FR2864890A1 - Mechanical elbow prosthesis, has clutch system comprising finger with lug penetrated into and released from cogwheel when lateral projection of finger contacts smaller and larger diameter sections of disc, respectively - Google Patents

Mechanical elbow prosthesis, has clutch system comprising finger with lug penetrated into and released from cogwheel when lateral projection of finger contacts smaller and larger diameter sections of disc, respectively Download PDF

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Abstract

The prosthesis has a clutch system including a finger (10) with a lateral projection and a movable end. The end has a lug penetrated into a cogwheel (8) when the projection contacts a smaller diameter section of a disc (9), to block rotation of a forearm part. The lug is released from the gears when the projection contacts a larger diameter section of the disc, to permit the forearm part to rotate with respect to an arm part.

Description

Prothèse de coude mécanique à transmission, débrayage et compensateurMechanical elbow prosthesis with transmission, clutch and compensator

La présente invention se rapporte à une prothèse de coude, comportant une première partie formant avant-bras, une deuxième partie formant bras, la première partie formant avant-bras étant montée pivotante par rapport à la deuxième partie formant bras, suivant un axe de rotation de l'avant- bras, et un moteur électrique monté de manière à entraîner en rotation l'avant-bras par rapport au bras.  The present invention relates to an elbow prosthesis comprising a first forearm portion and a second arm portion, the first forearm portion being pivotally mounted relative to the second arm portion along an axis of rotation. of the forearm, and an electric motor mounted to rotate the forearm relative to the arm.

Ce dispositif de l'art antérieur présente plusieurs inconvénients. En particulier, pour permettre une commande aisée de la rotation de l'avantbras, il est nécessaire de prévoir un motoréducteur à grande réduction, de sorte que le système dans son ensemble, et notamment l'avant-bras, peut se bloquer par rapport au bras sans que le porteur de la prothèse puisse faire quoi que ce soit, sinon retourner voir la personne ayant installé la prothèse pour que celui-ci la "débloque". La présente invention vise à surmonter les inconvénients de l'art antérieur en proposant une prothèse de coude qui permet au porteur de la prothèse de commander le positionnement du coude, c'est-à-dire la position de l'avant- bras par rapport au bras, aussi bien par un système de commande électrique que manuellement en cas de besoin.  This device of the prior art has several disadvantages. In particular, to allow easy control of the rotation of the forearm, it is necessary to provide a geared motor to large reduction, so that the system as a whole, including the forearm, can lock relative to the arm without the holder of the prosthesis can do anything, otherwise return to see the person who installed the prosthesis for it "unlock". The present invention aims to overcome the disadvantages of the prior art by providing a prosthetic elbow that allows the wearer of the prosthesis to control the positioning of the elbow, that is to say the position of the forearm relative to on the arm, both by an electric control system and manually when needed.

Suivant l'invention, une prothèse de coude, comportant une première partie formant avant-bras et une deuxième partie formant bras, la première partie formant avant-bras étant montée rotative par rapport à la deuxième partie formant bras par rapport à un axe de rotation, et comportant un moteur pour entraîner en rotation l'avant-bras par rapport au bras et un système de commande électrique du moteur est caractérisée en ce qu'il est prévu un système d'embrayage/débrayage mécanique.  According to the invention, an elbow prosthesis having a first forearm portion and a second arm portion, the first forearm portion being rotatably mounted relative to the second arm portion relative to an axis of rotation. , and comprising a motor for rotating the forearm relative to the arm and an electric motor control system is characterized in that there is provided a mechanical clutch / disengagement system.

Ainsi, le porteur de la prothèse peut déplacer manuellement l'avant-bras de la prothèse par rapport au bras pour les mettre dans la position qu'il souhaite, notamment dans le cas d'un blocage en raison d'un dysfonctionnement du moteur électrique ou de la commande électrique.  Thus, the wearer of the prosthesis can manually move the forearm of the prosthesis relative to the arm to put them in the desired position, especially in the case of a blockage due to a malfunction of the electric motor or electrical control.

Suivant un perfectionnement de l'invention, le moteur est disposé dans l'avant-bras de sorte que l'arbre du moteur soit parallèle à l'axe longitudinal de l'avant-bras et il est monté un boîtier de renvoi d'angle qui permet de transformer la rotation de l'arbre du moteur en une rotation de l'avant- bras par rapport au bras suivant l'axe de rotation de l'avant-bras, axe de rotation qui fait un angle, notamment de 90 , par rapport à l'axe longitudinal de l'avant- bras.  According to an improvement of the invention, the motor is arranged in the forearm so that the motor shaft is parallel to the longitudinal axis of the forearm and a gearbox is mounted. which makes it possible to transform the rotation of the motor shaft into a rotation of the forearm relative to the arm along the axis of rotation of the forearm, an axis of rotation which makes an angle, in particular of 90, relative to the longitudinal axis of the forearm.

Suivant un perfectionnement de l'invention, le système de débrayage/embrayage est constitué d'une roue dentée montée axialement par rapport à l'axe de rotation, d'un doigt et d'un disque de débrayage, le disque étant monté rotatif par rapport à l'axe du moteur, le doigt étant fixé rotatif à l'une de ses extrémités, l'autre extrémité mobile du doigt comportant un ergot qui engrène dans les engrenages de la roue dentée, pour bloquer la rotation de l'avant-bras, le disque étant constitué de deux secteurs de disque, un secteur de disque de grand diamètre s'étendant notamment sur environ 250 et un secteur de plus petit diamètre s'étendant sur le reste de la périphérie du disque de sorte que lorsque l'ergot de l'extrémité mobile du doigt est en contact avec le bord du secteur de petit diamètre du disque, l'ergot engrène dans la roue dentée, tandis que lorsqu'il est en contact avec la partie de plus grand diamètre du disque, l'ergot est sorti de son engrènement avec les engrenages de la roue dentée, de sorte que la rotation de l'avant-bras par rapport au bras est libre, pour permettre au porteur de la prothèse d'effectuer une commande manuelle.  According to an improvement of the invention, the clutch / clutch system consists of a toothed wheel axially mounted relative to the axis of rotation, a finger and a disengaging disk, the disk being rotatably mounted by relative to the axis of the motor, the finger being fixed rotatably at one of its ends, the other mobile end of the finger having a lug which meshes with the gears of the toothed wheel, to block the rotation of the front arm, the disk consisting of two disk sectors, a large diameter disk sector extending in particular about 250 and a smaller diameter sector extending over the rest of the periphery of the disk so that when the pin of the movable end of the finger is in contact with the edge of the sector of small diameter of the disk, the pin meshes with the toothed wheel, whereas when it is in contact with the larger diameter portion of the disk, the 'ergot is out of his engrènem ent with the gears of the toothed wheel, so that the rotation of the forearm relative to the arm is free, to allow the wearer of the prosthesis to perform a manual control.

Suivant un perfectionnement de l'invention, le système de 25 débrayage/embrayage est monté sur un côté du boîtier de renvoi d'angle.  In accordance with an improvement of the invention, the clutch / clutch system is mounted on one side of the bevel gearbox.

Suivant un perfectionnement de l'invention, il est prévu un système de compensation du poids constitué d'un ressort plat enroulé autour de l'axe de rotation.  According to an improvement of the invention, there is provided a weight compensation system consisting of a flat spring wound around the axis of rotation.

Le ressort est réglé de manière à aider à la remontée de l'avant-bras (pliage du bras), en diminuant la force que doit exercer le porteur de la prothèse lorsqu'il souhaite plier le bras. De préférence, on choisit une raideur du ressort telle que la force du ressort est sensiblement égale à la force créée par le poids de la main du porteur de la prothèse.  The spring is adjusted to assist the ascent of the forearm (folding of the arm), decreasing the force that must exert the wearer of the prosthesis when he wants to bend the arm. Preferably, a stiffness of the spring is chosen such that the force of the spring is substantially equal to the force created by the weight of the hand of the wearer of the prosthesis.

Aux figures, il est représenté un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple uniquement.  In the figures, there is shown an embodiment of the invention, given by way of example only.

la figure 1 est une vue en perspective d'une partie formant avant-bras de la prothèse suivant l'invention la figure 2 est une vue d'ensemble du système d'embrayage, la figure 3 est une vue du système d'embrayage dans la position de blocage, tandis que la figure 4 est une vue du même système d'embrayage dans la position libérée; la figure 5 est une vue en perspective d'un disque d'embrayage du système d'embrayage suivant les figures 2 à 4; la figure 6 est une vue en perspective d'un doigt d'un système d'embrayage suivant l'une des figures 2 à 4; la figure 7 est une vue en perspective d'un ressort d'un système d'embrayage suivant les figures 2 à 4; la figure 8 est une vue perspective de la roue dentée du système de la figure 3; la figure 9 représente le système de commande par transmission du système d'embrayage de la figure 3; la figure 10 est une vue d'ensemble du système de compensation du poids tandis que la figure 11 est une vue du support de ressort du système de la figure 10; la figure 12 est une vue en perspective d'une pièce de réglage du ressort du système de compensation de poids de la figure 10; la figure 13 représente le ressort du système de la figure 10; et la figure 14 représente le couplage de l'arbre moteur et du boîtier de renvoi d'angle.  FIG. 1 is a perspective view of a forearm portion of the prosthesis according to the invention; FIG. 2 is an overall view of the clutch system; FIG. 3 is a view of the clutch system in FIG. the locking position, while Figure 4 is a view of the same clutch system in the released position; Figure 5 is a perspective view of a clutch disk of the clutch system according to Figures 2 to 4; Figure 6 is a perspective view of a finger of a clutch system according to one of Figures 2 to 4; Figure 7 is a perspective view of a spring of a clutch system according to Figures 2 to 4; Figure 8 is a perspective view of the toothed wheel of the system of Figure 3; Figure 9 shows the transmission control system of the clutch system of Figure 3; Fig. 10 is an overview of the weight compensation system while Fig. 11 is a view of the spring support of the system of Fig. 10; Fig. 12 is a perspective view of a spring adjustment member of the weight compensation system of Fig. 10; Figure 13 shows the spring of the system of Figure 10; and Figure 14 shows the coupling of the drive shaft and the bevel gearbox.

A la figure 1, il est représenté une partie formant avant-bras d'une prothèse de coude. La partie avant-bras comporte un corps 1 et un étrier 2. Dans le corps 1, il est monté un moteur 3 dont l'arbre 4 est parallèle à l'axe longitudinal du corps 1 du coude. L'arbre 4 du moteur est couplé par un accouplement 5 à un boîtier 6 de renvoi d'angle qui est encastré dans l'étrier 2. Sur une des faces 7 du boîtier 6 de renvoi d'angle, il est monté un système d'embrayage. Le système d'embrayage est constitué d'une roue dentée 8, d'un disque 9, d'un doigt 10 et d'un ressort 11. La roue dentée est montée axialement par rapport à l'axe de rotation 13 de l'avant-bras par rapport à un bras (non représenté). Le disque 9 est monté également axialement par rapport à l'axe de rotation en étant contigu à la roue 8 dentée.  In Figure 1, there is shown a forearm portion of a prosthetic elbow. The forearm portion comprises a body 1 and a stirrup 2. In the body 1, there is mounted a motor 3 whose shaft 4 is parallel to the longitudinal axis of the body 1 of the elbow. The motor shaft 4 is coupled by a coupling 5 to a gearbox 6 which is embedded in the yoke 2. On one of the faces 7 of the gearbox 6, a gearbox 'clutch. The clutch system consists of a toothed wheel 8, a disc 9, a finger 10 and a spring 11. The toothed wheel is mounted axially relative to the axis of rotation 13 of the forearm relative to an arm (not shown). The disc 9 is also mounted axially relative to the axis of rotation by being contiguous to the toothed wheel 8.

Le disque 9 est constitué de deux secteurs de disques, un premier secteur de disque d'un premier rayon, le secteur 14 de disque de premier rayon s'étendant sur environ 250 , et d'un deuxième secteur 15 d'un deuxième rayon, plus petit que le premier rayon et s'étendant sur un angle d'environ 110 . II est ainsi formé à la périphérie du disque deux bossages 16 à distance l'un de l'autre le long de la périphérie du disque. La partie de plus petit rayon du disque a à un rayon de plus petite dimension ou de dimension sensiblement égale au rayon de la roue dentée, tandis que la partie de plus grand rayon du disque a un rayon plus grand que le rayon de la roue dentée.  The disk 9 consists of two disk sectors, a first disk sector of a first radius, the first ray disk sector 14 extending over approximately 250, and a second sector 15 of a second radius, smaller than the first radius and extending at an angle of about 110. It is thus formed at the periphery of the disc two bosses 16 at a distance from each other along the periphery of the disc. The smaller radius portion of the disk has a radius of smaller dimension or dimension substantially equal to the radius of the toothed wheel, while the larger radius portion of the disk has a radius greater than the radius of the toothed wheel .

Le doigt est fixé rotatif par rapport au boîtier à une première extrémité 20, sa deuxième extrémité 21 comportant un ergot 22 qui peut engrener dans les engrenages de la roue dentée. Le doigt comporte également une saillie latérale 23. Le positionnement de la roue dentée du disque et du doigt est réalisé de sorte que lorsque la saillie 23 est en contact avec le bord périphérique de la partie du disque de petit diamètre, l'ergot 22 pénètre dans les engrenages de la roue dentée tandis que lorsque la partie en saillie est en contact avec le bord périphérique de la partie du disque de plus grand rayon ou diamètre, l'ergot est sorti des engrenages. Ainsi, en fonction de la position du disque par rapport à l'ergot, il y a soit blocage de la rotation de la roue dentée par l'ergot, soit rotation libre de celle-ci. Lorsqu'il y a rotation libre, cela signifie qu'une rotation manuelle par le porteur de la prothèse peut être effectuée de l'avant-bras par rapport au bras. Quant au ressort 11, il est monté de manière à rappeler élastiquement le doigt contre la roue dentée.  The finger is fixed rotatably relative to the housing at a first end 20, its second end 21 having a lug 22 which can mesh with the gears of the toothed wheel. The finger also has a lateral protrusion 23. The positioning of the toothed wheel of the disc and the finger is carried out so that when the projection 23 is in contact with the peripheral edge of the portion of the disc of small diameter, the pin 22 penetrates in the gears of the gear while while the protruding portion is in contact with the peripheral edge of the portion of the disc of greater radius or diameter, the lug is out of the gears. Thus, depending on the position of the disc relative to the lug, there is either blocking the rotation of the toothed wheel by the lug, or free rotation thereof. When there is free rotation, it means that a manual rotation by the wearer of the prosthesis can be performed from the forearm relative to the arm. As for the spring 11, it is mounted so as to resiliently bias the finger against the toothed wheel.

Le système est actionné à l'aide d'un bouton d'embrayage qui, par une transmission, fait tourner le disque d'embrayage pour l'amener dans la position dans laquelle la roue dentée est libre ou dans la position de blocage. En outre, le bouton peut prendre deux positions, une position de débrayage dans laquelle la roue dentée est libre et une position d'embrayage dans laquelle la roue dentée n'est plus libre, auquel cas la rotation de l'avant-bras s'effectue par une commande myoélectrique bien connue (par des électrodes commandées) par des impulsions musculaires d'un muscle sain du porteur de la prothèse par exemple Aux figures 8 à 10, il est décrit le système de compensation du poids de l'avant-bras par la présence d'un ressort 25 de torsion monté de manière à s'opposer à la descente (ou extension) de l'avant-bras. La raideur du ressort 25 est choisie de sorte que la force de rappel du ressort annule sensiblement la force du poids de la main et de l'avant-bras, de sorte que lorsque le porteur de la prothèse souhaite replier le bras manuellement, cela lui est très facile, puisqu'il n'a plus à surmonter le poids de l'avant-bras de la main.  The system is actuated by means of a clutch button which, by a transmission, rotates the clutch disk to bring it into the position in which the toothed wheel is free or in the locking position. In addition, the button can take two positions, a disengagement position in which the toothed wheel is free and a clutch position in which the toothed wheel is no longer free, in which case the rotation of the forearm s' performed by a well-known myoelectric control (by controlled electrodes) by muscular impulses of a healthy muscle of the prosthesis wearer for example In Figures 8 to 10, it is described the system of compensation of the weight of the forearm by the presence of a torsion spring 25 mounted to oppose the descent (or extension) of the forearm. The stiffness of the spring 25 is chosen so that the restoring force of the spring substantially cancels the force of the weight of the hand and of the forearm, so that when the wearer of the prosthesis wishes to fold the arm manually, this is very easy, since it no longer has to overcome the weight of the forearm of the hand.

L'extrémité du ressort 25 est fixée sur la partie mobile du bras, en étant maintenue à l'aide de deux pièces 26, 27, l'une 26 maintenant le ressort en position et fixée au corps, la deuxième 27 permettant de tendre le ressort et faisant la liaison avec l'étrier, 2 du corps 1.  The end of the spring 25 is fixed on the movable part of the arm, being held by two parts 26, 27, one 26 holding the spring in position and fixed to the body, the second 27 to tension the spring and making the connection with the stirrup, 2 of the body 1.

La pièce 27 de support du ressort 25 comporte un doigt 28 sur lequel vient se positionner le crochet 29 extérieur du ressort, tandis que la partie plate 30 du ressort est introduite dans la fente 31 de la pièces de réglage.  The spring support part 27 comprises a finger 28 on which is positioned the outer hook 29 of the spring, while the flat portion 30 of the spring is introduced into the slot 31 of the adjustment piece.

Les quatre excroissances 32 permettent le maintien du ressort en position lors du démontage.  The four protuberances 32 allow the spring to be held in position during disassembly.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Prothèse de coude, comportant une première partie formant avant-bras et une deuxième partie formant bras, la première partie formant avant- bras étant montée rotative par rapport à la deuxième partie formant bras par rapport à un axe de rotation, et comportant un moteur (3) pour entraîner en rotation l'avant-bras par rapport au bras et un système de commande électrique du moteur caractérisée en ce qu'il est prévu un système d'embrayage/débrayage (8, 9, 10) mécanique.  An elbow prosthesis having a first forearm portion and a second arm portion, the first forearm portion being rotatably mounted relative to the second arm portion relative to an axis of rotation, and having a second arm portion; motor (3) for rotating the forearm relative to the arm and an electric motor control system characterized in that there is provided a mechanical clutch / clutch (8, 9, 10). 2. Prothèse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur est disposé dans l'avant-bras de sorte que l'arbre (4) du moteur soit parallèle à l'axe longitudinal de l'avant-bras et il est monté un boîtier (6) de renvoi d'angle qui permet de transformer la rotation de l'arbre du moteur en une rotation de l'avant-bras par rapport au bras suivant l'axe de rotation de l'avant-bras, axe de rotation qui fait un angle, notamment de 90 , par rapport à l'axe longitudinal de l'avant-bras.  2. Prosthesis according to claim 1, characterized in that the motor is disposed in the forearm so that the shaft (4) of the motor is parallel to the longitudinal axis of the forearm and is mounted a gearbox (6) for converting the rotation of the motor shaft into a rotation of the forearm relative to the arm along the axis of rotation of the forearm; rotation which makes an angle, in particular 90, with respect to the longitudinal axis of the forearm. 3. Prothèse suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le système de débrayage/embrayage est constitué d'une roue (8) dentée montée axialement par rapport à l'axe de rotation, d'un doigt (9) et d'un disque (10) de débrayage, le disque étant monté rotatif par rapport à l'axe du moteur, le doigt étant fixé rotatif à l'une de ses extrémités, l'autre extrémité mobile du doigt comportant un ergot qui engrène dans les engrenages de la roue dentée, pour bloquer la rotation de l'avant-bras, le disque (10) étant constitué de deux secteurs de disque, un secteur de disque (14) de grand diamètre s'étendant notamment sur environ 250 et un secteur (15) de plus petit diamètre s'étendant sur le reste de la périphérie du disque de sorte que lorsque l'ergot de l'extrémité mobile du doigt est en contact avec le bord du secteur de petit diamètre du disque, l'ergot engrène dans la roue dentée, tandis que lorsqu'il est en contact avec la partie de plus grand diamètre du disque, l'ergot (22) est sorti de son engrènement avec les engrenages de la roue dentée, de sorte que la rotation de l'avant-bras par rapport au bras est libre, pour permettre au porteur de la prothèse d'effectuer une commande manuelle.  3. Prosthesis according to claim 1 or 2, characterized in that the clutch / disengagement system consists of a toothed wheel (8) mounted axially relative to the axis of rotation, a finger (9) and a a disengaging disc (10), the disc being rotatably mounted relative to the axis of the motor, the finger being rotatably fixed at one of its ends, the other movable end of the finger having a lug which meshes with the gears of the toothed wheel, for locking the rotation of the forearm, the disk (10) consisting of two disk sectors, a disk sector (14) of large diameter extending in particular about 250 and a sector (15) of smaller diameter extending over the remainder of the disk periphery so that when the pin of the movable end of the finger is in contact with the edge of the small diameter sector of the disk, the pin engages in the gear, while when in contact with the larger part disc diameter, the lug (22) is out of its meshing with the gears of the toothed wheel, so that the rotation of the forearm relative to the arm is free, to allow the wearer of the prosthesis to perform a manual command. 4. Prothèse suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'il est prévu un système de compensation du poids comportant un ressort (25) plat enroulé autour de l'axe de rotation.  4. Prosthesis according to one of claims 1 to 4, characterized in that there is provided a weight compensation system comprising a spring (25) flat wound around the axis of rotation. 5. Prothèse suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le système de débrayage/embrayage est monté sur un côté du boîtier de renvoi d'angle.  5. Prosthesis according to one of claims 2 to 5, characterized in that the clutch / clutch system is mounted on one side of the gearbox. 6. Prothèse suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que il est prévu un ressort (11) monté de manière à rappeler élastiquement le doigt (10) contre la roue dentée (8).  6. Prosthesis according to one of claims 3 to 5, characterized in that there is provided a spring (11) mounted to resiliently bias the finger (10) against the toothed wheel (8). 7. Prothèse suivant la revendication 4, 5, ou 6, caractérisée en ce que le système de compensation du poids comporte une pièce de support (26) du ressort fixée au corps (1) et une pièce (27) de réglage pour tendre le ressort et faisant la liaison avec le corps (1).  7. Prosthesis according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the weight compensation system comprises a support piece (26) of the spring fixed to the body (1) and a piece (27) of adjustment for tensioning the spring and making the connection with the body (1).
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