本发明专利技术涉及一种用于外骨骼关节的液压锁定装置10，其具有可伸缩的液压缸12、箱体16和开关阀20。所述液压缸12通过管路装置14与所述箱体16连接，所述开关阀20设置在所述管路装置14中。所述开关阀20能够在释放位置FS和阻断位置SS之间切换。当所述开关阀20位于所述释放位置FS时，所述液压缸12能够自由移动；当所述开关阀20处于所述阻断位置SS时，能够防止所述液压缸12回缩。本发明专利技术的特征在于，所述液压锁定装置10包括壳体18；所述液压缸为柱塞缸12，其中，所述柱塞缸12具有柱塞缸壳体22和可移动地设置在所述柱塞缸壳体22中的柱塞活塞24；并且所述柱塞缸12设置在所述壳体18内。进一步地，本发明专利技术涉及一种具有此类液压锁定装置10的外骨骼关节。骨骼关节。骨骼关节。
【技术实现步骤摘要】
用于外骨骼关节的液压锁定装置和外骨骼关节
[0001]本专利技术涉及一种用于外骨骼关节的液压锁定装置，以及具有该液压锁定装置的外骨骼关节。
技术介绍
[0002]外骨骼关节用于将外骨骼的各部分以铰接的方式连接在一起。该外骨骼作为一种外部支撑结构，经常被用作人体负重的支撑装置，以例如减少人的能量需求或减少身体压力，其也可以应用于医学康复疗法。同样，可以想到的是，该装置可以用作太空停留期间的训练装置，以专门训练因失重而未活动到的肌肉群。
[0003]优选地，外骨骼应用于人体下肢，从而在步态站立期能够支撑相对于地面的重量，在步态迈步期能够自由移动。换句话说，已知的外骨骼为人类用户的腿部提供了外部支撑结构，即在用户步态站立期，外骨骼能相对于地面支撑用户所携带的重物(例如，背包)；在步态迈步期，也即腿移动时，则不提供支撑，而是相反地提供自由运动。
[0004]为此，有必要使所使用的外骨骼关节能够在步态迈步期以尽可能小摩擦力被用户的肌肉力量推动，并且能够在步态站立期被锁定。该外骨骼关节可以例如是外骨骼膝关节。
[0005]液压锁定装置经常被用来阻断外骨骼关节。该液压锁定装置通常包括可伸缩的液压缸、箱体和开关阀。液压缸通过伸展和回缩随着外骨骼关节运动，并在被液压阻断时阻断外骨骼关节。
[0006]为实现上述目的，液压缸通过管路装置与箱体连接，并将开关阀设置在管路装置中。开关阀可以在释放位置和阻断位置之间进行切换。当开关阀处于释放位置时，液压缸可以自由移动。因此，在步态迈步期，开关阀处于释放位置，以便使液压缸通过移入或移出随着外骨骼关节旋转。在步态站立期，开关阀切换到阻断位置，以便断开液压缸和箱体之间的连接。例如，可以提供加速度传感器、接触传感器或甚至压力传感器，以识别是处于步态站立期还是步态迈步期。
[0007]图1示出了根据已知现有技术的液压锁定装置100的液压电路图，该装置用于外骨骼关节中。该液压锁定装置100包括配置为差动缸102的液压缸，该液压缸经由管路装置104与配置为蓄能器106的箱体连接。差动缸102包括缸体壳体108和可移动地设置在缸体壳体108内的活塞110。活塞110将活塞室112与杆室114分开。管路装置104包括与活塞室112连接的第一支路116。管路装置104的第二支路118与杆室114连接。开关阀120设置在第一支路116中并能在释放位置FS和阻断位置SS之间切换。当施加电流到开关阀120时，开关阀120在弹簧力的作用下从释放位置FS切换到阻断位置SS。此外，液压锁定装置100还包括绕过第一支路116和第二支路118之间开关阀120的短路线路122。弹簧止回阀124设置在短路线路122中，并在从杆室114到活塞室112的流动方向上将弹簧止回阀124打开。
[0008]开关阀120由控制装置(未示出)驱动，使其在步态站立期处于阻断位置SS，从而阻断第一支路116。在这种情况下，液压流体无法从活塞室112移到箱体106中，从而会阻断活塞110使其无法回缩。此时，活塞110依然有可能进行伸展，因为可以经由止回阀124从箱体
106中抽吸液压流体。如果是外骨骼膝关节，这就实际意味着由外骨骼支撑的腿可以继续伸展，但无法弯曲超过膝盖。因此，外骨骼膝关节的打开角度可以增加，但不能减少。这样一来就可以确保，即使开关阀120已经处于阻断位置SS，也能实现腿部的完全伸展。
[0009]具有这种液压锁定装置的外骨骼关节是已知的，例如，可参见EP2687339B1。在现有技术中，差动缸以铰接方式均匀地连接到外骨骼的大腿和小腿，并在步态站立期，可以经由开关阀阻断该差动缸。
[0010]已知解决方案的缺点是，当用户坐下时，液压缸会干扰用户，因为它直接安装在膝关节后面。因此，根据现有技术中已知的解决方案，液压缸设置在膝关节的一侧。然而，其问题在于，侧面的外骨骼非常大，从而会使液压缸更加容易损坏，例如液压缸会被刚性结构卡住。此外，横向排列的液压缸还有这样的问题，即其所引入的旋转力矩必须得到补偿。在行走时，横向排列的液压缸也会产生干扰，因为它们就位于手臂的摆动区域。此外，根据已知解决方案的液压锁定装置占用的空间相对较大，而且其重量也很重。
技术实现思路
[0011]因此，本专利技术的目的是为外骨骼关节提供一种液压锁定装置，其结构简单，所占用的安装空间较小，不仅能够避免受损，还能将对用户的损伤降到最低，同时其重量也有所减轻。
[0012]根据权利要求1所述的用于外骨骼关节的液压锁定装置能够解决上述问题。此外，根据权利要求9所述的外骨骼关节也能够解决上述问题。从属权利要求描述了优选的实施例。
[0013]与现有技术中已知的液压锁定装置相比，根据本专利技术的用于外骨骼的液压锁定装置的特征在于，该液压锁定装置具有壳体，其液压缸是柱塞缸，所述柱塞缸具有柱塞缸壳体和可移动地设置在所述柱塞缸壳体中的柱塞活塞。根据本专利技术，所述柱塞缸设置在所述壳体内。
[0014]所述柱塞缸是单动式缸，也称为柱塞活塞缸。所述柱塞缸虽没有实际的活塞，但活塞杆起着活塞的作用。在步态迈步期用户的肌肉力量会产生外部复位力，那么，用柱塞气缸进行复位会更复杂也就是无关紧要的缺点了。总的来说，相较于使用传统差动缸，使用柱塞缸所产生的机械效率会更高。因此，可以将柱塞缸设计的较小，进而也可以减轻重量。此外，将柱塞缸设置在壳体内还能够避免受损，而且，直接设置在外骨骼关节中的相应布置可以防止液压锁定装置损伤用户。
[0015]优选地，液压锁定装置具有旋转轴和杠杆。优选地，所述旋转轴围绕第一旋转轴可旋转地安装在所述壳体上，所述柱塞缸壳体围绕第二旋转轴可旋转地安装在所述壳体上。优选地，杠杆具有轴联接部和活塞联接部，其中，所述轴联接部不可旋转地连接至所述旋转轴。优选地，所述活塞联接部可旋转地连接至所述柱塞。
[0016]所述旋转轴经由所述杠杆将旋转运动传递给所述柱塞。当开关阀处于阻断位置时，所述柱塞会被固定住而无法回缩；此时，由于旋转轴经由杠杆直接与柱塞连接，旋转轴也无法继续旋转。因此，经由该旋转轴、杠杆和柱塞缸可以产生支撑力。优选地，所述第一旋转轴与所述第二旋转轴平行。
[0017]优选地，所述旋转轴可在第一端位和第二端位之间旋转，死点位置位于所述第一
端位和所述第二端位之间。优选地，所述柱塞在所述第一端位处是伸展的，并在所述旋转轴旋转时移动到死点位置中。所述柱塞在从所述死点位置旋转到第二端位时，其优选地是伸展的。
[0018]旋转轴的第一端位可以例如对应于外骨骼关节的最大可能角度。因此，第二端位可以例如对应于外骨骼关节的最小可能角度。以外骨骼膝关节为例，这意味着当腿部基本或完全伸展时，旋转轴处于第一端位，当腿部基本或完全弯曲时，旋转轴处于第二端位。
[0019]在从第一端位向第二端位运动的过程中，柱塞起初会回缩；并在位于旋转轴的死点位置(位于第一端位和第二端位之间)时回缩到最大程度。然而，当从死点位置向第二端位方向继续运动时，柱塞会再次伸展，从而逆转柱塞的运动方向。因此，第一端位本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于外骨骼关节(50)的液压锁定装置(10)，包括：可伸缩的液压缸(12)、箱体(16)和开关阀(20)；其中，所述液压缸(12)通过管路装置(14)与所述箱体(16)连接；并且所述开关阀(20)设置在所述管路装置(14)内；其中，所述开关阀(20)能够在释放位置(FS)和阻断位置(SS)之间进行切换；其中，当所述开关阀(20)位于所述释放位置(FS)时，所述液压缸(12)能够自由移动；而且，当所述开关阀(20)处于所述阻断位置(SS)时，能够防止所述液压缸(12)回缩；其特征在于，所述液压锁定装置(10)具有壳体(18)；所述液压缸为柱塞缸(12)，其中，所述柱塞缸具有柱塞缸壳体(22)和可移动地设置在所述柱塞缸壳体(22)中的柱塞活塞(24)；其中，所述柱塞缸(12)设置在所述壳体(18)内。2.根据权利要求1所述的液压锁定装置(10)，其特征在于，所述液压锁定装置(10)具有旋转轴(34)和杠杆(40)；其中，所述旋转轴(34)围绕第一旋转轴(D1)可旋转地安装在所述壳体(18)上，所述柱塞缸壳体(22)围绕第二旋转轴(D2)可旋转地安装在所述壳体(18)上；所述杠杆(40)包括轴联接部(42)和活塞联接部(44)，所述轴联接部(42)不可旋转地连接至所述旋转轴(34)；而且其中，所述活塞联接部(44)可旋转地连接至所述柱塞(24)。3.根据权利要求2所述的液压锁定装置(10)，其特征在于，所述旋转轴(34)能够在第一端位(EP1)和第二端位(EP2)之间旋转；其中，死点位置位于所述第一端位(EP1)和所述第二端位(EP2)之间；...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安，
申请(专利权)人：哈威液压股份公司，
类型：发明
国别省市：
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