CN114260883A - 一种膝关节助力器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及物流运输辅助器械领域，尤其涉及一种膝关节助力器，包括：大腿支撑架、小腿支撑架、扭簧、拉压弹簧、大腿捆绑件、小腿捆绑件和助力转换开关；大腿捆绑件与大腿支撑架的上端连接，小腿捆绑件与小腿支撑架的下端连接；大腿支撑架的下端与小腿支撑架的上端通过铰接轴铰接；扭簧套装至铰接轴上，扭簧的上端扭臂朝向上方延伸；扭簧的下端扭臂朝向下方延伸，并且与小腿支撑架的外壁固定连接；拉压弹簧被压缩至拉压弹簧安置槽内；助力转换开关与大腿支撑架滑动连接，并且助力转换开关具有朝向下方开设的扭臂插孔，以容纳扭簧的上端扭臂。本申请可以减少物体搬运对膝关节的负重影响，有效地保护物体搬运者的膝关节。

Description

一种膝关节助力器

技术领域

本申请涉及物流运输辅助器械领域，尤其涉及一种膝关节助力器。

背景技术

膝关节是人体在运动过程中所受冲击最大的关节，尤其是在搬运重物上下楼梯过程中。长时间的重物搬运会严重损伤膝关节，使得膝关节变得很脆弱，更加容易受伤，从而导致膝关节负重的能力大大减小。在实际物流运输中，对于缺少电梯的老旧小区，快递员通常需要搬运重物进行上下楼梯，在没有外界设备干预下，快递员膝关节负重会大幅度增大，长时间会严重损伤其膝关节。此外，受到人体膝关节承重能力的限制，一般的大件运输往往需要多名快递员合作搬运，这样还大大增加了运输成本。

因此，如何减少物体搬运对膝关节的负重影响，有效地保护物体搬运者的膝关节，是目前本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种膝关节助力器，以减少物体搬运对膝关节的负重影响，有效地保护物体搬运者的膝关节。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种膝关节助力器，包括：大腿支撑架、小腿支撑架、扭簧、拉压弹簧、大腿捆绑件、小腿捆绑件和助力转换开关；其中，大腿捆绑件与大腿支撑架的上端连接，小腿捆绑件与小腿支撑架的下端连接；大腿支撑架的下端与小腿支撑架的上端在水平方向上通过铰接轴铰接；扭簧套装至铰接轴上，并且位于大腿支撑架的内侧和小腿支撑架的外侧；扭簧的上端扭臂朝向大腿支撑架的上端方向延伸；扭簧的下端扭臂朝向小腿支撑架的下端方向延伸，并且与小腿支撑架的外壁固定连接；大腿支撑架的下端的内侧具有向其内凹的圆弧状的拉压弹簧安置槽，该拉压弹簧安置槽位于扭簧的外侧，并且其上端封闭有限位壁，其下端敞口；小腿支撑架的上端具有向外侧凸出的拉压弹簧限位块，拉压弹簧限位块位于扭簧的外侧，并且封闭至拉压弹簧安置槽的下端敞口处；拉压弹簧被压缩至拉压弹簧安置槽内；助力转换开关与大腿支撑架滑动连接，并且助力转换开关朝向下方滑动，扭簧的上端扭臂***至助力转换开关朝向下方开设的扭臂插孔中，以固定锁死扭簧；助力转换开关朝向上方滑动，扭簧上端扭臂从助力转换开关的扭臂插孔中伸出，以分离解锁扭簧。

如上所述的膝关节助力器，其中，优选的是，大腿支撑架的下端向内侧延伸有贯通内外侧的铰接管，小腿支撑架的上端向外侧延伸有贯通内外侧的铰接管；铰接轴的尾部从内侧穿入小腿支撑架的铰接管，从外侧穿出大腿支撑架的铰接管，并且铰接轴的头部卡至小腿支撑架的内侧，铰接轴的尾部与紧固螺母固定连接。

如上所述的膝关节助力器，其中，优选的是，在小腿支撑架的上端向外侧延伸有圆形状的保护壁，保护壁包围至扭簧的外周；保护壁的一部分的高度低于保护壁的另一部分的高度，高度较低的部分保护壁与拉压弹簧安置槽的底部对应，从而将拉压弹簧与扭簧分割开来。

如上所述的膝关节助力器，其中，优选的是，拉压弹簧限位块固定在高度较高的部分保护壁的外侧壁上，并且与高度较低的部分保护壁连接。

如上所述的膝关节助力器，其中，优选的是，在大腿支撑架的内侧具有向内延伸的POM过渡环，POM过渡环包围在扭簧的外周，并且位于小腿支撑架的保护壁的内侧；在小腿支撑架的外侧与高度较低的部分保护壁之间形成的空间内设置有弹簧POM衬垫。

如上所述的膝关节助力器，其中，优选的是，助力转换开关包括：开关前盖、开关滑块、开关底板和按钮；大腿支撑架上具有上下延伸并且贯通内外两侧的第一滑动长孔，开关前盖上具有上下延伸并且贯通内外两侧的第二滑动长孔，开关前盖固定至大腿支撑架的外侧，并且第二滑动长孔与第一滑动长孔对应；开关底板具有贯通上下滑动槽，开关滑块的下端具有向上凹的扭臂插孔，开关滑块位于滑动槽内，与开关底板滑动连接；开关底板固定至大腿支撑架的内侧，并且使滑动槽朝向大腿支撑架；按钮的后端固定于开关滑块的前侧，按钮的前端依次穿过第一滑动长孔和第二滑动长孔向外伸出。

如上所述的膝关节助力器，其中，优选的是，开关滑块的部分伸出至第一滑动长孔中。

如上所述的膝关节助力器，其中，优选的是，助力转换开关还包括：移动轴和复位弹簧；其中，移动轴的后端固定于开关滑块的前侧，移动轴具有开口朝向前端的移动腔，复位弹簧放置于移动腔内，按钮的后端伸入移动腔，与复位弹簧接触；第二滑动长孔的上端和下端比第二滑动长孔的中间段宽，按钮的后端比按钮的中间段宽，并且按钮的后端比第二滑动长孔的上端和下端均宽，按钮的中间段比按钮的前端宽，并且按钮的中间段比第二滑动长孔的上端和下端均窄，比第二滑动长孔的中间段宽。

如上所述的膝关节助力器，其中，优选的是，在移动轴上还具有前后方向延伸的插槽，在按钮的后端具有轴向延伸的导轨，导轨与插槽滑动配合。

如上所述的膝关节助力器，其中，优选的是，助力转换开关还包括：ABS打印盖和ABS打印钮；ABS打印盖具有第三滑动长孔，ABS打印钮上具有按钮孔；ABS打印盖扣于开关前盖上，并且第二滑动长孔与第三滑动长孔相对应，ABS打印钮位于ABS打印盖的外侧，按钮的前端穿过按钮孔。

相对上述背景技术，本申请所提供膝关节助力器，可以减少物体搬运对膝关节的负重影响，有效地保护物体搬运者的膝关节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A是本申请实施例提供的膝关节助力器处于直立状态下的主视图；

图1B是本申请实施例提供的膝关节助力器处于直立状态下的侧视图；

图2A是本申请实施例提供的膝关节助力器处于弯曲状态下的主视图；

图2B是本申请实施例提供的膝关节助力器处于弯曲状态下的侧视图；

图3是本申请实施例提供的膝关节助力器的“关节”的***图；

图4是本申请实施例提供的膝关节助力器的大腿支撑架的示意图；

图5是本申请实施例提供的膝关节助力器的“关节”的示意图；

图6是本申请实施例提供的膝关节助力器的小腿支撑架的示意图；

图7A是本申请实施例提供的膝关节助力器的拉压弹簧初始位置的示意图一；图7B是本申请实施例提供的膝关节助力器的拉压弹簧初始位置的示意图二；

图8A是本申请实施例提供的膝关节助力器的拉压弹簧压缩位置的示意图一；

图8B是本申请实施例提供的膝关节助力器的拉压弹簧压缩位置的示意图二；

图9A是本申请实施例提供的膝关节助力器的助力转换开关的示意图一；

图9B是本申请实施例提供的膝关节助力器的助力转换开关的示意图二；

图10A是本申请实施例提供的膝关节助力器处于非助力状态的示意图一；

图10B是本申请实施例提供的膝关节助力器处于非助力状态的示意图二；

图11A是本申请实施例提供的膝关节助力器处于助力状态的示意图一；

图11B是本申请实施例提供的膝关节助力器处于助力状态的示意图二；

图12是本申请实施例提供的膝关节助力器状态转换的示意图；

图13是本申请实施例提供的膝关节助力器的ABS打印件的示意图；

图14是本申请实施例提供的膝关节助力器的状态转换过程图；

图15是本申请实施例提供的膝关节助力器的竖直状态和弯曲状态转换示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1至图3所示，本申请提供了一种膝关节助力器，包括：大腿支撑架110、小腿支撑架120、扭簧130、拉压弹簧140、大腿捆绑件150、小腿捆绑件160、助力转换开关170。

其中，大腿捆绑件150与大腿支撑架110的上端连接，小腿捆绑件160与小腿支撑架120的下端连接。

作为一个例子，大腿捆绑件150与大腿支撑架110固定连接，小腿捆绑件160与小腿支撑架120固定连接。具体的，可以是在大腿支撑架110的上端开设有贯穿内外两侧的大腿固定孔，通过铆钉穿过大腿固定孔和大腿捆绑件150，将大腿捆绑件150固定至大腿支撑架110的内侧；另外，可以是在小腿支撑架120的下端开设有贯穿内外两侧的小腿固定孔，通过铆钉穿过小腿固定孔和小腿捆绑件160，将小腿捆绑件160固定至小腿支撑架120的内侧。这里所说的内侧指的是靠近腿的一侧，而外侧指的是远离腿的一侧，如图3中所示的A方向为内侧，相反的方向为外侧；这里所说的上是指朝向人体头部的方向，而下是指朝向人体脚部的方向，如图3中所示的B方向为上，相反的方向为下。

作为又一个例子，大腿捆绑件150的一端固定于大腿支撑架110上，大腿捆绑件150的另一端设置有魔术贴(图中未示出)，以在大腿捆绑件150绕至穿戴者的大腿上后，通过魔术贴将膝关节助力器捆绑在大腿上；小腿捆绑件160的一端固定于小腿支撑架120上，小腿捆绑件160的另一端设置有魔术贴，以在小腿捆绑件160捆绑至穿戴者的小腿上后，通过魔术贴将膝关节助力器捆绑在小腿上。

为保证膝关节助力器在穿戴使用过程中始终保持正常工作姿态，根据本申请的实施例还提供了腰部承重结构，其主要包括腰部承重带与承重吊带两部分，使用承重吊带将腰部承重带与左右腿的膝关节助力器连接起来，而腰部承重带捆绑在穿戴者腰部，这样就可以通过这种腰部承重结构来牵扯着膝关节助力器，以此来抵消助力器重力，从而避免了膝关节助力器因其自重而出现的下滑现象。

本申请中的膝关节助力器还可以包括：腰部承重件180和承重吊带190；其中，腰部承重件180用于缠绕至穿戴者的腰部；承重吊带190的一端固定于大腿捆绑件150上，优选的，承重吊带190与大腿支撑架110的上端相对，以保证承重吊带190位于穿戴者的外侧；承重吊带190的另一端固定于腰部承重件180上。为了给穿戴者提供较好的使用体验，腰部承重件180的内部还设置有柔性衬垫(图中未示出)。

大腿支撑架110用于与穿戴者下肢的大腿对应贴合，小腿支撑架120用于与穿戴者下肢的小腿对应贴合。如图3所示，大腿支撑架110的下端与小腿支撑架120的上端在水平方向上通过铰接轴210铰接，从而使得大腿支撑架110和小腿支撑架120可以绕着铰接轴210定轴转动。也就是说，大腿支撑架110与小腿支撑架120的铰接轴210的延伸方向与大腿支撑架110的延伸方向以及小腿支撑架120的铰接方向垂直，从而大腿支撑架110的下端和小腿支撑架120的上端形成了“关节”，进而可以随着人体的膝关节的运动而进行运行。

作为又一个例子，如图4、图5和图6所示，大腿支撑架110的下端向内侧延伸有贯通内外侧的铰接管111，小腿支撑架120的上端向外侧延伸有贯通内外侧的铰接管121，铰接轴210穿入大腿支撑架110的铰接管111和小腿支撑架120的铰接管121中，从而实现大腿支撑架110的下端与小腿支撑架120的上端的铰接。为了保证铰接轴210的稳定，铰接轴210的尾部从内侧穿入小腿支撑架120的铰接管121，从外侧穿出大腿支撑架110的铰接管110，并且铰接轴210的头部卡至小腿支撑架120的内侧，铰接轴210的尾部与紧固螺母220固定连接。

为了避免大腿支撑架110与小腿支撑架120形成的“关节”影响人体膝关节的运动，大腿支撑架110从其中部向外侧弯折，再向下延伸，从而为大腿支撑架110与小腿支撑架120形成的“关节”提供了更大的空间。这里所说的“中部”指的是大腿支撑架110的上端与下端之间的位置，并非一定是大腿支撑架110的上端和下端中间的位置。

扭簧130套装至铰接轴210上，并且位于大腿支撑架110的内侧和小腿支撑架120的外侧；扭簧130的上端扭臂131朝向大腿支撑架110的上端方向延伸，以用于和助力转换开关170连接；扭簧130的下端扭臂132朝向小腿支撑架120的下端方向延伸，并且与小腿支撑架120的外壁固定连接。通过扭簧130为大腿支撑架110与小腿支撑架120之间角度发生变化时提供复位力矩，以此来使得膝关节助力器为穿戴者的膝关节提供助力。

作为一个例子，小腿支撑架120的外壁固定有朝向外侧延伸的扭臂固定件230，扭簧130的下端扭臂132卡至扭臂固定件230的卡装面，以将扭簧130的下端扭臂132与小腿支撑架120的外壁固定连接，其中，扭臂固定件230的卡装面的延伸方向与小腿支撑架120的延伸方向相同。为了保证扭臂固定件230对扭簧130的下端扭臂132的固定较为稳定，扭臂固定件230的卡装面上具有凹形卡装槽，并且凹形卡装槽的延伸方向与小腿支撑架120的延伸方向相同，以容纳扭簧130的下端扭臂132，更好的固定扭簧130的下端扭臂132。

在上述基础上，由于穿戴者的大腿和小腿处于相互直立状态下，扭簧130是不存在复位力矩的，而大腿和小腿处于相互弯曲状态下，扭簧130是存在复位力矩的，所以会导致本申请的膝关节助力器的复位力矩出现断层现象，从而影响其助力效果。

基于此，本申请中，在大腿支撑架110的下端的内侧设置有向其内凹的圆弧状的拉压弹簧安置槽112，该拉压弹簧安置槽112位于扭簧130的外侧，并且其上端封闭有限位壁1121(如图4和图5所示)，其下端敞口；在小腿支撑架120的上端设置有向外侧凸出的拉压弹簧限位块240，该拉压弹簧限位块240位于扭簧130的外侧，并且该拉压弹簧限位块240封闭至拉压弹簧安置槽112的下端敞口处；拉压弹簧140被压缩至拉压弹簧安置槽112内(如图7A至图8B所示)，也就是说拉压弹簧140的一端与拉压弹簧安置槽112上端的限位壁1121接触，拉压弹簧140的另一端与拉压弹簧限位块240接触，并且保证拉压弹簧140在使用过程中一直工作在压缩状态，以提供预紧力矩，且穿戴者站立时(即大腿和小腿处于相互直立状态下)，依旧可以提供助力效果，保证膝关节助力器在使用过程中可以持续提供助力效果。

由于限位壁1121和拉压弹簧限位块240的相互限制，从而可以限制了大腿支撑架110和小腿支撑架120之间相对转动的角度方向，保证膝关节助力器正关节运动，进而避免了膝关节助力器出现反关节运动，防止了对穿戴者的膝关节造成二次伤害。

为了避免拉压弹簧140和扭簧130相互接触影响，拉压弹簧安置槽112的底部高于大腿支撑架110的下端的内侧壁，从而通过较高的拉压弹簧安置槽112对扭簧130的位置起到限制作用。

为了从周向对扭簧130进行保护，在小腿支撑架120的上端向外侧延伸有圆形状的保护壁122，保护壁122包围至扭簧130的外周。另外，保护壁122的一部分的高度低于保护壁122的另一部分的高度，高度较低的部分保护壁与拉压弹簧安置槽112的底部对应，从而将拉压弹簧140与扭簧130分割开来。在上述基础上，拉压弹簧限位块240固定在高度较高的部分保护壁122的外侧壁上，并且与高度较低的部分保护壁连接。在本申请中，优选的拉压弹簧限位块240通过螺钉固定至高度较高的部分保护壁上，当然也可以用其他的固定方式。

为了减小大腿支撑架110和小腿支撑架120之间的接触摩擦系数，在大腿支撑架110的内侧具有向内延伸的POM(聚甲醛)过渡环250，POM过渡环250包围在扭簧130的外周，并且位于小腿支撑架120的保护壁122的内侧，以避免大腿支撑架110和小腿支撑架120之间的直接接触。优选的，POM过渡环250为台阶环，其大端与大腿支撑架110的内侧接触，其台阶面与保护壁122接触。为了便于安装，在POM过渡环250上开设有轴向延伸的上安装槽和下安装槽，扭簧130的上端扭臂131由上安装槽向上伸出，扭簧130的下端扭臂132由下安装槽向下伸出。

进一步地，在小腿支撑架120的外侧与高度较低的部分保护壁之间形成的空间内设置有弹簧POM衬垫260，优选的，弹簧POM衬垫260的形状为圆弧状，以避免大腿支撑架110和小腿支撑架120之间的直接接触。

助力转换开关170与大腿支撑架110滑动连接，并且助力转换开关170朝向下方滑动，扭簧130的上端扭臂131***至助力转换开关170朝向下方开设的扭臂插孔中，以固定锁死扭簧130，从而使扭簧130可以吸能，提供复位力矩，进而使得膝关节助力器处于助力状态；助力转换开关170朝向上方滑动，扭簧130的上端扭臂131从助力转换开关170的扭臂插孔中伸出，以分离解锁扭簧130，从而扭簧130不能够再吸能，不能提供复位力矩，进而使得膝关节助力器处于非助力状态。正是由于本申请的膝关节助力器可以在非助力状态和助力状态之间转换，扭簧130仅在助力状态时储能，而在非助力状态时不进行储能，因此本申请的扭簧130可以采用高强度扭簧，以获取较大的助力力矩，从而使得本申请的膝关节助力器可以适用于搬运重物的穿戴者(例如：快递员)，有效地对搬运重物的穿戴者的膝关节提供助力，削弱了穿戴者在搬运重物过程中膝关节所受的冲击尖峰，使得穿戴者膝关节所受载荷趋于平稳，起到保护膝关节的作用，同时也可以增加穿戴者的实际运输负重上限，并且本申请还避免了繁琐的反复穿脱膝关节助力器，减少了穿戴者的工作量。

作为一个例子，如图3、图9A和图9B，助力转换开关170包括：开关前盖171、开关滑块172、开关底板173和按钮174。其中，大腿支撑架110上具有上下延伸并且贯通内外两侧的滑动长孔113(如图4所示)，开关前盖171上具有上下延伸并且贯通内外两侧的滑动长孔1711，开关前盖171固定至大腿支撑架110的外侧，例如：开关前盖171上具有固定孔1712，螺钉穿过固定孔1712固定至大腿支撑架110的外侧，并且开关前盖171的滑动长孔1711与大腿支架110的滑动长孔113对应；开关底板173具有贯通上下滑动槽1731，开关滑块172的下端具有向上凹的扭臂插孔1721，用于容纳扭簧130的上端扭臂131；开关滑块172位于滑动槽1731内，与开关底板173滑动连接；开关底板173固定至大腿支撑架110的内侧，例如：开关底板173上具有固定孔1732，螺钉穿过固定孔1732固定至大腿支撑架110的内侧，并且使得滑动槽1731朝向大腿支撑架110；按钮174的后端固定于开关滑块172的前侧，按钮174的前端依次穿过大腿支撑架110的滑动长孔113和开关前盖171的滑动长孔1711向外伸出，以便于穿戴者通过操作按钮174实现膝关节助力器的助力状态与非助力状态的转换。

优选的，开关滑块172的部分伸出至大腿支撑架110的滑动长孔113中，从而通过大腿支撑架110的滑动长孔113限制开关滑块172的向上和向下的极限位置。再优选的，为了保证开关滑块172的稳定性，开关底板173的滑动槽1731内具有上下延伸的导槽1733，开关滑块172上具有上下延伸的导轨1722，导轨1722与导槽1733滑动配合。进一步地，滑动槽1731的两个侧面均具有一个导槽1733，开关滑块172的两个侧面也均具有一个导轨1722，通过两个导槽1733和两个导轨1722的滑动配合，使得开关滑块172更为稳定。

在上述基础上，助力转换开关170还包括：移动轴175和复位弹簧176；其中，移动轴175的后端固定于开关滑块172的前侧，移动轴175具有开口朝向前端的移动腔1751，复位弹簧176放置于移动腔1751内，按钮174的后端伸入移动腔1751，与复位弹簧176接触。开关前盖171的滑动长孔1711的上端和下端比滑动长孔1711的中间段宽，按钮174的后端比按钮174的中间段宽，并且按钮174的后端比滑动长孔1711的上端和下端均宽，以保证按钮174不能从比滑动长孔1711脱离；按钮174的中间段比按钮174的前端宽，并且按钮174的中间段比滑动长孔1711的上端和下端均窄，比滑动长孔1711的中间段宽，以使按钮174位于滑动长孔1711的上端和下端时，在复位弹簧176的作用下，按钮174的中间段穿出滑动长孔1711的上端和下端，从而将按钮174卡在滑动长孔1711的上端和下端，而使按钮174位于滑动长孔1711的中间段时，复位弹簧176被压缩，按钮174的中间段被卡在开关前盖171的内侧，仅有按钮174的前端伸出滑动长孔1711的中间段。

在这种情况下，按钮174卡在滑动长孔1711的上端时，扭簧130的上端扭臂131从开关滑块172的扭臂插孔1721中伸出，将膝关节助力器保持在非助力状态(如图10A和图10B所示)；按钮174卡在滑动长孔1711的下端时，扭簧130的上端扭臂131***至开关滑块172的扭臂插孔1721中，将膝关节助力器保持在助力状态(如图11A和图11B所示)。按钮174在滑动长孔1711的中间段由上向下滑动时，扭簧130的上端扭臂131逐渐伸入开关滑块172的扭臂插孔1721，将膝关节助力器由非助力状态转换为助力状态(如图12所示)；按钮174在滑动长孔1711的中间段由下向上滑动时，扭簧130的上端扭臂131逐渐从开关滑块172的扭臂插孔1721中伸出，将膝关节助力器由助力状态转换为非助力状态(如图12所示)。

另外，为了限位按钮174的周向位置，在移动轴175上还具有前后方向延伸的插槽1752，在按钮174的后端具有轴向延伸的导轨1741，导轨1741与插槽1752滑动配合，以限制按钮174与移动轴175的相对位置，从而限制了按钮174的周向转动。

此外，为了便于手动滑动开关滑块172，本申请中的助力转换开关170还包括：ABS打印盖177和ABS打印钮178(如图3和图13所示)；ABS打印盖具有滑动长孔1771，ABS打印钮178上具有按钮孔1781；ABS打印盖177扣于开关前盖171上，并且滑动长孔1771与滑动长孔1711相对应，ABS打印钮178位于ABS打印盖177的外侧，按钮174的前端穿过按钮孔1781。

使用本申请的膝关节助力器时，大腿支撑架110通过大腿捆绑件150捆绑至人体下肢的大腿上，小腿支撑架120通过小腿捆绑件160捆绑至人体下肢的小腿上，而大腿支撑架110和小腿支撑架120铰接形成的“关节”对准人体膝关节。膝关节助力器100可以处于三个工作状态，分别是：非助力状态、转换状态和助力状态。

如图14和图15所示，当助力转换开关170远离大腿支撑架110和小腿支撑架120形成的“关节”时，扭簧130的上端扭臂131从助力转换开关170的扭臂插孔1721中脱离，从而释放扭簧130的扭臂的自由度，使得膝关节助力器处于非助力状态，此时为了保持非助力状态，避免助力转换开关170发生不必要的位移，按钮174卡在开关前盖171的滑动长孔1711的上端。当助力转换开关170由远离大腿支撑架110和小腿支撑架120形成的“关节”，逐渐变化为靠近大腿支撑架110和小腿支撑架120形成的“关节”时，扭簧130的上端扭臂131逐渐伸入助力转换开关170的扭臂插孔1721中，此时膝关节助力器处于由非助力状态到助力状态之间转换状态，此时按钮174位于开关前盖171的滑动长孔1711的中间段。当助力转换开关170靠近大腿支撑架110和小腿支撑架120形成的“关节”时，扭簧130的上端扭臂131***至助力开关170的扭臂插孔1721中，从而限制扭簧130的扭臂发生位移转动，使得膝关节助力器处于助力状态，此时为了保持助力状态，避免助力转换开关170发生不必要的位移，按钮174卡在开关前盖171的滑动长孔1711的下端。

处于非助力状态下，扭簧130均处于自由状态，不存储能量，因此在此状态下穿戴者可以正常行走，避免了膝关节助力器影响穿戴者正常行走。而处于助力状态下，当穿戴者处于直立状态下，大腿支撑架110与小腿支撑架120之间呈现180度，扭簧130的上端扭臂131和下端扭臂132同样呈现180度，扭簧130不提供任何助力；而当穿戴者进行行走摆动腿时，膝关节就会发生弯曲，从而带动膝关节助力器的大腿支撑架110和小腿支撑架120之间的角度也发生变化，由180度逐渐改变至小于180度状态，而此时扭簧130的上端扭臂131和下端扭臂132之间的角度也会发生变化，由180度逐渐改变至小于180度状态，扭簧130逐渐存储能量；而当穿戴者进行行走支撑腿时，大腿支撑架110与小腿支撑架120之间的角度由小于180度逐渐改变至180度，而此时扭簧130的上端扭臂131和下端扭臂132之间的角度也会发生变化，由小于180度逐渐改变至180度，扭簧130逐渐释放能量，为穿戴者提供助力扭矩。

并且，当穿戴者处于直立状态下，拉压弹簧140被压缩至拉压弹簧安置槽112内，这样就会在拉压弹簧限位块240与拉压弹簧安置槽112上端的限位壁1121之间产生一定程度上的推力，从而使得大腿支撑架110和小腿支撑架120之间存在一定程度上的预紧扭矩。而在穿戴者的膝关节处于弯曲状态下，小腿支撑架120相对大腿支撑架110发生转动，这样拉压弹簧限位块240向着拉压弹簧安置槽112上端的限位壁1121转动，使得二者之间的距离变小，从而使得拉压弹簧140在拉压弹簧安置槽112内进一步被压缩，拉压弹簧140所产生的推力变大，从而在一定程度上增加了膝关节助力器的助力扭矩，进一步地增加了穿戴者的实际运输负重上限。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种膝关节助力器，其特征在于，包括：大腿支撑架、小腿支撑架、扭簧、拉压弹簧、大腿捆绑件、小腿捆绑件和助力转换开关；

其中，大腿捆绑件与大腿支撑架的上端连接，小腿捆绑件与小腿支撑架的下端连接；

大腿支撑架的下端与小腿支撑架的上端在水平方向上通过铰接轴铰接；

扭簧套装至铰接轴上，并且位于大腿支撑架的内侧和小腿支撑架的外侧；扭簧的上端扭臂朝向大腿支撑架的上端方向延伸；扭簧的下端扭臂朝向小腿支撑架的下端方向延伸，并且与小腿支撑架的外壁固定连接；

大腿支撑架的下端的内侧具有向其内凹的圆弧状的拉压弹簧安置槽，该拉压弹簧安置槽位于扭簧的外侧，并且其上端封闭有限位壁，其下端敞口；小腿支撑架的上端具有向外侧凸出的拉压弹簧限位块，拉压弹簧限位块位于扭簧的外侧，并且封闭至拉压弹簧安置槽的下端敞口处；拉压弹簧被压缩至拉压弹簧安置槽内；

助力转换开关与大腿支撑架滑动连接，并且助力转换开关朝向下方滑动，扭簧的上端扭臂***至助力转换开关朝向下方开设的扭臂插孔中，以固定锁死扭簧；助力转换开关朝向上方滑动，扭簧上端扭臂从助力转换开关的扭臂插孔中伸出，以分离解锁扭簧。

2.根据权利要求1所述的膝关节助力器，其特征在于，大腿支撑架的下端向内侧延伸有贯通内外侧的铰接管，小腿支撑架的上端向外侧延伸有贯通内外侧的铰接管；铰接轴的尾部从内侧穿入小腿支撑架的铰接管，从外侧穿出大腿支撑架的铰接管，并且铰接轴的头部卡至小腿支撑架的内侧，铰接轴的尾部与紧固螺母固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的膝关节助力器，其特征在于，在小腿支撑架的上端向外侧延伸有圆形状的保护壁，保护壁包围至扭簧的外周；保护壁的一部分的高度低于保护壁的另一部分的高度，高度较低的部分保护壁与拉压弹簧安置槽的底部对应，从而将拉压弹簧与扭簧分割开来。

4.根据权利要求3所述的膝关节助力器，其特征在于，拉压弹簧限位块固定在高度较高的部分保护壁的外侧壁上，并且与高度较低的部分保护壁连接。

5.根据权利要求3所述的膝关节助力器，其特征在于，在大腿支撑架的内侧具有向内延伸的POM过渡环，POM过渡环包围在扭簧的外周，并且位于小腿支撑架的保护壁的内侧；

在小腿支撑架的外侧与高度较低的部分保护壁之间形成的空间内设置有弹簧POM衬垫。

6.根据权利要求1或2所述的膝关节助力器，其特征在于，助力转换开关包括：开关前盖、开关滑块、开关底板和按钮；

大腿支撑架上具有上下延伸并且贯通内外两侧的第一滑动长孔，开关前盖上具有上下延伸并且贯通内外两侧的第二滑动长孔，开关前盖固定至大腿支撑架的外侧，并且第二滑动长孔与第一滑动长孔对应；

开关底板具有贯通上下滑动槽，开关滑块的下端具有向上凹的扭臂插孔，开关滑块位于滑动槽内，与开关底板滑动连接；开关底板固定至大腿支撑架的内侧，并且使滑动槽朝向大腿支撑架；

按钮的后端固定于开关滑块的前侧，按钮的前端依次穿过第一滑动长孔和第二滑动长孔向外伸出。

7.根据权利要求6所述的膝关节助力器，其特征在于，开关滑块的部分伸出至第一滑动长孔中。

8.根据权利要求6所述的膝关节助力器，其特征在于，助力转换开关还包括：移动轴和复位弹簧；其中，移动轴的后端固定于开关滑块的前侧，移动轴具有开口朝向前端的移动腔，复位弹簧放置于移动腔内，按钮的后端伸入移动腔，与复位弹簧接触；

第二滑动长孔的上端和下端比第二滑动长孔的中间段宽，按钮的后端比按钮的中间段宽，并且按钮的后端比第二滑动长孔的上端和下端均宽，按钮的中间段比按钮的前端宽，并且按钮的中间段比第二滑动长孔的上端和下端均窄，比第二滑动长孔的中间段宽。

9.根据权利要求8所述的膝关节助力器，其特征在于，在移动轴上还具有前后方向延伸的插槽，在按钮的后端具有轴向延伸的导轨，导轨与插槽滑动配合。

10.根据权利要求8所述的膝关节助力器，其特征在于，助力转换开关还包括：ABS打印盖和ABS打印钮；ABS打印盖具有第三滑动长孔，ABS打印钮上具有按钮孔；ABS打印盖扣于开关前盖上，并且第二滑动长孔与第三滑动长孔相对应，ABS打印钮位于ABS打印盖的外侧，按钮的前端穿过按钮孔。

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