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Kniegelenkverbindung für ein Kunstbein
Gegenstand der Erfindung ist
eine verbesserte Kniegelenkverbindung für eiri Kunstbein, die infolge der Eigenart
ihrer Ausführung dem Beinamputierten eine weselltliche Erleichterung beim Gehen,
Radfahren usw. ernöglicht und deren Bewegungsmechanismus vollkommen geräuschlos
arbeitet. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kniegelenkverbindung besteht
darin, daß das Gelenk beim Aufsetzen des Fußes eine Bremsung oder Sperrung erfährt,
so daß der Amputierte auch z. B. beim Bergabgehen festen Halt findet, ohne daß der
Amputationsstumpf dabei einer für diesen sch'dlichen Beanspruchung ausgesetzt würde.
Es wird daher auch die Ausdauer des Amputierten beim laufen oder bei einer sportlichen
Betätigung lurch die Benutzung des Erfindungsgengenstandes wesentilich erhöht.
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Die erfindungsgemäße Kniegelenkverbindung sieht, wie an sich bekannt
und üblich, eine Verbindung des Oberschaftes mit dem Unterschaft des Kunstbeinfs
durch eine Gelenkachse vor. Ferner si9d auch beim Erfindungsgegenstand, wie ebenfalls
bereits bekannt, Ober- und Unterschaft des Kunstbeines miteinander durch eine Zugfeder
verbunden, die dem Amputierten die Bewegung im Kniegelenk, insbesondere bei gewissen
Winkelstellungen des Unterschaftes gegen den Oberschaft, erleichtert.
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Zum Unterschied gegen die bisherigen Ausführungen von kniegelenkverbindungen
für Kunstbeine sind bei dem Erfindungsgegenstand zwischen der an dem einen Schaftteil,
beispielsweise am Unterschaft, befestigten Achse und den an dem anderen Schaftteil,
also vorzugsweise am Oberschaft, vorgesehenen Auflage-
flächen für
die Achse elastische Zwischenglieder angeordnet, die eine gewisse Parallelverschiebung
der Achse gestatten.
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Dieser Erfindungsgedanke läßt sich in verschiedenen Ausführungsformen
verwirklichen. So können z. B. die elastischen Glieder aus zwei zylindrisch geformten
Körpern aus elastischem Material, z. B. aus Gummi, bestehen und mit einer zentralen
Bohrung versehen sein, mittels derer sie koaxial auf der Achse aufsitzen.
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Es genügt, einen längeren oder zwei kürzere solcher elastischen Körper
auf die Achse aufzubringen, und zwar werden im Falle der Verwendung von zwei solchen
Körpern diese derart angeordnet, daß jeder von diesen mit seiner Mantelfläche in
einem von zwei einander gegenüberliegenden Kreisausschnitten in der Wandung des
anderen Schaftteils aufliegt. Da also bei einer solchen Anordnung die Achse an dem
einen Schaftteil befestigt ist und die Kreisausschnitte für die Aufnahme der elastischen
Körper in dem anderen Schaftteil vorgesehen sind, so ergibt sich bei einem Druck
des Oberschaftes auf den Unterschaft, wie er z. B. beim Gehen, insbesondere beim
Bergabgehen, auftritt, ein Abfangen des Stoßes durch die elastischen Körper, das
zur Folge hat, daß auch auf den Amputationsstumpf des Amputierten keine Stöße wirksam
werden und damit eine wesentliche Erleichterung für den Amputierten beim Gehen oder
sonstigen, sich mit plötzlichen Druckbelastungen des Oberschaftes vollziehenden
Bewegungen eintritt.
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Die beschriebene Einrichtung weist insofern noch gewisse Mängel auf,
als durch das Reiben der elastischen, vorzugsweise aus Gummi bestehenden Körper
an den Innenrändern der Kreisausschnitte in dem die Gummikörper aufnehmenden Schaft
ein gewisser Verschleiß an den elastischen Körpern eintritt und die leichte Bewegung
der beiden Schaftteile gegeneinander durch die Reibung des Gummis in den Kreisausschnitten
etwas behindert wird.
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Dieser Nachteil kann durch eine weitere Maßnahme nach der Erfindung
dadurch beseitigt werden, daß über die zylindrischen elastischen Körper Nletallringe
aufgebracht werden, welche die Bewegung in den Kreisausschnitten übernehmen. Indem
bei dieser Anordnung die Bewegung zwischen Holz- und Metallteilen erfolgt, treten
die bei der zuvor beschriebenen Ausführung in Erscheinung tretenden größeren Reibungskräfte
hier nicht auf, und es ergibt sich deshalb auch keine über ein zulässiges Maß hinausgehende
Abnutzung der von der Bewegung der metallringe betroffenen Teile.
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Das einwandfreie Arbeiten der beschriebenen Kniegelenkverbindung
hat zur Voraussetzung, daß die auf der Achse sitzenden elastischen Körper ihren
Abstand voneinander nicht verändern, damit sie nicht aus dem Bereich der Kreisausschnitte
herausgleiten können.
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Erfindungsgemäß wird eine Bewegung der elastischen Körper parallel
zur Achse nach innen hin dadurch vermieden, daß über die Achse eine den Abstand
der elastischen Körper bestimmende Anschlaghülse aufgesteckt wird, an deren Enden
Je einer der elastischen Körper anliegt.
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Eine weitere Vervollkommnung erfährt die erfintlungsgerniil l'niegelenkverbind'iie
dadurch, daß in einem der beiden Schaftteile, vorzugsweise in der Kniekugel des
Oberschaftes, ein die Achse koaxial umgebendes Rohr gelagert ist, an dessen Innenwand
die auf der Achse angebrachten elastischen Körper mit ihren Mantelflächen anliegen.
Dabei bildet das erwähnte Rohr gleichsam eine zweite Achse, die zum Unterschied
gegen die stabförmige Achse im anderen Schaftteil gelagert ist, und zwar wiederum
in einander gegenüberliegenden Kreisaussehnitten in der Wandung des Schaftes. Ein
solches System besitzt den Vorzug, daß die inneren Bewegungsglieder, insbesondere
die elastischen Körper, ganz von der Alantelfläche des Rohres eingeschlossen werden
und somit eine gewisse Unempfindlichkeit der Knieglenkverbindung gegen Stöße, Witterungseinflüsse
usw. eintritt. Indem das Rohr dem einen Schaftteil des Kunstbeines und die Stabachse
dem anderen Schaftteil angehört und zwischen Stabachse und Rohr wiederum die elastischen
Körper zwischengeschaltet sind, wird auch bei dieser Einrichtung die gewünschte
elastische Nachgiebigkeit im Kniegelenk gegen die beim Gehen oder Laufen auftretenden
stoßartigen Belastungen erreicht. Auch bei dieser Anordnung wird die \'erschiebung
der elastischen Körper auf der Stabachse in der Richtung nach innen durch die zwischengeschaltete
Anschlaghülse verhütet.
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Um nun eineVerschiebungdes ganzen Innensystems, d. h. also der Stabachse
mit den daraufsitzenden, durch die Anschlaghülse voneinander getrennten elastischen
Körper, innerhalb des die Achse koaxial umgebenden Rohres zu verhindern und gleichwohl
die erwünschte Bewegung der beiden Schaftteile gegeneinander über die elastischen
Körper hinweg zu ermöglichen, werden an den Enden des Rohres in dessen Innenraum
hufeisenförmige Gleitschlüsse befestigt und an den Enden der Stabachse Nockenhülsen
vorgesehen, die je aus einem Schaft und zwei hintereinanderliegenden Nocken bestehen,
von denen die inneren in dem Gleitraum der hufeisenförmigen Gleitschlüsse verschiebbar
angeordnet sind, während die äußeren, vorzugsweise konischen Nocken in konische
Schlitzführungen von Steckschlüssen eingreifen, die an dem die Stabachse tragenden
Schaftteil, vorzugsweise dem Unterschaft des Kunstbeines, befestigt sind. Dabei
werden zweckmäßig die hufeisenförmigen Gleitschlüsse in den Enden des Rohres durch
Sladenschrauben befestigt. Es ist erforderlich, die Ausschnitte in den Gleitschlüssen
so anzuordnen, daß ihre Offnungen im wesentlichen nach oben zeigen, so daß beim
Gleiten der auf den Nockenhülsen vorgesehenen inneren Nocken in den Führungen der
Gleitschlüsse durch die Begrenzung dieser Efihrungen nach unten ein Anschlag für
die Bewegung der Nocken gegeben ist, über den hinaus eine weitere Annäherung des
Oberschafts an den Unterschaft nicht mehr möglich ist. Diese Begrenzung durch den
Anschlag wird so gewählt, daß eine übermäßige Beanspruchung der elastischen Körper,
unter der diese ihre Elastizität einbiißen würden, nicht möglich ist.
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Die Nockenhülsen weisen an ihren nach innen gerichteten Enden Innengewinde
(nf, mit denen sie auf Gewinde an den Enden der Achse tiifgescliraubt sind, so daß
ste mit ihren Schäften Achsenverlkängerungen
bilelen, auf denen
die elastischen Körper an die inneren Nocken angelehnt angeordnet sind. Bei dieser
Anordnung, die es ermöglicht, bei einer Demontage die Achsenenden von der Achsenmitte
in einfacher Weise zu trennen, besteht der weitere Vorteil, daß die elastischen,
auf der Achse sitzenden Körper nunmehr auch in ihrer Bewegung nach außen hin begrenzt
sind, indem sie an den Innenwänden der inneren Nocken anliegen.
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Eine solche Ausführung der Kniegelenkverbindung zeichnet sich durch
einen hohen Grad an Vollkommenheit aus. Die Bewegung der Schenkel gegeneinander
bei einem auftretenden Druck oder Stoß erfolgt völlig geräuschlos und sehr elastisch,
so daß die besonders beim Bergabgehen auftretenden starken und plötzlichen Druckbelastungen,
die mangels einer solchen Einrichtung der Amputationsstumpf aufzunehmen hätte, durch
die elastischen Glieder so weit abgedämpft werden, daß auch bei andauerndem Gehen
von dem Amputierten weder schmerzhafte Druckstellen wahrgenommen werden, noch die
bei anderen Kunstbeinausführungen bekannten Ermüdungserscheinungen eintreten.
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Damit sind aber die Vorteile, die sich aus einer elastischen Verbindung
der beiden Schaftteile miteinander ergeben, noch nicht erschöpft, sondern die Erfindung
eröffnet die weitere Möglichkeit, in der Winkelbewegung der beiden Teile gegeneinander
eine Bremsung herbeizuführen, wenn der Druck des Oberschaftes auf den l'nterschaft
eine gewisse Größe überschreitet. Zu diesem Zwecke werden die Schaftteile in dem
Gelenk mit Bremspuffern und Bremsflächen ausgerüstet, die so nahe einander gegenüberliegen,
daß bei einem auftretenden Druck des Oberschaftes auf den Unterschaft infolge Nachgebens
der elastischen Körper eine Bremsung in der Winkelbewegung der Schaftteile gegeneinander
eintritt. Eine solche Bremsung ist von größter Bedeutung, wenn aus irgendwelchen
Ursachen heraus das Gewicht des Körpers auf das Kunstbein verlegt wird, wie dies
z. B. bei längerem Stehen ebenso wie auch beim Gehen bei jedem mit dem Kunstbein
ausgeführten Schritt erfolgt. Die Wirkung vollzieht sich in der B'eise, daß die
Winkelstellung der beiden Schäfte gegeneinander durch die eintretende Bremsung in
derjenigen Stellung aufrechterhalten wird, wie sie beim Aufsetzen des Fußes und
dem unmittelbar darauf auftretenden Druck der beiden Schäfte gegeneinander gegeben
war. Es wird hierdurch das insbesondere beim Bergabgehen. für den Amputierten so
gefährliche Einknicken des Kniegelenks verhindert.
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Beim Nachlassen des Druckes hört die Bremswirkung infolge des Rückgängigwerdens
der elastischen Beanspruchung der auf der Achse sitzenden elastischen Körper sofort
auf, so daß im Augenblick des Anhebens des Fußes vom Boden die freie Beweglichkeit
der Glieder des Kunstbeins wiederhergestellt ist. i, weckmäßig wird die Bremseinrichtung
in derl"eise ausgeführt, daß in den oberen verstärkten Holzkranz des t nterschaftes
Bremspuffer aus Gummi, Filz, Leder od. dgl. eingelegt werden, die aus der Innenfläche
des L'nterschaftes herausragen und denen auf der Kniekugel des Oherschaftes Bremsbahnen
aus Filz, Leder od. dgl. gegenüberliegen. Je nach der Druckbeanspruchung der elastischen
Körper auf der Achse erfolgt eine mehr oder weniger starke Abbremsung in der Winkelbewegung
zwischen den beiden Schäften. Auch dies entspricht den beim Gehen mit dem Kunstbein
sich ergebenden Notwendigkeiten, da bei flüchtiger Berührung des Bodens mit dem
Fuß und unmittelbarer Fortsetzung der Bewegung der Schäfte gegeneinander eine allzu
starke Bremsung unerwünscht wäre.
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Schließlich ergibt sich bei der beschriebenen Ausführung des Kunstbeines
die Möglichkeit, die Stärke der Bremsung zu verändern sowie auch gewisse Winkelstellungen
der Schäfte gegeneinander in bezug auf die Bremsung zu begünstigen. Dies kann erfindungsgemäß
durch eine Drehung der von den Gleitschlüssen geführten Nocken erreicht werden.
So kann z. B. die maximale Bremsung bei einer Winkelstellung der beiden Schäfte
gegeneinander von etwa 50° eingestellt werden. Es kann aber auch je nach der vorzugsweisen
Benutzung des Kunstbeines, z. B. für das Radfahren, eine andere günstigere Einstellung
gewählt werden, wobei in jedem Falle die Veränderung der Bremswirkung dadurch zustande
kommt, daß das Rohr eine Lenkung in seiner Führung erfährt. Da nämlich das Rohr
in der Kniekugel des Holzoberschaftes lagert, wird dieser je nach der Gradeinstellung
des Nockens in grader oder schräger Richtung gegen die im Holzunterschaft befindlichen
Gummipuffer gedrückt und somit die Sperrwirkung durch Verstellung des Nockenwinkels
gemindert oder erhöht.
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Die Erfindung ermöglicht es Oberschenkelamputierten, Doppelamputierten
und auch Exartikulierten sicher und angenehm zu gehen und zu laufen. Sowohl unebene
Strecken mit starkem Gefälle wie auch das Besteigen von Treppen, beides für den
Versehrten die schwierigsten Gehhindernisse, können mit der erfindungsgemäßen Kniegelenkverbindung
gut abgefedert und gedämpft zurückgelegt werden. Sturzbewegungen, die sehr oft schon
beim geringsten Anstoßen der Fußspitzen auftreten, werden bei der kleinsten Belastung
des Oberschaftes sofort aufgefangen und damit dem Versehrten die Möglichkeit gegeben,
sich wieder normal fortzubewegen. Bei der federnden Gangart sowie der planmäßig
eintretenden Sperrung bei Schräg- und Beugestellung wird der Amputationsstumpf in
sehr erheblichem Maße in seiner ohnehin großen Beanspruchung geschont und die Ausdauer
beim Laufen wesentlich erhöht. Die erfindungsgemäße Kniegelenkverbindung kann bei
nahezu allen anderen Ausführungsarten von Kunstbeinen nachträglich angebracht werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in beispielsweisen Ausführungsformen
in den Fig. I bis 7 dargestellt. Die Fig. I bis 3 beziehen sich auf eine einfachere
Ausführungsform der Erfindung, während die Fig. 4 bis 7 eine vollkommenere Ausbildung
derselben Erfindung zum Gegenstand haben. Es zeigt Fig. I eine Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Kniegelenkverbindung in einem Lärgsschnitt durch die Achse, Fig.
2 ein Endstück der Achse mit einem Metallring iiber dem elastischen Körper als Schaubild,
Fig.
3 einen Steckschluß mit konischer Führung zur Abstützung der Achse als Schaubild,
Fig. 4 eine vollkommenere Ausführung der erfindungsgemäßen Kniegelenkverbindung
in einem Längsschnitt senkrecht zur Achse, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V
der Fig. 4, Fig. 6 ein Endstück der Achse mit Gleitnocken und konischen Nocken als
Schaubild, Fig. 7 einen hufeisenförmigen Gleitschluß als Schaubild.
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Die erfindungsgemäße Kniegelenkverbindung besteht bei einer einfachen
Ausführungsform aus einer den Oberschaft I mit dem Unterschaft 2 gelenkig verbindenden
Achse 3, auf der die elastischen Körper 4 sitzen, die im Ausführungsbeispiel als
zylindrische Gummikörper ausgebildet sind und zentrale Bohrungen aufweisen. Durch
die Anschlaghülse 5 wird eine Verschiebung der Gummikörper nach innen verhindert.
Diese Anschlaghülse sitzt schlüssig passend auf der Achse 3 auf. Die Achse 3 ist
an ihrem rechten Ende mit einem Innengewinde 6 versehen, in welches die Schraube
7 eingeschraubt - ist. Am Ende der Achse 3 ist auf dieser die Scheibe 8 befestigt,
welche die Bewegung des rechten Gummikörpers nach außen begrenzt, so daß dieser
zwischen der Anschlaghülse 5 und der Scheibe 8 eingeklemmt liegt. Neben der Scheibe
8 ist fest verbunden mit dieser der konische Nocken g vorgesehen, der in dem konischen
Führungsschlitz 10 des Steckschlusses II fest gelagert und in seiner Lage durch
Anziehen der Schraube 7 gesichert ist. Das andere Ende der Achse 3 ist als Gewindebolzen
I2 ausgebildet, auf welchen die Nockenhülse I3 aufgeschraubt ist, welche eine Verlängerung
der Achse 3 bildet und auf der ein weiterer Gummikörper 4 koaxial aufgebracht ist.
Dieser Gummikörper lehnt sich mit seiner rechten Seite an die Anschlaghülse 5 an,
während seine linke Seite gegen die Scheibe 8 anliegt, die zusammen mit dem konischen
Nocken g und der- Nockenhülse I3 ein Stück bildet.
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Der Nocken 9 ist wiederum in dem konischen Schlitz 10 (vgl. Fig. 3)
des Steckschlusses 11 gelagert und durch die Schraube 7 in seiner Lage festgehalten.
Die Steckschlüsse II umfassen mit ihren beiden Schenkeln 14 und 15 (vgl. Fig. 3)
den Holzteil I6, über dem sie mittels eines Nietes 30 (Fig. I) befestigt sind.
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Als Lager für die Gummikörper 4 dienen Kreisausschnitte 17 im Oberschaft
I, so daß dieser über die Gummikörper 4 elastisch mit dem Unterschaft 2 verbunden
ist. Der Oberschaft I ist durch den Holzteil 18 nach unten abgeschlossen.
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In dem oberen verstärkten Holzkranz 19 des Unterschaftes 2 sind Bremspuffer
20 derart aufgebracht, daß sie aus der Fläche des Holzkranzes herausragen und Bremsflächen
auf der Kniekugel des Oberschaft es I gegenüberliegen, so daß eine Abbremsung in
der Winkelstellung des Oberschaftes I zum Unterschaft 2 entsteht, sobald der Unterschaft
2 beim Aufsetzen des Fußes auf den Boden gegen den Oberschaft I gepreßt wird.
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Über den elastischen Gummikörpern 4 kann zur Vermeidung der Abnutzung
des Gummis und zur Herbeiführung einer besseren Beweglichkeit in den Kreisausschnitten
I7 des Oberschaftes je ein Metallring 21 aufgebracht sein, der eine weit geringere
Reibung gegen den Rand des Kreisausschnittes 17 aufweist.
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Eine vollkommenere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig.
4 bis 7 dargestellt, die sich von der Ausführungsform nach Fig. I bis 3 im wesentlichen
dadurch unterscheidet, daß über den Gummikörpern 4 koaxial zur Achse 3 ein Metallrohr
22 angeordnet ist, das in den kreisförmigen Ausschnitten I7 des Oberschaftes I drehbar
gelagert ist. Mit diesem Rohr 22 sind durch Madenschrauben 23 hufeisenförmige Gleitschlüsse
24 fest verbunden, in deren Führungsschlitzen auf der Nockenhülse I3 oder der Achse
3 befestigte Gleitnocken 25 (vgl. Fig. 6) verschiebbar angeordnet sind. Mit diesen
Gleitschlüssen 24 sind die konischen Nocken 9 fest verbunden, die von den Führungsschlitzen
IO der Steckschlüsse II durch die Schrauben 7 festgehalten werden (Fig. 3 und 5).
Fig. 4 läßt auch die Bremspuffer 20 erkennen, denen Bremsflächen 26 einander gegenüberliegen.
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Die hufeisenförmigen Gleitschlüsse 24 können bezüglich der Richtung
ihrer Schlitze, mit welchen sie die Führungsnocken 25 aufnehmen, verschieden eingestellt
werden, so daß bei einem auftretenden Druck die beiden Schäfte I und 2 in einer
bestimmten bevorzug t en Richtung gegeneinander geführt werden.
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Infolge dieser Einrichtung kann die Bremsung, eine gewünschte Winkelstellung
der beiden Schäfte gegeneinander begünstigend, eingestellt werden.
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Das in Fig. 4 sichtbare Gestänge 27 führt zu einer Zugfeder, durch
welche in an sich bekannter Weise der Oberschaft I mit dem Unterschaft 2 verbunden
wird. Diese Feder begünstigt die Bewegung der beiden Schenkel in bestimmten Winkelstellungen
zueinander.
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Das Gestänge 27 ist an einem metallischen Schraube körper 28 befestigt,
in welchen die Schraube 29 eingreift.