CN111345924A - 用于假肢的液压阻尼器及膝关节假肢 - Google Patents

Abstract

用于假肢的液压阻尼器及膝关节假肢。本发明组成包括：液压缸体，所述液压缸体内部用于安装活塞，与阀壳体连接；蓄能器，安装在活塞杆上，所述活塞杆与所述活塞连接；节流阀一，所述节流阀一一侧通过管路与单向阀一连接，所述节流阀一的另一侧通过管路与油缸差动连接管路相通，所述单向阀一与蓄能器连接；节流阀二，所述节流阀二一侧通过管路与单向阀二连接，所述节流阀二的另一侧通过管路与油缸差动连接管路相通，所述单向阀二与蓄能器连接；油缸差动连接管路，所述油缸差动连接管路分别与所述无杆腔、所述有杆腔相通。蓄能阶段，外力压缩活塞杆，活塞杆缩回，系统蓄能；做功阶段，蓄能器释放能量，推动活塞杆伸出。

Description

用于假肢的液压阻尼器及膝关节假肢

技术领域：

本发明涉及一种用于假肢的液压阻尼器及膝关节假肢。

背景技术：

假肢的液压阻尼器主要由单出杆双作用液压缸、三个节流阀、一个单向阀、一个弹簧蓄能器和一个油箱组成。如图1所示单出杆双作用缸液压阻尼器原理：

阶段一，打开节流阀10，关闭节流阀20和节流阀30，活塞杆在外力作用下向下运动。此时，单出杆双作用液压缸形成差动连接，液压液从无杆腔经过节流阀10，一部分进入有杆腔，其与部分液压液径单向阀进入弹簧蓄能器；该阶段蓄能器蓄能。

阶段二，关闭节流阀10和节流阀30，打开节流阀20，活塞杆在外力作用下向上运动。此时，油箱中液压液径节流阀20进入无杆腔，有杆腔中液压液径单向阀进入弹簧蓄能器；该阶段蓄能器蓄能。

阶段三，关闭节流阀10，打开节流阀20和节流阀30。此时，弹簧蓄能器中高压液压液径节流阀30进入无杆腔，推动活塞杆向下运动，无杆腔中液压液径节流阀20进入油箱；该阶段蓄能器做功。

阶段四，打开节流阀10和节流阀30，关闭节流阀20。此时，单出杆双作用液压缸形成差动连接，弹簧蓄能器中高压液压液径节流阀30一部分进入有杆腔，一部分液压液径节流阀10进入无杆腔。由于无杆腔面积大于油缸腔，活塞杆向上运动；该阶段蓄能器做功。

其中三个节流阀，需要三套调整节流阀开度或开闭的装置，所以会造成液压阻尼器结构臃肿、质量大、成本高。

液压油箱一直需要低压或者与大气相通，并且液压油箱旋转任意角度，油缸不能吸空。所以，满足以上条件液压油箱结构设计复杂，外观臃肿，质量大，成本高。

用于患者穿戴的假肢，结构简单可靠，质量小，成本低始终是优先目标。

在阶段三和阶段四，即蓄能器做功阶段，该液压蓄能器不能阻止活塞杆的反向运动。假肢领域，在外力作用下，起支撑作用的活塞杆出现反向运动，

反向运动是指以下工况：

在阶段三，蓄能器做功，活塞杆向下运动；此时对活塞杆实际向下的外力，当外力大于蓄能器的驱动力时，活塞杆向上运动。

在阶段四，蓄能器做功，活塞杆向上运动；此时对活塞杆实际向上的外力，当外力大于蓄能器的驱动力时，活塞杆向下运动。

这种反向运动会对患者造成意外伤害。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于假肢的液压阻尼器、膝关节假肢及液压阻尼器的蓄能做功方法，进一步降低膝关节假肢的空间尺寸及重量，提高其使用寿命及使用体验。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种用于假肢的液压阻尼器，包括：

液压缸体，所述液压缸体内部用于安装活塞，与阀壳体连接；

蓄能器，安装在活塞杆上，所述活塞杆与所述活塞连接；

节流阀一，所述节流阀一一侧通过管路与单向阀一连接，所述节流阀一的另一侧通过管路与油缸差动连接管路相通，所述单向阀一与蓄能器连接；

节流阀二，所述节流阀二一侧通过管路与单向阀二连接，所述节流阀二的另一侧通过管路与油缸差动连接管路相通，所述单向阀二与蓄能器连接；

油缸差动连接管路，所述油缸差动连接管路分别与所述无杆腔、所述有杆腔相通。

所述的用于假肢的液压阻尼器，所述单向阀二安装在油缸腔内部，位于所述活塞下方，所述单向阀一安装在所述单向阀一的下方。

所述的用于假肢的液压阻尼器，所述节流阀一安装在所述阀壳体内。

所述的用于假肢的液压阻尼器，所述节流阀二安装在所述阀壳体内。

一种利用权利要求1-4之一所述的用于假肢的液压阻尼器的蓄能做功方法，

（1）蓄能阶段：打开节流阀一，关闭节流阀二，外力压缩活塞杆实现活塞杆向下运动；此时，无杆腔液压液，一部分通过油缸差动连接油路进入有杆腔，剩余部分经过节流阀一和单向阀一，进入蓄能器，实现蓄能器蓄能；

此阶段，改变外力作用方向，向外拉伸活塞杆，活塞杆不会伸出；

（2）做功阶段：关闭节流阀一，打开节流阀二，蓄能器中高压液压液经过节流阀二和单向阀二，进入油缸差动连接管路；由于无杆腔活塞面积大于有杆腔活塞面积，活塞向上运动，有杆腔液压液和蓄能器中高压液压液全部进入无杆腔；

此阶段，对活塞杆施加与其运动方向相反的外力，即压缩活塞杆，活塞杆不会缩回。

本发明的有益效果：

本发明结构紧凑，质量小，成本低。本发明中的液压阻尼器系统，不包含液压油箱，仅包含两个节流阀。单向阀可设置在液压管路中，单向阀体积、质量及成本较节流阀及其开度调节系统都具有优势。

本发明可中的液压阻尼器系统，在外力作用下，可完全禁止反向运动。即是，在活塞杆缩回阶段，无论对活塞杆施加哪个方向的外力，活塞杆都不会伸出；在活塞杆伸出阶段，无论对活塞杆施加哪个方向的外力，活塞杆都不会缩回。

附图说明：

附图1是现有技术中的液压阻尼器的示意图。

附图2是本发明液压阻尼器的结构示意图。

附图3是本发明液压阻尼器的分解结构示意图。

附图4是本发明液压阻尼器的结构原理图。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于假肢的液压阻尼器，设计一种简单可靠的液压阻尼器系统，整个系统不包含油箱，并且节流阀个数尽可能少。

本发明用于假肢的液压阻尼器为单出杆双作用液压缸采用差动连接方式实现单作用活塞缸功能，便于添加油缸缓冲结构。

本发明用于假肢的液压阻尼器为一种液压阻尼器系统。蓄能阶段，外力压缩活塞杆，活塞杆缩回，系统蓄能；做功阶段，蓄能器释放能量，推动活塞杆伸出。

本发明用于假肢的液压阻尼器在外力作用下，活塞杆不会出现反向运动。此处反向运动是指以下工况：在活塞杆缩回油缸阶段，外力向外拉活塞杆，活塞杆不会伸出；在活塞杆伸出阶段，外力压缩活塞杆，活塞杆不会缩回。

本发明用于假肢的液压阻尼器包括：液压缸体1，所述液压缸体内部用于安装活塞2，与阀壳体3连接；

蓄能器4，安装在活塞杆5上，所述活塞杆与所述活塞2连接；

节流阀一6，所述节流阀一6一侧通过管路与单向阀一7连接，所述节流阀一6的另一侧通过管路与油缸差动连接管路12相通，所述单向阀一6与蓄能器4连接；

节流阀二8，所述节流阀二6一侧通过管路与单向阀二9连接，所述节流阀二8的另一侧通过管路与油缸差动连接管路12相通，所述单向阀二8与蓄能器4连接；

油缸差动连接管路12，所述油缸差动连接管路12分别与所述无杆腔10、所述有杆腔10相通。

所述单向阀二9安装在油缸腔内部，位于所述活塞2下方，所述单向阀一7安装在所述单向阀二8的下方。

所述的用于假肢的液压阻尼器，所述节流阀一6安装在所述阀壳体3内。

所述的用于假肢的液压阻尼器，所述节流阀二8安装在所述阀壳体3内。

一种膝关节假肢，包括液压阻尼器，所述液压阻尼器为权利要求1至4中任一项所述的液压阻尼器。

膝关节假肢主要包含膝关节上部分及膝关节下部分结构，上下两部分采用圆柱副（铰）连接。膝关节上部分结构用于连接穿戴者大腿，膝关节下部分结构用于连接小腿腿管。

本发明中的液压阻尼缸，通过圆柱副（铰）分别连接膝关节上部分及膝关节下部分，与膝关节上下部分结构连接的圆柱副（铰）一起，组成曲柄滑块机构变形机构，实现膝关节转角的可控调节。

本发明中的液压阻尼缸，亦可用于采用四杆机构的假肢膝关节，实现膝关节转角的可控调节。

一种利用权利要求1-4之一所述的用于假肢的液压阻尼器的蓄能做功方法，

（1）蓄能阶段：打开节流阀一6，关闭节流阀二8，外力（人体重力）压缩活塞杆5实现活塞杆5向下运动；此时，无杆腔液压液，一部分通过油缸差动连接油路12进入有杆腔10，剩余部分经过节流阀一6和单向阀一7，进入蓄能器4，实现蓄能器4蓄能；

此阶段，改变外力作用方向，向外拉伸活塞杆5，活塞杆5不会伸出；

（2）做功阶段：关闭节流阀一6，打开节流阀二8，蓄能器4中高压液压液经过节流阀二8和单向阀二9，进入油缸差动连接管路12；由于无杆腔活塞面积大于有杆腔活塞面积，活塞向上运动，有杆腔液压液和蓄能器4中高压液压液全部进入无杆腔11；

此阶段，对活塞杆施加与其运动方向相反的外力，即压缩活塞杆，活塞杆不会缩回。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于假肢的液压阻尼器，其特征在于，包括：

液压缸体（1），所述液压缸体内部用于安装活塞（2），与阀壳体（3）连接；

蓄能器（4），安装在活塞杆（5）上，所述活塞杆与所述活塞（2）连接；

节流阀一（6），所述节流阀一（6）一侧通过管路与单向阀一（7）连接，所述节流阀一（6）的另一侧通过管路与油缸差动连接管路（12）相通，所述单向阀一（6）与蓄能器（4）连接；

节流阀二（8），所述节流阀二（6）一侧通过管路与单向阀二（9）连接，所述节流阀二（8）的另一侧通过管路与油缸差动连接管路（12）相通，所述单向阀二（8）与蓄能器（4）连接；

油缸差动连接管路（12），所述油缸差动连接管路（12）分别与所述无杆腔（10）、所述有杆腔（10）相通。

2.根据权利要求1所述的用于假肢的液压阻尼器，其特征在于，

所述单向阀二（9）安装在油缸腔内部，位于所述活塞（2）下方，所述单向阀一（7）安装在所述单向阀二（8）的下方。

3.根据权利要求2所述的用于假肢的液压阻尼器，其特征在于，

所述节流阀一（6）安装在所述阀壳体（3）内。

4.根据权利要求2所述的用于假肢的液压阻尼器，其特征在于，

所述节流阀二（8）安装在所述阀壳体（3）内。

5.一种膝关节假肢，包括液压阻尼器，其特征在于，所述液压阻尼器为权利要求1至4中任一项所述的液压阻尼器。

6.一种利用权利要求1-4之一所述的用于假肢的液压阻尼器的蓄能做功方法，其特征在于，

（1）蓄能阶段：打开节流阀一（6），关闭节流阀二（8），外力压缩活塞杆（5）实现活塞杆（5）向下运动；此时，无杆腔液压液，一部分通过油缸差动连接油路（12）进入有杆腔（10），剩余部分经过节流阀一（6）和单向阀一（7），进入蓄能器（4），实现蓄能器（4）蓄能；

此阶段，改变外力作用方向，向外拉伸活塞杆（5），活塞杆（5）不会伸出；

（2）做功阶段：关闭节流阀一（6），打开节流阀二（8），蓄能器（4）中高压液压液经过节流阀二（8）和单向阀二（9），进入油缸差动连接管路（12）；由于无杆腔活塞面积大于有杆腔活塞面积，活塞向上运动，有杆腔液压液和蓄能器（4）中高压液压液全部进入无杆腔（11）；

此阶段，对活塞杆施加与其运动方向相反的外力，即压缩活塞杆，活塞杆不会缩回。

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