膝关节假体、用于假肢的液压阻尼器及其蓄能做功方法技术

本发明专利技术提供了一种膝关节假体、用于假肢的液压阻尼器及其蓄能做功方法。用于假肢的液压阻尼器包括：液压缸体；储能器，安装在液压缸体上，且储能器的第一端口通过第一管路与有杆腔连通，储能器的第一端口通过第二管路与无杆腔连通，第二管路包括并联设置的第一分支管道和第二分支管道；第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀设置在第一分支管道上，第二单向阀设置在第二分支管道上，且第一单向阀和第二单向阀的控制方向相反；第一控制阀和第二控制阀，第一控制阀安装在第一分支管道上，第二控制阀安装在第二分支管道上。本发明专利技术能够减小整个阻尼器的体积和质量，结构简单，进而降低本发明专利技术中的用于假肢的液压阻尼器的生产成本。

Knee prosthesis, hydraulic damper for prosthetic limb and energy storage method

【技术实现步骤摘要】
膝关节假体、用于假肢的液压阻尼器及其蓄能做功方法
本专利技术涉及假肢元器件
，具体而言，涉及一种膝关节假体、用于假肢的液压阻尼器及其蓄能做功方法。
技术介绍
假肢的液压阻尼器主要由单出杆双作用液压缸、三个节流阀、一个单向阀、一个弹簧蓄能器和一个油箱组成。如图1所示，现有的单出杆双作用缸液压阻尼器的工作原理如下：a）阶段一，打开节流阀1，关闭节流阀2和节流阀3，活塞杆在外力作用下向下运动。此时，单出杆双作用液压缸形成差动连接，液压液从无杆腔经过节流阀1，一部分进入有杆腔，其与部分液压液经单向阀进入弹簧蓄能器；该阶段蓄能器蓄能。b）阶段二，关闭节流阀1和节流阀3，打开节流阀2，活塞杆在外力作用下向上运动。此时，油箱中液压液经节流阀2进入无杆腔，有杆腔中液压液经单向阀进入弹簧蓄能器；该阶段蓄能器蓄能。c）阶段三，关闭节流阀1，打开节流阀2和节流阀3。此时，弹簧蓄能器中高压液压液经节流阀3进入无杆腔，推动活塞杆向下运动，无杆腔中液压液经节流阀2进入油箱；该阶段蓄能器做功。d）阶段四，打开节流阀1和节流阀3，关闭节流阀2。此时，单出杆双作用液压缸形成差动连接，弹簧蓄能器中高压液压液经节流阀3一部分进入有杆腔，一部分液压液经节流阀1进入无杆腔。由于无杆腔面积大于油缸腔，活塞杆向上运动；该阶段蓄能器做功。根据上述的结构可以知道，现有的单出杆双作用缸液压阻尼器具有以下缺陷：（1）单出杆双作用缸液压阻尼器具有三个节流阀，需要三套调整节流阀开度或开闭的装置，所以会造成液压阻尼器结构臃肿、质量大、成本高。液压油箱一直需要低压或者与大气相通，并且液压油箱旋转任意角度，油缸不能吸空。所以，满足以上条件液压油箱结构设计复杂，外观臃肿，质量大，成本高。然而，用于患者穿戴的假肢，结构简单可靠，质量小，成本低始终是优先目标。（2）在阶段三和阶段四，即蓄能器做功阶段，该液压蓄能器不能阻止活塞杆的反向运动。假肢领域，在外力作用下，起支撑作用的活塞杆出现反向运动，会对患者造成意外伤害。此处所述反向运动是指以下工况：在阶段三，蓄能器做功，活塞杆向下运动；此时对活塞杆实际向下的外力，当外力大于蓄能器的驱动力时，活塞杆向上运动。在阶段四，蓄能器做功，活塞杆向上运动；此时对活塞杆实际向上的外力，当外力大于蓄能器的驱动力时，活塞杆向下运动。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种膝关节假体、用于假肢的液压阻尼器及其蓄能做功方法，以解决现有技术中用于假肢的液压阻尼器的外观臃肿、质量大、成本高的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于假肢的液压阻尼器，包括：液压缸体，所述液压缸体上设置有空腔，所述空腔内安装有活塞和连接在所述活塞上的活塞杆，所述活塞将所述空腔分隔为有杆腔和无杆腔；储能器，所述储能器安装在所述液压缸体上，且所述储能器的第一端口通过第一管路与所述有杆腔连通，所述储能器的第一端口通过第二管路与所述无杆腔连通，所述第二管路包括并联设置的第一分支管道和第二分支管道；第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀设置在第一分支管道上，所述第二单向阀设置在第二分支管道上，且所述第一单向阀和所述第二单向阀的控制方向相反；第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀安装在所述第一分支管道上，所述第二控制阀安装在所述第二分支管道上。进一步地，所述第一控制阀的两端分别与所述无杆腔和所述第一单向阀连通，所述第一单向阀用于使所述第一控制阀内的液压液朝向所述储能器方向流动。进一步地，所述第二控制阀的两端分别与所述第二单向阀和所述储能器连通，所述第二单向阀用于使所述第二控制阀内的液压液朝向所述无杆腔方向流动。进一步地，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为节流阀。进一步地，所述第二单向阀安装在所述无杆腔底部，所述第一单向阀安装在所述第二单向阀远离所述活塞杆的一侧。进一步地，所述用于假肢的液压阻尼器还包括安装外壳，所述安装外壳安装在所述液压缸体的外侧壁面上，所述第一控制阀安装在所述安装外壳内部。进一步地，所述第二控制阀安装在所述安装外壳内并与所述第一控制阀并排设置。进一步地，所述安装外壳通过锁紧件或者焊接方式固定在所述液压缸体上。根据本专利技术的另一方面，提供了一种膝关节假体，包括液压阻尼器，所述液压阻尼器为上述的用于假肢的液压阻尼器。根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于假肢的液压阻尼器的蓄能做功方法，所述用于假肢的液压阻尼器的蓄能做功方法采用上述的用于假肢的液压阻尼器实现，所述用于假肢的液压阻尼器的蓄能做功方法包括：蓄能工作阶段：打开所述第一控制阀，关闭所述第二控制阀，外力压缩所述活塞杆实现所述活塞杆向下运动；此时，所述无杆腔内的液压液经过所述第一控制阀和所述第一单向阀后，一部分进入所述有杆腔，剩余部分进入所述储能器，实现所述储能器蓄能；在此蓄能工作阶段中，改变外力作用方向，向外拉伸所述活塞杆，所述活塞杆不会伸出；做功工作阶段：关闭所述第一控制阀，打开所述第二控制阀，所述储能器中高压液压液经过所述第二控制阀和所述第二单向阀，进入所述无杆腔，所述活塞杆向上运动，所述有杆腔中的液压液和所述储能器中的高压液压液全部进入所述无杆腔；在此做功工作阶段中，对所述活塞杆施加与其运动方向相反的外力，即压缩所述活塞杆，所述活塞杆不会缩回。应用本专利技术的技术方案，本专利技术中的用于假肢的液压阻尼器相对于现有的单出杆双作用缸液压阻尼器结构而言，整个系统不包含油箱，且仅有两个控制阀，能够减小整个阻尼器的体积和质量，结构简单，进而降低本专利技术中的用于假肢的液压阻尼器的生产成本。本专利技术中的用于假肢的液压阻尼器的结构更加稳定可靠。在外力作用下，可完全禁止反向运动。即是，在活塞杆缩回阶段，无论对活塞杆施加哪个方向的外力，活塞杆都不会伸出；在活塞杆伸出阶段，无论对活塞杆施加哪个方向的外力，活塞杆都不会缩回。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示意性示出了现有的单出杆双作用缸液压阻尼器原理图；图2示意性示出了本专利技术的用于假肢的液压阻尼器的原理图；图3示意性示出了本专利技术的用于假肢的液压阻尼器的爆炸图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、液压缸体；11、无杆腔；12、有杆腔；20、活塞；30、活塞杆；40、储能器；50、第一管路；51、第一支路管道；52、第二支路管道；60、第二管路；61、第一分支管道；62、第二分支管道；70、第一单向阀；80、第二单向阀；90、第一控制阀；100、第二控制阀；110、安装外壳。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于假肢的液压阻尼器，其特征在于，包括：/n液压缸体（10），所述液压缸体（10）上设置有空腔，所述空腔内安装有活塞（20）和连接在所述活塞（20）上的活塞杆（30），所述活塞（20）将所述空腔分隔为有杆腔（12）和无杆腔（11）；/n储能器（40），所述储能器（40）安装在所述液压缸体（10）上，且所述储能器（40）的第一端口通过第一管路（50）与所述有杆腔（12）连通，所述储能器（40）的第一端口通过第二管路（60）与所述无杆腔（11）连通，所述第二管路（60）包括并联设置的第一分支管道（61）和第二分支管道（62）；/n第一单向阀（70）和第二单向阀（80），所述第一单向阀（70）设置在第一分支管道（61）上，所述第二单向阀（80）设置在第二分支管道（62）上，且所述第一单向阀（70）和所述第二单向阀（80）的控制方向相反；/n第一控制阀（90）和第二控制阀（100），所述第一控制阀（90）安装在所述第一分支管道（61）上，所述第二控制阀（100）安装在所述第二分支管道（62）上。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于假肢的液压阻尼器，其特征在于，包括：
液压缸体（10），所述液压缸体（10）上设置有空腔，所述空腔内安装有活塞（20）和连接在所述活塞（20）上的活塞杆（30），所述活塞（20）将所述空腔分隔为有杆腔（12）和无杆腔（11）；
储能器（40），所述储能器（40）安装在所述液压缸体（10）上，且所述储能器（40）的第一端口通过第一管路（50）与所述有杆腔（12）连通，所述储能器（40）的第一端口通过第二管路（60）与所述无杆腔（11）连通，所述第二管路（60）包括并联设置的第一分支管道（61）和第二分支管道（62）；
第一单向阀（70）和第二单向阀（80），所述第一单向阀（70）设置在第一分支管道（61）上，所述第二单向阀（80）设置在第二分支管道（62）上，且所述第一单向阀（70）和所述第二单向阀（80）的控制方向相反；
第一控制阀（90）和第二控制阀（100），所述第一控制阀（90）安装在所述第一分支管道（61）上，所述第二控制阀（100）安装在所述第二分支管道（62）上。


2.根据权利要求1所述的用于假肢的液压阻尼器，其特征在于，所述第一控制阀（90）的两端分别与所述无杆腔（11）和所述第一单向阀（70）连通，所述第一单向阀（70）用于使所述第一控制阀（90）内的液压液朝向所述储能器（40）方向流动。


3.根据权利要求1所述的用于假肢的液压阻尼器，其特征在于，所述第二控制阀（100）的两端分别与所述第二单向阀（80）和所述储能器（40）连通，所述第二单向阀（80）用于使所述第二控制阀（100）内的液压液朝向所述无杆腔（11）方向流动。


4.根据权利要求1所述的用于假肢的液压阻尼器，其特征在于，所述第一控制阀（90）和所述第二控制阀（100）均为节流阀。


5.根据权利要求1所述的用于假肢的液压阻尼器，其特征在于，所述第二单向阀（80）安装在所述无杆腔（11）底部，所述第一单向阀（70）安装在所述第二单向阀（80）远离所述活塞杆（30...

【专利技术属性】
技术研发人员：金坤锋，李哲，梁燕平，冯琴琴，申骏军，谢浩，玄利圣，韩毓，
申请(专利权)人：哈工大机器人湖州国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33