CN209430350U - 外骨骼用无级变刚弹性储能元件 - Google Patents

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张莹莹
刘斌
郭凯
杨洪波
尤佳
储雨奕
单晖
张森浩
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Abstract

本实用新型公开了一种外骨骼用无级变刚弹性储能元件,包括内部中空的支撑外壳、设置在所述支撑外壳内的内部中空的旋转轴、设置在所述支撑外壳内的压缩挡块、底端与所述压缩挡块连接且上端穿过所述旋转轴中部向上伸出所述支撑外壳的凯拉夫线、底端与所述压缩挡块固接且上端套设在所述旋转轴上的圆柱螺旋压缩弹簧及设置在所述旋转轴上端的用于调节所述圆柱螺旋压缩弹簧的压缩量的调节手轮。通过将本实用新型的外骨骼用无级变刚弹性储能元件合理布置在外骨骼设备的各关节运动部分,通过本实用新型的储能元件在一个步态周期内对外骨骼设备各关节能量进行循环的储存与释放,帮助患者助力行走,以及完成特定的主动训练动作。

Description

外骨骼用无级变刚弹性储能元件
技术领域
本实用新型涉及医疗康复器械领域,特别涉及一种外骨骼用无级变刚弹性储能元件。
背景技术
外骨骼设备可以有效的辅助支撑患者的一部分体重,实现主动式助力行走,提高下肢肌肉的协调性,增加下肢关节的关节活动度,从而提高患者下肢的运动功能;其中的储能元件是实现其功能的关键技术,通过储能元件在一个步态周期内对外骨骼设备各关节能量进行循环的储存与释放,帮助患者助力行走,以及完成特定的主动训练动作。现有的储能元件中,电力储能发热量大,布线复杂,外加电源增加了设备的重量,增加了供电负担;液压储能系统复杂,不适合和现有系统结合,且液压油易泄露不易于应用医疗器械产品。所以,现在需要一种新的储能元件以克服上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种外骨骼用无级变刚弹性储能元件。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:一种外骨骼用无级变刚弹性储能元件,包括内部中空的支撑外壳、设置在所述支撑外壳内的内部中空的旋转轴、设置在所述支撑外壳内的压缩挡块、底端与所述压缩挡块连接且上端穿过所述旋转轴中部向上伸出所述支撑外壳的凯拉夫线、底端与所述压缩挡块固接且上端套设在所述旋转轴上的圆柱螺旋压缩弹簧及设置在所述旋转轴上端的用于调节所述圆柱螺旋压缩弹簧的压缩量的调节手轮。
优选的是,所述旋转轴上部的外壁上开设有螺距与所述圆柱螺旋压缩弹簧相同的螺旋槽,所述圆柱螺旋压缩弹簧的上端卡设在所述螺旋槽内。
优选的是,所述支撑外壳的外壁上开设有贯通至其内部的竖向导向槽,所述压缩挡块的侧部开设有插孔,所述竖向导向槽内插设有内端深入所述插孔内的调节柱。
优选的是,所述调节柱可在所述导向槽内上下移动。
优选的是,所述支撑外壳的外壁上还设置有可上下移动的调节挡块。
优选的是,所述调节挡块的下端开设有用于与所述调节柱配合接触的弧形槽。
优选的是,所述调节挡块上插设有用于将所述调节挡块连接在所述支撑外壳上的锁紧螺钉。
优选的是,所述旋转轴的上部外周套设有轴承,所述轴承的上端设置有与所述支撑外壳固接的轴承端盖。
优选的是,所述调节手轮套设在所述旋转轴顶端,所述调节手轮上开设有固定孔,所述固定孔内插设有用于固定连接所述调节手轮和旋转轴的固定螺钉。
优选的是,所述支撑外壳上还设置有用于与外骨骼设备相连的连接过渡块。
本实用新型的有益效果是:
本实用新型的外骨骼用无级变刚弹性储能元件的储存能量的大小可以针对不同穿戴者进行调节,满足穿戴者个体适应性和舒适性的要求;
本实用新型的外骨骼用无级变刚弹性储能元件适用于因下肢关节、肌肉组织损伤或骨骼疾病引起的下肢功能障碍或功能受限的患者,可以辅助患者进行正常的平地行走以及上下楼梯,实现患者生活自理,减缓患者的生理疼痛感,减轻患者家属的经济和精力负担,以及减少从事具有重复性动作、作业时间较长或强制体位的工作人员的下肢劳动损伤;
通过将本实用新型的外骨骼用无级变刚弹性储能元件合理布置在外骨骼设备的各关节运动部分,通过本实用新型的储能元件在一个步态周期内对外骨骼设备各关节能量进行循环的储存与释放,帮助患者助力行走,以及完成特定的主动训练动作。本实用新型结构简单,使用效果好,具有很好的推广应用前景。
附图说明
图1为本实用新型的外骨骼用无级变刚弹性储能元件卸去连接过渡块后的剖视图;
图2为本实用新型的外骨骼用无级变刚弹性储能元件的外部结构示意图;
图3为本实用新型的外骨骼用无级变刚弹性储能元件的结构示意图;
图4为本实用新型的外骨骼用无级变刚弹性储能元件的调节挡块于支撑外壳的分解示意图;
图5为本实用新型的外骨骼用无级变刚弹性储能元件用于外骨骼设备的一种具体实施例的示意图。
附图标记说明:
1—支撑外壳;2—旋转轴;3—压缩挡块;4—凯拉夫线;5—圆柱螺旋压缩弹簧;6—调节手轮;7—连接过渡块;8—外骨骼设备;9—外骨骼用无级变刚弹性储能元件;10—竖向导向槽;11—插孔;12—调节柱;13—调节挡块;14—弧形槽;15—锁紧螺钉;20—螺旋槽;21—轴承;22—轴承端盖;60—固定孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-4所示,本实施例的一种外骨骼用无级变刚弹性储能元件,包括内部中空的支撑外壳1、设置在支撑外壳1内的内部中空的旋转轴2、设置在支撑外壳1内的压缩挡块3、底端与压缩挡块3连接且上端穿过旋转轴2中部向上伸出支撑外壳1的凯拉夫线4、底端与压缩挡块3固接且上端套设在旋转轴2上的圆柱螺旋压缩弹簧5及设置在旋转轴2上端的用于调节圆柱螺旋压缩弹簧5的压缩量的调节手轮6。
旋转轴2上部的外壁上开设有螺距与圆柱螺旋压缩弹簧5相同的螺旋槽20,圆柱螺旋压缩弹簧5的上端卡设在螺旋槽20内。圆柱螺旋压缩弹簧5的压缩端与下方压缩挡块3固定连接。凯拉夫线4与圆柱螺旋压缩弹簧5压缩端所固定的压缩挡块3相连,凯拉夫线4的拉动带动压缩挡块3,实现圆柱螺旋压缩弹簧5的储能。
调节手轮6套设在旋转轴2顶端,调节手轮6上开设有固定孔60,固定孔60内插设有用于固定连接调节手轮6和旋转轴2的固定螺钉。
通过转动调节手轮6,带动旋转轴2旋转,旋转轴2与圆柱螺旋压缩弹簧5之间发生螺旋转动,从而增加或减少处于旋转轴2和压缩挡块3之间的圆柱螺旋压缩弹簧5的有效工作圈数,从而控制弹簧的压缩量,实现圆柱螺旋压缩弹簧5刚度的无级改变,实现能量储存量的控制。例如,参照图1,顺时针旋转转动调节手轮6,带动旋转轴2顺时针旋转,圆柱螺旋压缩弹簧5上端在螺旋槽20的引导作用下向上转动,更多圈数的圆柱螺旋压缩弹簧5旋入螺旋槽20内,相当于圆柱螺旋压缩弹簧5在旋转轴2上向上移动,使固定于旋转轴2和压缩挡块3之间的圆柱螺旋压缩弹簧5的有效圈数减少;反之,逆时针转动调节手轮6时,使固定于旋转轴2和压缩挡块3之间的圆柱螺旋压缩弹簧5的有效圈数增多,从而实现能产生弹力作用的有效的圆柱螺旋压缩弹簧5圈数数量的调节,从而控制弹簧的压缩量,实现能量储存量的控制调节,以适应不同的使用情况。
支撑外壳1的外壁上开设有贯通至其内部的竖向导向槽10,压缩挡块3的侧部开设有插孔11,竖向导向槽10内插设有内端深入插孔11内的调节柱12。调节柱12可在导向槽内上下移动。使压缩挡块3能在一定范围内上下移动。支撑外壳1的外壁上还设置有可上下移动的调节挡块13,调节挡块13用于对调节柱12向上的移动范围进行限位。调节挡块13的下端开设有用于与调节柱12配合接触的弧形槽14,便于调节挡块13挡住调节柱12。调节挡块13上插设有用于将调节挡块13连接在支撑外壳1上的锁紧螺钉15。
调节挡块13用来控制圆柱螺旋压缩弹簧5可调的范围,用锁紧螺钉15固定在外壳上。压缩挡块3在凯拉夫线4的作用下,带动弹簧发生形变,压缩挡块3上的调节柱12沿竖向导向槽10移动,使压缩挡块3能上下滑动。例如,将调节挡块13向上移动再通过锁紧螺钉15后,使压缩挡块3能向上移动的距离增大,在凯拉夫线4的作用下,压缩挡块3能向上移动更多,使圆柱螺旋压缩弹簧5压缩更多。
旋转轴2的上部外周套设有轴承21,轴承21的上端设置有与支撑外壳1固接的轴承端盖22。轴承21用来固定旋转轴2,保证旋转轴2能够带动圆柱弹簧进行储能。轴承端盖22为轴承21提供固定。
支撑外壳1上还设置有用于与外骨骼设备8相连的连接过渡块7。连接过渡块7用来将储能元件与外骨骼设备8相连,支撑外壳1上共开4个孔,来固定过渡块在储能组件上。
参照图5,在一种实施例中,将本实用新型的外骨骼用无级变刚弹性储能元件9应用于一外骨骼设备8,每个关节运动部分都安装有本实用新型的储能元件,可以在一个步态周期内对下肢各关节能量进行循环的储存与释放,帮助患者助力行走,以及完成特定的主动训练动作。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本实用新型并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种外骨骼用无级变刚弹性储能元件,其特征在于,包括内部中空的支撑外壳、设置在所述支撑外壳内的内部中空的旋转轴、设置在所述支撑外壳内的压缩挡块、底端与所述压缩挡块连接且上端穿过所述旋转轴中部向上伸出所述支撑外壳的凯拉夫线、底端与所述压缩挡块固接且上端套设在所述旋转轴上的圆柱螺旋压缩弹簧及设置在所述旋转轴上端的用于调节所述圆柱螺旋压缩弹簧的压缩量的调节手轮。
2.根据权利要求1所述的外骨骼用无级变刚弹性储能元件,其特征在于,所述旋转轴上部的外壁上开设有螺距与所述圆柱螺旋压缩弹簧相同的螺旋槽,所述圆柱螺旋压缩弹簧的上端卡设在所述螺旋槽内。
3.根据权利要求1所述的外骨骼用无级变刚弹性储能元件,其特征在于,所述支撑外壳的外壁上开设有贯通至其内部的竖向导向槽,所述压缩挡块的侧部开设有插孔,所述竖向导向槽内插设有内端深入所述插孔内的调节柱。
4.根据权利要求3所述的外骨骼用无级变刚弹性储能元件,其特征在于,所述调节柱可在所述导向槽内上下移动。
5.根据权利要求4所述的外骨骼用无级变刚弹性储能元件,其特征在于,所述支撑外壳的外壁上还设置有可上下移动的调节挡块。
6.根据权利要求5所述的外骨骼用无级变刚弹性储能元件,其特征在于,所述调节挡块的下端开设有用于与所述调节柱配合接触的弧形槽。
7.根据权利要求6所述的外骨骼用无级变刚弹性储能元件,其特征在于,所述调节挡块上插设有用于将所述调节挡块连接在所述支撑外壳上的锁紧螺钉。
8.根据权利要求1所述的外骨骼用无级变刚弹性储能元件,其特征在于,所述旋转轴的上部外周套设有轴承,所述轴承的上端设置有与所述支撑外壳固接的轴承端盖。
9.根据权利要求1所述的外骨骼用无级变刚弹性储能元件,其特征在于,所述调节手轮套设在所述旋转轴顶端,所述调节手轮上开设有固定孔,所述固定孔内插设有用于固定连接所述调节手轮和旋转轴的固定螺钉。
10.根据权利要求1所述的外骨骼用无级变刚弹性储能元件,其特征在于,所述支撑外壳上还设置有用于与外骨骼设备相连的连接过渡块。
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