DE1261277B

DE1261277B - Artificial foot

Info

Publication number: DE1261277B
Application number: DEM20654A
Authority: DE
Inventors: Werner Mueller-Mahn
Original assignee: WERNER MUELLER MAHN
Current assignee: WERNER MUELLER MAHN
Priority date: 1953-11-03
Filing date: 1953-11-03
Publication date: 1968-02-15

Description

Künstlicher Fuß Die Erfindung betrifft einen künstlichen Fuß, der mittels eines im Fuß beweglich gehalterten Knöchelgelenklagers und eines das letztere tragenden Halters, der um den Gelenkbolzen in eine Gabel aus läuft, mit dem Unterschenkel verbunden ist und zur Stoßdämpfung des Fußes gegenüber dem Halter durch elastische Puffermittel gestützt ist.Artificial foot The invention relates to an artificial foot that by means of an ankle joint bearing movably held in the foot and one of the latter supporting holder, which runs around the hinge pin into a fork, with the lower leg is connected and for shock absorption of the foot against the holder by elastic Buffer means is supported.

In einer bekannten Ausführung ist der Kunstfuß mit dem Unterschenkel durch mehrere Dämpfung mittel, z. B. Gummi oder Federn, zum Geradehalten des Fußes, lose verbunden. Das Knöchelgelenk liegt etwa in der Mitte in einer Höhlung des Unterschenkels und ist im Kunstfuß in einer zylindrischen Führung elastisch abgefedert gelagert. Der Fuß hängt daher locker mit dem Unterschenkel zusammen; die Federn sowie das elastische Knöchelgelenklager wirken beim Aufsetzen und Gehen allgemein dämpfend. In a known embodiment, the artificial foot is with the lower leg by several attenuation medium, z. B. rubber or springs to hold the foot straight, loosely connected. The ankle joint lies roughly in the middle in a cavity in the lower leg and is elastically cushioned in the artificial foot in a cylindrical guide. The foot is therefore loosely connected to the lower leg; the feathers as well as that elastic ankle joint bearings generally have a dampening effect when sitting down and walking.

In einer anderen bekannten Ausführung ist das Knöchelgelenklager fest am Unterschenkel und Kunstfuß gelagert und erhält durch Dämpfungskissen eine begrenzte seitliche sowie vor- und rückwärtige Schwenkbarkeit für den Schenkel.In another known embodiment, the ankle joint bearing is fixed stored on the lower leg and artificial foot and is limited by cushioning lateral, forward and backward swiveling for the thigh.

Beim Gegenstand der Erfindung ist das Knöchelgelenklager am Unterschenkel, also an einem Teil befestigt und im Kunstfuß, also an dem anderen Teil, in der Höhe verschiebbar gelagert. The subject of the invention is the ankle joint bearing on the lower leg, so attached to one part and in the artificial foot, so to the other part, in height movably mounted.

Erfindungsgemäß besitzt der Fuß ein weiteres Bolzengelenk oberhalb der Ferse zur Bildung eines zweiten Schwenkpunktes, wobei der Bolzen des Lagers und somit der Fuß an dem Halter mittels einer den Bolzen umfassenden Stange und einer diese umgebenden vorgespannten Feder an einem Auflager elastisch gestützt ist, daß ferner unmittelbar vor dem Knöchelgelenklager im Fuß ein weiteres Bolzengelenklager angeordnet ist, durch das der Fuß mittels einer an diesem Lager und an einem oberen Lager, das sich an dem Halter befindet, befestigten Stangenführung mit teleskopartiger oberer sowie unterer längenverschiebbaren Halterung und einer die Stangenführung umgebenden, unter regelbarer Vorspannung stehenden Feder in seinem Bewegungsablauf stoßdämpfend und rückstoßwirkend unterstützt ist, und daß schließlich das Knöchelgelenklager im Fußlager in bestimmtem Umfang in bekannter Weise höhenverschieblich ist. According to the invention, the foot has a further pin joint above the heel to form a second pivot point, the bolt of the bearing and thus the foot on the holder by means of a rod encompassing the bolt and a pretensioned spring surrounding this is elastically supported on a support is that immediately in front of the ankle joint bearing in the foot another pin joint bearing is arranged, through which the foot by means of a on this bearing and on an upper Bearing, which is located on the holder, attached rod guide with telescopic upper and lower length-adjustable bracket and a rod guide surrounding, under adjustable bias spring in its movement shock-absorbing and recoil is supported, and that finally the ankle joint bearing is vertically adjustable in a known manner in the foot bearing to a certain extent.

Die Ferse schwenkt beim Aufsetzen um die Knöchelgelenkachse nach oben und setzt das hintere Federungselement in Tätigkeit. Beim Überrollen des Fußes nach vorn ist die hintere Gelenkachse am Fuß in ihre Ausgangsstellung zurückgeschwenkt, und nun wird der Vorfuß um diese hintere Fersengelenkachse geschwenkt, so daß das vordere Federungselement in Tätigkeiit treten kann. The heel swivels around the ankle joint axis when you touch down above and activates the rear suspension element. When rolling over the foot the rear joint axis on the foot is swiveled back to its starting position, and now the forefoot is pivoted about this rear heel joint axis, so that the front suspension element can come into action.

Die Stärke beider Federungselemente ist durch Vorspannung einstellbar und regelbar. Die Angriffspunkte der Federungselemente liegen am Kunstfuß entsprechend ihrer Kraft zur Aufnahme der Drücke verteilt angeordnet, davon das vordere in der Nähe des Knöchelgelenklagers und das hintere weitmög lichst am Fersenende. Das vordere Federungselement greift am Unterschenkel beispielsweise mittels eines aus zwei ineinander verschiebbaren Rohren bestehenden Körpers gelenkig am Unterschenkel an, und das hintere Federungselement ist um eine in der Länge verstellbare Stange angeordnet, die am Fuß gelenkig angreift und am Unterschenkel in einem Lager unter Einschaltung eines Gummipuffers den Körperdruck elastisch auffängt und die Ballenbewegung an der Ferse begrenzt. Das hintere Federungselement ist in einem weiteren Beispiel an einem Schwinghebel mit einer Torsionsfeder angeordnet, der mit einer in der Länge verstellbaren Obertragungsstange verbunden ist, die ebenfalls am Fuß gelenkig angreift. Weitere Einzelheiten zeigen die Ausführungsbeispiele. The strength of both suspension elements can be adjusted by preloading and adjustable. The points of application of the suspension elements are accordingly on the artificial foot their force to absorb the pressures arranged distributed, of which the front in the Near the ankle joint bearing and the rear as far as possible at the heel end. The front one The suspension element engages with one another on the lower leg, for example by means of one of two slidable tubes existing body articulated to the lower leg, and that rear suspension element is arranged around a length-adjustable rod, which attacks the foot in an articulated manner and on the lower leg in a camp with involvement a rubber buffer elastically absorbs the body pressure and starts the ball movement limited to the heel. The rear suspension element is in another example arranged on a rocker arm with a torsion spring, which is one in length adjustable transmission rod is connected, which also engages in an articulated manner on the foot. The exemplary embodiments show further details.

Gegenüber der reinen kurzzeitigen Abfederung - Dämpfung - beim Aufsetzen des Fußes in einer bekannten Ausführung und in einer anderen bekannten Ausführung mit durch Dämpfungskissen begrenzter Schwenkbarkeit des Unterschenkels werden erfindungsgemäß elastische Glieder in Form von vorbestimmten Federungselementen eingeschaltet, die die gesamte Bewegung des Fußes beim Gehen in der wechselnden Form der Belastung, vom Aufsetzen der Ferse über das Aufsetzen des gesamten Fußes, bis zum Überrollen und rückstoßartigen Abdrückens des Vorfußes vom Boden, federnd unterstützen. Oder noch anders ausgedrückt: Beim Aufsetzen der Ferse wird das hintere Federungselement zunächst einem verhältnismäßig geringen Druck ausgesetzt, da das Standbein noch den größeren Druck erhält. Erst mit dem Oberneigen des Unterschenkels nach vorn und dem Beginn des Aufsetzens des gesamten Fußes und dem allmählichen Überrollen übernimmt der schreitende Fuß (Standbein) die durch das Körpergewicht und die Schwungkräfte sich ergebenden Drücke, die dem Mehrfachen des Körpergewichtes entsprechen, so daß am Punkt der höchsten Belastung beide Federungselemente diese Drücke aufnehmen, dabei das Knöchelgelenk seine Höhe verändert und im weitere ren Bewegungsablau£ beim fortschreitenden Überrollen des Fußes durch die Schwungkraft des Körpers eine erneute Spitzenbelastung erzeugt wird, die das starke vordere Federungselement durch Zusammendrücken spannt, bis schließlich beim Übergehen auf das andere Bein der Fuß des Standbeines durch einen Rückstoß des Fußfallens dem Prothesenträger einen aktiven Vortrieb gibt. Der Fuß wird also in der Bewegung aufgerichtet und geht somit in seine Ausgangsstellung zurück. Durch die neue Anordnung des vorbestimmten stärkeren vorderen Federungselementes entsteht beim Überrollen des Fußes eine steuerbare Gehtechnik: Je nach Belastungsgröße am Fußballen, die beim sanften Gehen anders ist als beim schnellen Gehen oder beispielsweise beim Aufspringen und Abspringen, ist der Federweg des vorderen Federungselementes kleiner oder größer. Compared to the pure short-term cushioning - damping - when touching down of the foot in a known design and in another known design with the pivotability of the lower leg limited by damping cushions are according to the invention elastic members in the form of predetermined spring elements switched on, the the entire movement of the foot when walking in the changing form of the load, from touching the heel to touching the entire foot to rolling over and pushing the forefoot off the ground in a resilient manner. or In other words: When the heel is put on, the rear suspension element is initially exposed to a relatively low level of pressure, since the supporting leg is still gets the greater pressure. Only when the lower leg is bent forward and the beginning of the whole foot landing and the gradual one The walking foot (supporting leg) takes over the roll over by the body weight and the gyrating forces resulting pressures, which are several times the body weight correspond, so that at the point of highest load both suspension elements this Take up pressure, the ankle joint changes its height and ren Blue movement £ when the foot rolls over by the momentum The body creates a renewed peak load, which the strong front suspension element by squeezing it tight, until finally when going over to the other leg the foot of the supporting leg to the prosthesis wearer by a kick back from falling gives an active propulsion. The foot is thus straightened up in the movement and thus goes back to its original position. Due to the new arrangement of the predetermined stronger front suspension element creates a controllable one when rolling over the foot Walking technique: Depending on the size of the load on the ball of the foot, that of gentle walking is different than when walking fast or, for example, jumping up and jumping off, the spring travel of the front suspension element is smaller or larger.

Durch den ebenfalls- mehrfachen Körpergewichtsdruck schon beim gewöhnlichen Gehen und erst recht durch die Konterbewegung beim Abstoßen des Fußes vom Boden wird die Belastung des Federungselementes vergrößert und dadurch wiederum unter Ausnutzung der Speicherwirkung der Feder eine Rückstoßkraft erzielt, die zu. einem Absprungdruck und einer Abstoßwirkung vom Boden gesteigert werden kann. -Neben einer vergrößerten Aufsetzdämpfung und einer einwandfreien Ballenfederung wird somit ein aktiver Fußabdruck vom Boden ermöglicht, der erstmalig Sprünge und Läufe mit künstlichen Füßen gestattet.Due to the multiple body weight pressure already in the ordinary Walking and especially with the counter-movement when pushing your foot off the ground the load on the suspension element is increased and thereby in turn under Utilizing the storage effect of the spring achieved a recoil force that too. one Take-off pressure and a push-off effect from the ground can be increased. - Next to one increased impact damping and a perfect ball suspension is thus a active footprint from the ground, which for the first time enables jumps and runs with artificial Feet allowed.

Der Gegenstand der Erfindung ist beispielsweise dargestellt in 3 Abbildungen, teilweise geschnitten mit verschiedenen zugehörigen Schnittzeichnungen, und zwar zeigt A b b. 1 eine Ausbildungsform mit einfachen, zylindrischen oder konischen Federungselementen, A b b. 2 eine Ausführungsform mit einer Torsionsfeder und A b b. 3 eine kardanische Gestaltung. The subject matter of the invention is illustrated in FIG. 3, for example Illustrations, partially cut with various associated sectional drawings, namely shows A b b. 1 an embodiment with simple, cylindrical or conical Suspension elements, A b b. 2 an embodiment with a torsion spring and A. b b. 3 a cardanic design.

Den Unterschenkel umgreifen an beiden Seiten Halteschienen 12 (A b b. 1), die im unteren, etwas nach vorn gebogenen Ende die Lagerösen für den Gelenkzapfen 3 zur festen Verbindung mit dem Kunstfuß 1 aufweisen. Dieser Gelenkzapfen 3 wird im Kunstfuß, z. B. aus Holz, in einem Lagerstück 2, z. B. aus Metall, gehalten, das in den Kunstfuß nach unten eingelassen und dort von mehreren Schrauben gehalten wird. In diesem Lagerstück 2 befindet sich eine sich nach unten erstreckende Längsnut 9 für den Gelenkzapfen 3, in der sich der waagerechte Gelenkzapfen 3 senkrecht verschieben kann. Vor der Bohrung des Gelenkzapfens 3 befindet sich im gleichen Lagerstück 2 eine weitere waagerechte Bohrung, durch die sich ein Gelenkbolzen 8 erstreckt, an dem schwenkbar um ihn das vordere Federungselement 4 bis 7 angreift. Dieses Federungselement besteht aus einer zylindrischen Druckfeder 4, die von zwei ineinander verschiebbaren Zapfen 5, 5 a geführt wird, deren unterer Teil 5 in einer Bohrung von dem Gelenkbolzen 8 getragen wird. Der obere Teil des Zap- fens 5 a endet ebenfalls in einer Bohrung, durch die ein Gelenkbolzen 8 a am Längsschienenteil 12 angreift, so daß die Feder 4 darum schwenken und schwingen kann. Um die Feder 4 sind zum Schutz gegen Staub übereinanderschiebbare Rohrstücke 6, 6a gelegt, über deren oberen Teil eine Schraubenmutter 7 zur Einstellung der erforderlichen Federn vorspannung greift. Die Schraubenmutter 7 kann auf dem Zapfen 5 a verstellt werden. Das hintere Federungselement ist um eine waagerechte Achse 18 weit hinten in der Ferse schwenkbar gelagert. Die Achse 18 ist durch eine Schraube 19, die zur Halterung des Lagerstückes der Achse dient, am Fuß befestigt. Die hintere Feder 10, beispielsweise in Form einer kegeligen Schraubendruckfeder, ist um eine StangelOa angeordnet, die um die Achse 18 schwenkt. Oben dringt die Stange durch ein Lager 11 und wird unter Zwischenschaltung eines elastischen Puffers durch eine Schraubenmutterlla verstellbar gehalten. Die Feder 1() liegt an dem Lager 11 unten an. Ihre Spannung kann durch die Schraube 11 a geregelt werden. Grab rails 12 on both sides of the lower leg (A. b b. 1), in the lower end, which is slightly bent forward, the bearing eyes for the pivot pin 3 for a fixed connection with the artificial foot 1. This pivot pin 3 is in artificial foot, z. B. made of wood, in a bearing piece 2, z. B. made of metal, held, that let down in the artificial foot and held there by several screws will. In this bearing piece 2 there is a downwardly extending longitudinal groove 9 for the pivot pin 3, in which the horizontal pivot pin 3 move vertically can. In front of the borehole of the pivot pin 3 there is a bearing piece 2 in the same a further horizontal bore through which a hinge pin 8 extends which engages the front suspension element 4 to 7 pivotably about it. This suspension element consists of a cylindrical compression spring 4, which is slidable by two into each other Pin 5, 5 a is guided, the lower part 5 of which in a bore of the hinge pin 8 is worn. The upper part of the fens 5 a also ends in a hole, through which a hinge pin 8 a engages the longitudinal rail part 12, so that the spring 4 can therefore pivot and swing. Around the spring 4 are to protect against dust Pipe sections 6, 6a which can be pushed one above the other are placed over the upper part of a screw nut 7 engages to set the required spring preload. The nut 7 can be adjusted on the pin 5 a. The rear suspension element is over a horizontal axis 18 pivotally mounted far back in the heel. The axis 18 is through a screw 19, which is used to hold the bearing piece of the axle, attached to the foot. The rear spring 10, for example in the form of a conical helical compression spring, is arranged around a stem Oa which pivots about the axis 18. Above it penetrates Rod by a bearing 11 and is with the interposition of an elastic buffer held adjustable by a screw nut. The spring 1 () is on the bearing 11 below. Their tension can be regulated by the screw 11 a.

Das Lager 11 befindet sich an den Schienen 12 und hält diese gleichzeitig zusammen. Der Kunstfuß besteht in üblicher Weise aus Holz, besitzt vorn eine Filzspitzela und eine übliche Filz- oder Gummiunterlage 1 b. Rechts neben Ab b. 1 befindet sich ein Schnitt, folgend dem Schnitt A-B-C.The bearing 11 is located on the rails 12 and holds them at the same time together. The artificial foot is usually made of wood and has a felt tip at the front and a conventional felt or rubber pad 1 b. To the right of Ab b. 1 is located a section following section A-B-C.

Die Abt. 2 stellt eine andere Ausführungsform dar, wobei rechts daneben der Schnitt D-E für diese Ausführungsform gezeigt ist. Das vordere, verkürzte und verdickte Federungselement entspricht in seiner gesamten Ausführung der A b b. 1, so daß dies lediglich in Ansicht mit den Bezugszeichen 4 bis 7 benannt ist. Der obere Gelenkpunkt dieses Federungselementes 8 a ist um einen Gelenkzapfen einer Platte 21 schwenk- und schwingbar befestigt. Diese Platte 21 ist mit einer Verschraubung 22 unter dem Unterschenkel und in diesen greifend angeordnet. Dept. 2 represents another embodiment, with it to the right the section D-E for this embodiment is shown. The front, shortened and thickened suspension element corresponds in its entire design to A b b. 1, so that this is only designated in view with the reference numerals 4 to 7. Of the upper pivot point of this suspension element 8 a is around a pivot pin Plate 21 pivotally and swingably attached. This plate 21 is screwed 22 arranged under the lower leg and in this gripping.

An der Platte 21 befindet sich unten ein Gehäuse 20, das zugleich in einen Arm 12 a endet, der in einem Gabellager den nach unten verschiebbaren Gelenkzapfen 3 trägt. Die Befestigung der beiden Gelenkbolzenteile 3 und 8 ist im übrigen im wesentlichen übereinstimmend mit der A b b. 1. In dem Gehäuse 20 befindet sich eine Torsionsfeder 13, die in dem Gehäuse mit ihrem äußeren Ende befestigt ist und an deren innerem Ende ein Schwinghebel 14 angreift, der bei entspannter Feder eine waagerechte Lage besitzt. Die Spannung der Torsionsfeder 13 kann durch eine Schraube 16 geregelt werden. Der Schwinghebel 14 wird in seiner Bewegung nach unten durch einen Puffer 15 begrenzt, der auf dem festen Arm 12 a angeordnet ist. Nach oben kann der Schwinghebel frei schwingen. Der Schwinghebel 14 trägt am Ende einen waagerechten, quergestellten Gelenkbolzen 18 a, an dem eine Gelenkstange 17 als Verbindung zur Ferse angreift und dort mit der Achse 18 gelenkig befestigt ist.At the bottom of the plate 21 is a housing 20, which at the same time ends in an arm 12 a, the downwardly displaceable pivot pin in a fork bearing 3 carries. The attachment of the two hinge pin parts 3 and 8 is otherwise in essentially consistent with A b b. 1. In the housing 20 there is a Torsion spring 13, which is fixed in the housing with its outer end and on whose inner end engages a rocker arm 14, which when the spring is relaxed has a horizontal position. The tension of the torsion spring 13 can be adjusted by a screw 16 are regulated. The rocker arm 14 is moved downwards by limited a buffer 15 which is arranged on the fixed arm 12 a. Up the rocker arm can swing freely. The rocker arm 14 carries at the end a horizontal, transverse pivot pin 18 a, on which a pivot rod 17 as a connection to Attacks the heel and is articulated to the axis 18 there.

Die A b b. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Verbindung zwischen Unterschenkel und Fuß nach der A b b. 2, mit Einzelheiten in den beiden SchnittenF-G-H-J und K-L. Das vordere Federungselement 4 bis 7 besteht aus zwei parallelen und gleichmäßig gestalteten Teilen, die an dem Gelenkbolzen 8 mit rechtwinklig dazu schwenkbarem Gelenkbolzen 8 b angreifen und dadurch eine seitliche Bewegung als Kreuzgelenk ermöglichen. Das hintere Federungselement hat ebenfalls einen rechtwinklig zu der Achse 18 eingeschalteten Gelenkbolzen 17 b an der Stangel7, der eine seitliche Bewegung dieses Elementes mit dem Gelenkstück 17 a als Kreuzgelenk ermöglicht. The A b b. 3 shows another embodiment of the connection between Lower leg and foot according to A b b. 2, with details in the two sections F-G-H-J and K-L. The front suspension element 4 to 7 consists of two parallel and uniform designed parts that are pivotable on the hinge pin 8 at right angles thereto Attack hinge pin 8 b and thereby enable lateral movement as a universal joint. The rear suspension element also has a right angle to of the axis 18 switched hinge pin 17 b on the Stangel7, which is a lateral Movement of this element with the joint 17 a allows as a universal joint.

Die entsprechenden Verbindungsstücke 3, 3 a, 9 b zur Lagerung an dem Fuß sind gleichfalls als Kreuzgelenk oder Kardangelenk dementsprechend geformt und ermöglichen auch hier eine senkrechte Verschiebung der Gelenkachse 3, beispielsweise mittels eines Zylinders 9a mit Begrenzungsring 9 c, als Gleit- und Führungsstück in dem Lagerstück 2 a. The corresponding connectors 3, 3 a, 9 b for storage the foot are also shaped accordingly as a universal joint or cardan joint and here too enable a vertical displacement of the joint axis 3, for example by means of a cylinder 9a with limiting ring 9c, as a sliding and guide piece in the bearing piece 2 a.

Claims

Claims: 1. Artificial foot that can be moved by means of an in-foot supported ankle joint bearing and a holder supporting the latter, which is around the hinge pin runs out into a fork, is connected to the lower leg and for shock absorption of the foot against the holder supported by elastic buffer means is, d a dur eh g e - indicates that the foot has another pin joint (18) above the heel has to form a second pivot point, the bolt of the Bearing (18) and thus the foot on the holder (12) by means of a bolt encompassing Rod (10a) and a pretensioned spring (10) surrounding it, on a support (11) is elastically supported that furthermore immediately in front of the ankle joint bearing (3) another pin joint bearing (8) is arranged in the foot, through which the foot (1) by means of one on this bearing (8) and on an upper bearing (8a), which is located on the Holder (12) is located, attached rod guide (S, 5a) with telescopic upper (6a) and the lower (6) adjustable bracket and a rod guide (5, 5 a) surrounding, under adjustable bias spring (4) in his Sequence of movements shock-absorbing and recoil is supported, and that finally the ankle joint bearing (3) in the foot bearing (2) to a certain extent in a known manner is adjustable in height.

2. Artificial foot, which by means of a movably supported ankle joint bearing and a holder carrying the latter, which around the hinge pin in a fork runs out, is connected to the lower leg and for shock absorption of the foot opposite the holder is supported by elastic buffer means, characterized in that the foot another pin joint (18) above the heel to form a second Pivot point, which is sprung and attached to by means of a torsion spring (13) a rocker arm (14) is arranged, which is adjustable in length with a Transmission rod (17) is connected which articulately engages the lower part of the foot, that also immediately in front of the ankle joint bearing (3) in the foot another pin joint bearing (8) is arranged through which the foot (1) by means of a on this bearing (8) and on an upper bearing (8 a) supported suspension arrangement (4 to 7) in its movement sequence shock-absorbing and recoil is supported, and that finally the ankle joint bearing (3) the foot bearings (2) are vertically adjustable to a certain extent in a known manner is.

3. Artificial foot according to claim 1, characterized in that the Distance between support (11) and bolt (18) by means of a on the rod (10a) above the support (11) arranged screw nut (11 a) with simultaneous Change in the tension of the spring (10) is adjustable. ~~~~~~~~~~ Considered Publications: German Patent Specifications No. 344 240, 846 891; Journal »Medical Technology «, 7, 1956, p. 146.