NL1020676C2

NL1020676C2 - Hinge, especially for orthopaedic device, has energy storage mechanism comprising contact part and stop connected to first and second hinge parts

Info

Publication number: NL1020676C2
Application number: NL1020676A
Authority: NL
Inventors: Arthur Martinus Michael Aalsma
Original assignee: Bandage En Corsetindustrie Bas
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2003-11-25

Abstract

The mechanism (15) for storing energy when a first part (10) of the hinge (1) is moved relative to a second part (20) of the hinge comprises a contact part (17) connected to the first part and a stop connected to the second part. The contact part can be moved from a first position in which it exerts a force on the stop to a second position in which it can move along the stop.

Description

ScharnierHinge

De onderhavige uitvinding betreft een scharnier voorzien van een eerste deel en een draaibaar daarmee verbonden tweede deel, waarbij het scharnier voorzien is van 5 opslagmiddelen voor het opslaan van energie bij het bewegen van het eerste, deel ten opzichte van het tweede deel.The present invention relates to a hinge provided with a first part and a second part pivotally connected thereto, the hinge being provided with storage means for storing energy when the first part is moved relative to the second part.

Het scharnier volgens de onderhavige uitvinding is met name geschikt voor orthesen.The hinge according to the present invention is particularly suitable for orthoses.

In de stand van de techniek zijn scharnieren bekend volgens de in de aanhef 10 genoemde soort, waarbij door het bewegen van het eerste schamierdeel ten opzichte van het tweede schamierdeel energie wordt opgeslagen in opslagmiddelen. Deze opslagmiddelen hebben bijvoorbeeld de vorm van een elastiek. Door het ten opzichte van elkaar bewegen van de schamierdelen wordt het elastiek uitgerekt, zodat het elastiek onder voorspanning komt te staan. Deze voorspanning kan worden benut voor 15 het temg bewegen van de schamierdelen naar de beginstand daarvan.In the state of the art, hinges are known of the type mentioned in the preamble, wherein energy is stored in storage means by moving the first hinge part relative to the second hinge part. These storage means are, for example, in the form of an elastic. By moving the hinge parts relative to each other, the elastic is stretched, so that the elastic becomes biased. This pre-tensioning can be used for moving the hinge parts to their initial position.

Wanneer het scharnier volgens de in de aanhef genoemde soort gebruikt wordt voor een orthese, die wordt aangebracht in de buurt van het kniegewricht, moet aan het scharnier bijzondere eisen worden gesteld. Wanneer met de orthese wordt gelopen, kan door het bewegen van het eerste schamierdeel ten opzichte van het tweede 20 schamierdeel in de opslagmiddelen energie worden opgeslagen. Deze energie wordt in het scharnier opgeslagen op het moment dat het been wordt gebogen. Verder wordt door het opslaan van de energie in de opslagmiddelen bewerkstelligd dat het onderbeen tijdens het lopen niet te ver omhoogkomt. De middelen voor het opslaan van energie werken namelijk ook als een begrenzer van de zwaaibeweging van het onderbeen ten 25 opzichte van het bovenbeen. Zou een dergelijke begrenzer niet aanwezig zijn, dan zou tijdens het lopen de voet zo ver kunnen opzwaaien dat deze tegen het bovenbeen aankomt. De energie die is opgeslagen in de opslagmiddelen kan vervolgens weer worden benut bij het terugbewegen van het scharnier. Dat wil zeggen dat de opgeslagen energie meehelpt met het strekken van het been. Wanneer men echter wil gaan zitten, 30 moet het scharnier zeer ver worden doorgebogen. Op dat moment moeten de middelen voor het opslaan van energie "uitgezet" kunnen worden om het zitten mogelijk te kunnen maken. Wanneer de opslagmiddelen niet "uitgezet" kunnen worden, zullen de opslagmiddelen het doorbuigen van de knie voorbij een bepaalde hoek belemmeren.When the hinge of the type mentioned in the preamble is used for an orthosis which is fitted in the vicinity of the knee joint, special requirements must be imposed on the hinge. When walking with the orthosis, energy can be stored in the storage means by moving the first hinge part relative to the second hinge part. This energy is stored in the hinge the moment the leg is bent. Furthermore, storing the energy in the storage means ensures that the lower leg does not rise too far during walking. Namely, the means for storing energy also act as a limiter of the swinging movement of the lower leg relative to the upper leg. If such a limiter were not present, the foot could swing up so far that it touches the thigh when walking. The energy stored in the storage means can then be used again when the hinge is moved back. This means that the stored energy helps to stretch the leg. However, if one wants to sit down, the hinge must be bent very far. At that time, the means for storing energy must be able to be "turned off" to enable sitting. If the storage means cannot be "expanded", the storage means will prevent the knee from bending beyond a certain angle.

.4, /“b /*\ /% “7 2.4, "b / * \ /%" 7 2

Het is het doel van de onderhavige uitvinding om te voorzien in een scharnier van het in de aanhef genoemde soort, dat geschikt gebruikt kan worden in een orthese, waarbij men de opslagmiddelen voor het daarin opslaan van energie naar keuze kan gebruiken of buiten werking kan stellen.It is the object of the present invention to provide a hinge of the type mentioned in the preamble, which can suitably be used in an orthosis, wherein the storage means for storing energy therein can optionally be used or put out of operation .

5 Dat doel wordt volgens de onderhavige uitvinding bereikt doordat bij het scharnier volgens de uitvinding de opslagmiddelen voor het daarin opslaan van energie een contactelement omvatten dat is verbonden met het eerste deel van het scharnier, en een aanslag, die is verbonden met het tweede deel van het scharnier, waarbij het contactelement beweegbaar is van een eerste stand voor het uitoefenen van een kracht 10 op die aanslag, naar een tweede stand voor het bewegen langs de aanslag.This object is achieved according to the present invention in that, with the hinge according to the invention, the storage means for storing energy therein comprise a contact element connected to the first part of the hinge, and a stop connected to the second part of the hinge, wherein the contact element is movable from a first position for exerting a force on that stop, to a second position for moving along the stop.

^ Voor de volledigheid wordt opgemerkt dat met het woord "aanslag" in de onderhavige tekst een contactpunt wordt bedoeld, waarmee een contactelement in aangrijping is te brengen. Wanneer het contactelement is uitgevoerd als element met - een zekere stijfheid, is de aanslag bijvoorbeeld een contactvlak waartegen het 15 contactelement kan duwen. Wanneer het contactelement is uitgevoerd als koord of kabel kan de aanslag zijn uitgevoerd als bevestigingselement waarop dat koord of die kabel kan worden bevestigd.For the sake of completeness, it is noted that the word "attack" in the present text means a contact point with which a contact element can be engaged. When the contact element is in the form of an element with a certain rigidity, the stop is, for example, a contact surface against which the contact element can push. When the contact element is in the form of a cord or cable, the stop can be in the form of a fastening element to which that cord or cable can be attached.

Doordat het contactelement in het scharnier volgens de onderhavige uitvinding beweegbaar is van een eerste stand waarbij het contactelement een aangrijping is met 20 de aanslag naar een tweede stand waarbij het contactelement geen contact maakt met de aanslag, is het mogelijk dat bij het buigen van het been het contactelement naar de ( tweede stand daarvan wordt bewogen. Dat wil zeggen dat bij het overschrijden van een bepaalde plaatsing van het eerste deel van het scharnier ten opzichte van het tweede deel geen energie meer wordt opgeslagen in de opslagmiddelen. Dat wil zeggen dat de 25 opslagmiddelen geen belemmering vormen bij het buigen van het scharnier, dus bij het buigen van het been.Because the contact element in the hinge according to the present invention is movable from a first position in which the contact element is engaged with the stop to a second position in which the contact element does not make contact with the stop, it is possible that when bending the leg the contact element is moved to the (second position thereof). That is, when a certain position of the first part of the hinge is exceeded relative to the second part, no more energy is stored in the storage means. storage means do not form a hindrance when bending the hinge, i.e. when bending the leg.

Volgens de uitvinding is het mogelijk dat het contactelement is uitgevoerd als pen of as, waarvan een eerste uiteinde in aangrijping is te brengen met de aanslag, en waarbij het tweede uiteinde aansluit op veermiddelen, voor het in de veer opslaan van 30 energie.According to the invention, it is possible for the contact element to be in the form of a pin or shaft, a first end of which can be brought into engagement with the stop, and wherein the second end connects to spring means for storing energy in the spring.

Door het contactelement uit te voeren als pen of as is het mogelijk om de aanslag uit te voeren als vlak of kom waarin het uiteinde van de pen of as aangrijpt. De pen of 3 de as zal met een uiteinde daarvan aansluiten op veermiddelen, zodat de veermiddelen dienen als opslagmiddelen voor het daarin opslaan van energie.By designing the contact element as a pin or shaft, it is possible to design the stop as a surface or bowl in which the end of the pin or shaft engages. The pin or the shaft will connect with an end thereof to spring means, so that the spring means serve as storage means for storing energy therein.

Volgens de uitvinding is het mogelijk dat de veer een spiraalveer omvat.According to the invention, it is possible that the spring comprises a spiral spring.

Volgens de uitvinding is het verder mogelijk dat de aanslag is uitgevoerd als 5 uitsparing of verdieping in het tweede deel. Daarbij is het mogelijk dat de verdieping een zijwand omvat, die enigszins is gekromd, voor het laten bewegen over die zijwand van het contactelement, bij het overschrijden van een bepaalde maximumwaarde.According to the invention it is furthermore possible that the stop is designed as a recess or recess in the second part. It is possible here for the recess to comprise a side wall, which is slightly curved, for moving over that side wall of the contact element when a certain maximum value is exceeded.

Volgens de uitvinding is het mogelijk dat bij het verplaatsen van het eerste deel van het scharnier ten opzichte van het tweede deel, het contactelement in aangrijping is 10 met een aanslag die is uitgevoerd als wand of vlak. Het uiteinde van een contactelement I zal druk uitoefenen op deze wand of op dit vlak. Door het uitoefenen van deze druk wordt op het tegenoverliggende uiteinde van het contactelement energie opgeslagen in bijvoorbeeld een spiraalveer. Op een moment dat de aandrukkracht van het contactelement op de aanslag een bepaalde maximumwaarde overschrijdt, zal het 15 contactelement uit contact met de aanslag bewegen. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door de aanslag uit te voeren als enigszins gekromde wand.According to the invention, it is possible that when the first part of the hinge is displaced relative to the second part, the contact element is in engagement with a stop which is designed as a wall or surface. The end of a contact element I will exert pressure on this wall or on this surface. By exerting this pressure, energy is stored on the opposite end of the contact element in, for example, a coil spring. At a moment when the contact force of the contact element on the stop exceeds a certain maximum value, the contact element will move out of contact with the stop. This can be achieved, for example, by designing the stop as a slightly curved wall.

Volgens de uitvinding is het als alternatief mogelijk dat de aanslag is uitgevoerd als uitsteeksel of verhoging op het tweede deel. In plaats van de hierboven beschreven uitsparing/verdieping is het mogelijk dat de aanslag wordt uitgevoerd als uitsteeksel of 20 verhoging. Deze verhoging of dit uitsteeksel dient als nok waarmee het contactelement in aangrijping kan worden gebracht.According to the invention, it is alternatively possible for the stop to be designed as a protrusion or elevation on the second part. Instead of the recess / recess described above, it is possible that the stop is designed as a protrusion or elevation. This elevation or protrusion serves as a cam with which the contact element can be brought into engagement.

i Volgens de uitvinding is het verder mogelijk dat het eerste deel een vork omvat, voor het tussen de tanden van de vork opnemen van het tweede deel.According to the invention, it is furthermore possible that the first part comprises a fork for receiving the second part between the teeth of the fork.

Door het eerste deel uit te voeren als vork is het mogelijk om het tweede deel 25 tussen de tanden van de vork op te nemen. Dat wil zeggen dat het tweede deel aan weerszijden wordt ingesloten door de tanden van het eerste deel. Op deze manier ontstaat een uitgebalanceerde, stevige en compacte constructie.By designing the first part as a fork, it is possible to receive the second part between the teeth of the fork. That is, the second part is enclosed on either side by the teeth of the first part. In this way a balanced, sturdy and compact construction is created.

De onderhavige uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de bijgaande figuren, waarbij: figuur 1 een zijaanzicht toont, gedeeltelijk in doorsnede, van het scharnier volgens de onderhavige uitvinding; figuur 2 een vooraanzicht toont van het scharnier volgens figuur 1.The present invention will now be elucidated with reference to the accompanying figures, in which: figure 1 shows a side view, partly in section, of the hinge according to the present invention; Figure 2 shows a front view of the hinge according to Figure 1.

30 430 4

In figuur 1 is een scharnier 1 te zien volgens de onderhavige uitvinding. Het scharnier 1 omvat een eerste deel 10 en een daarmee draaibaar verbonden tweede deel 20. De delen 10 en 20 zijn draaibaar met elkaar verbonden via een draaias 30. Om de as 5 30 is een glijlager 31 aangebracht. Om deze draaias 30 kan het eerste deel 10 draaien ten opzichte van het tweede deel 20. In figuur 1 zijn de delen 10 en 20 afgebeeld in een eerste stand die gezien kan worden als een "strekstand". Vanuit deze strekstarid kan het scharnier worden gebogen. Dat wil zeggen dat het eerste deel 10 om het draaipunt 30 draait in de richting van de wijzers van de klok. Het tweede deel 20 staat stil of draait 10 om het punt 30 in de richting tegen de wijzers van de klok. Zoals te zien is in figuur 2 zit aan het ondereinde van het eerste deel 10 een eerste tand 11 en een tweede tand 12. Tussen deze tanden 11 en 12 zit het boveneinde 21 van het tweede deel 20 ingeklemd. Aan het boveneinde van het deel 21 is een uitsparing 22 aangebracht. Deze uitsparing 22 heeft aan het in de figuur rechts weergegeven gedeelte een eindwand 23. In het 15 eerste deel 10 zijn middelen 15 aangebracht voor het daarin opslaan van energie. Deze middelen 15 omvatten een veer 16 die aansluit op een pen of naald 17.Figure 1 shows a hinge 1 according to the present invention. The hinge 1 comprises a first part 10 and a second part 20 rotatably connected thereto. The parts 10 and 20 are rotatably connected to each other via a pivot axis 30. A slide bearing 31 is arranged around the axis 5. FIG. The first part 10 can rotate about this axis of rotation 30 relative to the second part 20. In figure 1 the parts 10 and 20 are shown in a first position which can be seen as a "stretching position". The hinge can be bent from this straight edge. That is, the first part 10 rotates about the pivot 30 in the clockwise direction. The second part 20 stands still or rotates 10 around the point 30 in an anti-clockwise direction. As can be seen in figure 2, a first tooth 11 and a second tooth 12 are located at the lower end of the first part 10. The upper end 21 of the second part 20 is clamped between these teeth 11 and 12. A recess 22 is provided at the upper end of the part 21. This recess 22 has an end wall 23 on the part shown on the right in the figure. In the first part 10 there are provided means 15 for storing energy therein. These means 15 comprise a spring 16 which connects to a pin or needle 17.

De werking van het scharnier volgens figuur 1 is als volgt:The operation of the hinge according to Figure 1 is as follows:

Bij het bewegen van de delen 10 en 20 ten opzichte van elkaar via het draaipunt 30 (zoals hierboven is beschreven) zal het eindvlak 18 van de pen 17 bewegen in de 20 richting van de wand 23 van de uitsparing 22. Bij het eerste gedeelte van de beweging zal geen energie worden opgeslagen in de veer 16, omdat er geen contact is tussen de delen 18 en 23. Bij een zekere hoekverdraaiing zal het eindvlak 18 contact maken met het vlak 23. Bij een verdere draaiing van de delen 10 en 20 ten opzichte van elkaar zal via de pen 17 vervorming worden opgedrongen aan de veer 16. In de veer 16 wordt 25 daardoor energie opgeslagen. Deze energieoverdracht zorgt er levens voor dat het onderbeen tijdens het lopen niet te ver opzwaait. Wanneer vanuit een gebogen stand, dat wil zéggen een stand waarbij energie is opgeslagen in de veer 16 het scharnier wordt teruggebogen naar de "gestrekte stand", zal de in de veer 16 opgeslagen energie helpen met deze strekbeweging.When moving the parts 10 and 20 relative to each other via the pivot 30 (as described above), the end face 18 of the pin 17 will move in the direction of the wall 23 of the recess 22. At the first part of the movement, no energy will be stored in the spring 16, because there is no contact between the parts 18 and 23. With a certain angular rotation, the end surface 18 will make contact with the surface 23. With a further rotation of the parts 10 and 20 with respect to each other, deformation will be forced on the spring 16 via the pin 17. As a result, energy is stored in the spring 16. This energy transfer ensures that the lower leg does not swing too far when walking. When from a curved position, that is to say a position where energy is stored in the spring 16, the hinge is bent back to the "extended position", the energy stored in the spring 16 will help with this stretching movement.

30 In figuur 1 is verder nog een stelschroef 19 te zien die gebruikt kan worden voor het instellen van het nulpunt van de eindwand 18.Figure 1 also shows a set screw 19 that can be used to adjust the zero point of the end wall 18.

Het scharnier 1 volgens figuur 1 kan met voordeel worden gebruikt in een knie-orthese. Wanneer het been vanuit een gestrekte toestand naar voren wordt gezwaaid,The hinge 1 according to figure 1 can advantageously be used in a knee orthosis. When the leg is swung forward from a stretched state,

i A Oi A O

5 heeft over het eerste gedeelte het scharnier 1 geen werking. Vanaf het moment dat het been wordt gebogen, wordt over een eerste gedeelte het eindvlak 18 in de richting van het vlak 23 bewogen. Bij het verder doorbuigen zal energie worden opgeslagen in de veer 16. Vanuit de gebogen stand, dat wil,zeggen de stand waarin de voet in hoofdzaak 5 onder de billen van de gebruiker is geplaatst, moet het scharnier weer worden gestrekt. Bij dit gedeelte van de beweging kan de energie die opgeslagen is in de veer 16 worden gebruikt voor het strekken van het scharnier. Bij het verder naar voren zwaaien van het been zal het been via de veer 16 worden doorgestrekt.5 the hinge 1 has no effect over the first part. From the moment the leg is bent, the end face 18 is moved over a first portion in the direction of the face 23. When bending further, energy will be stored in the spring 16. From the bent position, that is to say the position in which the foot is substantially placed under the buttocks of the user, the hinge must be stretched again. At this portion of the movement, the energy stored in the spring 16 can be used to extend the hinge. When the leg is swung further forward, the leg will be extended via the spring 16.

Wanneer het scharnier 1 volgens de uitvinding is bevestigd op een knie-orthese 10 en de gebruiker wil gaan zitten, dan zou de aanwezigheid van de elementen 16 en 17 nadelig kunnen werken. Bij het zitten wordt het been immers gebogen, zodat de energie opgeslagen wordt in de veer 16. De onderdelen 18 en 23 zijn echter zo uitgevoerd dat bij het overschrijden van de maximale kracht waarmee het eindvlak 18 op de wand 23 drukt, de wand 18 enigszins zal verplaatsen over de wand 23, totdat deze uit 15 aangrijping is met de wand 23. In dat geval kan het eindvlak 18 vrij bewegen langs de buitenomtrek van het bovenste gedeelte 21 van het tweede deel 20. Dat wil zeggen dat bij het doorbuigen van het eerste deel ten opzichte van het tweede deel geen energie wordt opgeslagen in de veer 16.When the hinge 1 according to the invention is mounted on a knee orthosis 10 and the user wants to sit down, the presence of the elements 16 and 17 could have an adverse effect. After all, when sitting the leg is bent, so that the energy is stored in the spring 16. However, the parts 18 and 23 are designed such that when the maximum force with which the end face 18 presses on the wall 23, the wall 18 is slightly will move over the wall 23 until it is out of engagement with the wall 23. In that case the end face 18 can move freely along the outer circumference of the upper part 21 of the second part 20. That is to say that when the first part relative to the second part no energy is stored in the spring 16.

Wanneer een gebruiker vervolgens opstaat vanuit de zitpositie en weer gaat 20 lopen, zal bij het lopen de pen 18 automatisch terugkeren in de uitsparing 22 van het onderdeel 21. Tijdens het lopen kunnen dan de onderdelen 16 en 17 hun gunstige werking weer uitvoeren.When a user subsequently gets up from the sitting position and starts walking again, when walking the pin 18 will automatically return to the recess 22 of the part 21. During walking the parts 16 and 17 can then again perform their favorable action.

In figuur 2 is een vooraanzicht te zien van het scharnier 1 volgens figuur 1. Uit figuur 2 blijkt dat het eerste deel 10 aan de onderzijde daarvan twee tanden 11 en 12 25 omvat waartussen het tweede onderdeel 20, met het bovenste gedeelte 21 daarvan wordt opgenomen. In figuur 2 is te zien dat het eindvlak 18 van het contactelement 17 in figuur 2 afgebeelde bestand niet in aangrijping is met het eindvlak 23 van de uitsparing 22. Zoals hierboven beschreven zal deze aangrijping plaatsvinden na een zekere verdraaiing van de delen 10 en 20 om de draaias 30.Figure 2 shows a front view of the hinge 1 according to figure 1. Figure 2 shows that the first part 10 comprises two teeth 11 and 12 on the underside thereof, between which the second part 20 is received, with the upper part 21 thereof . Figure 2 shows that the end face 18 of the contact element 17 shown in Figure 2 is not in engagement with the end face 23 of the recess 22. As described above, this engagement will take place after a certain rotation of the parts 10 and 20 about the axis of rotation 30.

Claims

1. A hinge provided with a first part and a second part pivotally connected thereto, the hinge being provided with storage means for storing energy when the first part is moved relative to the second part, characterized in that the storage means for storing energy therein, comprise a contact element connected to the first part of the hinge, and a stop connected to the second part of the hinge, the contact element being movable from a first position for exerting a force 10 on that stop, to a second position for moving along the stop.

2. A hinge according to claim 1, characterized in that the contact element is in the form of a pin or shaft, a first end of which can be brought into engagement with the stop, and wherein the second end connects to spring means for storing in the spring. of energy.

3. A hinge according to claim 1 or 2, characterized in that the spring comprises a spiral spring.

4. A hinge according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the stop is designed as a recess or recess in the second part.

5. A hinge according to claim 4, characterized in that the recess comprises a side wall 20, which is slightly curved, for causing movement over said side wall of the contact element when a certain maximum value is exceeded.

6. A hinge according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the stop is designed as a protrusion or elevation on the second part.

7. A hinge as claimed in claims 1-5, characterized in that the first part comprises a fork for receiving the second part between the teeth of the fork. 1; · ·; "/