[发明专利]置于小臂空腔的蜗轮自锁式假肢肘关节

说明书

本发明公开了一种蜗轮自锁式假肢肘关节机械结构。本发明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。本发明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。

技术领域

本发明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，对假肢手的发明阐述较多，而关于假肢肘关节的发明极少。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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明具有如下技术优势：