CN201005809Y - 义肢膝关节 - Google Patents

Abstract

一种义肢膝关节，包含一第一关节座、一第二关节座、一连动机构及一压力缓冲装置，该压力缓冲装置设置于第一关节座内，并包括二压力缸及二分别设置于两压力缸内的活塞体，而该连动机构则与第一、第二关节座相枢接，该连动机构亦连接至该压力缓冲装置，使该第一、第二关节座能于一伸直状态及一弯曲状态间相对枢转变换时，同时驱动两活塞体于两压力缸内位移，藉此缩短该压力缓冲装置反应该连动机构与第一关节座枢转动作的时间。

Description

义肢膝关节

技术领域：

本实用新型是涉及一种义肢，特别是指一种义肢膝关节。

背景技术：

参阅图1～图4，为中国台湾申请第093215912号的一种“具防倾倒效果的油压膝关节”，该膝关节包含一小腿支撑架50、一膝关节座体51、一连动杆组60、一作动件组61。小腿支撑架50内设置有一套管70及一中空管组8，该套管70内部空间的容积约为35cc，该中空管组8穿伸于套管70内，且中空管组8穿伸入套管70的管段套设有一隔环81，该隔环81将套管70的内部空间区隔为一上油压缸82及一下油压缸83，中空管组8底端更设有一弹力装置52。连动杆组60枢接于膝关节座体51及小腿支撑架50之间，作动件组61则枢接于连动杆组60与中空管组8顶端之间。

当膝关节处于一伸直状态(如图1所示)时，隔还81临近套管70内顶部，此时，大部份的液压油均位于下油压缸83而使得上油压缸82仅剩些微空间；当膝关节由伸直状态转为弯曲状态(如图3所示)时，由膝关节座体51往前移位而带动接动杆组60住前倾斜，同时，作动件组61带动中空管组8往下移而使得隔环81往下压缩下油压缸83，而下油压缸83的液压油便逐渐由套管70壁内的一第一组设槽741依序流向套管70顶端内的一斜道744、一环形储油道73、一上斜道748、一通槽774及一下斜道749而流入上油压缸82，使得隔环81逐渐下降而完成膝盖弯曲动作。附带说明一点，设置此种液压作动的作用是在于通过油压所产生的缓冲力，以增加膝关节弯曲及伸直动作的柔软度。

由上述内容可知，该膝关节的弯曲及伸直动作除膝关节座体51与动杆组60的机械式枢转外，同时亦需配合活塞于油压缸内上下位移，使液压油由上、下油压缸82、83内往复流动方能达成。但由上述油路流向亦可知，由于液压油往复上、下油压缸82、83之间的连通需经过上述众多槽、道，不仅增加整个液压油的路径长度，且上、下油压缸82、83之间流通仅有单一路径，故使得膝关节座体51与连动杆组60的枢转无法于短时间内获得油压动作的反应，也就是说，整个膝关节弯曲或伸直的动作便受限于油压动作完成的时间，因而增加了膝关节完成伸直及弯曲动作的时间，导致使用者整体动作因此减缓，且若使用者欲使膝关节弯曲或伸直的动作较顺畅，则势必要增加膝关节座体51相对于连动杆组60枢转的力量，以迫使液压油尽速流通，则该膝关节使用起来亦较费力。

实用新型内容：

因此，本实用新型的目的，即在提供一种使弯曲及伸直动作的完成可更快更顺畅，且使用者亦较不费力的义肢膝关节。

本实用新型义肢膝关节包含：一第一关节座，适于连接一小腿义肢；一压力缓冲装置，包括上下设于该第一关节座内的一第一压力缸及一第二压力缸；一驱动轴；穿伸于该两压力缸，并具有分别位于该第一压力缸及第二压力缸内的一第一活塞体及一第二活塞体，且各该活塞将各该压力缸内空间区隔为一活塞上空间及一活塞下空间；一第一二通道，设于该第一关节座并连通该第二压力缸的活塞上、下空间；一第二关节座，适于连接一大腿义肢；以及一连动机构，包括一第一连动件及一第二连动件，该第一连动件两端分别枢接于该第二关节座与该第一关节座顶端，该第二连动件两端分别枢接于该第一连动件与该驱动轴顶端；当该第一、第二关节座通过该连动机构而在一伸直状态及一弯曲状态间枢转变换时，同时连动各该活塞体于各该压力缸内上下位移。

采用以上设计，可以缩短压力缓冲装置反应该连动机构与第一关节座枢转动作的时间，且亦可让使用者较轻易且省力地达成膝关节的弯曲及伸直动作。

附图说明：

图1为-剖视图，说明习知一种油压膝关节处于伸直状态；

图2是图1另一方向的剖视图；

图3是一剖视图，说明该油压膝关节处于弯曲状态；

图4是图3另一方向的剖视图；

图5是一背视图，说明本实用新型义肢膝关节的较佳实施例，包含一第一关节座，该第一关节座的一后壁部设有第一～第八共八个开口；

图6是图5中A-A方向的剖视图，说明该义肢膝关节包含一第一单向阀及一第二单向阀，且该义肢关节处于伸直状态；

图7是图5中B-B方向的剖视图，说明该义肢膝关节包含一第三单向阀及一第四单向阀；

图8是一局部放大图，说明该第一单向阀包括一调整螺丝、一滚珠及一弹性元件；

图9是图5中A-A方向的剖视图，说明该义肢膝关节由一伸直状态枢转为一弯曲状态的过程；以及

图10是图5中B-B方向的剖视图，说明该义肢膝关节由一弯曲状态枢转为一伸直状态的过程。

具体实施方式：

有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与功效，配合以下参考附图和最佳实施例进行详细说明。

附图中，请参阅图5、图6、图7、图9、图10，其中，图5为本实用新型义肢膝关节的后视图，图6及图9均为图5中A-A截面的剖视图，惟其所处的动作状态不同；而图7及图10均为图5中B-B截面的剖视图；且图7的动作状态与图6相同，而图10与图9的动作状态相同。

参阅图5、图6、图7，本实用新型义肢膝关节的较佳实施例包含：一第一关节座1、一第二关节座21、一连动机构2及一压力缓冲装置3。该义肢膝关节是用以连接一小腿义肢102及一大腿义肢101。

第一关节座1内部概呈中空管状，并具有一前壁部11及一后壁部12。第二关节座21包括一顶面为一平面而底面为一曲面的座211，以及一连接于座体211前半部并往后延伸的连接杆212。连动机构2包括均呈长条杆状的一第一连动件22、一第二连动件23，第一连动件22顶端枢接于连接杆212后端，底端枢接于第一关节座1顶端，第二连动件23顶端则枢接于第一连动件22前侧中央，至于其底端的连接关系稍后叙述，该第二关节座21是用以与大腿义肢101底端接合，而第一关节座1底端则是接合小腿义肢102，且通过第一关节座1及连动机构2的相枢接，使得该义肢膝关节能于一伸直状态及一弯曲状态间枢转变换，其细部动作稍后介绍。

压力缓冲装置3设置于第一关节座1内，其包括上下位于第一关节座1内的第一压力缸31及第二压力缸32、一驱动轴33、多数通道及多数单向阀，本实施例所使用的工作流体为液压油，亦即，本实施例的动力驱动是采用油压驱动，故该第一、第二压力缸31、32均可视为油压缸，但实际实施并不以油压为限，亦可采用气压驱动。

本实施例是于第一关节座1内设置一中空缸体30，该缸体30中央设置有一中央壁部301而将该缸体30内部空间上下相区隔，且该缸体30顶底两端分别设有一顶部座302及一底部座303，使该缸体30内部形成上、下两密闭空间，因而构成该第一、第二压力缸31、32，本实施例中，每压力缸31、32的容积均为20CC。驱动轴33包括一中央轴杆331、一第一活塞体332及一第二活塞体333，中央轴杆331由顶部座302中央穿伸过第一压力缸31而底端凸伸于第二压力缸32内，第二连动件23底端即是枢接于中央轴杆331顶端，第一活塞体332套设于中央轴杆331位于第一压力缸31的杆段，第二活塞体333则设置于中央轴杆331凸伸于第二压力缸32的末段，每一活塞体332、333将每一压力缸31、32的内部空间区隔为一活塞上空间311、321及一活塞下空间312、322。

且底部座303中央凹陷形成有一顶端与第二压力缸32相连通的柱状空间305，且本实施例更于柱状空间305内设置一弹性回复组件306，该弹性回复组件306为一顶端顶抵于第二活塞体333底面的压缩弹簧。

除此之外，该缸体30对应于第一关节座1后壁部12的缸壁共设计有第一开口到第八开口341~348，共八个开口341~348，其中，第一、第五开口341、345左右相间隔且均邻近第一压力缸31顶部并连通第一压力缸31的活塞上空间311；第二、第六开口342、346左右相间隔且均邻近第一压力缸31底部并分别对应于第一、第五开口341、345下方而连通第一压力缸31的活塞下空间312，第三、第七开口343、347左右相间隔且均邻近第二压力缸32顶部并分别对应于第二、第六开口342、346下方而连通第二压力缸32的活塞上空间321，第四、第八开口344、348左右相间隔且均邻近第二压力缸32底部并分别对应于第三、第七开口343、347下方而连通第二压力缸32的活塞下空间322，至于各开口作用稍后叙述。

本实施例中，这些通道均设置于第一关节座1的后壁部12，这些通道包括一第一通道91，一第二通道92、一第三通道93及一第四通道94，其中，第一与第三通道91、93左右相间隔，第二与第四通道92、94左右相间隔并分别对应于第一、第三通道91、93下方，第一通道91的顶、底端分别通过第一、第二开口341、342连通第一压力缸31的活塞上、下空间311、312；第三通道93的顶、底端分别通过第五、第六开口345、346连通第一压力缸31的活塞上、下空间311、312；第二通道92的顶、底端分别通过第三、第四开口343、344连通第二压力缸32的活塞上、下空间321、322，第四通道94的顶、底端分别通过第七、第八开口347、348连通第二压力缸32的活塞上、下空间321、322，且这些通道分别连通第二、第四、第六、第八开口342、344、346、348的底端，均为内螺纹孔形式。

参阅图6、图7、图8，这些单向阀包括一第一单向阀35、一第二单向阀36、一第三单向阀37、一第四单向阀38，四单向阀35、36、37、38分别设置于四通道91~94底端分别连通第二、第四、第六、第八开口342、344、346、348处，每一单向阀包括一调整螺丝351、361、371、381及用以设置于调整螺丝351、361、371、381内的一滚珠352、362、372、382及一弹性组件353、363、373、383，每一调整螺丝351、361、371、381具有一螺头355、365、375、385及一螺杆356、366、376、386，且每一调整螺丝351、361、371、381内部设有一由螺杆侧面连通至螺杆末端的连通槽354、364、374、384。以第一单向阀35为例，调整螺丝351由第一关节座1后壁部12穿入并与第一通道91底端的内螺纹孔螺合，且此时，滚珠352位于连通槽354内邻近螺杆末端而遮挡住第二开口342，弹性组件353则为一顶抵于滚珠352与螺杆内部之间的压缩弹簧，因此，使得滚珠352可弹性远离第二开口342地靠抵于缸体30外侧并挡抵住第二开口342。其余如第二、第三、第四单向阀36、37、38的构造及设置方式均与第一单向阀35大致相同，惟不同的一点是，第三单向阀37及第四单向阀38的滚珠372、382及弹性组件373、383设置位置与第一、第二单向阀35、36的设置位置恰左右相反，该滚珠372、382可往第六、第八开口346、348方向位移地挡低于连通槽374、384内，亦即，其弹性组件373、383较邻近第六、第八开口346、348，而滚珠372、382则是位于弹性组件373、383后方并受弹性组件373、383的弹力作用而挡住连通槽374、384。

参阅图6、图7、图9，当该义肢膝关节处于伸直状态时(亦即大腿义肢102与第一关节座1概呈现一直线)，第二关节座21的座体211顶面朝上，且此时第一、第二活塞体322、333分别位于第一、第二压力缸31、32内的顶部，每一活塞下空间312、322仍有大部分压力缸31、32的空间。

当该义肢膝关节由伸直状态变换为弯曲状态时(亦即大腿义肢102相对于第一开节座1往后枢转)，第二关节座21的座体211往前枢转而底面逐渐朝向后方，而受到第二关节座21带动，第一连动件22顶端则往前倾斜，同时带动第二连动件23亦以其顶端往前倾斜，且第二连动件23的整体高度位置下降而带动驱动轴33往下，使得第一、第二活塞体332、333分别压缩第一、第二压力缸31、32的活塞下空间312、322，此时，以第一压力缸31为例，第一压力缸31的工作流体(液压油)便由第二开口342将第一单向阀35的滚珠352顶离第二开口342，而由调整螺丝351内的连通槽354流入第一通道91，并由第一开口341流入活塞上空间311；同理，在第二压力缸32方面，活塞下空间322内的工作流体亦由第二单向阀36经第二通道92而流入活塞上空间321。也就是说，此时第一、第二压力缸31、32的工作流体是分别由第一、第二通道91、92流向各活塞上空间311、321。需注意的是，此时第三、第四单向阀37、38与图7状态相同，其滚珠372、382由于受到由第六、第八开口346、348流出的工作流体推抵作用，反而堵住各连通槽374、384，故即使工作流体已流出第六、第八开口346、348，亦无法进入第三、第四通道93、94而流向各压力缸31、32的活塞上空间311、321。

故，当整个义肢膝关节由伸直状态变换为弯曲状态时，由于整个压力缓冲装置3的动作是由两压力缸31、32分摊完成，且工作流体仅需通过第一、第二单向阀35、36及第一、第二通道91、92即可由压力缸31、32的活塞下空间312、322流入活塞上空间311、321，不仅简化工作流体的流路，且亦缩短路径长度，因此，除在义肢膝关节进行伸直及弯曲动作提供适当缓冲之外，亦不致使压力缓冲装置3的工作动时间与连动机构2的枢转时间落差太大而无法配合，造成使用者需配合压力缓冲装置3的工作而减缓整体动作。

参阅图6、图7、图10，当整个义肢膝关节欲由弯曲状态回复为伸直状态时，则第二关节座21的座体211受到大腿义肢102带动而往后枢转恢复成顶面朝上的位置，同时，第一、第二连动件22、23亦受到带动而往后枢转，并连动使驱动轴33往上，第一、第二活塞体332、333因此再度往上压缩各压力缸31、32的活塞上空间311、321，此时，第一、第二单向阀35、36的滚珠352、362反而因受到第一、第二通道91、92流向活塞下空间312、322的工作流体推力而堵住第二、第四开口342、344；而第三、第四单向阀37、38的滚珠372、382则因受到流入第三、第四通道93、94的工作流体的推力而被推往第六、第八开口346、348的方向并压缩弹性元件353、363，工作流体便可由第六、第八开口346、348流入第一、第二压力缸31、32的活塞下空间312、322。

故，由上述内容可知，当义肢膝关节由弯曲状态转为伸直状态时，是由第三通道93及第四通道94负责二压力缸31、32活塞上、下空间311、312、321、322之间的导流工作，也就是说，工作流体是通过第三通道93及第四通道94而由活塞上空间311、321回流至活塞下空间312、322。

综上所述，本实用新型于第一关节座1内上下设置有两压力缸31、32，使整个压力缓冲装置3的动作可由两压力缸31、32分摊完成，由于各压力缸容积相较于习知已缩小(本实用新型中每一压力缸31、32均为20cc，相较习知35cc要小)，因此缩短了工作流体的路径长度并简化流路，故可缩短工作流体动于活塞上、下空间311、312、321、322的时间，使整个弯曲及伸直的动作更快完成，且使用者在弯曲及伸直的动作顺畅性上，亦可较省力地达成，除此之外，相较于习知单一油压缸及单一流路这结构，本实用新型每一压力缸31、32对于工作流体的流出及流入均有不同的通道负责，不仅有助于工作流体于两压力缸31、32流动的顺畅性，亦可使整个义肢膝关节弯曲及伸直的动作更顺畅。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型的实施范围，凡依以上说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆属本实用新型公开范围。

Claims (10)

1.一种义肢膝关节，其特征在于，包括：

一第一关节座，适于连接一小腿义肢；

一压力缓冲装置，包括上下设于该第一关节座内的一第一压力缸及一第二压力缸；一驱动轴；穿伸于该两压力缸，并具有分别位于该第一压力缸及第二压力缸内的一第一活塞体及一第二活塞体，且各该活塞将各该压力缸内空间区隔为一活塞上空间及一活塞下空间；一第一二通道，设于该第一关节座并连通该第二压力缸的活塞上、下空间；

一第二关节座，适于连接一大腿义肢；以及

一连动机构，包括一第一连动件及一第二连动件，该第一连动件两端分别枢接于该第二关节座与该第一关节座顶端，该第二连动件两端分别枢接于该第一连动件与该驱动轴顶端；

当该第一、第二关节座通过该连动机构而在一伸直状态及一弯曲状态间枢转变换时，同时连动各该活塞体于各该压力缸内上下位移。

2.依据权利要求1所述的义肢膝关节，其特征在于，该压力缓冲装置更包括一第三通道及一第四通道，该第三通道设于该第一关节座并连通该第一气压缸的活塞上、下空间；该第四通道设于该第一关节座并连通该第二气压缸的活塞上、下空间。

3.依据权利要求1所述的义肢膝关节，其特征在于，该压力缓冲装置更包括一第一单向阀及一第二单向阀，该第一单向阀设于该第一通道连通该活塞下空间的一端，允许工作流体单向由该第一压力缸的活塞下空间流向该第一通道，再由该压力通道进入该第一压力缸的活塞上空间；该第二单向阀设于该第二通道连通该活塞下空间的一端，允许工作流体单向由该第二压力的活塞下空间流向该第一通道，再由该压力通道进入该第二压力缸的活塞上空间的一端，允许工作流体单向由该第二压力缸之活塞下空间流向塞上空间。

4.依据权利要求3所述的义肢膝关节，其特征在于，各该单向阀包括一流珠；该第一压力缸于该活塞上、下空间处分别设有一第一开口及一第二开口，分别供该第一通道两端分别连通该第一压力缸的活塞上空间及活塞下空间，该第一单向阀的滚珠设置于该第二开口与该第一通道之间，且可弹性移离该第二开口地挡抵于该第二开口；该第二压力缸对应于该活塞上、下空间处分别设有一第三开口及第四开口，分别供该第二通道两端可分别连通该第二压力缸的活塞上空间及活塞下空间，该第二单向阀的滚珠设置于该第四开口与该第二通道之间，且可弹性移离该第四开口地挡抵于该第四开口。

5.依据权利要求4所述的义肢膝关节，其特征在于，各该单向阀更包括一用以螺锁于该第一关节座的调整螺丝及一弹性元件，该调整螺丝内部有一连通槽，该连通槽一端连通该通道，另一端则对应于开口，且该滚珠及该弹性元件均设置于该连通槽内，该滚珠受该弹性元件的顶抵而靠抵于该开口处。

6.依据权利要求4所述的义肢膝关节，其特征在于，该压力缓冲装置更包括一第三单向阀及一第四单向阀，该第三单向阀设于第三通道连该活塞下空间的一端，允许工作流体单向由该第三通道流向第一压力缸的活塞下空间；该第四单向阀设于该第四通道连通该活塞下空间的一端，允许工作流体单向该第四通道流向该第二压力缸的活塞下空间。

7.依据权利要求6所述的义肢膝关节，其特征在于，该第一压力缸对应于该活塞上、下空间处更分别设有一第五开口及一第六开口，分别供该第三通道两端分别连通该第一压力缸的活塞上空间及活塞下空间，该第三、第四单向阀各包括一滚珠及一连通该通道及该开口的连通槽，该第三单向阀的滚珠位于该连通槽内，且可往该第六开口的方向弹性移地挡抵于该连通槽连通该第六开口的一端；该第二压力缸对应于该活塞上、下空间处更分别设有一第七开口及一第八开口，分别供该第四通道两端可分别连通该第二压力缸的活塞上空间及活塞下空间，该第四单向阀的滚珠位于该连通槽内，且可往该第六开口的方向弹性位移地挡抵于该连通槽边通该第八开口的一端。

8.依据权利要求7所述的义肢膝关节，其特征在于，各该第三、第四单向阀更分别包括一用以螺锁于该第一关节座的调整螺丝及一弹性元件，该连通槽设于该调整螺丝内而两端分别连通该通道及该开口，该弹性元件顶抵于该开口与该滚珠之间。

9.依据权利要求3所述的义肢膝关节，其特征在于，该压力缓冲装置更包括一第三单向阀及一第四单向阀，该第三单向阀设于该第三通道连通该活塞下空间的一端，允许工作流体单向由该第三通道流向该第一压力缸的活塞下空间；该第四单向阀设于该第四通道连通该活塞下空间的一端，允许工作流体单向由该第四通道流向该第二压力缸的活塞空间。

10.依据权利要求1所述的义肢膝关节，其特征在于，该压力缓冲装置更包括一设置于该第二活塞体与该第二压力缸底部之间的弹性回复元件。

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