DE102016125081B3

DE102016125081B3 - Hydraulisches Fußgelenk

Info

Publication number: DE102016125081B3
Application number: DE102016125081.3A
Authority: DE
Inventors: Chia-Pao Cheng; Fu-Kuo Wu; Hsiang-Ming Wu
Original assignee: Ken Dall Enterprise Co Ltd
Current assignee: Ken Dall Enterprise Co Ltd
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2036-12-22

Abstract

Es ist immer schwierig Beinprothesen so auszuführen, dass sie auch bei verschiedenen Untergründen und Gehgeschwindigkeiten ein natürliches Gehen ermöglichen.Bei dem hier beschriebenen hydraulischen Fußgelenk soll dies durch den Einsatz eines verstellbaren Druckausgleichs zwischen verschiedenen Kammern erreicht werden.Das beschriebene hydraulische Fußgelenk ermöglicht ein natürliches Gehen bei verschiedenen Geschwindigkeiten und auf verschiedenen Untergründen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Fußgelenk mit einer hydraulischen Achse, die eine Pendelbewegung der Fußprothese erlaubt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beschreibung des derzeitigen Standes der Technik
Die US Offenlegungsschrift US 2014/ 074 255 A1 beschreibt ein Fußgelenk, bei dem sich innerhalb eines Gehäuses ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter zylindrischer Hohlraum befindet, der ein Drehflügelrad enthält, welches den Hohlraum in eine vordere und eine hintere Kammer unterteilt. Eine Verbindung zwischen den Kammern erlaubt einen Druckausgleich zwischen ihnen. Ein magnetischer Ventilsitz in der Verbindung steuert ein darüber liegendes Ventil und kontrolliert so den Fluß in der Verbindung. Dies macht das Gehen für den Benutzer angenehmer.
Aus der DE 10 2015 207 936 B3 ist eine Fußprothese bekannt, bei der das Gelenk mit einer Hemmvorrichtung versehen ist, die je nach Bewegungsrichtung eine unterschiedlich starke Hemmung ermöglicht. Die Hemmvorrichtung ist durch eine einstellbare Fluidhemmung realisiert.
In der US 2014/ 0 222 167 A1 ist ein Fußgelenk beschrieben, bei dem durch hydraulische Mittel ebenfalls eine einstellbare Dämpfung der Gelenkbewegung erreichbar ist.
Die US 2015/0134081 A1 beschreibt ein steuerbares hydraulisches Ventil für ein Fußgelenk, um es kontinuierlich an unterschiedlichen Bodengegebenheiten anzupassen.
In der US 2015/0066153 A1 ist ein Fußgelenk offenbart, das eine aktive Steuerung des Fußgelenks über die Einstellung der Dämpfung in einem Hydraulikkreislauf ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Fußgelenk mit einer einfach zu handhabenden Verstelleinrichtung anzugeben, die ein natürliches Gehen auf verschiedenen Böden erlaubt.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein automatisches Nachfüllen von Hydraulikflüssigkeit zu erreichen, um die Wartungsintervalle für den Benutzer zu verlängern.
Figurenliste

1 Perspektivische Darstellung der Erfindung
2 Perspektivische Explosionsdarstellung der Erfindung
3 Die Erfindung von hinten gesehen mit den Schnittlinien A -- A, B --B und C -- C
4 Schnitt durch die Erfindung entlang der Schnittlinie A -- A mit Darstellung des Ölnachfüllwegs
5 Schnitt durch die Erfindung entlang der Schnittlinie B -- B mit systematischer Darstellung des Flusses in der ersten Verbindung
6 Schnitt durch die Erfindung entlang der Schnittlinie A - A mit systematischer Darstellung des Flusses in der zweiten Verbindung
7 Die einzelnen Phasen des Gehvorgangs bei Einsatz der Erfindung

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung
Die hier beschriebene Erfindung, ein hydraulisches Fußgelenk, enthält einen Fußgelenkhydraulikzylinder 1, auf dessen Oberseite sich ein Sitz 18 zur Verbindung mit anderen Teilen der Prothese befindet, sowie für das Zusammenspiel mit der Fußprothese 3 auf der Unterseite einen Ölnachfüllbehälter 11, einen ersten Druckregulierraum PF 12, einen zweiten Druckregulierraum DF 13 und einen mit beiden verbundenen Raum 14, wobei der Ölnachfüllbehälter 11 auf der einen Seite des Fußgelenkhydraulikzylinders 1 und der erste Druckregulierraum PF 12 sowie der zweite Druckregulierraum DF 13 auf seiner anderen Seite angebracht sind. Die Schnittlinien in 3 gehen durch den Ölnachfüllbehälter 11, den ersten Druckregulierraum PF 12 und den zweiten Druckregulierraum DF 13, die sich gegenseitig nicht beeinflussen. Der erste Druckregulierraum PF 12 ist aktiv, wenn die Ferse des hydraulischen Fußgelenks den Boden berührt, während der zweite Druckregulierraum DF 13 bei der Vorwärtsbewegung des hydraulischen Fußgelenks aktiv ist. Der Raum 14 stellt eine hydraulische Achse 15 zur Verfügung, die an beiden Enden durch Halteringe 17 schwenkbar mit dem Fußgelenkhydraulikzylinder 1 verbunden ist. Die hydraulische Achse 15 hat an beiden Enden je eine Gewindebohrung, durch die sie mit Befestigungsschrauben 21 an dem U-förmigen Schwenksitz 2 befestigt wird, was ihr eine Pendelbewegung erlaubt.
Aus 1 bis 6 ersieht man, dass sich im mittleren Teil der hydraulischen Achse 15 eine Verbreiterung 151 befindet, die bis zur Innenwand des Raumes 14 geht. Im unteren Teil des Raumes 14 befindet sich eine Bohrung zur Aufnahme eines Ölstoppers 16, der oben ein Dichtgummi 161 hat, welches auf der Unterseite der Verbreiterung 151 anliegt, so dass die hydraulische Achse 15 in eine vordere Kammer 4 und eine hintere Kammer 5 aufgeteilt wird. Oberhalb der vorderen Kammer 4 und der hinteren Kammer 5 befinden sich eine erste Verbindung 122 und eine zweite Verbindung 132, die einen Druckausgleich zwischen beiden Kammern erlauben, wobei die hydraulische Achse 15 in eine Drehbewegung versetzt wird, bis der Druckunterschied nahezu ausgeglichen ist. Als Hydraulikflüssigkeit wird vorzugsweise ein Schmieröl verwendet.
4 ist ein Schnitt entlang der Linie A -- A und zeigt, dass sich innerhalb des Ölnachfüllbehälters 11 ein Ölnachfüllkolben 112 und unten auf der Seite der Anfang eines Ölnachfüllwegs 111, der zum unteren Teil des Fußgelenkhydraulikzylinders 1 geht und mit dem Raum 14 verbunden ist, befinden, sowie seitlich des Ölstoppers 16 eine Nut 163 und eine Kugel 162. Wenn sich weniger als eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in der hinteren Kammer 5 befindet, drückt der Ölnachfüllkolben 112 die Flüssigkeit und damit die Kugel 162 nach unten, so dass Flüssigkeit in die hintere Kammer 5 eintreten kann. Nachdem genug Flüssigkeit zugeführt wurde, gleicht sich der Druck aus und die Kugel 162 bewegt sich wieder nach oben in Richtung des Ölnachfüllwegs 111. Auf diese Weise wird dem Benutzer eine Anzahl Nachfüllvorgänge abgenommen, er muß jedoch weiterhin bei Bedarf den Ölnachfüllbehälter 11 auffüllen.
Der erste Druckregulierraum PF 12 wirkt vor allem auf die Flüssigkeitsmenge in der ersten Verbindung 122. Durch den ersten Druckregulierknopf 121 kann der Druck in der ersten Verbindung 122 justiert werden. Aus Schnitt B -- B in 5 geht hervor, dass, wenn sich der Fußgelenkhydraulikzylinder 1 nach hinten bewegt, die Flüssigkeit in der vorderen Kammer 4 durch den Druck beeinflußt und die Kugel 162 in der ersten Verbindung 122 nach oben gedrückt wird, so dass die Flüssigkeit in der ersten Verbindung 122 in Richtung hintere Kammer 5 strömt, bis ein Druckausgleich erreicht ist, worauf sich die Kugel 162 wieder nach unten bewegt und die erste Verbindung 122 verschließt. Der zweite Druckregulierraum DF 13 wirkt vor allem auf die Flüssigkeitsmenge in der zweiten Verbindung 132. Durch den zweiten Druckregulierknopf 131 kann der Druck in der zweiten Verbindung 132 justiert werden. Aus Schnitt C -- C in 6 geht hervor, dass, wenn sich der Fußgelenkhydraulikzylinder 1 nach vorne bewegt, die Flüssigkeit in der hinteren Kammer 5 durch den Druck beeinflußt wird und auf die Kugel 162 in der zweiten Verbindung 132 drückt, so dass die Flüssigkeit in der zweiten Verbindung 132 in Richtung vordere Kammer 4 strömt, bis ein Druckausgleich erreicht ist, worauf die Kugel durch Federkraft zurückgesetzt wird.
7 zeigt die einzelnen Phasen des Gehvorgangs mit der Fußprothese 3 auf ebenem Grund. Der Fußgelenkhydraulikzylinder 1 ist von einem senkrechten Zustand ausgehend in einem nach vorn bzw.nach hinten geneigten Zustand dargestellt. Die Hydraulikflüssigkeit bewegt sich dabei dem Druckunterschied entsprechend zwischen vorderer Kammer 4 und hinterer Kammer 5. Das Gefühl eines natürlichen Ganges wird dadurch verstärkt.

Claims

Hydraulisches Fußgelenk, das folgendes enthält: einen Fußgelenkhydraulikzylinder (1) mit einem Ölnachfüllbehälter (11), einem ersten Druckregulierraum PF (12), einem zweiten Druckregulierraum DF (13) und einem Raum (14), der mit den genannten anderen Räumen verbunden ist und der eine von Halteringen (17) begrenzte schwenkbare hydraulische Achse (15) enthält, die an beiden Enden Bohrungen für Befestigungsschrauben (21) hat und der in einem Schwenksitz (2) sitzt; dadurch gekennzeichnet, dass sich im mittleren Bereich der hydraulischen Achse (15) eine Verbreiterung (151) befindet und unter ihr ein Ölstopper (16), so dass eine vordere Kammer (4) und eine hintere Kammer (5) entstehen, die miteinander kommunizieren, wobei der erste Druckregulierraum PF (12) den Druck in der hinteren Kammer (5) und der zweite Druckregulierraum DF (13) den Druck in der vorderen Kammer (4) justiert und außerdem durch die Schwenkbewegung verursachte Flüssigkeitsverluste dadurch ausgeglichen werden, dass Flüssigkeit aus dem Ölnachfüllbehälter (11) in die hintere Kammer (5) nachgefüllt wird.
Hydraulisches Fußgelenk nach Anspruch 1, bei dem der erste Druckregulierraum PF (12) zusätzlich noch einen ersten Druckregulierknopf (121) und eine erste Verbindung (122) hat, wobei sich die erste Verbindung (122) im oberen Bereich des Inneren des Fußgelenkhydraulikzylinders (1) befindet und eine Verbindung zum Raum (14) hat, so dass bei einer Bewegung des Fußgelenkhydraulikzylinders (1) nach hinten Flüssigkeit in die hintere Kammer (5) strömt und den Druck verringert, wobei der erste Druckregulierknopf (121) den Druck höher bzw. tiefer setzen kann.
Hydraulisches Fußgelenk nach Anspruch 1, bei dem der zweite Druckregulierraum DF (13) zusätzlich noch einen zweiten Druckregulierknopf (131) und eine zweite Verbindung (132) hat, wobei sich die zweite Verbindung (132) im oberen Bereich des Inneren des Fußgelenkhydraulikzylinders (1) befindet und eine Verbindung zum Raum (14) hat, so dass bei einer Bewegung des Fußgelenkhydraulikzylinders (1) nach vorne Flüssigkeit in die vordere Kammer (4)strömt und den Druck verringert, wobei der zweite Druckregulierknopf (131) den Druck höher bzw. tiefer setzen kann.
Hydraulisches Fußgelenk nach Anspruch 1, bei dem der Ölnachfüllbehälter (11) außerdem im Inneren einen Ölnachfüllkolben (112) und seitlich unten einen Ölnachfüllweg (111) hat, wobei sich das andere Ende des Ölnachfüllwegs (111) im Fußgelenkhydraulikzylinder (1) befindet und eine Verbindung zum Raum (14) besteht, so dass ein automatisches Nachfüllen aus dem Ölnachfüllbehälter (11) möglich ist.
Hydraulisches Fußgelenk nach Anspruch 1, bei dem der Ölstopper (16) ein Dichtgummi (161) hat, das zur Abdichtung der hydraulischen Achse (15) dient, so dass durch ihr Verdrehen die Flüssigkeitsmenge in der vorderen Kammer (4) und der hinteren Kammer (5) verändert werden kann.