DE19960232A1 - Knee joint for a prosthetic leg - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kniegelenk für eine Beinprothese nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a knee joint for a prosthetic leg according to the preamble of claim 1.
Ein solches Kniegelenk ist aus einem Prospekt der Firma "Otto Bock Orthopädische Industrie, Modular-Bremskniegelenk, 1997" bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist einen die Streckung des Gelenkes bewirkenden Vorbringer auf, der an der Schwenk achse eingehakt ist. Ein solches Kniegelenk hat den Nachteil, daß es für höher aktive Patienten nicht geeignet ist und daß der Vorbringer bei Überschreiten einer bestimmten Winkelstel lung seine Vorbringerwirkung verliert und stattdessen das Einknicken des Kniegelenkes beschleunigt.Such a knee joint is from a brochure from the "Otto Bock Orthopedic Industry, Modular Brake Knee Joint, 1997 " known. This known device has the aspect ratio of the joint bringing about advance on the swivel axis is hooked. Such a knee joint has the disadvantage that it is not suitable for more active patients and that the advancer when a certain angle is exceeded loses its advancement and instead that Buckling of the knee joint accelerates.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Kniegelenk zu schaffen.The object of the invention is to provide an improved knee joint create.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beschriebene Kniegelenk gelöst.This object is achieved by that described in claim 1 Knee joint released.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge kennzeichnet.Developments of the invention are ge in the dependent claims indicates.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:Further features and advantages of the invention result themselves from the description of exemplary embodiments of the figures. From the figures show:
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise in geschnittener Dar stellung entlang der Linie A-A in Fig. 5, einer ersten Ausführungsform in Grundstellung 0° des Kniegelenkes; Fig. 1 is a side view, partly in section Dar position along the line AA in Fig 5, a first embodiment in the basic position 0 ° of the knee joint.
Fig. 2 eine entsprechende Darstellung in Beugestellung 30°; Fig. 2 shows a corresponding representation in flexion 30 °;
Fig. 3 eine entsprechende Darstellung in einer Neutralstel lung 75°; Fig. 3 shows a corresponding representation in a neutral setting 75 °;
Fig. 4 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Darstellung in verkleinertem Maßstab; FIG. 4 shows a side view of the illustration shown in FIG. 1 on a reduced scale;
Fig. 5 eine Vorderansicht des Kniegelenkes; Fig. 5 is a front view of the knee joint;
Fig. 6 eine der in Fig. 4 gezeigten Seitendarstellung einer zweiten Ausführungsform; FIG. 6 is a side view of a second embodiment shown in FIG. 4;
Fig. 7 eine Rückansicht; Fig. 7 is a rear view;
Fig. 8 einen Ausschnitt der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung entlang der Schnittlinie A-A in Grundstellung 0°; und Fig. 8 is a detail of the device shown in Figure 7 taken along section line AA in basic position 0 °. and
Fig. 9 die entsprechende Darstellung in Beugestellung 30°. Fig. 9 shows the corresponding representation in the flexion position 30 °.
Wie am besten aus Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, weist das Kniegelenk ein mit einem Oberschenkelteil verbindbares Ober teil 1 und ein mit einem Unterschenkelteil verbindbares Un terteil 2 auf. Oberteil 1 und Unterteil 2 sind über eine Knieachse 3 schwenkbar miteinander verbunden. Das Oberteil 1 umfaßt eine als Bremskörper ausgebildete Achsschelle 4 und einen über eine Schwenkachse 5 schwenkbar damit verbundenen Druckkörper 6. Das Unterteil 2 weist, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist, zwei seitliche Schenkel 7, 8 auf, die auf ihrer dem Druckkörper 6 abgewandten Unterseite mit einem Ver bindungselement 9 verbunden sind und die in ihrem dem Verbin dungselement 9 abgewandten oberen Ende das Lager für die Knieachse 3 bilden. Wie ferner am besten aus Fig. 5 ersicht lich ist, weist der Druckkörper 6 an seiner dem Verbindungs element 9 abgewandten Oberseite ein Verbindungselement 10 zum Verbinden mit einem Oberschenkelteil und auf seinem diesem abgewandten unteren Ende zwei seitliche Schenkel 11, 12 auf, über die der Druckkörper 6 mit der Schwenkachse 5 verbunden ist.As can best be seen from FIGS. 4 and 5, the knee joint has an upper part 1 which can be connected to a thigh part and a lower part 2 which can be connected to a lower leg part. Upper part 1 and lower part 2 are pivotally connected to one another via a knee axis 3 . The upper part 1 comprises an axle clamp 4 designed as a brake body and a pressure body 6 pivotally connected thereto via a pivot axis 5 . The lower part 2 includes, as best 5 is seen from FIG., Two side legs 7, 8 on the underside facing away from the pressure body 6 with a Ver binding member 9 are connected, and the extension element in its the Verbin 9 facing away from the upper end of the Form bearings for knee axis 3 . As is also best seen in FIG. 5, the pressure body 6 has on its connection element 9 facing away from a connecting element 10 for connecting to a thigh part and on its lower end facing away from this two side legs 11 , 12 , via which the Pressure body 6 is connected to the pivot axis 5 .
Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Achsschelle 4 einseitig mit einem Schlitz 31 geschlitzt und weist ein dem Unterteil 2 zugewandten ersten Teil 13 und einen dem Unter teil abgewandten durch den Schlitz 31 davon getrennten zwei ten Teil 15 auf, wobei die beiden Teile 13 und 15 an der dem Schlitz abgewandten Seite einstückig miteinander verbunden sind. Eine die wellenförmig ausgebildete Knieachse 3 umgeben de Bremsbuchse 32 ist ebenfalls geschlitzt ausgebildet. Die Position der Knieachse 3 ist so gewählt, daß diese in einem seitlichen Abstand von einer vertikalen Verbindungslinie 25 zwischen den beiden Verbindungselementen 9, 10 liegt. Auf der der gedachten Verbindungslinie 25 gegenüberliegenden Seite in einem Abstand von der Knieachse 3 ist die Schwenkachse 5 in dem ersten Teil 13 der Achsschelle 4 angeordnet. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegt das freie Ende des zweiten Teiles 15 somit in einer Position, die seitlich gesehen zwischen der Knieachse 3 und der Schwenkachse 5 und oberhalb derselben liegt. Die Achsschelle 4 weist auf der der Schwenkachse 5 ab gewandten Seite der Verbindungslinie 25 eine Nockenkurve 17 auf, die einen ersten Abschnitt 18 besitzt, der mit zunehmen dem Abstand von der Schwenkachse 5 auch seinen Abstand vom Mittelpunkt der Knieachse 3 vergrößert. Daran schließt sich ein zweiter Abschnitt 19 an, der sich kreisförmig um die Knieachse 3 erstreckt.As can best be seen from FIG. 1, the axle clamp 4 is slotted on one side with a slot 31 and has a lower part 2 facing first part 13 and a lower part facing away from the lower part by slot 31 , the second part 15 , the both parts 13 and 15 are integrally connected to one another on the side facing away from the slot. A the wave-shaped knee axis 3 surrounding de brake bushing 32 is also slotted. The position of the knee axis 3 is selected so that it lies at a lateral distance from a vertical connecting line 25 between the two connecting elements 9 , 10 . On the side opposite the imaginary connecting line 25 at a distance from the knee axis 3 , the pivot axis 5 is arranged in the first part 13 of the axle clamp 4 . As can be seen from FIG. 1, the free end of the second part 15 is thus in a position which, seen laterally, lies between the knee axis 3 and the pivot axis 5 and above it. The axle clamp 4 has, on the side of the connecting line 25 facing away from the pivot axis 5 , a cam curve 17 which has a first section 18 which also increases its distance from the center of the knee axis 3 as the distance from the pivot axis 5 increases. This is followed by a second section 19 which extends in a circle around the knee axis 3 .
Der Druckkörper 6 ist an seinem einen Ende mit seinen beiden seitlichen Schenkeln 11, 12 über die Schwenkachse 5 mit der Achsschelle 4 schwenkbar verbunden. Er weist an der dem frei en Ende 16 gegenüberliegenden Seite einen Druckkeil 20 auf, der mit seiner dem freien Ende 16 gegenüberliegenden Fläche an dem freien Ende 16 anliegt.The pressure body 6 is pivotally connected at one end to the two side legs 11 , 12 via the pivot axis 5 with the axle clamp 4 . It has, on the side opposite the free end 16 , a pressure wedge 20 which bears on the free end 16 with its surface opposite the free end 16 .
Der Druckkeil 20 und insbesondere die mit dem freien Ende 16 zusammenwirkende Druckfläche liegen in seitlicher Richtung gesehen zwischen der erwähnten Verbindungslinie 25 und der Schwenkachse 5.The pressure wedge 20 and, in particular, the pressure surface cooperating with the free end 16 lie, seen in the lateral direction, between the connection line 25 mentioned and the pivot axis 5 .
Auf der dem freien Ende gegenüberliegenden Seite des Druck keiles 20 ist eine Vorspannschraube 21 vorgesehen, mit der ein Feinabgleich der Position des Druckkeiles 20 möglich ist. Ferner ist auf der dem Druckkeil 20 gegenüberliegenden Posi tion in der Achsschelle 4 eine Einstellfeder 22 vorgesehen, die mit ihrem federvorgespannten Ende auf das freie Ende 16 in einer Richtung zum Druckkeil 20 hin anliegt und somit eine einstellbare Gegenkraft gegen den Druckkeil 20 bildet, so daß ohne Belastung und damit ohne Bremseinwirkung eine freie Be wegung um die Knieachse 3 erfolgen kann.On the opposite side of the pressure wedge 20 a biasing screw 21 is provided with which a fine adjustment of the position of the pressure wedge 20 is possible. Furthermore, an adjusting spring 22 is provided on the pressure wedge 20 opposite position in the axle clamp 4 , which rests with its spring-loaded end on the free end 16 in one direction towards the pressure wedge 20 and thus forms an adjustable counterforce against the pressure wedge 20 , so that Without loading and thus without braking, a free movement around the knee axis 3 can take place.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ändert sich somit in Abhän gigkeit von der über den Druckkörper 6 und insbesondere über den Druckkeil 20 auf das freie Ende des zweiten Teiles 15 ausgeübten Kraft die Reibung zwischen der Oberfläche der Achsschelle 4. Das Ausmaß der Bremsung ist durch die Ein stellfader 22 vorbestimmbar.As is apparent from Fig. 1, thus changes in depen dependence on the force exerted on the pressure member 6 and in particular on the pressure wedge 20 at the free end of the second part 15 force the friction between the surface of the Achsschelle. 4 The extent of braking can be predetermined by a fader 22 .
In den beiden seitlichen Schenkeln 7, 8 sind jeweils Lager 23 vorgesehen, in denen eine sich parallel zur Knieachse 3 er streckende Welle 24 gelagert wird. Die seitlichen Lager sind so ausgebildet, daß sie sich mit ihrem dem Oberteil 1 abge wandten unteren Ende in einer Position relativ zu der Verbin dungslinie 25 auf der Seite der Schwenkachse 5 und mit ihrem oberen Ende auf der gegenüberliegenden Seite in etwa unter halb der Knieachse 3 erstrecken. Die Welle 24 ist durch die in den Lagern vorgesehenen Federn 23 zum oberen Ende hin so vorgespannt, daß die Welle 24 gegen die Nockenkurve 17 drüc kend anliegt.In the two lateral legs 7 , 8 , bearings 23 are provided, in which a shaft 24 extending parallel to the knee axis 3 is supported. The side bearings are designed so that they abge with the upper part 1 facing lower end in a position relative to the connec tion line 25 on the side of the pivot axis 5 and with its upper end on the opposite side in approximately below half of the knee axis 3rd extend. The shaft 24 is biased by the springs 23 provided in the bearings toward the upper end so that the shaft 24 presses against the cam curve 17 .
Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, wird der erste Abschnitt 18 der Nockenkurve 17 so groß gewählt, daß der Abstand der Punkte der Kurve von der Drehachse 3 in einem Schwenkbereich des Druckkörpers 6 von 0° bis etwa 75° gegen die Verbindungslinie 25 zunimmt. Der in Fig. 2 gezeigten Beu gestellung von etwa 30° wirkt somit eine erhebliche Wider kraft durch die Welle 24 entgegen.As can best be seen from FIGS. 2 and 3, the first section 18 of the cam curve 17 is chosen so large that the distance of the points of the curve from the axis of rotation 3 in a swivel range of the pressure body 6 from 0 ° to approximately 75 ° the connecting line 25 increases. The Beu position shown in Fig. 2 of about 30 ° thus counteracts a considerable counter force by the shaft 24 .
Sobald die Schwenkung über 75° fortschreitet, schließt sich dann der zweite Abschnitt 19 an, in dem die Nockenkurve kreisförmig um die Knieachse 3 verläuft. In diesem Bereich wirkt die Welle 24 neutral.As soon as the swiveling proceeds through 75 °, the second section 19 then follows, in which the cam curve runs in a circle around the knee axis 3 . In this area, the shaft 24 has a neutral effect.
Die in den Fig. 6 bis 9 gezeigte zweite Ausführungsform un terscheidet sich gegenüber der ersten Ausführungsform da durch, daß als Vorbringer anstelle der mit der Nockenkurve 17 zusammenwirkenden federvorgespannten Welle 24 eine pneumati sche Schwungphasensteuerung 26 vorgesehen ist. Diese umfaßt eine Kolbenzylindereinrichtung mit einem Zylinder 27 und ei ner Kolbenstange 28. Das freie Ende des Zylinders 27 ist an einer Schwenkachse 29 schwenkbar befestigt, die nahe bei dem Verbindungselement 9 auf der Verbindungslinie 25 von den seitlichen Schenkeln 7, 8 gehalten wird. Das freie Ende der Kolbenstange 28 ist um eine Schwenkachse 30 schwenkbar mit einem mit der Achsschelle 4 einstückig ausgebildeten Ansatz 31' mit der Achsschelle 4 schwenkbar verbunden.The second embodiment shown in FIGS . 6 to 9 un differs from the first embodiment because in that a pneumatic swing phase control 26 is provided as an advancer instead of the spring-loaded shaft 24 cooperating with the cam curve 17 . This comprises a piston cylinder device with a cylinder 27 and egg ner piston rod 28th The free end of the cylinder 27 is pivotally attached to a pivot axis 29 which is held on the connecting line 25 by the side legs 7 , 8 close to the connecting element 9 . The free end of the piston rod 28 is pivotally connected about a pivot axis 30 with an integrally formed with the Achsschelle 4 lug 31 'with the 4 Achsschelle pivotable.
Die Position der Schwenkachse 30 ist so gewählt, daß diese auf der der Schwenkachse 5 abgewandten Seite der Knieachse 3 und in einem Abstand von dieser liegt. Vorzugsweise liegen die beiden Schwenkachsen 5 und 30 in der gestreckten Grund stellung in etwa spiegelsymmetrisch zu einer parallel zur Verbindungslinie 25 ausgerichteten, sich durch die Knieachse 3 erstreckenden Linie. Dadurch wird wiederum erreicht, daß die größte Widerkraft im Bereich der Beugestellung von 20° bis 40° und vorzugsweise bei etwa 30° und eine Neutralwirkung in der Neutralstellung in einem Bereich von 55° bis 80° und vorzugsweise bei etwa 75° erfolgt.The position of the pivot axis 30 is selected so that it lies on the side of the knee axis 3 facing away from the pivot axis 5 and at a distance therefrom. Preferably, the two pivot axes 5 and 30 are in the extended basic position approximately mirror-symmetrical to a line aligned parallel to the connecting line 25 and extending through the knee axis 3 . This in turn ensures that the greatest counterforce in the range from 20 ° to 40 ° and preferably at approximately 30 ° and a neutral effect in the neutral position in a range from 55 ° to 80 ° and preferably at approximately 75 °.
Claims (6)
mit einem mit einem Oberschenkelteil verbindbaren Oberteil (1) und einem mit einem Unterschenkelteil verbindbaren Un terteil (2) mit einem auf der dem Oberteil (1) abgewandten Seite vorgesehenen ersten Verbindungselement (9), und ei ner Oberteil und Unterteil schwenkbar miteinander verbin denden Knieachse (3),
wobei das Oberteil (1) eine die Knieachse (3) umgebende Achsschelle (4) und einen über eine in einem Abstand von der Knieachse (3) angeordnete Schwenkachse (5) mit der Achsschelle (4) verbundenen Druckkörper (6) auf der dem Unterteil (2) abgewandten Seite aufweist,
wobei der Druckkörper (6) durch Einwirken auf die Achs schelle (4) bei Belastung bremsend auf die Schwenkbewegung um die Knieachse (3) einwirkt und auf seiner dem Unterteil (2) abgewandten Seite ein zweites Verbindungselement (10) aufweist, und mit einem Vorbringer (24, 26) zum Strecken des Gelenkes, wobei in der gestreckten Grundstellung die Knieachse (3) einerseits und die Schwenkachse (5) und die Stelle der Einwirkung des Druckkörpers (6) auf die Achs schelle andererseits auf den beiden gegenüberliegenden Seiten einer Verbindungslinie (25) zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungselement (9, 10) liegen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbringer (24, 26) auf der Seite der Knieachse (3) an dem Oberteil (1) angreift.1. knee joint for a prosthetic leg,
with an upper part ( 1 ) which can be connected to a thigh part and a lower part which can be connected to a lower leg part ( 2 ) with a first connecting element ( 9 ) provided on the side facing away from the upper part ( 1 ), and an upper part and lower part pivotably connecting the knee axis ( 3 ),
wherein the upper part (1) is a knee axis (3) surrounding Achsschelle (4) and connected via a arranged at a distance from the knee axis (3) pivot axis (5) with the Achsschelle (4) pressure body (6) on the lower part ( 2 ) has the opposite side,
wherein the pressure body ( 6 ) acts by acting on the axle clamp ( 4 ) braking under load on the pivoting movement around the knee axis ( 3 ) and on its side facing away from the lower part ( 2 ) has a second connecting element ( 10 ), and with a feeder ( 24 , 26 ) for stretching the joint, with the knee axis ( 3 ) on the one hand and the swivel axis ( 5 ) and the location of the action of the pressure element ( 6 ) on the axis clamp on the other hand in the extended basic position on the two opposite sides of a connecting line ( 25 ) lie between the first and the second connecting element ( 9 , 10 ),
characterized in that the advancer ( 24 , 26 ) engages on the upper part ( 1 ) on the side of the knee axis ( 3 ).
daß die Achsschelle (4) einseitig geschlitzt ausgebildet ist mit einem dem Unterteil (2) zugewandten ersten Teil (13) und einem dem Unterteil abgewandten durch den Schlitz davon getrennten zweiten Teil (15), wobei der Druckkörper (6) bei Belastung mit einem mit dem freien Ende des zwei ten Teiles (15) zusammenwirkenden Abschnitt (20) zum Brem sen zusammenwirkt, und daß die Achsschelle (4) auf ihrer dem Druckkörper (6) abgewandten Seite eine Nockenkurve (17) mit einem ersten (18) und einem daran anschließenden zweiten Abschnitt (19) aufweist,
wobei der erste Abschnitt (18) eine Kurve aufweist, deren Abstand vom Mittelpunkt der Knieachse (3) ständig zunimmt, und der zweite Abschnitt (19) eine Kurve aufweist, die im wesentlichen eine Kreisbahn um die Knieachse (3) be schreibt, und
daß das Unterteil (2) eine gegen die Nockenkurve (17) vor gespannte Welle (24) aufweist.2. Knee joint according to claim 1, characterized in
that the axle clamp ( 4 ) is slotted on one side with a first part ( 13 ) facing the lower part ( 2 ) and a second part ( 15 ) facing away from the lower part and separated by the slot, the pressure body ( 6 ) being loaded with a the free end of the two th part ( 15 ) cooperating section ( 20 ) for Brem sen cooperates, and that the axle clamp ( 4 ) on its side facing away from the pressure body ( 6 ) has a cam curve ( 17 ) with a first ( 18 ) and one thereon subsequent second section ( 19 ),
wherein the first section ( 18 ) has a curve whose distance from the center of the knee axis ( 3 ) increases continuously, and the second section ( 19 ) has a curve which essentially writes a circular path around the knee axis ( 3 ), and
that the lower part ( 2 ) against the cam curve ( 17 ) in front of the shaft ( 24 ).
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