JP2001137268A - 義足用エアシリンダ装置 - Google Patents
義足用エアシリンダ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】歩行速度の広い範囲にわたって圧力特性を有効
に調整することができる義足用エアシリンダ装置の提
供。 【解決手段】ピストン１１３が区画する第２室８２は、
ひざの屈曲に応じてエアが封じ込められ、圧力が高ま
る。そうした第２室８２に対し、常時絞り弁１４０によ
ってエアの流出を制限するだけでなく、さらに、ひざの
屈曲角が増大するに応じて第２室８２を複数の室８２
１，８２２に分割し、分割された各室を各室に対応した
絞り弁８２４により各室からのエアの流出を制限する。
室の分割は、ピストン側の凸部１１４０ｂがシリンダ本
体のボトム部の凹部１１２７にはまり合うことによりな
される。
に調整することができる義足用エアシリンダ装置の提
供。 【解決手段】ピストン１１３が区画する第２室８２は、
ひざの屈曲に応じてエアが封じ込められ、圧力が高ま
る。そうした第２室８２に対し、常時絞り弁１４０によ
ってエアの流出を制限するだけでなく、さらに、ひざの
屈曲角が増大するに応じて第２室８２を複数の室８２
１，８２２に分割し、分割された各室を各室に対応した
絞り弁８２４により各室からのエアの流出を制限する。
室の分割は、ピストン側の凸部１１４０ｂがシリンダ本
体のボトム部の凹部１１２７にはまり合うことによりな
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ひざの屈曲およ
び伸展を補助するための義足用エアシリンダ装置に関
し、特に、義足が床等の接地面から離れる遊脚相にある
時に、ひざの屈曲に応じて適切な抵抗力を生じるように
した技術に関する。
び伸展を補助するための義足用エアシリンダ装置に関
し、特に、義足が床等の接地面から離れる遊脚相にある
時に、ひざの屈曲に応じて適切な抵抗力を生じるように
した技術に関する。
【０００２】
【発明の背景】ひざの屈曲および伸展を伴う義足は、大
腿部と下腿部とが相対的に揺動する義足である。こうし
た義足の中に、自然の歩行に似た歩行形態（つまり、歩
容）を得るため、ひざの屈曲および伸展を補助するため
の装置を備えたものがある。補助装置としては、油圧シ
リンダ装置とエアシリンダ装置とが良く知られている。
補助装置としての両者を比較すると、油圧シリンダ装置
の作動流体であるオイルにはほとんど圧縮性がないのに
対し、エアシリンダ装置の作動流体であるエアは圧縮性
をもつため、エアシリンダ装置によれば、エアの圧縮に
よる圧縮エネルギーによって、ひざが最大に屈曲した後
における反発力を得ることができる。
腿部と下腿部とが相対的に揺動する義足である。こうし
た義足の中に、自然の歩行に似た歩行形態（つまり、歩
容）を得るため、ひざの屈曲および伸展を補助するため
の装置を備えたものがある。補助装置としては、油圧シ
リンダ装置とエアシリンダ装置とが良く知られている。
補助装置としての両者を比較すると、油圧シリンダ装置
の作動流体であるオイルにはほとんど圧縮性がないのに
対し、エアシリンダ装置の作動流体であるエアは圧縮性
をもつため、エアシリンダ装置によれば、エアの圧縮に
よる圧縮エネルギーによって、ひざが最大に屈曲した後
における反発力を得ることができる。
【０００３】特公昭５２−４７６３８号の明細書やＵＳ
Ｐ５，４０５，４０７号のＦＩＧ．２およびＦＩＧ．３
が、義足用エアシリンダ装置の第１の技術を示してい
る。その技術では、ピストンの内部に逆止弁、また、ピ
ストンロッドの中に絞り弁であるニードル弁を備える。
それらの弁は、ひざが屈曲するときにエアシリンダの内
部の室を圧縮し、その室のエアの流出を絞り弁により制
限する。しかし、エアの流れを制限する絞り弁は、一つ
であり、歩行中その開度も一定である。そのため、ひざ
の屈曲を歩行速度に応じて適切に制御することはでき
ず、この第１の技術は、ゆっくりした歩き、通常の歩
き、早歩き、小走りといった広い歩行速度範囲のすべて
に応じることはできない。
Ｐ５，４０５，４０７号のＦＩＧ．２およびＦＩＧ．３
が、義足用エアシリンダ装置の第１の技術を示してい
る。その技術では、ピストンの内部に逆止弁、また、ピ
ストンロッドの中に絞り弁であるニードル弁を備える。
それらの弁は、ひざが屈曲するときにエアシリンダの内
部の室を圧縮し、その室のエアの流出を絞り弁により制
限する。しかし、エアの流れを制限する絞り弁は、一つ
であり、歩行中その開度も一定である。そのため、ひざ
の屈曲を歩行速度に応じて適切に制御することはでき
ず、この第１の技術は、ゆっくりした歩き、通常の歩
き、早歩き、小走りといった広い歩行速度範囲のすべて
に応じることはできない。
【０００４】それに対し、特許第２５０１３４６号やそ
れを基礎にしたＵＳＰ５，３４４，４４６号は、エアの
流れを制限する絞り弁の開度を、歩行速度に応じてコン
ピュータにより調整する技術を明らかにしている。この
第２の技術によれば、ひざの屈曲を歩行速度に応じて適
切に制御することができ、義足の装着者は、歩行速度の
広い範囲で自然な歩容を得ることができる。しかし、こ
の第２の技術では、絞り弁を自動的に調整するために、
制御および駆動の各手段が必要であり、義足の構造が複
雑となり、そのコストが高価となっていた。
れを基礎にしたＵＳＰ５，３４４，４４６号は、エアの
流れを制限する絞り弁の開度を、歩行速度に応じてコン
ピュータにより調整する技術を明らかにしている。この
第２の技術によれば、ひざの屈曲を歩行速度に応じて適
切に制御することができ、義足の装着者は、歩行速度の
広い範囲で自然な歩容を得ることができる。しかし、こ
の第２の技術では、絞り弁を自動的に調整するために、
制御および駆動の各手段が必要であり、義足の構造が複
雑となり、そのコストが高価となっていた。
【０００５】義足のコストが高価になることを抑えつ
つ、歩行速度の広い範囲で自然な歩容を得るためには、
コンピュータを利用した制御を伴わずに、いわば純機械
的な構造によって対応することが考えられる。エアシリ
ンダ装置とはタイプの異なる油圧シリンダ装置における
技術ではあるが、特表平８−５１１１９０（ＷＯ９５／
２６１７１に対応）やＵＳＰ５，０９２，９０２号が示
す第３の技術をエアシリンダ装置に適用することができ
る。第３の技術は、絞り弁の絞り孔を複数にし、それら
をピストンの移動方向に配置し、ピストンの移動により
複数の絞り孔を順次閉じるという技術である。この技術
によれば、ひざの屈曲が大きくなることに応じて、絞り
弁による絞り作用を強めて流れ抵抗を大きくすることが
できる。しかし、ピストンの移動に応じて絞り面積がデ
ジタル的あるいは段階的に減少するため、シリンダの圧
力特性もステップ状に段階的に変化することとなり、義
足装着者の歩行フィーリングを悪化させてしまう。ま
た、この種の義足用のシリンダにおいては、義足装着者
ごとにシリンダの圧力特性を調整することが必要である
が、圧縮室が単一の場合、そうした装着者ごとの個別の
調整に応えることも困難である。
つ、歩行速度の広い範囲で自然な歩容を得るためには、
コンピュータを利用した制御を伴わずに、いわば純機械
的な構造によって対応することが考えられる。エアシリ
ンダ装置とはタイプの異なる油圧シリンダ装置における
技術ではあるが、特表平８−５１１１９０（ＷＯ９５／
２６１７１に対応）やＵＳＰ５，０９２，９０２号が示
す第３の技術をエアシリンダ装置に適用することができ
る。第３の技術は、絞り弁の絞り孔を複数にし、それら
をピストンの移動方向に配置し、ピストンの移動により
複数の絞り孔を順次閉じるという技術である。この技術
によれば、ひざの屈曲が大きくなることに応じて、絞り
弁による絞り作用を強めて流れ抵抗を大きくすることが
できる。しかし、ピストンの移動に応じて絞り面積がデ
ジタル的あるいは段階的に減少するため、シリンダの圧
力特性もステップ状に段階的に変化することとなり、義
足装着者の歩行フィーリングを悪化させてしまう。ま
た、この種の義足用のシリンダにおいては、義足装着者
ごとにシリンダの圧力特性を調整することが必要である
が、圧縮室が単一の場合、そうした装着者ごとの個別の
調整に応えることも困難である。
【０００６】
【発明の解決すべき課題】この発明は、歩行速度の広い
範囲にわたって圧力特性を有効に調整することができる
義足用エアシリンダ装置を提供することを第１の目的と
する。また、この発明は、歩行フィーリングを悪化させ
ることなく、歩行速度の広い範囲で自然な歩容を得るこ
とができる義足用エアシリンダ装置を提供することを第
２の目的とする。さらに、この発明は、絞り弁の部分を
安定した構造とし、歩行速度に応じた圧力制御を確実に
得ることができる義足用エアシリンダ装置を提供するこ
とを第３の目的とする。
範囲にわたって圧力特性を有効に調整することができる
義足用エアシリンダ装置を提供することを第１の目的と
する。また、この発明は、歩行フィーリングを悪化させ
ることなく、歩行速度の広い範囲で自然な歩容を得るこ
とができる義足用エアシリンダ装置を提供することを第
２の目的とする。さらに、この発明は、絞り弁の部分を
安定した構造とし、歩行速度に応じた圧力制御を確実に
得ることができる義足用エアシリンダ装置を提供するこ
とを第３の目的とする。
【０００７】
【発明の考え方および手段】この発明でも、基本的に、
シリンダ本体の内部はピストンによって二つの室に区画
される。区画される室は、ヘッド側の第１室とボトム側
の第２室である。それら第１室と第２室とは、二つの通
路によって連絡される。第１の通路は、第１室から第２
室へ向かう流れを許す第１の逆止弁を含む通路である。
この第１の通路は、第１室から第２室へ向かう流れを許
すことによって、ひざの屈曲を可能とし、しかも、第１
の逆止弁が第２室に入り込んだエアを第２室に閉じ込め
る。もう一つの連絡通路は第２の通路であり、第２の通
路は、第２室から第１室へ向かう流れを常時制限する常
時絞り弁を含む通路である。常時絞り弁は、ひざの屈曲
状態が変化したとしても常に第２室の側から第１室の側
へと向かう流れを制限する働きをする。
シリンダ本体の内部はピストンによって二つの室に区画
される。区画される室は、ヘッド側の第１室とボトム側
の第２室である。それら第１室と第２室とは、二つの通
路によって連絡される。第１の通路は、第１室から第２
室へ向かう流れを許す第１の逆止弁を含む通路である。
この第１の通路は、第１室から第２室へ向かう流れを許
すことによって、ひざの屈曲を可能とし、しかも、第１
の逆止弁が第２室に入り込んだエアを第２室に閉じ込め
る。もう一つの連絡通路は第２の通路であり、第２の通
路は、第２室から第１室へ向かう流れを常時制限する常
時絞り弁を含む通路である。常時絞り弁は、ひざの屈曲
状態が変化したとしても常に第２室の側から第１室の側
へと向かう流れを制限する働きをする。
【０００８】この発明の義足用エアシリンダ装置は、ひ
ざが屈曲するときに第２室の内部の圧力を高めるため
に、次の構成をさらに備える。 Ａ．シリンダ本体のボトム部およびそのボトム部に対向
するピストンの一面に、互いにはまり合う凹部あるいは
凸部があり、ひざの屈曲角が増大するに応じて、ボトム
側の第２室を、常時絞り弁に連絡するための開口に臨む
所定の室を含めて、複数の室に分割する分割手段。 Ｂ．分割手段によって分割された複数の室のうち、所定
の室を除く各室をそれぞれ絞り弁を通して第１室に連絡
する補助通路。すなわち、この発明の義足用エアシリン
ダ装置では、ひざの屈曲に応じてエアが封じ込められ、
圧力が高まる第２室に対し、常時絞り弁によってエアの
流出を制限するだけでなく、さらに、ひざの屈曲角が増
大するに応じて第２室を複数の室に分割し、分割された
各室を各室に対応した絞り弁により各室からのエアの流
出を制限するようにしている。分割される複数の室に
は、常時絞り弁に連絡するための開口に臨む所定の室の
ほか、それと同心の他の室を含む。歩行速度のより広い
範囲にわたって圧力特性を細かく制御するためには、分
割の数を多くすることが好ましいが、実際的な分割の数
は２〜５、通常は２〜３が適当である。第２室を複数の
室に分割する時点は、分割の数に応じて適宜変えるよう
にする。分割の数が２の場合には、通常の歩行時のひざ
の屈曲角である４０°〜６０°の段階、たとえば５０°
を越える時点を分割時点とし、また、分割の数が３の場
合には、そうした５０°を越える時点のほか、それより
小さい屈曲角、たとえば３０°の時点をそれぞれ分割時
点とする。各時点において、ピストンとシリンダ本体の
ボトム部とは凹凸結合し、第２室の中に新たな室を区画
する。区画する室を密閉するため、互いにはまり合う凹
部あるいは凸部には、リップ型のシールリングなどのシ
ール部材を設ける。より大きな歩行速度において、第２
室の側に高い圧力を生じさせるため、第２の通路に、常
時絞り弁に加えて、第２室から第１室へ向かう流れを許
し逆の方向の流れを禁止する第２の逆止弁を設けるよう
にすると良い。
ざが屈曲するときに第２室の内部の圧力を高めるため
に、次の構成をさらに備える。 Ａ．シリンダ本体のボトム部およびそのボトム部に対向
するピストンの一面に、互いにはまり合う凹部あるいは
凸部があり、ひざの屈曲角が増大するに応じて、ボトム
側の第２室を、常時絞り弁に連絡するための開口に臨む
所定の室を含めて、複数の室に分割する分割手段。 Ｂ．分割手段によって分割された複数の室のうち、所定
の室を除く各室をそれぞれ絞り弁を通して第１室に連絡
する補助通路。すなわち、この発明の義足用エアシリン
ダ装置では、ひざの屈曲に応じてエアが封じ込められ、
圧力が高まる第２室に対し、常時絞り弁によってエアの
流出を制限するだけでなく、さらに、ひざの屈曲角が増
大するに応じて第２室を複数の室に分割し、分割された
各室を各室に対応した絞り弁により各室からのエアの流
出を制限するようにしている。分割される複数の室に
は、常時絞り弁に連絡するための開口に臨む所定の室の
ほか、それと同心の他の室を含む。歩行速度のより広い
範囲にわたって圧力特性を細かく制御するためには、分
割の数を多くすることが好ましいが、実際的な分割の数
は２〜５、通常は２〜３が適当である。第２室を複数の
室に分割する時点は、分割の数に応じて適宜変えるよう
にする。分割の数が２の場合には、通常の歩行時のひざ
の屈曲角である４０°〜６０°の段階、たとえば５０°
を越える時点を分割時点とし、また、分割の数が３の場
合には、そうした５０°を越える時点のほか、それより
小さい屈曲角、たとえば３０°の時点をそれぞれ分割時
点とする。各時点において、ピストンとシリンダ本体の
ボトム部とは凹凸結合し、第２室の中に新たな室を区画
する。区画する室を密閉するため、互いにはまり合う凹
部あるいは凸部には、リップ型のシールリングなどのシ
ール部材を設ける。より大きな歩行速度において、第２
室の側に高い圧力を生じさせるため、第２の通路に、常
時絞り弁に加えて、第２室から第１室へ向かう流れを許
し逆の方向の流れを禁止する第２の逆止弁を設けるよう
にすると良い。
【０００９】最も好ましくは、補助通路の絞り弁を前記
した所定の室および常時絞り弁を通して第１室に連絡す
るようにするのが良い。そうすれば、第２室の分割によ
り新たに区画される室に対する絞り弁が、所定の室と分
割により新たに区画される室との間に介在することにな
る。所定の室には、常時絞り弁の作用により分割時点前
から圧力が発生しているため、新たに区画される室の圧
力は急激には上昇しない。その結果、エアシリンダ装置
の特性上、急激な反発力は生じず、なだらかな特性とな
る。それにより、義足を装着する者は、義足に違和感を
感じることなく、自然な歩行フィーリングで歩行するこ
とができる。
した所定の室および常時絞り弁を通して第１室に連絡す
るようにするのが良い。そうすれば、第２室の分割によ
り新たに区画される室に対する絞り弁が、所定の室と分
割により新たに区画される室との間に介在することにな
る。所定の室には、常時絞り弁の作用により分割時点前
から圧力が発生しているため、新たに区画される室の圧
力は急激には上昇しない。その結果、エアシリンダ装置
の特性上、急激な反発力は生じず、なだらかな特性とな
る。それにより、義足を装着する者は、義足に違和感を
感じることなく、自然な歩行フィーリングで歩行するこ
とができる。
【００１０】この発明で用いる常時絞り弁および絞り弁
としては、各種の絞り弁を適用することもできるが、ね
じ込み式のニードル弁が最も好ましい。ねじ込み式のニ
ードル弁はねじの回転によって（つまり、回転運動を直
線運動に変換することによって）適宜その開度を調節
し、絞り量が一定の固定の絞り弁として用いることがで
きる。固定の絞り弁は、可動の弁体やばねを用いない構
造であるため、動きのある義足の中で安定した制御を行
なうことができる。
としては、各種の絞り弁を適用することもできるが、ね
じ込み式のニードル弁が最も好ましい。ねじ込み式のニ
ードル弁はねじの回転によって（つまり、回転運動を直
線運動に変換することによって）適宜その開度を調節
し、絞り量が一定の固定の絞り弁として用いることがで
きる。固定の絞り弁は、可動の弁体やばねを用いない構
造であるため、動きのある義足の中で安定した制御を行
なうことができる。
【００１１】
【義足とエアシリンダ装置との関係】この発明の実施例
を説明するに際し、図１〜図６を参照しながら、まず、
義足とエアシリンダ装置との関係を明らかにする。図示
する義足はひざのない人のための大腿義足であり、図１
〜図３が多軸のひざ関節を備える義足であり、図４〜図
６が単軸のひざ関節を備える義足である。それらの図に
おいて、図１および図４は、ひざが伸展し屈曲角がゼロ
の状態を示し、図２および図５は、ひざが少し屈曲した
状態を示し、さらに、図３および図６は、ひざが最大に
屈曲した状態を示す。この発明のエアシリンダ装置１
０，１０’は、多軸、単軸のひざ関節を備える義足のい
ずれへも適用することができる。また、エアシリンダ装
置に対し、説明の便宜上、符号１０，１０’を付けてい
るが、それらのエアシリンダ装置として、後で述べる第
１から第４の各実施例を適用することができる。多軸の
ひざ関節は、リンク機構があるためにひざ関節の部分に
スペース的な余裕がないので、エアシリンダ装置のスト
ロークの長いものには適用しにくい。それに対し、単軸
のひざ関節は、単軸周りに荷重ブレーキがあるが、多軸
のものに比べてスペース的な余裕があり、エアシリンダ
装置のストロークの長いものにも有効に適用することが
できる。
を説明するに際し、図１〜図６を参照しながら、まず、
義足とエアシリンダ装置との関係を明らかにする。図示
する義足はひざのない人のための大腿義足であり、図１
〜図３が多軸のひざ関節を備える義足であり、図４〜図
６が単軸のひざ関節を備える義足である。それらの図に
おいて、図１および図４は、ひざが伸展し屈曲角がゼロ
の状態を示し、図２および図５は、ひざが少し屈曲した
状態を示し、さらに、図３および図６は、ひざが最大に
屈曲した状態を示す。この発明のエアシリンダ装置１
０，１０’は、多軸、単軸のひざ関節を備える義足のい
ずれへも適用することができる。また、エアシリンダ装
置に対し、説明の便宜上、符号１０，１０’を付けてい
るが、それらのエアシリンダ装置として、後で述べる第
１から第４の各実施例を適用することができる。多軸の
ひざ関節は、リンク機構があるためにひざ関節の部分に
スペース的な余裕がないので、エアシリンダ装置のスト
ロークの長いものには適用しにくい。それに対し、単軸
のひざ関節は、単軸周りに荷重ブレーキがあるが、多軸
のものに比べてスペース的な余裕があり、エアシリンダ
装置のストロークの長いものにも有効に適用することが
できる。
【００１２】いずれの義足も、上部にアルミニューム合
金からなる大腿部材２０を備える。大腿部材２０は、ひ
ざの形をしており、その一部に図示しないソケットを連
結するための連結部２０ａを一体的に含む。ソケット
は、義足を装着する者の断端を受け入れて、大腿部材２
０の側に装着者の荷重を伝達する。一方、大腿部材２０
の下部には、下腿部材３０がある。下腿部材３０の主体
は、ひざの部分から足の部分に向かって延びる内部中空
のフレーム３１である。下腿部材３０と大腿部材２０と
は、ひざ関節によって屈曲および伸展可能である。図１
〜図３に示す多軸のひざ関節は、ひざの前側に位置する
前方リンク４０およびひざの後ろ側に位置する後方リン
ク５０の２つのリンクを含む。これらの各リンク４０，
５０は、ひざが伸びた状態でひざの上下方向に伸び、上
方の端部４０ａ，５０ａが大腿部材２０にそれぞれ回転
可能に連結されている。また、これら前方リンク４０お
よび後方リンク５０の下方側の端部４０ｂ，５０ｂは、
下腿部材３０の側にそれぞれ回転可能に連結されてい
る。それによって、大腿部材２０、前方リンク４０、後
方リンク５０および下腿部材３０は、一定の動きだけが
可能な限定連鎖を構成している。他方、図４〜図６に示
す単軸のひざ関節を備える義足では、大腿部材２０と下
腿部材３０とをひざの部分のひざ軸６０が回転可能に連
結する。ひざ軸６０の回りには、装着者の荷重がかかる
ことに応じてブレーキ力を生じる荷重ブレーキ７０があ
る。荷重ブレーキ７０は、ＵＳＰ３，８６３，２７４号
（特公昭５２−４６４３２号に対応）が示す公知のもの
と同様のものであり、装着者の荷重がかかることに応じ
てブレーキブロックに設けた貫通孔の径を減じ、ブレー
キ力を生じるタイプである。
金からなる大腿部材２０を備える。大腿部材２０は、ひ
ざの形をしており、その一部に図示しないソケットを連
結するための連結部２０ａを一体的に含む。ソケット
は、義足を装着する者の断端を受け入れて、大腿部材２
０の側に装着者の荷重を伝達する。一方、大腿部材２０
の下部には、下腿部材３０がある。下腿部材３０の主体
は、ひざの部分から足の部分に向かって延びる内部中空
のフレーム３１である。下腿部材３０と大腿部材２０と
は、ひざ関節によって屈曲および伸展可能である。図１
〜図３に示す多軸のひざ関節は、ひざの前側に位置する
前方リンク４０およびひざの後ろ側に位置する後方リン
ク５０の２つのリンクを含む。これらの各リンク４０，
５０は、ひざが伸びた状態でひざの上下方向に伸び、上
方の端部４０ａ，５０ａが大腿部材２０にそれぞれ回転
可能に連結されている。また、これら前方リンク４０お
よび後方リンク５０の下方側の端部４０ｂ，５０ｂは、
下腿部材３０の側にそれぞれ回転可能に連結されてい
る。それによって、大腿部材２０、前方リンク４０、後
方リンク５０および下腿部材３０は、一定の動きだけが
可能な限定連鎖を構成している。他方、図４〜図６に示
す単軸のひざ関節を備える義足では、大腿部材２０と下
腿部材３０とをひざの部分のひざ軸６０が回転可能に連
結する。ひざ軸６０の回りには、装着者の荷重がかかる
ことに応じてブレーキ力を生じる荷重ブレーキ７０があ
る。荷重ブレーキ７０は、ＵＳＰ３，８６３，２７４号
（特公昭５２−４６４３２号に対応）が示す公知のもの
と同様のものであり、装着者の荷重がかかることに応じ
てブレーキブロックに設けた貫通孔の径を減じ、ブレー
キ力を生じるタイプである。
【００１３】こうした義足に対し、エアシリンダ装置１
０，１０’は、シリンダ本体１２のシリンダボトム側が
ピン結合によってフレーム３１に支持される一方、シリ
ンダ本体１２のシリンダヘッド側から外部へ延びるピス
トンロッド１４の端部が大腿部材２０に回転可能に連結
される。エアシリンダ装置１０，１０’は、ひざの屈曲
の度合いにかかわらず、中空なフレーム３１の内部に入
ったままである。エアシリンダ装置１０，１０’は、ひ
ざの屈曲および伸展を補助することにより、義足の装着
者の歩行を自然な姿にする。エアシリンダ装置１０，１
０’による補助機能としては、ひざの屈曲時に屈曲に対
して抵抗力を与える第１機能、ひざが屈曲した後で下腿
部を前方に加速的に振り出す第２機能、伸展の最終段階
にクッション力を与える第３機能などがある。この発明
によれば、特に、エアシリンダ装置１０，１０’による
第１の機能および第２の機能を歩行速度に応じて適正化
することができる。
０，１０’は、シリンダ本体１２のシリンダボトム側が
ピン結合によってフレーム３１に支持される一方、シリ
ンダ本体１２のシリンダヘッド側から外部へ延びるピス
トンロッド１４の端部が大腿部材２０に回転可能に連結
される。エアシリンダ装置１０，１０’は、ひざの屈曲
の度合いにかかわらず、中空なフレーム３１の内部に入
ったままである。エアシリンダ装置１０，１０’は、ひ
ざの屈曲および伸展を補助することにより、義足の装着
者の歩行を自然な姿にする。エアシリンダ装置１０，１
０’による補助機能としては、ひざの屈曲時に屈曲に対
して抵抗力を与える第１機能、ひざが屈曲した後で下腿
部を前方に加速的に振り出す第２機能、伸展の最終段階
にクッション力を与える第３機能などがある。この発明
によれば、特に、エアシリンダ装置１０，１０’による
第１の機能および第２の機能を歩行速度に応じて適正化
することができる。
【００１４】
【第１の実施例】図７〜図９が、この発明の第１の実施
例であるエアシリンダ装置１１０を示す。これらの図に
おいても、各図は、前記した図１〜図３あるいは図４〜
図６と同様、その中の一つの図である図７が、ひざが伸
展し屈曲角がゼロの状態を示し、もう一つの図である図
８が、ひざが少し屈曲した状態を示し、残りの図である
図９が、ひざが最大に屈曲した状態を示す。後で示す他
の実施例についても、それら３つの各状態ごとに図に示
す。
例であるエアシリンダ装置１１０を示す。これらの図に
おいても、各図は、前記した図１〜図３あるいは図４〜
図６と同様、その中の一つの図である図７が、ひざが伸
展し屈曲角がゼロの状態を示し、もう一つの図である図
８が、ひざが少し屈曲した状態を示し、残りの図である
図９が、ひざが最大に屈曲した状態を示す。後で示す他
の実施例についても、それら３つの各状態ごとに図に示
す。
【００１５】エアシリンダ装置１１０は、アルミニュー
ム合金あるいは合成樹脂からなる筒型のシリンダ本体１
１２を備える。シリンダ本体１１２は、内部の径が一様
なシリンダチューブ１１２ｃと、シリンダチューブ１１
２ｃの各端部に位置し、それらの各端部を閉じるヘッド
部１１２ｈおよびボトム部１１２ｂとを含む。シリンダ
本体１１２の内部にピストン等の部品を組み込むため、
ヘッド部１１２ｈおよびボトム部１１２ｂの少なくとも
一方、一般には、ヘッド部１１２ｈが、シリンダチュー
ブ１１２ｃから分離可能になっている。ヘッド部１１２
ｈは、通常、シリンダチューブ１１２ｃに対してねじ結
合される。
ム合金あるいは合成樹脂からなる筒型のシリンダ本体１
１２を備える。シリンダ本体１１２は、内部の径が一様
なシリンダチューブ１１２ｃと、シリンダチューブ１１
２ｃの各端部に位置し、それらの各端部を閉じるヘッド
部１１２ｈおよびボトム部１１２ｂとを含む。シリンダ
本体１１２の内部にピストン等の部品を組み込むため、
ヘッド部１１２ｈおよびボトム部１１２ｂの少なくとも
一方、一般には、ヘッド部１１２ｈが、シリンダチュー
ブ１１２ｃから分離可能になっている。ヘッド部１１２
ｈは、通常、シリンダチューブ１１２ｃに対してねじ結
合される。
【００１６】そのようなシリンダ本体１１２の内部を、
ピストン１１３がヘッド側の第１室８１とボトム側の第
２室８２とに区画する。ピストン１１３は、シリンダチ
ューブ１１２ｃの中にシリンダチューブ１１２ｃの軸線
方向に移動可能にはまり合っている。ピストン１１３は
ピストンロッド１１４に一体に支持されている。ピスト
ン１１３と一体のピストンロッド１１４は、ピストン１
１３を支持する大径な部分１１４０と、その大径なピス
トン支持部１１４０の一端から延び、ヘッド部１１２ｈ
を貫通する小径ロッド部１１４１とからなる。シリンダ
本体１１２のヘッド部１１２ｈから外部へ延びる小径ロ
ッド部１１４１の外側の端部には、義足の大腿部材に連
結するためのラグ１１４２がある。大径なピストン支持
部１１４０は、ピストン１１３を貫いてピストン１１３
の前後に延びている。ピストン支持部１１４０は、ピス
トン１１３からヘッド側およびボトム側に延びる２つの
凸部１１４０ｈおよび１１４０ｂを含む。それら２つの
凸部１１４０ｈおよび１１４０ｂの外径は同じであり、
その高さもほぼ同じである。
ピストン１１３がヘッド側の第１室８１とボトム側の第
２室８２とに区画する。ピストン１１３は、シリンダチ
ューブ１１２ｃの中にシリンダチューブ１１２ｃの軸線
方向に移動可能にはまり合っている。ピストン１１３は
ピストンロッド１１４に一体に支持されている。ピスト
ン１１３と一体のピストンロッド１１４は、ピストン１
１３を支持する大径な部分１１４０と、その大径なピス
トン支持部１１４０の一端から延び、ヘッド部１１２ｈ
を貫通する小径ロッド部１１４１とからなる。シリンダ
本体１１２のヘッド部１１２ｈから外部へ延びる小径ロ
ッド部１１４１の外側の端部には、義足の大腿部材に連
結するためのラグ１１４２がある。大径なピストン支持
部１１４０は、ピストン１１３を貫いてピストン１１３
の前後に延びている。ピストン支持部１１４０は、ピス
トン１１３からヘッド側およびボトム側に延びる２つの
凸部１１４０ｈおよび１１４０ｂを含む。それら２つの
凸部１１４０ｈおよび１１４０ｂの外径は同じであり、
その高さもほぼ同じである。
【００１７】次に、シリンダ本体１１２のヘッド部１１
２ｈおよびボトム部１１２ｂに注目されたい。ヘッド部
１１２ｈには、ヘッド部１１２ｈの軸線方向に沿って、
互いに径の異なる３つの孔がある。第１の孔は、シリン
ダチューブ１１２ｃの内部の孔１１２０に臨む開口部に
位置する大径孔１１２１であり、その大径孔１１２１に
隣り合う第２の孔は、大径孔１１２１よりも径が小さ
く、大径孔１１２１との間に段部を作る中径孔１１２２
であり、さらに、中径孔１１２２に続く第３の孔は、外
部に開口する小径孔１１２３である。これらの小径孔１
１２３、中径孔１１２２および大径孔１１２１は、軸線
を同一にしつつ全体としてヘッド部１１２ｈを貫通する
貫通孔となっている。
２ｈおよびボトム部１１２ｂに注目されたい。ヘッド部
１１２ｈには、ヘッド部１１２ｈの軸線方向に沿って、
互いに径の異なる３つの孔がある。第１の孔は、シリン
ダチューブ１１２ｃの内部の孔１１２０に臨む開口部に
位置する大径孔１１２１であり、その大径孔１１２１に
隣り合う第２の孔は、大径孔１１２１よりも径が小さ
く、大径孔１１２１との間に段部を作る中径孔１１２２
であり、さらに、中径孔１１２２に続く第３の孔は、外
部に開口する小径孔１１２３である。これらの小径孔１
１２３、中径孔１１２２および大径孔１１２１は、軸線
を同一にしつつ全体としてヘッド部１１２ｈを貫通する
貫通孔となっている。
【００１８】小径孔１１２３の部分には、ピストンロッ
ド１１４の小径ロッド部１１４１の外周をシールするた
めの第１のシール部材１５１がある。また、中径孔１１
２２と大径孔１１２１との間の段部上には、ピストンロ
ッド１１４の凸部１１４０ｈの外周をシールするための
第２のシール部材１５２がある。第２のシール部材１５
２は、ひざの伸展の終わり段階で、中径孔１１２２に入
り込む凸部１１４０ｈの外周をシールすることによっ
て、ピストン１１３に近接する凸部１１４０ｈ周りの室
８１１をクッション室として機能させる。クッション室
８１１の内部のエアは、ヘッド部１１２ｈに設けた絞り
通路８１３を通してのみ第２室８２側に流れるようにな
っている。絞り通路８１３には、外部から絞り開度を調
整可能なクッション調整ねじ８１４がある。また、第１
室８１側から第２室８２側へ向かうエアの流れを許すた
め、ピストンロッド１１４の内部には、第１の逆止弁９
１を含む第１の通路１０１がある。第１の通路１０１
は、ピストンロッド１１４の大径なピストン支持部１１
４０の中心を貫き、その一端はピストン支持部１１４０
の端面から第２室８２に開口し、他端は小径ロッド部１
１４１を径方向に横断するようにしてピストン支持部１
１４０の他方の端面近くに開口している。第１の逆止弁
９１が、弁体としてのボール９１ａ、ボール９１ａに閉
じ力を与える弁ばね９１ｂ、および弁ばね９１ｂの一端
を支持するねじ部材９１ｃを含むことは勿論である。こ
のようなクッション室８１１に関係する構成自体は、前
記したＵＳＰ５，４０５，４０７号が示す公知のものと
同様である。
ド１１４の小径ロッド部１１４１の外周をシールするた
めの第１のシール部材１５１がある。また、中径孔１１
２２と大径孔１１２１との間の段部上には、ピストンロ
ッド１１４の凸部１１４０ｈの外周をシールするための
第２のシール部材１５２がある。第２のシール部材１５
２は、ひざの伸展の終わり段階で、中径孔１１２２に入
り込む凸部１１４０ｈの外周をシールすることによっ
て、ピストン１１３に近接する凸部１１４０ｈ周りの室
８１１をクッション室として機能させる。クッション室
８１１の内部のエアは、ヘッド部１１２ｈに設けた絞り
通路８１３を通してのみ第２室８２側に流れるようにな
っている。絞り通路８１３には、外部から絞り開度を調
整可能なクッション調整ねじ８１４がある。また、第１
室８１側から第２室８２側へ向かうエアの流れを許すた
め、ピストンロッド１１４の内部には、第１の逆止弁９
１を含む第１の通路１０１がある。第１の通路１０１
は、ピストンロッド１１４の大径なピストン支持部１１
４０の中心を貫き、その一端はピストン支持部１１４０
の端面から第２室８２に開口し、他端は小径ロッド部１
１４１を径方向に横断するようにしてピストン支持部１
１４０の他方の端面近くに開口している。第１の逆止弁
９１が、弁体としてのボール９１ａ、ボール９１ａに閉
じ力を与える弁ばね９１ｂ、および弁ばね９１ｂの一端
を支持するねじ部材９１ｃを含むことは勿論である。こ
のようなクッション室８１１に関係する構成自体は、前
記したＵＳＰ５，４０５，４０７号が示す公知のものと
同様である。
【００１９】第１室８１側から第２室８２側にエアを流
すための第１の通路１０１に対し、その逆のエアの流
れ、つまり、第２室８２側から第１室８１側に向かうエ
アの流れを許すための別の通路がある。第１の通路１０
１がピストンロッド１１４に配置されているのに対し、
別の通路である第２の通路１０２は、シリンダ本体１１
２に配置されている。第２の通路１０２は、部分的に肉
厚となったシリンダチューブ１１２ｃの側壁の中を、ヘ
ッド側からボトム側へとシリンダ本体１１２の軸線と平
行に延びている。その第２の通路１０２は、ヘッド側で
はヘッド部１１２ｈの端面近くの開口１０２ａを通して
第１室８１に連絡し、ボトム側では、ボトム部１１２ｂ
に収納した第２の逆止弁９２および常時絞り弁１４０を
通して第２室８２側に連絡している。
すための第１の通路１０１に対し、その逆のエアの流
れ、つまり、第２室８２側から第１室８１側に向かうエ
アの流れを許すための別の通路がある。第１の通路１０
１がピストンロッド１１４に配置されているのに対し、
別の通路である第２の通路１０２は、シリンダ本体１１
２に配置されている。第２の通路１０２は、部分的に肉
厚となったシリンダチューブ１１２ｃの側壁の中を、ヘ
ッド側からボトム側へとシリンダ本体１１２の軸線と平
行に延びている。その第２の通路１０２は、ヘッド側で
はヘッド部１１２ｈの端面近くの開口１０２ａを通して
第１室８１に連絡し、ボトム側では、ボトム部１１２ｂ
に収納した第２の逆止弁９２および常時絞り弁１４０を
通して第２室８２側に連絡している。
【００２０】第２の通路１０２に対する第２の逆止弁９
２は、第２の通路１０２に対して直交するように設けた
孔の内部にあり、第１の逆止弁９１と同様、弁体として
のボール９２ａ、ボール９２ａに閉じ力を与える弁ばね
９２ｂ、および弁ばね９２ｂの一端を支持するねじ部材
９２ｃを備える。また、ねじ部材９２ｃは、通路として
の機能を得るために内部に断面形状がＴ字型の孔９２
ｄ、また、第２の逆止弁９２の組付けのために外部に臨
む頭の部分にドライバ溝９２ｅをそれぞれ含む。他方、
常時絞り弁１４０は、第２の通路１０２上、第２の逆止
弁９２と直列に接続されている。常時絞り弁１４０は、
シリンダ本体１１２のボトム部１１２ｂの下部に設けた
段付き孔１４５の内部に位置する。段付き孔１４５は、
弁座を含む小径孔１４５ａと小径孔１４５ａに比べて大
径な孔１４５ｂとからなる。大径な孔１４５ｂの側部
は、第２の逆止弁９２を内蔵する孔に連絡し、また、小
径孔１４５ａの一端は、シリンダ本体１１２の内部の第
２室８２に連絡する開口となっている。常時絞り弁１４
０は、一方の端部にテーパ部１４１ａ、他方の端部に筒
状のガイド部１４１ｂをもつ弁体１４１と、弁体１４１
のガイド部１４１ｂの外周にねじ結合するねじリング１
４２と、弁体１４１のガイド部１４１ｂにはまり合いつ
つ、弁体１４１およびねじリング１４２の外側を被うキ
ャップ１４３と、キャップ１４３−ねじリング１４２お
よびねじリング１４２−ボトム部１１２ｂの各接合面を
シールするためのＯ−リング１４４ａ，１４４ｂとを備
える。このような常時絞り弁１４０は、ねじリング１４
２と弁体１４１のガイド部１４１ｂとのねじ結合を利用
し、回転運動−直線運動の変換を行うことにより、弁体
１４１による絞り度合いあるいは開度を調整することが
できる。この常時絞り弁１４０は、第２の通路１０２上
にあって、その弁体１４１が第２室８２に通じる開口に
臨んでいるため、第２室８２から第１室８１に向かう流
れを常時制限することになる。この常時絞り弁１４０の
開口面積は、たとえば０．００８〜０．００９ｍｍ２に
設定される。
２は、第２の通路１０２に対して直交するように設けた
孔の内部にあり、第１の逆止弁９１と同様、弁体として
のボール９２ａ、ボール９２ａに閉じ力を与える弁ばね
９２ｂ、および弁ばね９２ｂの一端を支持するねじ部材
９２ｃを備える。また、ねじ部材９２ｃは、通路として
の機能を得るために内部に断面形状がＴ字型の孔９２
ｄ、また、第２の逆止弁９２の組付けのために外部に臨
む頭の部分にドライバ溝９２ｅをそれぞれ含む。他方、
常時絞り弁１４０は、第２の通路１０２上、第２の逆止
弁９２と直列に接続されている。常時絞り弁１４０は、
シリンダ本体１１２のボトム部１１２ｂの下部に設けた
段付き孔１４５の内部に位置する。段付き孔１４５は、
弁座を含む小径孔１４５ａと小径孔１４５ａに比べて大
径な孔１４５ｂとからなる。大径な孔１４５ｂの側部
は、第２の逆止弁９２を内蔵する孔に連絡し、また、小
径孔１４５ａの一端は、シリンダ本体１１２の内部の第
２室８２に連絡する開口となっている。常時絞り弁１４
０は、一方の端部にテーパ部１４１ａ、他方の端部に筒
状のガイド部１４１ｂをもつ弁体１４１と、弁体１４１
のガイド部１４１ｂの外周にねじ結合するねじリング１
４２と、弁体１４１のガイド部１４１ｂにはまり合いつ
つ、弁体１４１およびねじリング１４２の外側を被うキ
ャップ１４３と、キャップ１４３−ねじリング１４２お
よびねじリング１４２−ボトム部１１２ｂの各接合面を
シールするためのＯ−リング１４４ａ，１４４ｂとを備
える。このような常時絞り弁１４０は、ねじリング１４
２と弁体１４１のガイド部１４１ｂとのねじ結合を利用
し、回転運動−直線運動の変換を行うことにより、弁体
１４１による絞り度合いあるいは開度を調整することが
できる。この常時絞り弁１４０は、第２の通路１０２上
にあって、その弁体１４１が第２室８２に通じる開口に
臨んでいるため、第２室８２から第１室８１に向かう流
れを常時制限することになる。この常時絞り弁１４０の
開口面積は、たとえば０．００８〜０．００９ｍｍ２に
設定される。
【００２１】さて、この発明の第１の実施例であるエア
シリンダ装置１１０では、常時絞り弁１４０に面する第
２室８２の内部構造を第１室８１の側と同様にしてい
る。ボトム部１１２ｂには、シリンダチューブ１１２ｃ
の内部の孔１１２０に隣接し互いに連絡する形態で、ボ
トム部１１２ｂの軸線方向に沿って、互いに径の異なる
２つの孔がある。第１の孔は、シリンダチューブ１１２
ｃの内部の孔１１２０に臨む開口部に位置する大径孔１
１２５であり、その大径孔１１２５に隣り合う第２の孔
は、大径孔１１２５よりも径が小さく、大径孔１１２５
との間に段部を作る中径孔１１２７である。中径孔１１
２７および大径孔１１２５は、シリンダチューブ１１２
ｃの内部の孔１１２０と軸線を一にしている。中径孔１
１２７と大径孔１１２５との間の段部上には、ピストン
ロッド１１４の凸部１１４０ｂの外周をシールするため
のリップ型のシール部材１５５がある。シール部材１５
５は、ひざの屈曲角が所定の大きさを越える段階で、ピ
ストン支持部１１４０の凸部１１４０ｂの外周をシール
するためのものである。シール部材１５５が凸部１１４
０ｂの外周をシールする時点は、ひざの屈曲が大きくな
り、凸部１１４０ｂが凹部である中径孔１１２７の部分
に入り込む時点である。その時点は、ひざの屈曲角が５
０°（この角度は、通常の歩行速度における最大の屈曲
角度である。）を越える段階に相当する。こうした時点
については、ピストン支持部１１４０の凸部１１４０ｂ
の長さあるいはシール部材１５５の配置位置を変えるこ
とにより、容易に設定することができる。
シリンダ装置１１０では、常時絞り弁１４０に面する第
２室８２の内部構造を第１室８１の側と同様にしてい
る。ボトム部１１２ｂには、シリンダチューブ１１２ｃ
の内部の孔１１２０に隣接し互いに連絡する形態で、ボ
トム部１１２ｂの軸線方向に沿って、互いに径の異なる
２つの孔がある。第１の孔は、シリンダチューブ１１２
ｃの内部の孔１１２０に臨む開口部に位置する大径孔１
１２５であり、その大径孔１１２５に隣り合う第２の孔
は、大径孔１１２５よりも径が小さく、大径孔１１２５
との間に段部を作る中径孔１１２７である。中径孔１１
２７および大径孔１１２５は、シリンダチューブ１１２
ｃの内部の孔１１２０と軸線を一にしている。中径孔１
１２７と大径孔１１２５との間の段部上には、ピストン
ロッド１１４の凸部１１４０ｂの外周をシールするため
のリップ型のシール部材１５５がある。シール部材１５
５は、ひざの屈曲角が所定の大きさを越える段階で、ピ
ストン支持部１１４０の凸部１１４０ｂの外周をシール
するためのものである。シール部材１５５が凸部１１４
０ｂの外周をシールする時点は、ひざの屈曲が大きくな
り、凸部１１４０ｂが凹部である中径孔１１２７の部分
に入り込む時点である。その時点は、ひざの屈曲角が５
０°（この角度は、通常の歩行速度における最大の屈曲
角度である。）を越える段階に相当する。こうした時点
については、ピストン支持部１１４０の凸部１１４０ｂ
の長さあるいはシール部材１５５の配置位置を変えるこ
とにより、容易に設定することができる。
【００２２】別の観点からすると、シール部材１５５が
凸部１１４０ｂの外周をシールすることは、ボトム側の
第２室８２を二つの室に分割することを意味している。
分割に伴う一つの室は、シリンダチューブ１１２ｃの内
部にあって、ピストン１１３とシール部材１５５とによ
って区画される室８２１であり、もう一つの室は、中径
孔１１２７の内部に区画される室８２２である。中径孔
１１２７の底部には、常時絞り弁１４０に連絡する開口
があり、室８２２は、常時絞り弁１４０に連絡するため
の開口に臨む所定の室である。ボトム部１１２ｂには、
分割に伴う二つの室８２１と８２２とを連絡するため、
補助通路である絞り通路８２３がある。絞り通路８２３
は、シール部材１５５よりも径方向外側で室８２１に開
口し、中径孔１１２７の側面で中径孔１１２７に開口し
ている。絞り通路８２３の途中に、絞り弁であるねじ込
み式のニードル弁８２４がある。その絞り弁８２４の開
口面積は、通常、常時絞り弁１４０に比べて小さく、た
とえば０．００３〜０．００４ｍｍ２に設定される。ひ
ざの屈曲が小さく、第２室８２が分割される前の段階で
は、常時絞り弁１４０が第２室８２側の圧力を高め必要
なトルクを生じる。それに対し、ひざの屈曲が大きくな
り、第２室８２が分割された段階では、常時絞り弁１４
０が室８２２の内部の圧力を高め、また、絞り弁８２４
が室８２１の圧力を高めるように機能する。図１０は、
エアシリンダ装置１１０における圧力特性の一例であ
り、横軸にひざの屈曲角度、縦軸に第２室８２側に発生
する圧力あるいはそれに伴うトルクをそれぞれ示してい
る。その図１０の特性線図が示すように、エアシリンダ
装置１１０は、非常になめらかな特性を示す。
凸部１１４０ｂの外周をシールすることは、ボトム側の
第２室８２を二つの室に分割することを意味している。
分割に伴う一つの室は、シリンダチューブ１１２ｃの内
部にあって、ピストン１１３とシール部材１５５とによ
って区画される室８２１であり、もう一つの室は、中径
孔１１２７の内部に区画される室８２２である。中径孔
１１２７の底部には、常時絞り弁１４０に連絡する開口
があり、室８２２は、常時絞り弁１４０に連絡するため
の開口に臨む所定の室である。ボトム部１１２ｂには、
分割に伴う二つの室８２１と８２２とを連絡するため、
補助通路である絞り通路８２３がある。絞り通路８２３
は、シール部材１５５よりも径方向外側で室８２１に開
口し、中径孔１１２７の側面で中径孔１１２７に開口し
ている。絞り通路８２３の途中に、絞り弁であるねじ込
み式のニードル弁８２４がある。その絞り弁８２４の開
口面積は、通常、常時絞り弁１４０に比べて小さく、た
とえば０．００３〜０．００４ｍｍ２に設定される。ひ
ざの屈曲が小さく、第２室８２が分割される前の段階で
は、常時絞り弁１４０が第２室８２側の圧力を高め必要
なトルクを生じる。それに対し、ひざの屈曲が大きくな
り、第２室８２が分割された段階では、常時絞り弁１４
０が室８２２の内部の圧力を高め、また、絞り弁８２４
が室８２１の圧力を高めるように機能する。図１０は、
エアシリンダ装置１１０における圧力特性の一例であ
り、横軸にひざの屈曲角度、縦軸に第２室８２側に発生
する圧力あるいはそれに伴うトルクをそれぞれ示してい
る。その図１０の特性線図が示すように、エアシリンダ
装置１１０は、非常になめらかな特性を示す。
【００２３】
【第２の実施例】図１１〜図１３が、この発明の第２の
実施例であるエアシリンダ装置２１１０を示す。エアシ
リンダ装置２１１０では、シリンダ本体２１１２のピス
トン２１１３側に凹部２１２７を設け、その凹部２１２
７にはまり合う凸部２１４０をシリンダ本体２１１２の
ボトム部２１１２ｂ側に設けるようにしている。それに
応じて、第１室８１から第２室８２へ向かう流れを許す
第１の逆止弁９１を含む第１の通路２１０１をもう一つ
の連絡通路である第２の通路２１０２と同様、シリンダ
チューブ２１１２ｃの側壁の中に設けるようにしてい
る。第２の実施例のエアシリンダ装置２１１０でも、第
１の実施例の場合と同様、ひざの屈曲角度が小さい段階
では、常時絞り弁１４０が第２室８２側の圧力を高めて
いるが、所定の段階になったとき、第２室８２側が、二
つの室２８２１と２８２２に分離される結果、室２８２
１は常時絞り弁１４０によって、もう一つの室２８２２
は絞り弁８２４によって、それぞれ圧力が高まる。それ
により得る圧力特性は、前記した図１０と同様である。
エアシリンダ装置２１１０の別の特徴といえば、ヘッド
側の中径孔１１２２に入り込むピストン２１１３に同心
に凹部２１２７を設けているため、シリンダストローク
を大きくすることができること、さらに、分離に伴って
新たに区画される室２８２２の容量を大きくとることが
できるので、より十分な圧力上昇を図ることができるこ
とである。
実施例であるエアシリンダ装置２１１０を示す。エアシ
リンダ装置２１１０では、シリンダ本体２１１２のピス
トン２１１３側に凹部２１２７を設け、その凹部２１２
７にはまり合う凸部２１４０をシリンダ本体２１１２の
ボトム部２１１２ｂ側に設けるようにしている。それに
応じて、第１室８１から第２室８２へ向かう流れを許す
第１の逆止弁９１を含む第１の通路２１０１をもう一つ
の連絡通路である第２の通路２１０２と同様、シリンダ
チューブ２１１２ｃの側壁の中に設けるようにしてい
る。第２の実施例のエアシリンダ装置２１１０でも、第
１の実施例の場合と同様、ひざの屈曲角度が小さい段階
では、常時絞り弁１４０が第２室８２側の圧力を高めて
いるが、所定の段階になったとき、第２室８２側が、二
つの室２８２１と２８２２に分離される結果、室２８２
１は常時絞り弁１４０によって、もう一つの室２８２２
は絞り弁８２４によって、それぞれ圧力が高まる。それ
により得る圧力特性は、前記した図１０と同様である。
エアシリンダ装置２１１０の別の特徴といえば、ヘッド
側の中径孔１１２２に入り込むピストン２１１３に同心
に凹部２１２７を設けているため、シリンダストローク
を大きくすることができること、さらに、分離に伴って
新たに区画される室２８２２の容量を大きくとることが
できるので、より十分な圧力上昇を図ることができるこ
とである。
【００２４】
【第３の実施例】図１４〜図１６が、この発明の第３の
実施例であるエアシリンダ装置３１１０を示す。エアシ
リンダ装置３１１０は、ピストン３１１３側の凹部３１
２７とシリンダ本体３１１２のボトム部３１１２ｂ側の
凸部３１４０が互いにはまり合うこと、第１の通路３１
０１と第２の通路３１０２とがシリンダチューブ３１１
２ｃの側壁の中にあること、の点で第２の実施例の場合
と共通している。第２の実施例と異なる点は、分離によ
り区画される室が逆であり、分離により新たに区画され
る室３８２２は、ピストン３１１３の凹部３１２７の内
部に位置する。したがって、その新たに区画される室３
８２２が絞り弁８２４によって、また、凸部３１４０の
側周の室３８２１が常時絞り弁１４０によって、それぞ
れ圧力が高まる。なお、分離により区画される室が逆で
あるため、凸部３１４０の外周をシールするシール部材
１５５のリップが、第２の実施例とは方向が逆になって
いる。
実施例であるエアシリンダ装置３１１０を示す。エアシ
リンダ装置３１１０は、ピストン３１１３側の凹部３１
２７とシリンダ本体３１１２のボトム部３１１２ｂ側の
凸部３１４０が互いにはまり合うこと、第１の通路３１
０１と第２の通路３１０２とがシリンダチューブ３１１
２ｃの側壁の中にあること、の点で第２の実施例の場合
と共通している。第２の実施例と異なる点は、分離によ
り区画される室が逆であり、分離により新たに区画され
る室３８２２は、ピストン３１１３の凹部３１２７の内
部に位置する。したがって、その新たに区画される室３
８２２が絞り弁８２４によって、また、凸部３１４０の
側周の室３８２１が常時絞り弁１４０によって、それぞ
れ圧力が高まる。なお、分離により区画される室が逆で
あるため、凸部３１４０の外周をシールするシール部材
１５５のリップが、第２の実施例とは方向が逆になって
いる。
【００２５】
【第４の実施例】図１７〜図１９が、この発明の第４の
実施例であるエアシリンダ装置４１１０を示す。エアシ
リンダ装置４１１０では、絞り機能を３段階にわたって
変化させるようにしている。設計の基本的な考え方は、
第１の実施例の場合と同様である。ただ３段階の変化を
可能にするため、ここでは、ピストン支持部４１４０の
ボトム側に延びる凸部を小径な部分４１４０ｂと大径な
部分４１４０Ｂとの二つにし、それに応じて、シリンダ
本体４１１２のボトム部４１１２ｂに小径な凹部４１２
７ａと大径な凹部４１２７ｂとの二つを設けるようにし
ている。ひざの屈曲がある程度進むと、まず、小径な凸
部４１４０ｂが小径な凹部４１２７ａに入り込み、ピス
トン支持部４１４０の凸部の側周に新たな室４８２２ａ
が区画される。ついで、ひざがさらに大きく屈曲する
と、大径な凸部４１４０Ｂの側周にも新たな室４８２２
ｂが区画される。屈曲の当初の第２室８２に対する絞り
は常時絞り弁１４０であり、屈曲が進んだ段階で新たに
区画される室４８２２ａ，４８２２ｂに対する絞りは、
各室に応じて設けた各絞り弁４８２４ａおよび４８２４
ｂである。それらの絞り弁４８２４ａ，４８２４ｂにつ
いては、常時絞り弁１４０に比べて開口面積を小さく設
定するが、両絞り弁同士の開口面積については、同等に
することもできるし、一方を他方に比べて大きくするこ
ともできる。図２０がエアシリンダ装置４１１０におけ
る圧力特性の一例である。その図２０の特性線図が示す
ように、エアシリンダ装置４１１０は、さらに広い歩行
速度範囲に対し、なめらかな特性を提供する。
実施例であるエアシリンダ装置４１１０を示す。エアシ
リンダ装置４１１０では、絞り機能を３段階にわたって
変化させるようにしている。設計の基本的な考え方は、
第１の実施例の場合と同様である。ただ３段階の変化を
可能にするため、ここでは、ピストン支持部４１４０の
ボトム側に延びる凸部を小径な部分４１４０ｂと大径な
部分４１４０Ｂとの二つにし、それに応じて、シリンダ
本体４１１２のボトム部４１１２ｂに小径な凹部４１２
７ａと大径な凹部４１２７ｂとの二つを設けるようにし
ている。ひざの屈曲がある程度進むと、まず、小径な凸
部４１４０ｂが小径な凹部４１２７ａに入り込み、ピス
トン支持部４１４０の凸部の側周に新たな室４８２２ａ
が区画される。ついで、ひざがさらに大きく屈曲する
と、大径な凸部４１４０Ｂの側周にも新たな室４８２２
ｂが区画される。屈曲の当初の第２室８２に対する絞り
は常時絞り弁１４０であり、屈曲が進んだ段階で新たに
区画される室４８２２ａ，４８２２ｂに対する絞りは、
各室に応じて設けた各絞り弁４８２４ａおよび４８２４
ｂである。それらの絞り弁４８２４ａ，４８２４ｂにつ
いては、常時絞り弁１４０に比べて開口面積を小さく設
定するが、両絞り弁同士の開口面積については、同等に
することもできるし、一方を他方に比べて大きくするこ
ともできる。図２０がエアシリンダ装置４１１０におけ
る圧力特性の一例である。その図２０の特性線図が示す
ように、エアシリンダ装置４１１０は、さらに広い歩行
速度範囲に対し、なめらかな特性を提供する。
【図１】 この発明を多軸のひざ関節を備える義足に適
用した形態を示す図であり、ひざが伸展した状態を示す
図である。
用した形態を示す図であり、ひざが伸展した状態を示す
図である。
【図２】 図１の形態について、ひざが少し屈曲した状
態を示す図である。
態を示す図である。
【図３】 図１の形態について、ひざが最大に屈曲した
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図４】 この発明を単軸のひざ関節を備える義足に適
用した形態を示す図であり、ひざが伸展した状態を示す
図である。
用した形態を示す図であり、ひざが伸展した状態を示す
図である。
【図５】 図４の形態について、ひざが少し屈曲した状
態を示す図である。
態を示す図である。
【図６】 図４の形態について、ひざが最大に屈曲した
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図７】 この発明の第１の実施例を示す図であり、ひ
ざが伸展した状態を示す断面図である。
ざが伸展した状態を示す断面図である。
【図８】 図７の第１の実施例について、ひざが少し屈
曲した状態を示す図である。
曲した状態を示す図である。
【図９】 図７の第１の実施例について、ひざが最大に
屈曲した状態を示す図である。
屈曲した状態を示す図である。
【図１０】 第１の実施例の圧力特性を示す図である。
【図１１】 この発明の第２の実施例を示す図であり、
ひざが伸展した状態を示す断面図である。
ひざが伸展した状態を示す断面図である。
【図１２】 図１１の第１の実施例について、ひざが少
し屈曲した状態を示す図である。
し屈曲した状態を示す図である。
【図１３】 図１１の第１の実施例について、ひざが最
大に屈曲した状態を示す図である。
大に屈曲した状態を示す図である。
【図１４】 この発明の第３の実施例を示す図であり、
ひざが伸展した状態を示す断面図である。
ひざが伸展した状態を示す断面図である。
【図１５】 図１４の第３の実施例について、ひざが少
し屈曲した状態を示す図である。
し屈曲した状態を示す図である。
【図１６】 図１４の第３の実施例について、ひざが最
大に屈曲した状態を示す図である。
大に屈曲した状態を示す図である。
【図１７】 この発明の第４の実施例を示す図であり、
ひざが伸展した状態を示す断面図である。
ひざが伸展した状態を示す断面図である。
【図１８】 図１７の第４の実施例について、ひざが少
し屈曲した状態を示す図である。
し屈曲した状態を示す図である。
【図１９】 図１７の第４の実施例について、ひざが最
大に屈曲した状態を示す図である。
大に屈曲した状態を示す図である。
【図２０】 第４の実施例の圧力特性を示す図である。
１０，１０’，１１０，２１１０，３１１０，４１１０
エアシリンダ装置 １２，１１２，２１１２，３１１２，４１１２ シリン
ダ本体 ８１ 第１室 ８２ 第２室 ９１ 第１の逆止弁 ９２ 第２の逆止弁 １０１ 第１の通路 １０２ 第２の通路 １１３，２１１３，３１１３ ピストン １１４ ピストンロッド １１４０ｂ，２１４０，３１４０，４１４０ｂ，４１４
０Ｂ 凸部 １１２７，２１２７，３１２７，４１２７ａ，４１２７
ｂ 凹部 １４０ 常時絞り弁 １５５ シール部材 ８２３ 絞り通路（補助通路） ８２４，４８２４ａ，４８２４ｂ 絞り弁
エアシリンダ装置 １２，１１２，２１１２，３１１２，４１１２ シリン
ダ本体 ８１ 第１室 ８２ 第２室 ９１ 第１の逆止弁 ９２ 第２の逆止弁 １０１ 第１の通路 １０２ 第２の通路 １１３，２１１３，３１１３ ピストン １１４ ピストンロッド １１４０ｂ，２１４０，３１４０，４１４０ｂ，４１４
０Ｂ 凸部 １１２７，２１２７，３１２７，４１２７ａ，４１２７
ｂ 凹部 １４０ 常時絞り弁 １５５ シール部材 ８２３ 絞り通路（補助通路） ８２４，４８２４ａ，４８２４ｂ 絞り弁
フロントページの続き (72)発明者 奥田 正彦 兵庫県神戸市西区高塚台７丁目３番３号 株式会社ナブコ総合技術センター内 (72)発明者 白石 律夫 兵庫県神戸市中央区磯上通２丁目２番21号 株式会社ナブコ本社内 Ｆターム(参考） 3J069 AA14 CC11 DD50 EE10 4C097 AA07 BB02 CC01 CC18 CC20 TA06 TB08 TB13
Claims (10)
- 【請求項１】 ひざの屈曲および伸展を補助するための
義足用エアシリンダ装置において、筒型であり、一方の
端部がヘッド部によって閉じられ、他方の端部がボトム
部によって閉じられたシリンダ本体と、そのシリンダ本
体の内部にあって、その内部をヘッド側の第１室、ボト
ム側の第２室に区画するピストンと、一端がそのピスト
ンと一体であり、他端側が、義足と接続するために前記
シリンダ本体のヘッド側から外部へ延びるピストンロッ
ドと、前記第１室と前記第２室との間を連絡する通路で
あり、前記第１室から前記第２室へ向かう流れを許す第
１の逆止弁を含む第１の通路と、前記第１室と前記第２
室との間を連絡する別の通路であり、前記第２室から前
記第１室へ向かう流れを常時制限する常時絞り弁を含む
第２の通路とを備え、さらに、ひざが屈曲するときに前
記第２室の内部の圧力を高めるために、次の構成を備え
ることを特徴とする義足用エアシリンダ装置。 Ａ．前記シリンダ本体のボトム部およびそのボトム部に
対向する前記ピストンの一面に、互いにはまり合う凹部
あるいは凸部があり、ひざの屈曲角が増大するに応じ
て、前記ボトム側の第２室を、前記常時絞り弁に連絡す
るための開口に臨む所定の室を含めて、複数の室に分割
する分割手段。 Ｂ．前記分割手段によって分割された複数の室のうち、
前記所定の室を除く各室をそれぞれ絞り弁を通して前記
第１室に連絡する補助通路。 - 【請求項２】 前記補助通路の絞り弁は、前記所定の室
および前記常時絞り弁を通して前記第１室に連絡する、
請求項１のエアシリンダ装置。 - 【請求項３】 前記分割手段は、前記互いにはまり合う
凹部あるいは凸部の部分をシールするためのシール部材
を含む、請求項１のエアシリンダ装置。 - 【請求項４】 前記第２の通路が、前記分割された複数
の室を前記第１室の側に連絡する共通の通路となる、請
求項２のエアシリンダ装置。 - 【請求項５】 前記第２の通路は、前記常時絞り弁に加
えて、前記第２室から前記第１室へ向かう流れを許す第
２の逆止弁をさらに含む、請求項１あるいは２のエアシ
リンダ装置。 - 【請求項６】 前記常時絞り弁および前記絞り弁は、絞
り量が一定の固定の絞り弁である、請求項１あるいは２
のエアシリンダ装置。 - 【請求項７】 前記第２の通路が前記シリンダ本体に設
けられる、請求項１のエアシリンダ装置。 - 【請求項８】 前記第１の通路が、前記ピストンあるい
は前記シリンダ本体のいずれか一方に設けられる、請求
項７のエアシリンダ装置。 - 【請求項９】 前記所定の室の体積は、分割された複数
の室の残りの室の体積に比べて小さい、請求項１あるい
は２のエアシリンダ装置。 - 【請求項１０】 前記分割された複数の室は、前記ピス
トンの中心軸周りに同心的に配置される、請求項１ある
いは２のエアシリンダ装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32461499A JP3570619B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 義足用エアシリンダ装置 |
| US09/707,011 US6558430B1 (en) | 1999-11-15 | 2000-11-06 | Air-cylinder apparatus for prosthetic limb |
| EP00309975A EP1101461B1 (en) | 1999-11-15 | 2000-11-09 | Air-cylinder apparatus for prosthetic limb |
| TW089123951A TW537892B (en) | 1999-11-15 | 2000-11-13 | Air-cylinder apparatus for prosthetic limb |
| KR10-2000-0067439A KR100384758B1 (ko) | 1999-11-15 | 2000-11-14 | 의족용 에어실린더장치 |
| CNB001380672A CN1178631C (zh) | 1999-11-15 | 2000-11-15 | 假肢用气缸装置 |
| HK01107568A HK1036923A1 (en) | 1999-11-15 | 2001-10-30 | Air-cylinder apparatus for prosthetic limb. |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| CN (1) | CN1178631C (ja) |
| HK (1) | HK1036923A1 (ja) |
| TW (1) | TW537892B (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030094983A (ko) * | 2002-06-11 | 2003-12-18 | 라근팔 | 충격흡수용 실린더 |
| KR100576123B1 (ko) * | 1998-07-08 | 2006-10-24 | 재단법인 산재의료관리원 | 의지용 공압실린더 |
| JP2007252450A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Nabtesco Corp | 義足用エアシリンダ装置の内圧を確保する方法および装置 |
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