JP2002235785A - 膝関節用の油圧緩衝器 - Google Patents
膝関節用の油圧緩衝器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 緩衝装置を小型化するとともに、伸展時の歩
行フィーリングを向上しながら、大腿部と下腿部の最伸
展時の衝突を有効に防止すること。 【解決手段】 外筒２１内の底部に内筒２２を立設した
油圧緩衝器１０において、内筒２２の軸方向に、圧縮行
程時にピストン側油室３３Ｂをリザーバ室４１に連通
し、伸長行程時にロッド側油室３３Ａをリザーバ室４１
に連通するオリフィス流路７０を設けたもの。
行フィーリングを向上しながら、大腿部と下腿部の最伸
展時の衝突を有効に防止すること。 【解決手段】 外筒２１内の底部に内筒２２を立設した
油圧緩衝器１０において、内筒２２の軸方向に、圧縮行
程時にピストン側油室３３Ｂをリザーバ室４１に連通
し、伸長行程時にロッド側油室３３Ａをリザーバ室４１
に連通するオリフィス流路７０を設けたもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は義足やロボット脚等
の膝関節用の油圧緩衝器に関する。
の膝関節用の油圧緩衝器に関する。
【０００２】
【従来の技術】膝関節用の緩衝装置は、特許2849882に
記載の如く、膝の振り戻し行程（屈曲時）では圧縮行程
となり、膝の踏み出し行程（伸展時）では伸長行程とな
る。そして、この緩衝装置では、膝の振り戻し行程で、
膝の曲げ角度と歩行速度等の走行モードによって変動す
る下腿部の慣性力に基づく膝下の振り戻しエネルギを、
膝の一定の曲げ角度範囲においてスムースに減衰せし
め、次の踏み出し行程に際し下腿部を速やかに直立位置
に戻すことができるように、適度な減衰力を発生させる
必要がある。また、膝の踏み出し行程でも、下腿部の慣
性力に基づく膝下の踏み出しエネルギを、膝の一定の曲
げ角度範囲においてスムースに減衰せしめ、下腿部と大
腿部の最伸展時の衝突を防止するように、適度な減衰力
を発生させる必要がある。
記載の如く、膝の振り戻し行程（屈曲時）では圧縮行程
となり、膝の踏み出し行程（伸展時）では伸長行程とな
る。そして、この緩衝装置では、膝の振り戻し行程で、
膝の曲げ角度と歩行速度等の走行モードによって変動す
る下腿部の慣性力に基づく膝下の振り戻しエネルギを、
膝の一定の曲げ角度範囲においてスムースに減衰せし
め、次の踏み出し行程に際し下腿部を速やかに直立位置
に戻すことができるように、適度な減衰力を発生させる
必要がある。また、膝の踏み出し行程でも、下腿部の慣
性力に基づく膝下の踏み出しエネルギを、膝の一定の曲
げ角度範囲においてスムースに減衰せしめ、下腿部と大
腿部の最伸展時の衝突を防止するように、適度な減衰力
を発生させる必要がある。
【０００３】しかるに、特許2849882では、空圧シリン
ダにおいて、ロッド１３ａの最伸長時に、シリンダ５ａ
のロッド側油室１７ａをクッション室として利用し、下
腿部２の伸展の終端時における下腿部と大腿部の衝突を
緩和可能としている。
ダにおいて、ロッド１３ａの最伸長時に、シリンダ５ａ
のロッド側油室１７ａをクッション室として利用し、下
腿部２の伸展の終端時における下腿部と大腿部の衝突を
緩和可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ピストン部１２ａに
連設するボス部２２ａにヘッド室１６ａとロッド側室１
７ａを連通する通路１８ｂを設け、伸長行程時に開く逆
止弁１８ａをこの通路１８ｂに設けている。このため、
伸長行程の開始段階では減衰力を発生せず、伸長位置に
応じて伸側減衰力を徐々に大きくすることができないか
ら、伸展時の歩行フィーリングを良好にしながら下腿部
と大腿部の最伸展時の衝突を有効に防止することができ
ない。
連設するボス部２２ａにヘッド室１６ａとロッド側室１
７ａを連通する通路１８ｂを設け、伸長行程時に開く逆
止弁１８ａをこの通路１８ｂに設けている。このため、
伸長行程の開始段階では減衰力を発生せず、伸長位置に
応じて伸側減衰力を徐々に大きくすることができないか
ら、伸展時の歩行フィーリングを良好にしながら下腿部
と大腿部の最伸展時の衝突を有効に防止することができ
ない。
【０００５】作動流体として空気を用いていて大きな
減衰力を得ることができないから、緩衝装置が大型化す
る。
減衰力を得ることができないから、緩衝装置が大型化す
る。
【０００６】本発明の課題は、緩衝装置を小型化すると
ともに、伸展時の歩行フィーリングを向上しながら、大
腿部と下腿部の最伸展時の衝突を有効に防止することに
ある。
ともに、伸展時の歩行フィーリングを向上しながら、大
腿部と下腿部の最伸展時の衝突を有効に防止することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、揺動
自在に枢支される大腿部と下腿部との間に配設される膝
関節用の油圧緩衝器において、外筒内の底部に内筒を立
設し、前記外筒と内筒の開口側の端部を貫通して前記内
筒内にピストンロッドを摺動自在に挿入し、前記ピスト
ンロッドの先端部にピストンを設け、前記内筒内に前記
ピストンロッドが収容されるロッド側油室と前記ピスト
ンロッドが収容されないピストン側油室を区画し、前記
内筒と外筒との間に前記ピストン側油室と前記ロッド側
油室に連通し、内部に気体室を設けた可撓性の体積補償
部材を設けたリザーバ室を形成し、前記内筒の軸方向
に、圧縮行程時に前記ピストン側油室を前記リザーバ室
に連通し、伸長行程時に前記ロッド側油室を前記リザー
バ室に連通するオリフィス流路を設け、前記ピストン側
油室に伸長時に開く伸側チェック弁を設け、前記ロッド
側油室に圧縮時に開く圧側チェック弁を設けたものであ
る。
自在に枢支される大腿部と下腿部との間に配設される膝
関節用の油圧緩衝器において、外筒内の底部に内筒を立
設し、前記外筒と内筒の開口側の端部を貫通して前記内
筒内にピストンロッドを摺動自在に挿入し、前記ピスト
ンロッドの先端部にピストンを設け、前記内筒内に前記
ピストンロッドが収容されるロッド側油室と前記ピスト
ンロッドが収容されないピストン側油室を区画し、前記
内筒と外筒との間に前記ピストン側油室と前記ロッド側
油室に連通し、内部に気体室を設けた可撓性の体積補償
部材を設けたリザーバ室を形成し、前記内筒の軸方向
に、圧縮行程時に前記ピストン側油室を前記リザーバ室
に連通し、伸長行程時に前記ロッド側油室を前記リザー
バ室に連通するオリフィス流路を設け、前記ピストン側
油室に伸長時に開く伸側チェック弁を設け、前記ロッド
側油室に圧縮時に開く圧側チェック弁を設けたものであ
る。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て更に、前記ピストン側油室に、圧側減衰力調整装置
と、前記ピストン側油室と前記リザーバ室を常時連通す
る圧側オリフィスとを並列に設けたものである。
て更に、前記ピストン側油室に、圧側減衰力調整装置
と、前記ピストン側油室と前記リザーバ室を常時連通す
る圧側オリフィスとを並列に設けたものである。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において更に、前記ロッド側油室に、前記ロッド側油室
と前記リザーバ室を常時連通する伸側オリフィスを設け
たものである。
において更に、前記ロッド側油室に、前記ロッド側油室
と前記リザーバ室を常時連通する伸側オリフィスを設け
たものである。
【００１０】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かの発明において更に、前記内筒の軸方向に設けたオリ
フィス流路が複数のオリフィス孔からなるようにしたも
のである。
かの発明において更に、前記内筒の軸方向に設けたオリ
フィス流路が複数のオリフィス孔からなるようにしたも
のである。
【００１１】
【作用】請求項１の発明によれば下記〜の作用があ
る。 内筒の軸方向に設けたオリフィス流路により、伸長行
程時に、ピストンの側壁によりオリフィス流路を順次閉
塞し、ロッド側油室からの作動油の流出流路面積を次第
に減じ、伸側減衰力をピストンの位置に応じて増加させ
る位置依存性を具備させる。これにより、伸長行程の開
始段階から減衰力を発生させ、伸長位置に応じて伸側減
衰力を徐々に大きくすることができる。従って、下腿部
の伸展開始時には減衰力を小として下腿部を速やかに前
方に踏み出させて伸展時の歩行フィーリングを向上しな
がら徐々に減衰力を大きくし、大腿部と下腿部が一直線
となる伸展終端時には必要十分な減衰力を発生させて大
腿部と下腿部の衝突を防止する。
る。 内筒の軸方向に設けたオリフィス流路により、伸長行
程時に、ピストンの側壁によりオリフィス流路を順次閉
塞し、ロッド側油室からの作動油の流出流路面積を次第
に減じ、伸側減衰力をピストンの位置に応じて増加させ
る位置依存性を具備させる。これにより、伸長行程の開
始段階から減衰力を発生させ、伸長位置に応じて伸側減
衰力を徐々に大きくすることができる。従って、下腿部
の伸展開始時には減衰力を小として下腿部を速やかに前
方に踏み出させて伸展時の歩行フィーリングを向上しな
がら徐々に減衰力を大きくし、大腿部と下腿部が一直線
となる伸展終端時には必要十分な減衰力を発生させて大
腿部と下腿部の衝突を防止する。
【００１２】内筒の軸方向に設けたオリフィス流路に
より、圧縮行程時に、ピストンの側壁によりオリフィス
流路を順次閉塞し、ピストン側油室からの作動油の流出
流路面積を次第に減じ、圧側減衰力をピストンの位置に
応じて増加させる位置依存性を具備させる。これによ
り、圧縮位置に応じて圧側減衰力を徐々に大きくし、下
腿部が後方へ過大に揺動することを防止できる。
より、圧縮行程時に、ピストンの側壁によりオリフィス
流路を順次閉塞し、ピストン側油室からの作動油の流出
流路面積を次第に減じ、圧側減衰力をピストンの位置に
応じて増加させる位置依存性を具備させる。これによ
り、圧縮位置に応じて圧側減衰力を徐々に大きくし、下
腿部が後方へ過大に揺動することを防止できる。
【００１３】油を作動流体とするから、大きな減衰力
を得ることができ、緩衝装置を小型化できる。
を得ることができ、緩衝装置を小型化できる。
【００１４】請求項２の発明によれば下記の作用があ
る。 ピストン側油室をリザーバ室に常時連通する圧側オリ
フィスを設けたから、圧側減衰力調整装置の全閉時に
も、圧側オリフィスが安全弁として働き、圧縮行程をロ
ックすることがない。
る。 ピストン側油室をリザーバ室に常時連通する圧側オリ
フィスを設けたから、圧側減衰力調整装置の全閉時に
も、圧側オリフィスが安全弁として働き、圧縮行程をロ
ックすることがない。
【００１５】請求項３の発明によれば下記の作用があ
る。 ロッド側油室をリザーバ室に常時連通する伸側オリフ
ィスを設けたから、伸側オリフィスが最伸長時の減衰力
を発生させ、大腿部と下腿部の衝突を確実に防止する。
る。 ロッド側油室をリザーバ室に常時連通する伸側オリフ
ィスを設けたから、伸側オリフィスが最伸長時の減衰力
を発生させ、大腿部と下腿部の衝突を確実に防止する。
【００１６】請求項４の発明によれば下記の作用があ
る。 複数のオリフィス孔によりオリフィス流路を形成した
から、伸側減衰力と圧側減衰力をピストンの位置に応じ
て増加させる位置依存性を具備させることができる。
る。 複数のオリフィス孔によりオリフィス流路を形成した
から、伸側減衰力と圧側減衰力をピストンの位置に応じ
て増加させる位置依存性を具備させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は義足の歩行状態を示す模式
図、図２は油圧緩衝器を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）
は伸側チェック弁と圧側オリフィスを示す断面図、図３
は内筒を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は断面図、図４
は隔壁部材を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、
図５はニードル弁を示し、（Ａ）は半断面図、（Ｂ）は
平面図、図６は係合板を示す平面図である。
図、図２は油圧緩衝器を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）
は伸側チェック弁と圧側オリフィスを示す断面図、図３
は内筒を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は断面図、図４
は隔壁部材を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、
図５はニードル弁を示し、（Ａ）は半断面図、（Ｂ）は
平面図、図６は係合板を示す平面図である。
【００１８】義足１は、図１に示す如く、脚を大腿部で
切断された膝のない人に供されるものであり、大腿部の
切断端が挿入される大腿ソケット部２に枢軸４を介して
下腿部３を揺動自在に結合するとともに、大腿ソケット
部２と下腿部３の間に膝関節用油圧緩衝器１０を介装し
たものである。義足１は、大腿ソケット部２と下腿部３
の中心軸を同一軸上に設定した直立状態で、その中心軸
の後方に枢軸４を配置し、油圧緩衝器１０の上取付部材
１１を枢軸４の更に後方で軸１１Ａにより大腿ソケット
部２に枢着し、油圧緩衝器１０の下取付部材１２をその
中心軸の前方で軸１２Ａにより下腿部３に枢着してい
る。義足１の大腿ソケット部２、下腿部３に対する油圧
緩衝器１０の取付姿勢は、油圧緩衝器１０のピストンロ
ッド３１の側を大腿ソケット部２に結合するものに限ら
ず、ピストンロッド３１の側を下腿部３に結合するよう
に天地逆にしても良い。
切断された膝のない人に供されるものであり、大腿部の
切断端が挿入される大腿ソケット部２に枢軸４を介して
下腿部３を揺動自在に結合するとともに、大腿ソケット
部２と下腿部３の間に膝関節用油圧緩衝器１０を介装し
たものである。義足１は、大腿ソケット部２と下腿部３
の中心軸を同一軸上に設定した直立状態で、その中心軸
の後方に枢軸４を配置し、油圧緩衝器１０の上取付部材
１１を枢軸４の更に後方で軸１１Ａにより大腿ソケット
部２に枢着し、油圧緩衝器１０の下取付部材１２をその
中心軸の前方で軸１２Ａにより下腿部３に枢着してい
る。義足１の大腿ソケット部２、下腿部３に対する油圧
緩衝器１０の取付姿勢は、油圧緩衝器１０のピストンロ
ッド３１の側を大腿ソケット部２に結合するものに限ら
ず、ピストンロッド３１の側を下腿部３に結合するよう
に天地逆にしても良い。
【００１９】油圧緩衝器１０は、図２に示す如く、外筒
２１の内部の同一軸上に内筒２２を立設した複筒式であ
り、外筒２１の一端開口から順に係合板２３、隔壁部材
２４、内筒２２、ヘッドカバー２５、オイルシール２６
を挿入し、それらを外筒２１の他端段差部２１Ａと一端
かしめ部２１Ｂにより挟圧固定化する。
２１の内部の同一軸上に内筒２２を立設した複筒式であ
り、外筒２１の一端開口から順に係合板２３、隔壁部材
２４、内筒２２、ヘッドカバー２５、オイルシール２６
を挿入し、それらを外筒２１の他端段差部２１Ａと一端
かしめ部２１Ｂにより挟圧固定化する。
【００２０】油圧緩衝器１０は、外筒２１と内筒２２の
一端側を封止するヘッドカバー２５を貫通して内筒２２
の内部に挿入されるピストンロッド３１を備え、ピスト
ンロッド３１の先端部に固定されるピストン３２をその
外周のピストンリングを介して内筒２２の内部に摺動自
在に設け、内筒２２の内部にピストンロッド３１が収容
されるロッド側油室３３Ａと、ピストンロッド３１が収
容されないピストン側油室３３Ｂを区画し、油室３３
Ａ、３３Ｂに作動油を充満している。ピストンロッド３
１は、内筒２２への挿入端の段差部にピストン３２を組
付け、これをピストンボルト３４でピストンロッド３１
に固定する。
一端側を封止するヘッドカバー２５を貫通して内筒２２
の内部に挿入されるピストンロッド３１を備え、ピスト
ンロッド３１の先端部に固定されるピストン３２をその
外周のピストンリングを介して内筒２２の内部に摺動自
在に設け、内筒２２の内部にピストンロッド３１が収容
されるロッド側油室３３Ａと、ピストンロッド３１が収
容されないピストン側油室３３Ｂを区画し、油室３３
Ａ、３３Ｂに作動油を充満している。ピストンロッド３
１は、内筒２２への挿入端の段差部にピストン３２を組
付け、これをピストンボルト３４でピストンロッド３１
に固定する。
【００２１】油圧緩衝器１０は、外筒２１と内筒２２の
間の環状空間をリザーバ室４１としている。リザーバ室
４１は油圧緩衝器１０の伸縮によってロッド側油室３３
Ａ、ピストン側油室３３Ｂに進入、退出するピストンロ
ッド３１のロッド体積分の作動油を、ロッド側油室３３
Ａ、ピストン側油室３３Ｂとの間で相互に移行可能とす
る。そして、油圧緩衝器１０は、リザーバ室４１の内部
に設けられ、気体室４２Ａを密封区画する可撓性の体積
補償部材４２を備える。体積補償部材４２は、内筒２２
の外周に接着固定され、独立した非貫通状（袋小路）の
気体室４２Ａを有する発泡ラバーにて構成される。油圧
緩衝器１０は、体積補償部材４２気体室４２Ａの膨張、
収縮により、ロッド側油室３３Ａ、ピストン側油室３３
Ｂに進入、退出するピストンロッド３１のロッド体積分
の作動油の体積補償と、作動油の油温変化による体積補
償とを行なう。体積補償部材４２は発泡ラバーにて気体
室４２Ａを構成することにより、油圧緩衝器１０の取付
姿勢が上下、横置きのいずれにあっても上述の体積補償
を営む。
間の環状空間をリザーバ室４１としている。リザーバ室
４１は油圧緩衝器１０の伸縮によってロッド側油室３３
Ａ、ピストン側油室３３Ｂに進入、退出するピストンロ
ッド３１のロッド体積分の作動油を、ロッド側油室３３
Ａ、ピストン側油室３３Ｂとの間で相互に移行可能とす
る。そして、油圧緩衝器１０は、リザーバ室４１の内部
に設けられ、気体室４２Ａを密封区画する可撓性の体積
補償部材４２を備える。体積補償部材４２は、内筒２２
の外周に接着固定され、独立した非貫通状（袋小路）の
気体室４２Ａを有する発泡ラバーにて構成される。油圧
緩衝器１０は、体積補償部材４２気体室４２Ａの膨張、
収縮により、ロッド側油室３３Ａ、ピストン側油室３３
Ｂに進入、退出するピストンロッド３１のロッド体積分
の作動油の体積補償と、作動油の油温変化による体積補
償とを行なう。体積補償部材４２は発泡ラバーにて気体
室４２Ａを構成することにより、油圧緩衝器１０の取付
姿勢が上下、横置きのいずれにあっても上述の体積補償
を営む。
【００２２】油圧緩衝器１０は、ピストン側油室３３Ｂ
の下端部に臨む内筒２２に前述の隔壁部材２４を設け、
この隔壁部材２４に伸側チェック弁４５を備えてピスト
ン側油室３３Ｂに連通する流路４６を有する（図４）。
伸側チェック弁４５は、ディスクバルブからなり、内筒
２２の内周に係着した止め輪４７により背面支持され、
圧縮時に閉じてピストン側油室３３Ｂからリザーバ室４
１への流れを阻止し、伸長時に開いてリザーバ室４１か
らピストン側油室３３Ｂへの流れを許す。また、伸側チ
ェック弁４５は、図２（Ｂ）に示す如く、流路４６の閉
塞面の一部を切り開いて、ピストン側油室３３Ｂをリザ
ーバ室４１に常時連通する圧側オリフィス４８を備え
る。
の下端部に臨む内筒２２に前述の隔壁部材２４を設け、
この隔壁部材２４に伸側チェック弁４５を備えてピスト
ン側油室３３Ｂに連通する流路４６を有する（図４）。
伸側チェック弁４５は、ディスクバルブからなり、内筒
２２の内周に係着した止め輪４７により背面支持され、
圧縮時に閉じてピストン側油室３３Ｂからリザーバ室４
１への流れを阻止し、伸長時に開いてリザーバ室４１か
らピストン側油室３３Ｂへの流れを許す。また、伸側チ
ェック弁４５は、図２（Ｂ）に示す如く、流路４６の閉
塞面の一部を切り開いて、ピストン側油室３３Ｂをリザ
ーバ室４１に常時連通する圧側オリフィス４８を備え
る。
【００２３】油圧緩衝器１０は、ロッド側油室３３Ａの
上端部に臨む内筒２２に前述のヘッドカバー２５を設
け、このヘッドカバー２５に圧側チェック弁５１を備え
てロッド側油室３３Ａに連通する流路５２を有する。圧
側チェック弁５１は、ボールバルブからなり、ヘッドカ
バー２５に係着した止め輪５３により背面支持され、伸
長時に閉じてロッド側油室３３Ａからリザーバ室４１へ
の流れを阻止し、圧縮時に開いてリザーバ室４１からロ
ッド側室３３Ａへの流れを許す。尚、ヘッドカバー２５
は、リザーバ室４１を流路５２へ連絡するための連絡孔
５６を備え、オイルシール２６との間に連絡室５７を形
成する。また、内筒２２の上端部には、ロッド側室３３
Ａをリザーバ室４１に常時連通する伸側オリフィス５５
を備える。
上端部に臨む内筒２２に前述のヘッドカバー２５を設
け、このヘッドカバー２５に圧側チェック弁５１を備え
てロッド側油室３３Ａに連通する流路５２を有する。圧
側チェック弁５１は、ボールバルブからなり、ヘッドカ
バー２５に係着した止め輪５３により背面支持され、伸
長時に閉じてロッド側油室３３Ａからリザーバ室４１へ
の流れを阻止し、圧縮時に開いてリザーバ室４１からロ
ッド側室３３Ａへの流れを許す。尚、ヘッドカバー２５
は、リザーバ室４１を流路５２へ連絡するための連絡孔
５６を備え、オイルシール２６との間に連絡室５７を形
成する。また、内筒２２の上端部には、ロッド側室３３
Ａをリザーバ室４１に常時連通する伸側オリフィス５５
を備える。
【００２４】油圧緩衝器１０は、圧側減衰力調整装置６
０を前述の圧側オリフィス４８と並列に設けるため、外
筒２１の他端側に蓋部材６１をＯリング６２を介して液
密に設け、外筒２１を蓋部材６１に対して相対回転可能
とする。油圧緩衝器１０は、ピストン側室３３Ｂとリザ
ーバ室４１を連通する流路６３を隔壁部材２４に設け、
この流路６３を開度調整してオリフィス孔６３Ａとして
用いるためのニードル弁６４（図５）を備える。ニード
ル弁６４は流路６３（オリフィス孔６３Ａ）に先端部を
臨み、下端部を蓋部材６１に螺合する。外筒２１に一体
回転可能に設けた係合板２３（図６）は、ニードル弁６
４の外周の二面巾部６４Ａをその異形孔状係合部２３Ａ
に軸方向には移動可能にかつ回転方向には係合可能に嵌
合し、外筒２１の回動によるニードル弁６４の軸方向移
動により、流路６３（オリフィス孔６３Ａ）の開度を調
整し、減衰力を調整する。係合板２３の外筒２１との一
体回転可能構造は、係合板２３を外筒２１に圧入する
他、係合板２３を隔壁部材２４、内筒２２、ヘッドカバ
ー２５、オイルシール２６とともに外筒２１に軸方向で
挟圧一体化することにより構成される。
０を前述の圧側オリフィス４８と並列に設けるため、外
筒２１の他端側に蓋部材６１をＯリング６２を介して液
密に設け、外筒２１を蓋部材６１に対して相対回転可能
とする。油圧緩衝器１０は、ピストン側室３３Ｂとリザ
ーバ室４１を連通する流路６３を隔壁部材２４に設け、
この流路６３を開度調整してオリフィス孔６３Ａとして
用いるためのニードル弁６４（図５）を備える。ニード
ル弁６４は流路６３（オリフィス孔６３Ａ）に先端部を
臨み、下端部を蓋部材６１に螺合する。外筒２１に一体
回転可能に設けた係合板２３（図６）は、ニードル弁６
４の外周の二面巾部６４Ａをその異形孔状係合部２３Ａ
に軸方向には移動可能にかつ回転方向には係合可能に嵌
合し、外筒２１の回動によるニードル弁６４の軸方向移
動により、流路６３（オリフィス孔６３Ａ）の開度を調
整し、減衰力を調整する。係合板２３の外筒２１との一
体回転可能構造は、係合板２３を外筒２１に圧入する
他、係合板２３を隔壁部材２４、内筒２２、ヘッドカバ
ー２５、オイルシール２６とともに外筒２１に軸方向で
挟圧一体化することにより構成される。
【００２５】油圧緩衝器１０は、内筒２２の側壁の軸方
向に沿う一定範囲で、義足１の大腿ソケット部２と下腿
部３が一直線をなす伸展終端位置Ａと、義足１の最大振
り戻し端位置Ｂに相当するピストン３２のストローク範
囲内にオリフィス流路７０を形成してある（図２、図
３）。オリフィス流路７０は、圧縮行程時にピストン側
油室３３Ｂをリザーバ室４１に連通可能とし、伸長行程
時にロッド側油室３３Ａをリザーバ室４１に連通可能と
するように、ピストンロッド３１の伸縮時にピストン３
２の側壁により順次閉塞される。オリフィス流路７０
は、具体的には、上述の伸展終端位置Ａと最大振り戻し
端位置Ｂに相当するピストン３２の停留位置から所定の
間隔をおいた、所定の範囲内の複数位置に設けられた複
数のオリフィス孔（小径孔７１、中径孔７２、大径孔７
３）により形成される。
向に沿う一定範囲で、義足１の大腿ソケット部２と下腿
部３が一直線をなす伸展終端位置Ａと、義足１の最大振
り戻し端位置Ｂに相当するピストン３２のストローク範
囲内にオリフィス流路７０を形成してある（図２、図
３）。オリフィス流路７０は、圧縮行程時にピストン側
油室３３Ｂをリザーバ室４１に連通可能とし、伸長行程
時にロッド側油室３３Ａをリザーバ室４１に連通可能と
するように、ピストンロッド３１の伸縮時にピストン３
２の側壁により順次閉塞される。オリフィス流路７０
は、具体的には、上述の伸展終端位置Ａと最大振り戻し
端位置Ｂに相当するピストン３２の停留位置から所定の
間隔をおいた、所定の範囲内の複数位置に設けられた複
数のオリフィス孔（小径孔７１、中径孔７２、大径孔７
３）により形成される。
【００２６】尚、オリフィス流路７０は、内筒２２の側
壁の所定の範囲内に設けられる長孔により形成されても
良い。
壁の所定の範囲内に設けられる長孔により形成されても
良い。
【００２７】尚、油圧緩衝器１０は、ピストンロッド３
１の端部に上取付部材１１を、蓋部材６１の外端部に下
取付部材１２を設け、これらの取付部材１１、１２を油
圧緩衝器１０の単一軸線上に設けてある。
１の端部に上取付部材１１を、蓋部材６１の外端部に下
取付部材１２を設け、これらの取付部材１１、１２を油
圧緩衝器１０の単一軸線上に設けてある。
【００２８】義足１の油圧緩衝器１０は以下の如く動作
する。義足１にあっては、義足１の一方の脚に着目した
とき、一方の脚の踵が地についてから再び地につくまで
の１サイクルの間で、(a)踵が接地状態から爪先が地面
から離れる直前までの立脚相（図１（Ａ）〜（Ｂ））で
は、大腿ソケット部２と下腿部３がほぼ一直線になって
いて油圧緩衝器１０は最大伸長状態を保ち、(b)爪先が
地面から離れ、踵が接地するまでの遊脚相（図１（Ｂ）
〜（Ｃ）〜（Ｄ）〜（Ｃ）〜（Ｂ））では、下腿部３が
振り戻し行程で大腿ソケット部２に対して枢軸４を中心
に一旦後方へ揺動した後、続く踏み出し行程で前方へ揺
動されて大腿ソケット部に対して再びほぼ一直線とな
り、油圧緩衝器１０は伸長状態から圧縮状態に至り、続
いて伸長状態となる。そして、油圧緩衝器１０は、膝の
振り戻し行程（屈曲時）で下記(1)の圧縮行程となり、
膝の踏み出し行程（伸長時）で下記(2)の伸長行程とな
る。
する。義足１にあっては、義足１の一方の脚に着目した
とき、一方の脚の踵が地についてから再び地につくまで
の１サイクルの間で、(a)踵が接地状態から爪先が地面
から離れる直前までの立脚相（図１（Ａ）〜（Ｂ））で
は、大腿ソケット部２と下腿部３がほぼ一直線になって
いて油圧緩衝器１０は最大伸長状態を保ち、(b)爪先が
地面から離れ、踵が接地するまでの遊脚相（図１（Ｂ）
〜（Ｃ）〜（Ｄ）〜（Ｃ）〜（Ｂ））では、下腿部３が
振り戻し行程で大腿ソケット部２に対して枢軸４を中心
に一旦後方へ揺動した後、続く踏み出し行程で前方へ揺
動されて大腿ソケット部に対して再びほぼ一直線とな
り、油圧緩衝器１０は伸長状態から圧縮状態に至り、続
いて伸長状態となる。そして、油圧緩衝器１０は、膝の
振り戻し行程（屈曲時）で下記(1)の圧縮行程となり、
膝の踏み出し行程（伸長時）で下記(2)の伸長行程とな
る。
【００２９】(1)圧縮行程（義足１の振り戻し行程） 油圧緩衝器１０の圧縮行程では、ピストン３２により
圧縮されるピストン側油室３３Ｂの油が、隔壁部材２４
の伸側チェック弁４５に設けた圧側オリフィス４８を経
由してリザーバ室４１に移動するとともに、ニードル弁
６４により開度調整された可変オリフィス孔６３Ａ、ピ
ストン３２により順次閉塞されるオリフィス流路７０
（オリフィス孔７１〜７３）を経由してリザーバ室４１
に移行し、適度な減衰力を得る。
圧縮されるピストン側油室３３Ｂの油が、隔壁部材２４
の伸側チェック弁４５に設けた圧側オリフィス４８を経
由してリザーバ室４１に移動するとともに、ニードル弁
６４により開度調整された可変オリフィス孔６３Ａ、ピ
ストン３２により順次閉塞されるオリフィス流路７０
（オリフィス孔７１〜７３）を経由してリザーバ室４１
に移行し、適度な減衰力を得る。
【００３０】ピストン３２がオリフィス孔７１〜７３
を順次閉塞することにより、ピストン３２の位置に依存
する減衰力が得られる。
を順次閉塞することにより、ピストン３２の位置に依存
する減衰力が得られる。
【００３１】ニードル弁６４がオリフィス孔６３Ａを
全閉することがあっても、圧側オリフィス４８により、
油圧緩衝器１０の伸縮をロックしない。
全閉することがあっても、圧側オリフィス４８により、
油圧緩衝器１０の伸縮をロックしない。
【００３２】ロッド側油室３３Ａ、ピストン側油室３
３Ｂへ進入するピストンロッド３１のロッド体積分の作
動油は、リザーバ室４１へ排出されて体積補償部材４２
により吸収される。
３Ｂへ進入するピストンロッド３１のロッド体積分の作
動油は、リザーバ室４１へ排出されて体積補償部材４２
により吸収される。
【００３３】(2)伸長行程（義足１の踏み出し行程） 油圧緩衝器１０の伸長行程では、ピストン３２により
圧縮されるロッド側油室３３Ａの油が、内筒２２の伸側
オリフィス５５を経由してリザーバ室４１に移行すると
ともに、ピストン３２により順次閉塞されるオリフィス
流路７０（オリフィス孔７１〜７３）を経由してリザー
バ室４１に移行し、適度な減衰力を得る。
圧縮されるロッド側油室３３Ａの油が、内筒２２の伸側
オリフィス５５を経由してリザーバ室４１に移行すると
ともに、ピストン３２により順次閉塞されるオリフィス
流路７０（オリフィス孔７１〜７３）を経由してリザー
バ室４１に移行し、適度な減衰力を得る。
【００３４】ピストン３２がオリフィス孔７１〜７３
を順次閉塞することにより、ピストン３２の位置に依存
する減衰力が得られる。
を順次閉塞することにより、ピストン３２の位置に依存
する減衰力が得られる。
【００３５】ロッド側油室３３Ａ、ピストン側油室３
３Ｂから退出するピストンロッド３１のロッド体積分の
作動油は、リザーバ室４１の体積補償部材４２から補給
される。
３Ｂから退出するピストンロッド３１のロッド体積分の
作動油は、リザーバ室４１の体積補償部材４２から補給
される。
【００３６】油圧緩衝器１０は、上述(b)の遊脚相の振
り戻し行程で、下腿部３がその慣性力により必要以上に
振り戻されると（構造上180度付近まで曲がる）、次の
踏み出し時に戻らなくなる。これを回避するため、油圧
緩衝器１０では、上述(1)の圧縮行程で位置依存性のあ
る減衰力が作用し、振り戻し始めは下腿部３をスムース
に屈曲開始し、常に適正位置で下腿部３を制止し、次の
踏み出し行程に移行可能とする。このとき、圧側オリフ
ィス４８、可変オリフィス孔６３Ａ、オリフィス孔７１
〜７３の二乗孔に基づく速度依存性のある減衰力によ
り、歩行速度に対応しながら、振り戻しエネルギを吸収
するものとなる。そして、踏み出し行程に入るときに
は、上述(2)の伸長行程で位置依存性のある減衰力が作
用し、踏み出し始めは減衰力を小として下腿部３を速や
かに前方に踏み出し可能としながら、大腿ソケット部２
と下腿部３が一直線となる伸展終端時には大きな減衰力
を発生させて大腿ソケット部２と下腿部３の衝突を防止
し、上述(a)の立脚相に移行することができる。このと
き、伸側オリフィス５５、オリフィス孔７１〜７３の二
乗孔に基づく速度依存性のある減衰力により、歩行速度
に対応しながら、踏み出しエネルギを吸収するものとな
る。
り戻し行程で、下腿部３がその慣性力により必要以上に
振り戻されると（構造上180度付近まで曲がる）、次の
踏み出し時に戻らなくなる。これを回避するため、油圧
緩衝器１０では、上述(1)の圧縮行程で位置依存性のあ
る減衰力が作用し、振り戻し始めは下腿部３をスムース
に屈曲開始し、常に適正位置で下腿部３を制止し、次の
踏み出し行程に移行可能とする。このとき、圧側オリフ
ィス４８、可変オリフィス孔６３Ａ、オリフィス孔７１
〜７３の二乗孔に基づく速度依存性のある減衰力によ
り、歩行速度に対応しながら、振り戻しエネルギを吸収
するものとなる。そして、踏み出し行程に入るときに
は、上述(2)の伸長行程で位置依存性のある減衰力が作
用し、踏み出し始めは減衰力を小として下腿部３を速や
かに前方に踏み出し可能としながら、大腿ソケット部２
と下腿部３が一直線となる伸展終端時には大きな減衰力
を発生させて大腿ソケット部２と下腿部３の衝突を防止
し、上述(a)の立脚相に移行することができる。このと
き、伸側オリフィス５５、オリフィス孔７１〜７３の二
乗孔に基づく速度依存性のある減衰力により、歩行速度
に対応しながら、踏み出しエネルギを吸収するものとな
る。
【００３７】本実施形態によれば、以下の作用がある。 内筒２２の軸方向に設けたオリフィス流路７０によ
り、伸長行程時に、ピストン３２の側壁によりオリフィ
ス流路７０を順次閉塞し、ロッド側油室３３Ａからの作
動油の流出流路面積を次第に減じ、伸側減衰力をピスト
ン３２の位置に応じて増加させる位置依存性を具備させ
る。これにより、伸長行程の開始段階から減衰力を発生
させ、伸長位置に応じて伸側減衰力を徐々に大きくする
ことができる。従って、下腿部３の伸展開始時には減衰
力を小として下腿部３を速やかに前方に踏み出させて伸
展時の歩行フィーリングを向上しながら徐々に減衰力を
大きくし、大腿ソケット部２と下腿部３が一直線となる
伸展終端時には必要十分な減衰力を発生させて大腿ソケ
ット部２と下腿部３の衝突を防止する。
り、伸長行程時に、ピストン３２の側壁によりオリフィ
ス流路７０を順次閉塞し、ロッド側油室３３Ａからの作
動油の流出流路面積を次第に減じ、伸側減衰力をピスト
ン３２の位置に応じて増加させる位置依存性を具備させ
る。これにより、伸長行程の開始段階から減衰力を発生
させ、伸長位置に応じて伸側減衰力を徐々に大きくする
ことができる。従って、下腿部３の伸展開始時には減衰
力を小として下腿部３を速やかに前方に踏み出させて伸
展時の歩行フィーリングを向上しながら徐々に減衰力を
大きくし、大腿ソケット部２と下腿部３が一直線となる
伸展終端時には必要十分な減衰力を発生させて大腿ソケ
ット部２と下腿部３の衝突を防止する。
【００３８】内筒２２の軸方向に設けたオリフィス流
路７０により、圧縮行程時に、ピストン３２の側壁によ
りオリフィス流路７０を順次閉塞し、ピストン側油室３
３Ｂからの作動油の流出流路面積を次第に減じ、圧側減
衰力をピストン３２の位置に応じて増加させる位置依存
性を具備させる。これにより、圧縮位置に応じて圧側減
衰力を徐々に大きくし、下腿部３が後方へ過大に揺動す
ることを防止できる。
路７０により、圧縮行程時に、ピストン３２の側壁によ
りオリフィス流路７０を順次閉塞し、ピストン側油室３
３Ｂからの作動油の流出流路面積を次第に減じ、圧側減
衰力をピストン３２の位置に応じて増加させる位置依存
性を具備させる。これにより、圧縮位置に応じて圧側減
衰力を徐々に大きくし、下腿部３が後方へ過大に揺動す
ることを防止できる。
【００３９】油を作動流体とするから、大きな減衰力
を得ることができ、緩衝装置を小型化できる。
を得ることができ、緩衝装置を小型化できる。
【００４０】ピストン側油室３３Ｂをリザーバ室４１
に常時連通する圧側オリフィス４８を設けたから、圧側
減衰調整装置６０の全閉時にも、圧側オリフィス４８が
安全弁として働き、圧縮行程をロックすることがない。
に常時連通する圧側オリフィス４８を設けたから、圧側
減衰調整装置６０の全閉時にも、圧側オリフィス４８が
安全弁として働き、圧縮行程をロックすることがない。
【００４１】ロッド側油室３３Ａをリザーバ室４１に
常時連通する伸側オリフィス５５を設けたから、伸側オ
リフィス５５が最伸長時の減衰力を発生させ、大腿ソケ
ット部２と下腿部３の衝突を確実に防止する。
常時連通する伸側オリフィス５５を設けたから、伸側オ
リフィス５５が最伸長時の減衰力を発生させ、大腿ソケ
ット部２と下腿部３の衝突を確実に防止する。
【００４２】複数のオリフィス孔７１〜７３によりオ
リフィス流路７０を形成したから、伸側減衰力と圧側減
衰力をピストン３２の位置に応じて増加させる位置依存
性を具備させることができる。
リフィス流路７０を形成したから、伸側減衰力と圧側減
衰力をピストン３２の位置に応じて増加させる位置依存
性を具備させることができる。
【００４３】また、本実施形態では、油圧緩衝器１０を
片ロッド型とし、外筒２１と内筒２２の間にリザーバ室
４１を設けたから、軸方向長さを短くでき、義足１への
格納性が良い。
片ロッド型とし、外筒２１と内筒２２の間にリザーバ室
４１を設けたから、軸方向長さを短くでき、義足１への
格納性が良い。
【００４４】また、油圧緩衝器１０を片ロッド型とした
から、伸長時にオリフィス流路７０、伸側オリフィス５
５を通るロッド側油室３３Ａからリザーバ室４１への単
位ストロークあたりの流量が、圧縮時にオリフィス流路
７０、圧側オリフィス４８、可変オリフィス孔６３Ａを
通るピストン側油室３３Ｂからリザーバ室４１への単位
ストロークあたりの流量に比して、ピストンロッド３１
の断面積分少なくなり、伸長時と圧縮時で同一のオリフ
ィス流路７０を用いながら、オリフィス流路７０で生ず
る伸長時の減衰力を圧縮時の減衰力より小さくできる。
これにより、油圧緩衝器１０の伸長開始時に、下腿部３
を速やかに伸展開始させることができる等、歩行フィー
リングを向上できる。
から、伸長時にオリフィス流路７０、伸側オリフィス５
５を通るロッド側油室３３Ａからリザーバ室４１への単
位ストロークあたりの流量が、圧縮時にオリフィス流路
７０、圧側オリフィス４８、可変オリフィス孔６３Ａを
通るピストン側油室３３Ｂからリザーバ室４１への単位
ストロークあたりの流量に比して、ピストンロッド３１
の断面積分少なくなり、伸長時と圧縮時で同一のオリフ
ィス流路７０を用いながら、オリフィス流路７０で生ず
る伸長時の減衰力を圧縮時の減衰力より小さくできる。
これにより、油圧緩衝器１０の伸長開始時に、下腿部３
を速やかに伸展開始させることができる等、歩行フィー
リングを向上できる。
【００４５】また、伸側オリフィス５５のオリフィス径
を圧側オリフィス４８のオリフィス径より大きく設定す
ることにより、伸側オリフィス５５で生ずる伸長時の減
衰力（オリフィス流路７０が全部閉じた段階で、伸側オ
リフィス５５により例えば最大15〜20kg/mm２の伸側減
衰力を発生させる）を、圧側オリフィス４８で生ずる圧
縮時の減衰力（圧側減衰力調整装置６０の可変オリフィ
ス孔６３Ａを全閉にし、オリフィス流路７０が全部閉じ
た段階で、圧側オリフィス４８により例えば最大100 kg
/mm２の圧側減衰力を発生させる）より小さく設定でき
る。
を圧側オリフィス４８のオリフィス径より大きく設定す
ることにより、伸側オリフィス５５で生ずる伸長時の減
衰力（オリフィス流路７０が全部閉じた段階で、伸側オ
リフィス５５により例えば最大15〜20kg/mm２の伸側減
衰力を発生させる）を、圧側オリフィス４８で生ずる圧
縮時の減衰力（圧側減衰力調整装置６０の可変オリフィ
ス孔６３Ａを全閉にし、オリフィス流路７０が全部閉じ
た段階で、圧側オリフィス４８により例えば最大100 kg
/mm２の圧側減衰力を発生させる）より小さく設定でき
る。
【００４６】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、緩衝装置
を小型化するとともに、伸展時の歩行フィーリングを向
上しながら、大腿部と下腿部の最伸展時の衝突を有効に
防止することができる。
を小型化するとともに、伸展時の歩行フィーリングを向
上しながら、大腿部と下腿部の最伸展時の衝突を有効に
防止することができる。
【図１】図１は義足の歩行状態を示す模式図である。
【図２】図２は油圧緩衝器を示し、（Ａ）は断面図、
（Ｂ）は伸側チェック弁と圧側オリフィスを示す断面図
である。
（Ｂ）は伸側チェック弁と圧側オリフィスを示す断面図
である。
【図３】図３は内筒を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は
断面図である。
断面図である。
【図４】図４は隔壁部材を示し、（Ａ）は断面図、
（Ｂ）は平面図である。
（Ｂ）は平面図である。
【図５】図５はニードル弁を示し、（Ａ）は半断面図、
（Ｂ）は平面図である。
（Ｂ）は平面図である。
【図６】図６は係合板を示す平面図である。
２ 大腿ソケット部（大腿部） ３ 下腿部 １０ 油圧緩衝器 ２１ 外筒 ２２ 内筒 ３１ ピストンロッド ３２ ピストン ３３Ａ ロッド側油室 ３３Ｂ ピストン側油室 ４１ リザーバ室 ４２ 体積補償部材 ４２Ａ 気体室 ４５ 伸側チェック弁 ４８ 圧側オリフィス ５１ 圧側チェック弁 ５５ 伸側オリフィス ６０ 圧側減衰力調整装置 ７０ オリフィス流路 ７１〜７３ オリフィス孔
Claims (4)
- 【請求項１】 揺動自在に枢支される大腿部と下腿部と
の間に配設される膝関節用の油圧緩衝器において、 外筒内の底部に内筒を立設し、 前記外筒と内筒の開口側の端部を貫通して前記内筒内に
ピストンロッドを摺動自在に挿入し、 前記ピストンロッドの先端部にピストンを設け、前記内
筒内に前記ピストンロッドが収容されるロッド側油室と
前記ピストンロッドが収容されないピストン側油室を区
画し、 前記内筒と外筒との間に前記ピストン側油室と前記ロッ
ド側油室に連通し、内部に気体室を設けた可撓性の体積
補償部材を設けたリザーバ室を形成し、 前記内筒の軸方向に、圧縮行程時に前記ピストン側油室
を前記リザーバ室に連通し、伸長行程時に前記ロッド側
油室を前記リザーバ室に連通するオリフィス流路を設
け、 前記ピストン側油室に伸長時に開く伸側チェック弁を設
け、 前記ロッド側油室に圧縮時に開く圧側チェック弁を設け
たことを特徴とする膝関節用の油圧緩衝器。 - 【請求項２】 前記ピストン側油室に、圧側減衰力調整
装置と、前記ピストン側油室と前記リザーバ室を常時連
通する圧側オリフィスとを並列に設けた請求項１に記載
の膝関節用の油圧緩衝器。 - 【請求項３】 前記ロッド側油室に、前記ロッド側油室
と前記リザーバ室を常時連通する伸側オリフィスを設け
た請求項１又は２に記載の膝関節用の油圧緩衝器。 - 【請求項４】 前記内筒の軸方向に設けたオリフィス流
路が複数のオリフィス孔からなる請求項１〜３のいずれ
かに記載の膝関節用の油圧緩衝器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001031549A JP2002235785A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 膝関節用の油圧緩衝器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001031549A JP2002235785A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 膝関節用の油圧緩衝器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002235785A true JP2002235785A (ja) | 2002-08-23 |
Family
ID=18895621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001031549A Pending JP2002235785A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 膝関節用の油圧緩衝器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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