膝关节助力保护装置的制作方法

生活用品，保健器械。

背景技术：

上楼和豋山，相当于把自己背上楼和背上山，双腿要承受很大的负荷，下楼和下山，膝关节要承担很大的冲击负荷，很容易受伤。

现行的膝关节保护器多用弹性布、毛毡、海绵等制作，紧裹膝关节以防止和減少损伤，但并不減轻双腿和膝关节的负荷。

技术实现要素：

本发明由大腿支撑杆、小腿支撑杆、储能弹簧、挷带和连接器组成，使用时用挷带分别把大腿和小腿支撑杆挷扎在大腿和小腿上。

大腿和小腿支撑杆用钢丝弯曲成二段长杆和一段弧形杆构成的“门”字形，大腿和小腿的二段长杆曲线分别贴合大腿和小腿的后半部二侧，大腿弧形杆【2】贴合大腿根和臀部的分界曲线。小腿弧形杆【6】贴合鞋子内足根部的曲线。

大腿支撑杆和小腿支撑杆“门”字形的开口处也就是钢丝的二端，它们的各一端分别和一个储能弹簧的二端连接。

本发明设计了专门的连接器，它除了连接支撑杆和储能弹簧之外，还可以调节支撑杆的长度和储能弹簧的弹性力，另外，它可以很方便地让本装置在工作状态和不工作状态相互转换而不用穿、脱本装置。

上楼提起前腿时，大腿和小腿支撑杆把弯腿力传递给储能弹簧使其发生弹性形变，同时储存了弹性势能，也就是把既非主负荷肌肉群又非用力高峰期的能量储存起来了。

当身体前倾提上台阶的腿用力提升身体时，储能弹簧储存的弹性势能就发挥作用，减轻了上楼动作中主负荷肌肉群的用力高峰期的负荷。

下楼的每一步中，本发明都会把前腿踏下台阶时本来由膝关节承受的冲击负荷和本来由后腿弯曲承受的体重负荷部分地转移到大腿根和鞋子内足根部。

在平地行走和坐下起立等日常生活的行动中，本发明也都能帮我们分担冲击负荷和体重负荷，把它们转移到大腿根和鞋子内足根部。

附图说明：本附图均为示意图

图1为采用第一种或第二种连接器的本装置穿戴在腿上的侧面图

图2为采用第一种或第二种连接器的本装置的正面图

图3为第一种连接器安装后的局部

图4为第一种连接器纵剖面图

图5为第一种连接器横剖面图

图6为第二种连接器安装后的局部侧面图

图7为第二种连接器中圈簧夹【12】和撑杆夹【15】组合件的横剖面图

图8为第二种连接器中离合钩【16】的横剖面图

图9为采用第三种连接器的本装置穿戴在腿上的侧面图

图10为第三种连接器安装后的局部侧面图

图11为图10的左视图

图12为采用第四种连接器的本装置穿戴在腿上的侧面图

图13为第四种连接器安装后的局部纵剖面图

图14为第四种连接器圆柱形弹簧【22】端部一小段平线【28】正好嵌入凹槽【29】

具体实施例：

本发明由大腿支撑杆、小腿支撑杆、储能弹簧、挷带【1】和连接器组成，大腿支撑杆和小腿支撑杆通过连接器分别和储能弹簧的二端连接，挷带【1】安装在大腿支撑杆和小腿支撑杆上分别位于接近大腿和小腿二端易于挷扎的位置。

大腿支撑杆用较粗的略有弹性的钢丝制作，钢丝弯曲成二段大腿长杆【3】和一段大腿弧形杆【2】构成的“门”字形，二段长杆【3】都略有弯曲，其曲线贴合大腿的后半部二侧，大腿弧形杆【2】贴合大腿根和臀部的分界曲线。

小腿支撑杆也用较粗的略有弹性的钢丝制作，钢丝弯曲成二段小腿长杆【5】和一段小腿弧形杆【6】构成的倒置的“门”字形，二段小腿长杆【5】都略有弯曲，其曲线贴合小腿的后半部二侧，小腿弧形杆【6】贴合鞋子内足根部的曲线。

使用时用挷带分别把大腿和小腿支撑杆挷扎在大腿和小腿上。挷扎时需要注意定位:使二段大腿长杆【3】贴合大腿的后半部二侧，使大腿弧形杆【2】贴合大腿根部，使二段小腿长杆【5】贴合小腿的后半部二侧，使小腿弧形杆【6】贴合鞋子内根部。

大腿支撑杆和小腿支撑杆“门”字形的开口处也就是钢丝的二端，它们的各一端分别安装一个连接器，每个连接器和储能弹簧的一端连接。

为满足不同需求，本发明设计了几种结构的储能弹簧和连接器：

本发明分别用二种储能弹簧，在采用第一、第二和第三种连接器的装置中，储能弹簧采用圈簧【4】，圈簧【4】用较细的有很好弹性的弹簧钢丝制作，圈簧【4】的外径为膝部直径的2/3左右，制作成适合于贴合膝部二侧的球面盘形。

在采用第四种连接器的装置中，储能弹簧采用圆柱形弹簧【22】和弹簧钢丝束【26】，圆柱形弹簧【22】用比圈簧【4】更细的弹簧钢丝制作，它的作用主要是连接大小腿支撑杆和圈住弹簧钢丝束【26】，储能作用则主要依靠弹簧钢丝束【26】，弹簧钢丝束【26】的钢丝也用很细的弹簧钢丝制作，并经过挺直处理。

本发明分别用四种结构的连接器：

第一种连接器由长方块【10】和锥头螺钉【11】组成，长方块【10】内沿长度方向有4个孔，中间一个螺纹孔【8】，螺纹孔【8】的一边有一个长斜孔【9】，另一边有2个对称的相通的短斜孔【7】，这些孔的相对位置是这样的：长斜孔【9】的开始端是与螺纹孔【8】分开的，到约1/4长度处开始与螺纹孔【8】相交，最后到结束端有约1/2孔径的重合。2个对称的相通的短斜孔【7】也是开始端是与螺纹孔【8】分开的，到约1/4长度处开始与螺纹孔【8】相交，最后到相通处与螺纹孔【8】有约1/4孔径的重合。

组装方法：支撑杆穿过长斜孔【9】，圈簧【4】的一端穿过二个对称的相通的短斜孔【7】，螺纹孔【8】拧进锥头螺钉【11】并拧紧，组装就完成了。

调整方法：先拧松锥头螺钉【11】，调节支撑杆与长斜孔【9】的相对位置就调整了支撑杆的长度，调节圈簧【4】与短斜孔【7】的相对位置就调整了圈簧【4】的工作长度也就是调整了圈簧【4】的储能弹性力，调定上述二个相对位置后拧紧锥头螺钉【11】，完成调整。

暂时不需要本装置工作时，不用脱缷本装置，可以拧松大腿或小腿支撑杆处的锥头螺钉【11】，拔出支撑杆或圈簧【4】，再仍旧拧紧锥头螺钉【11】以留置长方块【10】，需要本装置工作时，按上述相反复位即可。

第二种连接器由离合钩【16】、圈簧夹【12】和撑杆夹【15】组成，圈簧夹【12】和撑杆夹【15】都用薄钢板制成，弯曲后分别抱合在圈簧【4】和支撑杆上，螺钉【13】可以调节抱合的松紧度，圈簧夹【12】和撑杆夹【15】用小转轴【14】作活动连接。

离合钩【16】也用薄钢板制成，一边弯曲后抱合在圈簧【4】上，另一边弯曲成能抱合大半个支撑杆再伸出一个小扳手【17】，二个抱合的松紧度都是是正好能用手扳动。

组装方法：撑杆夹【15】套上支撑杆并夹紧，圈簧夹【12】套上圈簧【4】并夹紧，离合钩【16】套上圈簧【4】，组装就完成了。

调整方法：要分别拧松撑杆夹【15】和圈簧夹【12】上的螺钉【13】，调节支撑杆和撑杆夹【15】的相对位置就是调节支撑杆的长度，调节圈簧【4】和圈簧夹【12】的相对位置就是调节圈簧【4】的工作长度也就是调整圈簧【4】的储能弹性力，调节后拧紧螺钉【13】完成调整

暂时不需要本装置工作时，不用脱缷本装置，只要扳开离合钩【16】，圈簧【4】和支撑杆就可以相对活动，整个装置就不起作用，需要时，只要扳拢离合钩【16】使它扣住支撑杆，本发明就能发挥助力和保护双重作用了。

第三种连接器用一块长方形薄钢板制作，其长度方向沿中心线弯曲成大半个大圆管【20】以抱合大腿或小腿支撑杆开口的端部【35】，并把二边未合拢的平板用螺钉【13】夹紧，也就是把端部【35】夹紧，长度方向的一端再伸出一片薄钢板弯曲成大半个小圆管【18】以抱合圈簧【4】并也能用螺钉【13】把圈簧【4】夹紧，大圆管【20】和小圆管【18】分别偏向薄钢板的两面，它们互相垂直交叉但不在同一个平面上，长度方向的另一端有一个转轴孔，与另一个连接器的转轴孔叠合并在中间安装转轴【21】，这样就把大腿支撑杆和小腿支撑杆连接起来了，二个连接器的小圆管【18】分别夹紧圈簧【4】的二端。

调整方法：只要分别拧松夹紧端部【35】和圈簧【4】用的螺钉【13】就能调节支撑杆的长度和调节圈簧【4】的工作长度也就是调整圈簧【4】的储能弹性力，调节后拧紧螺钉【13】完成调整

暂时不需要本装置起储能作用时，不用脱缷本装置，只要拧松夹紧圈簧【4】某一端的螺钉【13】拉出圈簧【4】，圈簧【4】就不再起储能作用。

这第三种连接器因为大腿支撑杆和小腿支撑杆是直接连接而不是经过圈簧【4】连接，所以本装置可以承担更多的体重和冲击负荷，也就是能对膝关节提供更多保护。

第四种连接器是一段钢管，依次加工为护套段【23】、内螺纹段【25】和连接段【27】，护套段【23】内径稍大于支撑杆外径，大腿和小腿支撑杆开口的端部加工有外螺纹【24】，内螺纹段【25】的内螺纹即与之相配，连接段【27】的外径小于内螺纹段【25】和护套段【23】的外径而与圆柱形弹簧【22】的内径相配合，连接段【27】接近内螺纹段【25】处有一小段横向平凹槽【29】，圆柱形弹簧【22】端部制作有一小段平线【28】即与之相配合。

组装方法：第四种连接器用其内螺纹段【25】分别拧进大腿和小腿支撑杆开口的端部【24】的外螺纹上。此时护套段【23】就套在端部【24】外螺纹以后的一段无螺纹光杆上，目的是保护支撑杆端部【24】有外螺纹与无外螺纹交界处的薄弱环节，以免因应力集中而折断。在圆柱形弹簧【22】中间放置弹簧钢丝束【26】，然后将圆柱形弹簧【22】的二端分别装进大腿和小腿支撑杆上的第四种连接器的连接段【27】上，端部的一小段平线【28】正好嵌入凹槽【29】，这样组装就完成了。

调整方法：拉开圆柱形弹簧【22】和连接段【27】的连接，增加或减少钢丝的条数即可以调节本装置工作时的储能弹性力，大腿和小腿支撑杆的工作长度可以通过它们和第四种连接器连接的螺纹拧进量来调节。

暂时不需要本装置工作时，不用脱缷本装置，只要全部取出弹簧钢丝束【26】就行了，

本发明的调整可以在未挷扎在腿上时进行，也可以在挷扎在腿上时边试用边进行。

上楼时，首先抬大腿、弯小腿，大腿支撑杆和小腿支撑杆把弯腿力传递给储能弹簧使其发生弹性形变，同时储存了弹性势能，也就是把非主负荷肌肉群，又非用力高峰期的能量储存起来了。

当身体前倾抬上的腿用力提升身体时，储能弹簧储存的弹性势能就发挥作用，减轻了上楼动作中用力高峰期的负荷。

下楼的每一步中，前腿有下踏的冲击负荷，后腿有弯曲时的体重负荷，它们都对膝关节健康构成威胁，对于这两个负荷，本发明都会为我们分担，把部分负荷转移到大腿根和鞋子内足根部，缓冲了冲击负荷，承担了部分体重负荷。

在平地行走和坐下起立等日常生活的行动中，本发明也都能帮我们分担冲击负荷和体重负荷，把它们转移到大腿根和鞋子内足根部，从而保护了膝关节。