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Die Erfindung betrifft ein künstliches Knöchelgelenk mit einem Fußteil, einem Unterschenkelteil, die um eine Drehachse relativ zueinander schwenkbar angeordnet sind, und einem Fluidsystem mit einem ersten Zylinder, in dem ein erster Kolben verschiebbar angeordnet ist, und einem zweiten Zylinder, in dem ein zweiter Kolben verschiebbar angeordnet ist, wobei die beiden Zylinder durch eine Fluidverbindung miteinander verbunden sind und derart angeordnet sein, dass eine Verschwenkung des Fußteiles relativ zu dem Unterschenkelteil um die Drehachse Fluid von einem Zylinder in den anderen Zylinder leitet. Derartige künstliche Knöchelgelenke sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Das Fluidsystem, das beispielsweise ein Hydraulik- und/oder ein Pneumatiksystem sein kann, wird dabei als Dämpfungssystem verwendet. Dabei wird beispielsweise bei einer Dorsalflexionsbewegung, bei der die Zehen angehoben und der Winkel zwischen dem Fußteil und dem Unterschenkelteil reduziert wird, ein Fluid von einem der Zylinder in den anderen geleitet. Bei der entgegengesetzten Plantarflexionsrichtung hingegen wird das Fluid in die entgegengesetzte Richtung geleitet. Über den Strömungswiderstand, der diesem Transport entgegengesetzt wird, lässt sich die Dämpfung einstellen.
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Derartige Knöchelgelenke haben den Nachteil, dass sie relativ viel Bauraum benötigen. Herkömmlicherweise wird einer der Zylinder anterior der Drehachse und der andere Zylinder posterior der Drehachse angeordnet. Mit „anterior“ wird dabei die dem Vorfuß- oder Zehenbereich zugewandte Seite des Fußteils bezeichnet, während mit dem Begriff „posterior“ die der Ferse zugewandte Seite des Fußteils bezeichnet wird. In der herkömmlichen Anordnung befindet sich folglich einer der Zylinder vor der Drehachse und der andere hinter der Drehachse.
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Auf diese Weise ist konstruktiv besonders einfach sichergestellt, dass sich bei einer Verschwenkung des Fußteils relativ zum Unterschenkelteil um die Drehachse jeweils einer der Kolben in seinen jeweiligen Zylinder hineingedrückt wird. Dadurch wird das im Zylinder vorhandene Volumen für das Fluid verringert und das Fluid wird aus dem Zylinder herausgedrückt. Gleichzeitig ist gewährleistet, dass der Druck auf den jeweils anderen Kolben so verringert wird, dass er sich aus dem Zylinder herausbewegen kann, wodurch das Volumen innerhalb des Zylinders vergrößert wird und das Fluid in diesen Zylinder hineingeleitet werden kann.
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Die Erfahrung zeigt, dass diese Anordnung zwar konstruktiv einfach die gewünschte Wirkung bezüglich der Dämpfung in die beiden möglichen Schwenkrichtungen erlaubt, oftmals jedoch einen Bauraum benötigt, der insbesondere innerhalb einer die äußere Erscheinungsform des Fußes prägenden Fußkosmetik, nicht vorhanden ist. Dies gilt insbesondere bei kleinen Fußkosmetiken, etwa für Personen mit zierlichen Füßen. Zudem ist das Fluidsystem, das beispielsweise ein Hydrauliksystem oder ein Pneumatiksystem sein kann, insbesondere bei einer Vorfußbelastung, kurzzeitig sehr hohen Drücken ausgesetzt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu verringern.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein künstliches Knöchelgelenk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das sich dadurch auszeichnet, dass beide Zylinder posterior der Drehachse angeordnet sind. Dies bedeutet, dass sich beide Zylinder auf der von der Drehachse ausgehend der Ferse zugewandten Seite des Fußteils befinden. Dies bedeutet jedoch nicht zwangsläufig, dass beide Zylinder mit dem Fußteil verbunden sind.
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Durch die erfindungsgemäße Positionierung der beiden Zylinder posterior der Drehachse wird einerseits erreicht, dass ein geringerer Bauraum benötigt wird. Zudem ist es möglich, die Drehachse gleich zu Knöchelgelenken aus dem Stand der Technik in Richtung auf den Vorfuß zu verschieben. Dies hat zur Folge, dass insbesondere bei einer Vorfußbelastung der Druck innerhalb des Fluidsystems im Vergleich zu einem System aus dem Stand der Technik verringert, da der die Belastung übertragende Hebel zwischen dem Vorfußbereich des Fußteils und der Drehachse im Vergleich zum Stand der Technik verkürzt werden kann. Dies hat zwar eine Verlängerung des Hebels beim Fersenauftritt zur Folge, der maximale Druck in dieser Phase eines Schrittes ist jedoch geringer als bei der Vorfußbelastung. Der während eines gesamten Schrittzyklus auftretende maximal Druck wird durch die Vorlegung der Drehachse in Richtung auf den Vorfuß folglich verringert.
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Vorteilhafterweise verfügt das Fluidsystem über ein Reservoir, das mit beiden Zylindern gekoppelt ist. Dieses Reservoir wird verwendet, um eventuell auftretende Schwankungen des Druckes innerhalb des Fluidsystems, beispielsweise durch thermische Ausdehnung des Fluides, auszugleichen. Das Reservoir kann beispielsweise ein abgeschlossenes Volumen sein, das lediglich über eine Fluidverbindung mit den übrigen Bauteilen des Fluidsystems verbunden ist. Das Volumen wird dabei beispielsweise auf wenigstens einer Seite von einem Federelement, beispielsweise einem durch eine Feder belasteten Wandelement oder eine elastische Membran begrenzt. Durch dieses Element wird ein Druck auf das Fluid innerhalb dieses Volumens ausgeübt, der über die Fluidverbindungen auf das Fluid in den beiden Zylindern übertragen wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Fluidsystem spielfrei arbeitet. Sollte beispielsweise aufgrund von Temperaturunterschieden sich das Fluid innerhalb des Fluidsystems ausdehnen oder zusammenziehen, kann die daraus entstehende Volumenänderung durch das Reservoir ausgeglichen werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei wenigstens einem der beiden Zylinder um einen Rotationszylinder. Vorzugsweise sind beide Zylinder als Rotationszylinder ausgebildet.
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In einer alternativen Ausgestaltung sind die beiden Zylinder so angeordnet, dass die jeweiligen Kolben mit einem Anlageelement an einer Anlagefläche anliegen, wobei die beiden Kolben und Zylinder um 180° versetzt angeordnet sind. Ist beispielsweise der eine Zylinder nach unten offen, ist der jeweils andere Zylinder so angeordnet, dass er nach oben offen ist. Dabei ragt jeweils der Kolben mit dem Anlageelement aus der Öffnung des Zylinders heraus und kann an einer entsprechenden Anlagefläche am jeweils anderen Bauteil des Knöchelgelenks angeordnet werden. Sind die beiden Zylinder beispielsweise mit dem Fußteil drehfest verbunden, befinden sich die beiden jeweiligen Anlageflächen am Unterschenkelteil und umgekehrt.
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Vorteilhafterweise verfügt das Knöchelgelenk über einen nicht elektronischen Steuermechanismus, der so eingerichtet ist, dass eine Fluidmenge, die von einem Zylinder in den anderen Zylinder geleitet wird, von einer Position und/oder einer Änderung der Position des Fußteils relativ zu dem Unterschenkelteil abhängt. Dadurch kann ein dynamischer Dämpfungsverlauf beispielsweise in Abhängigkeit der jeweiligen Position des Fußteils relativ zum Unterschenkelteil erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Dämpfung auch von einer Geschwindigkeit der Winkeländerung zwischen dem Fußteil und dem Unterschenkelteil, also einer Schwenkgeschwindigkeit, abhängig gemacht werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung verfügt der Steuermechanismus über wenigstens ein Schließelement, das die Fluidverbindung schließt, wenn sich das Fußteil und das Unterschenkelteil in einer Schließposition zueinander befinden. Dabei ist es durchaus möglich, das künstliche Knöchelgelenk so auszubilden, dass mehrere Schließpositionen vorhanden sind. Wird das Knöchelgelenk in eine derartige Schließposition gebracht, in der folglich das Fußteil und das Unterschenkelteil einen vorher definierten Winkel zueinander einschließen, schließt das wenigstens eine Schließelement die Fluidverbindung zwischen den beiden Zylindern und verriegelt so das Gelenk. Eine weitere Verschwenkung des Fußteils in der gleichen Bewegungsrichtung relativ zum Unterschenkelteil ist nicht mehr möglich, da die Fluidverbindung zwischen den beiden Zylindern nicht mehr besteht. Sie muss zum erneuten Verschwenken des Fußteils relativ zum Unterschenkelteil durch einen separaten Auslösemechanismus gelöst werden. Dieser kann beispielsweise durch eine kurzfristige Fersenbelastung oder eine sonstige Veränderung der Belastungsverhältnisse des Knöchelgelenkes ausgelöst werden, so dass es für den Benutzer des Knöchelgelenkes einfach möglich ist, die Auslösevorrichtung zu betätigen und auf diese Weise die Fluidverbindung zwischen den beiden Zylindern wieder zu öffnen.
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Vorzugsweise verfügt der Steuermechanismus über wenigstens ein Dämpfungselement, durch das eine Bewegung des Schließelementes gedämpft wird. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass die Fluidverbindung zwischen den beiden Zylindern durch das wenigstens eine Schließelement nicht sofort geschlossen wird, sobald sich das Fußteil und das Unterschenkelteil in der Schließposition befinden. Beim Gehen ist es durchaus möglich, dass die Schließposition nur kurzzeitig eingenommen wird, während das Fußteil relativ zum Unterschenkelteil verschwenkt wird. Um ein natürliches Gangbild zu ermöglichen wäre es nicht von Vorteil, in diesem Fall sofort beim Erreichen der Schließposition die Fluidverbindung zwischen den beiden Schließelementen zu schließen und so ein weiteres Verschwenken unmöglich zu machen. Stattdessen verzögert das Dämpfungselement die Bewegung des Schließelementes, so dass das Fußteil und das Unterschenkelteil die Schließposition relativ zueinander wieder verlassen können, bevor die Fluidverbindung geschlossen wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung verfügt der Steuermechanismus über wenigstens eine Kontaktfläche und wenigstens ein Kontaktelement, wobei das Kontaktelement an der Kontaktfläche entlanggleitet oder abgleitet oder auf ihr abrollt, wenn das Fußteil relativ zu dem Unterschenkelteil bewegt wird und dadurch eine Bewegung des Schließelementes hervorruft. Das Kontaktelement ist vorteilhafterweise an dem Bauteil, also Fußteil oder Unterschenkelteil angeordnet, an dem sich auch die beiden Zylinder befinden, während die Kontaktfläche am jeweils entgegengesetzten Bauteil, also Unterschenkelteil oder Fußteil, angeordnet ist.
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Alternativ oder zusätzlich zu einem nicht elektronischen Steuermechanismus verfügt das Knöchelgelenk vorzugsweise über einen Steuermechanismus, der so eingerichtet ist, dass er eine Fluidverbindung zwischen den beiden Zylindern schließt. Dadurch wird verhindert, dass Fluid von einem Zylinder in den anderen Zylinder gelangen kann. Das Knöchelgelenk ist in dieser Position verriegelt. Eine Dorsalflexion oder Plantarflexion ist nicht möglich.
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Zu diesem Zweck kann in der Fluidverbindung zwischen den beiden Zylindern beispielsweise ein Ventil, beispielsweise ein Zwei/Zwei-Wege-Ventil vorhanden sein. Vorteilhafterweise verfügt das Knöchelgelenk über wenigstens einen Sensor, durch den wenigstens eine physikalische Größe gemessen wird, anhand derer beispielsweise die Belastungssituation und/oder die Bewegungszustände des Knöchelgelenkes und/oder eines daran befindlichen Fußes ermittelt werden kann. Dies kann beispielsweise ein Drehmomentsensor, ein Raum-Lage-Sensor oder beispielsweise ein Winkelsensor, der eine Winkelposition zwischen dem Fußteil und dem Unterschenkelteil misst, sein. Selbstverständlich sind auch andere Sensoren und/oder Kombinationen von bereits genannten Sensoren denkbar. So können beispielsweise Last- oder Drucksensoren, Inertialsensoren zur Bestimmung von Lage, Winkel oder Bewegung oder Beschleunigung, beispielsweise Gyroskope oder Kombinationen von diesen und/oder anderen Sensoren verwendet werden. Werden durch die Sensoren Belastungszustände und/oder Bewegungszustände erkannt, die eine Verriegelung des Gelenkes zur Folge haben sollen, ist eine vorteilhafterweise vorhandene elektrische Steuerung eingerichtet, das Ventil zu schalten und so die Fluidverbindung zwischen den beiden Zylindern zu schließen oder im umgekehrten Fall zu öffnen. An Stelle eines mechanischen Ventils zur Unterbrechung der Fluidkommunikation zwischen den beiden Zylindern können selbstverständlich auch andere Schließmechanismen verwendet werden. So ist beispielsweise auch die Verwendung einer magnetorheologischen Flüssigkeit denkbar. Diese kann einem magnetischen Feld ausgesetzt werden, dessen Stärke und/oder Richtung beispielsweise von den gemessenen Werten des oder der Sensoren abhängt. Dies ist beispielsweise über Elektromagneten, die mit unterschiedlichen elektrischen Strömen beaufschlagt werden oder beispielsweise durch eine Verschiebung, insbesondere einer Rotation, von Permanentmagneten erreichbar. Durch die verschiedenen magnetischen Felder, denen die magneto-rheologischen Flüssigkeiten ausgesetzt sind, verändert sich deren Viskosität, wodurch die gewünschte Funktionalität erreichbar ist.
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Vorzugsweise ist die elektrische Steuerung Teil einer elektronischen und/oder elektrischen Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise eines Mikroprozessors. Diese Datenverarbeitungseinrichtung ist eingerichtet, die beispielsweise von den Sensoren bereitgestellten und übermittelten Signale und Messergebnisse zu verarbeiten und beispielsweise aufgrund von hinterlegten und gespeicherten Datenverarbeitungsprogrammen, beispielsweise in Form von Software, die Ventile oder das Ventil zu steuern.
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Mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
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1 – eine Seitenansicht eines künstlichen Knöchelgelenkes,
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2 – die schematische Schnittdarstellung durch das Gelenk aus 1,
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3 – die schematische Darstellung eines künstlichen Knöchelgelenkes,
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4 – einen vergrößerten Ausschnitt aus 2,
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5 – einen weiteren vergrößerten Ausschnitt aus 2,
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6 – die Schnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
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7–12 – schematische Darstellungen verschiedener Fluidschaltungen.
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1 zeigt ein künstliches Knöchelgelenk 1, an dem sich ein Fußteil 2 und ein Unterschenkelteil 4 befindet. Im Sinne der vorliegenden Erfindung muss ein Fußteil 2 nicht, wie in 1 dargestellt, ein vollständiger künstlicher Fuß sein. Es genügt, wenn ein Fußteil 2 eine Befestigungseinrichtung für einen derartigen Fuß aufweist. Gleiches gilt für ein Unterschenkelteil 4, das ebenfalls lediglich ein Befestigungselement für einen weiteren künstlichen Unterschenkel beinhalten muss.
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In 1 verfügt das Fußteil 2 jedoch über drei Federelemente 6, die einen künstlichen Fuß bilden. Er verfügt über einen Vorfußbereich 8 und einen Fersenbereich 10.
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Das Unterschenkelteil 4 ist relativ zum Fußteil 2 um eine Drehachse 12 drehbar gelagert.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Darstellung aus 1. Man erkennt einen ersten Zylinder 14, in dem sich ein erster Kolben 16 beweglich befindet und einen zweiten Zylinder 18 mit einem zweiten Kolben 20.
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Die beiden Kolben 16, 20 verfügen jeweils über ein Anlageelement 22, das an jeweils einer Anlagefläche 24 anliegt. Man erkennt, dass beide Zylinder 14, 18 posterior, also in Richtung auf den Fersenbereich 10 verschoben, relativ zur Drehachse 12 angeordnet sind.
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In den beiden Zylindern 14, 18 befindet sich jeweils ein fluidgefülltes Volumen 26, dessen Größe sich ändert, wenn das Fußteil 2 relativ zum Unterschenkelteil 4 um die Drehachse 12 verschwenkt wird. Um Druck- und/oder Volumenschwankungen, die beispielsweise durch Temperaturänderungen hervorgerufen werden können, ausgleichen zu können und zudem ein Spiel und damit Klappergeräusche zu vermeiden, verfügt das Knöchelgelenk 1 vorzugsweise über ein Reservoir 27, das im gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Vorspannelement 29, beispielsweise eine Feder, vorgespannt werden kann.
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In 2 rechts neben den beiden Zylindern 14, 18 befindet sich ein Steuermechanismus. Dieser verfügt über ein Schließelement 28, das im gezeigten Ausführungsbeispiel nach oben und unten verschiebbar ausgebildet ist. Es ist mit einem Dämpfungselement 30 gekoppelt, das im gezeigten Ausführungsbeispiel als Schraubenfeder ausgebildet ist. An der Unterseite befindet sich ein Kontaktelement 32, das an einer Kontaktfläche 34 anliegt.
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3 zeigt den Aufbau schematisch. Das Fußteil 2 und das Unterschenkelteil 4 sind um die Drehachse 12 schwenkbar. Wird das Unterschenkelteil 4 relativ zum Fußteil 2 entlang des Pfeils 36 verschwenkt, verringert sich der Winkel zwischen dem Fußteil 2 und dem Unterschenkelteil 4, so dass es sich um eine Plantarflexionsbewegung handelt. Dabei wird eine untere Anlagefläche 24, die Teil eines unteren Schwenkarmes 38 nach oben bewegt, wodurch auch das Anlageelement 32 und der erste Kolben 16 nach oben verschoben werden, wodurch das Volumen 26 oberhalb des ersten Kolbens 16 verringert wird. Gleichzeitig wird ein oberer Schwenkarm 40 ebenfalls verkippt, wodurch die sich an ihm befindende Anlagefläche 24 und damit auch das Anlageelement 22 im gezeigten Ausführungsbeispiel nach oben bewegen. Dadurch wird auch der zweite Kolben 20 innerhalb des zweiten Zylinders 18 verschwenkt, wodurch das Volumen 26 in diesen Zylinder ansteigt.
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Das Kontaktelement 32, das Teil des Steuermechanismus ist, ist über das Dämpfungselement 30 mit dem Schließelement 28 verbunden und wird nach oben gedrückt, sofern der Fuß eine Plantarflexionsbewegung ausführt. Dadurch wird eine Fluidverbindung 42 zwischen dem ersten Zylinder 14 und dem zweiten Zylinder 18 geschlossen. Eine zweite Fluidverbindung 44 ist durch ein entsprechendes Einwegeventil 46 geschlossen, so dass eine Bewegung des Fluides nur noch in eine Richtung möglich ist.
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Im in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel verfügt das Knöchelgelenk 1 über ein Betätigungselement 48. Dieses kann in dem Zylinder, in dem es angeordnet ist, verschoben werden. Dazu muss es mit dem posterioren Ende des unteren Schwenkarmes durch eine entsprechende Bewegung des Fußteiles 2 relativ zudem Unterschenkelteil in Kontakt gebracht werden. Durch eine Pumpleitung 50 wird in diesem Fall ein Fluid in den Bereich oberhalb eine Kolbens 52 gedrückt, so dass dieser nach unten bewegt wird. Der Kolben 52 ist mit dem Schließelement 28 verbunden, so dass auch dieses nach unten bewegt wird und so die Fluidverbindung öffnet.
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4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 2. Man erkennt das Kontaktelement 32 und die Kontaktfläche 34, die geschwungen ausgebildet ist. Anders als in der schematischen Darstellung in 3 hat eine Verschwenkung des unteren Schwenkarmes 38 keine monotone Bewegung des Kontaktelementes 32 entlang der Kontaktfläche 34 in nur eine Richtung zur Folge, sondern kann eine Hin- und Her-Bewegung hervorrufen. Diese wird über das Dämpfungselement 30 gedämpft, so dass das in 4 nicht dargestellte Schließelement dieser Bewegung nicht unmittelbar folgt.
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5 zeigt einen weiteren Ausschnitt aus 2. Man erkennt ein oberes Ende des Schließelementes 28, das, sofern das Fußteil 2 und das Unterschenkelteil 4 die Schließposition einnehmen, nach oben gedrückt wird und die Fluidverbindung 42 schließt. Das Anlageelement 22 des zweiten Kolbens 20 liegt an einer Anlagefläche 24 an.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Reservoir 27 und das entsprechende Vorspannelement 29 anders angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine andere Form des benötigten Bauraumes, was für bestimmte Formen einer das gezeigte Fußteil herkömmlicherweise umgebenden Kosmetik von Vorteil sein kann.
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7 zeigt eine schematische Darstellung der verwendeten Fluidschaltung für ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Man erkennt die Drehachse 12, den ersten Zylinder 14 mit dem sich darin befindenden ersten Kolben 16 sowie den zweiten Zylinder 18 mit dem zweiten Kolben 20. Die Vorrichtung verfügt über ein Reservoir 27. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zudem ein Ventil 54 vorhanden, das als Zwei/Zwei-Wege-Ventil ausgebildet ist. In der gezeigten Position ist die Fluidverbindung 42 zwischen dem ersten Zylinder 14 und dem zweiten Zylinder 18 geöffnet. Wird das Ventil 54 in die zweite Position verschoben, wird diese Verbindung unterbrochen und das Knöchelgelenk gesperrt.
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Zwischen dem Ventil 54 und dem ersten Zylinder 10 befindet sich eine erste Dämpfungseinrichtung 56. Sie verfügt über eine einstellbare Drossel 58 und ein federbelastetes Rückstauventil 60.
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Zwischen dem Ventil 54 und dem zweiten Zylinder 18 befindet sich eine zweite Dämpfungseinrichtung 62, die analog zur ersten Dämpfungseinrichtung 56 aufgebaut ist. Eine weitere, dritte Dämpfungseinrichtung 64 befindet sich zwischen der Fluidverbindung 42 und dem Reservoir 27. Sie verfügt jedoch lediglich über eine nicht einstellbare Drossel 58.
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Durch die Einstellung der beiden einstellbaren Drosseln 58 der ersten Dämpfungseinrichtung 56 und der zweiten Dämpfungseinrichtung 62 lässt sich ein Widerstand, der durch das Fluidsystem einer Verschwenkung des Knöchelgelenkes und damit einer Verschwenkung des Fußteils relativ zum Unterschenkelteil 4, entgegengesetzt wird, einstellen.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auch hier verfügt das Fluidsystem zwischen den beiden Zylindern 14, 18 über ein Ventil 54, das die Fluidverbindung 42 schließen und öffnen kann sowie die erste Dämpfungseinrichtung 56 und die zweite Dämpfungseinrichtung 62. Im Vergleich zur Ausführungsform aus 7 fehlt jedoch ein Reservoir 27.
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9 zeigt eine Ausführungsform, in der zwischen dem ersten Zylinder 14 und dem zweiten Zylinder 18 lediglich die erste Dämpfungseinrichtung 56 vorhanden ist, die im gezeigten Ausführungsbeispiel die einstellbare Drossel 58 aufweist, jedoch kein Rückstauventil 60 enthält. Auf diese Weise lässt sich die einer Dorsalflexion und einer Plantarflexion entgegengesetzte Dämpfungswirkung nicht separat einstellen, sondern muss für beide Bewegungsrichtungen identisch ausgebildet werden. Im Vergleich zu 8 verfügt das Ausführungsbeispiel aus 9 über ein Reservoir 27, das über die dritte Dämpfungseinrichtung 64 an die Fluidverbindung 42 angekoppelt ist.
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10 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwischen dem Ventil 54 und dem ersten Zylinder 14 die erste Dämpfungseinrichtung 56 und zwischen dem Ventil 54 und dem zweiten Zylinder 18 die zweite Dämpfungseinrichtung 62 angeordnet ist. Anders als die bisher dargestellten Ausführungsformen verfügt die in 10 gezeigte Ausführungsform über zwei separate Reservoirs 27, die über die dritte Dämpfungseinrichtung 64 und eine vierte Dämpfungseinrichtung 66 jeweils an die Fluidverbindung 42 zwischen dem ersten Kolben 14 und dem zweiten Kolben 18 angeschlossen sind.
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11 zeigt eine weitere Ausführungsform. Zwischen dem ersten Zylinder 14 und dem zweiten Zylinder 18 sind zwei Fluidverbindungen 42 angeordnet, in denen sich das erste Dämpfungselement 56 und das zweite Dämpfungselement 62 befinden. Die beiden Einwegeventile 46 sind dabei so angeordnet, dass die jeweiligen Drosseln 58 entweder bei einer Dorsalflexionsbewegung oder einer Plantarflexionsbewegung aktiv sind und so die beiden Bewegungen unterschiedlich stark gedämpft werden können, sofern dies gewünscht ist. Über die dritte Dämpfungseinrichtung 64 ist wieder das Reservoir 27 angekoppelt.
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12 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wieder sind die beiden Zylinder 14, 18 über zwei Fluidverbindungen 42 miteinander verbunden. In der ersten Fluidverbindung 42, die in 12 rechts dargestellt ist, befindet sich die erste Dämpfungseinrichtung 56 sowie die zweite Dämpfungseinrichtung 62. Dazwischen ist ein Druckspeicher 68 angeordnet. In der zweiten Fluidverbindung 42, die in 12 links dargestellt ist, befinden sich zwei Drosseln 58, zwischen denen ebenfalls ein Druckspeicher 68 angeordnet ist. Anstelle einzelner, einiger oder aller der gezeigten Drosseln 58 können auch schaltbare Ventile verwendet werden, die beispielsweise elektrisch oder elektronisch schaltbar sind. Dies wird vorzugsweise durch eine nicht dargestellte elektrische oder elektronische Steuerung übernommen, die von Sensoren aufgenommene Messdaten verarbeitet und so beispielsweise Bewegungszustände des Knöchelgelenkes erkennt. Auf diese Weise lassen sich die Druckspeicher 68 als Energiespeicher verwenden, in denen beispielsweise Energie aus einem fersenauftritt gespeichert und durch geschickte Steuerung der Ventile zu einem anderen Zeitpunkt während eines Schrittes wieder abgegeben werden kann. So kann beispielsweise Energie während des Abdrückens des Fußes vom Boden (Plantarflexion) bereitgestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Knöchelgelenk
- 2
- Fußteil
- 4
- Unterschenkelteil
- 6
- Federelement
- 8
- Vorfußbereich
- 10
- Fersenbereich
- 12
- Drehachse
- 14
- erster Zylinder
- 16
- erster Kolben
- 18
- zweiter Zylinder
- 20
- zweiter Kolben
- 22
- Anlageelement
- 24
- Anlagefläche
- 26
- Volumen
- 27
- Reservoir
- 28
- Schließelement
- 29
- Vorspannelement
- 30
- Dämpfungselement
- 32
- Kontaktelement
- 34
- Kontaktfläche
- 36
- Pfeil
- 38
- unterer Schwenkarm
- 40
- oberer Schwenkarm
- 42
- Fluidverbindung
- 44
- zweite Fluidverbindung
- 46
- Einwegeventil
- 48
- Betätigungselement
- 50
- Pumpleitung
- 52
- Kolben
- 54
- Ventil
- 56
- erste Dämpfungseinrichtung
- 58
- Drossel
- 60
- Rückstauventil
- 62
- zweite Dämpfungseinrichtung
- 64
- dritte Dämpfungseinrichtung
- 66
- vierte Dämpfungseinrichtung
- 68
- Druckspeicher
