CN112245082A - 一种可调支撑力的膝关节支架 - Google Patents

Abstract

本发明属于膝关节保护领域，尤其涉及一种可调支撑力的膝关节支架，它包括大腿机构、小腿机构，其中用来固定于大腿上的大腿机构与用来固定于小腿上的小腿机构铰接，大腿机构的结构与小腿机构的结构完全相同；本发明通过旋动每个圆筒上的螺帽对相应圆筒内的弹簧B的压缩量进行进一步压缩调节，从而使得顶杆通过弹簧B和支撑板条对大腿的支撑力得到有效调节，进而对受伤膝关节的支撑力进行自主调节。

Description

一种可调支撑力的膝关节支架

技术领域

本发明属于膝关节保护领域，尤其涉及一种可调支撑力的膝关节支架。

背景技术

当膝关节受伤后，通常使用膝关节支架对受伤的膝关节进行保护支撑，保证膝关节在运动过程中得到有效的保护，防止受伤膝关节因承受较大力量而导致二次损伤。

目前，传统膝关节支架对受伤膝关节的支撑力无法进行自主调节，不能灵活适应膝关节的康复过程，随着膝关节的逐渐康复，膝关节所能承受的压力逐渐增大。为了有利于膝关节进一步康复，有必要根据膝关节的康复状况对支架进行适当调节，使得膝关节承受适当的压力，保证膝关节的有效恢复。

所以，设计一种可随膝关节逐渐康复而对支撑力进行适应调节的膝关节支架很有必要。

本发明设计一种可调支撑力的膝关节支架解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种可调支撑力的膝关节支架，它是采用以下技术方案来实现的。

在本发明的描述中需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种可调支撑力的膝关节支架，它包括大腿机构、小腿机构，其中用来固定于大腿上的大腿机构与用来固定于小腿上的小腿机构铰接，大腿机构的结构与小腿机构的结构完全相同。

上述大腿机构包括支撑板条、腿箍、粘扣带、弧板、圆筒、滑块、顶杆、弹簧A、弹簧B、圆柱顶块、螺帽，其中对称分布的两个支撑板条通过上端的开环腿箍连接，两个支撑板条的下端内侧沿平行于相应腿部的方向滑动配合有两个对称分布的弧板；腿箍上安装有将其固定于相应腿部上侧的粘扣带，两个弧板上安装有将其固定于相应腿部下侧的粘扣带；弧板与腿箍之间具有调节两者间距的结构。

两个支撑板条外侧对称安装有两个圆筒，每个圆筒上靠近膝关节端内沿平行于相应腿部的方向滑动配合有顶杆；圆筒上远离膝关节端内轴向滑动且周向旋转配合有圆柱顶块，圆柱顶块与圆筒外侧螺纹配合的螺帽固连；圆柱顶块通过预压的弹簧B与安装在顶杆一端的圆柱型滑块连接，轴向滑动于圆筒内的滑块的另一侧安装有对滑块复位的压缩弹簧A；圆筒和滑块上具有调节弹簧A压缩量的结构。

大腿机构中的顶杆与小腿机构中的同侧顶杆铰接。

作为本技术的进一步改进，每个上述腿箍上均对称安装有两个齿条A，每个齿条A与同侧弧板上安装的齿条B滑动于导套内；安装于导套内的直齿轮与相应齿条A和齿条B啮合；与直齿条同轴的锥齿轮A与安装在导套外侧的锥齿轮B啮合；导套外侧安装的两个支座上旋转配合有蜗杆，蜗杆与锥齿轮B所在轴上安装的蜗轮啮合；蜗杆一端具有与六角扳手配合的六角凹槽。

作为本技术的进一步改进，上述弧板上安装有梯形导块，梯形导块沿平行于相应腿部的方向滑动于同侧支撑板条下端内侧的梯形导槽内。梯形导块与梯形导槽的配合为弧板在支撑板条内侧的滑动发挥定位导向作用。弹簧A一端与滑块连接，另一端与圆筒内壁连接；圆筒通过两个固定座安装于相应支撑板条上。

作为本技术的进一步改进，上述锥齿轮A与锥齿轮B的传动比小于1，保证当旋动蜗杆时锥齿轮A带动锥齿轮B快速旋转，使得锥齿轮B带动同轴的直齿轮快速旋转，进而使得直齿轮通过相应齿条A和齿条B带动腿箍和相应的弧板快速产生相对运动，达到快速调节弧板与腿箍之间间距的效果。

作为本技术的进一步改进，上述圆筒内轴向滑动配合有滑套，滑套嵌套于弹簧B上；滑套通过周向均匀分布的四个导向块B与嵌套于圆筒外侧的圆环固连，四个导向块B分别滑动于圆筒柱面上的四个导向槽内，每个导向块B与安装在滑块上的导向块A配合。导向块A与导向槽的配合保证滑块在圆筒内只产生轴向滑动而不产生相对旋转。同圆筒外侧螺纹配合的螺套与圆环旋转配合；螺帽外侧和螺套的外侧均具有便于手动旋动的防滑纹。导向块B与导向槽的配合保证滑套在圆筒内只产生轴向运动而不会产生相对旋转，从而间接地减小相对于圆筒旋转的螺套与导向块A之间因直接相互作用所产生的摩擦。

作为本技术的进一步改进，上述螺套一端安装有同中心轴线的梯形导环，梯形导环旋转于圆环上的梯形环槽内。梯形导环与梯形环槽的配合为螺套与圆环的相对旋转发挥定位导向作用。

相对于传统的膝关节保护装置，本发明通过调节大腿机构和小腿机构上的蜗杆来对大腿机构或小腿机构上的腿箍和弧板之间的间距进行调节，进而使得大腿和小腿上的肌肉得到绷紧，避免本发明因肌肉松弛而发生其在腿上的固定欠佳。本发明通过旋动圆筒上的螺套可以将受伤膝关节拉开一定间隙并进行固定，保证安装有本发明的人在下楼梯或不小心被推搡时不会因受伤膝关节所在腿因脚踏空而发生膝关节瞬间承受较大压迫力，保护受伤膝关节不会受到二次损伤。

另外，本发明通过旋动每个圆筒上的螺帽对相应圆筒内的弹簧B的压缩量进行进一步压缩调节，从而使得顶杆通过弹簧B和支撑板条对大腿的支撑力得到有效调节，进而对受伤膝关节的支撑力进行自主调节。随着膝关节的逐渐康复，膝关节所能承受的压力可以通过随时旋动圆筒上的螺帽对弹簧B的压缩量进行适应性减小弹簧B压缩量的调节，以达到逐渐减小对膝关节的支撑力的目的，使得膝关节承受适当的压力，保证膝关节的有效恢复。本发明结构简单，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是本发明整体两个视角的示意图。

图2是本发明整体侧视剖面示意图。

图3是大腿机构两个视角的示意图。

图4是大腿机构局部示意图。

图5是大腿机构局部两个视角的剖面示意图。

图6是支撑板条与腿箍配合及其剖面示意图。

图7是支撑板条与弧板配合剖面示意图。

图8是圆筒、顶杆、滑块、弹簧A、弹簧B、圆柱顶块、螺帽与螺套配合及其剖面示意图。

图9是螺套与圆环配合剖面示意图。

图10是圆筒及其剖面示意图。

图11是圆环及其剖面示意图。

图中标号名称：1、大腿机构；2、小腿机构；3、支撑板条；4、梯形导槽；5、腿箍；6、粘扣带；7、弧板；8、梯形导块；11、齿条A；12、齿条B；13、直齿轮；14、导套；15、锥齿轮B；16、锥齿轮A；17、蜗轮；18、蜗杆；19、六角凹槽；20、支座；21、固定座；22、圆筒；23、导向槽；24、滑块；25、导向块A；26、顶杆；27、弹簧A；28、弹簧B；29、圆柱顶块；30、螺帽；31、滑套；32、导向块B；33、圆环；34、梯形环槽；35、螺套；36、梯形导环。

具体实施方式

附图均为本发明实施的示意图，以便于理解结构运行原理。具体产品结构及比例尺寸根据使用环境结合常规技术确定即可。

如图1、2、3所示，它包括大腿机构1、小腿机构2，其中用来固定于大腿上的大腿机构1与用来固定于小腿上的小腿机构2铰接，大腿机构1的结构与小腿机构2的结构完全相同。

如图3、4、8所示，上述大腿机构1包括支撑板条3、腿箍5、粘扣带6、弧板7、圆筒22、滑块24、顶杆26、弹簧A27、弹簧B28、圆柱顶块29、螺帽30，其中如图3、6、7所示，对称分布的两个支撑板条3通过上端的开环腿箍5连接，两个支撑板条3的下端内侧沿平行于相应腿部的方向滑动配合有两个对称分布的弧板7；腿箍5上安装有将其固定于相应腿部上侧的粘扣带6，两个弧板7上安装有将其固定于相应腿部下侧的粘扣带6；如图4、5所示，弧板7与腿箍5之间具有调节两者间距的结构。

如图3、8所示，两个支撑板条3外侧对称安装有两个圆筒22，每个圆筒22上靠近膝关节端内沿平行于相应腿部的方向滑动配合有顶杆26；圆筒22上远离膝关节端内轴向滑动且周向旋转配合有圆柱顶块29，圆柱顶块29与圆筒22外侧螺纹配合的螺帽30固连；圆柱顶块29通过预压的弹簧B28与安装在顶杆26一端的圆柱型滑块24连接，轴向滑动于圆筒22内的滑块24的另一侧安装有对滑块24复位的压缩弹簧A27；如图8、9所示，圆筒22和滑块24上具有调节弹簧A27压缩量的结构。

如图1、2所示，大腿机构1中的顶杆26与小腿机构2中的同侧顶杆26铰接。

如图3、4、5所示，每个上述腿箍5上均对称安装有两个齿条A11，每个齿条A11与同侧弧板7上安装的齿条B12滑动于导套14内；安装于导套14内的直齿轮13与相应齿条A11和齿条B12啮合；与直齿条同轴的锥齿轮A16与安装在导套14外侧的锥齿轮B15啮合；导套14外侧安装的两个支座20上旋转配合有蜗杆18，蜗杆18与锥齿轮B15所在轴上安装的蜗轮17啮合；蜗杆18一端具有与六角扳手配合的六角凹槽19。

如图6、7所示，上述弧板7上安装有梯形导块8，梯形导块8沿平行于相应腿部的方向滑动于同侧支撑板条3下端内侧的梯形导槽4内。梯形导块8与梯形导槽4的配合为弧板7在支撑板条3内侧的滑动发挥定位导向作用。如图8所示，弹簧A27一端与滑块24连接，另一端与圆筒22内壁连接；如图3所示，圆筒22通过两个固定座21安装于相应支撑板条3上。

如图4、5所示，上述锥齿轮A16与锥齿轮B15的传动比小于1，保证当旋动蜗杆18时锥齿轮A16带动锥齿轮B15快速旋转，使得锥齿轮B15带动同轴的直齿轮13快速旋转，进而使得直齿轮13通过相应齿条A11和齿条B12带动腿箍5和相应的弧板7快速产生相对运动，达到快速调节弧板7与腿箍5之间间距的效果。

如图8、9、10所示，述圆筒22内轴向滑动配合有滑套31，滑套31嵌套于弹簧B28上；滑套31通过周向均匀分布的四个导向块B32与嵌套于圆筒22外侧的圆环33固连，四个导向块B32分别滑动于圆筒22柱面上的四个导向槽23内，每个导向块B32与安装在滑块24上的导向块A25配合。导向块A25与导向槽23的配合保证滑块24在圆筒22内只产生轴向滑动而不产生相对旋转。同圆筒22外侧螺纹配合的螺套35与圆环33旋转配合；螺帽30外侧和螺套35的外侧均具有便于手动旋动的防滑纹。导向块B32与导向槽23的配合保证滑套31在圆筒22内只产生轴向运动而不会产生相对旋转，从而间接地减小相对于圆筒22旋转的螺套35与导向块A25之间因直接相互作用所产生的摩擦。

如图9、11所示，上述螺套35一端安装有同中心轴线的梯形导环36，梯形导环36旋转于圆环33上的梯形环槽34内。梯形导环36与梯形环槽34的配合为螺套35与圆环33的相对旋转发挥定位导向作用。

本发明中的圆筒22外侧具有与螺帽30配合的刻度，以标示处于压缩状态的弹簧B28弹力值。

本发明的工作流程：弹簧A27和弹簧B28均处于压缩状态，且弹簧A27与弹簧B28处于平衡状态。滑套31与滑块24之间具有间距，导向块A25与相应导向块B32之间具有间距。

当需要使用本发明保护受伤膝关节时，将大腿机构1上的腿箍5套于大腿根并通过粘扣带6将之固定于大腿上，将大腿机构1上的两个弧板7夹于大腿两侧并通过粘扣带6将之固定于大腿上，将小腿机构2上的腿箍5套于小腿上并通过粘扣带6将之固定于小腿上，将小腿机构2上的两个弧板7加油小腿两侧并通过粘扣带6将之固定于小腿上，使得小腿机构2与大腿机构1的铰接点中心同膝关节中心重合。

然后，依次对大腿机构1和小腿机构2中弧板7与相应腿箍5之间的间距进行调节，调节流程如下：

用两个六角扳手同时旋动大腿机构1或小腿机构2中的两个蜗杆18，每个蜗杆18均通过相应蜗轮17、锥齿轮A16和锥齿轮B15带动相应直齿轮13快速旋转，直齿轮13带动相应的齿条A11和齿条B12向相反方向运动，两个齿条A11和两个齿条B12带动腿箍5和两个支撑板条3向远离两个弧板7的方向运动，从而使得在大腿后小腿上处于紧固状态的腿箍5对大腿或小腿上处于松弛的肌肉进行绷紧，保证本发明在运行过程中不产生相对于膝关节的运动，发挥对膝关节良好的辅助支撑作用。当大腿和小腿上的肌肉处于绷紧状态后，停止旋动蜗杆18即可完成对弧板7与腿箍5间距的调节，蜗轮17蜗杆18配合具有的自锁功能使得弧板7与腿箍5之间的间距保持不变，进而使得大腿和小腿上的肌肉始终处于绷紧状态并通过大腿机构1中支撑板条3与小腿机构2中支撑板条3的相背运动对膝关节拉开一定间隙，避免膝关节受力。

当大腿机构1和小腿机构2中两个弧板7与腿箍5之间的间距调节结束后，依次旋动大腿机构1和小腿机构2中的螺套35，螺套35相对于相应圆筒22向膝关节方向轴向运动，螺套35通过与之旋转配合的圆环33和相应的四个导向块B32带动滑套31向滑块24靠近。当滑套31与滑块24相遇时，导向块B32与相应导向块A25相遇接触，此时，停止旋动螺套35，保持导向块A25与相应导向块B32接触的状态，从而限制滑块24相对于圆筒22向圆柱顶块29方向的运动，以固定小腿机构2中的支撑板条3与大腿机构1中的支撑板条3之间的最小间距，保证安装有本发明的人在下楼梯或不小心被推搡时不会因受伤膝关节所在腿因脚踏空后快速着地而发生膝关节瞬间承受较大压迫力，保护受伤膝关节不会受到二次损伤。

接着，依次旋动大腿机构1和小腿机构2中的螺帽30，螺帽30相对于与之螺纹配合的圆筒22向靠近膝关节的方向轴向运动，螺帽30带动圆柱顶块29同步运动。圆柱顶块29对相应的弹簧B28进一步压缩，以达到调节弹簧B28压缩量的目的。当膝关节在承受身体重量情况下不感到不舒服时停止旋动螺帽30，此时表明弹簧B28的压缩量所产生的弹力足以对膝关节形成保护并有效抵消身体的重量，螺帽30端面所指示的圆筒22上的刻度便是此时弹簧B28所产生的支撑力。

随着膝关节的逐渐康复，膝关节可以承受的压力逐渐增大，为了有利于膝关节的快速康复，要根据膝关节的康复状况通过反向旋动螺帽30以减小弹簧B28压缩量的方式来重新调节弹簧B28的支撑力大小，使得逐渐康复的膝关节逐渐地承受一定的压力，有助于其快速康复。直到膝关节完全康复时，螺帽30完全复位，弹簧B28恢复初始状态，此时反向旋动螺套35进行复位，并将本发明拆下即可。

大腿机构1或小腿机构2中弧板7与腿箍5之间初始间距可以根据使用者的腿长进行适当调节，以保证在使用者安装本发明后通过再次调节弧板7与相应腿箍5之间的间距能够达到紧绷肌肉的效果。

综上所述，本发明的有益效果为：本发明通过调节大腿机构1和小腿机构2上的蜗杆18来对大腿机构1或小腿机构2上的腿箍5和弧板7之间的间距进行调节，进而使得大腿和小腿上的肌肉得到绷紧，避免本发明因肌肉松弛而发生其在腿上的固定欠佳。本发明通过旋动圆筒22上的螺套35可以将受伤膝关节拉开一定间隙并进行固定，保证安装有本发明的人在下楼梯或不小心被推搡时不会因受伤膝关节所在腿因脚踏空后快速着地而发生膝关节瞬间承受较大压迫力，保护受伤膝关节不会受到二次损伤。

另外，本发明通过旋动每个圆筒22上的螺帽30对相应圆筒22内的弹簧B28的压缩量进行进一步压缩调节，从而使得顶杆26通过弹簧B28和支撑板条3对大腿的支撑力得到有效调节，进而对受伤膝关节的支撑力进行自主调节。随着膝关节的逐渐康复，膝关节所能承受的压力可以通过随时旋动圆筒22上的螺帽30对弹簧B28的压缩量进行适应性减小弹簧B28压缩量的调节，以达到逐渐减小对膝关节的支撑力的目的，使得膝关节承受适当的压力，保证膝关节的有效恢复。

Claims (6)

1.一种可调支撑力的膝关节支架，其特征在于：它包括大腿机构、小腿机构，其中用来固定于大腿上的大腿机构与用来固定于小腿上的小腿机构铰接，大腿机构的结构与小腿机构的结构完全相同；

上述大腿机构包括支撑板条、腿箍、粘扣带、弧板、圆筒、滑块、顶杆、弹簧A、弹簧B、圆柱顶块、螺帽，其中对称分布的两个支撑板条通过上端的开环腿箍连接，两个支撑板条的下端内侧沿平行于相应腿部的方向滑动配合有两个对称分布的弧板；腿箍上安装有将其固定于相应腿部上侧的粘扣带，两个弧板上安装有将其固定于相应腿部下侧的粘扣带；弧板与腿箍之间具有调节两者间距的结构；

两个支撑板条外侧对称安装有两个圆筒，每个圆筒上靠近膝关节端内沿平行于相应腿部的方向滑动配合有顶杆；圆筒上远离膝关节端内轴向滑动且周向旋转配合有圆柱顶块，圆柱顶块与圆筒外侧螺纹配合的螺帽固连；圆柱顶块通过预压的弹簧B与安装在顶杆一端的圆柱型滑块连接，轴向滑动于圆筒内的滑块的另一侧安装有对滑块复位的压缩弹簧A；圆筒和滑块上具有调节弹簧A压缩量的结构；

大腿机构中的顶杆与小腿机构中的同侧顶杆铰接。

2.根据权利要求1所述的一种可调支撑力的膝关节支架，其特征在于：每个上述腿箍上均对称安装有两个齿条A，每个齿条A与同侧弧板上安装的齿条B滑动于导套内；安装于导套内的直齿轮与相应齿条A和齿条B啮合；与直齿条同轴的锥齿轮A与安装在导套外侧的锥齿轮B啮合；导套外侧安装的两个支座上旋转配合有蜗杆，蜗杆与锥齿轮B所在轴上安装的蜗轮啮合；蜗杆一端具有与六角扳手配合的六角凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种可调支撑力的膝关节支架，其特征在于：上述弧板上安装有梯形导块，梯形导块沿平行于相应腿部的方向滑动于同侧支撑板条下端内侧的梯形导槽内；弹簧A一端与滑块连接，另一端与圆筒内壁连接；圆筒通过两个固定座安装于相应支撑板条上。

4.根据权利要求2所述的一种可调支撑力的膝关节支架，其特征在于：上述锥齿轮A与锥齿轮B的传动比小于1。

5.根据权利要求1所述的一种可调支撑力的膝关节支架，其特征在于：上述圆筒内轴向滑动配合有滑套，滑套嵌套于弹簧B上；滑套通过周向均匀分布的四个导向块B与嵌套于圆筒外侧的圆环固连，四个导向块B分别滑动于圆筒柱面上的四个导向槽内，每个导向块B与安装在滑块上的导向块A配合；同圆筒外侧螺纹配合的螺套与圆环旋转配合；螺帽外侧和螺套的外侧均具有便于手动旋动的防滑纹。

6.根据权利要求5所述的一种可调支撑力的膝关节支架，其特征在于：上述螺套一端安装有同中心轴线的梯形导环，梯形导环旋转于圆环上的梯形环槽内。

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