专利名称：跟高无级可调式假脚踝关节的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于液压锁定与调节的仿生假脚踝关节装 置，尤其是一种用于假脚跟高调节的微型液压缸以及一种仿生假脚脚 踝关节机构。
背景技术：
对于下肢假肢，其质量、性能的好坏固然重要，但是穿戴者将假 肢安装正确同样十分重要，其中的一项非常重要的指标就是对线正 确。下肢假肢必须经过对线调整，才能达到适合截肢者使用的目的。 对线不当，会严重影响病人站立和行走过程中的平衡和稳定。下肢假 肢的静态对线就是在三维空间内确定接受腔、各下肢关节、假脚的相 对位置和角度以及假肢的高度。而截肢者穿用鞋的后跟高度又是一项 影响下肢假肢的对线正确的直接因素。如果穿用与制作假肢时设计的 鞋跟高度不同的鞋，就会造成假肢对线的不正确，造成事故。曾有这
样的例子，制作的假肢本来是按3cm高的鞋跟进行对线的，但由于患 者日后长年穿用平底鞋(跟高约为0cm)，结果导致了膝反屈。因此， 制作假肢时一定会问清患者经常穿用鞋的跟高，而在交付患者使用时 必须嘱咐患者的一项就是不要随意换穿跟高不同的鞋。如果确需更换 鞋跟高度，必须对假肢重新进行对线调整。这给日常的生活带来诸多 不便，特别是喜欢穿高跟鞋的女性同志。但是如果采用跟高可以随时调节的假脚就方便多了，自己就可以进行对线。现在国际上有少量具
有类似功能的产品，比较著名的有Ossur⑧公司的Elation 以及 Freedom Innovations 公司的Runway 。但目前市场上现有的每禾中 相关产品都至少存在如下问题之一1)不可更换具有其他功能的不
同的脚板，只能使用该公司相配套的一种脚板，且其跟高可调节最大 距离只能达到5cm; 2)需通过让踝关节的连接部件在一弧形滑道内 滑行以改变踝关节旋转角度，这种方式通常需要其他人的帮助才能完 成调节，以至于较难达到最佳对线效果，且给使用者带来不便；3) 无法在一定范围内无级调节跟高。 发明内容
本实用新型是要解决跟高无级调节的技术问题，而提供一种跟高 无级可调式假脚踝关节，该关节安全、有效、可靠、方便且可以安装 于标准踝关节接头之上的，具有方便地进行跟高无级调节，并可以实 现假脚板的更换使用。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是: 一种跟高无级可调 式假脚踝关节，包括微型液压缸的主液压缸体，主液压缸体的主腔室 中的活塞杆，固定于活塞杆上的活塞，与活塞杆相连接的踝关节连杆； 转动踝关节，假踝关节套，其特点是主液压缸体内，活塞两侧的上、 下主腔室之间通过油液连通机构相互连通。
油液连通机构包括主液压缸体，安装通路板，主液压缸体右侧有 一平面，在平面上、下两侧各有一条水平方向的连通活塞两侧主腔室 的油液通路，在两条油液通路之间设有一条竖直方向的半圆形凹槽，半圆形凹槽上固定安装通路板；通路板上侧开有一条水平油液通路， 与主液压缸上侧的水平方向通路相连；通路板下侧左端钻有一条不穿 通的水平油液通路，并与主液压缸下侧的水平方向通路相连；通路板 开有一条竖直方向的半圆形凹槽，半圆形凹槽连通上、下两侧的水平 油液通路，并与主液压缸体上竖直半圆形凹槽合并为一条竖直方向的 圆形油液通路。
油液连通机构的安装通路板内安装有锁定与解锁机构，锁定与解 锁机构包括锁定销，锁定针阀，针阀固定套，弹簧垫片，调节旋钮， 其中，锁定针阀置于通路板上侧的水平油液通路中，且与通路板间隙 配合，锁定针阀左端与主液压缸体的上侧通路之间通过圆锥面配合接 触，右端外与调节旋钮螺纹连接；调节旋钮左端小圆面顶住通道板上 侧左端小直径通孔与右端大直径通孔构成的平面；右端大圆盘左端面 顶住通道板右端面，调节转盘左端小圆柱面上环形槽安装0型密封 圈，针阀固定套通过前后两侧的螺钉固定于通道板上，其内端面与调 节旋钮右端大圆盘右端面通过弹簧垫片紧密接触；锁定销安装于通路 板上端面螺纹孔中，末端插入锁定针阀左端方形槽中。
假踝关节套上端两分支上各钻有一个通孔，分别与微型液压缸上 端两通孔通过转轴连接。
转动踝关节通过转动踝关节圆心处的转轴与假踝关节套连接，且 转动踝关节上部圆弧面紧贴于假踝关节套下端内部圆弧面。
踝关节连杆通过方形键固定于转动踝关节右端槽内；踝关节连杆 方通孔通过转轴与活塞杆连接。本实用新型的有益效果是利用油液的不可压縮性使活塞在液压 缸中的位置随油液在油液通路中的流动而上下改变，进而带动踝关节 转动，以改变假脚脚板相对于水平面的角度，从而达到改变假脚跟高 的目的。而由于对油液流量可以进行无级调控，所以此实用新型可以 对假脚跟高进行无级调节直至活塞达到最大行程。此外，在油液通路 中加入锁定针阀、调节旋钮以及针阀固定套，可以通过旋转调节旋钮 很方便的对跟高进行调节和锁定。
将液压缸与转动踝分离设计，使转动踝成为主要受力部件，减小 了对液压缸的强度要求，降低了成本。
将转动踝与转动踝套通过两圆弧面接触，保证了因调整跟高而使 转动踝与转动踝套接触位置改变时仍能获得较为接近的较好的结构 及强度稳定性能。
将踝关节设计成为部分圆形，通过圆心处的转轴与假脚踝关节 套连接，并把微型液压缸设计与转动踝关节的上方，且不参与小腿管 在竖直方向上的连接，从而有效降了换踝节转动中心距假脚的高度， 使其能安装且适应与较高的假脚。
转动踝套上部以及转动踝下部分别设置有标准接口，可以和大 多数上市的小腿管以及假脚脚板相接，极大地提高了适用性。
通过轻微转动调节旋钮来达到锁定与解锁油液通路的目的，简 单，便捷的让使用者随时完成调节跟高的功能。且本实用新型在调节 旋钮右端面设有弹簧垫片及针阀固定套，能够在锁定针阀锁定油液通 路后，是调节旋钮向右端移动微小距离，从而顶紧弹簧垫片，以保证油液通路完全锁定。
图1是液压缸阻尼假脚踝关节装置整体视图； 图2是微型液压缸剖视图3是液压缸阻尼假脚踝关节装置局部剖视图； 图4是跟高调节效果对比视图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
如附图1所示，本实用新型的液压缸阻尼假脚踝关节包括微型 液压缸l，活塞杆2，踝关节连杆3，转动踝关节4，标准双向接头5， 标准踝关节接头6，普通假脚7，假踝关节套8，标准小腿管9。 活塞17两侧的上、下主腔室之间通过油液连通机构相互连通。 油液连通机构包括主液压缸体18，安装通路板16，主液压缸体 18右侧有一平面，在平面上、下两侧各有一条水平方向的连通活塞 17两侧主腔室的油液通路，在两条油液通路之间设有一条竖直方向 的半圆形凹槽，半圆形凹槽上固定安装通路板16;通路板16上侧开 有一条水平油液通路，与主液压缸体18上侧的水平方向通路相连； 通路板16下侧左端钻有一条不穿通的水平油液通路，并与主液压缸 体18下侧的水平方向通路相连；通路板16开有一条竖直方向的半圆 形凹槽，半圆形凹槽连通上、下两侧的水平油液通路，并与主液压缸 体(18)上竖直半圆形凹槽合并为一条竖直方向的圆形油液通路。 油液连通机构的安装通路板(16)内安装有锁定与解锁机构。微型液压缸1，如附图2，将主液压缸体18中间钻一通孔，构成 液压缸主腔室。再将主液压缸体18右侧加工成平面，在此平面上、 下两侧各打通一条水平方向的油液通路联通主腔室，且上侧通路右端 加工成内圆锥面。在这两条通路之间打通一条竖直方向的半圆形凹 槽。在这一侧安装通路板16。通路板16上侧打通一条水平油液通路， 与主液压缸体18上侧的水平方向通路相连；此通路右端镗一直径较 大的通孔。通路板16下侧左端钻一条水平油液通路，但不穿通，与 主液压缸体18下侧的水平方向通路相连；再在通路板16打通一条竖 直方向的半圆形凹槽，联通上、下两侧的水平油液通路，并与主液压 缸体18上竖直半圆形凹槽合并为一条竖直方向的圆形油液通路。通 路板16上端面靠近左侧打通一条竖直螺纹孔，联通其上侧水平油液 通路。锁定针阀12左端加工成与主液压缸体18上侧水平通路右端内 圆锥面锥顶角相等的圆锥体。靠近此圆锥体右侧面加工一条水平方形 槽。其右端加工外螺纹，并从右端面向左打通一深孔，深孔左端打通 一条竖直通孔，将锁定针阀12从通路板16上侧油液通路伸入至主液 压缸体18上侧油液通路，右端外螺纹与调节旋钮15通孔内螺纹连接。 锁定针阔12直径略小于通路板16上侧水平油液通路直径。调节旋钮 15左端小圆面顶住通道板16上侧左端小直径通孔与右端大直径通孔 构成的平面；右端大圆盘左端面顶住通道板16右端面。调节转盘15 左端小圆柱面上环形槽安装O型密封圈，针阀固定套13通过前后两 侧的螺钉固定于通道板16上，其内部端面与调节旋钮15右端大圆盘 右端面通过弹簧垫片14紧密接触，将锁定针阀12整体固定。活塞17固定于活塞杆2上，并一同安装于主液压缸体18中，其上安装0
型密封圈，将主腔室分为上、下两个腔室。锁定销ll安装于通路板 16上端面螺纹孔中，末端插入锁定针阀12左端方形槽中。液压缸上 盖10通过螺纹与主液压缸体18上端通孔内螺纹连接。液压缸下盖 19连接于主液压缸体18下端面。液压缸下盖19下端面安装通孔螺 栓20，液压缸下盖19、螺栓20之间安装0型密封圈。
假踝关节套8，如附图1，上端两分支上各钻有通孔，分别与微型 液压缸1上端两通孔通过转轴连接。
转动踝关节4，如附图3，通过转动踝关节4圆心处的转轴与假 踝关节套8连接，且转动踝关节4上部圆弧面紧贴于假踝关节套8下 端内部圆弧面。踝关节连杆3通过方形键固定于转动踝关节4右端槽 内。踝关节连杆3上方通孔通过转轴与活塞杆2连接。
当微型液压缸1解除锁定，即附图2中活塞17和主液压缸18的 主腔室可以相对运动时，假脚踝关节装置整体结构为曲柄滑块机构， 自由度为l。假踝关节套8为机架，活塞杆2、转动踝关节4各自为 一曲柄，微型液压缸l为滑块。当调节跟高时，转动踝关节4绕其圆 心转动，即可带动与其相连的假脚绕其圆心旋转，从而跟高改变，如 附图4中的更高调节后对比效果，假脚板21跟高从图4A中的hi升高 至图4B中的h2。这样把转动踝关节4设计成为部分圆形，通过圆心 出的转轴与假踝关节套8连接，并把微型液压缸1设计与转动踝关节 4的上方，且不改变标准小腿管9在竖直方向上的连接，从而有效降 低了换踝节转动中心距假脚的高度，使其能更加接近于人体正常踝关节的位置。
当微型液压缸1锁定，即附图2中活塞17和主液压缸体18的主 腔室不可以相对运动时，此实用新型的液压缸阻尼假脚脚踝关节装置 整体结构为三连杆机构，自由度为0。假踝关节套8为机架，转动踝 关节4各为一连杆，活塞杆2与微型液压缸1共同构成一连杆。此时 整个装置处于锁定状态，各构件间无相对运动，跟高调节完毕，可以 跟换相应跟高的鞋。本发明将微型液压缸6与转动踝关节4分离设计， 使转动踝关节4成为主要受力部件，减小了对微型液压缸1及其零部 件的强度要求，降低了成本。并将转动踝关节4与假踝关节套8通过 两圆弧面接触，保证了因调整跟高而使转动踝关节在4与假踝关节套 8接触位置改变时仍能获得较为接近的较好的结构及强度稳定性能。
微型液压缸1的锁定与解锁机构如附图2所示，包括液压缸上 盖10、锁定销ll、锁定针阀12、针阀固定套13、弹簧垫片14、调 节旋钮15、通道板16、活塞17、主液压缸体18、液压缸下盖19、 通孔螺栓20。锁定针阀12置于通路板16上侧的水平油液通路中， 且与通路板16间隙配合，锁定针阀12左端与主液压缸体18的上侧 通路之间通过圆锥面配合接触，右端外与调节旋钮15螺纹连接；调 节旋钮15左端小圆面顶住通道板16上侧左端小直径通孔与右端大直 径通孔构成的平面；右端大圆盘左端面顶住通道板16右端面，调节 转盘15左端小圆柱面上环形槽安装0型密封圈，针阀固定套13通过 前后两侧的螺钉固定于通道板16上，其内端面与调节旋钮15右端大 圆盘右端面通过弹簧垫片14紧密接触；锁定销11安装于通路板16上端面螺纹孔中，末端插入锁定针阀12左端方形槽中。
首先将上述构件如附图2安装，后将液压缸上、下腔室以及由 主液压缸体18和通道板16共同组成的两条水平油液通路和竖直油液 通路内充满油液。
锁定针阀12右端与调节旋钮15内孔是通过螺纹连接，在通过 锁定销11插入锁定针阀12靠近左端处方形槽，此槽宽度和锁定销 ll直径相等，以此来限制锁定针阀12的转动。如此，调节旋钮15、 锁定针阀12、锁定销ll构成了一螺旋传动装置。再通过针阀固定套 13以及弹簧垫片14将调节旋钮15顶紧于通道板16右端面。此时转 动调节旋钮15即可通过螺旋传动使锁定针阀12水平向左移动，从而 使锁定针阀12左端的圆锥体推进，贴合于主液压缸体18上侧水平通 路右端的圆锥面。从而阻断液压缸上腔室和下腔室的液体交换通路， 使活塞17与主腔室无法相对运动，从而使转动踝关节锁定，进而固 定跟高。当需要调节跟高时，只要将调节旋钮15向反方向转动，是 锁定针阀12左端的圆锥体与主液压缸18上侧水平通路右端的圆锥面 分离，露出一定间隙，打开液压缸上腔室和下腔室的液体交换通路， 使活塞17与主腔室可以发生相对运动，进而使转动踝关节可以绕其 圆心转动，从而调节跟高。
本实用新型通过轻微转动调节旋钮来达到锁定与解锁油液通路 的目的，简单、便捷地让使用者随时完成调节跟高的功能。且本实用 新型在调节旋钮右端面设有弹簧垫片及针阀固定套，即使在锁定针阀 锁定油液通路后，调节旋钮向右端移动微小距离，也能通过弹簧垫片作用，将锁定针阀顶紧于主液压缸体18的内圆锥面上，以保证油液
通路完全锁定。
权利要求1.一种跟高无级可调式假脚踝关节，包括微型液压缸(1)的主液压缸体(18)，主液压缸体(18)主腔室中的活塞杆(2)，固定于活塞杆(2)上的活塞(17)，与活塞杆(2)相连接的踝关节连杆(3)；转动踝关节(4)，假踝关节套(8)，其特征在于所述主液压缸体(18)内，活塞(17)两侧的上、下主腔室之间通过油液连通机构相互连通。
2. 根据权利要求1所述的跟高无级可调式假脚踝关节，其特征在于 所述油液连通机构包括主液压缸体(18)，安装通路板(16)，主液压缸 体(18)右侧有一平面，在平面上、下两侧各有一条水平方向的连通活 塞(17)两侧主腔室的油液通路，在两条油液通路之间设有一条竖直 方向的半圆形凹槽，半圆形凹槽上固定安装通路板(16);通路板(16) 上侧开有一条水平油液通路，与主液压缸(18)上侧的水平方向通路相 连；通路板(16)下侧左端钻有一条不穿通的水平油液通路，并与主液 压缸(18)下侧的水平方向通路相连；通路板(16)开有一条竖直方向的 半圆形凹槽，半圆形凹槽连通上、下两侧的水平油液通路，并与主液 压缸体(18)上竖直半圆形凹槽合并为一条竖直方向的圆形油液通路。
3. 根据权利要求2所述的跟高无级可调式假脚踝关节，其特征在于 所述油液连通机构的安装通路板(16)内安装有锁定与解锁机构，所述 锁定与解锁机构包括锁定销(ll)，锁定针阀(12)，针阀固定套(13)， 弹簧垫片(14)，调节旋钮(15)，其中，锁定针阀(12)置于通路板 (16)上侧的水平油液通路中，且与通路板(16)间隙配合，锁定针阀(12)左端与主液压缸体(18)的上侧通路之间通过圆锥面配合接触， 右端外与调节旋钮(15)螺纹连接；调节旋钮(15)左端小圆面顶住 通道板(16)上侧左端小直径通孔与右端大直径通孔构成的平面；右 端大圆盘左端面顶住通道板(16)右端面，调节转盘(15)左端小圆 柱面上环形槽安装O型密封圈，针阀固定套(13)通过前后两侧的螺 钉固定于通道板(16)上，其内端面与调节旋钮(15)右端大圆盘右端 面通过弹簧垫片(14)紧密接触；锁定销(11)安装于通路板(16)上端 面螺纹孔中，末端插入锁定针阀(12)左端方形槽中。
4. 根据权利要求1所述的跟高无级可调式假脚踝关节，其特征在于 所述的假踝关节套(8)上端两分支上各钻有一个通孔，分别与微型 液压缸(1)上端两通孔通过转轴连接。
5. 根据权利要求l所述的跟高无级可调式假脚踝关节，其特征在于 所述转动踝关节(4)通过转动踝关节(4)圆心处的转轴与假踝关节 套(8)连接，且转动踝关节(4)上部圆弧面紧贴于假踝关节套(8) 下端内部圆弧面。
6. 根据权利要求l所述的跟高无级可调式假脚踝关节，其特征在于 所述所述的踝关节连杆(3)通过方形键固定于转动踝关节(4)右端 槽内；踝关节连杆(3)上方通孔通过转轴与活塞杆(2)连接。
专利摘要本实用新型涉及一种跟高无级可调式假脚踝关节，包括主液压缸体，活塞杆，活塞，与活塞杆相连接的踝关节连杆；转动踝关节，假踝关节套。主液压缸体内，活塞两侧的上、下主腔室之间通过油液连通机构相互连通。本实用新型利用油液的不可压缩性使活塞在液压缸中的位置随油液在油液通路中的流动而上下改变，进而带动踝关节转动，以改变假脚脚板相对于水平面的角度，从而达到改变假脚跟高的目的。另外由于对油液流量可以进行无级调控，所以本实用新型可以对假脚跟高进行无级调节直至活塞达到最大行程。此外，在油液通路中加入锁定针阀、调节旋钮以及针阀固定套，可以通过旋转调节旋钮很方便的对跟高进行调节和锁定，并可以实现假脚板的更换使用。
文档编号A61F2/66GK201370656SQ20092006959
公开日2009年12月30日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者喻洪流, 卓 简, 胡加华, 展 赵 申请人:上海理工大学