TWM444158U - 免調整之多段式義肢氣壓缸及其多段式氣壓閥 - Google Patents

Description

免調整之多段式義肢氣壓缸及其多段式氣壓閥

本創作有關於一種緩衝氣壓缸，尤指一種具備多段式氣壓閥，應用於義肢關節的免調整之多段式義肢氣壓缸。

氣壓缸是一種利用活塞件的伸縮來控制氣壓之結構，由於氣壓具有可壓縮之特性，因此具有可接受蓄壓以及外力卸除後自動回復之特性。

氣壓缸亦被應用於義肢關節，做為替代關節之緩衝功能的醫工器材，在習知義肢關節的設計中，緩衝氣壓缸針對一定壓縮力道提供緩衝功能，例如針對使用者緩慢行走時，使用一種對應緩慢行走速度的緩衝氣壓缸；而當使用者欲進行快步行走或小跑步時，則必須更換另一種適用於該快步速度的緩衝氣壓缸。換言之，使用者必須準備兩種以上的緩衝氣壓缸以適應不同的行進速度。

另一種較為新形的緩衝氣壓缸，具備設定緩衝力道的分段裝置，使用者可依據行走的速度自行調整氣壓缸設定，來使緩衝氣壓缸產生相對應的緩衝能力。

然而，此類型的緩衝氣壓缸，雖然可以使用同一緩衝氣壓缸以因應環境的更換，但是無論如何修改調整方式，每當改變行進速度時，使用者仍然需要主動調整。並且，在不同狀況之下設定了錯誤的緩衝模式，不僅有可能造成緩衝氣壓缸的損壞，更有可能因為緩衝能力不足而讓使用者產生不舒適感，甚至受傷之情事。

本創作在於提供一種具備多段式氣壓閥的免調整之多段式義肢氣壓缸，其應用於義肢關節，用以自動適應不同關節活動速度之下的衝擊力道，藉以提升義肢關節之環境適應性及使用壽命。

本創作實施例提供一種設置於氣道內的多段式氣壓閥，包括一第一套件、一第二套件、二密封環及一彈性件，第一套件內部包括一主通道及一第一旁通道，主通道貫穿第一套件，在第一套件的頂面形成一入氣口，在第一套件的底面形成一第一出氣口，第一旁通道連通該主通道，並在第一套件的側面形成一第二出氣口。第二套件選擇地套設該第一套件，第二套件與第一套件之間形成一第二旁通道，第二旁通道與第一旁通道相連通。二密封環套設於第一套件的側面以選擇地封閉第二旁通道，第二出氣口位於二密封環之間。彈性件連接第一套件與第二套件。

本創作實施例再提供一種使用於義肢關節的免調整之多段式義肢氣壓缸，包括一氣壓缸本體、一活塞件、一第一逆止閥及一多段式氣壓閥。氣壓缸本體內部形成一氣壓室，氣壓缸本體形成一下氣道。活塞件一端滑設於氣壓室內，另一端延伸至氣壓缸本體的外部，活塞件將氣壓室分隔為一上氣室及一下氣室，且活塞件內部形成一上氣道，其一端連通外部，另一端連通上氣室，下氣室連通下氣道，活塞件在氣壓室內往復地移動。第一逆止閥設置於活塞件中以選擇地導通該上氣室及該下氣室。多段式氣壓閥設置於下氣道內，包括一第一套件、一第二套件、二密封環及一彈性件，第一套件內部包括一主通道及一第一旁通道，主通道貫穿該第一套件，在第一套件的頂面形成一入氣口，在第一套件的底面形成一第一出氣口，第一旁通道連通該主通道，並在第一套件的側面形成一第二出氣口，第二套件選擇地套設第一套件，其中第二套件與第一套件之間形成一第二旁通道，第二旁通道與第一旁通道相連通，二密封環套設於第一套件的側面以選擇地封閉第二旁通道，第二出氣口位於該二密封環之間，彈性件連接該第一套件與該第二套件。

本創作具有以下有益的效果：本創作免調整之多段式義肢氣壓缸，適用於義肢關節，主要應用於足部之義肢膝蓋，當使用者在低速行走時(一般行走速度小於時速2~4公里)，氣通率較大，使內部壓力可快速排出，而使活塞件具有較大的緩衝行程，使用者感受到較舒適的緩衝效果，當使用者高速步行時(一般步行速度4~8公里)時，多段式氣壓閥自動降低氣通率，使內部形成瞬間高壓，而活塞件具有較小的緩衝行程，提供使用者較佳的操作性。

本創作免調整之多段式義肢氣壓缸安裝簡單，使用者不需要進行調校設定，只要將免調整之多段式義肢氣壓缸裝配至義肢關節即完成裝配，且免調整之多段式義肢氣壓缸結構簡單，成本低廉，且使用壽命長，克服傳統安裝複雜度高，容易出錯且維修性高之缺點。

為能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

本創作免調整之多段式義肢氣壓缸，利用設置於氣道內的多段式氣壓閥，使免調整之多段式義肢氣壓缸因應不同加壓力產生對應的緩衝效果及支撐力。

[第一實施例]

請參閱圖1A所示，本實施例提供一種多段式氣壓閥1，主要包括一第一套件11、一第二套件12、一彈性件14及二密封環13所組成。第一套件11包括主要二部位，頂部111及其延伸而出的突出部112，第一套件11的內部形成一貫穿的主通道113，主通道113在第一套件11的頂面形成一入氣口1131，在第一套件11的底面形成一第一出氣口1132。第一套件11的內部再形成一第一旁通道114，第一旁通道114一端連通於主通道113，另一端貫穿第一套件11，並且在第一套件11的側面形成一第二出氣口1141。

第二套件12選擇地套設第一套件11，在第二套件12與第一套件11之間形成一第二旁通道15，鉅細說明，第二套件12包括一底部121及一延伸部122，延伸部122徑向地朝第一套件11的方向延伸，且圍繞於第一套件11的頂部111。第一套件11在第二套件12內滑移，第一套件11的突出部112選擇地滑入第二套件12的底部121，二密封環13設置於第一套件11上，其中一密封環13套設於突出部112，另一密封環13套設於頂部111，第二出氣口1141位於二密封環13之間。

第一套件11與第二套件12之間形成的第二旁通道15選擇地被二密封環13所封閉。詳細說明，一密封環13封閉頂部111與延伸部122的間隙，另一密封環13封閉突出部112與底部121的間隙。

第一套件11與第二套件12的滑動方向上設有一彈性件14，彈性件14可為一彈簧，其環繞於第一套件11的突出部112，且一端連接第一套件11的頂部111，另一端連接第二套件12的底部121。

本創作之多段式氣壓閥1的作動方式，請參閱圖1A所示，第一套件11未受到壓縮力，當空氣從入氣口1131進入，通過主通道113而從第一出氣口1132離開，由於突出部112與底部121之間有間隙，第二旁通道15處於導通狀態，空氣亦從第二旁通道15離開多段式氣壓閥1。由於主通道113及第一旁通道114、第二旁通道15皆為導通狀態，在此狀態下多段式氣壓閥1具有較高的氣通率。

再參閱圖1B所示，第一套件11受到壓縮力而滑移至第二套件12的深處，此狀態之下，空氣從入氣口1131進入，通過主通道113而從第一出氣口1132離開，但由於突出部112與底部121之間的間隙被密封環13所封閉，因此第二旁通道15的空氣無法排出。換言之，當多段式氣壓閥1受到一定壓縮力，使第二旁通道15部被密封環13封閉時，空氣僅能經由主通道113的第一出氣口1132離開多段式氣壓閥1，而使多段式氣壓閥1受壓時的氣通率低於未受壓時的氣通率。

需補充說明的是，頂部111與延伸部122之間設置一密封環13的用意在於，防止第二旁通道15的氣流經由此間隙逆流而出。

[第二實施例]

請參閱圖2所示，為本創作另一多段式氣壓閥1’之實施例。與第一實施例之差異處在於，第一套件11的突出部112’在第二出氣口1141與第一出氣口1132之間形成漸縮的外形，換言之，第一套件11及第二套件12之間隨著相對位置的不同而形成不等間隙。密封環13設置於漸縮位置的起點，以選擇地封閉突出部112’與底部121之間的間隙。

本實施例之作動方式，如圖2所示，第一套件11受到壓縮力而開始向第二套件12的底部121滑移，此時由於突出部112’與底部121之間具有一較大的間隙，因此第二旁通道15具有較高的氣通率；如圖2A所示，隨著第一套件11的突出部112’逐漸套入第二套件12的底部121，突出部112’與底部121之間的間隙逐漸變小，換言之，第二旁通道15的氣通率亦逐漸變小；如圖2B所示，當密封環13封閉突出部112’與底部121之間的間隙，此時第二旁通道15的氣通率下降至零。

如上所述，本實施例之多段式氣壓閥1’的氣通率由主通道113、第一旁通道114及第二旁通道15所提供，隨著第一套件11受壓縮力而逐漸沒入第二套件12，第二旁通道15的氣通率亦逐漸下降，換言之，本實施例之多段式氣壓閥1’依據不同壓縮力而提供不同的氣通率，達到氣閥分段之目的。

[第三實施例]

請參閱圖3所示，本實施例提供一種設置有多段式氣壓閥1的免調整之多段式義肢氣壓缸，其使用於義肢關節，免調整之多段式義肢氣壓缸包括一氣壓缸本體2、一活塞件3、一第一逆止閥4、一多段式氣壓閥1。

氣壓缸本體2的內部形成一氣壓室21，氣壓室21容置活塞件3於其內。

活塞件3向氣壓缸本體2外部延伸而出，更進一步說明，活塞件3一端滑設於氣壓室21內，另一端延伸至氣壓缸本體2外部，活塞件3將氣壓室21分隔為一上氣室211及一下氣室212，且活塞件3選擇地在氣壓室21內往復地移動，使上氣室211及下氣室212的容積發生變化。

第一逆止閥4設置於活塞件3內，第一逆止閥4的一端連通上氣室211，另一端連通下氣室212，上氣室211內的空氣可經由第一逆止閥4進入下氣室212，但受第一逆止閥4的止擋，空氣無法從下氣室212逆向進入上氣室211。

活塞件3內形成一上氣道31，上氣道31的兩端連通外部及上氣室211，內部設有一第二逆止閥5；氣壓缸本體2內形成一下氣道22，下氣道22的兩端連通下氣室212及外部。其中，下氣道22內設有多段式氣壓閥1。

請參閱圖3A所示，當活塞件3向上移動時，上氣室211的容積漸縮而下氣室212的容積漸增，此時上氣室211內的氣壓升高，第一逆止閥4受壓差而開啟閥門，第二逆止閥5關閉閥門，使上氣室211的空氣填充至下氣室212。再參閱圖3B及圖1A所示，當活塞件3慢速向下移動時，上氣室211的容積增加而下氣室212的容積縮小，此時上氣室211的氣壓降低，第二逆止閥5開啟，空氣從外部填充進入上氣室211，同時第一逆止閥4關閉，下氣室212的空氣被活塞件3擠壓而流入下氣道22，經過多段式氣壓閥1的主通道113、第一旁通道114及第二旁通道15而排出氣壓缸本體2。請再參閱圖3B及圖1B所示，當活塞件3快速向下移動時，瞬間的高壓推動多段式氣壓閥1，使第一套件11受到較大的下壓力，彈性件14因而壓縮，使突出部112套入第二套件12的底部121。由於突出部112與底部121之間的間隙被O形環13所封閉，多段式氣壓閥1的第二旁通道15被阻塞，使得下壓的空氣僅能從主通道113的第一出氣口1132排出。

縱上所述，當活塞件3進行慢速的往復運動時，下氣室212內的空氣經由多段式氣壓閥1(圖1A)的主通道113及第一旁通道114、第二旁通道15排出，具有較長的緩衝行程，使用者有較舒適的感受，當活塞件3進行快速的往復運動時，下氣室212內的空氣僅能經由多段式氣壓閥1(圖1B)的主通道113排出空氣，緩衝行程較短，使用者對外部環境(如路面)可有較高的感應力。

[第四實施例]

請參閱圖4所示，本實施例不同於第三實施例的地方在於，在活塞件3內再設置一多段式氣壓閥1，第一逆止閥4設置於多段式氣壓閥1之中。

通過活塞件3的氣流可初步受到調節，經由下氣道22的多段式氣壓閥1再次調節氣通率，藉由設置於活塞件3及下氣道22的多段式氣壓閥1互相組合，來實現具有更多段數的免調整之多段式義肢氣壓缸之目的。

[實施例之可能功效]

本創作免調整之多段式義肢氣壓缸，適用於義肢關節，主要應用於足部之義肢膝蓋，當使用者在低速行走時(一般行走速度小於時速2~4公里)，氣通率較大，使內部壓力可快速排出，而使活塞件具有較大的緩衝行程，使用者感受到較舒適的緩衝效果，當使用者高速步行時(一般行走速度4至8公里)時，多段式氣壓閥自動降低氣通率，使內部形成瞬間高壓，而活塞件具有較小的緩衝行程，提供義肢具備較佳的操控性。

本創作免調整之多段式義肢氣壓缸安裝簡單，使用者不需要對氣閥進行調校設定，只要將免調整之多段式義肢氣壓缸裝配至義肢關節即完成裝配，而不用再對氣閥進行校驗或調整，且免調整之多段式義肢氣壓缸結構簡單，成本低廉，且使用壽命長，克服傳統安裝複雜度高，容易出錯且維修性高之缺點。

惟以上所述僅為本創作之較佳實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內，合予陳明。

1,1’．．．多段式氣壓閥

11．．．第一套件

111．．．頂部

112,112’．．．突出部

113．．．主通道

1131．．．入氣口

1132．．．第一出氣口

114．．．第一旁通道

1141．．．第二出氣口

12．．．第二套件

121．．．底部

122．．．延伸部

13．．．密封環

14．．．彈性件

15．．．第二旁通道

2．．．氣壓缸本體

21．．．氣壓室

211．．．上氣室

212．．．下氣室

22．．．下氣道

3．．．活塞件

31．．．上氣道

4．．．第一逆止閥

5．．．第二逆止閥

圖1A為本創作第一實施例之第一套件壓縮前的剖面示意圖。

圖1B為本創作第一實施例之第一套件壓縮後的剖面示意圖。

圖2為本創作第二實施例之第一套件壓縮前的剖面示意圖。

圖2A為本創作第二實施例之第一套件壓縮期間的剖面示意圖。

圖2B為本創作第二實施例之第一套件壓縮後的剖面示意圖。

圖3為本創作第三實施例之剖面示意圖。

圖3A為本創作第三實施例之活塞件上移時的氣流示意圖。

圖3B為本創作第三實施例之活塞件下壓時的氣流示意圖。

圖4為本創作第四實施例之剖面示意圖。

1．．．多段式氣壓閥

2．．．氣壓缸本體

21．．．氣壓室

211．．．上氣室

212．．．下氣室

22．．．下氣道

3．．．活塞件

31．．．上氣道

4．．．第一逆止閥

5．．．第二逆止閥

Claims (10)

1. 一種多段式氣壓閥，設置於一氣道內，包括：一第一套件，其內部包括一主通道及一第一旁通道，其中該主通道貫穿該第一套件，且形成一入氣口於該第一套件的頂面，及一出氣口於該第一套件的底面，該第一旁通道連通該主通道，並在該第一套件的側面形成一第二出氣口；一第二套件，其選擇地套設該第一套件，其中該第二套件與該第一套件之間形成一第二旁通道，該第二旁通道與該第一旁通道相連通；二密封環套設於該第一套件的側面以選擇地封閉該第二旁通道，該第二出氣口位於該二密封環之間；以及一彈性件連接該第一套件與該第二套件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多段式氣壓閥，其中該第一套件包括一頂部及一突出部，該第二套件包括一底部及一延伸部，該突出部自該頂部向該第二套件徑向延伸，該延伸部自該底部向該第一套件徑向延伸。
3. 如申請範圍第2項所述之多段式氣壓閥，其中該彈性件一端連接該頂部，另一端連接該底部，該彈性件環繞該突出部。
4. 如申請範圍第2項所述之多段式氣壓閥，其中該二密封環之中，其中一密封環設置於該頂部，另一密封環設置於該突出部。
5. 如申請專利範圍第1項所述之多段式氣壓閥，其中該第一套件在該第二出氣口與該第一出氣口之間形成漸縮狀，以使該第一套件與該第二套件之間形成不等間隙。
6. 一種免調整之多段式義肢氣壓缸，使用於義肢關節，包括：一氣壓缸本體，其內部形成一氣壓室，該氣壓缸本體形成一下氣道；一活塞件，一端滑設於該氣壓室內，另一端延伸至該氣壓缸本體的外部，該活塞件將該氣壓室分隔為一上氣室及一下氣室，且該活塞件內部形成一上氣道，其一端連通外部，另一端連通該上氣室，該下氣室連通該下氣道，該活塞件在該氣壓室內往復地移動；一第一逆止閥，設置於該活塞件中以選擇地導通該上氣室及該下氣室；以及一多段式氣壓閥，設置於該下氣道內，該多段式氣壓閥包括一第一套件、一第二套件、二密封環及一彈性件，該第一套件內部包括一主通道及一第一旁通道，該主通道貫穿該第一套件，在該第一套件的頂面形成一入氣口，在該第一套件的底面形成一第一出氣口，該第一旁通道連通該主通道，並在該第一套件的側面形成一第二出氣口，該第二套件選擇地套設該第一套件，其中該第二套件與該第一套件之間形成一第二旁通道，該第二旁通道與該第一旁通道相連通，該二密封環套設於該第一套件的側面以選擇地封閉該第二旁通道，該第二出氣口位於該二密封環之間，該彈性件連接該第一套件與該第二套件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之免調整之多段式義肢氣壓缸，更進一步包括一第二逆止閥，設置於該上氣道內以提供空氣單向地由該氣壓缸本體外部流入該上氣室。
8. 如申請專利範圍第6項所述之免調整之多段式義肢氣壓缸，其中該第一套件包括一頂部及一突出部，該第二套件包括一底部及一延伸部，該突出部自該頂部向該第二套件延伸而出，該延伸部自該底部向該第一套件延伸而出。
9. 如申請專利範圍第8項所述之免調整之多段式義肢氣壓缸，其中該彈性件一端連接該頂部，另一端連接該底部，該彈性件環繞該突出部。
10. 如申請專利範圍第6項所述之免調整之多段式義肢氣壓缸，其中該多段式氣壓閥設有至少一第二密封環以封閉該多段式氣壓閥及下通道之間的間隙。