，而膝关节阻尼的调整主要有液压、气压、磁流变。液压及气压智能膝关节均是通过微处理器驱动电机来调节阻尼缸内部阀门开度大小，来实现阻尼的调整；磁流变智能膝关节则是通过改变电流大小从而改变磁场强度，使磁流变液黏度发生变化，从而调节阻尼。液压膝关节支撑期能提供较大力矩，但是摆动期灵活性不是很高；气压膝关节摆动期灵活性较好，但是支撑期稳定性不高，容易造成意外摔倒，安全性限制较大；磁流变膝关节智能膝关节由于磁流变液黏度的改变与磁场强度关系的复杂性，对磁流变液材料要求较高，同时也难以建立控制模型。目前，国内用于智能膝关节液压阻尼缸的结构设计较少，相关的技术文件有中国专利201370655号公开了一种假肢专用电控液压阻尼缸，虽然该专利实现了屈曲和伸展的分别调节，但是两个直线电机控制对应针阀开闭油道，存在着严重的时滞性，并且也无法较为精确地控制阻尼。专利号105769395A公开了一种应用在智能膝关节地电控液压阻尼结构，虽然将液压阻尼调节机构都放在了液压缸内部，一定程度上减小了整体体积，但是液压缸内部结构较为复杂，对于加工以及装配要求特别高，因此在工程实现上比较困难。专利号101889916A公开了一种应用在智能膝关节上的电控液压阻尼缸装置，通过一个电机旋转活塞阀改变活塞阀和活塞阀通道重合度的大小来调节弯曲和伸展阻尼。但是该结构采用了中间固定块，两侧活塞运动，使得体积较大。且连接杆件多，孔道复杂，又难于加工制造。其所实现的弯曲和伸展调节并不是相互独立的，弯曲调节时对伸展运动有所影响，伸展调节时对弯曲亦有所影响。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构，通过两个电机控制异型阀门，独立精确调节膝关节屈伸阻尼，同时不存在时滞性，并且该智能液压膝关节的全阻尼度调节结构结构精巧，便于加工以及装配。
本发明提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构，用于控制液压油的流动，从而调节双向阻尼缸的阻尼度，包括：双向阻尼缸，具有通过推杆相互隔离的第一腔室和第二腔室；阻尼调节座，安装在双向阻尼缸上，具有分别与第一腔室和第二腔室连通的伸展液压通道和屈曲液压通道；第一单向阀，安装在伸展液压通道内，用于防止第二腔室内的液压油倒流；第二单向阀，安装在屈曲液压通道内，用于防止第一腔室内的液压油倒流；安装座，安装在阻尼调节座上；第一旋转电机，安装在安装座上；第二旋转电机，安装在安装座上；第一异形塞，安装在伸展液压通道内并通过第一旋转电机驱动，从而改变伸展液压通道的流通截面；第二异形塞，安装在屈曲液压通道内并通过第二旋转电机驱动，从而改变屈曲液压通道的流通截面。
在本发明提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，还可以具有这样的特征：其中，双向阻尼缸具有：缸体；缸盖，安装在缸体的顶部，用于密封缸体，具有安装孔；推杆，底部设有活塞，该活塞位于缸体内部并与缸体滑动连接，其顶部通过安装孔贯穿缸盖；助伸弹簧，位于第二腔室，该助伸弹簧的一端与活塞相抵，另一端与缸体相抵。
在本发明提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，还可以具有这样的特征：其中，安装座内装有限制第一异型阀转动角度的第一限位块以及限制第二异型阀转动角度的第二限位块。
在本发明提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，还可以具有这样的特征：其中，第一限位块的上方设有与第一异型阀相适配的第一零位开关，该第一零位开关用于在第一异形阀关闭伸展液压通道时，校准第一异型阀每次往复旋转后的误差。
在本发明提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，还可以具有这样的特征：其中，第二限位块的上方设有与第二异型阀相适配的第二零位开关，该第二零位开关用于在第二异形阀关闭屈曲液压通道时，校准第二异型阀每次往复旋转后的误差。
在本发明提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，还可以具有这样的特征：其中，补充储能器，安装在阻尼调节座，用于在推杆进入双向阻尼缸后，补充第一腔室和第二腔室的体积差。
发明的作用与效果
本发明提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，双向阻尼缸具有第一腔室和第二腔室，液压油通过在第一腔室与第二腔室之间进行流动，从而驱动膝关节上升或下降下降。阻尼调节座安装在双向阻尼缸上，具有连通第一腔室和第二腔室的伸展液压通道和屈曲液压通道，因为在伸展液压通道安装有第一单向阀和有第一旋转电机驱动的第一异形塞，屈曲液压通道安装有第二单向阀和有第二旋转电机驱动的第二异形塞，所以通过第一旋转电机、第一单向阀以及第一异形塞之间的配合实现膝关节独立伸展，通过第二旋转电机、第二单向阀以及第二异形塞实现膝关节独立屈曲。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构的立体图；
图2为本发明实施例中的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构的伸展液压油路的剖视图；
图3为本发明实施例中的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构的屈曲液压油路的剖视图；
图4为本发明实施例中的液压伸展油道开启与液压屈曲油道关闭示意图；
图5为本发明实施例中的液压伸展油道关闭与液压屈曲油道开启示意图；
图6为本发明实施例中的液压伸展油道关闭与液压屈曲油道关闭示意图；以及
图7为本发明实施例中的补充储能器的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
<实施例>
图1为本发明实施例中的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构的立体图；图2为本发明实施例中的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构的伸展液压油路的剖视图；图3为本发明实施例中的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构的屈曲液压油路的剖视图；图4为本发明实施例中的液压伸展油道开启与液压屈曲油道关闭示意图；图5为本发明实施例中的液压伸展油道关闭与液压屈曲油道开启示意图；图6为本发明实施例中的液压伸展油道关闭与液压屈曲油道关闭示意图；以及图7为本发明实施例中的补充储能器的示意图。
如图1至图7所示，在本实施例提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构100中，包括双向阻尼缸1、阻尼调节座2、第一单向阀3、第二单向阀4、安装座5、第一旋转电机6、第二旋转电机7、第一异形塞8、第二异形塞9以及补充储能器10。
双向阻尼缸1包括推杆101、缸体102、缸盖103以及助伸弹簧104。缸盖103通过螺纹连接的方式安装在缸体102的顶部，用于对缸体102进行密封。推杆101的底部设有活塞，该活塞位于缸体102内部并与缸体102滑动连接，缸盖103上具有安装孔，推杆101的顶部通过安装孔贯穿缸盖103。其中，缸体102通过推杆101将内部的空腔分割出相互隔离的第一腔室和第二腔室。助伸弹簧104位于第二腔室，该助伸弹簧104的一端与活塞相抵，另一端与缸体102相抵。
阻尼调节座2安装在双向阻尼缸1上，具有分别与第一腔室和第二腔室连通的伸展液压通道和屈曲液压通道，在伸展液压通道安装有第一单向阀3，用于防止第二腔室内的液压油倒流。在屈曲液压通道安装有第二单向阀4，用于防止第一腔室内的所述液压油倒流。在伸展液压通道安装有第一异形塞8，第一异形塞8通过安装在安装座5上的第一旋转电机6进行驱动，从而控制伸展液压通道的开通和截止。在屈曲液压通道安装有第二异形塞9，第二异形塞9通过安装在安装座5上的第二旋转电机7进行驱动，从而控制屈曲液压通道的开通和截止。膝关节在伸展或屈曲的过程中带动双向阻尼缸1推杆上移或下移，由于第一腔室和第二腔室充满液压油，因此通过第一单向阀3、第二单向阀4、第一旋转电机6、第二旋转电机7、第一异形塞8以及第二异形塞9，使液压油在第一腔室和第二腔室单向移动，从而实现调节双向阻尼缸1阻尼度的效果。
其中，阻尼调节座2上还具有与屈曲液压通道相连通的圆柱形凹槽，储能器10包括储能器推块1001、储能器弹簧1003、密封圈1002以及螺纹压盖1004，储能器推块1001位于圆柱形凹槽内，密封圈1002安装在储能器推块1001上，用于防止液压油渗出，螺纹压盖1004螺纹连接在圆柱形凹槽上，用于密封圆柱形凹槽，储能器弹簧1003的一端与储能器推块1001相抵，另一端与螺纹压盖1004相抵。当屈曲液压油道内的液压油压力过大时，推动储能器推块1001移动，储能器推块1001推动储能器弹簧1003压缩储能，从而吸收屈曲液压通道液压油的压力。
安装座5上安装座5内装有限制第一异型阀转动角度的第一限位块以及限制第二异型阀转动角度的第二限位块。第一限位块的上方设有与第一异型阀相适配的第一零位开关501，该第一零位开关501用于在第一异形阀关闭伸展液压通道时，校准第一异型阀每次往复旋转后的误差。第二限位块的上方设有与第二异型阀相适配的第二零位开关502，该第二零位开关502用于在第二异形阀关闭屈曲液压通道时，校准第二异型阀每次往复旋转后的误差。
当推杆101整体向上运动时：使第一腔室内的液压油压力增大，液压油开启的第一单向阀3，接着通过阻尼调节座2内的伸展液压通道，经第一异形塞8接着进入第二腔室，通过对第一异形塞8的调节，实现伸展时上下腔室流量的调节，控制伸展时活塞运动的速率，得到任一所需膝关节伸展阻尼度。
当推杆101整体向下运动时：使第二腔室内的液压油压力增大，液压油通过阻尼调节座2内的屈曲液压通道经第二异形塞9，接着开启的第二单向阀4进入第一腔室，通过对第二异形塞9的调节，实现屈曲时上下腔室流量的调节，控制屈曲时活塞运动的速率，得到任一所需膝关节屈曲阻尼。
其中，当膝关节处于伸展的动作时，屈曲液压通道截止，第一腔室内的液压油通过伸展液压通道进入到第二腔室。当膝关节处于屈曲的动作时，伸展液压通道截止，第二腔室内的液压油通过屈曲液压通道进入到第一腔室。
综上所述，在本实施例提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，双向阻尼缸1、第一单向阀3、第二单向阀4、安装座5、第一旋转电机6、第二旋转电机7、第一异形塞8、第二异形塞9以及补充储能器10分别与阻尼调节座2相配合。阻尼调节座2加工的通道包括伸展液压通道和屈曲液压通道，加工的部位较少，在进行装配使只需将第一单向阀3、第二单向阀4、第一异形塞8以及第二异形塞9放置在相应的通道内即可。
实施例的作用与效果
本实施例提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，双向阻尼缸具有第一腔室和第二腔室，液压油通过在第一腔室与第二腔室之间进行流动，从而驱动膝关节上升或下降下降。阻尼调节座安装在双向阻尼缸上，具有连通第一腔室和第二腔室的伸展液压通道和屈曲液压通道，因为在伸展液压通道安装有第一单向阀和有第一旋转电机驱动的第一异形塞，屈曲液压通道安装有第二单向阀和有第二旋转电机驱动的第二异形塞，所以通过第一旋转电机、第一单向阀以及第一异形塞之间的配合实现膝关节独立伸展，通过第二旋转电机、第二单向阀以及第二异形塞实现膝关节独立屈曲。
进一步，在本实施例提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，安装座内装有限制第一异型阀转动角度的第一限位块，第一限位块的上方设有与第一异型阀相适配的第一零位开关，该第一零位开关用于在第一异形阀关闭伸展液压通道时，校准第一异型阀每次往复旋转后的误差。
进一步，在本实施例提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，安装座内装有限制第二异型阀转动角度的第二限位块，第二限位块的上方设有与第二异型阀相适配的第二零位开关，该第二零位开关用于在第二异形阀关闭屈曲液压通道时，校准第二异型阀每次往复旋转后的误差。
进一步，在本实施例提供的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构中，因为补充储能器安装在阻尼调节座并与伸展液压通道和屈曲液压通道相连通，所以在推杆进入双向阻尼缸后，可以补充所述第一腔室与所述第二腔室的体积差。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构，用于控制液压油的流动，从而调节双向阻尼缸的阻尼度，其特征在于，包括：
双向阻尼缸，具有通过推杆相互隔离的第一腔室和第二腔室；
阻尼调节座，安装在所述双向阻尼缸上，具有分别与所述第一腔室和所述第二腔室连通的伸展液压通道和屈曲液压通道；
第一单向阀，安装在所述伸展液压通道内，用于防止所述第二腔室内的所述液压油倒流；
第二单向阀，安装在所述屈曲液压通道内，用于防止所述第一腔室内的所述液压油倒流；
安装座，安装在所述阻尼调节座上；
第一旋转电机，安装在所述安装座上；
第二旋转电机，安装在所述安装座上；
第一异形塞，安装在所述伸展液压通道内并通过所述第一旋转电机驱动，从而改变所述伸展液压通道的流通截面；
第二异形塞，安装在所述屈曲液压通道内并通过所述第二旋转电机驱动，从而改变所述屈曲液压通道的流通截面。
2.根据权利要求1所述的用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构，其特征在于：
其中，所述双向阻尼缸具有：
缸体；
缸盖，安装在所述缸体的顶部，用于密封所述缸体，具有安装孔；
推杆，底部设有活塞，该活塞位于所述缸体内部并与所述缸体滑动连接，其顶部通过所述安装孔贯穿所述缸盖；
助伸弹簧，位于所述第二腔室，该助伸弹簧的一端与所述活塞相抵，另一端与所述缸体相抵。
3.根据权利要求1所述的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构，其特征在于：
其中，所述安装座内装有限制所述第一异型阀转动角度的第一限位块以及限制所述第二异型阀转动角度的第二限位块。
4.根据权利要求3所述的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构，其特征在于：
其中，所述第一限位块的上方设有与所述第一异型阀相适配的第一零位开关，该第一零位开关用于在所述第一异形阀关闭所述伸展液压通道时，校准第一异型阀每次往复旋转后的误差。
5.根据权利要求3所述的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构，其特征在于：
其中，所述第二限位块的上方设有与所述第二异型阀相适配的第二零位开关，该第二零位开关用于在所述第二异形阀关闭所述屈曲液压通道时，校准第二异型阀每次往复旋转后的误差。
6.根据权利要求1所述的一种用于智能液压膝关节的全阻尼度调节结构，其特征在于，还包括：
补充储能器，安装在所述阻尼调节座，用于在所述推杆进入双向阻尼缸后，补充所述第一腔室与所述第二腔室的体积差。
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