DE20313999U1

DE20313999U1 - Multifunktionales künstliches Kniegelenk, das zum schnellen und langsamen Gehen auf Wegen mit Steigung/Gefälle geeignet ist

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Publication number: DE20313999U1
Application number: DE20313999U
Authority: DE
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Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2013-09-10

Description

Der Beschreibungstext wurde nicht elektronisch erfaßt

Claims

1. Multifunktionales künstliches Kniegelenk zum Verbinden einer Unter schenkelprothese (9) mit einem Oberschenkelstumpf (8) eines Prothesen trägers, gekennzeichnet durch:

- einen Gelenksitz (1), der einen Gelenkkörper (11) und ein drehbares Element (12) hat, das mit dem Gelenkkörper (11) schwenkbar ver bunden und zur Anbringung an dem Oberschenkel (8) ausgebildet ist;
- einen hohlen Stützrahmen (3), der mit dem Gelenkkörper (11) schwenkbar verbunden ist;
- eine erste Koppeleinheit (2), die mit dem Stützrahmen (3) und dem Gelenkkörper (11) verbunden ist;
- eine Hydraulikeinrichtung (4), die innerhalb des Stützrahmens (3) angeordnet ist und folgendes aufweist: einen Zylinderkörper (40), eine Kolbenstange (421) und einen Kolben (422), der mit der Kolben stange (421) fest verbunden und innerhalb des Zylinderkörpers (40) gleitbar angeordnet ist, um einen Innenraum (41) des Zylinderkörpers (40) in eine obere Ölkammer (411) und eine untere Ölkammer (412) zu unterteilen, wobei der Kolben (422) von der ersten Koppeleinheit (2) angetrieben wird, so daß er sich innerhalb des Zylinderkörpers (40) zwischen einer oberen Grenzposition und einer unteren Grenz position bewegt, wobei sich der Kolben (422) aus der oberen Grenz position in die untere Grenzposition bewegt, wenn das Gelenk gebeugt wird, um einen Winkel zwischen dem Oberschenkel (8) und dem Unterschenkel (9) zu bilden, wobei sich der Kolben (422) aus der unteren Grenzposition in die obere Grenzposition bewegt, wenn das Gelenk gestreckt wird, um den Oberschenkel (8) mit dem Unterschenkel (9) auszufluchten;
- eine Sicherheitseinrichtung (5), die folgendes aufweist:
- einen Hauptkörper (51), der einen Kniebeuge-Ölkanal (513) in Fluidverbindung mit der oberen und der unteren Ölkammer (411, 412) und einen Kniestreck-Ölkanal (514) in Fluidverbindung mit der oberen und der unteren Ölkammer (411, 412) hat;
- eine Steuerventileinheit (52) zum Schließen des Kniestreck- Ölkanals (514) während der Bewegung des Kolbens (422) aus der oberen Grenzposition in die untere Grenzposition, um den Öldurchfluß aus der unteren Ölkammer (412) durch den Kniebeuge-Ölkanal (513) in die obere Ölkammer (411) zu ermöglichen, und zum Schließen des Kniestreck-Ölkanals (514) während der Bewegung des Kolbens (422) aus der unteren Grenzposition in die obere Grenzposition, um den Öldurchfluß aus der oberen Ölkammer (411) durch den Kniestreck-Ölkanal (514) in die untere Ölkammer (412) zu ermöglichen,
- ein erstes Drosselventil (531'), das in dem Kniebeuge-Ölkanal (513) angeordnet ist; und
- ein Steuerungselement (541), das an dem Stützrahmen (3) bewegbar angeordnet und mit dem ersten Drosselventil (531') betriebsmäßig verbunden ist, wobei das Steuerungselement (541) von dem drehbaren Element (12) angetrieben wird, so daß es sich relativ zu dem Stützrahmen (3) bewegt, um das erste Drosselventil (531') zu aktivieren, so daß der Öldurchfluß durch den Kniebeuge-Ölkanal (513) gestoppt wird, so daß der Ober schenkel (8) relativ zu dem Unterschenkel (9) fixiert wird, wenn der Unterschenkel (9) von dem Oberschenkel (8) gegen den Boden gedrückt wird; und
- eine Luftventileinheit (6), die an dem Stützrahmen (3) ange ordnet und mit dem ersten Drosselventil (531') betriebsmäßig verbunden ist, wobei die Luftventileinheit (6) das erste Drossel ventil (531') aktiviert, um in Abhängigkeit von schnellem Gehen des Prothesenträgers die Öldurchflußrate durch den Kniebeuge- Ölkanal (513) zu reduzieren.

2. Kniegelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerventileinheit (52) folgendes aufweist:
ein erstes Ein-Richtungs-Ventil (521), das in dem Kniestreck-Ölkanal (514) angeordnet ist, um den Öldurchfluß aus der unteren Ölkammer (412) durch den Kniestreck-Ölkanal (514) in die obere Ölkammer (411) zu verhindern und um den Öldurchfluß aus der oberen Ölkammer (411) durch den Knie streck-Ölkanal (514) in die untere Ölkammer (412) zu ermöglichen, und ein zweites Ein-Richtungs-Ventil (522), das in dem Kniebeuge-Ölkanal (513) angeordnet ist, um den Öldurchfluß aus der oberen Ölkammer (411) durch den Kniebeuge-Ölkanal (513) in die untere Ölkammer (412) zu verhindern und um den Öldurchfluß aus der unteren Ölkammer (412) durch den Knie beuge-Ölkanal (513) in die obere Ölkammer (411) zu ermöglichen.

3. Kniegelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungselement (541) zwischen einer ausgefahrenen Position, in der das Steuerungselement (541) von dem Stützrahmen (3) vorspringt, und einer zurückgezogenen Position bewegbar ist, in der das Steuerungs element (541) in den Stützrahmen (3) zurückgezogen ist, wobei das Steuerungselement (541) in die ausgefahrene Position ausgefahren wird, wenn der Unterschenkel (9) von dem Oberschenkel (8) nicht gegen den Boden gedrückt wird, und wobei das drehbare Element (12) relativ zu dem Stützrahmen (3) drehbar ist, um das Steuerungselement (541) in die zurückgezogene Position zu schieben, wenn der Unterschenkel (9) von dem Oberschenkel (8) gegen den Boden gedrückt wird.

4. Kniegelenk nach ein der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Drosselventil (531') als Einstellbolzen ausgebildet ist, der relativ zu dem Hauptkörper (51) der Sicherheitseinrichtung (5) drehbar ist, so daß er sich in den Kniebeuge-Ölkanal (513) erstreckt, wobei die Sicherheitseinrichtung (5) ferner eine zweite Koppeleinheit (54) aufweist, die das Steuerungselement (541) mit dem ersten Drosselventil (531') verbindet und das erste Drosselventil (531') aktiviert, so daß der Öldurch fluß durch den Kniebeuge-Ölkanal (513) gestoppt wird, wenn sich das Steuerungselement (541) in die zurückgezogene Position bewegt.

5. Kniegelenk nach ein der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungselement (541) als vertikale Gleitstange ausgebildet ist, die so geführt wird, daß sie sich entlang einer Längsrichtung (A) des Stütz rahmens (3) bewegt, und die eine geneigte untere Endfläche (541') hat, wobei die zweite Koppeleinheit (54) folgendes aufweist:

- eine horizontale Gleitstange (542), die innerhalb des Stützrahmens (3) bewegbar angeordnet ist und ein äußeres Ende (542') und eine geneigte innere Endfläche (542") hat, die vorgespannt ist, so daß sie horizontal gegen die geneigte untere Endfläche (541') des Steuerungselements (541) drückt und daran gleitbar ist, wobei die horizontale Gleitstange (542) so geführt wird, daß sie sich entlang einer Querrichtung (B) des Stützrahmens (3) zwischen einer Nicht- Schiebeposition, in der das Steuerungselement (541) in der ausgefahrenen Position angeordnet ist, und einer Schiebeposition bewegt, in der das Steuerungselement (541) in der zurückgezogenen Position angeordnet ist;
- einen vertikalen Schwenkhebel (543), der folgendes aufweist: einen mittleren Bereich, der an dem Stützrahmen (3) schwenkbar ange bracht ist, einen oberen Endbereich (543'), der vorgespannt ist, so daß er gegen das äußere Ende (542') der horizontalen Gleitstange (542) drückt, und einen unteren Endbereich (543"), wobei der Schwenkhebel (542) um eine erste Horizontalachse (A1) zwischen einer vertikalen Position, in der die horizontale Gleitstange (542) in der Nicht-Schiebeposition angeordnet ist, und einer geneigten Position drehbar ist, in der die horizontale Gleitstange (542) in der Schiebeposition angeordnet ist, wobei die erste Horizontalachse (A1) zu dem Steuerungselement (541) und der horizontalen Gleitstange (542) senkrecht ist;
- ein im allgemeinen L-förmiges Kurbelelement (544), das an dem Stützrahmen (3) schwenkbar angebracht und um eine zweite Horizontalachse (A2) parallel zu der ersten Horizontalachse (A1) drehbar ist, wobei das L-förmige Kurbelelement (544) eine vertikale Kurbelwange (544'), die vorgespannt ist, so daß sie horizontal gegen den unteren Endbereich (543") des Schwenkhebels (543) drückt, und eine horizontale Kurbelwange (544") hat, die nach unten gedreht wird, wenn sich der Schwenkhebel (543) aus der vertikalen Position in die geneigte Position dreht;
- ein im allgemeinen Z-förmiges Kurbelelement (545), das an dem Stützrahmen (3) schwenkbar angeordnet und um eine dritte Horizontalachse (A3) drehbar ist, die zu der horizontalen Gleitstange (542) parallel ist, wobei das Z-förmige Kurbelelement (545) eine im allgemeinen horizontale Kurbelwange (545'), die vorgespannt ist, so daß sie nach oben gegen die horizontale Kurbelwange (544") des L-förmigen Kurbelelements (544) drückt, und eine L-förmige Kurbelwange (545") hat, die nach oben gedreht wird, wenn die horizontale Kurbelwange (545') nach unten gedreht wird;
- ein vertikales Glied (546), das ein oberes Ende, das mit einem Ende der L-förmigen Kurbelwange (545") des Z-förmigen Kurbelelements (545) schwenkbar verbunden ist, und ein unteres Ende hat; und
- einen Schwenkarm (547), der ein Ende, das mit dem Einstellbolzen (531') fest verbunden ist, und einen horizontalen oberen Armbereich (847H) hat, der mit dem unteren Ende des Gliedes (546) schwenkbar verbunden ist, wobei der Einstellbolzen (531') zu der ersten und zweiten Horizontalachse (A1, A2) parallel ist und von der zweiten Koppeleinheit (54) angetrieben wird, so daß er den Kniebeuge- Ölkanal (513) schließt, wenn das Steuerungselement (541) in der zurückgezogenen Position angeordnet ist, wobei der Schwenkarm (547) mit der Luftventileinheit (6) verbunden ist, so daß die Luft ventileinheit (6) den Einstellbolzen (531') in einer vorbestimmten Richtung drehen kann, so daß die ÖLdurchflußrate durch den Knie beuge-Ölkanal (513) fließt, reduziert wird.

6. Kniegelenk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Koppeleinheit (54) ferner eine Schraubendruckfeder (549) aufweist, die zwischen dem Stützrahmen (3) und dem horizontalen oberen Armbereich (847H) des Schwenkarms (547) angeordnet und über dem horizontalen oberen Armbereich (847H) des Schwenkarms (547) posi tioniert ist, so daß sie den horizontalen oberen Armbereich (847H) des Schwenkarms (547) vorspannt, so daß er nach unten gedreht wird, so daß das Glied (546) nach unten geschoben wird, so daß wiederum die L-förmigen Kurbelwange (545") des Z-förmigen Kurbelelements (545) derart nach unten gedreht wird, daß die horizontale Kurbelwange (545') des Z-förmigen Kurbelelements (545) nach oben gedreht wird, um die horizontale Kurbelwange (544') des L-förmigen Kurbelelements (544) zu schieben, so daß sie nach oben gedreht wird, so daß die vertikale Kurbelwange (544") des L-förmigen Kurbelelements (544) den Schwenk hebel (543) in die vertikale Position schiebt, so daß die horizontale Gleit stange (542) bzw. das Steuerungselement (541) in die Nicht-Schiebe position bzw. die ausgefahrene Position bewegt werden.

7. Kniegelenk nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkarm (547) ferner einen geneigten Armbereich (547D) hat, wobei die Luftventileinheit (6) folgendes aufweist:

- einen vertikalen zylindrischen Ventilsitz (1), der in dem Stützrahmen (3) unter der Kolbenstange (421) angeordnet ist und ein unteres Ende zum Einleiten von Umgebungsluft und ein oberes Ende hat;
- ein drittes Ein-Richtungs-Ventil (62), das innerhalb des unteren Endes des Ventilsitzes (1) angeordnet ist, um den Luftdurchfluß aus der Umgebung in den Ventilsitz (1) zu begrenzen;
- eine Luftkanaleinheit, die in dem Stützrahmen (3) gebildet und mit dem oberen Ende des Ventilsitzes (1) in Fluidverbindung ist, wobei die Luft kanaleinheit einen Auslaß (518) hat, der so ausgebildet ist, daß er Luft aus der Lunftkanaleinheit durch diesen in die Umgebung abgibt; und
- eine federbelastete Schiebestange (69), die innerhalb des Stützrahmens (3) angeordnet und vorgespannt ist, so daß sie von dem Schwenkarm (547) getrennt ist, wobei die Schiebestange (69) mit Luft in der Luft kanaleinheit angetrieben wird, so daß sie gegen den geneigten Arm bereich (547D) des Schwenkarms drückt, um den Schwenkarm (547) in Abhängigkeit von schnellem Gehen des Prothesenträgers in der vorbe stimmten Richtung zu drehen.

8. Kniegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (421) mit einem Luftkanal (60) ausgebildet ist, wobei der Hauptkörper (51) ferner einen Lufteinlaß (517), einen Luftauslaß (518), der den Auslaß der Luftkanaleinheit bildet, und einen Luftkanal (519) in Fluidverbindung mit dem Lufteinlaß (517) und dem Luftauslaß (518) hat, wobei die Luftkanäle (60, 519) in der Kolbenstange (421) und dem Haupt körper (51) miteinander in Fluidverbindung sind und zusammenwirkend die Luftkanaleinheit bilden, wobei der Hauptkörper (51) folgendes aufweist:

- ein federbelastetes Rückschlagventil (64), das innerhalb des Luftein lasses (517) in dem Hauptkörper (51) angeordnet ist, um den Luft durchfluß aus dem Luftkanal (519) in dem Hauptkörper (51) in den Lufteinlaß (517) zu verhindern und um den Luftdurchfluß aus dem Lufteinlaß (517) in den Luftkanal (519) in dem Hauptkörper (51) zu ermöglichen, wenn der Luftdruck in dem Lufteinlaß (517) über einem ersten vorbestimmten Druck ist;

- ein zweites Drosselventil (65), das innerhalb des Luftauslasses (518) angeordnet und einstellbar ist, so daß es die Luftdurchflußrate durch den Luftauslaß (518) ändert;
- eine Stangenaufnahmekammer (67), die dem Luftkanal (519) in dem Hauptkörper (51) benachbart angeordnet und in Fluidverbindung damit ist;
- ein Gleitelement (68), das in der Stangenaufnahmekammer (67) beweg bar und abdichtend angeordnet und mit der Schiebestange (69) fest verbunden ist, wobei das Gleitelement (68) von Luft innerhalb des Luftkanals (519) in dem Hauptkörper (51) bewegt wird, wenn der Luft druck in dem Luftkanal (519) in dem Hauptkörper (51) über einem zweiten vorbestimmten Druck ist.