CN114364350A - 用于矫形器或假体的液压促动器和矫形外科技术装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于矫形器或假体(1)的液压促动器,其具有带有壳体(11)的调节元件(10),在所述壳体中布置有缸(12),活塞(13)能运动地被支承在所述缸中并且将缸(12)分成屈曲腔(15)和伸展腔(14),在屈曲腔(15)和伸展腔(14)之间布置有流动技术连接(20),在所述流动技术连接中布置各一个调节阀(24,25)用于影响伸展运动或屈曲运动,其中,马达驱动的泵(30)布置在流动技术连接(20)中,其中,液压液从一个腔(14;15)通过在抽吸侧的连接管路(22;23)中的至少一个调节阀(24;25)被引导到泵(30),并且止回阀(44;45)布置在从泵(30)至另一个腔(15;14)的、压力侧的连接管路(34,35)中,所述止回阀阻断被泵送的介质从该腔(15;14)反向于泵(30)的输送方向到泵(30)的回流。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于矫形器或假体的液压促动器,其具有带有壳体的调节元件,在所述壳体中布置有缸,活塞能运动地被支承在所述缸中并且将缸分成屈曲腔和伸展腔,其中,在屈曲腔和伸展腔之间布置流动技术连接,在所述流动技术连接中布置各一个调节阀用于影响伸展运动或屈曲运动,其中,马达驱动的泵布置在流动技术连接中。本发明同样涉及一种矫形外科技术装置、特别是矫形器或假体,其具有这种液压促动器。
背景技术
矫形器或假体通常具有关节装置,所述关节装置具有上部分和下部分,所述上部分和下部分能绕着至少一个摆动轴摆动地支承在彼此上。关节在矫形器的情况中通常布置在自然关节、例如踝关节、膝关节和/或髋关节旁边。上肢的矫形器或躯干上的矫形器同样可以配备有相应的关节装置。假体替代不存在的或不再存在的肢体。装入假体中的关节替代相应的自然关节。为了可以影响上部分相对于下部分的运动,由现有技术设置纯无源的阻力装置和/或阻尼器。该装置的阻力特性可以固定地被调节,替换地,将传感器布置在假体或矫形器上或者布置在相应的肢体上并且测定传感器值,基于所述传感器值控制阻力装置或阻尼器。在液压阻尼器中,阀被开启或关闭或者流动横截面被改变,以便改变流动阻力。在另外的阻力装置中可以改变磁流变特性、激活制动装置或者将马达切换入发电机运行中。阻力的改变可以为了伸展运动和/或屈曲运动而进行。在此则涉及所谓的机电系统。
通过阻尼器或阻力装置改变阻力可以被补充驱动装置,从而从纯无源阻力装置变成促动器,所述促动器除了提供不同的阻力或阻尼特性以外可选地实现或者至少支持伸展和/或屈曲。为此通常设置液压系统,因为纯气动系统不能以需要的精度运行,因为使用在气动系统中的流体是可压缩的。
由WO 2010/005 473 A1公知了一种呈假体或矫形器形式的矫形外科技术装置和一种用于控制所述矫形外科技术装置的方法,其中,将马达驱动的泵液压液泵送到屈曲腔或伸展腔中。泵可以被切换到无源运行中,在所述无源运行中马达未被驱动,从而产生液压阻尼器。液压阻力则通过调节阀、止回阀和切换阀被调节。所述构型的缺点是需要的有源阀和下述情况,即在泵可以开始或支持主动运动之前,必须开启切换阀。此外不利的是,不存在可接收泵泄漏的低压区。
发明内容
本发明的任务在于,提供一种液压促动器和一种矫形外科技术装置,通过所述液压促动器和矫形外科技术装置能实现在最小调节耗费下从无源运行无干扰地转变到有源运行。
该任务通过一种具有独立权利要求的特征的液压促动器和一种具有并列的权利要求的特征的矫形外科技术装置来解决。本发明的有利的构型和进一步方案在从属权利要求、说明书和附图中被公开。
用于矫形器或假体的液压促动器具有带有壳体的调节元件,在所述壳体中布置有缸,活塞能运动地支承在所述缸中并且将所述缸分成屈曲腔和伸展腔,其中,在屈曲腔和伸展腔之间布置有流动技术连接,在所述流动技术连接中布置各一个调节阀用于影响伸展运动或屈曲运动,其中,马达驱动的泵布置在流动技术连接中,所述液压促动器设置,在抽吸侧将液压液从一个腔通过连接管路中的至少一个调节阀被引导到所述泵,并且在压力侧将止回阀布置在从所述泵至另一个腔的连接管路中,并且止回阀阻断被泵送的介质从该腔反向于所述泵的输送方向到所述泵的回流。通过所述液压促动器能实现通过接通所述泵将纯无源运行容易地切换到有源运行中,在所述纯无源运行中液压液通过相应的调节阀和必要时止回阀被引导通过从伸展腔到屈曲腔中或者相反地从屈曲腔到伸展腔中的连接管路,而不必有源地切换另外的阀。促动器通过使所述泵开始运行并且将液压液在压力下朝向相应腔的方向输入而变成有源促动器,其方式是,所述泵将压力流体朝向止回阀输送。在当所述泵的压力大于与所述泵相反地存在的压力时出现相应的压力差的情况中,止回阀被开启并且所述泵被接入液压系统中。所述接入在非有源地切换止回阀的情况下进行,由此泵的启动与切换阀的开启的同步变为不必要的。这导致将所述泵平缓地接入到促动器的液压系统中,而不需要对存在的液压阀、例如调节阀的附加的调节耗费用于影响伸展阻尼和/或屈曲阻尼。此外能实现,在从无源运行模式转变到有源运行模式时,所述泵可以提早启动,例如以便阻尼已开始的运动并且抵抗所述运动。因此,屈曲可以通过启动所述泵而沿着伸展方向被抵抗,这例如也结合通过改变调节阀的位态而改变屈曲阻力来实现。如果所述阀为了影响屈曲运动处于关闭状态中,则已经可以开始伸展运动和关节处的运动逆转。一旦泵压力超过在所述缸内部的活塞处的压力,关节处的运动逆转就自动地实现。
液压促动器的下述构型是特别有利的,在所述泵和由所述泵施加压力的腔之间布置仅仅一个止回阀,并且液压液从所述泵仅仅通过相应地指向的止回阀和相应的连接管路被引导到期望的腔。另外的调节阀不再被设置在从所述泵至相应的腔的、压力侧的连接管路中,由此实现液压促动器的简化的结构并且减小控制耗费。
相应的压力侧的连接管路可以通到相同指向地作用的、串联地布置的两个止回阀之间,所述泵通过所述压力侧的连接管路与流动技术连接连接,由此能实现除了液压促动器的纯无源运行方式以外容易地以小的切换耗费、即通过激活泵变换到有源运行。
本发明的一个变体设置,止回阀阻断压力侧的连接管路和抽吸侧的连接管路之间的连接。特别是在应仅仅沿着一个运动方向泵运行地支持运动的促动器中,所述布置是节省空间的并且节省材料的。由此能实现,替代例如压力侧的连接管路布置在相同指向的两个止回阀之间的管路布置,在伸展腔和屈曲腔之间的抽吸侧的连接管路或低压连接管路通过并行切换的止回阀来阻断。这两个止回阀相同指向地取向,从而从所述泵流出的液压液流过在泵侧的止回阀,然而止回阀不能被开启,该止回阀将高压侧与低压侧分开。通过所述连接布置此外能实现促动器无源地沿着两个方向运行并且同时实现沿着仅仅一个方向的有源运行方式。由此与沿着两个运行方向的有源和无源的运行方式相比可以节省止回阀。
在屈曲腔和伸展腔之间的流动技术连接中可以构造中心管路,流出管路从屈曲腔和伸展腔通到中心管路中。输送管路从中心管路通到泵的抽吸侧的入口或至少一个抽吸侧的入口。如果促动器设计为沿着两个方向是有源的并且可以有源地支持不仅伸展运动而且屈曲运动,可以多个入口。替换地,一个出口可以沿着一个输送方向实现入口沿着另一个输送方向实现。液压接线图则对称地设计,由此能实现通过泵马达的旋转方向变换输送方向并且由此也预给定促动器或关节的运动方向。为此的前提是,所述泵可以沿着两个方向输送,例如在内齿轮泵、外齿轮泵或齿圈泵中是这种情况。可沿着两个方向输送且输送方向由旋转方向决定的所有另外的泵类型可以同样被使用。流出管路优选地通过相应的调节阀通到中心管路中。流出管路可以根据流动方向同时构成压力侧的连接管路。
本发明的一个进一步方案设置,所述泵具有两个压力接口,所述两个压力接口分别通过连接管路与流动技术连接来连接。两个连接管路通到相同指向地作用的、串联地布置的两个止回阀之间,所述两个止回阀构造为止回阀对,其中,所述止回阀对具有相反指向的流动方向。通过所述对称的连接结构能实现提供具有仅仅两个调节阀和四个无源止回阀的液压促动器,所述液压促动器可以不仅沿着屈曲方向而且沿着伸展方向无源地和有源地运行。一旦所述泵不是有源的,即不由马达驱动,借助仅仅通过两个调节阀影响相应的液压阻力就自动地进行液压系统的无源的连接。通过特别是布置止回阀使所述泵中的泄漏和压力损失是不可能的,由此所述泵的密封性要求是适合的。液压缸的密封性通过特别是连接止回阀来确保,从而也在通过关闭的阀锁闭液压缸时由于通过所述泵的泄漏不使活塞下降。
本发明的一个进一步方案设置,中心管路通到至伸展腔和伸展腔的回流管路,并且在相应的回流管路中布置止回阀,所述止回阀防止到中心管路中的回流。回流管路从中心管路分支,其中,在仅仅沿着一个运动方向的有源运行中一个支路通到所述泵的、抽吸侧的入口。在用于沿着两个运动方向的有源运行的构型中分别设置一个至相应的抽吸侧的入口的支路,其中,这两个支路布置在两个相反指向的止回阀的那一边。由此连接管路通到至伸展腔或屈曲腔的回流管路。
本发明的一个进一步方案设置,补偿容积与流动技术连接相连、特别是与中心管路连接,所述中心管路在两个调节阀之间实现将液体输入到流动循环回路中。当仅仅一个活塞杆从液压缸伸出,从而液压促动器通常以其一个端部通过壳体并且以另一个端部通过活塞杆固定在矫形器或假体或矫形外科技术装置上时,则补偿容积特别是有利的。补偿容积补偿由于缩回的或伸出的活塞杆导致的伸展腔和屈曲腔之间的体积差。活塞优选地与活塞杆耦合,所述活塞杆又从缸的壳体伸出并且能够线性地运动。
所述泵构造为或连接为能够不仅填充伸展腔而且填充屈曲腔地运行。当所述泵不能通过旋转方向被切换时,则可以将切换阀布置在流动技术连接中,然而这又增大了控制耗费。
止回阀有利地构造为无源阀,例如弹簧加载的球阀或片状阀。
调节阀有利地电子地被控制。为此可以在矫形外科技术装置、例如矫形器、假体或患者上布置传感器,所述传感器检测关于矫形外科技术装置或相应的运动状态的状态参量并且传输给控制装置,所述控制装置配备有数据处理装置、例如处理器。评估程序可以存储在处理器中,以便评估传感器原始数据或者基于传感器值操纵促动器,以便开启或关闭调节阀。调节阀可以减小或增大流动横截面并且必要时完全被关闭,以阻断伸展腔和屈曲腔之间的流动技术连接。通过减小流动横截面增大流动阻力并且使相应的运动变得困难,在阻断时阻止运动。如果两个调节阀完全被关闭,则促动器被锁闭。在促动器布置在关节上的情况中,由此阻止关节绕着摆动轴移动。
本发明的一个进一步方案设置,多个调节元件与所述泵流动技术地耦合。特别是具有缸、从所述缸伸出的活塞杆和阀、必要时具有补偿容积的机械部件视为调节元件。调节元件可以构造有单独的壳体,所述单独的壳体与所述泵的壳体分开并且通过液压管路与所述泵耦合。由此能实现设置模块化的结构并且一个单个的泵与多个调节元件耦合。因此能实现一个单个的泵与例如两个调节元件液压地耦合,从而每个调节元件可以被配置给另外的关节。第一调节元件可以例如用作用于矫形器膝关节或假体膝关节的促动器和阻力装置,而同样与所述泵耦合的第二调节元件可以用作用于矫形器踝关节或假体踝关节的促动器。
本发明同样涉及一种矫形外科技术装置,其具有如前所述的液压促动器。矫形外科技术装置特别是构造为矫形器或假体,促动器特别是构造并且适合作为用于在矫形外科技术装置内部的关节的阻力装置和驱动装置。
液压促动器构造为能够作为有源促动器或无源促动器运行并且基于通过止回阀的压力侧的液压耦合而不需要机电一体化的控制用于在无源运行方式和有源运行方式之间切换。
调节元件可以布置在关节装置及上部分与铰接地固定在所述上部分上的下部分之间。本发明的一个进一步方案设置,与共同的泵连接的两个调节元件布置在矫形外科技术装置的不同的关节装置上。
附图说明
下面借助附图具体地阐述本发明的实施例。附图中:
图1-具有液压促动器的假体的示意图;
图2-用于沿着2个方向的有源运行模式的第一液压接线图;
图3-用于沿着一个运动方向的有源运行模式的液压接线图;
图4-图3的一个变体;
图5至8-用于在根据图2的连接中的有源运行和无源运行的流动过程;以及
图9-具有两个调节元件的液压促动器的一个变体。
具体实施方式
在图1中以示意图示出呈假体形式的矫形外科技术装置1。矫形外科技术装置1具有呈假肢筒形式的上部分2,所述上部分通过第一关节装置5与下部分3能摆动地连接。假足4通过第二关节装置6能摆动地支承在下部分3的远端的端部上。替换矫形外科技术装置1作为替代不存在或不再存在的腿的假体的构型,矫形外科技术装置1也可以构造为矫形器。替代接收大腿残端的大腿筒2用于将假体布置在患者上,上部分2可以构造为大腿夹板或大腿护套,所述大腿夹板或大腿护套贴靠在患者的大腿上。下部分3则构造为小腿夹板或小腿护套,所述小腿夹板或小腿护套例如通过皮带、带子或尼龙搭扣固定在患者的小腿上。在下部分3的远端的端部上可以替代假足4将足支架通过第二关节装置6能摆动地固定在下部分3上。原则上也能实现,替代两个关节装置5,6,仅仅一个关节跨接矫形外科技术装置,并且例如用于接收小腿残端的小腿筒构造为小腿假体。假足则可以铰接地固定在小腿筒上;替换地矫形器可以跨接仅仅踝关节或者仅仅膝关节,相应的关节装置则布置在相应的自然关节的高度上。此外,矫形外科技术装置也可以例如作为安置在手臂上的矫形器或者作为替代手臂或手臂的部分的假体而布置在上肢上。矫形外科技术装置同样可以构造用于佩戴在用户的躯干上。在具有多个关节装置5,6的矫形外科技术装置1的构型中,用于第一关节装置5的下部分可以构成用于第二关节装置6的上部分。上部分则是布置在关节装置近端的部件,下部分是布置在关节装置远端上的部件。
在图1的示出的实施例中,在构造为小腿部分的下部分3中布置液压促动器100,所述液压促动器具有调节元件10,所述调节元件具有布置在其上的、马达驱动的泵30。液压促动器100具有壳体11,所述壳体固定在下部分3上。所述固定可以能摆动地实现,以便补偿在使用时壳体11和下部分3之间的相对运动。活塞杆16从调节元件10的壳体11伸出,所述活塞杆固定在上部分2上。在之后具体阐述的液压促动器100内部布置缸,所述缸具有在其中能移动地支承的液压活塞,所述液压活塞可以通过泵30有源地被移动。通过移动活塞同样使活塞杆16移动,这导致上部分2相对于下部分3绕着关节装置5的摆动轴伸展或屈曲。泵30可以集成在液压促动器100的壳体11中或者配备有单独的壳体并且通过管路与液压促动器100耦合。
在根据图1的实施例中,第二液压促动器100布置在踝关节的区域中,所述第二液压促动器构造有调节元件10并且通过液压管路7与布置在膝关节的区域中的液压促动器100的泵30耦合。如果泵30被激活,则膝盖侧的液压促动器100或者脚踝侧的液压促动器100可以被施加液压液。原则上也能实现,两个液压促动器100同时由泵30被供给液压液。
两个液压促动器100可以在由泵30驱动的有源模式或无源模式中运行,其中,在无源模式中液压促动器100作为阻力装置、特别是作为液压阻尼器工作。在矫形外科技术装置1上可以布置传感器9、例如力传感器、力矩传感器、角度传感器、位置传感器、加速度传感器、陀螺仪和/或惯性测量单元(IMU),所述传感器有线地或无线地与控制装置8连接。处理器或另外的数据处理装置可以安置在控制装置8中,通过电池或蓄电池确保能量供应。控制装置8处理传感器值并且控制在液压促动器100内部的调节阀,以便流动阻力沿着伸展方向和/或屈曲方向与相应的负荷和/或行走情况相匹配。原则上也能实现,相应的调节阀一次被调节并且与相应的用户相匹配。
在图2中示出液压促动器100的液压接线图。调节元件10具有壳体11,所述壳体具有构造在其中的缸12。液压活塞13能纵向移动地布置在缸12内部并且将所述缸12分成屈曲腔15和伸展腔14。活塞杆16布置在活塞13上,所述活塞杆从壳体11伸出并且与矫形外科技术装置1的部件、例如上部分2耦合。矫形外科技术装置1的另外的部件与壳体11耦合。在屈曲运动中,活塞杆16运动到壳体11中并且屈曲腔15的体积减小。同时,伸展腔14的体积增大,基于活塞杆16的体积得出在移动时这两个腔14,15之间的体积差。这两个腔14,15通过流动技术连接20彼此耦合,从而液压液可以从屈曲腔15流到伸展腔14中和相反地流动。为了补偿由活塞杆16引起的体积改变偏差而在流动技术连接20中布置补偿容积60,液压液可以被引导到所述补偿容积中和从所述补偿容积被引导到相应的腔14,15中。
在根据图2的布置中,流动技术连接20具有连接管路22,23,所述连接管路从相应的腔14,15分支或通到所述腔。此外在流动技术连接20中布置两个调节阀24,25,液压液被引导通过所述调节阀。调节阀24,25通过连接管路通到中心管路21,一个管路从补偿容积60也通到所述中心管路中。在图2的示出的实施例中,调节阀24是屈曲调节阀,并且所述调节阀25是扩展调节阀。平行于连接管路布置平行的输送管路231,232,止回阀44,44’,45,45’布置在所述输送管路中。在相应的输送管路231,232中布置作为止回阀对44,44’或45,45’的止回阀,其中,止回阀对相同指向地取向,从而流体从中心管路21仅仅通过止回阀44,44’,45,45’流出,然而不能回流。分别在止回阀对44,44’或45,45’之间布置连接管路34,35,所述连接管路通到泵30的入口或出口31,32。根据驱动方向或输送方向泵30,连接管路22,23,34,35变成抽吸侧的或压力侧的连接管路,入口同样可以变成出口并且反之亦然。回流管路22’,23’从止回阀对44,44’或45,45’通到相应的腔14,15,其中,回流管路22’,23’可以通到连接管路23,22中。在从止回阀44,45通到相应的腔14,15的管路内部优选地不设置另外的流动技术的影响、特别是阀或节流阀。调节元件10可以集成地接收泵30,阀同样可以布置在壳体11内部或在壳体11上,以实现液压促动器100的尽可能紧凑的结构方式。
通过流动技术地相反指向地阻断输送管路231,232来阻断相应地压力侧的连接管路34,35与抽吸侧的连接管路22,23之间的连接50,所述压力侧的连接管路从止回阀44’,45’通到泵30,液压液通过所述抽吸侧的连接管路从低压区被输送到泵30。通过根据图2的连接布置能实现,液压促动器100基于其对称的结构沿着这两个运行方向不仅关于屈曲而且伸展运行。同样能实现,泵30被停用并且从流动循环回路这样被移除,以使得在液压促动器100的无源运行中不将被施加压力的液压液体施加在泵入口。由此避免,在调节阀锁闭时活塞13由于泵30中的密封问题或构造方式决定的泄漏而下降。仅仅通过使泵30的旋转方向逆转、例如通过改变与泵30连接的马达70的旋转方向可以从有源伸展运行切换到有源屈曲运行。
通过将泵连接管路34,35布置在止回阀-级联通路内能实现,在有源运行模式中将泵30在不调节调节阀的情况下耦合接入到系统中。被施加压力的液压液从泵30的出口通过无源的止回阀通到液压缸12的相应的腔。不再需要用于输入压力流体的附加的阀操纵,由此减小控制耗费并且节省结构空间。当泵30的压力大于止回阀44,45的关闭压力时,相应的止回阀44,45才被开启。通过取消阀操纵避免此外突然的系统状况,当在调节阀的情况中未准确地达到为了开启所述阀在这两个阀侧的相同的压力的时间点时,则出现所述突然的系统状况。此外能实现,在从无源运行模式转变到有源运行模式时泵30可以被提早激活,以便制动调节元件10的反向运动。有利地,为了有源伸展,屈曲调节阀24被关闭并且伸展调节阀25被开启,在有源屈曲中,伸展调节阀25被关闭并且屈曲调节阀24被开启。
如果在一个实施方式中期望仅仅沿着伸展方向的支持、即在有源运行模式泵30中仅仅沿着一个方向运行,则为此在图3中示出可能的液压接线图。泵30从伸展腔14从抽吸侧的连接管路23通过伸展调节阀25抽吸液压液,有利地屈曲调节阀24被关闭。通过中心管路21将液压液从连接50通过管路231、抽吸侧的连接管路34被引导到泵31的入口31。如果泵压力达到和超过来自屈曲腔15的液压液朝向止回阀45施加的压力,则无源的止回阀45被开启并且液压液通过压力侧的连接管路35被输送到屈曲腔15中。通过与泵30的压力侧的连接管路35中的止回阀45并联地布置的止回阀45’防止到中心管路21中的回流,同样液压液不能到达低压侧或中心管路21或补偿容器60,从而在相应的压力增加下使得活塞13向上移动并且使活塞杆16从壳体11伸出,以引起或支持伸展运动。除了来自伸展腔14的液压液以外,来自补偿容积60的液压液被抽吸和输送,以便补偿由于活塞杆16导致的体积差。如果液压促动器100无源地运行,则泵30不被驱动并且对伸展运动或屈曲运动的影响通过由能调节的调节阀24,25改变流动横截面来实现。在伸展时,流体则不再流过泵30,而是从中心管路21流过并联的止回阀45’和输送管路232。相反地在屈曲时,来自伸展腔14的液压液通过屈曲调节阀24和止回阀44流入到屈曲腔15并且与此并行地流入到补偿容积60中。
在图4中示出连接的一个变体,其中,同样设置伸展运动的仅仅一个有源支持。从泵30的出口32通到屈曲腔15的、压力侧的连接管路35通到两个相同指向地取向的止回阀45,45’之间。一个止回阀45’阻止从压力侧的连接管路35流回到中心管路21,在压力侧的连接管路35和至伸展腔14的回流管路之间足够大的压力差下才开启第二止回阀45。在此也有利地对于有源运行,屈曲调节阀24被关闭,伸展调节阀25被开启,从而压力流体可以从屈曲腔15和补偿容积60通过中心管路21流到入口31。在无源伸展运动中,液压液不流过入口31,而是流过两个止回阀45,45’,所述两个止回阀在无源运行中定位在低压侧并且实现回流到伸展腔14中。必要时可以实现流过屈曲调节阀24。
图3和4的液压接线图设计用于伸展运动的有源支持,在唯一的屈曲支持中,泵30与连接管路34,35连接并且止回阀镜像对称地布置在中心管路21的另一侧。
在图5至8中示出在不同的运行模式中的切换状态和流动路径。在图5中示出用于无源屈曲的切换状态,在图6中示出通过驱动的泵30实现的有源屈曲,在图7中示出有源伸展并且在图8中示出无源伸展。所述连接相应于图2中的连接;出于简明的原因不示出所有附图标记。在图5中所示的纯无源屈曲中,活塞13与活塞杆16如同通过箭头示出的那样一起向下运动。由此,屈曲腔15中的液压液处于压力下并且从连接管路22流过屈曲调节阀24。至泵30的流动技术连接通过止回阀45被阻断。伸展调节阀25可以完全或部分地被开启。液压液从伸展腔部分地流到补偿容积60中并且通过中心管路21和上方的止回阀对44,44’流到伸展腔14中。来自伸展腔15的被施加压力的流体未被引导到入口泵30。
如果相反地期望有源支持,则优选地伸展调节阀25被关闭并且屈曲调节阀24被开启。液压液从伸展腔14被抽吸并且由此处于低压区中。通过中心管路21和止回阀42’将流体通过抽吸侧的连接管路35抽吸。在泵30中发生压力增大。处于压力下的流体通过压力侧的连接管路34以及阻止回流到泵30的止回阀45通过回流管路22被泵送到屈曲腔15。活塞13被向下压,活塞杆16缩回并且有源地引起或支持屈曲。一部分体积流从伸展腔14流到补偿容积60。
在如图7所示的有源伸展中,来自屈曲腔15的流体通过抽吸侧的连接管路23流过被开启的伸展调节阀25。附加地需要的液压液从补偿容积60一起流到中心管路21中并且从那里通过止回阀44’流到泵30的入口31。相同指向的第二止回阀44阻断从伸展腔14直接流到泵入口31。液压液由被驱动的泵30通过压力侧的连接管路35通过止回阀45通过回流管路23’和在相反的运动中用作连接管路22的管路流入到屈曲腔15中,活塞杆16的伸出由此引起伸展运动。
在根据图8的无源连接中将泵30保持停用,液压液从伸展腔14、伸展调节阀25、补偿容积60通过止回阀对45,45’和必要时通过被开启的或部分地被开启的屈曲调节阀24流入到屈曲腔15中。
在图9中示出液压促动器100的一个另外的变体,其中,两个调节元件10彼此耦合。该连接的基本结构基本上相应于图2中所示的连接。因此在图9中未示出所有附图标记。与图2不同地,马达驱动的泵30这样被连接,以使得两个调节元件10可以沿着至少一个工作方向或运动方向被驱动。如果一个调节元件10例如布置在人造膝关节上并且另一个调节元件10布置在人造踝关节上,则可以通过泵30同时引发例如跖屈和膝伸展。取而代之,所述连接可以这样设计,以使得进行膝屈曲和背屈或者进行相应的屈曲运动或伸展运动的另外的关联。在根据图9的构型中,至泵30的入口或出口的连接管路也通到两个相同指向的止回阀44’,45之间。被泵送的液压液从那里通过回流管路或连接管路被引导到调节元件10的相应的腔。存在仅仅一个共同的补偿容积60,所述补偿容积与中心管路连接。两个调节元件10具有屈曲调节阀24和伸展调节阀25,通过所述屈曲调节阀和伸展调节阀能实现,在无源运行中调节相应的调节元件10的不同的阻力或者通过改变流动阻力实现在相应的调节元件10中的不同的调节路径。通过两个调节元件10也能实现,泵30在有源运行或无源运行中与高压侧脱耦并且液压液仅仅还从低压区被输送到泵30。这通过止回阀44,44’,45的示出的连接和布置以及调节阀24,25与其并联的布置实现。
Claims (19)
1.一种用于矫形器或假体(1)的液压促动器,其具有带有壳体(11)的调节元件(10),在所述壳体中布置有缸(12),活塞(13)能运动地被支承在所述缸中并且将所述缸(12)分成屈曲腔(15)和伸展腔(14),在所述屈曲腔(15)和所述伸展腔(14)之间布置有流动技术连接(20),在所述流动技术连接中布置各一个调节阀(24,25)用于影响伸展运动或屈曲运动,其中,马达驱动的泵(30)布置在所述流动技术连接(20)中,其特征在于,液压液从一个腔(14;15)通过在抽吸侧的连接管路(22;23)中的至少一个调节阀(24;25)被引导到所述泵(30),并且一止回阀(44;45)布置在从所述泵(30)至另一个腔(15;14)的、压力侧的连接管路(34,35)中,所述止回阀阻断被泵送的介质从该腔(15;14)反向于所述泵(30)的输送方向到所述泵(30)的回流。
2.根据权利要求1所述的液压促动器,其特征在于,在所述泵(30)和由所述泵(30)施加压力的腔之间布置仅仅一个止回阀(44;45)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,所述压力侧的连接管路(34,35)通到相同指向地作用的、串联地布置的两个止回阀(44,44’;45,45’)之间,所述泵(30)通过所述压力侧的连接管路与所述流动技术连接(20)连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,止回阀(44’,45’)阻断所述压力侧的连接管路(34;35)和抽吸侧的连接管路(22;23)之间的连接(50)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,在所述流动技术连接(20)中构造有中心管路(21),所述抽吸侧的连接管路(22,23)从所述屈曲腔(15)和所述伸展腔(14)通到所述中心管路中并且从所述输送管路(231,232)通到至所述泵(30)的至少一个抽吸侧的入口(31;32)。
6.根据权利要求5所述的液压促动器,其特征在于,在所述抽吸侧的连接管路(22,23)中分别布置调节阀(24,25)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,所述泵(30)具有两个压力接口,所述两个压力接口分别通过压力侧的连接管路(34,35)与所述流动技术连接(20)连接,其中,两个压力侧的连接管路(34,35)通到相同指向地作用的、串联地布置的两个止回阀(44,44’;45,45’)之间,所述两个止回阀构造为止回阀对,其中,所述止回阀对具有相反指向的流动方向。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的液压促动器,其特征在于,所述中心管路(21)通到至所述伸展腔(14)和屈曲腔(15)的回流管路(22’,23’),并且在所述回流管路(22’,23’)中布置至少一个止回阀(44,44’;45,45’),所述止回阀防止到所述中心管路(21)中的回流。
9.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,所述压力侧的连接管路(34,35)通到至所述伸展腔(14)或屈曲腔(15)的回流管路(22’,23’)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,一补偿容积(60)与所述流动技术连接(20)连接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,所述活塞(13)与活塞杆(16)耦合,所述活塞杆从所述壳体(11)伸出并且能线性运动地被支承。
12.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,所述泵(30)构造为或连接为能够不仅填充所述伸展腔(14)而且填充所述屈曲腔(15)地运行。
13.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,所述止回阀(44,44’;45,45’)构造为无源阀。
14.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,所述调节阀(24,25)电子地被控制。
15.根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器,其特征在于,多个调节元件(10)与所述泵(30)流动技术地耦合。
16.一种矫形外科技术装置(1),其具有根据前述权利要求中任一项所述的液压促动器(100)。
17.根据权利要求16所述的矫形外科技术装置,其特征在于,所述液压促动器(100)构造为能够作为有源促动器或无源促动器(100)运行。
18.根据权利要求16或17所述的矫形外科技术装置,其特征在于,所述调节元件(10)布置在关节装置(5,6)及上部分(2;3)与铰接地固定在所述上部分上的下部分(3;4)之间。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的矫形外科技术装置,其特征在于,与共同的泵(30)连接的两个调节元件(10)布置在所述矫形外科技术装置(1)的不同的关节装置(5,6)上。
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