JPH06197917A - Cylinder for artificial leg - Google Patents

Cylinder for artificial leg

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Publication number
JPH06197917A
JPH06197917A JP35992792A JP35992792A JPH06197917A JP H06197917 A JPH06197917 A JP H06197917A JP 35992792 A JP35992792 A JP 35992792A JP 35992792 A JP35992792 A JP 35992792A JP H06197917 A JPH06197917 A JP H06197917A
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JP
Japan
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rod
side chamber
frame
inner hole
passage
Prior art date
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Pending
Application number
JP35992792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuichi Furuichi
保一 古市
Yoshihiro Kodama
義弘 児玉
Kazuo Nakatani
一雄 中谷
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Nabco Ltd
Original Assignee
Nabco Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a cylinder for an artificial leg having a cushion throttling mechanism capable of automatically adjusting a terminal impact corresponding to the shaking speed of a lower limb frame. CONSTITUTION:The cylinder is provided between the femur frame and lower limb frame both of which are connected in a freely shakable manner. In this cylinder, when the large diameter part 24 provided to a piston 12 is fitted in the inner hole 24 provided to a rod cover 14, the inner hole 24 and a head side chamber 16 are connected by a passage 18b through the check valve 18a provided in the large diameter part 24 and, further, a rod side chamber 17 and the inner hole 24 are connected by the passage 50 provided in the rod cover 14 and the opening area of the passage 50 is adjusted by the throttle 52 provided to the passage 50.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、大腿を切断された膝
の無い人の為の義足に用いる義足用シリンダに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a prosthesis cylinder used as a prosthesis for a person without a knee whose thigh has been cut.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、切断されて膝の無い人の為の義足
は、図4に示すように、大腿フレーム1に軸3で下腿フ
レーム2を揺動自在に取り付けると共に、前記大腿フレ
ーム1と下腿フレーム2との間に軸7及び軸6によって
シリンダ5を回動可能に設けた構成のものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 4, a prosthesis for a person who has been cut and has no knees has a lower leg frame 2 swingably attached to a thigh frame 1 by means of a shaft 3 as well as the thigh frame 1 described above. There is a structure in which a cylinder 5 is rotatably provided between the lower leg frame 2 by a shaft 7 and a shaft 6.

【0003】このシリンダ5は、図5に詳しく示すよう
に、スリーブ15の両端にヘッドカバー11とロッドカ
バー14とを固定して本体8を構成する。この本体8の
スリーブ15には、ロッド13の大径部22に固定した
ピストン12が摺動自在に嵌入し、ピストン12がスリ
ーブ15をヘッド側室16とロッド側室17とに分割す
る。前記ロッド13は、ロッドカバー14を貫通し本体
8の外部に突出するその先端に、図4の軸6が貫通する
穴を有する取付部6aを備えている。尚、ヘッドカバー
11の先端には、図4の軸7が貫通する取付部7aを有
する。
As shown in detail in FIG. 5, the cylinder 5 constitutes a main body 8 by fixing a head cover 11 and a rod cover 14 to both ends of a sleeve 15. The piston 12 fixed to the large diameter portion 22 of the rod 13 is slidably fitted into the sleeve 15 of the main body 8, and the piston 12 divides the sleeve 15 into a head side chamber 16 and a rod side chamber 17. The rod 13 is provided with a mounting portion 6a having a hole through which the shaft 6 of FIG. 4 penetrates at the tip thereof that penetrates the rod cover 14 and projects to the outside of the main body 8. The head cover 11 has a mounting portion 7a at the tip thereof, through which the shaft 7 of FIG. 4 penetrates.

【0004】ピストン12に固定されたロッド13の大
径部22は、ピストン12が下方に移動し、終端の近く
になると、ロッドカバー14に設けた内孔24に嵌入す
る構成であり、その内部に通路21eとこの通路21e
に平行に逆止弁18aを内設した通路18bを設けてあ
る。前記通路21eは、ロッド13の内部に設けたニー
ドル弁20aの先端が当接する弁座21fを有し、この
通路21eとニードル弁20aとで、絞り弁21aを構
成する。
The large-diameter portion 22 of the rod 13 fixed to the piston 12 is configured to be fitted into the inner hole 24 provided in the rod cover 14 when the piston 12 moves downward and nears the end thereof. 21e and this passage 21e
A passage 18b having a check valve 18a therein is provided parallel to the above. The passage 21e has a valve seat 21f with which the tip of a needle valve 20a provided inside the rod 13 abuts, and the passage 21e and the needle valve 20a constitute a throttle valve 21a.

【0005】前記ニードル弁20aは、ロッド13の内
部に摺動自在に設けてあり、その先端が、前記通路21
eの弁座21fに当接可能になっており、その下端は、
コンピューターによって制御されるモータ30に当接し
ている。ニードル弁20aは鍔31とロッド13の内孔
との間に設けたバネ32によって常時モータ30に当接
した構成にする事で、モータ30とニードル弁20aと
を連結している。このため、絞り弁21aは、モータ3
0の回転によりその開度の調整が行われる構成である。
The needle valve 20a is slidably provided inside the rod 13, and its tip is provided with the passage 21.
It can come into contact with the valve seat 21f of e, and its lower end is
It is in contact with a motor 30 controlled by a computer. The needle valve 20a connects the motor 30 and the needle valve 20a by constantly contacting the motor 30 with a spring 32 provided between the flange 31 and the inner hole of the rod 13. Therefore, the throttle valve 21a is connected to the motor 3
The configuration is such that the opening degree is adjusted by rotation of 0.

【0006】前記ロッド13の大径部22との連結部に
は、通路21bが設けてあり、この通路21bには、絞
り弁21aの弁座21fと逆止弁18aの通路18bが
開口する。この逆止弁18aはロッド側室17からヘッ
ド側室16方向を順方向とするものであるから、ピスト
ン12が図5の位置から下方向に移動しはじめ、大径部
22の先端が内孔24に嵌入する迄は、ロッド側室17
の空気がヘッド側室16へ自由に流通する。つまり、シ
リンダ5の伸張時の抵抗を軽くしている。
A passage 21b is provided in a connecting portion of the rod 13 with the large diameter portion 22, and a valve seat 21f of the throttle valve 21a and a passage 18b of the check valve 18a are opened in the passage 21b. Since this check valve 18a has the direction from the rod side chamber 17 to the head side chamber 16 as the forward direction, the piston 12 begins to move downward from the position of FIG. 5 and the tip of the large diameter portion 22 enters the inner hole 24. Until it is inserted, the rod side chamber 17
Is freely circulated to the head side chamber 16. That is, the resistance when the cylinder 5 is extended is reduced.

【0007】シリンダ5が伸張したときに、大径部22
が嵌入する内孔24には、内孔24のロッド側室17へ
の開口端にその断面がV字状のシール25を、その断面
のV字の開いた方をロッド側室17に向けて設けてあ
る。また、絞り27は、ロッドカバー14のロッド側室
17方向の端面に開口する通路27bの軸線と同一軸線
上に設けたニードル弁27aとで構成され、この絞り2
7の下端を、通路27cによって内孔24の下端に連結
してある。
When the cylinder 5 extends, the large diameter portion 22
A seal 25 having a V-shaped cross section is provided at the opening end of the inner hole 24 to the rod-side chamber 17, and the opening of the V-shaped cross-section is provided toward the rod-side chamber 17. is there. Further, the throttle 27 is constituted by a needle valve 27a provided on the same axis as the axis of the passage 27b opening at the end surface of the rod cover 14 in the direction of the rod side chamber 17, and the throttle 2
The lower end of 7 is connected to the lower end of the inner hole 24 by a passage 27c.

【0008】前記絞り27は、大径部22が内孔24の
開口端に設けたシール25に嵌入すると、ロッド側室1
7と内孔24との間が遮断されるが、ヘッド側室16は
逆止弁18aから通路18bを経て通路21bで構成さ
れる通路により内孔24に接続される。ロッド側室17
は、シール25がその断面のV字の開いた部分にロッド
側室17の圧力を受けるので、シール25のリップは大
径部22の表面に沿うことになる。このため、ロッド側
室17の空気は絞り27のみを介してヘッド側室16へ
流出するので、シリンダ5には、クッション作用を生じ
ることになる。
When the large-diameter portion 22 is fitted into the seal 25 provided at the opening end of the inner hole 24, the throttle 27 has the rod-side chamber 1
7, the head side chamber 16 is connected to the inner hole 24 by a passage constituted by the check valve 18a, the passage 18b and the passage 21b. Rod side chamber 17
Since the seal 25 receives the pressure of the rod-side chamber 17 in the V-shaped open portion of its cross section, the lip of the seal 25 follows the surface of the large diameter portion 22. Therefore, the air in the rod-side chamber 17 flows out to the head-side chamber 16 via only the throttle 27, so that the cylinder 5 has a cushioning action.

【0009】前記したシリンダ5の絞り弁21aは、ピ
ストン12が下端から上方に移動するとき、ヘッド側室
16の空気は、逆止弁18aが閉鎖するので、通路21
eから絞り弁21aを経て通路21bより内孔24へ流
出する。ピストン12の移動によるヘッド側室16の容
積の変化は内孔24の容積の変化より大きいので、ヘッ
ド側室16から内孔24へ流入する空気の量は内孔24
の容積より大きくなる。この分は、シール25のリップ
を押し上げてロッド側室17へ流入する。従って、ピス
トン12の作動速度は絞り弁21aの開度によって決ま
る。従って、この絞り弁21aの開度を、モータ30に
よって歩行速度にあわせて制御することで、義足を歩行
速度に応じて揺動させる。
In the throttle valve 21a of the cylinder 5 described above, when the piston 12 moves upward from the lower end, the check valve 18a closes the air in the head side chamber 16, so that the passage 21
From e through the throttle valve 21a, it flows out from the passage 21b to the inner hole 24. Since the change in the volume of the head side chamber 16 due to the movement of the piston 12 is larger than the change in the volume of the inner hole 24, the amount of air flowing from the head side chamber 16 into the inner hole 24 is equal to the inner hole 24.
Larger than the volume of. This portion pushes up the lip of the seal 25 and flows into the rod side chamber 17. Therefore, the operating speed of the piston 12 is determined by the opening degree of the throttle valve 21a. Therefore, by controlling the opening of the throttle valve 21a according to the walking speed by the motor 30, the artificial leg is swung according to the walking speed.

【0010】以上の構成を有する上記のシリンダ5を義
足に適用した時の作動について述べる。図6は、人が立
った状態から歩き始め、踵が地に付くまでの動きを示す
もので、人を線で表してある。この図6に於いて、a1
は頭部、a2は背、a3は腰、a4は膝、a5は踵、a
6は爪先を各々表す。1、2は前記した大腿フレーム、
下腿フレームである。
The operation when the above-described cylinder 5 having the above structure is applied to a prosthesis will be described. FIG. 6 shows a person moving from a standing state until the heel touches the ground, and the person is represented by a line. In FIG. 6, a1
Is head, a2 is back, a3 is waist, a4 is knee, a5 is heel, a
6 represents each toe. 1, 2 are the thigh frames described above,
The lower leg frame.

【0011】図6は、踵a5が接地してから再び接地す
る迄の状態を示すものであり、位置b1は踵a5が接地
した時を示し、位置c6は踵a5が再び接地する直前を
示すものであり、人の歩行する状態に於いてその足一本
のサイクルを位置b1から位置c6に分解して表したも
のである。図6に於いて、位置b1の踵a5が接地した
状態から位置b7の爪先a6が地表から離れる迄の間を
立脚相D1と称し、爪先a6が地上から離れ踵a5が接
地する迄の間を遊脚相D2と称す。人の歩行は、2本の
足の内一方が遊脚相D2の時他方は立脚相D1となり、
この立脚相D1と遊脚相D2とを交互に繰り返すことで
歩行が行われる。
FIG. 6 shows a state in which the heel a5 is grounded and then is again grounded. A position b1 shows a time when the heel a5 is grounded, and a position c6 shows a position immediately before the heel a5 is grounded again. In the walking state of a person, the cycle of one leg is decomposed and represented from the position b1 to the position c6. In FIG. 6, the period from the state where the heel a5 at the position b1 is in contact with the ground until the toe a6 at the position b7 is separated from the ground surface is called a stance phase D1, and the period until the toe a6 is separated from the ground and the heel a5 is grounded. This is called swing phase D2. In the walking of a person, when one of the two legs is in the swing phase D2, the other is in the stance phase D1,
Walking is performed by alternately repeating the standing phase D1 and the swing phase D2.

【0012】立脚相D1は、踵a5が接地した位置b1
から始まり、爪先a6が地上から離れる位置b7で終了
する。この位置b1では、大腿フレーム1と下腿フレー
ム2とは、ほぼ一直線状となり、背a2と頭部a1とが
踵a5よりやや後方に位置する。この位置b1から位置
b2、位置b3、を経て人が直立した状態の位置b4に
至る迄は、人体が踵a5を中心にして、大腿フレーム1
と下腿フレーム2とが一直線となった状態で回転し、位
置b4で爪先a6が接地するとほぼ同時に頭部a1から
踵a5迄がほぼ一直線状になる。人が直立した状態の位
置b4から位置b5、位置b6、位置b7に向う移動
は、頭部a1から踵a5迄がほぼ一直線状で全体に前方
へ傾斜し、位置b6当たりから、腰a3を中心に人の上
体を少しつづ起こすと共に、大腿フレーム1と下腿フレ
ーム2とが、爪先a6を中心に回転し続ける。この様に
して位置b5から位置b7迄は、大腿フレーム1と下腿
フレーム2とがほぼ一直線の状態で爪先a6を中心にし
て位置b7に至り立脚相D1が終了して遊脚相D2に移
る。
The stance phase D1 is a position b1 where the heel a5 is in contact with the ground.
It starts from and ends at a position b7 where the toe a6 is separated from the ground. At this position b1, the thigh frame 1 and the lower leg frame 2 are substantially in a straight line, and the back a2 and the head a1 are located slightly behind the heel a5. From the position b1 to the position b2, the position b3, and the position b4 where the person stands upright, the human body is centered around the heel a5 and the thigh frame 1
And the lower leg frame 2 rotate in a straight line, and when the toe a6 touches the ground at the position b4, the head a1 to the heel a5 become substantially straight at almost the same time. The movement of the person from the position b4 to the position b5, the position b6, and the position b7 in an upright state is that the head a1 to the heel a5 is almost in a straight line and inclines toward the front, and from the position b6 to the waist a3. The upper body of the person is slightly raised, and the thigh frame 1 and the lower thigh frame 2 continue to rotate around the toe a6. In this way, from the position b5 to the position b7, the thigh frame 1 and the crus frame 2 are in a substantially straight line, the position b7 is reached around the toe a6, the standing phase D1 is completed, and the free phase D2 is started.

【0013】遊脚相D2は、爪先a6が地上から離れる
位置c1から始まり、踵a5が接地する位置c6で終了
する。この位置c1からは、大腿フレーム1に対して下
腿フレーム2が膝a4を中心にして後方に回転し始め、
位置c3に至って大腿フレーム1と下腿フレーム2が最
大に折れ曲がる。そして、この位置c3から遊脚相D2
が終了する位置c6に至る迄は大腿フレーム1に対して
下腿フレーム2が前方に回転し、大腿フレーム1と下腿
フレーム2とが再びほぼ一直線状態になり、遊脚相D2
が終了し、立脚相D1へ移行する。
The free leg phase D2 starts at a position c1 where the toe a6 is separated from the ground and ends at a position c6 where the heel a5 is in contact with the ground. From this position c1, the lower leg frame 2 starts to rotate backward about the knee a4 with respect to the thigh frame 1,
At the position c3, the thigh frame 1 and the crus frame 2 are bent at maximum. Then, from this position c3, the swing phase D2
Until reaching the position c6, the lower leg frame 2 rotates forward with respect to the thigh frame 1, the thigh frame 1 and the lower leg frame 2 are in a substantially straight line state again, and the swing phase D2
Ends, and the phase shifts to the stance phase D1.

【0014】次に、図5に示したシリンダ5を使用した
義足で、図6に示した人の歩行時の作動を行う場合につ
いて述べる。図6において、立脚相D1の位置b1から
位置b6までは、大腿フレーム1と下腿フレーム2とが
ほぼ直線に伸びているので、シリンダ5のロッド13は
伸張した状態にある。この状態から、歩行が進行すると
位置b7から下腿フレーム2が大腿フレーム1の後方に
振り上げられはじめ、位置c3に達すると最大の屈曲と
なる。この位置b7では、ロッド13が伸張しているの
で、大径部22が内孔24の下端に達しており、位置b
7から位置c3に向かうに従って、ロッド13が縮小し
はじめる。
Next, a description will be given of a case where the artificial leg using the cylinder 5 shown in FIG. 5 is operated to walk the person as shown in FIG. In FIG. 6, from the position b1 to the position b6 of the stance phase D1, the thigh frame 1 and the lower thigh frame 2 extend in a substantially straight line, so that the rod 13 of the cylinder 5 is in an extended state. From this state, as the walking progresses, the lower leg frame 2 starts to be swung backward from the thigh frame 1 from the position b7, and reaches the maximum position when reaching the position c3. At the position b7, since the rod 13 is extended, the large diameter portion 22 reaches the lower end of the inner hole 24, and the position b
The rod 13 starts to shrink from 7 toward the position c3.

【0015】この縮小時にシリンダ5のヘッド側室16
の空気は圧縮され、その一部が絞り弁21aを介して通
路21bより、内孔24へ放出される。このため、下腿
フレーム2の振り上げ速度がピストン12の移動速度つ
まり、絞り弁21aの開度に応じた値になる。この作動
時に、ヘッド側室16の容積の変化は内孔24の容積の
変化より大きいので、ヘッド側室16から絞り弁21a
を介して流入する空気の一部は、シール25を介してロ
ッド側室17に流入する。
At the time of this reduction, the head side chamber 16 of the cylinder 5 is
Is compressed, and a part of the compressed air is discharged from the passage 21b to the inner hole 24 through the throttle valve 21a. Therefore, the swing-up speed of the lower leg frame 2 has a value corresponding to the moving speed of the piston 12, that is, the opening degree of the throttle valve 21a. During this operation, the change in the volume of the head side chamber 16 is larger than the change in the volume of the inner hole 24.
A part of the air flowing in via the seal gas flows into the rod side chamber 17 via the seal 25.

【0016】人体が位置c3に至ると、シリンダ5のロ
ッド13は図5に示すように縮小され、この位置c3か
ら下腿フレーム2が振り出され位置c6で大腿フレーム
1と下腿フレーム2がほぼ一直線となり再び位置b1に
至る。位置c3から下腿フレーム2が振り下げられ始め
ると、ピストン12はヘッド側室16内孔24に残存す
る空気圧力による押圧力を受けるので下腿フレーム2を
振り出す。この振り出しによりヘッド側室16の空気圧
力は減少し、ロッド側室17の空気圧力が上昇するが、
このロッド側室17の空気は、通路21bから逆止弁1
8aを介してヘッド側室16に流入するので、下腿フレ
ーム2は抵抗なく振り出される。
When the human body reaches the position c3, the rod 13 of the cylinder 5 is contracted as shown in FIG. 5, the lower leg frame 2 is swung out from this position c3, and the thigh frame 1 and the lower leg frame 2 are substantially aligned at the position c6. Next, the position b1 is reached again. When the lower leg frame 2 starts to swing down from the position c3, the piston 12 receives a pressing force due to the air pressure remaining in the inner hole 24 of the head side chamber 16, so that the lower leg frame 2 is swung out. The air pressure in the head-side chamber 16 decreases due to this swing-out, and the air pressure in the rod-side chamber 17 increases,
The air in the rod-side chamber 17 is supplied to the check valve 1 through the passage 21b.
Since it flows into the head side chamber 16 via 8a, the lower leg frame 2 is swung out without resistance.

【0017】下腿フレーム2が振り出され位置c5付近
までくると、ピストン12に連設した大径部22がシー
ル25に嵌入するので、通路21bが内孔24のみに開
口し、ヘッド側室16とロッド側室17は絞り27のみ
を介して接続する。従ってロッド側室17の空気は絞り
27aから内孔24を経て通路21bより逆止弁18a
を介してヘッド側室16へ流入する。このため、ロッド
側室17の空気圧が、絞り27の開口面積に応じて上昇
するので、ピストン12の移動速度が減少する。このた
めに、下腿フレーム2の振り下げ速度も減少し、位置c
6に至って、大腿フレーム1と下腿フレーム2とがほぼ
一直線になるときの下腿フレーム2の先端2bと大腿フ
レーム1の下端との当接時の衝撃を緩和する。
When the lower leg frame 2 is swung out to a position near the position c5, the large diameter portion 22 connected to the piston 12 is fitted into the seal 25, so that the passage 21b is opened only in the inner hole 24 and the head side chamber 16 is formed. The rod-side chamber 17 is connected only via the diaphragm 27. Therefore, the air in the rod side chamber 17 passes through the throttle 27a, the inner hole 24, the passage 21b, and the check valve 18a.
Through the head side chamber 16. Therefore, the air pressure in the rod-side chamber 17 rises according to the opening area of the throttle 27, and the moving speed of the piston 12 decreases. For this reason, the swing-down speed of the lower leg frame 2 also decreases, and the position c
6, the impact at the time of contact between the tip 2b of the lower thigh frame 2 and the lower end of the thigh frame 1 when the thigh frame 1 and the lower thigh frame 2 are substantially aligned with each other is mitigated.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術で述べたように、大径部22が内孔24の開口端に
設けたシール25に嵌入すると、ロッド側室17の空気
は絞り27のみを介してヘッド側室16へ流入し、シリ
ンダ5には、クッション作用を生じるが、この絞り27
の開口面積は一定であるから、下腿フレーム2の振出し
速度によってこのクッション力が変化するものではな
く、普通の歩行速度においてはこのクッション力が十分
てあっても、歩行速度が急に早くなって下腿フレーム2
の揺動速度が早くなった時に、このクッション力が十分
でないと、大腿フレーム1と下腿フレーム2とがほぼ一
直線になるときの下腿フレーム2の先端と大腿フレーム
1の下端との当接時における衝撃、所謂ターミナルイン
パクトが大きくなる場合が生じる。このターミナルイン
パクトが強すぎると義足装着者は不快感を抱き、自然な
歩行の妨げとなるという問題がある。
However, as described in the prior art, when the large-diameter portion 22 is fitted into the seal 25 provided at the opening end of the inner hole 24, the air in the rod side chamber 17 is limited to the throttle 27. Flows into the head side chamber 16 through the cylinder 5 and creates a cushioning effect on the cylinder 5.
Since the opening area of is constant, the cushioning force does not change depending on the swing-out speed of the lower leg frame 2, and the walking speed suddenly increases even if the cushioning force is sufficient at a normal walking speed. Lower leg frame 2
If the cushioning force is not sufficient when the rocking speed of the thigh frame 1 becomes fast, when the tip of the thigh frame 2 and the lower end of the thigh frame 1 come into contact with each other when the thigh frame 1 and the thigh frame 2 are substantially aligned with each other. In some cases, the impact, so-called terminal impact, becomes large. If this terminal impact is too strong, there is a problem that the prosthetic leg wearer feels uncomfortable and interferes with natural walking.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
を解決するために、義足の大腿フレームと下腿フレーム
とを揺動自在に連結し、この大腿フレームと下腿フレー
ムとの間に設けられて、遊脚相時の大腿フレームと下腿
フレームの屈曲時に適当な抵抗を与えると共に進展時に
反発力を与えこの反発力により大腿フレームと下腿フレ
ームを伸張させる絞り弁機構と、大腿フレームと下腿フ
レームが伸張する直前に再び抵抗を与え伸張時の衝撃を
防止する構成としたシリンダにおいて、前記シリンダ
は、スリーブの両端にロッドカバーとヘッドカバーとを
固定した本体のスリーブ内に、ロッドを固定したピスト
ンを摺動自在に嵌入し、このロッドが前記ロッドカバー
を貫通して外部に摺動自在に突出すると共に、ピストン
が前記スリーブをヘッド側室とロッド側室とに分割し、
前記ロッドには、前記ピストンに連設した大径部が設け
られ、この大径部がピストンのロッド側室方向の終端付
近前記ロッドカバーに設けた内孔に嵌入する構成とし、
前記ロッドには、前記大径部が前記内孔に嵌入したとき
に前記内孔を前記ヘッド側室に接続する通路を開口して
あり、この通路には、ロッド側室からヘッド側室方向を
順方向とする逆止弁と、外部調整可能な絞り弁を並列に
設け、前記ロッドカバーには、前記ロッド側室と前記内
孔の間に下腿フレームの振出し揺動速度に反比例して絞
り度合いが小さくなる絞りを設けたものとした。
In order to solve the above problems, the present invention is provided between a thigh frame and a crus frame of a prosthesis so that the thigh frame and the crus frame are swingably connected to each other. The thigh frame and the lower leg frame are provided with a throttle valve mechanism that stretches the thigh frame and the lower leg frame by providing a proper resistance when the thigh frame and the lower leg frame are flexed during the swing phase and a repulsive force when the leg is advanced. In a cylinder configured to give resistance again immediately before extension and to prevent impact at the time of extension, in the cylinder, a rod-fixed piston is slid into a sleeve of a main body in which a rod cover and a head cover are fixed to both ends of the sleeve. The rod is movably fitted in, the rod penetrates the rod cover and slidably projects to the outside, and the piston is inserted into the sleeve. Is divided into a de-side chamber and the rod-side chamber,
The rod is provided with a large-diameter portion connected to the piston, and the large-diameter portion is fitted into an inner hole provided in the rod cover near the end of the piston in the rod-side chamber direction,
A passage is formed in the rod to connect the inner hole to the head-side chamber when the large-diameter portion is fitted into the inner hole, and a forward direction from the rod-side chamber to the head-side chamber is defined in this passage. A check valve and an externally adjustable throttle valve are provided in parallel, and the rod cover has a throttle degree between the rod side chamber and the inner hole, the throttle degree of which is reduced in inverse proportion to the swinging speed of the lower leg frame. Is provided.

【0020】[0020]

【作用】上記手段によると、下腿フレームの振出し揺動
速度に反比例して絞り機構の絞り度合いが小さくなるの
で、前記大径部が前記内孔に嵌入したときには、ロッド
側室の空気はこの絞りを通過するので、その流量を規制
することによりロッド側室の空気圧力を上昇させ、ピス
トンの移動速度を減速させるクッションの働きをする。
下腿フレームの振出し揺動速度が早くなると、絞り度合
いが小さくなって、下腿フレームの振出し速度が早くな
った分ロッド側室からヘッド側室への空気の流通を規制
するので、下腿フレームの揺動速度が早くなるほどクッ
ション作用が大きくなる。逆に振出し揺動速度が遅くな
ると、前記絞りが大きくなりクッション作用は小さくな
る。従って、下腿フレームの揺動速度、即ち歩行速度に
応じてクッション作用を調整する働きをする。
According to the above means, the degree of throttling of the throttling mechanism decreases in inverse proportion to the swing-out swing speed of the lower leg frame. Therefore, when the large-diameter portion is fitted into the inner hole, the air in the rod-side chamber controls this throttling. Since it passes through, it acts as a cushion that increases the air pressure in the rod-side chamber by regulating the flow rate and slows down the moving speed of the piston.
When the swing-out swing speed of the lower leg frame becomes faster, the degree of throttling becomes smaller and the swing-out speed of the lower leg frame becomes faster, which restricts the flow of air from the rod side chamber to the head side chamber. The faster it becomes, the greater the cushioning effect becomes. On the contrary, when the swinging swing speed becomes slow, the diaphragm becomes large and the cushioning effect becomes small. Therefore, it functions to adjust the cushioning action according to the swing speed of the lower leg frame, that is, the walking speed.

【0021】[0021]

【実施例】以下、この発明に係る義足用シリンダのクッ
ション絞り機構の実施例について、図面に基づいて説明
する。尚、実施例において、前記した従来技術のシリン
ダ5と共通部分には同符号を付してその説明を省略し、
この発明の特徴となる点についてのみ説明を加える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a cushion diaphragm mechanism for a prosthetic leg cylinder according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiment, the same parts as those of the above-mentioned conventional cylinder 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
Only the features that characterize the present invention will be described.

【0022】この発明に係る第1実施例は、図1乃至図
2に示すように、シリンダ5aのロッドカバー14に設
けられた内孔24の下端に通路50aを開口し、この通
路50aが前記内孔24と平行に設けられてロッド側室
17に開口する通路50bに開通することでロッド側室
17と内孔24を接続する通路50を構成している。そ
して、通路50bの途中には内周壁にドーナツ型の弁座
51が設けられており、この弁座51の中心付近の貫通
孔51aの軸線方向に絞り52を構成する軸52aが摺
動自在に嵌入しているとともに軸52aに固定された鍔
52bが通路50bに収納されたコイルバネ53により
弾性付勢されて弁座51に当接している。更に、図3に
よく現れているように、この軸52aから鍔52bに渡
って鍔52b方向に深くなる傾斜溝52cが形成されて
おり、この軸52aが弁座51の貫通孔51a内を摺動
移動すると弁座51のロッド側室17の境界面と軸52
aに設けられた傾斜溝52cとで構成される開口面積が
変化する。この開口面積は、鍔52bが、弁座51から
離反するほど小さくなる構成となっている。尚、弁座5
1が絞り52の鍔52bを介して受けるコイルバネ53
の弾性力は通路50bを封止する螺子体54により調整
できるようになっている。
In the first embodiment according to the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a passage 50a is opened at the lower end of the inner hole 24 provided in the rod cover 14 of the cylinder 5a, and the passage 50a is the above-mentioned. A passage 50b that connects the rod-side chamber 17 and the inner hole 24 is formed by opening a passage 50b that is provided in parallel with the inner hole 24 and opens to the rod-side chamber 17. A donut type valve seat 51 is provided on the inner peripheral wall in the middle of the passage 50b, and a shaft 52a forming a throttle 52 is slidable in the axial direction of the through hole 51a near the center of the valve seat 51. The flange 52b that is fitted and fixed to the shaft 52a is elastically biased by the coil spring 53 housed in the passage 50b and is in contact with the valve seat 51. Further, as often shown in FIG. 3, an inclined groove 52c is formed so as to deepen in the direction of the flange 52b from the shaft 52a to the flange 52b, and the shaft 52a slides in the through hole 51a of the valve seat 51. When moved dynamically, the boundary surface of the rod side chamber 17 of the valve seat 51 and the shaft 52
The opening area formed by the inclined groove 52c provided in a changes. This opening area becomes smaller as the brim 52b moves away from the valve seat 51. The valve seat 5
1 receives the coil spring 53 through the collar 52b of the diaphragm 52.
The elastic force of the can be adjusted by the screw body 54 that seals the passage 50b.

【0023】このような絞り機構を有するシリンダ5a
は、ピストン12に連設された大径部22がロッドカバ
ー14に設けられた内孔24に嵌入すると、ロッド側室
17の空気は、ロッド側室17に開口した通路50bに
流入して、弁座51と絞り52の傾斜溝52cとの開口
を通過してコイルバネ53が収納されている通路50b
から通路50aを通じて内孔24に流出し、更に通路2
1bから逆止弁18aを通ってヘッド側室16に流入す
る。従って、絞り52によってこの空気の流れが制限さ
れると、ロッド側室17の空気が圧縮されることにより
圧力が増大し、ピストン12の運動を減衰させるクッシ
ョン作用が生じる。このようにして、大径部22が内孔
24に嵌入するクッション領域においては、ピストン1
2の運動を減衰させる力はこの絞り52の開口面積に応
じて働くことになることから、絞り52がコイルバネ5
3の弾性力に抗して、その鍔52bが弁座51から離反
方向に移動すると、弁座51のロッド側室17側の境界
面と軸52aの傾斜溝52cとで構成される開口面積が
小さくなり、ロッド側室17の空気圧力は増大するので
ピストン12の運動を減衰させる力は大きくなる。
Cylinder 5a having such a diaphragm mechanism
When the large diameter portion 22 connected to the piston 12 is fitted into the inner hole 24 provided in the rod cover 14, the air in the rod side chamber 17 flows into the passage 50b opened in the rod side chamber 17, and the valve seat is opened. A passage 50b passing through an opening of the inclined groove 52c of the diaphragm 52 and the diaphragm 52 and accommodating the coil spring 53 therein.
Through the passage 50a to the inner hole 24, and further to the passage 2
1b flows into the head side chamber 16 through the check valve 18a. Therefore, when the flow of air is restricted by the throttle 52, the air in the rod side chamber 17 is compressed, so that the pressure increases, and a cushioning action that damps the movement of the piston 12 occurs. In this way, in the cushion region where the large diameter portion 22 fits into the inner hole 24, the piston 1
Since the force that damps the movement of 2 acts according to the opening area of the diaphragm 52, the diaphragm 52 causes the coil spring 5 to move.
When the brim 52b moves away from the valve seat 51 against the elastic force of 3, the opening area formed by the boundary surface of the valve seat 51 on the rod side chamber 17 side and the inclined groove 52c of the shaft 52a becomes small. Since the air pressure in the rod side chamber 17 increases, the force that damps the movement of the piston 12 increases.

【0024】このような絞り機構を有するシリンダ5a
を義足に装着した場合の作動について図1及び図6を参
照して述べる。図6において、下腿フレーム2が遊脚相
D2における位置c3に達した時には、ヘッド側室16
からロッド側室17への空気の流通は、図1の逆止弁1
8a及び絞り弁21aにより制限されているため、ヘッ
ド側室16の空気は圧縮された状態である。このヘッド
側室16の圧縮された空気圧力により下腿フレーム2が
前方へ振出し始めると、絞り機構の絞り52は遠心力を
受けて、コイルバネ53の弾性力に抗して、鍔52bが
通路50b内の弁座51から離反する方向に移動する。
従って、この移動量は、絞り52が受ける遠心力とコイ
ルバネ53の弾性力との釣り合いにより決定されること
になり、この遠心力の大きさは、下腿フレーム2の振出
速度によるものであるから、下腿フレーム2の振出速度
が大きいほど絞り52の移動量が大きくなり、逆に下腿
フレーム2の振出速度が小さければ絞り52の移動量は
小さくなる。この絞り52を構成する軸52aと鍔52
bに渡って形成される傾斜溝52cは鍔52b方向に深
くなっているので、軸52aの移動量が大きいほど弁座
51と軸52aに形成された傾斜溝52cとで構成され
る開口面積が小さくなる。
Cylinder 5a having such a throttle mechanism
The operation in the case of attaching the to the artificial leg will be described with reference to FIGS. 1 and 6. In FIG. 6, when the lower leg frame 2 reaches the position c3 in the swing phase D2, the head side chamber 16
The flow of air from the rod side chamber 17 to the rod side chamber 17 is performed by the check valve 1 of FIG.
The air in the head side chamber 16 is in a compressed state because it is restricted by the 8a and the throttle valve 21a. When the lower leg frame 2 starts to swing forward due to the compressed air pressure of the head side chamber 16, the diaphragm 52 of the diaphragm mechanism receives a centrifugal force and resists the elastic force of the coil spring 53, so that the collar 52b is located inside the passage 50b. It moves away from the valve seat 51.
Therefore, this amount of movement is determined by the balance between the centrifugal force received by the diaphragm 52 and the elastic force of the coil spring 53, and the magnitude of this centrifugal force depends on the shaking speed of the lower leg frame 2. The higher the shaking speed of the lower leg frame 2, the larger the movement amount of the diaphragm 52, and conversely, the smaller the shaking speed of the lower leg frame 2, the smaller the movement amount of the diaphragm 52. The shaft 52a and the collar 52 that constitute the diaphragm 52
Since the inclined groove 52c formed over b is deeper in the direction of the collar 52b, the larger the moving amount of the shaft 52a, the smaller the opening area formed by the valve seat 51 and the inclined groove 52c formed on the shaft 52a. Get smaller.

【0025】そして、下腿フレーム2が位置c5付近に
達して、ピストン12に連設した大径部22が内孔24
に嵌入すると、ロッド側室17から圧力を受けたシール
25により内孔24が封止されてるのでヘッド側室16
とロッド側室17は、通路18b,21bから内孔24
を通って通路50に接続する。この時、絞り52は下腿
フレーム2の移動速度に応じてコイルバネ53の弾性力
に抗して移動しており、この絞り52は軸52aから鍔
52bに渡って形成された傾斜溝52cが軸52aの先
端から鍔52b方向に深くなっているので、下腿フレー
ム2の移動速度に応じた絞り52の開口面積になってい
る。即ち、下腿フレーム2の移動速度が早ければ、絞り
52の開口面積を小さくして、ピストン12の減速に必
要なロッド側室17の空気圧力を急激に上昇させ、逆に
下腿フレーム2の移動速度が遅ければ、絞り52の開口
面積を大きくして、その減速に必要なロッド側室17の
空気圧力を緩やかに上昇させるようになっている。
Then, when the lower leg frame 2 reaches the vicinity of the position c5, the large diameter portion 22 connected to the piston 12 becomes the inner hole 24.
, The inner hole 24 is sealed by the seal 25 that receives pressure from the rod side chamber 17, so that the head side chamber 16
The rod-side chamber 17 is provided with the inner holes 24
To the passageway 50. At this time, the diaphragm 52 is moving against the elastic force of the coil spring 53 according to the moving speed of the lower leg frame 2, and the diaphragm 52 has an inclined groove 52c formed from the shaft 52a to the flange 52b. Since it is deeper in the direction of the brim 52b from the tip of, the opening area of the diaphragm 52 corresponds to the moving speed of the lower leg frame 2. That is, if the moving speed of the lower leg frame 2 is high, the opening area of the throttle 52 is reduced to rapidly increase the air pressure of the rod side chamber 17 necessary for decelerating the piston 12, and conversely, the moving speed of the lower leg frame 2 is increased. If it is late, the opening area of the throttle 52 is increased so that the air pressure of the rod side chamber 17 necessary for deceleration is gradually increased.

【0026】このようにして下腿フレーム2が減速され
て、位置c6に達した時に、大腿フレーム1の下端と下
腿フレーム2の上端とが衝突するターミナルインパクト
を適度な大きさに自動調整するようになっている。
In this way, when the lower leg frame 2 is decelerated and reaches the position c6, the terminal impact at which the lower end of the thigh frame 1 and the upper end of the lower leg frame 2 collide is automatically adjusted to an appropriate size. Has become.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、下腿フレームの揺動において、遊脚相で下腿フレー
ムが振り出されて、シリンダ内のピストンに連設された
大径部が前記内孔に嵌入すると、ロッド側室からの空気
はシリンダヘッド内に設けられた絞り機構を通過してヘ
ッド側室に流入するが、この絞り機構は下腿フレームの
振出速度が大きくなるほど絞りの開口面積を小さくする
ように自動的に調整するので、大腿フレームと下腿フレ
ームの伸展時に下腿フレームの振出速度に応じたクッシ
ョン力をピストンに与えることにより、適度なターミナ
ルインパクトが得られるので義足装着者に不快感を与え
ず自然な歩行が実現できる。
As described above, according to the present invention, when the lower leg frame is swung, the lower leg frame is swung out in the swing leg phase, and the large diameter portion connected to the piston in the cylinder is aforesaid. When fitted into the inner hole, the air from the rod side chamber passes through the throttle mechanism provided in the cylinder head and flows into the head side chamber, but this throttle mechanism reduces the aperture area of the throttle as the shaking speed of the lower leg frame increases. Automatically adjusts so that when the thigh frame and lower leg frame are extended, the cushioning force is applied to the piston according to the swinging speed of the lower leg frame, so that an appropriate terminal impact can be obtained, which causes discomfort to the prosthetic leg wearer. Natural walking can be realized without giving.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係るクッション絞り機構を内蔵した
シリンダの1実施例を示す一部断面図。
FIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment of a cylinder incorporating a cushion diaphragm mechanism according to the present invention.

【図2】図1の要部拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図3】この発明に係るクッション絞り機構の1実施例
を示す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of a cushion diaphragm mechanism according to the present invention.

【図4】大腿フレームと下腿フレームを連結した義足の
全体説明図。
FIG. 4 is an overall explanatory view of a prosthesis in which a thigh frame and a lower leg frame are connected.

【図5】従来のシリンダを示す一部断面図。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a conventional cylinder.

【図6】歩行時に於ける義足の動作分解図。FIG. 6 is an exploded view of the motion of the artificial leg during walking.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 大腿フレーム 2 下腿フレーム 5a シリンダ 8 本体 11 ヘッドカバー 12 ピストン 13 ロッド 14 ロッドカバー 15 スリーブ 16 ヘッド側室 17 ロッド側室 18a 逆止弁 21a 絞り弁 21e 通路 22 大径部 24 内孔 52 絞り 1 Thigh frame 2 Lower leg frame 5a Cylinder 8 Main body 11 Head cover 12 Piston 13 Rod 14 Rod cover 15 Sleeve 16 Head side chamber 17 Rod side chamber 18a Check valve 21a Throttle valve 21e Passage 22 Large diameter part 24 Inner hole 52 Throttle

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 義足の大腿フレームと下腿フレームとを
揺動自在に連結し、この大腿フレームと下腿フレームと
の間に設けられて、遊脚相時の大腿フレームと下腿フレ
ームの屈曲時に適当な抵抗を与えると共に進展時に反発
力を与えこの反発力により大腿フレームと下腿フレーム
を伸張させる絞り弁機構と、大腿フレームと下腿フレー
ムが伸張する直前に再び抵抗を与え伸張時の衝撃を防止
する構成としたシリンダにおいて、 前記シリンダは、スリーブの両端にロッドカバーとヘッ
ドカバーとを固定した本体のスリーブ内に、ロッドを固
定したピストンを摺動自在に嵌入し、このロッドが前記
ロッドカバーを貫通して外部に摺動自在に突出すると共
に、ピストンが前記スリーブをヘッド側室とロッド側室
とに分割し、前記ロッドには、前記ピストンに連設した
大径部が設けられ、この大径部がピストンのロッド側室
方向の終端付近前記ロッドカバーに設けた内孔に嵌入す
る構成とし、前記ロッドには、前記大径部が前記内孔に
嵌入したときに前記内孔を前記ヘッド側室に接続する通
路を開口してあり、この通路には、ロッド側室からヘッ
ド側室方向を順方向とする逆止弁と、外部調整可能な絞
り弁を並列に設け、前記ロッドカバーには、前記ロッド
側室と前記内孔の間に下腿フレームの振出し揺動速度に
反比例して絞り度合いが小さくなる絞りを設けたことを
特徴とする義足用シリンダ。
1. A thigh frame and a crus frame of a prosthesis are swingably connected to each other and are provided between the thigh frame and the crus frame, which are suitable for bending the thigh frame and the crus frame during a swing phase. A throttle valve mechanism that applies resistance and repulsive force during extension and expands the thigh frame and lower leg frame by this repulsive force, and a configuration that again gives resistance immediately before the thigh frame and lower leg frame extend to prevent shock during extension. In the cylinder described above, a piston having a rod fixed therein is slidably fitted into a sleeve of a main body in which a rod cover and a head cover are fixed to both ends of the sleeve, and the rod penetrates the rod cover to externally. And a piston divides the sleeve into a head-side chamber and a rod-side chamber, and the rod has the piston. A large-diameter portion continuously provided to the ton, and the large-diameter portion is configured to be fitted into an inner hole provided in the rod cover near the terminal end of the piston in the rod-side chamber direction. A passage that connects the inner hole to the head-side chamber when fitted into the inner hole is opened, and in this passage, a check valve having a forward direction from the rod-side chamber to the head-side chamber, and an externally adjustable throttle. Cylinders for artificial legs, wherein valves are provided in parallel, and the rod cover is provided with a throttle between the rod side chamber and the inner hole, the throttle having a degree of throttling that is inversely proportional to the swinging swing speed of the lower leg frame. .
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