CN2199759Y - 假上肢中的肘关节自由摆动机构 - Google Patents

Abstract

一种假上肢中的肘关节自由摆动机构，它包括由 中心轴、旋转轴、外轴套和外移动轴套互相滑配组装 的复合轴结构，由滑动轴承和转套配合组成的支承结 构，由微动开关和凸轮组成的机械转动限位结构，以 及由短销、长销和复合轴结构上的各种孔组成的自由 摆动限位结构等。使用具有这种机构的假上肢可在 行走时使假肢随身体自由摆动，从而保持人体行走的 平衡，且可快速方便地屈肘以便采用蹲姿与坐姿。其 制造和安装均很方便，且生产成本低。

Description

本实用新型涉及康复工程中使用的假肢，特别涉及假上肢中的肘关节自由摆动机构。

上臂截肢病人戴上肌电控制假肢后，可给生活工作带来较大的方便。但由于这种假上肢没有肘关节自由摆动机构，因此不能在行走时自由摆动，这样既不利于人体行走时的平衡，又难以使假肢在形态上接近健肢。此外，在病人坐下或蹲下时，由于肘关节不能自动屈曲，假手头常会碰到椅子或地面，如用肌电信号控制屈肘，存在着时间间隔，从而带来诸多不便。

本实用新型的目的是提供一种假上肢中的肘关节自由摆动机构，使用具有这种机构的假上肢可在行走时随身体自由摆动，从而保持人体行走的平衡，且可方便地屈肘。这种机构的制造安装均很方便，且不需改变原有假肢的基本结构和尺寸，因此生产成本较低。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，即一种假上肢中的肘关节自由摆动机构包括：

一中心轴，其上有一径向贯穿的螺孔和一径向贯穿的通孔，在其外周面上有两互相定距离间隔开的、各对应90度圆心角的圆弧的凹槽，还有两等距离位于两凹槽同一侧的凹坑；

一旋转轴，它是空心的，滑套在中心轴上，两端外周面均为缩径部；其中段有一从外周面直通轴孔的第一

形孔，第一

形孔的一部分沿其轴向延伸，第一

形孔的另一部分呈90度扇形状；其中段还有一与第一

形孔轴向间隔的、结构相同的第二 形孔，以及与第二

形孔成轴对称关系的第三

形孔；此外，其中段还有两位置与中心轴上的两凹槽（或凹坑）的位置对应的径向通孔；

一外轴套，它滑套在部分旋转轴上，其一端呈与旋转轴的一端缩径部配合的缩径结构，且使旋转轴的该端突出，而其端面靠抵在与假肢上臂固定连接的减速器外壳的相应结构上，其另一端有轴向突出的齿；其侧壁上有与旋转轴的第一

形孔上的轴向部分位置对应的轴向长孔；

一外移动轴套，它滑套在部分旋转轴中段上，其靠近外轴套有齿一端的一端上具有轴向突出的、可与外轴套上的齿啮合的齿，而另一端上有一径向向外突出的凸块；此外，在其侧壁上有一螺孔和一与其径向对应的通孔；

一短销，其一端与中心轴上的螺孔螺固，另一端穿过旋转轴上的第一

形孔而位于外轴套的轴向长孔里；

一长销，其小端位于外移动轴套的通孔里，其螺纹端与外移动轴套上的螺孔螺固，其杆段穿过中心轴上的通孔和旋转轴上的第二

形孔及第三 形孔；

两定位结构，它们分别安装在旋转轴的两径向通孔内，各包括一与径向通孔紧配的、开口朝向旋转轴的轴孔的ㄩ形限位壳，一位于限位壳底部的弹簧，以及一位于限位壳开口处、受弹簧推压而紧抵着中心轴上的凹槽或凹坑的弹子；

一滑动轴承，它固定在减速器外壳的相应结构上，其内周面与外轴套一端的外周面滑配。

一转套，它滑套在外移动轴套上，其部分外周面与减速器外壳的相应结构滑配，且在此外周面上有一环形槽沟，而其内周面上有一供外移动轴套上的凸块在其中轴向滑动的导槽，且其一端部的内周面上设有螺纹；转套与滑动轴承配合以支承由中心轴、旋转轴、外轴套和外移动轴套组成的复合轴结构；

一导向结构，它包括一与减速器外壳固接、有一中心螺孔的螺套，以及一与螺套的中心螺孔螺接、其一端部进入转套外周面上的环形槽沟里的止头螺钉；

一螺帽，它通过外周面上的螺纹与转套端部内周面上的螺纹螺固，其内周面与旋转轴的一端缩径部的外周面间隔开，且其一端面靠抵旋转轴该端缩径处的台阶端面；

两微动开关，它们互相间隔地固定在减速器外壳上，并均位于所述复合轴结构的一侧；

两凸轮，其中第一凸轮固定在外轴套的外周面上，与一微动开关配合动作；第二凸轮固定在转套的外周面上，与另一微动开关配合动作；第一凸轮上的最高点与第二凸轮上的最高点在圆周方向上间隔135度；

一蜗轮，它通过键与外轴套固定连接，并通过外周齿与减速器里的蜗杆啮合；

两转动板，它们的各一端分别与旋转轴两端的缩径部固定连接，它们的另一端分别与假肢前臂固定连接；以及

两按钮盖，它们分别固定连接在中心轴的两端处。

本实用新型的优点是，使用具有这种肘关节自由摆动机构的假上肢可在行走时随身体作90度范围内的自由摆动，具有类似于健肢的形态与效果，从而保持人体行走的平衡。而在坐下或蹲下时，只要按动按钮盖，就可使假肢前臂相对于假肢上臂在135度范围内机械转动，从而使假上肢屈曲而不致让假手头碰到椅子或地面，而且不存在时间间隔较长的问题。这种机构的制造和安装均很方便，且不要改变原有假肢的基本结构和尺寸，因此生产成本也较低。

下面将结合附图对本实用新型的一实施例作详细的说明，以便更清楚地了解本发明的特征和优点。

图1是本实用新型一实施例的纵剖视图；

图2是沿图1中的E－E线的剖视图；

图3是沿图1中的B－B线的或D－D线的剖面图，它只示出了复合轴结构；

图3A是图3中圈Ⅰ的放大图；

图4是沿图1中的C－C线的剖面图，它只示出了复合轴结构；

图4A是图4中的圈Ⅱ的放大图；

图5是沿图1中的A－A线的剖面图，它只示出了复合轴结构；

图6是图1中的旋转轴的俯视图；

图7是图1中的外轴套的俯视图。

本实用新型一实施例的结构是通过以下方式组成的，参看图1，中心轴4、旋转轴12、外轴套15和外移动轴套16互相滑配套合而成为一复合轴结构。其中，中心轴4上有一径向贯穿的螺孔2和一径向贯穿的通孔5；而在其外周面上有两互相定距离间隔开的、各对应90度圆心角的圆弧的凹槽7和10（请同时参看图5），还有两凹坑19和22，它们各等距离位于两凹槽7和10的同一侧。旋转轴12是空心的，滑套在中心轴4上，其两端的外周面均为直径比其中段缩小的缩径部；其中段有一从外周面直通轴孔的第一

形孔23，从图3和图6可看出，第一

形孔23的一部分沿旋转轴12的轴向延伸，而另一部分呈90度扇形状；其中段还有一与第一

形孔轴向间隔的、结构相同的第二

形孔30（请同时参看图6和图4），以及与第二 形孔30成轴对称关系的第三

形孔31（参看图4）。此外，在其中段还有两径向通孔32和33，它们之间的间隔和位置对应于中心轴4上的两凹槽7和10或凹坑19和22的间隔和位置。外轴套15滑套在旋转轴12的一部分上，其一端是与旋转轴12的一端缩径部结构相似并与之滑配的缩径结构，且其端面靠抵在减速器6的外壳上，而旋转轴12的端头则从减速器6外壳（也即从外轴套15的该端孔中）突出。减速器6外壳通常与假肢上臂45固定连接（见图2）。外轴套15的另一端上有轴向突出的齿34，而在其侧壁上有与旋转轴12的第一

形孔23上的轴向部分位置对应向长孔35（见图7和图1）。外移动轴套16滑套在旋转轴12中段的其余部分上，但与相邻的外轴套15有齿34的一端有一定间隔，且在靠近外轴套15该端的一端上具有轴向突出的、可与齿34啮合的齿36；而在外移动轴套16的另一端上有一径向向外突出的凸块37。此外，在其侧壁上有一螺孔38和在其径向对应位置上的通孔39。

短销26的一端与中心轴4上的螺孔2螺固，其杆段穿过旋转轴12上的第一

形孔23，而其另一端位于外轴套15的轴向长孔35里。这种结构使得中心轴4只能相对于外轴套15轴向移动一段距离（相等于轴向长孔35的长度）而不能相对于外轴套15转动；这种结构也使得中心轴4可相对于旋转轴12轴向移动一段距离（相等于第一

形孔的轴向部分的轴向长度，也相等于轴向长孔35的长度），并使得旋转轴12可相对于中心轴4（或外轴套15）转动90度（此时短销26处在第一

形孔23的扇状部分里）。

长销25的小端位于外移动轴套16的通孔39内，其另一端为螺纹端，并与外移动轴套16上的螺孔38螺固；而其杆段穿过中心轴4上的通孔5和旋转轴12上的第二

形孔30及第三 形孔31。这种结构使得中心轴4可通过长销25带动外移动轴套16同时相对于旋转轴12轴向移动一段距离（相等于第二

形孔30和第三 形孔31上的轴向部分的轴向长度），从而使齿36与齿34啮合；这种结构也使得旋转轴12可相对于中心轴4（或外移动轴套）转动90度（此时长销25处在第二 形孔30和第三

形孔31的扇形部分里）。

在旋转轴12的两径向通孔32和33内分别安装着一定位结构，参看图5，各定位结构包括一与径向通孔32（或33）紧配的、开口朝向旋转轴12的轴孔（里面安装着中心轴4）的ㄩ形限位壳27，一安装在限位壳27底部的弹簧28，以及一位于限位壳27开口处、受弹簧28推压而紧抵着中心轴4上的凹槽7和10（或凹坑19和22，未画出）的弹子29。两定位结构与中心轴4上的凹槽7和10配合，有利于旋转轴12和中心轴4的轴向定位，但又允许旋转轴12相对于中心轴4旋转90度；两定位结构与中心轴4上的凹坑19和22配合，则有利于旋转轴12和中心轴4在各个方向上的定位。

滑动轴承8固定在减速器6的外壳上，而其内周面与外轴套15一端的外周面滑配，从而支承着复合轴结构的一端。

转套18滑套在外移动轴套16上，其部分外周面与减速器6外壳的相应结构滑配，且在此外周面上有一环形槽沟40；而在其内周面上有一轴向延伸的导槽41，其中置放着外移动轴套16上的凸块37，并允许凸块37在其中轴向滑动；此外，在其一端部的内周面上设有螺纹，而螺帽20通过其外周面上的螺纹与其螺接而螺固在转套18的端部内孔上。螺帽20的内周面与旋转轴12一端缩径部的外周面间隔开，而其一端面抵靠于旋转轴12该端缩径部处的台阶端面。转套18与滑动轴承8配合而支承着复合轴结构；而螺帽20与减速器6外壳配合可以限定旋转转轴12的轴向移动。

在转套18的一侧安装着一导向结构，它包括一与减速器6外壳固连接的螺套42，螺套42有一中心螺孔以供止头螺钉24旋入，并使其端部进入转套18外周面上的环形槽沟40里。导向结构可限定转套8只能转动而不能轴向移动。

两微动开关9和43互相间隔地固定在减速器6外壳上，并均位于所述复合轴结构的一侧。两凸轮11和17分别安装在与两微动开关9和43对应的位置上，其中第一凸轮11固定在外轴套15的外周面上，与微动开关9配合工作；第二凸轮17固定在转套18的外周面上，与微动开关43配合动作；且第一凸轮11上的最高点与第二凸轮17上的最高点在圆周方向上间隔135度。这种结构使得整个复合轴结构只能相对于减速器6外壳（也即相对于假肢上臂45）转动135度（详细情况看下面介绍）。

蜗轮13通过键14与外轴套15固定连接，而其外周齿则与减速器6里的蜗杆（未画出）啮合。

参看图2，两转动板3和44通过其一端的长圆孔分别嵌合而固定连接于旋转轴12两端的、横截面为长圆形的缩径部，而它们的另一端分别与假肢前臂46固定连接。

此外，还有两按钮盖1和21分别固定连接在中心轴4的两端处。

本实用新型的工作原理是，当肘关节自由摆动机构处于如图1所示的状态时，即外移动轴套16上的齿36与外轴套15上的齿34脱离啮合时，由于减速器6内的蜗杆停止不动，因此与其啮合的蜗轮13也被制动，从而使通过键14与其固连的外轴套15、通过短销26与外轴套15相关的中心轴4、通过长销25与中心轴4相关的外移动轴套16、以及通过外移动轴套16上的凸块37位于转套18的导槽41里而与外移动轴套16相关的转套18均被制动而不能转动；也就是说，其中的外轴套15、外移动轴套16和中心轴4均与减速器6通过蜗轮13与减速器6里的蜗杆结构相对固定，也即与减速器6外壳固定连接的假肢上臂45相对固定。而两端固定着转动板3和44，并通过转动板3和44固定着假肢前臂46的旋转轴12却可相对于外轴套15、外移动轴套16和中心轴4转动，这是因为短销26和长销25此时分别位于旋转轴12的三个 形孔23、30和31的扇形部分里，由于三个

形孔23、30和31的扇形部分的扇形角均为90度，因此旋转轴12只能相对于中心轴转动90度，也就是说，假肢前臂46只能相对于假肢上臂45自由摆动90度。在图1所示状态时，旋转轴12上的两定位结构上的弹子29正好嵌在中心轴4上的两凹槽7和10里，从而既可防止旋转轴12和中心轴4之间的轴向相对移动，又可允许旋转轴12相对于中心轴4转动90度。

如用手向左按动按钮盖21时，使中心轴4克服定位结构上的弹子29的顶力而向左移动，同时带动短销26和长销25沿着旋转轴12上的三个 形孔23、30和31的轴向部分运动，因此旋转轴12不动；由于短销26还在外轴套15的轴向长孔35内移动，因此外轴套15也不动；但是由于长销25与外移动轴套螺接，因此外移动轴套将随着长销25而向左移动，直至其上的齿36与外轴套15上的齿34啮合；此时，旋转轴12上的两定位结构内的弹子29正好嵌在中心轴4上的两凹坑19和22里，从而防止旋转轴12和中心轴4之间的相对转动和轴向移动。在外移动轴套16向左移动时，其上的凸块37在转套18的导槽41内移动。当齿36与齿34啮合时，接通电源，使减速器6正向转动，从而带动整个复合轴结构和转套18（通过凸块37）正向转动，当然也使其中的旋转轴12通过转动板3和44带动假肢前臂46向上转动。由此，使假肢前臂46相对于假肢上臂45向上转动，但由于两微动开关9和43与两凸轮11和17的配合，使得假肢前臂46相对于假肢上臂45的向上转动只能在135度的范围内进行，从而可防止由于假肢前臂46的过度转动而损坏整个假肢。假肢前臂46的向上转动可使假肢屈肘并保持屈肘姿势，从而不妨碍假肢使用者采用坐下或蹲下的姿势。当要使假肢恢复在行走时的下垂并摆动状态时，再接通电源，但使减速器6反向运动。反向运动结束后，向右拉动按钮盖21，使外移动轴套16脱离与外轴套15的啮合，从而使假肢前肢又恢复到自由摆动状态。

所有附图中相同的标号表示相同的结构和部件。

Claims (1)

1、一种假上肢中的肘关节自由摆动机构，其特征在于，它包括：

一中心轴(4)，其上有一径向贯穿的螺孔(2)，一径向贯穿的通孔(5)，在其外周面上有两互相定距离间隔开的、各对应90度圆心角的圆弧的凹槽(7，10)，还有两等距离位于两凹槽(7，10)同一侧的凹坑(19，22)；

一旋转轴(12)，它是空心的，滑套在中心轴(4)上，两端外周面均为缩径部；其中段有一从外周面直通轴孔的第一 形孔(23)，第一 形孔(23)的一部分沿其轴向延伸，第一

形孔(23)的另一部分呈90度扇形状；其中段还有一与第一

形孔(23)轴向间隔的、结构相同的第二

形孔(30)，以及与第二

形孔(30)成轴对称关系的第三 形孔(31)；此外，其中段还有两位置与中心轴(4)上的两凹槽(7，10)(或凹坑(19，22))的位置对应的径向通孔(32，33)；

一外轴套(15)，它滑套在部分旋转轴(12)上，其一端呈与旋转轴(12)的一端缩径部配合的缩径结构，且使旋转轴(12)的该端突出，而其端面靠抵在与假肢上臂固定连接的减速器(6)外壳的相应结构上；而另一端有轴向突出的齿(34)；其侧壁上有与旋转轴(12)的第一 形孔(23)上的轴向部分位置对应的轴向长孔(35)；

一外移动轴套(16)，它滑套在部分旋转轴(12)中段上，其靠近外轴套(15)有齿(34)一端的一端上具有轴向突出的、可与齿(34)啮合的齿(36)，而另一端有一径向向外突出的凸块(37)；此外，在其侧壁上有一螺孔(38)和一与其径向对应的通孔(39)；

一短销(26)，其一端与中心轴(4)上的螺孔(2)螺固，另一端穿过旋转轴(12)上的第一

形孔(23)而位于外轴套(15)的轴向长孔(35)里；

一长销(25)，其小端位于外移动轴套(16)的通孔(39)内，其螺纹端与外移动轴套(16)上的螺孔(38)螺固，其杆段穿过中心轴(4)上的通孔(5)和旋转轴(12)上的第二

形孔(30)及第三 形孔(31)；

两定位结构，它们分别安装在旋转轴(12)的两径向通孔(32，33)内，各包括一与径向通孔(32，33)紧配的、开口朝向旋转轴(12)的轴孔的凵形限位壳(27)，一位于限位壳(27)底部的弹簧(28)，以及一位于限位壳(27)开口处、受弹簧(28)推压而紧抵着中心轴(4)上的凹槽(7，10)或凹坑(19，22)的弹子(29)；

一滑动轴承(8)，它固定在减速器(6)外壳的相应结构上，其内周面与外轴套(15)一端的外周面滑配；

一转套(18)，它滑套在外移动轴套(16)上，其部分外周面与减速器6外壳的相应结构滑配，且在此外周面上有一环形槽沟(40)，而其内周面上有一供外移动轴套(16)上的凸块(37)在其中轴向滑动的导槽(41)，且其一端部的内周面上设有螺纹；转套(18)与滑动轴承(8)配合以支承由中心轴(4)、旋转轴(12)、外轴套(15)和外移动轴套(16)组成的复合轴结构；

一导向结构，它包括一与减速器(6)外壳固接、有一中心螺孔的螺套(42)，以及一与螺套(42)的中心螺孔螺接、其端部进入转套(18)外周面上的环形槽沟(40)里的止头螺钉(24)；

一螺帽(20)，它通过外周面上的螺纹与转套(18)端部内周面上的螺纹螺固，其内周面与旋转轴(12)的一端缩径部外周面间隔开，且其一端面与旋转轴(12)该端缩径部处的台阶端面靠抵；

两微动开关(9，43)，它们互相间隔地固定在减速器(6)外壳上，并均位于所述复合轴结构的一侧；

两凸轮(11，17)，其中第一凸轮(11)固定在外轴套(15)的外周面上，与微动开关(9)配合动作；第二凸轮(18)固定在转套(18)的外周面上，与微动开关(43)配合动作；第一凸轮(11)上的最高点与第二凸轮(17)上的最高点在圆周方向上间隔135度；

一蜗轮(13)，它通过键(14)与外轴套(15)固定连接，并通过外周齿与减速器(6)里的蜗杆啮合；

两转动板(3，44)，它们的各一端分别与旋转轴(12)两端的缩径部固定连接，它们的另一端分别与假肢前臂46固定连接；以及

两按钮盖(1，21)，它们分别固定连接在中心轴(4)的两端处。

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