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Kniegelenk für Beinprothesen Die l 3rtiii<lung betrifft ein Kniegelenk
für Beinlxrothesen, l>ei welchem in bekannter Weise die Gelenkflächen der dem
Bau des natürlichen Knies nachgebi Ideten Gelenkteile durch eine einstellbar gefederte
Gelenkverbindung so zusammengehalten sind, daß sie beim Strecken und Beugen aufeinander
abrollend, rückwärts bzw. vorwärts in natürlich wirkende Endlagen verschoben werden.
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Erfindungsgemäß weisen die genau entsprechend dem anatomischen Bau
eines natürlichen Knies ausgebildeten und ineinandergreifenden Gelenkköpfe und -pfannen
eine mit einer Gelenkstange veränderlicher Wirklänge versehene, als Kippgelenk wirkende
Dreigelenkverbindung auf, mittels welcher die Unterschenkelhülse gegenüber der Oberschenkelhülse,
nach Einleitung der einen oder anderen Schwenkbewegung, durch Überschreiten der
Kipplage des Dreigelenks zwangsläufig in die betreffende, statisch günstigste Endstellung
übergeführt wird.
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Vorzugsweise ist der Schwenkbereich der Dreigtlellkverbindung durch
willkürliche Änderung der Wirklänge einer ihrer Gelenkstangen veränderbar und durch
verstellbare Anschläge an letzterer einstellbar begrenzt.
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Die Wirkungsweise des Kniegelenks nach der Erfindung beim Strecken
und Beugen gleicht weitgehend jener des natürlichen Knies und ergibt durchweg statisch
günstige Stellungen.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die der Unterschenkelhülse
zugeordnete Gelenkachse des Rahmenbügels, wie an sich bekannt, nachgiebig gelagert
und die an der Oberschenkelachse angelenkte, schwenkbar geführte Zugstange einer
innerhalb deren Schwenkebene wirksamen, zusätzlichen seitlichen Federkraft unterworfen.
Vorteilhafterweise ist die Gelenkachse der Unterschenkelhülse in einem Langloch
derselben geführt und der Zugwirkung eines an der Unterschenkelhülse befestigten
Federpaares ausgesetzt. Durch eine zwischen dem Hinterteil der Unterschenkelhülse
und dem freien Ende der Zugstange gespannte Zug-
feder ist erstere
einerseits im Beugesinn des Kniegelenks verschwenkbar, andererseits wird deren Schwenkbereich
im Gegensinn nachgiebig begrenzt.
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Diese Ausbildung gewährleistet einen besonders leichten, stetigen
Bewegungsablauf zwischen den beiden Gelenkteilen, bei gleichmäßigem Auflagedruck
über den ganzen Schwenkbereich derselben und überdies eine durch die an der federnden
Zugstange des Gelenks angreifende Zugfeder unterstützte Bewegungseinleitung beim
Beugen des Knies.
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Die Zeichnung veranschaulicht zwei beispielsweise Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt Fig. I und 2 das Kniegelenk von der Seite
bei längs geschnittener Prothese, und zwar im gestreckten lxzE-. gel>eugten Zustand;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht des gestreckten Kniegelenks, ebenfalls bei längs geschnittener
Prothese; Fig. 4 stellt eine Ansicht des Gelenkmechanismusses selbst dar; Fig. 5,
6 und 7 geben in gleicher Darstellung wie die Fig. I bis 3 eine zweite Ausführungsform
des Kniegelenks wieder, wobei gleiche Teile in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugsziffern
bezeichnet sind.
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Das Kniegelenk gemäß den Fig. I bis 3 ist hinsichtlich der Gelenkteile
der natürlichen Knie- bzw.
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Knochenform nachgebildet, wobei der Gelenkteilkopf 1 der Oberschenkelhülse
2 in Form eines Schenkelbeinkopfes, der obere Gelenkteil 3 an der Unterschenkelhülse
4 in Pfannenform ausgebildet ist. Die Köpfe I der Oberschenkelhülse 2 sowie die
an diese anschließenden Gelenkflächen (Wirkflächen), als auch die Pfannenflächen
3 des Gegengelenks der Unterschenkelhülse 4 sind zweckmäßig nach Rollflächen o.
dgl. geformt, so daß ein gleichmäßiges Abrollen und Aufeinandergleiten gesichert
ist. Die Gelenkteile 1, 3 sind in ihrer Lage zueinander durch eine Dreigelenkkonstruktion
gehalten und hinsichtlich ihres Bewegungsbereiches einstellbar begrenzt. Jeder der
Gelenkteile I, 3 ist von einer Gelenkachse 5, 6 durchsetzt, welche an ihren Außenenden
durch je eine Lasche 7, 8 miteinander zu einem rahmenartigen Bügel verbunden sind.
Die durch die Köpfe I der Oberschenkelhülse gehende Achse 5 liegt zwischen den Köpfen
I frei und ist hier in ihrer Mitte von dem Lagerauge 9 einer Zugstange 10 umgeben.
Letztere ist in einer im Unterschenkelgelenkteil 3 schwenkbar gelagerten Führungshülse
II längs verschiebbar gehalten. Die Schwenkachse I3 der Führungshülse II bildet
das dritte Gelenk der Dreigelenkverbindung, deren eine Gelenkstange veränderliche
Wirklage besitzt. Beim Chergallg aus der Stellung nach Fig. 1 in jene nach Fig.
2 oder umgekehrt, kann also der Gelenkbolzen 5 um die Gelenkachse 6 eine Kreisbewegung
ausführen, wobei die Gelenklaschen 7, 8 flach Überschreiten der Kipplage des Gelenkbolzens
5 zwangsläufig in die jeweilige Endlage überführt werden.
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Die Führungshülse II ist etwa in ihrer Mitte mit einer Verstärkung
I2 versehen, in welche an zwei gegenüberliegenden Stellen je ein Achsbolzen 13 eingeschraubt
ist. Die Achsbolzen I3 ruhen in gegebenenfalls ausgebuchsten Querbohrungen der Unterschenkelhülse
4. Die Führungshülse II ist einerseits gegen das Lagerauge g der Zugstange durch
einen scheibenförmigen Ringrand bis auf die Durchtrittsöffnung für die Zugstange
10 geschlossen, andererseits an ihrem entgegengesetzt gerichteten Mantelende mit
einem Gewinde 14 versehen, auf das eine Schraubhülse 15 aufgesetzt ist. Diese ist
an ihrem freien Ende ebenfalls durch einen Ringrarsd bis auf eine zentrale Durchtrittsöffnung
für die Zugstange 10 und eine diese umgebende Feder I6 geschlossen. Ferner besitzt
die Schraubhülse 15 Bohrungen I7 0. dgl. zum Ansetzen geeigneter Werkzeuge zwecks
Auf- oder Abschrauben der Hülse 15. Das Ende der Zugstange 10 ist mit einem Gewinde
versehen, auf das ein Spannteller I8 mit einem rohrförmigen Schaft 19 aufgeschraubt
ist. Das freie Schaftende ist mit Bohrungen 20 und/ oder Schlitzen versehen, die
das Verschrauben des Spanntellers I8, 19 ermöglichen. Die zentrale Bohrung des Spanntellers
I8 sowie dessen Rand sind mit je einem Ringrand ausgestattet, von denen der innere
Ringrand als Zentrierungsansatz für die .Feder I6, der äußere Rand als Halterung
für einen Pufferring 21 aus Gummi o. dgl. dient. Die mehrfach erwähnte Feder 16
ist einerseits am Spannteller I8, andererseits an der Innenfläche des Ringrandes
der Führungshülse 11 abgestützt. Die ganz.
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Spann- bzw. Stellvorrichtung der im Protheseninneren gelagerten Zugstange
10 ist durch eine Offnung 22 an der Vorderseite der Unterschenkelhülse 4 zugänglich.
Der Einbau der Führungshülse 11 in die Unterschenkelhülse 4 erfolgt in der NVeisi.
daß die Achsbolzen I3 von außen durch die entsprechenden Bohrungen der Unterschenkelhülse
4 geführt und in 4ie Gelenkhiilse 11 eingeschraubt werden. Letztere sowie die Zugstange
10 haben dabei einen ausreichenden Schwenkraum zur Verfügung. Die Gelenkköpfe I
der Oherschenkelhülse 2 sind mit einer zweckmäßig ahnehmbaren bzw. auswechselbaren
Auflage 23 ausgestattet, welche sie gegen Abnutzung schützen und zu diesem Zweck
ein geeignetes Gleitmittel aufnehmen.
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Der sich beim Beugen des Kniegelenks ergebende Spalt bzw. die Aufklaffung
zwischen den Gelenkteilen I, 3 des Ober- und Unterschenkels ist durch einen etwa
dreieckigen, polsterförmigen Kleiderschutz 24 überdeckt. Dieser ist vorteilhaft
mit zwei unteren Ecken gelenkig außen an der Unterschenkelhülse 4 angebracht und
mit einer nach oben ragenden Spitze bzw. einem an letzterer befestigten elastischen
Band 25 an der Oberschenkelhülse 2 fixiert.
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Beim Strecken des Knies gleiten die Gelenkköpfe I der Oberschenkelhülse
2 in den Pfannen 3 der Unterschenkelhülse 4 nach rückwärts, bis die durch den Rahmenbügel
5, 6, 7, 8 bzw. die Zugstange 9, 10 gehaltene Gelenkachse 5 nicht. weiter nachgeben
kann und die Gelenkköpfe I die erforderliche Stütze finden. Das Ausmaß des Schwenkbereiches
der Oberschenkelgelenkachse 5 ist durch
Einstellung des Verschiel)ungsweges
der Zugstange lo regelbar. Die Einstellung erfolgt durch entsprechendes Heraus-
oder Einschrauben der Stellhülse I5 auf dem Gewinde 14 der Führungshülse II, wodurch
ihr Abstand vom Spannteller I8 bzw. dem Pufferring 21 und damit der Zugstangenhub
größer oder kleiner wird. In gestreckter Stellung des Kniegelenks sind die Verbindungslaschen
7, 8 der Gelenkachsen 5, 6 dementsprechend rückwärts geneigt. Bei gebeugtem Kniegelenk
sind die I,aschen 7, 8 jedoch nach vorn gerichtet und die Gelenkköpfe I in bezug
auf die Unterschenkelgelenkpfannen 3 nach vorn geschoben, wodurch eine natürlich
wirkende Unterschenkellage erzielt wird. leer Gang des Kniegelenks kann je nach
Wunsch strammer oder lockerer eingestellt werden, indem die Pufferfeder I6 und die
Stellhülse 15 entsprechend eingestellt werden. Das Gewicht der prothese ist zufolge
der wenigen Metallteile an sich schon gering und kann durch entsprechende Wahl des
Ifülsenmaterials noch weiter verringert werden.
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.ls SIaterial für die Ober-und Unterschenkelhülsen kommt außer Holz,
Papier usw. auch Leichtmetall wider ein geeigileter \\ erlstoff l)zov. Ktinststoft
in Frage. l3ei der nusführungsform nach den Fig. 5 bis 7, die hinsichtlich Bau-
und Wirkungsweise grundsätzlich mit der beschriebenen übereinstimmt, ist, al>weichend
von dieser, die Gelenkachse 6 in Langliichern 26 der Unterschenkelhülse 4 gelagert
und steht unter dem Einfluß eines Paares symmetrisch zur Schwenkebene der Zugstange
Io angreifender Zugfedern 27, die an einem die Unterschenkelhülse 4 parallel zur
Gelenkachse 6 durchsetzenden Bolzen 28 fixiert sind. Eine am freien Ende der Zugstange
Io angreifende Zugfeder 29 sucht die Zugstange 10 im Beugesinn zu verschwenken und
begrenzt den Schwenkhereich derselben nachgiebig in der Gegenrichtung.
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PAT F. N TA N , Pe' 1 tH E: I. Kniegelenk für Beinprothesen, bei
welchem die Gelenkflächen der dem Bau des natürlichen Knies nachgebildeten Gelenkteile
durch eine einstellbar gefederte Gelenkverbindung so zusammengehalten sind, daß
sie beim Strecken und Beugen aufeinander abrollend, rückwärts bzw. vorwärts in natürlich
wirkende Endlagen verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechend
dem anatomischen Bau des Knies ausgebildeten und ineinandergreifenden Gelenkköpfe
und -pfannen eine mit einer Gelenkstange veränderlicher Wirklänge versehene, als
Kippgelenk wirkende Dreigelenkverbindung aufweisen, mittels welcher die Unterschenkelhülse
gegenüber der Oberschenkelhülse nach Einleitung der einen oder anderen Schwenkl>ewegung,
durch Überschreiten der Kipplage des Dreigelenks zwangsläufig in die betreffende,
statisch günstigste Endstellung übergeführt wird.