本發(fā)明涉及一種阻尼缸結(jié)構(gòu)，具體涉及一種用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

智能膝關(guān)節(jié)是指將微型計算機(jī)技術(shù)、智能控制技術(shù)應(yīng)用到膝關(guān)節(jié)阻尼器的控制上，使膝關(guān)節(jié)的力矩可以隨著步行速度、關(guān)節(jié)角度變化而自動調(diào)整，從而使步態(tài)的對稱性和跟隨性更接近健康人。液壓以及氣壓智能膝關(guān)節(jié)均是通過微處理器驅(qū)動電機(jī)來調(diào)節(jié)阻尼缸內(nèi)部閥門開度大小，來實現(xiàn)阻尼的調(diào)整。液壓阻尼器因其在體積較小時仍可以提供很強(qiáng)的阻尼，可有效保證支撐相的穩(wěn)定性，多用于單軸膝關(guān)節(jié)。且液壓阻尼力隨著液壓油流動速度的變化呈現(xiàn)出不同的性質(zhì)，流速較慢即層流時阻尼與速度呈線性，流速大即湍流時則阻尼的增大呈非線性，此種性質(zhì)使得不同速度下擺動相膝關(guān)節(jié)阻尼力的調(diào)整可通過改變液壓油通流面積進(jìn)而改變液壓油流速制造湍流實現(xiàn)阻尼力矩的快速適應(yīng)與控制，對膝關(guān)節(jié)擺動相生理步態(tài)的獲得十分有益，因此單軸膝關(guān)節(jié)液壓阻尼器結(jié)構(gòu)的設(shè)計對于下肢假肢高性能的實現(xiàn)具有重要意義。

目前，國內(nèi)用于智能膝關(guān)節(jié)液壓阻尼缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計較少，現(xiàn)有的一些阻尼缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜且難以加工，而且其彎曲以及伸展無法獨(dú)立調(diào)節(jié)，相互之間存在一定的影響。另外，現(xiàn)有的可以相互調(diào)節(jié)伸展與彎曲的阻尼缸結(jié)構(gòu)中，針閥結(jié)構(gòu)使得電機(jī)承受很大的軸向載荷，調(diào)節(jié)過程中容易失步及無法到達(dá)指定位置，嚴(yán)重影響膝關(guān)節(jié)阻尼調(diào)節(jié)的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供了一種用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)，具有這樣的特征，包括：缸部，具有缸體以及沿該缸體的外壁設(shè)置的兩個液壓油通道，每個液壓油通道在靠近缸體的底端的一側(cè)設(shè)置有單向閥以及與該單向閥垂直的扇形流量調(diào)節(jié)閥體；彈簧組件，具有助伸彈簧以及用于容納該助伸彈簧的彈簧殼，彈簧殼與缸體的底端連接；活塞組件，設(shè)置在缸體內(nèi)，一端與缸體的上端連接，另一端與助伸彈簧連接，活塞組件在缸體內(nèi)進(jìn)行上下運(yùn)動；以及兩個電機(jī)，固定在彈簧殼的外壁上，通過聯(lián)軸器分別與扇形流量調(diào)節(jié)閥體連接。

在本發(fā)明提供的用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)中，還可以具有這樣的特征：其中，缸體的上端設(shè)置有缸體上蓋，活塞組件具有活塞桿以及套設(shè)在該活塞桿的活塞，活塞桿的上端穿過缸體上蓋與連接架連接，下端穿過缸體的底端與助伸彈簧連接，活塞在缸體內(nèi)進(jìn)行上下運(yùn)動。

在本發(fā)明提供的用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)中，還可以具有這樣的特征：其中，活塞桿通過密封環(huán)與缸體上蓋以及缸體的底端進(jìn)行密封。

在本發(fā)明提供的用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)中，還可以具有這樣的特征：其中，扇形流量調(diào)節(jié)閥體包括呈圓臺狀的上部分以及與該上部分連接的呈圓柱狀的下部分，上部分具有扇形缺口，該扇形缺口貫穿整個上部分且向下延伸至下部分的預(yù)定位置處，該預(yù)定位置的下方設(shè)置有讓聯(lián)軸器穿過的通孔。

在本發(fā)明提供的用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)中，還可以具有這樣的特征：其中，扇形缺口的角度為85～95°。

在本發(fā)明提供的用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)中，還可以具有這樣的特征：其中，電機(jī)可以為步進(jìn)電機(jī)或旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

發(fā)明的作用與效果

根據(jù)本發(fā)明所涉及的用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)，因為在兩個液壓油通道中分別設(shè)置了單向閥、扇形流量調(diào)節(jié)閥體以及與扇形流量調(diào)節(jié)閥體連接的電機(jī)，所以，本發(fā)明的智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)可以有效避免作用于電機(jī)的軸向載荷，不會造成因載荷過大引起的電機(jī)失步及阻尼調(diào)節(jié)失敗的問題，進(jìn)一步地兩個扇形流量調(diào)節(jié)閥體的設(shè)置可實現(xiàn)獨(dú)立調(diào)節(jié)彎曲阻尼以及獨(dú)立調(diào)節(jié)伸展阻尼；再者，本發(fā)明的智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)精巧且易于加工。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例中用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸的剖視圖；

圖2是本發(fā)明的實施例中用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸的剖視圖；

圖3是本發(fā)明的實施例中扇形流量調(diào)節(jié)閥體的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖4是本發(fā)明的實施例中扇形流量調(diào)節(jié)閥體所處的各個狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)作具體闡述。

圖1是本發(fā)明的實施例中用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸的剖視圖。

如圖1所示，用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)100包括缸部10、彈簧組件20、活塞組件30、電機(jī)40以及電機(jī)50。

缸部10具有一個缸體11以及沿缸體11的外壁設(shè)置的兩個液壓油通道12、13。

缸體11的上端設(shè)置有缸體上蓋111。在本實施例中，缸體11與缸體上蓋111的連接方式為螺紋連接。

圖2是本發(fā)明的實施例中用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸的剖視圖。

如圖2所示，液壓油通道12在靠近缸體11的低端的一側(cè)設(shè)置有單向閥121以及與單向閥121垂直的扇形流量調(diào)節(jié)閥體122。

圖3是本發(fā)明的實施例中扇形流量調(diào)節(jié)閥體的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖3所示，扇形流量調(diào)節(jié)閥體122包括上下兩部分，上部分成圓臺狀，下部分成圓柱狀。

上部分具有85～95°的扇形缺口，該扇形缺口貫穿整個上部分且向下延伸至下部分的預(yù)定位置處，在預(yù)定位置的下方設(shè)置有橫向貫穿整個下部分的通孔1221。在本實施例中，扇形缺口的角度為90°，預(yù)定位置為下部分的中間位置，扇形流量調(diào)節(jié)閥體122可在電機(jī)40的帶動下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)扇形流量調(diào)節(jié)閥體122的扇形缺口與液壓油通道重合時，可以使液壓油管道12中的液壓油流通。

液壓油通道13與液壓油通道12的結(jié)構(gòu)相似。在本實施例中，以液壓油通道12為例進(jìn)行詳細(xì)闡述。

彈簧組件20包括助伸彈簧21以及容納助伸彈簧21的彈簧殼22，彈簧殼22與缸體11的底端連接。

活塞組件30具有活塞桿31以及套設(shè)在活塞桿上的活塞32。

活塞桿31一端穿過缸體上蓋111與連接架連接，另一端穿過缸體11的底端與助伸彈簧21連接?；钊麠U31通過密封環(huán)與缸體上蓋111以及缸體11的下端進(jìn)行密封。在本實施例中，連接架可以根據(jù)人體運(yùn)動將活塞桿31進(jìn)行上下運(yùn)動。

活塞32在缸體11內(nèi)進(jìn)行上下運(yùn)動。在本實施例中，活塞32在缸體上蓋111與缸體11的底端之間進(jìn)行上下運(yùn)動。

電機(jī)40與聯(lián)軸器41連接，通過聯(lián)軸器41與扇形流量調(diào)節(jié)閥體12連接，由電機(jī)40驅(qū)動聯(lián)軸器41并帶動扇形流量調(diào)節(jié)閥體12進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，電機(jī)40可以為步進(jìn)電機(jī)或旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在本實施例中，聯(lián)軸器41通過通孔1221將扇形流量調(diào)節(jié)閥體與電機(jī)40連接在一起，電機(jī)40為旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

電機(jī)50與電機(jī)40結(jié)構(gòu)與功能相似，以電機(jī)40為例進(jìn)行詳細(xì)闡述。

圖4是本發(fā)明的實施例中扇形流量調(diào)節(jié)閥體所處的各個狀態(tài)示意圖。

如圖4a所示，扇形流量調(diào)節(jié)閥體122在電機(jī)40的旋轉(zhuǎn)電動下，扇形缺口與液壓油通道12相重合時，液壓油可以在液壓油通道12內(nèi)流通，同理，液壓油通道13內(nèi)的扇形流量調(diào)節(jié)閥體在電機(jī)50的旋轉(zhuǎn)帶動下與液壓油通道13重合，液壓油在液壓油通道13內(nèi)流通。

如圖4b所示，扇形流量調(diào)節(jié)閥體122旋轉(zhuǎn)45°時，液壓油通道13內(nèi)的扇形流量調(diào)節(jié)閥體與液壓油通道13重合時的狀態(tài)。、

如圖4c所示，扇形流量調(diào)節(jié)閥體122的扇形缺口與液壓油通道12錯開處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓油通道13內(nèi)的扇形流量調(diào)節(jié)閥體與液壓油通道13重合時的狀態(tài)。

如圖4d所示，液壓油通道12、13內(nèi)的扇形流量調(diào)節(jié)閥體的扇形缺口均與液壓油通道12、13錯開處于關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)智能膝關(guān)節(jié)彎曲運(yùn)動時，活塞桿31在活塞32的帶動下向下運(yùn)動，活塞桿31壓縮助伸彈簧21進(jìn)行儲能，液壓油通道13內(nèi)的單向閥關(guān)閉，液壓油從液壓油通道12中向上流動，旋轉(zhuǎn)電機(jī)40通過聯(lián)軸器41帶動扇形流量調(diào)節(jié)閥體122進(jìn)行轉(zhuǎn)動，改變扇形缺口與液壓油通道12的重合面積，進(jìn)而改變液壓油的流通面積，使得智能膝關(guān)節(jié)彎曲時所受的阻尼力的改變。

當(dāng)智能膝關(guān)節(jié)伸展運(yùn)動時，活塞桿31向上運(yùn)動，同時助伸彈簧21儲存的能量得到釋放，為活塞桿31向上運(yùn)動提供助力，單向閥121關(guān)閉，液壓油從液壓油通道13向下運(yùn)動，旋轉(zhuǎn)電機(jī)50通過聯(lián)軸器帶到液壓油通道13內(nèi)的扇形流量調(diào)節(jié)閥體進(jìn)行轉(zhuǎn)動，改變扇形缺口與液壓油通道13的重合面積，進(jìn)而改變液壓油的流通面積，使得智能膝關(guān)節(jié)彎伸展時所受的阻尼力的改變。

實施例的作用與效果

根據(jù)本實施例所涉及的用于智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)，因為在兩個液壓油通道中分別設(shè)置了單向閥、扇形流量調(diào)節(jié)閥體以及與扇形流量調(diào)節(jié)閥體連接的電機(jī)，所以，本發(fā)明的智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)可以有效避免作用于電機(jī)的軸向載荷，不會造成因載荷過大引起的電機(jī)失步及阻尼調(diào)節(jié)失敗的問題，進(jìn)一步地兩個扇形流量調(diào)節(jié)閥體的設(shè)置可實現(xiàn)獨(dú)立調(diào)節(jié)彎曲阻尼以及獨(dú)立調(diào)節(jié)伸展阻尼；再者，本發(fā)明的智能膝關(guān)節(jié)的扇形口式流量調(diào)節(jié)阻尼缸結(jié)構(gòu)精巧且易于加工。

本實施例中的阻尼缸結(jié)構(gòu)中采用了旋轉(zhuǎn)電機(jī)代替了直線電機(jī)，提高了阻尼控制準(zhǔn)確程度，同時實現(xiàn)了用小型電機(jī)完成膝關(guān)節(jié)阻尼的大幅度調(diào)節(jié)。

上述實施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。