关节机构、膝关节辅助装置、关节部件以及离合器单元的制作方法

专利检索2022-05-10  191


本发明涉及能够进行锁定及锁定解除的关节机构、膝关节辅助装置、关节部件以及离合器单元。

背景技术

作为被辅助者的步行辅助用或康复用的器具等,例如利用作为膝关节辅助装置的步行动作辅助装置。作为步行动作辅助装置,如专利文献1所记载,提出了具备电动马达等促动器的装置。

该步行动作辅助装置利用关节机构将穿戴于被辅助者的大腿的大腿侧支具和穿戴于小腿的小腿侧支具转动自如地结合,由电动马达等致动器对关节机构施加扭矩。

由此,在被辅助者步行时,例如,在下肢的脚后跟从到达地面起到离开的期间,以使大腿侧支具及小腿侧支具间不会屈膝的方式对关节机构施加扭矩而锁定,从而能够防止被辅助者的膝盖弯折。并且,在脚后跟随着步行而离开之后,能够对关节机构施加反向的扭矩,解除锁定,并且能够辅助使下肢向前方摆动直到下一次脚后跟到达地面为止的动作。

这样,在专利文献1的步行动作辅助装置中,能够辅助被辅助者的步行动作使之顺畅地进行。

但是,为了使被辅助者的步态自然,大腿及小腿(关节机构的)需要在与被辅助者的步态相匹配地完全伸展时或完全伸展的中途被锁定。因此,在专利文献1的步行动作辅助装置中,具备各种传感器,从而有导致装置变得复杂、重量增加的问题。

在当使用电动马达等致动器而关节机构完全伸展时或完全伸展的中途需要被锁定的脚踝、肘、肩等之类的其它关节的辅助装置、机器人的关节中也产生这样的问题。并且,根据关节的不同,需要在完全弯曲时或完全弯曲的中途被锁定,在这样的情况下也产生同样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-050881号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

要解决的问题点在于,为了使关节机构在完全伸展的状态或完全伸展的中途、或者完全弯曲的状态或完全弯曲的中途进行锁定,导致了装置变得复杂、重量增加。

用于解决课题的方案

本发明的最主要的特征在于,具备:第一转动部件及第二转动部件,其相互转动自如地结合;单向离合器,其与上述第一转动部件及上述第二转动部件连接,对上述第一转动部件及上述第二转动部件之间的转动进行锁定而仅在一个方向上允许转动;以及断续部,其使上述单向离合器与上述第二转动部件之间的连接状态断续,通过由上述断续部将上述单向离合器与上述第二转动部件之间切断,来解除上述转动的锁定,从而在两个反向上允许上述第一转动部件及上述第二转动部件之间的转动。

发明的效果如下。

本发明能够利用断续部将单向离合器与第二转动部件之间连接,锁定为仅在伸展方向或屈膝方向上允许第一转动部件与第二转动部件之间的转动。

其结果,若第一转动部件与第二转动部件之间在伸展或弯曲的过程中被锁定,则能够直接使第一转动部件与第二转动部件之间在伸展方向或屈膝方向上动作,并且在完全伸展的状态或完全伸展的中途、或者完全弯曲的状态或完全弯曲的中途进行锁定。

因此,不需要复杂的控制,能够抑制装置变得复杂、重量增加,并且能够以简单的构造进行关节机构的在完全伸展的状态或完全伸展的中途、或者完全弯曲的状态或完全弯曲的中途的锁定。

附图说明

图1是示出作为应用了关节机构的膝关节辅助装置的膝踝足支具的立体图。(实施例1)

图2是示出图1的膝踝足支具所使用的关节机构的立体图。(实施例1)

图3是放大地示出图2的关节机构的主要部分的侧视图。(实施例1)

图4是放大地示出图2的关节机构的主要部分的仰视图。(实施例1)

图5是示出图2的关节机构所使用的关节部件的立体图。(实施例1)(实施例1)

图6是示出图5的关节部件的分解立体图。(实施例1)

图7是放大地示出图5的关节部件的主要部分的俯视图。(实施例1)

图8是图5的关节部件的VIII-VIII线的立体剖视图。(实施例1)

图9是图5的关节部件的VIII-VIII线的剖视图。(实施例1)

图10是从底面侧观察到的图2的关节机构所使用的断续部的立体图。(实施例1)。

图11是示出图10的断续部的框图。(实施例1)

图12是示出关节部件的动作与锁定的关系的简图。(实施例1)

图13是示出关节机构的剖视图。(实施例2)

图14是示出断续部的框图。(实施例3)

具体实施方式

由关节机构实现了能够抑制装置变得复杂、重量增加且能够在关节机构完全伸展的状态或完全伸展的中途、或者完全弯曲的状态或完全弯曲的中途进行锁定的目的,其中,关节机构在相互转动自如地结合的第一转动部件及第二转动部件之间连接单向离合器,并由断续部使单向离合器与第二转动部件之间断续。

即,关节机构具备:第一转动部件及第二转动部件,其相互转动自如地结合;单向离合器,其与第一转动部件及第二转动部件连接,对第一转动部件及第二转动部件之间的转动进行锁定而仅在一个方向上允许转动;以及断续部,其使单向离合器与第二转动部件之间的连接状态断续,通过由断续部将单向离合器与第二转动部件之间切断,来解除转动的锁定,从而在两个方向上允许第一转动部件及上述第二转动部件之间的转动。

关节机构也可以构成为具备:连接部,其设于单向离合器,用于连接第二转动部件;以及位移部,其设于第二转动部件,在单向离合器与第二转动部件的切断时,能够根据第一转动部件及第二转动部件间的转动而相对于连接部位移,断续部通过将连接部与位移部之间连接使其不能位移,来将第二转动部件与单向离合器连接。

也可以构成为,连接部及位移部在转动轴方向上重叠地配置,并且能够绕转动轴相对旋转,而且具备在转动轴方向上连通的连通孔,断续部具备以能够沿轴向移动的方式配置在连通孔内的销,通过销的沿轴向的移动来进行断续。

也可以构成为,连接部及位移部在与转动轴交叉的交叉方向上分离地配置并且能够绕转动轴相对旋转,断续部具备:主体部,其具有与位移部卡合的第一卡合部;旋转部,其绕转动轴旋转自如地支撑于主体部,且具有与连接部卡合的第二卡合部;以及制动部,其通过对旋转部的旋转进行制动及制动解除来进行断续。

断续部也可以能够装卸地安装于单向离合器。

使用了这样的结构的关节机构的膝关节辅助装置也可以构成为,具备:大腿穿戴部,其设于关节机构的第一转动部件及第二转动部件中的一方,用于穿戴于被辅助者的大腿;以及小腿穿戴部,其设于关节机构的第一转动部件及第二转动部件中的另一方,用于穿戴于被辅助者的小腿,关节机构通过第一转动部件及第二转动部件之间的转动的锁定,仅在伸展方向上允许大腿穿戴部及小腿穿戴部之间的转动,并且通过锁定的解除,在伸展方向及屈膝方向这两个方向上允许大腿穿戴部及小腿穿戴部之间的转动。

膝关节辅助装置也可以构成为,具备检测被辅助者的大腿的前后位置的传感器,关节机构能够电动地切换转动的锁定及锁定的解除,基于传感器的检测,在被辅助者的大腿位于比被辅助者的身体的重心更靠前时进行转动的锁定,并且在被辅助者的大腿位于比被辅助者的身体的重心更靠后时解除转动的锁定。

构成关节机构的关节部件也可以构成为,具备:第一转动部件及第二转动部件,其它们相互转动自如地结合;单向离合器,其与第一转动部件及第二转动部件连接,对第一转动部件及第二转动部件之间的转动进行锁定而仅在一个方向上允许转动;以及安装部,其用于安装断续部,该断续部使单向离合器与第二转动部件之间的连接状态断续。

关节机构所使用的离合器单元也可以构成为,具备:第一安装部件及第二安装部件,其在转动方向上与第一转动部件及第二转动部件卡合;固定部件,其将第一安装部件或第二安装部件装卸自如地固定于第一转动部件或第二转动部件;单向离合器,其支撑于第一安装部件及第二安装部件中的一方,用于对第一转动部件及第二转动部件之间的转动进行锁定而仅在一个方向上允许转动;相对旋转部,其设于第一安装部件及第二安装部件中的另一方,相对旋转自如地被支撑于单向离合器的外周;以及安装部,其用于安装断续部,该断续部使单向离合器与第二转动部件之间的连接状态断续。

实施例1

[膝踝足支具]

图1是示出作为应用了本发明的实施例1的关节机构的膝关节辅助装置的膝踝足支具的立体图。

如图1所示,膝踝足支具1是步行辅助用或康复用的器具,穿戴于被辅助者的下肢来使用。此外,图1的膝踝足支具1为右脚用的。左脚用的膝踝足支具与膝踝足支具1对称地构成。

在下文中,上下、左右、前后分别指的是膝踝足支具1被穿戴于被辅助者时的上下、左右、前后。并且,轴向是指沿着下述的关节机构3的转动轴25的轴心的转动轴方向。转动方向是指关节机构3的大腿框架部13a、13b和小腿框架部15a、15b所转动的方向。

本实施例的膝踝足支具1具备具有关节机构3的框架5、大腿穿戴部7、小腿穿戴部9以及脚穿戴部11。

框架5通过将位于大腿侧的大腿框架部13a、13b以及位于小腿侧的小腿框架部15a、15b相互转动自如地结合来构成。在本实施例的框架5中,虽然小腿框架部15a、15b与向下方延伸的延长框架部17a、17b结合,但也能够省略延长框架部17a、17b。

一方侧的大腿框架部13a及小腿框架部15a分别作为本实施例的第二转动部件及第一转动部件来构成关节部件19,如后文所述,具备单向离合器37。该关节部件19安装有断续部21而构成关节机构3。此外,本实施例的关节部件19不包括延长框架部17a,但也可以包括延长框架部17a。并且,关节部件19也可以将大腿框架部13a作为第一转动部件,将小腿框架部15a作为第二转动部件。

此外,框架5也可以省略大腿框架部13b、小腿框架部15b、延长框架部17b,由构成关节机构3的大腿框架部13a、小腿框架部15a以及延长框架部17a来构成。

大腿穿戴部7具有安装在框架5的大腿框架部13a、13b之间的带状的穿戴部件7a、7b。此外,穿戴部件7a、7b不限定于带状。该大腿穿戴部7通过穿戴部件7a、7b装卸自如地穿戴于被辅助者的大腿部。

小腿穿戴部9具有安装在框架5的小腿框架部15a、15b之间的带状的穿戴部件9a,且通过该穿戴部件9a装卸自如地穿戴于被辅助者的小腿部。小腿穿戴部9的穿戴部件9a也不限定于带状。小腿穿戴部9构成为经由框架5相对于大腿穿戴部7相对地转动自如。

脚穿戴部11转动自如地安装于框架5的延长框架部17a、17b的下端,具有鞋状的穿戴部件11a。脚穿戴部11通过该穿戴部件11a装卸自如地穿戴于被辅助者的脚部。

此外,也能够省略脚穿戴部11。并且,脚穿戴部11的穿戴部件11a也可以不呈鞋状而呈带状等。

在这样的膝踝足支具1中,当被辅助者穿戴并步行时,通过由关节机构3的断续部21对大腿穿戴部7及小腿穿戴部9之间的转动进行锁定及锁定解除,能够使被辅助者获得自然的步态。详细内容将于后文叙述。

[关节机构]

图2是示出图1的膝踝足支具1所使用的关节机构3的立体图,图3是放大地示出图2的关节机构3的主要部分的侧视图,图4是其仰视图,图5是示出图2的关节机构3所使用的关节部件19的立体图,图6是示出图5的关节部件19的分解立体图,图7是放大地示出图5的关节部件19的主要部分的俯视图,图8是图5的关节部件19的VIII-VIII线的立体剖视图,图9是其剖视图。

关节机构3具备关节部件19和安装于该关节部件19的断续部21。本实施例的关节机构3作为膝踝足支具1的一部分来使用,但也能够例如用于需要在完全伸展或其中途进行锁定的脚踝、肘、肩等其它关节的辅助装置、机器人的关节。根据关节的不同,有时需要在完全弯曲或其中途进行锁定,但在这样的情况下,也能够应用关节机构3。并且,关节机构3不限定于康复用,例如也能够用于在搬运重物时用于辅助关节的辅助装置等。

本实施例的关节部件19具备作为第一转动部件及第二转动部件的小腿框架部15a、大腿框架部13a、以及离合器单元23。

小腿框架部15a形成为长条板状,图1中的上端部(以下,简称为上端部)旋转自如地卡合于转动轴25。转动轴25通过使转动销25b的一端嵌合于转动套筒25a的内周来构成。转动销25b的另一端在轴向上突出。在该转动轴25的转动套筒25a的外周,旋转自如地嵌合有设于小腿框架部15a的嵌合孔27。

大腿框架部13a与小腿框架部15a相同地形成为长条板状,在图1中的下端部(以下,简称为下端部)一体地设有一对结合板31a、31b。一对结合板31a、31b以沿着大腿框架部13a的表背的状态固定且固定于转动轴25。

因此,大腿框架部13a及小腿框架部15a构成为通过转动轴25相互转动自如地结合。

在大腿框架部13a的一对结合板31a、31b,滑动自如地外嵌有筒状的锁定部件33。锁定部件33能够通过滑动而在锁定位置与非锁定位置之间移动,在锁定位置使大腿框架部13a及小腿框架部15a的转动不能进行,在非锁定位置使大腿框架部13a及小腿框架部15a的转动能够进行。

离合器单元23装卸自如地安装于大腿框架部13a及小腿框架部15a,用于锁定大腿框架部13a及小腿框架部15a之间的转动。此外,离合器单元23也可以相对于大腿框架部13a及小腿框架部15a固定(不能装卸)地安装。

该离合器单元23具备第一安装部件35、单向离合器37、连接部39、第二安装部件41、作为固定部件的固定块43、以及安装部45。

第一安装部件35是在转动方向上与小腿框架部15a卡合的部件。本实施例的第一安装部件35沿小腿框架部15a的上端部设置且呈臂状,具有卡合片35a。

卡合片35a通过螺纹件等紧固件36固定于第一安装部件35。该卡合片35a使第一安装部件35在转动方向上卡合于小腿框架部15a。

第一安装部件35具有位于转动轴25上的离合器支撑部35b。在离合器支撑部35b上固定有单向离合器37。

单向离合器37与小腿框架部15a及大腿框架部13a连接,锁定小腿框架部15a及大腿框架部13a之间的转动而仅在一个方向上(在伸展方向上)允许转动。

本实施例的单向离合器37能够采用楔块式、凸轮式、棘轮式等各种单向离合器,在内部与外部之间具备能够使两者之间卡合脱离的楔块等卡合脱离部件,但对此未图示。

该单向离合器37整体呈筒状,在设于内周的孔部37a插入有固定轴部47。固定轴部47呈在轴心部具有插通孔47a的圆筒形状,转动销25b的另一端在轴向上插入到插通孔47a,并且通过螺纹件等紧固件49固定于第一安装部件35的离合器支撑部35b。

因此,单向离合器37与转动轴25同心地配置。

在固定轴部47设有凸缘部47b,单向离合器37被支撑在固定轴部47的凸缘部47b与离合器支撑部35b之间。通过这样的支撑,单向离合器37的内部与小腿框架部15a一体旋转。

在该单向离合器37的外周设有连接部39。

连接部39用于将大腿框架部13a连接到单向离合器37。本实施例的连接部39在筒状部39a的外周一体地设有连接凸缘39b。此外,连接部39只要能够将大腿框架部13a连接到单向离合器37即可,并不限定于上述结构。

筒状部39a的内周与单向离合器37的外周嵌合地结合。由此,连接部39与单向离合器37的外部侧一体旋转。

此外,连接部39也可以一体地设于单向离合器37的外部。在该情况下,也能够省略筒状部39a,仅连接凸缘39b一体地设于单向离合器37的外部。

筒状部39a的轴向的前端相对于连接凸缘39b突出。

在连接凸缘39b沿轴向贯通地设有与下述的断续部21的第二卡合部71a卡合的卡合孔51a。并且,在连接凸缘部39沿轴向贯通地设有在实施例2中使用的连通孔53a。

在连接部39支撑有第二安装部件41。第二安装部件41在转动方向上与大腿框架部13a卡合。第二安装部件41整体呈板状,一体地设有相对旋转部41a和臂部41b。

相对旋转部41a相对旋转自如地被支撑于单向离合器37的外周。在本实施例中,形成为环状,设于内周的嵌合孔55相对旋转自如地嵌合于连接部39的筒状部39a的外周。因此,相对旋转部41a在轴向上与连接部39的连接凸缘39b重叠地配置,并且能够绕转动轴相对旋转。

该相对旋转部41a在轴向的一侧与连接凸缘39b抵接,在轴向的另一侧由限位环57支撑,在轴向上定位。

在相对旋转部41a在周向上设有多个在实施例2中使用的连通孔53b。各连通孔53b沿轴向贯通相对旋转部41a。上述连通孔53b根据相对旋转部41a相对于连接部39的相对旋转状况,选择性地在轴向上与连接部39的连通孔53a连通。

第二安装部件41的臂部41b在径向上从相对旋转部41a的外周突出地设置。臂部41b具有沿大腿框架部13a的下端部设置且与大腿框架部13a卡合的卡合片41c。卡合片41c使第二安装部件41在转动方向的一侧与大腿框架部13a卡合。

在该臂部41b上在轴向上突出地设置有与下述的断续部21的第一卡合部69a卡合的作为位移部的突起部59。由此,突起部59相对于连接部39在与转动轴25交叉的交叉方向上分离地配置,并且能够绕转动轴25相对旋转。

即,突起部59设于大腿框架部13a,构成为在单向离合器37与大腿框架部13a切断时能够根据小腿框架部15a及大腿框架部13a之间的转动而相对于连接部39位移。

突起部59具有用于纳入第一卡合部69a的卡合凹部59a,在转动方向上与第一卡合部69a卡合。此外,突起部59不需要设于第二安装部件41,例如也能够直接设于大腿框架部13a。

在第二安装部件41的臂部41b的卡合片41c安装有作为固定部件的固定块43,将离合器单元23装卸自如地固定于大腿框架部13a及小腿框架部15a。

固定块43具有沿不同方向延伸的狭缝43a、43b。一方的狭缝43a在转动方向上纳入大腿框架部13a,使固定块43卡合于大腿框架部13a的表背以及转动方向的另一侧。另一方的狭缝43b纳入第二安装部件41的卡合片41c,使固定块43在转动方向上卡合于卡合片41c的两侧。在该状态下,固定块43通过螺纹件等紧固件61固定于第二安装部件41的卡合片41c。

因此,固定块43将第二安装部件41装卸自如地固定于大腿框架部13a。在该状态下,离合器单元23的突起部59与大腿框架部13a一体旋转。

而且,通过由断续部21使突起部59与连接部39之间断续,来利用关节机构3对膝踝足支具1的大腿穿戴部7及小腿穿戴部9之间的转动进行锁定及锁定解除。

安装部45用于将断续部21安装于单向离合器37。本实施例的安装部45能够将断续部21装卸自如地安装于单向离合器37。此外,断续部21也可以固定(不能装卸)地安装于单向离合器37或离合器单元23。

安装部45通过螺纹件等紧固件63以重叠的状态固定于连接部39的连接凸缘39b的表面。本实施例的安装部45形成为环状,内周与连接部39的筒状部39a的轴向的前端外周嵌合。

在该安装部45沿轴向设有与连接凸缘39b的卡合孔51a连通的卡合孔51b。断续部21的第二卡合部71a与连接部39的卡合孔51a一起卡合于卡合孔51b。并且,在安装部45沿轴向设有在实施例2中使用的连通孔53c。

在安装部45的背面侧设有保持板65。保持板65形成为环状,相对旋转自如地与连接部39的筒状部39a的前端外周嵌合。该保持板65收纳在设于安装部45的背面的凹部45a内,能够在预定范围内旋转,并且由弹簧等施力部件67向旋转方向施力。

在保持板65沿轴向设有卡合孔51c。保持板65被施力部件67施力而位移,从而保持板65的卡合孔51c相对于安装部45的卡合孔51b以及连接部39的卡合孔51a在旋转方向上稍微偏离地配置。而且,保持板65的卡合孔51c通过使保持板65克服施力部件67的作用力而位移,从而相对于连接部39的卡合孔51a以及安装部45的卡合孔51b以没有旋转方向上的偏离的状态在轴向上连通。

本实施例的保持板65的一部分在径向上从安装部45的凹部45a突出,通过操作该突出部分,能够使保持板65位移。

图10是从底面侧观察到的图2的关节机构所使用的断续部的立体图,图11是示出图10的断续部21的框图。

断续部21使单向离合器37与大腿框架部13a之间的连接状态断续。通过该断续,将单向离合器37与大腿框架部13a之间连接,从而锁定大腿框架部13a(大腿穿戴部7)与小腿框架部15a(小腿穿戴部9)的转动。通过该锁定,这样的转动在屈膝方向上受到限制,而仅在伸展方向上允许转动。另一方面,通过将单向离合器37与大腿框架部13a之间切断,来解除锁定而在伸展方向及屈膝方向这两个方向上允许大腿框架部13a(大腿穿戴部7)与小腿框架部15a(小腿穿戴部9)的转动。

尤其是,本实施例的断续部21使离合器单元23的连接部39与第二安装部件41的突起部59之间断续,通过将两者间连接使其不能位移,来将大腿框架部13a与单向离合器37连接,并且通过将两者间切断使其能够位移,来将大腿框架部13a与单向离合器37断开。

断续部21可以是手动及电动中任一种,而在本实施例中为电动。该断续部21具备主体部69、旋转部71以及制动部73。

在主体部69内收纳有向制动部73供电的电池75、控制供电的控制器77、以及无线通信部79等。

此外,控制器77是处理器等运算装置。无线通信部79是至少能够接收信号的单元,能够以无线的方式向控制器77输入供电以及解除供电的指示。

供电以及解除供电的指示能够由被辅助者、其看护者所操作的遥控器等远程操作设备来进行。也可以在断续部21设置进行供电以及解除供电的开关,来代替无线通信部79及控制器77。

该主体部69具有与第二安装部件41卡合的第一卡合部69a。本实施例的第一卡合部69a是销,从主体部69突出而卡合在突起部59的卡合凹部59a内。此外,第一卡合部69a也可以是保持第二安装部件41的卡合爪等。在该情况下,第二安装部件41自身成为位移部。

旋转部71绕转动轴25旋转自如地支撑于主体部69,且与连接部39卡合。本实施例的旋转部71在离合器单元23的安装部45上通过第二卡合部71a安装于安装部45,且与连接部39卡合。此外,第二卡合部71a也可以是保持连接部39的连接凸缘39b的卡合爪等。

本实施例的第二卡合部71a形成为销状,在轴向上从旋转部71突出。该第二卡合部71a插通安装部45的卡合孔51b以及保持板65的卡合孔51c,前端到达连接部39的连接凸缘39b的卡合孔51a。

第二卡合部71a在与保持板65对应的轴向上的位置设有缩颈部71b,保持板65利用施力部件67的作用力与该缩颈部71b卡合而防止脱落。由此,断续部21装卸自如地安装于离合器单元23(单向离合器37)。

制动部73配置在主体部69与旋转部71之间,对旋转部71的旋转施加负荷转矩或解除。由此,制动部73相对于主体部69对旋转部71进行制动以及制动解除,使离合器单元23的突起部59相对于连接部39断续。

制动部73能够采用本申请人在日本特愿2015-42789号中提出的使用了ERG(Electrorheological gel)的电磁离合器、以及使用了摩擦板、磁性流体的电磁离合器等各种电磁离合器、制动器。

[膝踝足支具的动作]

以下,亦参照图12对膝踝足支具1的动作进行说明。此外,由于膝踝足支具1是右脚用的,所以以在右脚穿戴有膝踝足支具1的情况为例进行说明。

图12是示出关节机构3的小腿框架部15a和大腿框架部13a的动作与锁定之间的关系的简图。

当本实施例的膝踝足支具1在穿戴于被辅助者的下肢的状态下使被辅助者步行时,通过进行锁定及锁定解除,能够在被辅助者步行时进行膝盖周围的辅助,并且使步态自然。

具体而言,当被辅助者步行时,在直到右脚的脚后跟到达地面为止且在大腿框架部13a、13b(大腿穿戴部7)与小腿框架部15a、15b(小腿穿戴部9)之间伸展的过程中(图12的(A)),对大腿框架部13a与小腿框架部15a的转动进行锁定。

该锁定通过由断续部21的制动部73在旋转部71与主体部69之间对旋转部71的旋转施加负荷转矩来进行。由此,关节机构3的大腿框架部13a经由离合器单元23的突起部59、断续部21、离合器单元23的连接部39而与单向离合器37连接。

因此,单向离合器37成为与大腿框架部13a及小腿框架部15a连接的状态,锁定两者间的相对旋转而仅在伸展方向上允许旋转。

其结果,即使大腿框架部13a、13b(大腿穿戴部7)与小腿框架部15a、15b(小腿穿戴部9)之间在伸展的过程中进行锁定,也能够根据被辅助者的步行状况,能够直接使大腿框架部13a、13b(大腿穿戴部7)与小腿框架部15a、15b(小腿穿戴部9)之间在伸展方向上动作,并且能够在根据被辅助者的步态而完全伸展的状态或完全伸展的中途进行锁定。此外,根据被辅助者的不同,有时无法使膝盖完全伸展,因此有时需要在完全伸展的中途进行锁定。其中,图12的(B)~(H)中例示了完全伸展的情况。

而且,在大腿框架部13a、13b(大腿穿戴部7)与小腿框架部15a、15b(小腿穿戴部9)之间完全伸展的状态下,右脚的脚后跟到达地面,从而被辅助者能够防止右膝盖弯折,并且能够以自然的步态移至站立期(施加体重的状态)(图12的(B)~(E))。

在移至站立期后,当右脚的脚后跟从地面离开时,解除对大腿框架部13a、13b(大腿穿戴部7)与小腿框架部15a、15b(小腿穿戴部9)的转动的锁定,被辅助者的右膝盖自然地弯曲并且脚尖从地面离开,而能够移至迈步期(图12的(F)~(H))。

在移至迈步期后,在直到右脚的脚后跟到达地面为止且在大腿框架部13a、13b(大腿穿戴部7)与小腿框架部15a、15b(小腿穿戴部9)之间再次伸展的过程中,由关节机构3对大腿框架部13a与小腿框架部13b的转动进行锁定。

这样,通过对大腿框架部13a、13b(大腿穿戴部7)与小腿框架部15a、15b(小腿穿戴部9)的转动反复进行锁定及锁定解除,能够防止被辅助者膝盖弯折,并且能够以自然的步态步行。

此外,本实施例的膝踝足支具1不仅在步行时,还能够在被辅助者的大腿和小腿屈膝的坐着的状态下进行锁定,并且能够辅助大腿和小腿在站立时的伸展。

[实施例1的效果]

如上所述,本实施例的膝踝足支具1所使用的关节机构3具备:小腿框架部15a及大腿框架部13a,其通过转动轴25相互转动自如地结合;单向离合器37,其与小腿框架部15a及大腿框架部13a连接,对小腿框架部15a及大腿框架部13a之间的转动进行锁定而仅在一个方向上允许转动;以及断续部21,其使单向离合器37与大腿框架部13a之间的连接状态断续,通过由断续部21将单向离合器37与小腿框架部15a之间切断,来解除小腿框架部15a及大腿框架部13a之间的转动的锁定,从而在两个方向上允许小腿框架部15a及大腿框架部13a之间的转动。

因此,关节机构3利用断续部21将单向离合器37与大腿框架部13a之间连接,能够以仅在伸展方向上允许小腿框架部15a及大腿框架部13a之间的转动的方式进行锁定。

其结果,若在小腿框架部15a及大腿框架部13a之间伸展的过程中进行锁定,则能够直接使小腿框架部15a及大腿框架部13a之间在伸展方向上动作,并且能够在完全伸展的状态或完全伸展的中途进行锁定。

因此,关节机构3不需要复杂的控制,能够抑制变得复杂、重量增加,并且能够用简单的构造进行完全伸展的状态或完全伸展的中途的锁定。并且,在关节机构3中,由于不需要复杂的控制,所以看护者或被辅助者能够操作锁定及锁定解除。

本实施例的关节机构3具备:连接部39,其设于单向离合器37,用于连接大腿框架部13a;以及突起部59,其设于大腿框架部13a,在单向离合器37与大腿框架部13a切断时,能够根据小腿框架部15a及大腿框架部13a之间的转动而相对于连接部39位移,断续部21将连接部39与突起部59之间连接使其不能位移,从而将大腿框架部13a与单向离合器37连接。

因此,在本实施例中,能够可靠地进行大腿框架部13a与单向离合器37之间的断续。

尤其是,在本实施例中,连接部39及突起部59在与转动轴25交叉的交叉方向上分离地配置,并且能够绕转动轴25相对旋转,断续部21具备:主体部69,其具有与突起部59卡合的第一卡合部69a;旋转部71,其具有绕转动轴25旋转自如地支撑于主体部69且与连接部39卡合的第二卡合部71a;以及制动部73,其通过对旋转部71的旋转进行制动及制动解除,来进行大腿框架部13a与单向离合器37之间的断续。

因此,在本实施例中,通过旋转部71的制动部73所进行的制动及制动解除,来进行大腿框架部13a相对于单向离合器37的断续,从而能够使制动部73变得小型,进而能够实现断续部21整体的小型化。

而且,本实施例的断续部21能够在主体部69收纳制动部73、用于控制该制动部73的电池75或控制器77等,从而能够进一步实现整体的小型化。

并且,断续部21能够装卸地安装于单向离合器37,从而能够容易地进行充电等。

使用了关节机构3的膝踝足支具1具备:大腿穿戴部7,其设于关节机构3的大腿框架部13a,用于穿戴于被辅助者的大腿;以及小腿穿戴部9,其设于关节机构3的小腿框架部15a,用于穿戴于被辅助者的小腿,关节机构3锁定小腿框架部15a及大腿框架部13a之间的转动,而仅在伸展方向上允许大腿穿戴部7及小腿穿戴部9之间的转动,通过锁定的解除,在伸展方向及屈膝方向这两个方向上允许大腿穿戴部7及小腿穿戴部9之间的转动。

因此,在本实施例的膝踝足支具1中,通过在大腿穿戴部7与小腿穿戴部9之间伸展的过程中锁定转动,能够直接使大腿穿戴部7与小腿穿戴部9之间在伸展方向上动作,并且能够在完全伸展的状态或完全伸展的中途进行锁定。

而且,在大腿穿戴部7与小腿穿戴部9之间被锁定的状态下,使被辅助者的脚后跟到达地面,从而能够防止被辅助者的膝盖弯折,并且能够使其自然地移至站立期。

并且,当在站立期的期间脚后跟从地面离开时,解除对大腿穿戴部7和小腿穿戴部9的转动的锁定,被辅助者能够一边自然地弯膝一边使脚后跟从地面离开而移至迈步期。

如上所述,在本实施例的膝踝足支具1中,通过对大腿穿戴部7和小腿穿戴部9的转动反复进行锁定及锁定解除,能够通过简单的控制来防止被辅助者的膝盖弯折,并且能够使被辅助者以自然的步态步行。

并且,关节机构3所使用的关节部件19具备:小腿框架部15a及大腿框架部13a,其通过转动轴25相互转动自如地结合;单向离合器37,其与小腿框架部15a及大腿框架部13a连接,对小腿框架部15a及大腿框架部13a之间的转动进行锁定而仅在一个方向上允许转动;以及安装部45,其用于安装断续部21,该断续部21使单向离合器37与大腿框架部13a之间的连接状态断续。

因此,关节部件19只要安装断续部21就能够容易地构成关节机构3。

关节机构3所使用的离合器单元23具备:第一安装部件35及第二安装部件41,其在转动方向上与小腿框架部15a及大腿框架部13a卡合;固定块43,其将第二安装部件41装卸自如地固定于小腿框架部13a;单向离合器37,其支撑于小腿框架部13a,用于对小腿框架部15a及大腿框架部13a之间的转动进行锁定而仅在一个方向上允许转动;相对旋转部41a,其设于第二安装部件41,相对旋转自如地被支撑于单向离合器37的外周;以及安装部45,其用于安装断续部21,该断续部21使单向离合器37与大腿框架部13a的连接状态断续。

因此,离合器单元23将单向离合器37装卸自如地安装于小腿框架部15a及大腿框架部13a,从而能够容易地构成关节部件19。其结果,能够使小腿框架部15a及大腿框架部13a通用化,能够实现成本降低。并且,离合器单元23也能够在小腿框架部15a及大腿框架部13a之间后安装单向离合器37来作为关节部件19。

实施例2

图13是本发明的实施例2的关节机构的剖视图。此外,实施例2的基本构造与实施例1相同,因此在实施例2中,对与实施例1对应的结构标注相同的符号并省略重复的说明。

在本实施例中,手动地对关节机构3的断续部21进行锁定及锁定解除。其它结构与实施例1相同。

本实施例的断续部21使连接部39的连接凸缘39b与在轴向上重叠地配置的作为位移部的相对旋转部41a之间断续。该断续部21具备固定部81和可动部83。

固定部81是安装于关节部件19的安装部45的部分。固定部81形成为圆柱形状,与实施例1的旋转部71相同地设有第二卡合部71a(未图示)。并且,在固定部81设有沿轴向贯通的贯通孔81a。

可动部83相对于固定部81被支撑为沿轴向在预定范围内滑动自如。在可动部83支撑有插通固定部81的贯通孔81a的销83a。销83a根据可动部83的滑动而沿轴向移动自如。

由此,销83a以能够沿轴向移动的方式配置在安装部45的连通孔53c、连接部39的连通孔53a、以及第二安装部件41的相对旋转部41a的连通孔53b内,通过沿轴向的移动来进行单向离合器37与大腿框架部13a之间的断续。

即,若销83a被插通到安装部45的连通孔53c、连接部39的连通孔53a以及第二安装部件41的连通孔53b,则将单向离合器37与大腿框架部13a之间连接。另一方面,若销83a通过沿轴向的移动而从第二安装部件41的连通孔53b被拔出,则将单向离合器37与大腿框架部13a之间切断。

因此,在本实施例中,通过手动地使断续部21的可动部83相对于固定部81滑动,来对大腿框架部13a(大腿穿戴部7)和小腿框架部15a(小腿穿戴部9)的转动反复进行锁定及锁定解除,从而能够防止被辅助者的膝盖弯折,并且能够以自然的步态步行。

此外,可动部83也能够采用电动地滑动的结构。并且,断续部21也可以省略可动部83而构成为使销83a直接沿轴向移动。另外,断续部21也可以省略固定部81。在省略可动部83及固定部81双方的情况下,销83a成为被支撑在连通孔53a、53b、53c内的结构。

除此之外,实施例2也能够起到与实施例1相同的作用效果。

实施例3

图14是示出本发明的实施例3的关节机构所使用的断续部的框图。此外,实施例3的基本构造与实施例1相同,因此在实施例3中,对与实施例1对应的结构标注相同的符号并省略重复的说明。

在本实施例中,自动地对大腿框架部13a(大腿穿戴部7)和小腿框架部15a(小腿穿戴部9)的转动进行锁定及锁定解除。因此,在断续部21设有传感器85。

传感器85检测被辅助者的大腿的前后位置,例如能够由陀螺仪传感器、倾斜传感器等构成。此外,传感器85也可以设于大腿框架部13a。此外,传感器85也可以安装于被辅助者的大腿而并非安装于关节机构3。在该情况下,只要通过无线或有线的方式从传感器85向断续部21侧发送大腿的前后位置信息即可。

与实施例1相同,关节机构3能够电动地切换大腿框架部13a(大腿穿戴部7)和小腿框架部15a(小腿穿戴部9)的转动的锁定及锁定的解除。

而且,关节机构3基于传感器85的检测,控制器77在被辅助者的大腿位于比被辅助者的身体的重心更靠前时使断续部21的制动部73产生负荷转矩而进行锁定,在被辅助者的大腿位于比被辅助者的身体的重心更靠后时使制动部73的负荷转矩消失而进行锁定解除。

通过这样的锁定及锁定解除,能够以简单的控制及结构来自动地在被辅助者步行时进行膝盖周围的辅助,并且使步态自然。

除此之外,实施例3也能够起到与实施例1相同的作用效果。

符号说明

1—膝踝足支具(膝关节辅助装置),3—关节机构,7—大腿穿戴部,9—小腿穿戴部,13a—大腿框架部(第二转动部件),15a—小腿框架部(第一转动部件),19—关节部件,21—断续部,23—离合器单元,25—转动轴,35—第一安装部件,37—单向离合器,39—连接部,41—第二安装部件,43—固定块,45—安装部,53a、53b、53c—连通孔,59—位移部,69—主体部(断续部),69a—第一卡合部,71—旋转部,71a—第二卡合部,73—制动部,83a—销,85—传感器。

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