TWI832992B - 關節機構、膝關節輔助裝置、關節構件及離合器單元 - Google Patents

關節機構、膝關節輔助裝置、關節構件及離合器單元 Download PDF

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Abstract

提供一種關節機構，可抑制裝置複雜化或重量增加，並可在完全延伸的狀態或延伸中途進行鎖定。該關節機構具備：小腿框架部15a及大腿框架部13a，相互轉動自如地結合；單向離合器37，連接於小腿框架部15a及大腿框架部13a，並鎖定小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動而僅容許轉動在單一方向上進行；及離合部21，使單向離合器37與大腿框架部13a之間的連接狀態離合；藉由離合部21切斷單向離合器37與小腿框架部15a之間的連接，藉此解除小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動的鎖定，而容許小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動在雙方向上進行。

Description

關節機構、膝關節輔助裝置、關節構件及離合器單元
本發明係關於可鎖定及解除鎖定的關節機構、膝關節輔助裝置、關節構件及離合器單元。
作為被輔助者的歩行輔助用或復健用的器具等，例如會利用膝關節輔助裝置的歩行動作輔助裝置。作為歩行動作輔助裝置，如專利文獻1已提出具有電動馬達等致動器的裝置。
該歩行動作輔助裝置使裝設於被輔助者大腿的大腿側裝具及裝設於小腿的小腿側裝具藉由關節機構而轉動自如地結合，並藉由電動馬達等致動器對關節機構賦予扭矩。
藉此，在被輔助者歩行時，例如從下肢的踵接觸地面到離開為止，以大腿側裝具與小腿側裝具間不彎曲的方式對關節機構賦予扭矩並鎖定，而可防止被輔助者的膝挫曲。又，隨著歩行而踵離開後，於關節機構賦予逆向扭矩，在解除鎖定的同時使下肢往前方擺動，而可輔助到下一次踵接觸地面為止的動作。
如上述，以專利文獻1的歩行動作輔助裝置，可順利進行輔助被輔助者的歩行動作。
但，為了使被輔助者的步態更自然，需要配合被輔助者的步態而在大腿及小腿(關節機構的)完全延伸時或延伸中途進行鎖定。因此，專利文獻1的歩行動作輔助裝置具備各種感測器，會有導致裝置複雜化或重量增加的問題。
如此問題也會發生在需要使用電動馬達等致動器，並在關節機構完全延伸時或延伸中途進行鎖定的腳踝、肘、肩等其他關節的輔助裝置或機器 關節中。又，有的關節須在完全彎曲時或彎曲中途進行鎖定，而也會產生相同問題。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2018-050881號公報。
本發明所欲解決的問題點為：為了在關節機構完全延伸的狀態或延伸中途，又或是在完全彎曲的狀態或彎曲中途進行鎖定，而導致裝置複雜化或重量增加。
本發明的最主要的特徵為，一種關節機構，具備：第1轉動構件及第2轉動構件，相互轉動自如地結合；單向離合器，連接於前述第1轉動構件及前述第2轉動構件，並鎖定前述第1轉動構件與前述第2轉動構件之間的轉動而僅容許轉動在單一方向上進行；以及離合部，使前述單向離合器與前述第2轉動構件之間的連接狀態離合；其中由前述離合部切斷前述單向離合器與前述第2轉動構件之間的連接，藉此解除前述轉動的鎖定，而容許前述第1轉動構件與前述第2轉動構件之間的轉動在雙方向上進行。
本發明可藉由離合部使單向離合器與第2轉動構件之間連接，且將第1轉動構件與第2轉動構件之間的轉動以僅容許往伸展方向或彎曲方向的方式進行鎖定。
結果，若第1轉動構件與第2轉動構件之間在延伸或彎曲的過程中進行鎖定，則可照樣使第1轉動構件與第2轉動構件間在伸展方向或彎曲方向上動作，並在完全延伸的狀態或延伸中途，又或是完全彎曲的狀態或彎曲中途進行鎖定。
因此，不需要複雜的控制，且可抑制裝置複雜化或重量增加，並能以簡單構造在關節機構完全延伸的狀態或延伸中途、又或是完全彎曲的狀態或彎曲中途進行鎖定。
1:長下肢裝具(膝關節輔助裝置)
3:關節機構
5:框架
7:大腿裝設部
7a,7b:裝設構件
9:小腿裝設部
9a:裝設構件
13a:大腿框架部(第2轉動構件)
13b:大腿框架部
15a:小腿框架部(第1轉動構件)
15b:小腿延長框架部
17a,17b:延長框架部
19:關節構件
21:離合部
23:離合器單元
25:轉動軸
25a:轉動軸套
25b:轉動銷
27:嵌合孔
31a,31b:結合板
33:鎖定構件
35:第1安裝構件
35a:卡合片
35b:離合器支撐部
36:鎖緊工具
37:單向離合器
37a:孔部
39:連接部
39a:筒狀部
39b:連接凸緣
41:第2安裝構件
41a:相對旋轉部
41b:臂部
41c:卡合片
43:固定塊
43a,43b:狹縫
45:安裝部
45a:凹部
47:固定軸部
47a:插通孔
47b:凸緣部
49:鎖緊工具
51a,51b,51c:卡合孔
53a,53b,53c:連通孔
55:嵌合孔
57:卡止環
59:突起部
59a:卡合凹部
61:鎖緊工具
63:鎖緊工具
65:保持板
67:推壓構件
69:本體部(離合部)
69a:第1卡合部
71:旋轉部
71a:第2卡合部
71b:頸部
73:制動部
75:電池
77:控制器
79:無線通訊部
81:固定部
81a:貫通孔
83:可動部
83a:銷
85:感測器
圖1係表示作為適用關節機構的膝關節輔助裝置之長下肢裝具的立體圖。(實施例1)
圖2係表示圖1之長下肢裝具所使用的關節機構的立體圖。(實施例1)
圖3係放大表示圖2之關節機構之主要部份的側視圖。(實施例1)
圖4係放大表示圖2之關節機構之主要部份的仰視圖。(實施例1)
圖5係表示圖2之關節機構所使用的關節構件的立體圖。(實施例1)
圖6係表示圖5之關節構件的分解立體圖。(實施例1)
圖7係放大表示圖5之關節構件之主要部份的俯視圖。(實施例1)
圖8係圖5之關節構件之VIII-VIII線的立體剖面圖。(實施例1)
圖9係圖5之關節構件之VIII-VIII線的剖面圖。(實施例1)
圖10係由底面側觀看圖2之關節機構所使用的離合部的立體圖。(實施例1)。
圖11係表示圖10之離合部的方塊圖。(實施例1)
圖12係表示關節構件之動作與鎖定的關係的概略圖。(實施例1)
圖13係表示關節機構的剖面圖。(實施例2)
圖14係表示離合部的方塊圖。(實施例3)
本發明之目的是抑制裝置複雜化或重量增加，並可在關節機構完全延伸的狀態或延伸中途，又或是完全彎曲的狀態或彎曲中途進行鎖定，而此目的可藉由一種關節機構來實現，其使單向離合器連接於相互轉動自如地結合的第1轉動構件與第2轉動構件之間，並以離合部使單向離合器與第2轉動構件之間進行離合。
亦即，關節機構可具備：第1轉動構件及第2轉動構件，相互轉動自如地結合；單向離合器，連接於第1轉動構件及第2轉動構件，並鎖定第1轉動構件與第2轉動構件之間的轉動而僅容許轉動在單一方向上進行；以及離合部，使單向離合器與第2轉動構件之間的連接狀態離合；其中藉由離合部切 斷單向離合器與第2轉動構件之間的連接，藉此解除轉動的鎖定，而容許第1轉動構件與前述第2轉動構件之間的轉動在雙方向上進行。
關節機構可為以下構成，具備：連接部，設置在單向離合器，且用以連接第2轉動構件；以及位移部，設置在第2轉動構件，在切斷單向離合器與第2轉動構件的連接時，可根據第1轉動構件與第2轉動構件之間的轉動而相對於連接部進行位移；其中離合部將連接部與位移部之間連接而使其無法位移，藉此使第2轉動構件連接於單向離合器。
又，連接部及位移部在轉動軸方向上重疊配置且可繞轉動軸相對旋轉，並具備在轉動軸向連通的連通孔，離合部具備可於軸方向移動且配置於連通孔內的銷，並藉由銷往軸向的移動而進行離合。
連接部及位移部亦可為以下構成：於與轉動軸相差的交叉方向上分開配置，且可繞轉動軸相對旋轉，離合部具備：本體部，具有卡合位移部的第1卡合部；旋轉部，繞轉動軸旋轉自如地支撐於本體部，且具有卡合連接部的第2卡合部；以及制動部，藉由對旋轉部的旋轉進行制動及解除制動，而進行離合。
離合部亦可為可裝卸地安裝於單向離合器。
使用該構成的關節機構的膝關節輔助裝置可為以下構成，具備：大腿裝設部，設置在關節機構的第1轉動構件及第2轉動構件的其中之一，且用以裝設在被輔助者的大腿；以及小腿裝設部，裝設在關節機構的第1轉動構件及第2轉動構件中的另一個，且用以裝設在被輔助者的小腿；關節機構藉由第1轉動構件與第2轉動構件之間的轉動的鎖定，而僅容許大腿裝設部與小腿裝設部之間的轉動在伸展方向上進行，並藉由鎖定的解除，而容許大腿裝設部與小腿裝設部之間的轉動在伸展方向及彎曲方向之雙方向上進行。
膝關節輔助裝置可為以下構成，具備檢測被輔助者大腿的前後位置的感測器，關節機構可電性切換轉動的鎖定及鎖定的解除，根據感測器的檢測，在被輔助者的大腿位於比輔助者身體的重心更靠前的位置時，進行轉動的鎖定，而在被輔助者的大腿位於比被輔助者身體的重心更靠後的位置時，解除轉動的鎖定。
構成關節機構的關節構件可為以下構成，具備：第1轉動構件及第2轉動構件，相互轉動自如地結合；單向離合器，連接於第1轉動構件及第2 轉動構件，並鎖定第1轉動構件與第2轉動構件之間的轉動而僅容許轉動在單一方向上進行；以及安裝部，用以安裝離合部，該離合部使單向離合器與第2轉動構件之間的連接狀態離合。
關節機構所使用的離合器單元可為以下構成，具備：第1安裝構件及第2安裝構件，於轉動方向上卡合於第1轉動構件及第2轉動構件；固定構件，將第1安裝構件或第2安裝構件裝卸自如地固定在第1轉動構件或第2轉動構件；單向離合器，支撐於第1安裝構件及第2安裝構件的其中之一，且用以鎖定第1轉動構件與第2轉動構件之間的轉動而僅容許轉動在單一方向上進行；相對旋轉部，設置在第1安裝構件及第2安裝構件中的另一個，且相對旋轉自如地支撐於單向離合器外周；以及安裝部，用以安裝離合部，該離合部使單向離合器與第2轉動構件之間的連接狀態離合。
(實施例1)
[長下肢裝具]
圖1係表示作為本發明實施例1之適用關節機構的膝關節輔助裝置的長下肢裝具的立體圖。
如圖1所示，長下肢裝具1係歩行輔助用或復健用器具，其用來裝設在被輔助者的下肢。又，圖1的長下肢裝具1為右腳用。左腳用長下肢裝具與長下肢裝具1為對稱構成。
下述說明中，上下、左右、前後分別是指在被輔助者裝設長下肢裝具1時的上下、左右、前後。又，軸向是指沿後述關節機構3之轉動軸25的軸心的轉動軸方向。轉動方向是指關節機構3的大腿框架部13a、13b與小腿框架部15a、15b的轉動方向。
本實施例的長下肢裝具1具備：具備關節機構3的框架5、大腿裝設部7、小腿裝設部9、以及腳裝設部11。
位於大腿側的大腿框架部13a、13b與位於小腿側的小腿框架部15a、15b相互轉動自如地結合，藉此構成框架5。在本實施例的框架5中，有與小腿框架部15a、15b結合之往下方延伸的延長框架部17a、17b，但也可省略延長框架部17a、17b。
一側的大腿框架部13a及小腿框架部15a分別作為本實施例的第2轉動構件及第1轉動構件而構成關節構件19，如後述具備單向離合器37。關 節構件19安裝有離合部21而構成關節機構3。又，本實施例的關節構件19不包含延長框架部17a，但也可包含延長框架部17a。又，關節構件19可將大腿框架部13a作為第1轉動構件，並將小腿框架部15a作為第2轉動構件。
又，框架5可省略大腿框架部13b、小腿框架部15b、延長框架部17b，並以構成關節機構3的大腿框架部13a及小腿框架部15a和延長框架部17a來構成。
大腿裝設部7具有束帶狀的裝設構件7a、7b，安裝在框架5的大腿框架部13a、13b間。又，裝設構件7a、7b並不限定於束帶狀。大腿裝設部7藉由裝設構件7a、7b裝卸自如地裝設在被輔助者的大腿部。
小腿裝設部9具有束帶狀的裝設構件9a，裝設在框架5的小腿框架部15a、15b間，藉由裝設構件9a而裝卸自如地裝設在被輔助者的小腿部。小腿裝設部9的裝設構件9a亦不限定於束帶狀。小腿裝設部9透過框架5相對於大腿裝設部7相對轉動自如地構成。
腳裝設部11轉動自如地裝設在框架5的延長框架部17a、17b之下端，並具有鞋狀的裝設構件11a。藉由裝設構件11a，腳裝設部11裝卸自如地裝設在被輔助者的腳部。
又，亦可省略腳裝設部11。此外，腳裝設部11的裝設構件11a可為非鞋狀，也可為束帶狀等。
在被輔助者裝設長下肢裝具1並歩行時，對於大腿裝設部7與小腿裝設部9之間的轉動，由關節機構3的離合部21進行鎖定及解除鎖定，藉此可使被輔助者採取自然的步態。詳如後述。
[關節機構]
圖2為表示圖1之長下肢裝具1所使用關節機構3的立體圖；圖3為放大表示圖2之關節機構3之主要部份的側視圖；圖4為圖2的俯視圖；圖5為表示圖2之關節機構3所使用關節構件19的立體圖；圖6為表示圖5之關節構件19的分解立體圖；圖7為放大表示圖5之關節構件19之主要部份的俯視圖；圖8為圖5之關節構件19之VIII-VIII線的立體剖面圖；圖9為圖5的側剖面圖。
關節機構3具備關節構件19及安裝在關節構件19的離合部21。本實施例的關節機構3係用來作為長下肢裝具1的一部分，但也可用於例如需要 在完全延伸或其中途進行鎖定之腳踝、肘、肩等其他關節的輔助裝置或機器關節。有的關節會有需要在完全彎曲或其中途進行鎖定的情況，而關節機構3亦可適用於此種情形。又，關節機構3並不限於復健用，亦可用在例如搬運重物時輔助關節用的輔助裝置等。
本實施例的關節構件19具備：作為第1轉動構件及第2轉動構件的小腿框架部15a及大腿框架部13a、以及離合器單元23。
小腿框架部15a形成為長條板狀，在圖1中的上端部(以下僅稱為上端部)旋轉自如地卡合於轉動軸25。轉動軸25於轉動軸套25a的內周嵌合轉動銷25b一端而構成。轉動銷25b的另一端於軸向突出。設置在小腿框架部15a的嵌合孔27旋轉自如地嵌合於轉動軸25的轉動軸套25a的外周。
大腿框架部13a與小腿框架部15a同樣地形成為長條板狀，與一對結合板31a、31b一體設置在圖1中的下端部(以下僅稱為下端部)。一對結合板31a、31b以沿著大腿框架部13a的正反面的狀態來固定，且固定在轉動軸25。
因此，大腿框架部13a及小腿框架部15a成為藉由轉動軸25而相互轉動自如地結合的構成。
在大腿框架部13a的一對結合板31a、31b滑動自如地外嵌有筒狀的鎖定構件33。鎖定構件33可藉由滑動而在鎖定位置與非鎖定位置之間移動，在鎖定位置中大腿框架部13a和小腿框架部15a無法轉動，而在非鎖定位置中大腿框架部13a和小腿框架部15a可以轉動。
離合器單元23裝卸自如地安裝在大腿框架部13a及小腿框架部15a，並用以鎖定大腿框架部13a與小腿框架部15a之間的轉動。又，離合器單元23也可固定地(無法裝卸)安裝在大腿框架部13a及小腿框架部15a。
離合器單元23具備：第1安裝構件35；單向離合器37；連接部39；第2安裝構件41；作為固定構件的固定塊43；以及安裝部45。
第1安裝構件35為於轉動方向上卡合於小腿框架部15a的構件。本實施例的第1安裝構件35為沿著小腿框架部15a之上端部設置的臂狀，並具有卡合片35a。
卡合片35a藉由螺絲等鎖緊工具36固定在第1安裝構件35。卡合片35a使第1安裝構件35在轉動方向上卡合於小腿框架部15a。
第1安裝構件35具有位於轉動軸25上的離合器支撐部35b。離合器支撐部35b上固定有單向離合器37。
單向離合器37連接於小腿框架部15a及大腿框架部13a，鎖定小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動而僅容許轉動在單一方向上(伸展方向)進行。
本實施例的單向離合器37可為採用楔塊式、凸輪式、棘輪式等各種的離合器，並具備未圖示但在內部與外部之間可卡脫兩者間的楔塊等卡脫構件。
單向離合器37整體為筒狀，在設置於內周的孔部37a插入有固定軸部47。固定軸部47為於軸心部具有插通孔47a的圓筒形狀，轉動銷25b的另一端於軸向插入插通孔47a，且藉由螺絲等鎖緊工具49固定在第1安裝構件3的離合器支撐部35b。
因此，單向離合器37與轉動軸25同心地配置。
在固定軸部47設置有凸緣部47b，單向離合器37支撐於固定軸部47的凸緣部47b與離合器支撐部35b之間。藉由該支撐而使單向離合器37的內部與小腿框架部15a一體旋轉。
於單向離合器37的外周設置有連接部39。
連接部39係用以將大腿框架部13a連接於單向離合器37的構件。在本實施例的連接部39，連接凸緣39b一體地設置在筒狀部39a的外周。又，連接部39只要可使大腿框架部13a連接於單向離合器37即可，並不限定於上述構成。
筒狀部39a的內周嵌合於單向離合器37的外周並結合。藉此，連接部39與單向離合器37的外部側一體旋轉。
又，連接部39可一體設置在單向離合器37的外部。此時可省略筒狀部39a，並僅將連接凸緣39b一體設置在單向離合器37的外部。
筒狀部39a軸向的前端相對於連接凸緣39b突出。
在連接凸緣39b設置有於軸向貫通的卡合孔51a，其係卡合後述的離合部21的第2卡合部71a。又，在連接凸緣部39設置有於軸向貫通之在實施例2中所使用的連通孔53a。
第2安裝構件41支撐於連接部39。第2安裝構件41於轉動方向上卡合於大腿框架部13a。第2安裝構件41整體為板狀，並與相對旋轉部41a及臂部41b一體地設置。
相對旋轉部41a相對旋轉自如地支撐於單向離合器37的外周。本實施例中形成為環狀，使設置在內周的嵌合孔55相對旋轉自如地嵌合在連接部39的筒狀部39a的外周。因此，相對旋轉部41a在軸向與連接部39的連接凸緣39b重疊配置，且可繞轉動軸相對旋轉。
相對旋轉部41a於軸向一側抵接連接凸緣39b，並在軸向另一側藉由卡止環57支撐並於軸向定位。
在相對旋轉部41a中，於周向設置多個實施例2中所使用的連通孔53b。各連通孔53b於軸向貫通相對旋轉部41a。該等連通孔53b因應相對旋轉部41a之連接部39的相對旋轉狀況而選擇性地與連接部39的連通孔53a在軸向連通。
第2安裝構件41的臂部41b從相對旋轉部41a的外周往徑向突出設置。臂部41b沿著大腿框架部13a下端部設置，並具有卡合於大腿框架部13a的卡合片41c。卡合片41c使第2安裝構件41與大腿框架部13a在轉動方向的一側上卡合。
在臂部41b上，於軸向突出設置有作為位移部的突起部59，其係卡合後述的離合部21的第1卡合部69a。藉此，突起部59相對於連接部39於與轉動軸25相交的交叉方向上分開配置，且可繞轉動軸25相對旋轉。
亦即，突起部59設置在大腿框架部13a，在切斷單向離合器37與大腿框架部13a的連接時，因應小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動而可相對於連接部39進行位移。
突起部59具有將第1卡合部69a插入其中的卡合凹部59a，並於轉動方向卡合於第1卡合部69a。又，突起部59未必要設置在第2安裝構件41，例如也可直接設置在大腿框架部13a。
在第2安裝構件41的臂部41b的卡合片41c安裝有作為固定構件的固定塊43，並將離合器單元23裝卸自如地固定在大腿框架部13a及小腿框架部15a。
固定塊43具有於相異方向上延伸的狹縫43a、43b。一邊的狹縫43a將大腿框架部13a於轉動方向上插入，並使固定塊43卡合於大腿框架部13a的正背面及轉動方向的另一側。另一邊的狹縫43b將第2安裝構件41的卡合片41c插入，並於轉動方向中使固定塊43卡合於卡合片41c的兩側。在此狀態下，固定塊43藉由螺絲等鎖緊工具61固定在第2安裝構件41的卡合片41c。
因此，固定塊43將第2安裝構件41裝卸自如地固定在大腿框架部13a。在此狀態下，離合器單元23的突起部59與大腿框架部13a一體旋轉。
接著，藉由離合部21使突起部59與連接部39之間離合，藉此，對長下肢裝具1的大腿裝設部7與小腿裝設部9之間的轉動由關節機構3進行鎖定及解除鎖定。
安裝部45係用以將離合部21安裝於單向離合器37的構件。本實施例的安裝部45可將離合部21裝卸自如地安裝在單向離合器37。又，離合部21也可固定地(無法裝卸)安裝在單向離合器37或離合器單元23。
安裝部45藉由螺絲等鎖緊工具63於重疊狀態下固定在連接部39的連接凸緣39b的正面。本實施例的安裝部45形成為環狀，且內周嵌合於連接部39的筒狀部39a的軸向前端外周。
在安裝部45上，於軸向設置有卡合孔51b，其與連接凸緣39b的卡合孔51a連通。離合部21的第2卡合部71a與連接部39的卡合孔51a一起卡合在卡合孔51b。又，在安裝部45上，於軸向設置有實施例2中所使用的連通孔53c。
在安裝部45的背面側設置有保持板65。保持板65形成為環狀，並相對旋轉自如地嵌合於連接部39的筒狀部39a的前端外周。保持板65容納於設置在安裝部45背面的凹部45a內，且可於預定範圍內旋轉，並同時藉由彈簧等推壓構件67而被往旋轉方向推壓。
在保持板65上，於軸向設置有卡合孔51c。藉由以推壓構件67推壓保持板65使其位移，而使保持板65的卡合孔51c相對於安裝部45的卡合孔51b及連接部39的卡合孔51a於旋轉方向上稍微錯開而配置。接著，藉由使保持板65對抗推壓構件67的勢能而位移，保持板65的卡合孔51c會相對於連接部39的卡合孔51a及安裝部45的卡合孔51b，在旋轉方向無錯開的狀態下於軸向連通。
本實施例的保持板65，其局部從安裝部45的凹部45a往徑向突出，藉由操作而可使該突出部分位移。
圖10為圖2之關節機構所使用的離合部由底面側觀看的立體圖；圖11為表示圖10之離合部21的方塊圖。
離合部21係使單向離合器37與大腿框架部13a之間的連接狀態離合的構件。藉由該離合而連接單向離合器37與大腿框架部13a之間，藉此鎖定大腿框架部13a(大腿裝設部7)與小腿框架部15a(小腿裝設部9)的轉動。透過該鎖定，該轉動被限制往彎曲方向且僅容許在伸展方向上進行。另一方面，藉由切斷單向離合器37與大腿框架部13a之間的連接，而使大腿框架部13a(大腿裝設部7)與小腿框架部15a(小腿裝設部9)的轉動被解除鎖定，並容許在伸展方向及彎曲方向的雙方向上進行。
尤其，本實施例的離合部21將離合器單元23的連接部39與第2安裝構件41的突起部59之間進行離合，藉由將兩者之間連接而使其無法位移，而使大腿框架部13a連接於單向離合器37，並藉由切斷兩者之間的連接使其可位移，而使大腿框架部13a由單向離合器37斷開。
離合部21可為手動或電動任一者，但在本實施例中為電動。離合部21具備本體部69、旋轉部71、以及制動部73。
在本體部69內容納有對制動部73供電的電池75、控制供電的控制器77、以及無線通訊部79等。
又，控制器77為處理器等運算裝置。無線通訊部79為至少可接收訊號的單元，且可以為無線對控制器77輸入供電及供電解除的指示者。
供電及供電解除的指示可藉由被輔助者或其協助者操作遙控器等遙控操作機器來進行。也可取代無線通訊部79及控制器77而將進行供電及供電解除的開關設置在離合部21。
該本體部69具有卡合第2安裝構件41的第1卡合部69a。本實施例的第1卡合部69a為銷，其從本體部69突出並卡合於突起部59的卡合凹部59a內。又，第1卡合部69a也可為保持第2安裝構件41的卡合爪等。此時，第2安裝構件41本身成為位移部。
旋轉部71繞轉動軸25旋轉自如地支撐於本體部69，並卡合連接部39。本實施例的旋轉部71在離合器單元23的安裝部45上藉由第2卡合部 71a安裝在安裝部45，並卡合在連接部39。又，第2卡合部71a也可為保持連接部39的連接凸緣39b的卡合爪等。
本實施例的第2卡合部71a形成為銷狀並從旋轉部71往軸向突出。該第2卡合部71a插通安裝部45的卡合孔51b及保持板65的卡合孔51c，且其前端到達連接部39的連接凸緣39b的卡合孔51a。
第2卡合部71a於對應保持板65之軸向的位置設置有頸部71b，保持板65藉由推壓構件67的勢能卡合於頸部71b以防止脫落。藉此，離合部21裝卸自如地安裝在離合器單元23(單向離合器37)。
制動部73配置在本體部69與旋轉部71之間，並賦予或解除對於旋轉部71旋轉的負載扭矩。藉此，制動部73相對於本體部69制動及解除制動旋轉部71，使離合器單元23的突起部59對連接部39離合。
制動部73除了本發明人於日本特願2015-42789號中所提出之使用ERG(Electrorheological gel，電流變性凝膠)的電磁離合器，另外可採用使用摩擦片或磁性流體之電磁離合器等的各種電磁離合器或制動器。
[長下肢裝具之動作]
以下參照圖12說明長下肢裝具1的動作。又，長下肢裝具1為右腳用，故以於右腳裝設長下肢裝具1的情況為例進行說明。
圖12為表示關節機構3的小腿框架部15a及大腿框架部13a的動作與鎖定的關係的概略圖。
本實施例的長下肢裝具1在裝設於被輔助者下肢的狀態下，在被輔助者歩行時進行鎖定及解除鎖定，藉此可在被輔助者歩行時輔助膝周圍，並使步態更自然。
具體而言，在被輔助者歩行時，在到右腳踵接觸地面為止，於大腿框架部13a、13b(大腿裝設部7)與小腿框架部15a、15b(小腿裝設部9)之間進行延伸的過程中(圖12(A))，進行對大腿框架部13a與小腿框架部15a的轉動的鎖定。
該鎖定是藉由離合部21的制動部73在旋轉部71與本體部69之間賦予對旋轉部71旋轉的負載扭矩來進行。藉此，關節機構3的大腿框架部13a透過離合器單元23的突起部59、離合部21、離合器單元23的連接部39而連接於單向離合器37。
因此，單向離合器37成為連接於大腿框架部13a及小腿框架部15a的狀態，鎖定兩者間的相對旋轉並僅容許在伸展方向上的動作。
結果，即使大腿框架部13a、13b(大腿裝設部7)與小腿框架部15a、15b(小腿裝設部9)之間在延伸過程中被鎖定，也會因應被輔助者的歩行狀況，可照樣使大腿框架部13a、13b(大腿裝設部7)與小腿框架部15a、15b(小腿裝設部9)之間在伸展方向上動作，並可因應被輔助者的步態而在完全延伸狀態或延伸中途進行鎖定。又，有的被輔助者會有無法使膝蓋完全延伸的情況，故會有需要於延伸中途進行鎖定的情況。但在圖12(B)至(H)是表示完全延伸的情形。
接著，在大腿框架部13a、13b(大腿裝設部7)與小腿框架部15a、15b(小腿裝設部9)之間完全延伸的狀態下，右腳踵接觸地面，藉此可防止被輔助者右腳的膝挫曲，並以自然的步態轉移至立腳期(施加體重的狀態)(圖12(B)至(E))。
轉移至立腳期後，在右腳踵離開地面時，解除大腿框架部13a、13b(大腿裝設部7)與小腿框架部15a、15b(小腿裝設部9)的轉動的鎖定，而可自然地一邊使被輔助者的右腳的膝蓋彎曲，一邊使腳趾從地面離開並轉移至移腳期(圖12(F)至(H))。
轉移至移腳期後，再次到右腳踵接觸地面為止，於大腿框架部13a、13b(大腿裝設部7)與小腿框架部15a、15b(小腿裝設部9)之間進行延伸的過程中，藉由關節機構3進行對大腿框架部13a與小腿框架部13b的轉動的鎖定。
如此一來，藉由重複進行對於大腿框架部13a、13b(大腿裝設部7)與小腿框架部15a、15b(小腿裝設部9)的轉動的鎖定及解除鎖定，可防止被輔助者的膝挫曲，且使其以自然的步態歩行。
又，本實施例的長下肢裝具1不僅是在歩行時，也可在被輔助者大腿與小腿彎曲的坐下狀態下鎖定，並於站立時輔助大腿與小腿的伸展。
[實施例1之效果]
如以上說明，本實施例的長下肢裝具1所使用的關節機構3具備：小腿框架部15a及大腿框架部13a，藉由轉動軸25而相互轉動自如地結合；單向離合器37，連接於小腿框架部15a及大腿框架部13a且鎖定小腿框架部15a 與大腿框架部13a之間的轉動而僅容許在單一方向上進行；以及離合部21，使單向離合器37與大腿框架部13a之間的連接狀態離合；藉由離合部21切斷單向離合器37與小腿框架部15a之間的連接，藉此解除小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動的鎖定，而容許小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動在雙方向上進行。
因此，關節機構3可以藉由離合部21連接單向離合器37與大腿框架部13a之間，並將使小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動以僅容許在伸展方向上進行的方式進行鎖定。
結果，若小腿框架部15a與大腿框架部13a之間在延伸過程中鎖定，則可照樣使小腿框架部15a與大腿框架部13a之間往伸展方向動作，並可於完全延伸的狀態或延伸中途進行鎖定。
因此，關節機構3不需要複雜的控制，可抑制複雜化或重量增加，並以簡單構造在完全延伸的狀態或延伸中途進行鎖定。又，因為在關節機構3中不需要複雜的控制，故協助者或被輔助者可進行鎖定及解除鎖定的操作。
本實施例的關節機構3具備：連接部39，設置於單向離合器37，且用以連接大腿框架部13a；以及突起部59，設置在大腿框架部13a，且於切斷單向離合器37與大腿框架部13a的連接時，可根據小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動而相對於連接部39進行位移；離合部21將連接部39與突起部59之間連接而使其無法位移，藉此使大腿框架部13a連接於單向離合器37。
因此，在本實施例中可確實地進行大腿框架部13a與單向離合器37之間的離合。
尤其，在本實施例中，連接部39及突起部59係於與轉動軸25相交之交叉方向上分開配置，且可繞轉動軸25相對旋轉，離合部21具備：本體部69，具有卡合突起部59的第1卡合部69a；旋轉部71，繞轉動軸25旋轉自如地支撐於本體部69，且具有卡合連接部39的第2卡合部71a；以及制動部73，藉由制動及解除制動旋轉部71的旋轉，而進行大腿框架部13a與單向離合器37之間的離合。
因此，在本實施例中，因為是藉由旋轉部71之制動部73的制動及解除制動，進行對大腿框架部13a之單向離合器37的離合，故可使制動部73小型化，並可謀求離合部21整體更小型化。
又，因為本實施例的離合部21可於本體部69容納制動部73或用以控制制動部73的電池75或控制器77等，故可謀求整體更小型化。
又，因為離合部21可裝卸地安裝在單向離合器37，故可容易地進行充電等。
使用關節機構3的長下肢裝具1具備：大腿裝設部7，設置在關節機構3的大腿框架部13a且用以裝設在被輔助者的大腿；以及小腿裝設部9，設置在關節機構3的小腿框架部15a且用以裝設在被輔助者的小腿；關節機構3鎖定小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動，而僅容許大腿裝設部7與小腿裝設部9之間的轉動在伸展方向上進行，並藉由解除鎖定，而容許大腿裝設部7與小腿裝設部9之間的轉動在伸展方向及彎曲方向上的雙方向上進行。
因此，本實施例的長下肢裝具1藉由鎖定大腿裝設部7與小腿裝設部9之間於延伸過程中的轉動，而可照樣使大腿裝設部7與小腿裝設部9之間於伸展方向上動作，並可於完全延伸的狀態或延伸中途進行鎖定。
接著，被輔助者之踵在大腿裝設部7與小腿裝設部9之間被鎖定的狀態下接觸地面，藉此可防止被輔助者之膝挫曲且可自然轉移至立腳期。
又，在立腳期中，踵從地面離開時，使大腿裝設部7與小腿裝設部9的轉動的鎖定解除，被輔助者可一邊自然地彎曲膝蓋並一邊將踵從地面離開而轉移至移腳期。
如上述，本實施例的長下肢裝具1係對大腿裝設部7及小腿裝設部9的轉動重複進行鎖定及解除鎖定，藉此可以簡單的控制防止被輔助者的膝挫曲，且可使被輔助者以自然的步態進行歩行。
又，關節機構3所使用的關節構件19具備：小腿框架部15a及大腿框架部13a，藉由轉動軸25相互轉動自如地結合；單向離合器37，連接於小腿框架部15a及大腿框架部13a，且鎖定小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動而僅容許在單一方向進行；以及安裝部45，用以安裝離合部21，該離合部21使單向離合器37與大腿框架部13a之間的連接狀態離合。
因此，關節構件19只要安裝離合部21則可容易地構成關節機構3。
關節機構3所使用的離合器單元23具備：第1安裝構件35及第2安裝構件41，在轉動方向上卡合於小腿框架部15a及大腿框架部13a；固定塊 43，將第2安裝構件41裝卸自如地固定於小腿框架部13a；單向離合器37，支撐於小腿框架部13a，並鎖定小腿框架部15a與大腿框架部13a之間的轉動而僅容許在單一方向進行；相對旋轉部41a，裝設在第2安裝構件41，且相對旋轉自如地支撐於單向離合器37的外周；以及安裝部45，用以安裝離合部21，該離合部21使單向離合器37與大腿框架部13a的連接狀態離合。
因此，離合器單元23可將單向離合器37裝卸自如地安裝於小腿框架部15a及大腿框架部13a，而可容易地構成關節構件19。因此可謀求小腿框架部15a及大腿框架部13a的通用化，且可降低成本。又，離合器單元23也可是於小腿框架部15a與大腿框架部13a之間加裝單向離合器37而形成關節構件19者。
(實施例2)
圖13為本發明實施例2之關節機構的剖面圖。又，因為實施例2的基本構造係與實施例1共通，故在實施例2中與實施例1對應的構成係標記相同符號並省略重複說明。
在本實施例中，將關節機構3的離合部21係以手動進行鎖定及解除鎖定者。其他係與實施例1相同。
本實施例的離合部21係使連接部39的連接凸緣39b與在軸向重疊配置之作為位移部的相對旋轉部41a之間進行離合者。該離合部21具備固定部81及可動部83。
固定部81係安裝在關節構件19的安裝部45的部分。固定部81形成為圓柱形狀，與實施例1的旋轉部71同樣地設置有第2卡合部71a(未圖示)。又，在固定部81中設置有於軸向貫通的貫通孔81a。
可動部83係在軸向且於預定範圍內滑動自如地支撐於固定部81。插通固定部81的貫通孔81a的銷83a被支撐在可動部83。銷83a可因應可動部83的滑動而在軸向移動自如。
藉此，銷83a可於軸向移動地配置在安裝部45的連通孔53c、連接部39的連通孔53a及第2安裝構件41的相對旋轉部41a的連通孔53b內，藉由往軸向的移動而進行單向離合器37與大腿框架部13a之間的離合。
亦即，若銷83a插通於安裝部45的連通孔53c、連接部39的連通孔53a及第2安裝構件41的連通孔53b，則會連接單向離合器37與大腿框架 部13a之間。另一方面，若銷83a藉由往軸向的移動而從第2安裝構件41的連通孔53b拔出，則會切斷單向離合器37與大腿框架部13a之間的連接。
因此，在本實施例中，藉由以手動使離合部21的可動部83相對於固定部81進行滑動，而可對大腿框架部13a(大腿裝設部7)與小腿框架部15a(小腿裝設部9)的轉動重複進行鎖定及解除鎖定，並可防止被輔助者的膝挫曲且可以自然的步態歩行。
又，可動部83可為以電動進行滑動的構成。此外，離合部21可為省略可動部83且使銷83a直接於軸向移動的構成。進一步地，離合部21也可省略固定部81。省略可動部83及固定部81兩者時，銷83a係成為支撐於連通孔53a、53b、53c內的構成。
此外，實施例2也可發揮與實施例1相同的作用功效。
(實施例3)
圖14為表示本發明實施例3之關節機構所使用的離合部的方塊圖。又，實施例3的基本構造係與實施例1共通，故在實施例3中與實施例1對應的構成係標記相同符號並省略重複說明。
在本實施例中，自動進行對於大腿框架部13a(大腿裝設部7)與小腿框架部15a(小腿裝設部9)的轉動的鎖定及解除鎖定。因此，在離合部21設置有感測器85。
感測器85係檢測被輔助者大腿的前後位置者，例如可藉由陀螺儀或傾斜感測器等而構成。又，感測器85亦可設置在大腿框架部13a。此外，感測器85可不安裝在關節機構3而是安裝在被輔助者的大腿。此時只要藉由有線或無線從感測器85發送大腿之前後位置的資訊至離合部21側即可。
關節機構3與實施例1相同，可電性切換大腿框架部13a(大腿裝設部7)與小腿框架部15a(小腿裝設部9)的轉動的鎖定及解除鎖定。
接著，關節機構3根據感測器85的檢測，控制器77在被輔助者的大腿位於比被輔助者身體的重心更靠前的位置時，使離合部21的制動部73產生負載扭矩並進行鎖定，而在被輔助者的大腿位於比被輔助者身體的重心更靠後的位置時，使制動部73的負載扭矩消失並解除鎖定。
藉由該鎖定及解除鎖定，可以簡單的控制及構成而自動地在被輔助者歩行時輔助膝周圍並可使步態自然。
此外，實施例3也可發揮與實施例1相同的作用功效。
1:長下肢用具(膝關節輔助裝置)
3:關節機構
5:框架
7:大腿裝設部
7a,7b:裝設構件
9:小腿裝設部
9a:裝設構件
11:腳裝設部
11a:裝設構件
13a:大腿框架部(第2轉動構件)
13b:大腿框架部
15a:小腿框架部(第1轉動構件)
15b:小腿框架部
17a,17b:延長框架部
19:關節構件
21:離合部

Claims (9)

  1. 一種關節機構，具備：第1轉動構件及第2轉動構件，相互轉動自如地結合；單向離合器，連接於前述第1轉動構件及前述第2轉動構件，並僅容許前述第1轉動構件與前述第2轉動構件之間的轉動在單一方向上進行；以及離合部，使前述單向離合器與前述第2轉動構件之間的連接狀態離合；其中前述單向離合器具有內部及外部而具備可卡脫兩者間的卡脫構件，且係被設於筒狀的連接部與固定軸部之間，前述連接部與前述第2轉動構件連動而繞軸旋轉，前述固定軸部與前述第1轉動構件連動，針對前述單向離合器與前述第2轉動構件之間的連接狀態，由前述離合部切斷前述連接部對於前述第2轉動構件之連動，藉此容許前述第1轉動構件與前述第2轉動構件之間的轉動在雙方向上進行。
  2. 如請求項1所述之關節機構，還具備：連接部，設置在前述單向離合器，且用以連接前述第2轉動構件；以及位移部，設置在前述第2轉動構件，在切斷前述單向離合器與前述第2轉動構件的連接時，可根據前述第1轉動構件與前述第2轉動構件之間的轉動而相對於前述連接部進行位移；其中前述離合部將前述連接部與前述位移部之間連接而使其無法位移，藉此使前述第2轉動構件連接於前述單向離合器。
  3. 如請求項2所述之關節機構，其中，前述連接部及前述位移部係在轉動軸方向重疊配置且可繞轉動軸相對旋轉，並具備在前述轉動軸方向連通的連通孔，前述離合部具備可於軸向移動且配置在連通孔內的銷，並藉由前述銷往前述軸向的移動而進行前述離合。
  4. 如請求項2所述之關節機構，其中，前述連接部及前述位移部係於與轉動軸相交的交叉方向上分開配置，且可繞轉動軸相對旋轉，前述離合部具備：本體部，具有卡合前述位移部的第1卡合部； 旋轉部，繞前述轉動軸旋轉自如地支撐於前述本體部，且具有卡合前述連接部的第2卡合部；以及制動部，藉由對前述旋轉部的旋轉進行制動及解除制動，而進行前述離合。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之關節機構，其中，前述離合部可裝卸地安裝在前述單向離合器。
  6. 一種膝關節輔助裝置，使用如請求項1至5中任一項所述之關節機構，該膝關節輔助裝置具備：大腿裝設部，設置在前述關節機構的前述第1轉動構件及前述第2轉動構件的其中之一，且用以裝設在被輔助者的大腿；以及小腿裝設部，設置在前述關節機構的前述第1轉動構件及前述第2轉動構件中的另一個，且用以裝設在前述被輔助者的小腿；其中前述關節機構藉由前述第1轉動構件與前述第2轉動構件之間的轉動的鎖定，而僅容許前述大腿裝設部與前述小腿裝設部之間的轉動在伸展方向上進行，並藉由前述鎖定的解除，而容許前述大腿裝設部與前述小腿裝設部之間的轉動在前述伸展方向及彎曲方向的雙方向上進行。
  7. 如請求項6所述之膝關節輔助裝置，其中，具備檢測前述被輔助者大腿的前後位置的感測器，前述關節機構可電性切換前述轉動的鎖定及前述鎖定的解除，根據前述感測器的檢測，在前述被輔助者的大腿位於比前述被輔助者身體的重心更靠前的位置時，進行前述轉動的鎖定，而在前述被輔助者的大腿位於比前述被輔助者身體的重心更靠後的位置時，解除前述轉動的鎖定。
  8. 一種關節構件，具備：第1轉動構件及第2轉動構件，相互轉動自如地結合；以及單向離合器，連接於前述第1轉動構件及前述第2轉動構件，並鎖定前述第1轉動構件與前述第2轉動構件之間的轉動而僅容許轉動在單一方向上進行； 前述單向離合器具有內部及外部而具備可卡脫兩者間的卡脫構件，且係被設於筒狀的連接部與固定軸部之間，前述連接部與前述第2轉動構件連動而繞軸旋轉，前述固定軸部與前述第1轉動構件連動，針對前述單向離合器與前述第2轉動構件之間的連接狀態，由前述離合部切斷前述連接部對於前述第2轉動構件之連動，藉此容許前述第1轉動構件與前述第2轉動構件之間的轉動在雙方向上進行，前述筒狀的連接部具備：安裝部，用以安裝離合部，前述離合部使前述單向離合器與前述第2轉動構件之間的連接狀態離合。
  9. 一種離合器單元，裝卸自如地安裝在第1轉動構件及第2轉動構件，且用於鎖定前述第1轉動構件與第2轉動構件之間的轉動而僅容許轉動在單一方向上進行，具備：第1安裝構件，於轉動方向上卡合並安裝在前述第1轉動構件，及第2安裝構件，於轉動方向上卡合並安裝在前述第2轉動構件；固定構件，將前述第1安裝構件或前述第2安裝構件裝卸自如地固定在前述第1轉動構件或前述第2轉動構件；單向離合器，支撐於前述第1安裝構件及前述第2安裝構件的其中之一，且用以僅容許前述第1轉動構件與前述第2轉動構件之間的轉動在單一方向上進行；相對旋轉部，設置在前述第1安裝構件及前述第2安裝構件中的另一個，且相對旋轉自如地支撐於前述單向離合器的外周並且安裝於前述固定構件；以及安裝部，被設於前述筒狀的連接部，用以安裝離合部，該離合部使前述單向離合器與前述第2轉動構件的連接狀態離合；前述單向離合器具有內部及外部而具備可卡脫兩者間的卡脫構件，且係被設於筒狀的連接部與固定軸部之間，前述連接部與前述第2安裝構件或者前述第1轉動構件連動而繞軸旋轉，前述固定軸部與前述第1轉動構件或者前述第2安裝構件連動。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7470421B2 (ja) 2021-02-21 2024-04-18 株式会社徳田義肢製作所 ワンウェイクラッチ、ワンウェイクラッチを備えた膝継手、ワンウェイクラッチを備えた長下肢装具及びワンウェイクラッチの使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011142958A (ja) * 2010-01-12 2011-07-28 Toyota Motor Corp 歩行補助装置
CN106335078A (zh) * 2016-10-26 2017-01-18 北京机械设备研究所 一种机器人关节驱动装置
CN107126348A (zh) * 2017-03-31 2017-09-05 清华大学 一种准被动膝踝关节耦合下肢外骨骼及其控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060211966A1 (en) * 2005-03-14 2006-09-21 Hatton Dale L Knee joint for orthosis
US7521128B2 (en) 2006-05-18 2009-04-21 Xtalic Corporation Methods for the implementation of nanocrystalline and amorphous metals and alloys as coatings
JP6535283B2 (ja) * 2012-09-07 2019-06-26 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 制御可能な非能動性人口膝
US20180235830A1 (en) 2016-03-09 2018-08-23 John Rokosz Device and Method of Measuring Knee Abduction / Adduction Moment
JP2018050881A (ja) 2016-09-28 2018-04-05 サンコール株式会社 歩行動作補助装置
CN107041825B (zh) * 2017-05-18 2024-02-02 浙江机电职业技术学院 一种术后肘膝关节康复器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011142958A (ja) * 2010-01-12 2011-07-28 Toyota Motor Corp 歩行補助装置
CN106335078A (zh) * 2016-10-26 2017-01-18 北京机械设备研究所 一种机器人关节驱动装置
CN107126348A (zh) * 2017-03-31 2017-09-05 清华大学 一种准被动膝踝关节耦合下肢外骨骼及其控制方法

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