TWI602553B

TWI602553B - Oil pressure ankle

Info

Publication number: TWI602553B
Application number: TW105116561A
Authority: TW
Inventors: jia-bao Zheng; Fu-Guo Wu; xiang-ming Wu
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-10-21
Also published as: TW201740890A

Description

油壓踝關節

本創作係為一種油壓踝關節，係透過油壓軸心旋動配合通道，讓壓力能配合使用者步行之速度加以調整，讓著地時的衝擊力道能獲得有效減緩，藉以讓步行姿態更為輕鬆自然。

隨醫學發達在醫療實務及技術上日益精進，義肢關節的設計，也從基本緩衝材質的應用，透過機構改良以氣壓、油壓…等進行複合使用，藉以改良吸震、以及動作自然之效果，但就目前應用上還仍存有許多亟待改進的空間；而常見使用的膝關節，主要透過多種連桿結構，讓使用者能更真實的去模擬正常膝蓋的運動情況，但通常膝關節下方配合連結的其它構件，大部份都採用直接固定的結構，雖具有彈性與緩衝效果，但對於使用者移動時，其反饋之力道並不能完全抵消，對於使用者步行姿態的流暢度仍有所影響，故後續有研究人員針對踝關節研發出緩衝調整機構；美國專利US2014/0074255一案，掲示之踝關節，其內部設置的殼體，具有圓柱型的中空體，所述中空體內配置有一葉片式活塞，該中空體內有液壓流體、以及一球狀重力裝置，該葉片式活塞能將該中空體構成前、後兩室，且該葉片式活塞中具有一通路，能供設於前後兩室內的液壓流體流通構成壓力平衡之狀態，此通路設有一附有磁性閥座，當使用者步行時，將會帶動踝關節產生傾擺不同之角度，能讓設於前述磁性閥座上方的磁性配件產生相對應的位移，讓磁性閥座能受磁性驅動開啟或關閉，藉此讓液壓流體能於前後兩室透過所述通路流通達成壓力平衡，使踝關節於運作能讓使用者於步行之壓力獲得更佳減緩。

然而，前述之踝關節減壓調整機構，其結構內部組件相對複雜，對於後續維護檢修相當不易，而當於有磁性環境下使用，是否會讓磁性閥口設計受到干擾，使安全疑慮之問題；且內部液壓流體存量不足以潤滑使用時，需自行透過油孔補充，於實際使用時並不是相當方便。是故，結構複雜與使用不便之問題亟待改善。

有鑑於上述各種情況及問題之存在，創作人經多年研發鑽研改良，且整合改良習用結構之缺失，創作人遂創作出更符合現代使用者需求的油壓踝關節。

本創作係為一種油壓踝關節，包含一足踝液壓缸，具有補油室、第一調壓室PF、第二調壓室DF、以及與各室相通連的一容置空間，該容置空間能用以供一油壓軸心配合一定位件樞設，更能藉固定螺絲螺合將該足踝液壓缸樞設於一樞接座內；而該油壓軸心中間設有一延伸部，且於該油壓軸心下方配設有擋油塊，藉此區隔形成一前室與一後室，讓流體得以相互流通，且能透過第一調壓室PF與第二調壓室DF調整，讓前室與後室內的壓力得以減緩各使用者於步行產生的壓力，使步行姿態更為自然。

本創作的油壓軸心於步行時，透過延伸部配合旋動調整前室及後室內的壓力，並透過第一通道與第二通道，讓兩室壓力能達到平衡，更得以透過第一調壓室PF與第二調壓室DF改變壓力，讓使用者步行姿態更加自然，且於耗損流體至一定量時，能從補油通道中補充適量流體，讓使用上更為方便舒適。

(1)‧‧‧足踝液壓缸

(11)‧‧‧補油室

(111)‧‧‧補油通道

(112)‧‧‧補油活塞

(12)‧‧‧第一調壓室PF

(121)‧‧‧第一調壓旋鈕

(122)‧‧‧第一通道

(13)‧‧‧第二調壓室DF

(131)‧‧‧第二調壓旋鈕

(132)‧‧‧第二通道

(14)‧‧‧容置空間

(15)‧‧‧油壓軸心

(151)‧‧‧延伸部

(16)‧‧‧擋油塊

(161)‧‧‧擋油橡膠

(162)‧‧‧圓珠

(163)‧‧‧凹槽

(164)‧‧‧圓珠

(17)‧‧‧定位件

(18)‧‧‧承座

(2)‧‧‧樞接座

(21)‧‧‧固定螺絲

(3)‧‧‧義肢腳掌

(4)‧‧‧前室

(5)‧‧‧後室

[第1圖]係為本發明之立體圖。

[第2圖]係為本發明之分解圖。

[第3圖]係為本發明之後視與A-A、B-B、C-C剖面線示意圖。

[第4圖]係為本發明之A-A剖面、暨補油通道之示意圖。

[第5圖]係為本發明之B-B剖面、暨第一通道之流動路線之示意圖。

[第6圖]係為本創作之C-C剖面、暨第二通道之流動路線之示意圖。

[第7圖]係為本創作於步行狀態示意圖。

通常根據本創作，該最佳之可行之實施例，並配合圖式第1~7圖詳細說明後，俾增加對本創作之瞭解，本創作係為一種油壓踝關節，其結構上具有一足踝液壓缸(1)，其上方設有承座(18)用以連結其它義肢部位用，而下方為配設義肢腳掌(3)使用，該足踝液壓缸(1)內部且具有一補油室(11)、一第一調壓室PF(12)、一第二調壓室DF(13)、以及與上述各室相通連的一容置空間(14)，此補油室(11)係設於足踝液壓缸(1)一側，而該第一調壓室PF(12)與第二調壓室DF(13) 則設於該足踝液壓缸(1)的另一側，配合第3圖剖面線所示，可見補油室(11)、第一調壓室PF(12)、第二調壓室DF(13)均相互不干擾之設計，第一調壓室PF(12)係當油壓踝關節腳跟著地時動作、第二調壓室DF(13)則係當油壓踝關節向前步行時動作，而該容置空間(14)能供一油壓軸心(15)配合一定位件(17)於足踝液壓缸(1)左右兩側樞設，使該油壓軸心(15)能設置於該足踝液壓缸(1)內部，而油壓軸心(15)於兩側設有穿孔，能配合一固定螺絲(21)從兩側穿孔配合呈ㄩ型的一樞接座(2)螺合，將該足踝液壓缸(1)樞設於該樞接座(2)內側，且能相對該樞接座(2)進行旋擺活動；請參閱如第1圖~第6圖所示，油壓軸心(15)於軸心中間部位設有一延伸部(151)，此延伸部(151)係由該油壓軸心(15)軸心半徑向最外側延伸形成，當油壓軸心(15)樞設於該容置空間(14)內時，該容置空間(14)下方具有供擋油塊(16)配設的穿孔，該擋油塊(16)為橡膠材質且延伸部(151)的底部與材質為橡膠之該擋油塊(16)相互緊密頂抵，使油壓軸心(15)形成有一前室(4)與後室(5)，且該前室(4)與後室(5)上方設有第一通道(122)與第二通道(132)，能讓兩室間的流體配合壓力相互通連，藉此能讓油壓軸心(15)產生旋動，使兩室間的壓力能夠平衡，而前述流體在本創作中最佳係為一種潤滑油，但並不限定於此；其中，由圖中A-A剖面可見該補油室(11)內部設有一補油活塞(112)，且於該補油室(11)內的底側設有一補油通道(111)，該補油通道(111)的另一端通連於該足踝液壓缸(1)內部的下方，並與該容置空間相通連，且擋油塊(16)側邊設有一凹槽(163)，能夠設置一圓珠(162)於此，當後室(5)內的液壓量少於一定程度，該補油活塞(112)會向下推動擠壓流體，經補油通道(111)推動該圓珠(162)向下，而使流體進入後室(5)，當流體補充足量後，圓珠(162)會受壓力平衡向上堵住補油通道(111)，讓流體得以自行補充，能減少使用者維護補充流體的次數，但長期使用下，該補油室(11)內的流體仍需定期補充。

第一調壓室PF(12)主要為配合第一通道(122)流通流體，更能藉轉動第一調壓旋鈕(121)讓第一通道(122)之壓力獲得調整，當足踝液壓缸(1)向後旋動時，由圖中B-B剖面可見前室(4)內的流體，受到壓力影響，流體會推動第一通道(122)內的圓珠(162)向上，使流體能經由第一通道(122)流向於後室(5)達到壓力平衡狀態，當壓力平衡後，該圓珠(162)會受壓力而向下，關閉第一通道(122)；而第二調壓室DF(13)主要為配合第二通道(132)流通流體，更能藉轉動第二調壓旋鈕(131)讓第二通道(132)之壓力獲得調整，當足踝液壓缸(1)向前旋動時，由圖中C-C剖面可見後室(5)內的流體，受到壓力影響，流體會推動第二通道(132)內的圓珠(162)，且推動第二調壓室DF(13)內的圓珠(164)，使流體能經該第二通道(132)流向於前室(4)達到壓力平衡狀態，達到壓力平衡後，該圓珠會受彈簧壓力復位；然而，前述第一調壓旋鈕(121)、第二調壓旋鈕(131)表面設有螺紋，配合相對應工具得以輕鬆轉動調整。

再請參閱第7圖所示，圖中為使用者於步行狀態的連續動作，其中可見義肢腳掌(3)於各動作都係為平貼於地面，該足踝液壓缸(1)會由原直立狀態從而配合前、後旋動，利用前室(4)與後室(5)間的壓力差，使液體相互流通，使原受衝擊壓力得以獲得減緩，讓步行姿態更為自然；本創作油壓踝關節之目的在於讓油壓軸心，利用不同通道於步行相對應動作時，能以簡單的調整控制油壓讓衝擊力獲得減緩，讓使用者於日常生活所承受之衝擊力道能獲得有效改善，讓步行姿態更為輕鬆自然，且補油室具有偵測液體量自行補充功能，能減少使用者維護次數。惟，以上所述者，僅為本創作之較佳實施例，當不能以之作為限定本創作實施之範圍，凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化或修飾，仍應屬本創作專利涵蓋之範圍內。