CN209933080U - 置于小臂空腔的蜗轮自锁式假肢肘关节 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种置于小臂空腔的蜗轮自锁式假肢肘关节。本实用新型假肢肘关节置于小臂空腔内，电机轴线沿小臂轴线，其机械传动链包括电机减速器组件、锥齿轮副、直齿轮副、蜗杆蜗轮副，输出联接杆用于联接大臂。本实用新型所提假肢肘关节结构简单，重量轻，机械自锁可靠，蜗杆蜗轮副处于低速级，机械磨损小。
Description
技术领域
本实用新型属于医疗康复器械领域，特别涉及一种置于小臂空腔的蜗轮自锁式假肢肘关节。
背景技术
假肢肘关节安装于残疾人大臂残肢处，用于实现人体臂部肘关节的功能。专利文件中，对假肢手的实用新型阐述较多，而关于假肢肘关节的实用新型极少。应用中，几乎都采用OttoBock公司的假肢肘关节结构。该种假肢肘关节，用直流电机驱动，通过三级减速，带动小臂运动。其中，第一级减速，采用摩擦式行星减速器，用套装在行星系杆上三个行星轮支承轴上的三个微型深沟轴承代替行星齿轮，三个微型深沟轴承向内紧压在电机输出轴颈上，向外与起太阳轮作用的钢圈内壁摩擦，系杆上的两个拨动销轴输出运动。第二级和第三级减速采用外啮合圆柱齿轮传动。由于假肢肘关节用锂电池供电，电池容量有限，没有采用步进电机或伺服电机的电气锁紧方式，而是采用机械锁紧方式。该机械锁紧方式比较特殊，在第一级减速器输出轴上加工有微型圆柱齿轮，圆柱齿轮外周两侧分别与两个起齿条作用拨片啮合。拨片为椭圆状薄钢片，拨片中部沿长轴方向加工有带圆角的矩形孔，矩形孔的两个长边都加工有轮齿，相当于两个齿条，每一时刻，都有两个齿条的一个与输出轴齿轮啮合，拨片的外周上加工有对称的滑槽，行星系杆的两个输出拨动销轴插入于每个拨片上的两个滑槽中。当电机回转而使系杆作减速回转时，系杆的两个拨动销轴带动两个拨片做同步回转，两个拨片的相对面的齿条夹住输出轴齿轮，带动齿轮也做同步回转，实现了肘关节的运动。而当电机静止时，由于小臂、假肢手及所持物体重量的作用，使行星减速器输出齿轮作相应方向的转动，使与其啮合的两个拨片沿系杆的两个拨动销轴作相对的径向运动，两个拨片的外周表面与制动圈内表面压紧，产生周向摩擦力矩，阻止小臂、假肢手及物体的下滑运动，从而起到机械自锁作用。系杆各零件及两个拨片尺寸微小，精致。
然而，目前经典的假肢肘关节在实际使用中存在如下缺陷：
(1)由于拨片外周表面面积很小，其与制动圈之间的摩擦力矩也小，自锁功能较差，常出现小臂、假肢手及物体下垂的现象。
(2)由于拨片与制动圈实现摩擦制动及退出制动状态都需要拨片的相对径向运动，常出现肘关节转动时的抖动。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服目前假肢肘关节产品及专利技术中的不足，提供一种结构简单、自锁可靠、重量轻的置于小臂空腔的假肢肘关节结构。
本实用新型通过下述技术方案实现：
置于小臂空腔的蜗轮自锁式假肢肘关节结构，电机及减速器组成的电机减速器组件通过螺钉联接于电机减速器组件联接板，电机减速器组件联接板通过螺钉联接于肘关节机壳，电机轴线是沿小臂轴线方向的；锥齿轮垫片套装在减速器输出轴上，具D形孔的第一锥齿轮安装于减速器的D形截面轴颈上，锥齿轮垫片用于承受锥齿轮传动时的轴向力，锥齿轮轴上的锥齿轮与第一锥齿轮相啮合；第三压力轴承的紧圈安装于锥齿轮轴上，第三压力轴承的松圈压在第三轴承盒的一个端面上，第五深沟轴承的内圈与锥齿轮轴的一段轴颈相配合固定，第五深沟轴承的外圈安装于第三轴承盒腔内，通过联接螺钉把第三轴承盒盖及第三轴承盒固定在肘关节机壳上，第三压力轴承用于承受锥齿轮轴的轴向力，第五深沟轴承用于承受锥齿轮轴的径向力；第三直齿轮通过其中心的D形孔联接在锥齿轮轴的D形截面轴颈上；第二方案的其余部分结构与第一方案相同，前述锥齿轮轴的支承也可采用滑动轴承代替滚动轴承；第一输出联接杆与第二输出联接杆用于联接大臂。
第三直齿轮通过其中心的D形孔联接在锥齿轮轴的D形截面轴颈上，第一锥齿轮通过其D形孔安装于减速器的D形截面轴颈上。
锥齿轮轴的支承轴承可以采用滑动轴承。
本实用新型具有如下技术优势：
(1)由于采用蜗杆蜗轮传动，假肢肘关节具有非常可靠的机械自锁能力，不会产生小臂、假肢手及所持物体的下滑，也不会产生假肢臂的运动抖动。
(2)假肢肘关节机械传动中，第一级为行星齿轮传动，第二级为直齿轮传动，第三级为蜗杆蜗轮传动，机械传动可靠，不会出现摩擦传动的打滑现象。
(3)由于蜗杆蜗轮传动为第三级传动，蜗杆蜗轮传动处于低速级，避免了蜗杆蜗轮之间的高速相对运动，大大减小了蜗轮的磨损，该假肢肘关节可以长期使用而无需维修。
(4)所提假肢肘关节具有尺寸小、重量轻的优点。
附图说明
图1假肢肘关节机械传动图；
图2假肢肘关节输出机械结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型假肢肘关节安装于小臂空腔内，其机械传动如图1所示，电机42及减速器43组成的电机减速器组件通过螺钉联接于电机减速器组件联接板36，电机减速器组件联接板36通过螺钉联接于肘关节机壳2，电机42轴线是沿小臂轴线方向的；锥齿轮垫片35套装在减速器43输出轴上，具D形孔的第一锥齿轮34安装于减速器43的D形截面轴颈上，锥齿轮垫片35用于承受第一锥齿轮34传动时的轴向力；锥齿轮轴33上的锥齿轮与第一锥齿轮34相啮合；第三压力轴承41的紧圈安装于锥齿轮轴33上，第三压力轴承41的松圈压在第三轴承盒37的一个端面上，第五深沟轴承40的内圈与锥齿轮轴33的一段轴颈相配合固定，第五深沟轴承40的外圈安装于第三轴承盒37腔内，通过联接螺钉把第三轴承盒盖38及第三轴承盒37固定在肘关节机壳2上，第三压力轴承41用于承受锥齿轮轴33的轴向力，第五深沟轴承40用于承受锥齿轮轴33的径向力；第三直齿轮39通过其中心的D形孔联接在锥齿轮轴33的D形截面轴颈上；第一输出联接杆18与第二输出联接杆32用于联接大臂。
假肢肘关节输出机械结构图如图2所示，蜗轮1装配于输出轴22的中部，两者以平键26相联接，输出轴22的一个槽内装有弹性挡圈19，输出轴22上的轴肩与安装于输出轴上的弹性挡圈19实现了蜗轮1在输出轴22上的双向轴向定位，蜗轮1与蜗杆轴4的蜗杆相啮合；第三深沟轴承23的内圈装配于输出轴22的一个轴颈上，其外圈装配于第一外壳端盖24的腔体内，第一外壳端盖24通过第一端盖螺钉25联接于肘关节外壳2，第一扭簧21的一端固定于第一扭簧固定螺钉20，而该螺钉联接在第一外壳端盖24上，第一扭簧21的另一端插入于输出轴22的开口槽中；第四深沟轴承29的内圈装配于输出轴22的另一端轴颈上，其外圈装配于第二外壳端盖28的腔体内，第二外壳端盖28通过第二端盖螺钉27联接于肘关节外壳2，第二扭簧30的一端固定于第二扭簧固定螺钉31，而该螺钉联接在第二外壳端盖28上，第二扭簧30的另一端插入于输出轴22的另一端开口槽中；第一输出联接杆18的一端具D形孔，该孔与输出轴22的一个D形截面轴颈配合联接，第二输出联接杆32的一端具D形孔，该孔与输出轴22另一端的D形截面轴颈配合联接；这样，电机减速器组件输出轴的运动，通过一对直齿轮传动及蜗杆蜗轮传动，使肘关节输出轴回转运动。
Claims (3)
1.一种置于小臂空腔的蜗轮自锁式假肢肘关节，其特征在于：电机及减速器组成的组件通过螺钉联接于电机减速器组件联接板，电机减速器组件联接板通过螺钉联接于肘关节机壳，电机轴线是沿小臂轴线方向的，第一锥齿轮安装于减速器的轴颈上；锥齿轮轴上的锥齿轮与第一锥齿轮相啮合，锥齿轮轴由第三压力轴承和第五深沟轴承支承，第三直齿轮联接在锥齿轮轴的轴颈上；第一直齿轮联接于减速器输出轴的轴颈上；蜗杆轴轴线与电机轴线平行，蜗杆轴的两端分别由第一压力轴承、第一深沟轴承和第二压力轴承、第二深沟轴承支承，第二直齿轮与蜗杆轴的轴颈相配合，第二直齿轮与第一直齿轮相啮合；蜗轮装配于输出轴的中部，两者以平键相联接，输出轴的一个槽内装有弹性挡圈，输出轴上的轴肩与安装于输出轴上的弹性挡圈实现了蜗轮在输出轴上的双向轴向定位，蜗轮与蜗杆相啮合，输出轴的两端分别由第三深沟轴承和第四深沟轴承支撑；第一扭簧的一端固定于第一扭簧固定螺钉，第一扭簧固定螺钉联接在第一外壳端盖上，第一扭簧的另一端插入于输出轴的开口槽中，第二扭簧的一端固定于第二扭簧固定螺钉，而该螺钉联接在第二外壳端盖上，第二扭簧的另一端插入于输出轴的另一端开口槽中，两个扭簧用于平衡部分负载重量产生的力矩；第一输出联接杆的一端和第二输出联接杆的一端分别联接在输出轴两侧，第一输出联接杆与第二输出联接杆用于联接大臂。
2.根据权利要求1所述的置于小臂空腔的蜗轮自锁式假肢肘关节，其特征在于：第三直齿轮通过其中心的D形孔联接在锥齿轮轴的D形截面轴颈上，第一锥齿轮通过其D形孔安装于减速器的D形截面轴颈上。
3.根据权利要求1所述的置于小臂空腔的蜗轮自锁式假肢肘关节，其特征在于：锥齿轮轴的支承轴承可以采用滑动轴承。
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