[发明专利]自锁关节，特别是矫形器械关节

说明书

本发明涉及一种自锁关节，特别是一种矫形器械关节，包括两个由一转动轴线连接的关节件。矫形器械的相应部分与该关节之间的连接由这些关节件实现。

矫形器械上的关节应具有稳定的性能。它们能以一种受控的方式引导并支撑局部瘫痪病人(如脊柱裂)和那些不能自行移动的病人的运动。这种关节可被移动到一锁定状态以实现支撑功能，并当病人需要自由移动(例如当他或她希望坐下时)时可被移动到一非锁定状态。

根据现有技术的现状，这类关节有两种基本形式，与Ferrari治疗方法相应的传统关节由一简单的埋头螺栓锁定，它在关节转动轴线的范围内阻止关节件的短杆臂朝对方相互移动，或仅允许很有限的移动。为解除关节的锁定状态，需向上滑动埋头螺栓，从而释放该关节。然而，由于残疾人的身体姿势，有很大的力矩作用在锁定的关节上以及埋头螺栓上，这些力矩使残疾人不可能解脱关节，甚至旁人也要相当费力。

用于支撑脊椎运动的其它形式的关节涉及所谓的往复运动步态矫形器械。该关节包括一自由摆动件，而关节的其中另一个关节件则连接于一个摇臂(或Bowden缆)，用以将机械力从一个脊椎关节传递到另一个脊椎关节。当一个销与一个绕关节的转动轴线转动的绞接臂啮合时，该关节是锁定的。当该销脱离啮合时，会出现上文已叙述的问题。

在现有技术的这种状态的基础上，本发明的目的是提供一种自锁关节，特别是一种矫形器械关节，它能以最小的力气被解除锁定状态，这样，即使残疾人自己也可解除关节的锁定状态。

根据本发明，该目的是这样实现的，即各关节件都有一曲形装置，并且这些曲形装置以这样一个大角度相交，即当一个关节件相对于另一个转动时，在两个曲形装置中导向的且其轴线位于曲形装置中心线相交处的一个滚动体可沿曲形装置中心线自由地移动，并且当在中心线相交处所绘的与它们相切的假想切线之间之角度α接近零且连接两曲形装置的曲率圆心的线不穿过在锁定位置的相交或接触点处之关节转动轴线时，可使关节进入自锁的锁定状态。

这样选择关节件上曲形装置的位置，即在关节打算自由移动的区域它们以一个相对较大的角度相交。该角度必须足够大，这样在两个曲形装置中导向的滚动体才不会卡在所述曲形装置之间而锁住关节。如果关节件相互绕它们的转动轴线转动，那么曲形装置就会移到这样一个位置，其中在它们相交处所绘的假想切线的相交角度接近零。在此位置，滚动体通过作用在关节件上的力卡在两个曲形装置之间，即所述滚动体将力垂直于曲形装置中心线从一个关节件传递到另一个关节件。在此位置，没有力(切线相交角度等于零)或基本上没有力(切线相交角度几乎是零)沿曲形装置中心线的方向作用在滚动体上，这样只需很小的力就可将滚动体移动到可在曲形装置中被再次自由导向的位置，即用很小的力就可解除关节的锁定状态。除其它因素外，锁定效果开始时的切线角度取决于滚动体和曲形装置之间材料的配合，以及润滑。

由于关节只需很小的触发力来解除锁定状态，所以在某些场合就可能会很容易地发生不希望的解除锁定情况，例如快速持续的负载换向。为克服这种现象，一个力作用在滚动体上，以保持并锁定在锁定位置，该锁定位置是在关节件从非锁定状态到锁定状态的往复移动情况下到达的。该力可以通过例如重力，橡胶带，弹簧或磁铁获得。该保持力只会很轻微地增加解除关节锁定状态所需的力。

本方案的进一步优点源于从属权利要求2至6。

根据本发明的另一方案，是以这种方式获得具有这种性能的关节，即设有一个枢轴，它以绞接的方式在连杆的一端连接它们，各连杆都通过不与关节的转动轴线重合的枢轴绞接于关节件，并且在关节的锁定位置，一个或两个连杆靠抵在一个止档上，所述止档以这样一种方式设置，即在此状态下，连杆几乎处于平行的位置或略微超出此位置，由此一个作用在一个或两个连杆上的力就使它们到达它们的锁定位置。当所设的两个连杆进入平行或接近平行的位置时，到达锁定位置。在此位置，作用在关节件上的力通过两个连杆以及连接这些完全或几乎完全垂直于枢轴轨迹的连杆的枢轴传递。结果，这就完全摆脱了由连杆决定的沿其轨迹方向的力。本方案的其余内容与前述方案相同，关于这一点就不必再作进一步的解释。

对于第一方案，也可以设置一个止档。该止档可利用一个曲形装置的端部形成，或者可以独立于它形成。

该方案的进一步优点源于从属权利要求6和7。

在该发明概念的最佳衍生方案中，提供了一种“曲形装置方案”和“连杆方案”的组合，其中两个曲形装置中的一个以这样一种方式由一个连杆代替，即其端部之一绞接于相应的关节件，而其另一端部则借助于一个滚动或滑动体在位于另一关节件上的曲形装置中导向。