用于醫療輔助裝置的低摩擦齒輪箱的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于醫療輔助裝置的低摩擦齒輪箱。在本發明的一個示例性實施方式中，提供一種用于具有馬達組件和下肢支撐件的醫療輔助裝置的齒輪箱組件。所述齒輪箱組件包括：配置為可操作地聯接到所述馬達組件的蝸桿；以及與所述蝸桿嚙合的蝸輪。所述蝸輪配置為可操作地聯接到所述下肢支撐件，并且所述蝸桿和所述蝸輪配置為在力開始施加到所述下肢支撐件時從所述馬達組件向所述下肢支撐件傳遞旋轉運動。
【專利說明】
用于醫療輔助裝置的低摩擦齒輪箱
技術領域
[0001]以下說明涉及醫療輔助裝置，并且更具體地涉及一種用于醫療輔助裝置的低摩擦齒輪箱。【背景技術】
[0002]—些外骨骼裝置可以用于輔助醫療患者的一種或多種活動。例如，外骨骼裝置可以被提供給用戶的上臂或下肢。在用戶具有由外骨骼裝置支撐的肢體的全部用途的情況下，可使用外骨骼裝置來提升例如承載的本能。在用戶具有由外骨骼裝置支撐的肢體的受損用途的情況下，外骨骼裝置可被用于復健目的或再造完全物理功能。這種裝置可以由一個或多個聯接到齒輪或滑輪的馬達供能，該齒輪或滑輪配置為以期望的運動(例如行走)使用戶的肢體移動。
[0003]—些外骨骼裝置可以由液壓栗或者具有行星齒輪系統的電力馬達供能。然而，液壓部件可能泄漏并且需要通氣閥。具有行星齒輪系統的電力馬達可能具有高摩擦使其難以反向驅動，并且可能在運行時具有導致噪音和不良用戶體驗的甩動。因此，希望提供一種給外骨骼裝置供能的新方法。
【發明內容】

[0004]在本發明的一個示例性實施方式中，提供一種用于具有馬達組件和下肢支撐件的醫療輔助裝置的齒輪箱組件。所述齒輪箱組件包括:配置為可操作地聯接到所述馬達組件的蝸桿;并且包括與所述蝸桿嚙合的蝸輪。所述蝸輪配置為可操作地聯接到所述下肢支撐件，并且所述蝸桿和所述蝸輪配置為在力開始施加到所述下肢支撐件時從所述馬達組件向所述下肢支撐件傳遞旋轉運動。
[0005]在本發明的另一個示例性實施方式中，提供一種醫療輔助裝置。所述醫療輔助裝置包括:支撐框架，所述支撐框架包括由所述支撐框架延伸的支撐臂;聯接到所述支撐框架的齒輪箱，所述齒輪箱包括蝸桿以及與所述蝸桿嚙合的蝸輪；以及可操作地聯接到所述蝸輪的下肢支撐件，所述齒輪箱配置為提供旋轉力到所述下肢支撐件。
[0006]在本發明的又一個示例性實施方式中，提供一種醫療輔助裝置。所述醫療輔助裝置包括:支撐框架，所述支撐框架包括由所述支撐框架延伸的支撐臂;聯接到所述支撐框架的齒輪箱；以及可操作地聯接到所述齒輪箱的下肢支撐件。所述齒輪箱配置為提供旋轉力到所述下肢支撐件，并且能夠通過比來自所述齒輪箱的力更大的來自所述下肢支撐件的力被反向驅動。
[0007]根據以下結合附圖進行的詳細描述，這些以及其他優點和特征將會更加清楚。【附圖說明】
[0008]在說明書的結論部分的權利要求中特別指出和清楚地請求保護作為本發明的主題。本發明前述的和其他特征以及優點根據以下結合附圖進行的詳細描述將會清楚，這些附圖中:
[0009]圖1是一個示例性可調節醫療輔助裝置的透視圖；
[0010]圖2是圖1所示裝置的示例性齒輪箱組件的部分截面圖；
[0011]圖3是圖1和圖2所示的齒輪箱組件的示例性蝸桿的透視圖；
[0012]圖4是圖1和圖2所示的齒輪箱組件的示例性蝸輪的透視圖。【具體實施方式】
[0013]現在參考附圖，其中將參考特定實施方式來描述本發明而不限制本發明，圖1說明了一種示例性可調節的外骨骼或者醫療輔助裝置10。在示例性實施方式中，可調節裝置10 通常包括支撐框架12、一對馬達組件14以及一對下肢支撐件18,每個馬達組件14分別連接齒輪箱16。
[0014]在所顯示的實施方式中，馬達組件14是可反向驅動的。將如下文所描述的，這允許了裝置10的用戶給予馬達組件14過強的能量以通過用戶來幫助實現裝置10的舒適度和控制。此外，由于馬達組件14是“輔助”馬達，它可以比先前已知的那些更小并且更安靜。本發明幫助用戶但是總是允許用戶保持控制，并且僅當用戶首先發動引起馬達組件14從事用戶移動和/或幫助用戶移動時被激活。
[0015]支撐框架12配置為放置在用戶的軀干或臀部附近并且包括背部支撐件20、一個或多個能量源22(例如，電池)、控制器(未顯示)以及一對從背部支撐件20延伸的臀部支撐件或支撐臂24。背部支撐件20配置為抵靠在用戶的背部，能量源22配置為向馬達組件14供能， 并且控制器配置為選擇性地控制馬達組件14和/或齒輪箱16的移動。在此使用的術語控制器涉及專用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共享式、專用式或群組式)以及執行一個或多個軟件或固件程序的存儲器、組合邏輯電路、和/或其他提供所述功能的合適的部件。 [〇〇16] 支撐臂24各自包括近端26和遠端28。近端26聯接到背部支撐件20,并且遠端28包括多個形成于其中的調整凹口或槽30。遠端28沿著縱軸線32延伸并且具有圓形或大致圓形的橫截面。[〇〇17]進一步參考圖2,在示例性實施方式中，馬達組件14包括外殼34、一個或多個馬達 36以及與齒輪箱16可操作地聯接的輸出軸38。如本文更加詳細描述的，馬達組件14配置為對齒輪箱16施加扭矩以選擇生地旋轉下肢支撐件18,因此使用戶的髖關節能夠被延伸或彎曲。[〇〇18] 再參考圖2,齒輪箱16配置為幫助和支撐用戶的臀部移動并且通常包括外殼40、蝸桿42、軸承44、蝸輪46以及適配器48。軸承44可旋轉地支撐蝸桿42,其嚙合于蝸輪46以從馬達36通過適配器48向下肢支撐件18傳遞旋轉運動。蝸桿42配置為繞軸線50旋轉，軸線50平行或大致平行于縱軸線32。蝸輪46以及下肢支撐件18配置為繞軸線52旋轉，軸線52與軸線 50正交或大致正交。齒輪箱16配置為繞相關支撐臂24的縱軸線32旋轉以易于臀部的彎曲和伸展同時樞軸允許但是不強制臀部內收和外展。[〇〇19]齒輪箱16配置為通過來自下肢支撐件18的比齒輪箱16產生的力更大的力是可逆轉的或可反向驅動的。例如，齒輪箱16可以產生繞軸線52逆時針方向的第一力。齒輪箱16 (包括蝸桿42和蝸輪46)配置為通過來自下肢支撐件18(例如，用戶下肢的移動)的比第一力更大的第二力而在繞軸線52順時針方向上是可逆轉的。照這樣，用戶可以通過裝置供給齒輪箱16過強的力以保持控制，而不是裝置支配用戶的移動。
[0020]如圖3所示，蝸桿42包括第一端54和相對的第二端56。在示例性的實施方式中，第一端54是帶花鍵的并且配置為聯接到馬達輸出軸38。第二端56可以是有鍵的用于聯接相鄰部件(未顯示)。[〇〇21]如圖4所示，蝸輪46包括外直徑和內直徑，外直徑具有多個配置為嚙合蝸桿42的輪齒58，內直徑定義了適配器孔60，適配器孔60是有鍵的以接收適配器48。在示例性實施方式中，適配器48尺寸設置為并且被鍵固為接收下肢支撐件18的一部分(見圖2)。[〇〇22]在示例性實施方式中，下肢支撐件18配置為支撐用戶大腿并且包括近端62、遠端 64、以及下肢夾具66。近端62聯接到齒輪箱16的適配器48,如此下肢支撐件18可繞軸線52旋轉，并且下肢夾具66聯接至遠端64。下肢夾具66配置為例如通過直接連接到夾具66的帶而連接至用戶的下肢。[〇〇23] 一種組裝醫療輔助裝置10的方法包括提供支撐框架12、馬達組件14、齒輪箱16以及下肢支撐件18。馬達組件14以及下肢支撐件18可操作地聯接到齒輪箱16的齒輪系統從而在二者之間傳遞旋轉運動。齒輪系統包括蝸桿42、蝸輪46以及適配器48。支撐臂遠端28插入到齒輪箱16。
[0024]本文所述的是為醫療輔助裝置供能的系統和方法。系統包括具有在馬達和蝸輪之間聯接的蝸桿的齒輪箱以旋轉醫療輔助裝置的下肢支撐件。照這樣，系統使小馬達的使用成為可能，其減少裝置的重量和費用。低摩擦、包括高齒輪比率的齒輪箱的齒輪系統是安靜的并且可反向驅動的。附加地，相比于先前已知的系統，該齒輪系統提供了一種小輪廓的齒輪箱。
[0025]雖然僅結合有限數量的實施方式對本發明進行了詳細描述，但應易于理解的是， 本發明不限于這些公開的實施方式。相反，可對本發明進行修改，以引入以上未描述但與本發明精神和范圍相稱的任何數量的變化、改變、替代或等同布置。另外，雖然已描述了本發明的各種實施方式，但應理解的是，本發明的各個方面可僅包括所述實施方式中的一些。因此，本發明不應被視為受限于前面的描述。
【主權項】
1.一種用于具有馬達組件和下肢支撐件的醫療輔助裝置的齒輪箱組件，所述齒輪箱組 件包括:蝸桿，所述蝸桿配置為可操作地聯接到所述馬達組件；以及與所述蝸桿嚙合的蝸輪，所述蝸輪配置為可操作地聯接到所述下肢支撐件，其中所述 蝸桿和所述蝸輪配置為在力開始施加到所述下肢支撐件時從所述馬達組件向所述下肢支 撐件傳遞旋轉運動。2.如權利要求1所述的齒輪箱組件，還包括外殼，所述蝸輪和所述蝸桿放置于所述外殼中。3.如權利要求1所述的齒輪箱組件，其中，所述蝸輪和所述蝸桿配置為通過比來自所述 齒輪箱組件的第三力更大的來自所述下肢支撐件的第二力是能夠反轉的。4.如權利要求1所述的齒輪箱組件，還包括聯接到所述蝸輪的適配器，所述適配器配置 為可操作地聯接到所述下肢支撐件。5.如權利要求1所述的齒輪箱組件，其中，所述蝸桿繞第一軸線旋轉并且所述蝸輪繞第 二軸線旋轉，所述第二軸線大致正交于所述第一軸線。6.—種醫療輔助裝置，包括:支撐框架，所述支撐框架包括由所述支撐框架延伸的支撐臂；聯接到所述支撐框架的齒輪箱，所述齒輪箱包括蝸桿以及與所述蝸桿嚙合的蝸輪；以 及可操作地聯接到所述蝸輪的下肢支撐件，所述齒輪箱配置為提供旋轉力到所述下肢支 撐件。7.如權利要求6所述的裝置，其中，所述齒輪箱還包括外殼，所述蝸輪和所述蝸桿放置 于所述外殼中。8.如權利要求6所述的裝置，其中，所述蝸輪和所述蝸桿配置為通過比來自所述齒輪箱 的力更大的來自所述下肢支撐件的力是能夠反轉的。9.如權利要求6所述的裝置，其中，所述齒輪箱還包括聯接到所述蝸輪的適配器，所述 適配器配置為可操作地聯接到所述下肢支撐件。10.如權利要求6所述的裝置，其中，所述蝸桿繞第一軸線旋轉并且所述蝸輪繞第二軸 線旋轉，所述第二軸線大致正交于所述第一軸線。11.如權利要求6所述的裝置，還包括馬達組件，所述馬達組件可操作地聯接到所述齒 輪箱以向所述蝸桿傳遞旋轉運動。12.—種醫療輔助裝置，包括:支撐框架，所述支撐框架包括由所述支撐框架延伸的支撐臂；聯接到所述支撐框架的齒輪箱；以及可操作地聯接到所述齒輪箱的下肢支撐件，所述齒輪箱配置為提供旋轉力到所述下肢 支撐件，并且能夠通過比來自所述齒輪箱的力更大的來自所述下肢支撐件的力被反向驅動。13.如權利要求12所述的裝置，其中，所述齒輪箱包括蝸桿以及與所述蝸桿嚙合的蝸輪。14.如權利要求13所述的裝置，其中，所述齒輪箱還包括外殼，所述蝸輪和所述蝸桿放置于所述外殼中。15.如權利要求13所述的裝置，還包括能夠反向驅動的馬達組件，所述馬達組件可操作 地聯接到所述齒輪箱以向所述蝸桿傳遞旋轉運動。
【文檔編號】F16H1/16GK106090127SQ201610533896
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】D·C·西蒙, P·M·賴恩
【申請人】操縱技術Ip控股公司