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Einrichtung zum Feststellen eines Drehgelenkes
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Feststellen eines Drehgelenkes,
insbes. mit durch Anschläge begrenzter Schwenkbewegung, bevorzugt für Prothesen.
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In der Technik taucht häufig das Problem auf, Drehgelenke nach einer
bestimmten Winkelbewegung festzustellen und zwei mit den Drehgelenken verbundene
Teile in dieser Stellung gegeneinander zu sichern.Bei Prothesen etwa besteht Bedarf
an einem Drehgelenk, das es dem Prothesenträger erlaubt, den Lotossitz einzunehmen,
d. h. die Prothese muß in diesem Fall mit einem Drehgelenk ausgestattet sein, das
etwa oberhalb des Kniegelenkes angeordnet ist und eine Verschwenkung des Unterschenkels
mitsamt dem Kniegelenk um einen Winkel von etwa 1200 erlaubt. In der Gehstellung
jedoch darf zwischen den Drehgelenkshälften keine Bewegung möglich sein, um einen
Sturz des Prothesenträgers sicher auszuschalten. Darüberhinaus muß das Drehgelenk
spielfrei in der arretierten Lage sein, damit keine Schlenkerbewegungen der Prothese
möglich sind.
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Es gab nun bereits Vorschläge zum Feststellen eines Drehgelenkes,
welche von Fixierstiften und Hebeln zur gegenseitigen Festhaltung der Drehgelenkshälften
Gebrauch machen.
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Im Hinblick auf die hohe Beanspruchung, welcher derartige Gelenke
im allgemeinen ausgesetzt sind, waren die bekannten Vorschläge nicht zielführend,
weil ihre Verschleißfestigkeit zu gering war.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diesem Übelstand abzuhelfen.
Hiezu wird vorgeschlagen, daß bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art die
gegeneinander verdrehbaren Drehgelenkshälften drehschlüssig mit den verzahnten Hälften
einer Zahnkupplung verbunden sind, wobei mindestens eine der Kupplungshälften, insbes.
entgegen dem Druck einer Feder, in axialer Richtung verschiebbar in einer Drehgelenkshälfte
gelagert ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Zahnkupplung wird eine
hochverschleißfeste Arretiereinrichtung für die beiden Drehgelenkshälften geschaffen,
da
bekanntermaßen in der arretierten Stellung eine Vielzahl von Zähnen der Zahnkupplung
miteinander in Eingriff stehen und eine Verschwenkung der Verzahnungshälften und
damit auch der mit ihnen drehschlüssig verbundenen Drehgelenkshälften verhindert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
mindestens eine Kupplungshälfte, bevorzugt jedoch beide Kupplungshälften, mit mindestens
einer, bevorzugt jedoch zwei, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Gleitbahn(bzw.
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Gleitbahnen) versehen ist bzw. sind, die eine zumindest der Eingriffstiefe
der Zahnung der Zahnkupplung entsprechende Stufe besitzt bzw. besitzen, mit der
bzw. denen jeweils ein Stützkörper für die Kupplungshälfte in Eingriff bringbar
ist, auf dem nach dem Aus rücken der Zahnkupplung und einer im wesentlichen der
Zahnteilung entsprechenden Verschwenkung der Kupplungshälfte die Gleitbahn zur Anlage
bringbar ist, so daß die Kupplungshälften gegeneinander verschwenkt werden können.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die beiden Kupplungshälften
durch eine einfache Konstruktion nach dem Ausrücken der Kupplung im Abstand voneinander
zu halten und gegeneinander zu verdrehen, ohne daß zusätzlich Kräfte aufgewendet
werden müssten, um die Kupplungshälften voneinander beabstandet und die Verzahnung
damit außer Eingriff zu halten.
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Eine besonders kompakte, vor allem bei Anwendung in Prothesen erwünschte
Konstruktion wird erzielt, wenn in Weiterbildung der Erfindung der Stützkörper an
einem die Kupplungshälfte bzw. die Kupplungshälften umschließenden Ring ausgebildet
ist und wenn gegebenenfalls die Außenfläche des Ringes mit dem Außenmantel der Kupplungshälfte
bzw. der Kupplungshälten bündig, somit nicht vorspringend angeordnet ist.
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Durch die Ausbildung des Stützkörpers in einem die Kupplungshälfte
bzw. Kupplungshälften umschließenden Ring wird vermieden, daß Stützkörper etwa in
einer Gelenkshälfte ausgebildet werden müssen, was einerseits zu Herstellungsschwierigkeiten
dieser
Gelenkshälfte und anderseits auch zu Problemen beim Einbau der Zahnkupplung führen
würde. Sind die Außenflächen des Ringes bündig mit dem Außenmantel der Kupplungshälften
angeordnet, so wird hiedurch ein besonders raumsparender Einbau in die Drehgelenkshälften
ermöglicht.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, daß der die Schwenkbewegung des Drehgelenks begrenzende
Anschlag an der Kupplungshälfte als Schulter ausgebildet und am Ende der Gleitbahn
angeordnet ist, wobei der Stützkörper am Ende der Schwenkbewegung an der Schulter
zur Anlage kommt. Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung vereinfacht
sich die Anordnung des die Schwenkbewegung des Drehgelenks begrenzenden Anschlages.
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Eine günstige Führung der Kupplungshälften während des Verschwenkens
ist erzielbar, wenn in besonderer Ausgestaltung der Erfindung am Ring zwei Stützkörper
einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
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Zur Erzielung einer relativ großen Schwenkung der Kupplungshälften
sowohl im Uhrzeigerdrehsinn als auch entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn ist es zweckmäßig,
an jedem Stützkörper zwei Stützflächen anzuordnen, die symmetrisch bezüglich einer
achsnormalen Mittenebene liegen. Dadurch i-st es möglich, für die Schwenkbewegung
in der einen Drehrichtung die eine und für die Verschwenkung in der anderen Drehrichtung
die andere Stützfläche einzu- setzen.
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Eine besonders kompakte Bauart ist erzielbar, wenn bei eingerückter
Zahnkupplung die Stützkörper in Aussparungen der Kupplungshälften liegen und von
einer Seitenwand einer jeden Aussparung jeweils eine Gleitbahn wegführt. Durch diese
Ausgestaltung ist der Ring auch während der Schwenkbewegung immer an einer der beiden
Kupplungshälften gehalten, sodaß es keiner gesonderten Halteelemente für den Ring
bedarf.
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Das Lösen der Kupplung wird erleichtert, wenn in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung die Stützkörper trapezartig ausgebildet sind, wobei die kürzere der
Parallelseiten des Trapezes
jeweils die Stützfläche für die Gleitbahn
bildet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Abstützung der
Belastungsfeder der Zahnkupplung in der Weise, daß ein Ende der Feder am Flansch
eines glockenartigen, in axialer Richtung der Kupplung verschiebbaren, an einer
Kupplungshälfte abgestützten Körpers anliegt und mit dem anderen Ende an der Innenhälfte
des Drehgelenks abgestützt ist. Durch Anheben des glockenartigen Körpers entgegen
dem Druck der Belastungsfeder können die Kupplungsverzahnungen außer Eingriff gebracht
werden. Zum Anheben des glockenartigen Körpers ist in besonderer Ausgestaltung der
Erfindung ein bevorzugt im Inneren des gleckenartigen Körpers angeordneter Schwenkhebel
vorgesehen. Auch diese Ausgestaltung zeichnet sich durch besondere Kompaktheit und
geringen Raumbedarf aus.
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Weitere Platzeinsparungen können erzielt werden, wenn in besonderer
Gestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung der Schwenkhebel als Platine ausgebildet
ist und das Schwenklager der Platine in einem an einer Hälfte des Drehgelenks angeordneten
Lagerkörper angeordnet ist, der bevorzugt mit einem Schlitz zur Aufnahme der Platine
versehen ist.
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Durch die Gestaltung des Schwenkhebels als Platine, also in einer
schlanken Ausführung, kann der Schwenkhebel raumsparend in der erfindungsgemäßen
Einrichtung untergebracht werden, insbesondere dann, wenn er in einem Schlitz des
Lagerkörpers untergebracht werden kann. Die Unterbringung in einem Schlitz erlaubt
eine besonders dünne Ausgestaltung des Schwenkhebels, da ein Ausbeulen des als Platine
ausgebildeten Schwenkhebels durch die Schlitzwandung sicher vermieden wird.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Schwenkhebels ein in einer Hälfte
des Drehgelenks, insbes.
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verschiebbar gelagerter, an der Platine abgestützter Bolzen vorgesehen
ist. Die Betätigung durch einen Bolzen eignet sich hiebei besonders für die Anwendung
an Prothesen, weil dieser
Bolzen leicht auffindbar ist, selbst wenn
das Drehgelenk für die Beinkleider des Prothesenträgers verdickt ist.
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Um eine Koordinierung der Schwenkbewegung des Schwenkhebels einerseits
und der translatorischen Bewegung des glockenartigen Körpers anderseits zu erreichen,
wird in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß zur Übertragung des Bewegung
des Schwenlichebels auf den glockenartigen Körper ein mit einem Ende in eine Ausnehmung
des Schwenkhebels und mit dem anderen Ende in eine am glockenartigen Körper angeordnete
Aussparung eingreifender Stift vorgesehen ist. Es ist jedoch auch möglich, daß zur
Übertragung derBewegung des Schwenkhebels auf den glockenartigen Körper ein am Ende
des Schwenkhebels angeordneter, insbes. vom Rand des Schwenkhebels gebildeter, Nocken
vorgesehen ist.
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Eine Justierung ist möglich, wenn in besonderer Ausgestaltung der
Erfindung die am glockenartigen Körper angeordnete Aussparung für die Aufnahme des
einen Endes des Stiftes an einer in den glockenartigen Körper eingedrehten Justierschraube
vorgesehen ist oder der Nocken des Schwenkhebels an der Justierschraube anliegt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Drehgelenk, das mit
einer erfindungsgemäßen Feststelleinrichtung versehen ist, Fig. 2 in einer Verebnung
die beiden Hälften der Zahnkupplung in der Eingriffsstellung, und die Fig. 3 und
4, ebenfalls in einer Verebnung, die beiden Kupplungshälften, jedoch jeweils nach
einer Verschwenkung, wobei in Fig. 3 die obere Kupplungshälfte im Drehsinn des Uhrzeigers
ausgeschwenkt wurde, wogegen in Fig. 4 die untere Hälfte im Drehsinn des Uhrzeigers
gegenüber der Ruhestellung verschwenkt gezeichnet ist 1und Fig.5 eine gegenüber
Fig.1 modifizierte Ausführungsvariante.
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Das Drucklager des gegenständlichen Drehgelenks ist in dem in Fig.
1 dargestellten Ausführungsbeispiel von zwei in
axialem Abstand
voneinander angeordneten Kränzen von Wälzlagern 34, 35 gebildet. Die Drehgelenkshälfte
2 greift hiebei mit einem flanschartigen Vorsprung 36 zwischen die Wälzlagerkränze
34, 35 ein. Die Wälzkörper sind hiebei in Laufflächen 37, 38 geführt, die in einem
gegenüber der Drehgelenkshälfte 1 unverdrehbaren, glockenförmigen Bauteil 39 und
einem Laufring 40 angeordnet sind, der ebenfalls gegenüber der Drehgelenkshälfte
1 feststehend ist. Die Drehgelenkshälften 1 und 2 sind hiebei für den Anschluß an
die gegeneinander zu verdrehenden Prothesenteile eingerichtet. So kann die Drehgelenkshälfte
1 etwa an den Oberschenkelstumpf der Prothese angeschlossen sein, während die Drehgelenkshälfte
2 an den das Kniegelenk tragenden, mit dem Oberschenkel stumpf zu verbindenden Prothesenteil
angeschlossen ist.
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Die gegeneinander verdrehbaren Drehgelenkshälften 1 und 2 sind drehschlüssig
mit den verzahnten Hälften 3 und 4 einer Zahnkupplung verbunden. Die Verbindung
kann hiebei durch eine Art Hirth-Verzahnung 40, 41 erfolgen, die am Mantel der Kupplungshälften
3 und 4 vorgesehen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die obere Kupplungshälfte
3 verdreht werden, sobald sie entgegen dem Druck einer Feder 5 in axialer Richtung
verschoben werden, u.zw. soweit, daß die Zähne der Zahnkupplung außer Eingriff gebracht
wurden. Die Hirth-Verzahnung 40 erlaubt hiebei die Axialverschiebung der Kupplungshälfte
3 in axialer Richtung.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Kupplungshälften
3 und 4 mit je zwei Gleitbahnen 6, 7 (Xupplun,gshälfte 3) bzw. 8, 9 (Kupplungshälfte
4) versehen, die sich -wie die Fig. 2 - 4 zeigen - in Umfangsrichtung der Kupplungshälften
erstrecken. Die Gleitbahnen 6 - 9 besitzen hiebei eine Stufe 10 bzw. 11, die zumindest
so hoch wie die Eingriffstiefe t der Zahnung ist. Die Zahnung ist hiebei als Stirnverzahnung
an den Stirnflächen der Kupplungshälften 3, 4 ausgebildet. Um nach einem Ausrücken
der Zahnung die beiden Kupplungshälften voneinander beabstandet zu halten und einen
neuerlichen Eingriff der Zahnungen zu verhindern, sind Stützkörper
12
vorgesehen, auf deren Stützflächen 17 bzw. 18 die Gleitflächen 6, 7 bzw. 8, 9 während
der Verschwenkung der Kupplungshälften 3, 4 aufruhen (vgl. Fig. 3 und 4). Die Stützkörper
12 sind an einem die Kupplungshälften 3, 4 umschließenden Ring 13 ausgebildet. Die
Außenfläche 14 des Ringes 13 liegt hiebei bündig mit dem Außenmantel der Kupplungshälften
3 und 4 (Fig. 1).
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Zur Begrenzung der Verschwenkung der Kupplungshälften 3, 4 sind Anschläge
15, 16 vorgesehen, die an den Kupplungshälften 3, 4 als Schulter ausgebildet sind
und am Ende der Gleitbahnen 6, 7 bzw. 8, 9 angeordnet sind. Wird etwa die Kupplungshälfte
3 im Sinne des Pfeiles P1 in Fig. 3 verdreht, so kommt der Anschlag 15 am Ende der
Gleitfläche 6 bzw. 7 an einer Seitenfläche 42 des Stützkörpers 12 zur Anlage. Gleiches
gilt für die Anschläge 16 bei einer Verschwenkung der Kupplungshälfte 4 in Richtung
des Pfeiles P2 in Fig. 4, wo der Anschlag 16 zur Anlage an einer Seitenfläche 43
des Stützkörpers 12 kommt. Die Anordnung ist so getroffen, daß ausgehend von der
in Fig. 2 gezeichneten eingerückten Lage eine Verschwenkung des Körpers 3 gegenüber
dem Körper 4 um etwa 1200 möglich ist und die Kupplungshälfte 4 gegenüber der Kupplungshälfte
3 in Richtung des Pfeiles P2 (Fig. 3) um den gleichen Betrag verschwenkt werden
kann. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, ein und dasselbe Gelenk sowohl für
das linke als auch das rechte Bein des Prothesenträgers zu verwenden. Die Stützkörper
12 sind am Ring 13 einander diametral gegenüberliegend angeordnet. Jeder Stützkörper
12 weist zwei Stützflächen 17, 18 auf, die symmetrisch bezüglich einer achsnormalen
Mittenebene E des Ringes 13 angeordnet sind. Bei eingerückter Zahnkupplung liegen
die Stützkörper 12 in Aussparungen 19, 20 der Kupplungshälften 3, 4, wobei eine
der Gleitbahnen 6 bzw. 7 bzw. 8 bzw. 9 jeweils von einer Seitenwand 21, 22 der Aussparungen
19, 20 wegführt. Nach einem Ausrücken einer Kupplungshälfte verbleibt der Stützkörper
12 jeweils in der Aussparung der anderen Kupplungshälfte, so daß der Ring gegenüber
einer Kupplungshälfte jeweils
festgehalten ist. Im Falle die Kupplungshälfte
3 gegenüber der Kupplungshälfte 4 in axialer Richtung zwecks Lösens der Zahnkupplung
verscho#ben wurde, verbleibt der Stützkörper 12 in der Aussparung 20 der Kupplungshälfte
4, wie dies Fig. 3 zeigt. Die Kupplungshälfte kann dann in Richtung des Pfeiles
P1 verschoben werden, wobei die Stützflächen 17 der Stützkörper 12 jeweils Kontakt
mit den Gleitbahnen 6, 7 der Kupplungshälfte 3 haben und verhindern, daß die Zahnung
der Kupplungshälfte 3 in die Zahnung der Kupplungshälfte 4 eingreift. Die Stützkörper
12 sind trapezartig ausgebildet. Die Stützflächen 17, 18 für die Gleitbahnen 6,
7 bzw. 8, 9 werden hiebei jeweils von den kürzeren der beiden Parallelseiten des
Trapezes gebildet.
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Die Belastung der Zahnkupplung durch die Feder 5 erfolgt über einen
glockenartigen Körper 24 (Fig. 1), der einen Flansch 23 besitzt, an dem das eine
Ende der Feder 5 aufruht.
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Der Flansch 23 ruht auf einer Innenschulter der Kupplungshälfte 3
auf. In der durch diese Innenschulter begrenzten Bohrung der Kupplungshälfte 3 liegt
die Belastungsfeder 5, welche den glockenartigen Körper 24 außen umschließt. Das
zweite Ende der Feder 5 ist gegen die Häflte 2 des Drehgelenks abgestützt und liegt
etwa an einem Federring 44 an. Zum Anheben des glockenartigen Körpers 24 und damit
zur Entlastung der Kupplungshälfte 3 ist ein Schwenkhebel 25 vorgesehen, der im
Inneren des glockenartigen Körpers 24 gelagert ist. Der Schwenkhebel 25 ist als
Platine ausgebildet und das Schwenklager 26 der Platine befindet sich in einem Lagerkörper
27, der drehfest in der Drehgelenkshälfte 1 angeordnet ist. Der Schwenkhebel 25
liegt hiebei in einem Schlitz 28 des Lagerkörpers 27, ist somit durch die Schlitzwandungen
gegen seitliches Ausbeulen gesichert. Die Betätigung des Schwenkhebels 25 erfolgt
durch einen Bolzen 29, der in der Drehgelenkshälfte 1 verschiebbar (Pfeile P3) gelagert
ist. Der Bolzen 29 greift hiebei insbes. mittels einer auf ihn aufgeschobenen Hülse
45 im Schwenkhebel 25 ein.
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In der Zeichnung ist in unterbrochenen Linien die
Stellung
des Bolzens 29 und des Schwenkhebels 25 angedeutet, die in der ausgerückten Lage
der Zahnkupplung eingenommen wird. Die Anordnung des Schwenkhebels 25 ermöglicht
die Erzielung einer entsprechend hohen Übersetzung und damit auch die Überwindung
der von der Feder 5 gelieferten, sehr hohen Belastungskraft der Zahnkupplung, welche
die Kupplung in Eingriff hält. Zur Übertragung der Bewegung des Schwenkhebels 25
auf den glockenartigen Körper ist bei der Ausführungsform gemäß Fig.1 ein Stift
32 vorgesehen, der mit einem Ende in eine Ausnehmung 30 des Schwenkhebels eingreift
und mit dem anderen Ende in eine Aussparung 31, die sich an der Stirnfläche einer
Justierschraube 33 befindet, die in einer Gewin debohrung des glockenartigen Körpers
24 ist.