RU2380061C1 - Knee module - Google Patents
Knee module Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380061C1 RU2380061C1 RU2008132250/14A RU2008132250A RU2380061C1 RU 2380061 C1 RU2380061 C1 RU 2380061C1 RU 2008132250/14 A RU2008132250/14 A RU 2008132250/14A RU 2008132250 A RU2008132250 A RU 2008132250A RU 2380061 C1 RU2380061 C1 RU 2380061C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- joint
- knee
- knee joint
- valve
- extension
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Prostheses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к искусственным частям тела, и предназначено для протезирования нижних конечностей.The invention relates to medical equipment, namely to artificial parts of the body, and is intended for prosthetics of the lower extremities.
Известен модуль коленный (патент РФ №2141291 на изобретение, МПК 6 A61F 2/64), содержащий тормозное коленное сочленение, выполняющее также функцию тормозного узла. Тормозное коленное сочленение содержит верхнюю часть сочленения, нижнюю часть сочленения, которые связаны соединяющей их с возможностью поворота шарнирной осью. Шарнирная ось, выполняющая функцию тормозной оси, жестко связана с нижней частью сочленения и охвачена вращающейся на ней тормозной втулкой. Тормозная втулка жестко соединена с зажимной деталью, на которой через ось качания шарнирно установлена верхняя часть сочленения с возможностью воздействия при нагрузке верхней части сочленения на зажимную деталь и оказания при этом тормозного действия на шарнирную ось. Причем тормозная втулка окружена кольцевой камерой, заполненной несжимаемой средой и связанной с возможностью обмена жидкостью с замкнутой полостью, выполненной в зажимной детали, в которой расположен нагружающий несжимаемую среду нагнетательный поршень, а верхняя часть сочленения выполнена с возможностью опоры на последний.Known module knee (RF patent No. 2141291 for the invention, IPC 6 A61F 2/64) containing a brake knee joint, which also performs the function of a brake unit. The brake knee joint contains the upper part of the joint, the lower part of the joint, which are connected connecting them with the possibility of rotation of the hinge axis. The hinge axis, which performs the function of the brake axle, is rigidly connected to the lower part of the joint and is covered by a brake sleeve rotating on it. The brake sleeve is rigidly connected to the clamping part, on which the upper part of the joint is pivotally mounted with the possibility of acting upon loading the upper part of the joint on the clamping part and, in doing so, exerting a braking effect on the hinge axis. Moreover, the brake sleeve is surrounded by an annular chamber filled with an incompressible medium and connected with the possibility of exchanging a fluid with a closed cavity, made in the clamping part, in which the pressure piston loading the incompressible medium is located, and the upper part of the joint is made with the possibility of support on the latter.
К недостаткам приведенного технического решения относится отсутствие адаптивности к управлению фазой маха, обусловленное отсутствием в конструкции соответствующего приспособления.The disadvantages of the technical solution include the lack of adaptability to the control of the Mach phase, due to the lack of design of the appropriate device.
В качестве ближайшего технического решения к заявляемому изобретению выявлен модуль коленный (патент РФ №2141291 на изобретение, МПК 6 A61F 2/64), содержащий коленное сочленение и связанный с ним тормозной узел. Коленное сочленение содержит верхнюю часть сочленения, нижнюю часть сочленения, шарнирную ось, жестко соединенную с одной из частей сочленения, и образующий среднюю часть коленного сочленения качающийся рычаг, установленный своим концом, находящимся со стороны разгибания на оси качания, лежащей параллельно, вентрально и дистально по отношению к шарнирной оси, и охватывающий шарнирную ось своим концом, находящимся со стороны сгибания. Тормозной узел, управляемый нагружением стопы, соединенный с коленным сочленением, в своем составе содержит закрытую, концентрично охватывающую, по крайней мере, частично шарнирную ось коленного сочленения по ее периметру и заполненную гидравлическим маслом (тормозной жидкостью) вытеснительную камеру (реализованную в виде неподвижного гидроцилиндра). Вытеснительная камера выполнена в сопряженном конце средней части коленного сочленения и разделена шарнирной осью коленного сочленения на полости сгибания и разгибания, связанные между собой маслопроводом. Шарнирная ось выполнена в виде вращающегося гидропоршня и жестко соединена с верхней частью сочленения. Маслопровод реализован полностью или частично запираемым золотником, установленным в средней части коленного сочленения. Золотник выполнен с возможностью перемещения навстречу действию золотниковой пружины, отжимающей его в открытое положение, и при повороте средней части коленного сочленения в направлении сгибания вокруг установленной в нижней части сочленения оси качания - с возможностью отжима в свое закрытое положение посредством перестановочного приспособления, предусмотренного в нижней части сочленения. Для обеспечения возможности управления фазой маха в маслопровод, соединяющий полости сгибания и разгибания, последовательно включены два обратных дроссельных клапана противоположного действия.As the closest technical solution to the claimed invention, a knee module was identified (RF patent No. 2141291 for the invention, IPC 6
К недостаткам ближайшего технического решения относится низкая адаптивность к управлению фазой маха, что обусловлено наличием гидравлических дросселей, способных обеспечить только узкий диапазон регулировки фазой маха и, как следствие, невысокую адаптивность к управлению фазой маха. Регулировка управлением фазой маха осуществляется посредством юстировочных штифтов дроссельных клапанов. Приспособление, повышающее адаптивность к управлению фазой маха, отсутствует.The disadvantages of the closest technical solution include low adaptability to the control of the mach phase, which is due to the presence of hydraulic chokes capable of providing only a narrow range of control by the mach phase and, as a result, low adaptability to the control of the mach phase. Adjustment by control of a phase of a swing is carried out by means of adjusting pins of butterfly valves. A device that increases adaptability to control the phase of the Mach is absent.
Техническим результатом изобретения является повышение адаптивности к управлению фазой маха.The technical result of the invention is to increase adaptability to control the phase of the mach.
Технический результат достигают тем, что в модуле коленном, содержащем коленное сочленение и связанный с ним тормозной узел, в составе коленного сочленения выполнены верхняя часть сочленения, средняя часть коленного сочленения, нижняя часть сочленения, ось качания, шарнирная ось, жестко связанная с одной из частей сочленения, ось качания расположена параллельно, вентрально и дистально относительно шарнирной оси, в составе тормозного узла выполнена закрытая, концентрично охватывающая, по крайней мере, частично шарнирную ось коленного сочленения по ее периметру и заполненная тормозной жидкостью вытеснительная камера, расположенная в средней части коленного сочленения и разделенная шарнирной осью коленного сочленения на полости сгибания и разгибания, сообщающиеся между собой, при этом шарнирная ось выполнена в виде гидропоршня; в нем также выполнен пневмомеханический узел, осуществляющий управление фазой маха и связанный с коленным сочленением, с его верхней и нижней частями, средняя часть коленного сочленения с выполненной в ней вытеснительной камерой жестко соединена с осью качания, которая расположена со стороны разгибания в средней части коленного сочленения, шарнирная ось выполнена в виде неподвижного гидропоршня и жестко соединена с нижней частью сочленения, средняя часть коленного сочленения с вытеснительной камерой выполнена с возможностью совершения вращательного движения относительно шарнирной оси, обуславливающего изменение объема полостей сгибания и разгибания, верхняя часть сочленения со стороны разгибания установлена на оси качания с возможностью качания и выполнена охватывающей среднюю часть коленного сочленения в направлении сгибания, причем со стороны сгибания - охватывающей, контактирующей и приводящей в действие за счет создания давящего усилия тормозной клапанный механизм, выполненный в средней части коленного сочленения, и также связана со стороны сгибания с пневмомеханическим узлом, полости сгибания и разгибания вытеснительной камеры соединены между собой каналом, проходящим от полости разгибания в области примыкания неподвижного гидропоршня к внутренней поверхности вытеснительной камеры, через тормозной клапанный механизм, перекрывающий канал при наличии давящего усилия, через среднюю часть коленного сочленения к полости сгибания, в гидропоршне, выполняющем функцию шарнирной оси, сформирован канал, также соединяющий полости вытеснительной камеры, в котором установлен механизм регулировки торможением и который соединен с каналом, соединяющим полости сгибания и разгибания вытеснительной камеры.The technical result is achieved in that in the knee module containing the knee joint and the associated brake assembly, the knee joint comprises the upper part of the joint, the middle part of the knee joint, the lower part of the joint, the swing axis, the hinge axis, rigidly connected to one of the parts articulations, the swing axis is parallel, ventrally and distally relative to the hinge axis, as part of the brake assembly is closed, concentrically covering, at least partially, the hinge axis of the knee joint dividing along its perimeter and a displacement chamber filled with brake fluid located in the middle part of the knee joint and divided by the hinge axis of the knee joint into the flexion and extension cavities, communicating with each other, while the hinge axis is made in the form of a hydraulic piston; it also has a pneumomechanical unit that controls the Mach phase and is connected with the knee joint, with its upper and lower parts, the middle part of the knee joint with the displacement chamber made in it is rigidly connected to the swing axis, which is located on the extension side in the middle part of the knee joint , the hinge axis is made in the form of a fixed hydraulic piston and is rigidly connected to the lower part of the joint, the middle part of the knee joint with the displacement chamber is made with the possibility of perfect rotational motion relative to the hinge axis, causing a change in the volume of the cavities of flexion and extension, the upper part of the joint on the extension side is mounted on the swing axis with the possibility of swinging and is made covering the middle part of the knee joint in the direction of bending, and from the side of bending - covering, contacting and leading to the action due to the creation of a pressing force brake valve mechanism, made in the middle part of the knee joint, and is also associated with the side of the bend with the stump by a memechanical assembly, the bending and extension cavities of the displacement chamber are interconnected by a channel passing from the extension cavity in the area where the stationary hydraulic piston adjoins the inner surface of the displacement chamber, through a brake valve mechanism that blocks the channel in the presence of pressure, through the middle part of the knee joint to the bending cavity, in the hydraulic piston, which acts as a hinge axis, a channel is formed, also connecting the cavity of the displacement chamber, in which the adjustment mechanism is installed ki braking and which is connected to the channel connecting the cavity of the flexion and extension of the displacement chamber.
В модуле коленном средняя часть коленного сочленения с закрытой, концентрично охватывающей, по крайней мере, частично шарнирную ось коленного сочленения по ее периметру и заполненной тормозной жидкостью вытеснительной камерой реализована в виде гидроцилиндра с боковыми крышками.In the knee module, the middle part of the knee joint with a closed, concentric at least partially hinged axis of the knee joint along its perimeter and a displacement chamber filled with brake fluid is implemented as a hydraulic cylinder with side covers.
В модуле коленном для герметизации вытеснительной камеры тормозного узла выполнены уплотнительные кольца и манжеты, уплотнительные кольца установлены между боковыми крышками и гидроцилиндром, манжеты установлены между боковыми крышками и гидропоршнем; для герметизации полостей сгибания и разгибания относительно друг друга между гидропоршнем и гидроцилиндром установлены манжеты со стороны сгибания и со стороны разгибания.O-rings and cuffs are made in the knee module for sealing the brake chamber of the brake unit, sealing rings are installed between the side covers and the hydraulic cylinder, the cuffs are installed between the side covers and the hydraulic piston; To seal the bending and extension cavities relative to each other, cuffs are installed between the hydraulic piston and the hydraulic cylinder on the flexion side and on the extension side.
В модуле коленном в стенке гидроцилиндра со стороны сгибания расположен винт, выполняющий функцию пробки отверстия для заливки тормозной жидкости в вытеснительную камеру тормозного узла.In the module of the knee in the wall of the hydraulic cylinder from the bending side there is a screw that acts as a stopper for filling brake fluid into the displacement chamber of the brake assembly.
В модуле коленном нижняя часть сочленения жестко связана с шарнирной осью, выполненной в виде гидропоршня, через боковые уши.In the knee module, the lower part of the joint is rigidly connected to the hinge axis, made in the form of a hydraulic piston, through the side ears.
В модуле коленном в средней части коленного сочленения со стороны разгибания для фиксации оси качания выполнен стопорный винт.A locking screw is made in the knee module in the middle part of the knee joint on the extension side to fix the swing axis.
В модуле коленном со стороны сгибания верхняя часть коленного сочленения соединена посредством оси с пневмомеханическим узлом.In the bend side knee module, the upper part of the knee joint is axially connected to the pneumomechanical assembly.
В модуле коленном в средней части коленного сочленения со стороны сгибания между тормозным клапанным механизмом, размещенным в средней части коленного сочленения, и осью качания, а также со стороны разгибания между нижней частью сочленения и средней частью коленного сочленения выполнены пазы, в которых установлены полиуретановые амортизаторы.In the knee module in the middle part of the knee joint, on the bending side between the brake valve mechanism located in the middle part of the knee joint and the swing axis, as well as on the extension side, grooves are made in which polyurethane shock absorbers are installed between the lower part of the joint and the middle part of the knee joint.
В модуле коленном тормозной клапанный механизм, выполненный в средней части коленного сочленения, встроен в канал, соединяющий полости сгибания и разгибания вытеснительной камеры, в его составе выполнены подушка, толкатель клапана, регулировочная гайка, крышка клапана, клапан, пружина клапана, втулка клапана, манжета клапана, а также винт клапана, выполненный в верхней части сочленения; клапан, непосредственно осуществляющий связь полостей сгибания и разгибания, обеспечивающую перераспределение тормозной жидкости, размещен во втулке клапана, которая установлена в средней части коленного сочленения, и прижат пружиной клапана к крышке клапана, выполненной поверх втулки клапана, для приведения в действие клапана, отпирающего или запирающего канал, соединяющий полости сгибания и разгибания, предназначен толкатель, установленный в крышке клапана и прижатый винтом клапана, выполненным в верхней части сочленения, на крышку клапана надета регулировочная гайка, а подушки выполнены с возможностью опоры на них верхней части коленного сочленения; для уплотнения между клапаном и втулкой клапана установлена манжета клапана.In the module, the knee brake valve mechanism, made in the middle part of the knee joint, is built into the channel connecting the bending and unloading cavities of the displacement chamber, it includes a pillow, valve pusher, adjusting nut, valve cover, valve, valve spring, valve sleeve, cuff the valve, as well as the valve screw, made in the upper part of the joint; a valve directly connecting the flexion and extension cavities, which provides brake fluid redistribution, is located in the valve sleeve, which is installed in the middle part of the knee joint, and is pressed by the valve spring to the valve cover made over the valve sleeve to actuate the valve, which unlocks or closes the channel connecting the bending and extension cavities, a pusher is installed in the valve cover and pressed by the valve screw, made in the upper part of the joint, on the cover valve adjusting nut is fitted, and the cushions are adapted to support them in the upper part of the knee joint; a seal is installed between the valve and the valve sleeve for sealing.
В модуле коленном полости сгибания и разгибания вытеснительной камеры соединены между собой каналом, последовательно проходящим от полости разгибания к полости сгибания через область примыкания неподвижного гидропоршня к внутренней поверхности вытеснительной камеры, среднюю часть коленного сочленения, втулку клапана, пружину клапана, втулку клапана и среднюю часть коленного сочленения.In the module of the knee cavity, the flexion and extension of the displacement chamber are interconnected by a channel sequentially passing from the extension cavity to the flexion cavity through the abutment area of the stationary hydraulic piston to the inner surface of the displacement chamber, the middle part of the knee joint, valve sleeve, valve spring, valve sleeve and middle part of the knee joints.
В модуле коленном в гидропоршне, выполняющем функцию шарнирной оси, сформирован сквозной канал преимущественно в продольном направлении, в котором с одного конца установлен управляющий торможением клапан, а с другого конца - управляющий торможением дроссель, являющиеся в совокупности механизмом регулировки торможением, в гидропоршне также выполнены вспомогательные каналы со стороны разгибания и сгибания для соединения сквозного канала с соответствующими полостями вытеснительной камеры и вспомогательный канал для связи с каналом, соединяющим полости сгибания и разгибания вытеснительной камеры и расположенным в области примыкания неподвижного гидропоршня к внутренней поверхности вытеснительной камеры.In the knee module in the hydraulic piston, which acts as a hinge axis, a through channel is formed mainly in the longitudinal direction, in which a valve controlling the braking is installed at one end, and a throttle controlling brake is installed at the other end, which together are a braking control mechanism, auxiliary hydraulic valves are also made channels from the side of extension and bending for connecting the through channel with the corresponding cavities of the displacement chamber and an auxiliary channel for communication with the channel, with unifying the cavity of flexion and extension of the displacement chamber and located in the area adjacent the stationary hydraulic piston to the inner surface of the displacement chamber.
В модуле коленном для герметизации управляющего торможением клапана и управляющего торможением дросселя выполнены уплотнительные кольца, которые установлены в сквозном продольном канале между указанными элементами и гидропоршнем.O-rings are made in the knee module for sealing the valve braking control and the throttle brake control, which are installed in the through longitudinal channel between these elements and the hydraulic piston.
В модуле коленном в составе пневмомеханического узла выполнены шток, пневмоцилиндр, дроссели разгибания и сгибания, трубопровод, пневмопоршень, опора пневмоцилиндра, направляющая втулка, дно, причем пневмоцилиндр выполнен полым, с ограниченным внутренним объемом, сверху - цельно выполненным с боковой частью верхним основанием и снизу - дном, в верхнем основании расположена направляющая втулка, в которой размещен шток, в полости пневмоцилиндра выполнен цилиндрический, контактирующий с боковой поверхностью пневмоцилиндра пневмопоршень, делящий объем на надпоршневую и подпоршневую полости, закрепленный жестко к штоку, в пневмопоршне сформированы воздуховодные каналы, обеспечивающие при движении пневмопоршня перераспределение воздуха между надпоршевой и подпоршневой полостями, в верхнем основании пневмоцилиндра выполнены дроссели разгибания и сгибания, осуществляющие выхлоп воздуха из полостей в результате движения пневмопоршня и перераспределения воздуха по воздуховодным каналам, с внешней стороны пневмоцилиндра расположен трубопровод, соединяющий подпоршневую полость с дросселем сгибания, под дном прикреплена опора пневмоцилиндра.In the knee module as part of the pneumomechanical assembly, a rod, a pneumatic cylinder, extension and bending chokes, a pipeline, a pneumatic piston, a pneumatic cylinder support, a guide sleeve, a bottom are made, moreover, the pneumatic cylinder is hollow, with a limited internal volume, from above - the upper base and bottom are completely made with the side part and bottom - bottom, in the upper base there is a guide sleeve in which the rod is placed, in the cavity of the pneumatic cylinder there is a cylindrical pneumatic piston in contact with the lateral surface of the pneumatic cylinder, dividing the volume into the supra-piston and sub-piston cavities, fixed rigidly to the rod, air ducts are formed in the pneumatic piston, which provide air redistribution between the supra-piston and sub-piston cavities during movement of the pneumatic piston, extension and bending chokes are made in the upper base of the pneumatic cylinder, which effect the exhaust from the cavity and redistribution of air through the air ducts, on the outside of the pneumatic cylinder there is a pipeline connecting the piston cavity with a choke bending under the bottom of the pneumatic cylinder attached support.
В модуле коленном на боковой части цилиндрического пневмопоршня, контактирующей со стенками пневмоцилиндра, выполнены кольцеобразные канавки, в которых установлены манжеты пневмопоршня, герметирующие надпоршневую и подпоршневую полости относительно друг друга.In the knee module on the lateral part of the cylindrical pneumatic piston in contact with the walls of the pneumatic cylinder, annular grooves are made in which pneumatic piston cuffs are installed that seal the over-piston and under-piston cavities relative to each other.
В модуле коленном шток, жестко соединенный с одного конца с пневмопоршнем, другим концом связан с верхней частью сочленения, в опоре пневмоцилиндра выполнены полуоси, посредством которых осуществлена связь с нижней частью сочленения.In the module, a knee rod rigidly connected from one end to a pneumatic piston and the other end is connected to the upper part of the joint, half-axles are made in the support of the pneumatic cylinder, by means of which they are connected to the lower part of the joint.
В модуле коленном во внутренней части штока выполнен глушитель из звукопоглощающего материала.In the knee module in the inner part of the rod, a silencer is made of sound-absorbing material.
В модуле коленном крепление опоры пневмоцилиндра под дном осуществлено винтами.In the knee module, the support of the pneumatic cylinder under the bottom is carried out by screws.
В модуле коленном в верхнем основании пневмоцилиндра между направляющей втулкой и штоком выполнено уплотняющее кольцо для герметизации объема, также другое уплотняющее кольцо выполнено на стыке пневмоцилиндра, дна и опоры пневмоцилиндра.In the knee module in the upper base of the pneumatic cylinder, a sealing ring is made between the guide sleeve and the stem for sealing the volume, and another sealing ring is made at the junction of the pneumatic cylinder, bottom and support of the pneumatic cylinder.
В модуле коленном в нижней части сочленения выполнен хомут для присоединения элементов протеза.In the knee module in the lower part of the joint, a clamp is made for attaching prosthetic elements.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами.The invention is illustrated by the following description and the accompanying drawings.
На Фиг.1 показан модуль коленный в боковом разрезе и вид модуля коленного сзади, на Фиг.2 приведена верхняя часть модуля коленного с тормозным узлом в боковом разрезе, на Фиг.3 представлена нижняя часть модуля коленного с пневмомеханическим узлом в боковом разрезе, где 1, 2 - уплотнительные кольца, 3 - управляющий торможением клапан, 4 - боковые крышки, 5 - шток, 6 - пневмоцилиндр, 7 - верхняя часть сочленения, 8 - уплотнительные кольца, 9 - управляющий торможением дроссель, 10 - манжеты, 11 - боковые уши, 12 - дроссель разгибания, 13 - дроссель сгибания, 14 - трубопровод, 15 - нижняя часть сочленения, 16 - амортизатор, 17 - манжета клапана, 18 - стопорный винт, 19 - гидропоршень, 20 - манжеты гидропоршня, 21 - амортизатор, 22 - глушитель, 23 - пневмопоршень, 24 - винты, 25 - опора пневмоцилиндра, 26 - винт клапана, 27 - подушка, 28 - толкатель клапана, 29 - регулировочная гайка, 30 - крышка клапана, 31 - клапан, 32 - пружина клапана, 33 - втулка клапана, 34 - винт, 35 - гидроцилиндр, 36 - кольцо, 37 - направляющая втулка, 38 - манжеты пневмопоршня, 39 - дно, 40 - уплотнительное кольцо, 41 - хомут, 42 - ось качания, 43 - полуоси, 44 - ось.Figure 1 shows a knee module in a lateral section and a rear view of a knee module, Figure 2 shows the upper part of a knee module with a brake assembly in a side section, Figure 3 shows the lower part of a knee module with a pneumomechanical assembly in a side section, where 1 , 2 - O-rings, 3 - a valve controlling braking, 4 - side covers, 5 - a rod, 6 - a pneumatic cylinder, 7 - an upper part of a joint, 8 - O-rings, 9 - a throttle controlling a braking, 10 - cuffs, 11 - side ears 12 - extension choke, 13 - bending choke, 14 - pipe wire, 15 - lower part of the joint, 16 - shock absorber, 17 - cuff of valve, 18 - locking screw, 19 - hydraulic piston, 20 - cuffs of hydraulic piston, 21 - shock absorber, 22 - silencer, 23 - pneumatic piston, 24 - screws, 25 - support pneumatic cylinders, 26 - valve screw, 27 - cushion, 28 - valve pusher, 29 - adjusting nut, 30 - valve cover, 31 - valve, 32 - valve spring, 33 - valve sleeve, 34 - screw, 35 - hydraulic cylinder, 36 - ring, 37 - guide bush, 38 - pneumatic piston cuffs, 39 - bottom, 40 - O-ring, 41 - clamp, 42 - swing axis, 43 - axle shafts, 44 - axis.
Основные отличительные особенности предлагаемого модуля коленного и указанного ближайшего технического решения заключаются в следующем.The main distinguishing features of the proposed module of the knee and the specified nearest technical solutions are as follows.
Во-первых, в отношении регулировки сгибания и разгибания модуля коленного. В предлагаемом модуле коленном регулировку сгибания и разгибания выполняет пневмомеханический узел. Так одна из функций дросселя сгибания (13) (см. Фиг.1) заключается в настройке фазы маха при сгибании. Одна из функций дросселя разгибания (12) - настройка фазы маха при разгибании, которая также осуществляется с учетом индивидуальных особенностей пациента. В ближайшем техническом решении регулировку сгибания и разгибания выполняет тормозной узел за счет наличия в нем гидравлических дросселей.Firstly, with regard to adjusting the flexion and extension of the knee module. In the proposed module, the knee adjustment of flexion and extension is performed by a pneumomechanical assembly. So one of the functions of the flexure throttle (13) (see Figure 1) is to adjust the swing phase during flexion. One of the functions of the extension choke (12) is the adjustment of the swing phase during extension, which is also carried out taking into account the individual characteristics of the patient. In the closest technical solution, the brake assembly performs the adjustment of the flexion and extension due to the presence of hydraulic throttles in it.
Во-вторых, в отношении осуществления торможения в фазе опоры. В предлагаемом модуле коленном процесс торможения инициирует поворот верхней части сочленения (7) по часовой стрелке, воздействующий на тормозной клапанный механизм, включающий и выключающий торможение (см. Фиг.1). В ближайшем техническом решении процесс торможения инициирует поворот средней части коленного сочленения, выполненной в виде качающегося рычага.Secondly, with regard to the implementation of braking in the phase of support. In the proposed module, the knee braking process initiates a clockwise rotation of the upper part of the joint (7), acting on the brake valve mechanism, turning braking on and off (see Figure 1). In the nearest technical solution, the braking process initiates a rotation of the middle part of the knee joint, made in the form of a swinging lever.
В-третьих, в отношении реализации тормозного узла. В предлагаемом модуле коленном тормозной узел, а именно вытеснительная камера с гидропоршнем (19), выполнен на базе вращающегося моментного гидроцилиндра с неподвижным поршнем, который жестко соединен с нижней частью сочленения (15). В ближайшем техническом решении тормозной узел, в части вытеснительной камеры с гидропоршнем, реализован в виде качающегося рычага (средней части коленного сочленения) на оси качания с вращающимся поршнем, который жестко соединен с верхней частью сочленения.Thirdly, regarding the implementation of the brake assembly. In the proposed module, the knee brake assembly, namely the displacement chamber with hydraulic piston (19), is made on the basis of a rotating torque hydraulic cylinder with a fixed piston, which is rigidly connected to the lower part of the joint (15). In the closest technical solution, the brake assembly, in the part of the displacement chamber with hydraulic piston, is implemented as a swing arm (middle part of the knee joint) on the swing axis with a rotating piston, which is rigidly connected to the upper part of the joint.
Вытеснительная камера также как в известном техническом решении подразделена на полости сгибания и разгибания. В предлагаемом модуле коленном полости вытеснительной камеры соединены между собой каналом. В канал, соединяющий полости сгибания и разгибания вытеснительной камеры, расположенный между примыкающими друг к другу поверхностями вытеснительной камеры и гидропоршня (19) (см. Фиг.1 и 2), встроен тормозной клапанный механизм, который осуществляет включение и выключение торможения в фазе опоры за счет воздействия на него верхней частью сочленения (7), обеспечивающего давящее усилие, которое приводит в действие тормозной клапанный механизм, отпирает и запирает канал. В отпертом состоянии канала тормозная жидкость перераспределяется при сгибании и разгибании модуля коленного по полостям вытеснительной камеры. В запертом состоянии перераспределение тормозной жидкости по каналу прекращается и включается торможение.The displacement chamber, as well as in the known technical solution, is subdivided into bending and extension cavities. In the proposed module, the knee cavity of the displacement chamber is interconnected by a channel. In the channel connecting the bending and unscrewing cavities of the displacement chamber located between adjacent surfaces of the displacing chamber and hydraulic piston (19) (see Figs. 1 and 2), a brake valve mechanism is installed that enables and disables braking in the support phase for due to the impact on it of the upper part of the joint (7), which provides a pressing force that actuates the brake valve mechanism, unlocks and locks the channel. In the unlocked state of the channel, the brake fluid is redistributed during bending and extension of the knee module in the cavities of the displacement chamber. In the locked state, the redistribution of brake fluid along the channel stops and braking is activated.
Приведенные отличительные особенности выполнения предлагаемого модуля коленного позволяют реализовать в конструкции механизм, повышающий адаптивность к управлению фазой маха. К нему относится механизм регулировки торможением. Он выполнен в неподвижной шарнирной оси коленного сочленения или гидропоршне (19) в продольном направлении и встроен в канал, выполненный в гидропоршне (19), также соединяющий полости сгибания и разгибания вытеснительной камеры, так, что обеспечивает перетекание тормозной жидкости между полостями сгибания и разгибания в процессе торможения с заданной скоростью через его управляющий торможением дроссель (9), когда канал, соединяющий указанные полости, перекрыт в результате действия тормозного клапанного механизма. Таким образом, механизм регулировки торможением задает скорость торможения в фазе опоры.These distinctive features of the proposed knee module make it possible to implement a mechanism in the design that increases adaptability to the control of the Mach phase. It includes a braking adjustment mechanism. It is made in the fixed hinge axis of the knee joint or hydraulic piston (19) in the longitudinal direction and is built into the channel made in hydraulic piston (19), which also connects the bending and extension cavities of the displacement chamber, so that the brake fluid flows between the bending and extension cavities in the process of braking at a given speed through its braking control throttle (9), when the channel connecting these cavities is blocked as a result of the action of the brake valve mechanism. Thus, the braking adjustment mechanism sets the braking speed in the support phase.
Модуль коленный содержит функциональные узлы: коленное сочленение (см. Фиг.1), тормозной узел (см. Фиг.1, Фиг.2) и пневмомеханический узел (см. Фиг.1, Фиг.3). Коленное сочленение связано с тормозным и пневмомеханическим узлами. Отдельные конструктивные элементы тормозного узла одновременно выполняют функцию конструктивных элементов коленного сочленения.The knee module contains functional units: the knee joint (see Figure 1), the brake assembly (see Figure 1, Figure 2) and the pneumomechanical assembly (see Figure 1, Figure 3). The knee joint is connected with the brake and pneumomechanical nodes. The individual structural elements of the brake assembly simultaneously serve as structural elements of the knee joint.
В составе коленного сочленения выполнены верхняя часть сочленения (7), нижняя часть сочленения (15). Средняя часть коленного сочленения реализована в виде гидроцилиндра (35) тормозного узла, выполняющего функцию средней части коленного сочленения и функцию вытеснительной камеры в тормозном узле. Для этого гидроцилиндр (35) реализован подвижным, полым, с ориентацией в пространстве, соответствующей расположению его высоты в горизонтальной плоскости. Средняя часть коленного сочленения (гидроцилиндр (35) тормозного узла) жестко соединена с осью качания (42), размещенной со стороны разгибания в средней части коленного сочленения (в стенке гидроцилиндра (35)). Нижняя часть сочленения (15) при помощи боковых ушей (11) жестко соединена с неподвижным гидропоршнем (19), расположенным в полости вращающегося гидроцилиндра (35) тормозного узла. Неподвижный гидропоршень (19) тормозного узла выполняет функцию шарнирной оси коленного сочленения, относительно которой совершает вращательное движение средняя часть коленного сочленения, являющаяся одновременно вытеснительной камерой тормозного узла (гидроцилиндр (35)). Ось качания (42) расположена относительно шарнирной оси коленного сочленения параллельно, вентрально и дистально. Верхняя часть сочленения (7) выполнена с возможностью охвата средней части коленного сочленения. Верхняя часть сочленения (7) концом, находящимся со стороны разгибания, установлена с возможностью качания на оси качания (42), выполненной в средней части коленного сочленения, и охватывает в направлении сгибания среднюю часть коленного сочленения. Другим концом, находящимся со стороны сгибания, верхняя часть сочленения (7) контактирует с тормозным клапанным механизмом, выполненным в средней части коленного сочленения со стороны сгибания (в стенке гидроцилиндра (35) тормозного узла), охватывая тормозной клапанный механизм с возможностью опоры на него, а именно опираясь на его подушку (27). Верхняя часть сочленения (7) создает давящее усилие, приводящее в действие тормозной клапанный механизм. Со стороны разгибания в средней части коленного сочленения (гидроцилиндра (35)) для фиксации оси качания (42) расположен стопорный винт (18). Со стороны сгибания, за участком охвата средней части коленного сочленения (гидроцилиндра (35)), за подушкой (27) тормозного клапанного механизма, верхняя часть коленного сочленения (7) соединена посредством оси (44) с пневмомеханическим узлом. В средней части коленного сочленения (в стенке гидроцилиндра (35) тормозного узла) со стороны сгибания в области, примыкающей к тормозному клапанному механизму, между последним и осью качания (42) и со стороны разгибания в области, примыкающей к нижней части сочленения (15), выполнены пазы, в которых установлены полиуретановые амортизаторы (16) и (21) для амортизации, соответственно, при сгибании и разгибании модуля коленного.As part of the knee joint, the upper part of the joint (7) and the lower part of the joint (15) are made. The middle part of the knee joint is implemented in the form of a hydraulic cylinder (35) of the brake assembly, which performs the function of the middle part of the knee joint and the function of a displacement chamber in the brake assembly. For this, the hydraulic cylinder (35) is implemented movable, hollow, with an orientation in space corresponding to the location of its height in the horizontal plane. The middle part of the knee joint (hydraulic cylinder (35) of the brake assembly) is rigidly connected to the swing axis (42) located on the extension side in the middle part of the knee joint (in the wall of the hydraulic cylinder (35)). The lower part of the joint (15) with the help of the side ears (11) is rigidly connected to a fixed hydraulic piston (19) located in the cavity of the rotating hydraulic cylinder (35) of the brake unit. The fixed hydraulic piston (19) of the brake unit performs the function of the hinge axis of the knee joint, relative to which the middle part of the knee joint rotates, which is also the displacement chamber of the brake unit (hydraulic cylinder (35)). The swing axis (42) is located relative to the hinge axis of the knee joint in parallel, ventrally and distally. The upper part of the joint (7) is configured to cover the middle part of the knee joint. The upper part of the joint (7) with the end located on the extension side is installed with the possibility of swinging on the swing axis (42), made in the middle part of the knee joint, and covers in the direction of bending the middle part of the knee joint. The other end, located on the bend side, the upper part of the joint (7) is in contact with the brake valve mechanism made in the middle part of the knee joint on the bend side (in the wall of the hydraulic cylinder (35) of the brake unit), covering the brake valve mechanism with the possibility of support on it, namely, resting on his pillow (27). The upper part of the joint (7) creates a pressing force, which actuates the brake valve mechanism. On the extension side, in the middle part of the knee joint (hydraulic cylinder (35)), a locking screw (18) is located to fix the swing axis (42). On the bending side, behind the coverage area of the middle part of the knee joint (hydraulic cylinder (35)), behind the pad (27) of the brake valve mechanism, the upper part of the knee joint (7) is connected via an axis (44) to the pneumomechanical assembly. In the middle part of the knee joint (in the wall of the hydraulic cylinder (35) of the brake assembly) from the bending side in the area adjacent to the brake valve mechanism, between the latter and the swing axis (42) and from the bending side in the area adjacent to the lower part of the joint (15) , grooves are made in which polyurethane shock absorbers (16) and (21) are installed for cushioning, respectively, during flexion and extension of the knee module.
Конструктивное решение тормозного узла в модуле коленном базируется на схеме моментного гидроцилиндра (двигателя), которая рассматривается во многих справочных пособиях машиностроительной гидравлики (например, Т.М.Башта "Машиностроительная гидравлика", Москва, 1963 г.).The design solution of the brake assembly in the knee module is based on the torque cylinder (engine) diagram, which is considered in many reference manuals of engineering hydraulics (for example, T. M. Bashta "Engineering Hydraulics", Moscow, 1963).
В составе тормозного узла выполнены расположенная внутри средней части коленного сочленения подвижная вытеснительная камера в виде гидроцилиндра (35) с боковыми крышками (4), размещенный в вытеснительной камере неподвижный гидропоршень (19), тормозной клапанный механизм и механизм регулировки торможением (регулировка скорости и времени торможения). Боковые крышки (4) изолируют полость гидроцилиндра (35), образуя закрытую вытеснительную камеру. Подвижная закрытая вытеснительная камера концентрично охватывает, по крайней мере, частично неподвижный гидропоршень (19) по его периметру, являющийся шарнирной осью коленного сочленения, выполненной с возможностью деления объема вытеснительной камеры на полость сгибания и полость разгибания (см. Фиг.2). Полости сгибания и разгибания соединены друг с другом каналом, проходящим от полости разгибания в области примыкания неподвижного гидропоршня (19) к внутренней поверхности вытеснительной камеры (к стенке гидроцилиндра (35)) со стороны сгибания и охвата средней части коленного сочленения верхней частью сочленения (7), через клапанный механизм, а именно в средней части коленного сочленения через втулку клапана (33), затем через пружину клапана (32), снова через втулку клапана (33) и далее через среднюю часть коленного сочленения к полости сгибания. Вытеснительная камера заполнена тормозной жидкостью. Герметичность полостей сгибания и разгибания относительно друг друга обеспечивают манжеты (20), размещенные со стороны разгибания между гидропоршнем (19) и гидроцилиндром (35) и со стороны сгибания между гидропоршнем (19) и гидроцилиндром (35), в части примыкания неподвижного гидропоршня (19) к внутренней поверхности вытеснительной камеры (гидроцилиндра (35)), в которой отсутствует канал, соединяющий полости. Для герметизации вытеснительной камеры тормозного узла (полости гидроцилиндра (35)) предназначены уплотнительные кольца (1) и манжеты (10). Уплотнительные кольца (1) выполнены между боковыми крышками (4) и гидроцилиндром (35). Манжеты (10) установлены между боковыми крышками (4) и гидропоршнем (19). Винт (34), расположенный в стенке гидроцилиндра (35) со стороны сгибания, является пробкой отверстия для заливки тормозной жидкости (см. Фиг.2) в вытеснительную камеру тормозного узла.The brake unit includes a movable displacement chamber located inside the middle part of the knee joint in the form of a hydraulic cylinder (35) with side covers (4), a stationary hydraulic piston (19) located in the displacement chamber, a brake valve mechanism and a braking adjustment mechanism (adjusting the braking speed and time ) Side covers (4) isolate the cavity of the hydraulic cylinder (35), forming a closed pressure chamber. A movable closed displacement chamber concentrically covers at least a partially stationary hydraulic piston (19) along its perimeter, which is the hinge axis of the knee joint, configured to divide the volume of the displacement chamber into a flexion cavity and an extension cavity (see Figure 2). The bending and extension cavities are connected to each other by a channel passing from the extension cavity in the area where the stationary hydraulic piston (19) adjoins to the inner surface of the displacement chamber (to the hydraulic cylinder wall (35)) from the side of bending and covering the middle part of the knee joint with the upper part of the joint (7) through the valve mechanism, namely in the middle part of the knee joint through the valve sleeve (33), then through the valve spring (32), again through the valve sleeve (33) and then through the middle part of the knee joint to the bending cavity. The displacement chamber is filled with brake fluid. The tightness of the bending and extension cavities relative to each other is ensured by cuffs (20) located on the extension side between the hydraulic piston (19) and the hydraulic cylinder (35) and on the flexion side between the hydraulic piston (19) and the hydraulic cylinder (35), in the adjoining part of the stationary hydraulic piston (19 ) to the inner surface of the displacement chamber (hydraulic cylinder (35)), in which there is no channel connecting the cavity. O-rings (1) and cuffs (10) are designed to seal the pressure chamber of the brake unit (cavity of the hydraulic cylinder (35)). O-rings (1) are made between the side covers (4) and the hydraulic cylinder (35). Cuffs (10) are installed between the side covers (4) and the hydraulic piston (19). The screw (34), located in the wall of the hydraulic cylinder (35) on the bending side, is a plug of the hole for filling brake fluid (see Figure 2) into the displacement chamber of the brake assembly.
Тормозной клапанный механизм, выполненный в средней части коленного сочленения (в стенке гидроцилиндра (35)) со стороны сгибания и охвата средней части коленного сочленения верхней частью сочленения (7), встроен в канал, соединяющий полости сгибания и разгибания вытеснительной камеры. Тормозной клапанный механизм содержит винт клапана (26), подушку (27), толкатель клапана (28), регулировочную гайку (29), крышку клапана (30), клапан (31), пружину клапана (32), втулку клапана (33) и манжету клапана (17). Винт клапана (26) выполнен в верхней части сочленения (7) (см. Фиг.2).The brake valve mechanism, made in the middle part of the knee joint (in the wall of the hydraulic cylinder (35)) from the side of bending and covering the middle part of the knee joint with the upper part of the joint (7), is built into the channel connecting the bending and extension cavities of the displacement chamber. The brake valve mechanism comprises a valve screw (26), a pad (27), a valve follower (28), an adjusting nut (29), a valve cover (30), a valve (31), a valve spring (32), a valve sleeve (33), and the cuff of the valve (17). The valve screw (26) is made in the upper part of the joint (7) (see Figure 2).
Тормозной клапанный механизм предназначен для включения и выключения торможения при сгибании и разгибании модуля коленного и опоре, осуществляемыми при ходьбе. В процессе работы модуля коленного осуществляется перераспределение тормозной жидкости между полостями сгибания и разгибания и создание определенной величины давления в них, что приводит к фиксации или, наоборот, расфиксации модуля коленного. Тормозной клапанный механизм приводится в действие посредством создания давящего усилия на него со стороны верхней части коленного сочленения (7).The brake valve mechanism is designed to turn braking on and off when bending and unbending the knee module and support, which are carried out when walking. In the process of operation of the knee module, brake fluid is redistributed between the flexion and extension cavities and the creation of a certain pressure in them, which leads to fixation or, conversely, fixation of the knee module. The brake valve mechanism is activated by creating a pressing force on it from the upper part of the knee joint (7).
Механизм регулировки торможением реализован в гидропоршне (19), выполняющем функцию шарнирной оси коленного сочленения (см. Фиг.1 и Фиг.2), в продольном направлении и встроен в канал, выполненный в гидропоршне (19), соединяющий также полости сгибания и разгибания, и представляющий собой сквозной канал преимущественно в продольном направлении (см. Фиг.2) с отходящими от него вспомогательными каналами гидропоршня (19) (на Фиг.1 и 2 не показаны), посредством которых осуществлено подсоединение к полостям сгибания и разгибания и каналу, соединяющему их. Механизм регулировки торможением содержит управляющий торможением клапан (3), управляющий торможением дроссель (9). В сквозном канале в продольном направлении гидропоршня (19), выполняющего функцию шарнирной оси коленного сочленения, с одного конца шарнирной оси установлен управляющий торможением клапан (3), а с другого конца шарнирной оси - управляющий торможением дроссель (9). Взаимное расположение всех каналов тормозного узла (каналов в гидропоршне (19) и канала в области примыкания гидропоршня (19) к внутренней поверхности вытеснительной камеры) обеспечивает в фазе опоры при запертом клапаном (31) канале, соединяющем полости сгибания и разгибания, перетекание тормозной жидкости из полости разгибания в полость сгибания через управляющий торможением дроссель (9) со скоростью, на которую последний настроен; при сгибании и отпертом клапаном (31) канале, соединяющем полости вытеснительной камеры, - перетекание тормозной жидкости по указанному каналу из полости сгибания в полость разгибания, а при разгибании - перетекание тормозной жидкости по указанному каналу, отпертому клапаном (31), и через каналы гидропоршня (19), открытый клапаном (3) сквозной канал и вспомогательные каналы, из полости разгибания в полость сгибания.The braking adjustment mechanism is implemented in the hydraulic piston (19), which performs the function of the hinge axis of the knee joint (see Figure 1 and Figure 2), in the longitudinal direction and is integrated into the channel made in the hydraulic piston (19), also connecting the bending and extension cavities, and representing a through channel mainly in the longitudinal direction (see FIG. 2) with auxiliary piston channels (19) extending from it (not shown in FIGS. 1 and 2), by means of which they are connected to the bending and extension cavities and the channel connecting them. The braking adjustment mechanism comprises a braking control valve (3), a throttle (9) controlling braking. In the through channel in the longitudinal direction, a hydraulic piston (19), which acts as the hinge axis of the knee joint, is equipped with a brake control valve (3) at one end of the hinge axis and a throttle control valve (9) at the other end of the hinge axis. The relative position of all the channels of the brake assembly (channels in the hydraulic piston (19) and the channel in the region of the hydraulic piston (19) adjoining the internal surface of the displacement chamber) ensures that in the support phase, when the channel connecting the flexion and extension cavities is closed by a valve (31), the brake fluid flows from extension cavity into the flexion cavity through the braking control throttle (9) at a speed at which the latter is configured; when bending and unlocked by the valve (31) the channel connecting the cavities of the displacement chamber, the brake fluid flows through the specified channel from the bending cavity to the extension cavity, and when unbending, the brake fluid flows through the specified channel unlocked by the valve (31) and through the hydraulic piston channels (19), open through the valve (3), the through channel and auxiliary channels from the extension cavity to the flexion cavity.
К элементам, регулирующим работу тормозного узла и задающим параметры торможения, относятся непосредственно управляющий торможением клапан (3), управляющий торможением дроссель (9), винт клапана (26) и регулировочная гайка (29).The elements that regulate the operation of the brake unit and set the braking parameters include the valve directly controlling the braking (3), the throttle controlling the braking (9), the valve screw (26) and the adjusting nut (29).
Связь полостей сгибания и разгибания, непосредственно обеспечивающая перераспределение тормозной жидкости или отсутствие такового, по каналу, связывающему полости сгибания и разгибания, расположенному в области примыкания к внутренней поверхности вытеснительной камеры гидропоршня (19), осуществляется при помощи клапана (31). Клапан (31) размещен во втулке клапана (33), выполняющей функцию корпуса клапанного тормозного механизма, и прижат пружиной клапана (32) к крышке клапана (30). Втулка клапана (33) установлена в средней части коленного сочленения. Клапан (31) выполнен с возможностью приведения его в действие, отпирающего или запирающего канал между полостями сгибания и разгибания посредством толкателя клапана (28), расположенного в крышке клапана (30) и прижатого винтом клапана (26). Крышка клапана (30) выполнена поверх втулки клапана (33) с размещенным в ней клапаном (31) (см. Фиг.2). Регулировочная гайка (29) надета на крышку клапана (30) и определяет момент срабатывания тормозного узла. Винт клапана (26) предназначен для задания требуемой величины зазора, определяющего ход клапана (31). Манжета клапана (17) установлена между втулкой клапана (33) и клапаном (31) с целью уплотнения.The connection of the flexion and extension cavities, which directly provides the redistribution of the brake fluid or the absence thereof, along the channel connecting the flexion and extension cavities located in the area adjacent to the inner surface of the hydraulic piston displacement chamber (19), is carried out using the valve (31). The valve (31) is located in the valve sleeve (33), which performs the function of the valve brake body, and is pressed by the valve spring (32) to the valve cover (30). The valve sleeve (33) is installed in the middle of the knee joint. The valve (31) is configured to actuate it, unlocking or locking the channel between the bending and extension cavities by means of a valve follower (28) located in the valve cover (30) and pressed by the valve screw (26). The valve cover (30) is made over the valve sleeve (33) with the valve (31) located in it (see Figure 2). The adjusting nut (29) is put on the valve cover (30) and determines the moment of operation of the brake unit. The screw of the valve (26) is designed to set the required gap value that determines the stroke of the valve (31). A valve sleeve (17) is installed between the valve sleeve (33) and the valve (31) to seal.
Управляющий торможением клапан (3) и управляющий торможением дроссель (9) задают требуемые параметры торможения. Управляющий торможением клапан (3) обеспечивает перетекание тормозной жидкости между полостями вытеснительной камеры при разгибании (при отключенном торможении). Посредством управляющего торможением дросселя (9) реализуются конкретные значения скоростей перетекания тормозной жидкости при включении торможения.The braking control valve (3) and the braking control throttle (9) set the required braking parameters. The valve controlling the braking (3) allows the brake fluid to flow between the cavities of the displacement chamber during extension (when braking is disabled). Through the braking control of the throttle (9), specific values of the flow rates of the brake fluid when braking is applied are realized.
Герметичность управляющего торможением клапана (3) и управляющего торможением дросселя (9) обеспечивают, соответственно, уплотнительные кольца (2) и (8), установленные в сквозном продольном канале между указанными элементами и шарнирной осью.The tightness of the braking control valve (3) and the braking control of the throttle (9) is ensured, respectively, by the o-rings (2) and (8) installed in the through longitudinal channel between these elements and the hinge axis.
Пневмомеханический узел (см. Фиг.1, Фиг.3) содержит шток (5), пневмоцилиндр (6), дроссель разгибания (12), дроссель сгибания (13), трубопровод (14), глушитель (22), пневмопоршень (23), винты (24), опору пневмоцилиндра (25), кольцо (36), направляющую втулку (37), манжеты пневмопоршня (38), дно (39), уплотнительное кольцо (40).The pneumatic-mechanical assembly (see Fig. 1, Fig. 3) contains a stem (5), a pneumatic cylinder (6), an extension throttle (12), a bending throttle (13), a pipeline (14), a silencer (22), a pneumatic piston (23) , screws (24), pneumatic cylinder support (25), ring (36), guide sleeve (37), pneumatic piston cuffs (38), bottom (39), o-ring (40).
Пневмомеханический узел связан с коленным сочленением, в частности, с верхней частью сочленения (7) посредством оси (44), расположенной в верхней части сочленения (7) со стороны сгибания, в крайней области, за винтом клапана (26), а с нижней частью сочленения (15) - посредством двух полуосей (43), выполненных в опоре пневмоцилиндра (25), расположенной под дном (39).The pneumatic-mechanical assembly is connected with the knee joint, in particular, with the upper part of the joint (7) by means of an axis (44) located in the upper part of the joint (7) from the bending side, in the extreme region, behind the valve screw (26), and with the lower part joints (15) - by means of two half shafts (43) made in the support of the pneumatic cylinder (25) located under the bottom (39).
Пневмоцилиндр (6) выполнен полым, его внутренний объем ограничен снизу дном (39), а сверху - цельно выполненным с боковой частью верхним основанием. В верхней части пневмоцилиндра (6), то есть в верхнем основании, расположена направляющая втулка (37), в которой размещен шток (5). В полости пневмоцилиндра (6) выполнен пневмопоршень (23), делящий объем на надпоршневую и подпоршневую полости. Пневмопоршень (23) жестко закреплен к штоку (5) с одного конца, к нижней части штока. Верхняя часть (другой конец) штока (5) связана с осью (44), находящейся в верхней части сочленения (7).The pneumatic cylinder (6) is made hollow, its internal volume is bounded from the bottom by the bottom (39), and from above - the upper base is completely made with the side part. In the upper part of the pneumatic cylinder (6), that is, in the upper base, there is a guide sleeve (37) in which the rod (5) is placed. A pneumatic piston (23) is made in the cavity of the pneumatic cylinder (6), dividing the volume into the supra-piston and sub-piston cavities. A pneumatic piston (23) is rigidly fixed to the stem (5) from one end, to the lower part of the stem. The upper part (other end) of the rod (5) is connected with the axis (44) located in the upper part of the joint (7).
На боковой части цилиндрического пневмопоршня (23), контактирующей со стенками пневмоцилиндра (6), выполнены кольцеобразные канавки, в которых установлены манжеты пневмопоршня (38) с целью уплотнения и изоляции надпоршневой и подпоршневой полостей относительно друг друга. В самом пневмопоршне (23) сформированы воздуховодные каналы, обеспечивающие при движении пневмопоршня (23) в результате сгибания или разгибания модуля коленного при ходьбе перераспределение воздуха между надпоршневой и подпоршневой полостями.On the side of the cylindrical pneumatic piston (23) in contact with the walls of the pneumatic cylinder (6), ring-shaped grooves are made in which the pneumatic piston cuffs (38) are installed to seal and isolate the piston and piston cavities relative to each other. Air ducts are formed in the pneumatic piston (23), which, when the pneumatic piston (23) moves, as a result of flexion or extension of the knee module when walking, redistributes the air between the piston and piston cavities.
В верхнем основании пневмоцилиндра (6) выполнены дроссель разгибания (12) и дроссель сгибания (13) (см. Фиг.3), через которые осуществляется выхлоп воздуха в результате движения пневмопоршня (23) и перераспределение воздуха по воздуховодным каналам. С внешней стороны пневмоцилиндра (6) расположен трубопровод (14), соединяющий подпоршневую полость с дросселем сгибания (13). При ходьбе, при движении пневмопоршня (23) вниз происходит выхлоп воздуха из подпоршневой полости через трубопровод (14) и дроссель сгибания (13), а при движении пневмопоршня (23) вверх - выхлоп воздуха из надпоршневой полости через дроссель разгибания (12).In the upper base of the pneumatic cylinder (6), an extension throttle (12) and a flexion throttle (13) are made (see Figure 3), through which air is exhausted as a result of the movement of the pneumatic piston (23) and the redistribution of air through the air ducts. On the outside of the pneumatic cylinder (6), there is a pipeline (14) connecting the under-piston cavity with a bending throttle (13). When walking, when the pneumatic piston (23) moves downward, air is exhausted from the sub-piston cavity through the pipeline (14) and the bending throttle (13), and when the pneumatic piston (23) moves upwards, the air exhaust from the over-piston cavity through the extension throttle (12).
Во внутренней части штока (5) выполнен глушитель (22), представляющий собой вкладыш из звукопоглощающего материала.In the inner part of the rod (5), a silencer (22) is made, which is an insert made of sound-absorbing material.
Винты (24) осуществляют крепление опоры пневмоцилиндра (25), в которой выполнены полуоси (43), связывающие пневмомеханический узел с коленным сочлением, ко дну (39) пневмоцилиндра (6).The screws (24) fasten the support of the pneumatic cylinder (25), in which the axles (43) are made, connecting the pneumomechanical unit with the knee joint, to the bottom (39) of the pneumatic cylinder (6).
Кольцо (36), расположенное в верхней части пневмоцилиндра (б) между направляющей втулкой (37) и штоком (5), герметизирует объем пневмоцилиндра (6) сверху. Снизу для герметизации объема пневмоцилиндра (6) выполнено уплотнительное кольцо (40), размещенное на стыке пневмоцилиндра (6), дна (39) и опоры пневмоцилиндра(25).The ring (36) located in the upper part of the pneumatic cylinder (b) between the guide sleeve (37) and the rod (5) seals the volume of the pneumatic cylinder (6) from above. From below, to seal the volume of the pneumatic cylinder (6), a sealing ring (40) is made, located at the junction of the pneumatic cylinder (6), the bottom (39) and the support of the pneumatic cylinder (25).
К элементам, регулирующим управление фазой маха, относятся дроссели разгибания (12) и сгибания (13), являющиеся в совокупности механизмом управления фазой маха, реализованным в пневмомеханическом узле.Elements that control the control of the Mach phase include extension chokes (12) and flexes (13), which together are a mach phase control mechanism implemented in a pneumomechanical assembly.
Таким образом, в модуле коленном выполнены следующие элементы регулировки, имеющие отношение к управлению фазой маха и повышению адаптивности.Thus, in the knee module, the following adjustment elements are made related to controlling the phase of the mach and increasing adaptability.
Во-первых, управляющий торможением клапан (3). Предназначен для обеспечения перетекания тормозной жидкости при разгибании через сквозной и вспомогательные каналы гидропоршня (19) из полостей вытеснительной камеры. Настройка осуществляется при сборке модуля коленного. При торможении он закрыт, при снятии нагрузки и сгибании - закрыт, при разгибании - открыт.Firstly, the brake control valve (3). Designed to ensure the flow of brake fluid during extension through the through and auxiliary channels of hydraulic piston (19) from the cavities of the displacement chamber. The adjustment is carried out when assembling the knee module. When braking, it is closed; when unloading and bending, it is closed; when unbending, it is open.
Во-вторых, управляющий торможением дроссель (9). Предназначен для задания скорости перетекания жидкости при включении торможения через сквозной и вспомогательные каналы гидропоршня (19) из полостей вытеснительной камеры. Настройка осуществляется при протезировании с учетом индивидуальных особенностей пациента.Secondly, the throttle control brake (9). Designed to set the speed of fluid flow when braking is applied through the through and auxiliary channels of hydraulic piston (19) from the cavities of the displacement chamber. The adjustment is carried out during prosthetics taking into account the individual characteristics of the patient.
В-третьих, регулировочная гайка (29). Предназначена для задания момента срабатывания тормозного узла. Настройка осуществляется при протезировании с учетом индивидуальных особенностей пациента.Thirdly, an adjusting nut (29). Designed to set the moment of operation of the brake unit. The adjustment is carried out during prosthetics taking into account the individual characteristics of the patient.
В-четвертых, винт клапана (26). Предназначен для настройки хода клапана (31). Настройка осуществляется при сборке.Fourth, the valve screw (26). Designed to adjust valve travel (31). Setup is done during assembly.
В-пятых, дроссель сгибания (13). Предназначен для настройки фазы маха при сгибании. Настройка осуществляется при протезировании с учетом индивидуальных особенностей пациента.Fifth, a flexion throttle (13). Designed to adjust the phase of the swing during bending. The adjustment is carried out during prosthetics taking into account the individual characteristics of the patient.
В-шестых, дроссель разгибания (12). Предназначен для настройки фазы маха при разгибании. Настройка осуществляется при протезировании с учетом индивидуальных особенностей пациента.Sixth, an extension choke (12). Designed to adjust the phase of the swing during extension. The adjustment is carried out during prosthetics, taking into account the individual characteristics of the patient.
В нижней части, а именно в нижней части сочленения, модуль коленный снабжен хомутом (41) для присоединения элементов протеза.In the lower part, namely in the lower part of the joint, the knee module is equipped with a clamp (41) for connecting prosthesis elements.
Основными материалами при изготовлении модуля коленного являются сталь, алюминий, титан, бронза, полимерные материалы, в частности полиамид, в качестве тормозной жидкости используют кремнийорганическую смесь с минеральными маслами.The main materials in the manufacture of the knee module are steel, aluminum, titanium, bronze, polymeric materials, in particular polyamide, an organosilicon mixture with mineral oils is used as a brake fluid.
Модуль коленный при эксплуатации функционирует следующим образом.The knee module during operation operates as follows.
При вертикальном нагружении, в фазе опоры, верхняя часть сочленения (7) поворачивается вокруг оси качания (42) по часовой стрелке и приводит в движение толкатель клапана (28). Толкатель клапана (28) воздействует на клапан (31), который в результате перекрывает канал, соединяющий полости сгибания и разгибания тормозного узла в гидроцилиндре (35), прекращая перераспределение тормозной жидкости между полостями тормозного узла по каналу, соединяющему их и расположенному в области примыкания неподвижного гидропоршня (19) к внутренней поверхности вытеснительной камеры (к стенке гидроцилиндра (35)) со стороны сгибания и охвата средней части коленного сочленения верхней частью сочленения (7), и вызывая торможение модуля коленного. Управляющий торможением клапан (3) закрывает канал в гидропоршне (19) со стороны разгибания (см. Фиг.2), препятствуя перетеканию тормозной жидкости. Перетекание тормозной жидкости из полости разгибания в полость сгибания осуществляется через управляющий торможением дроссель (9) со скоростью, на которую он настроен. При этом давление тормозной жидкости в полости разгибания тормозного узла увеличивается за счет вращательного движения вытеснительной камеры относительно неподвижного гидропоршня (19), приводящего к изменению объема полостей сгибания и разгибания, вызывая перетекание через упомянутый дроссель (9), а последнее приводит к увеличению давления в полости сгибания.Under vertical loading, in the support phase, the upper part of the joint (7) rotates around the swing axis (42) clockwise and drives the valve follower (28). The valve pusher (28) acts on the valve (31), which, as a result, closes the channel connecting the cavity for flexion and extension of the brake assembly in the hydraulic cylinder (35), stopping the redistribution of brake fluid between the cavities of the brake assembly along the channel connecting them and located in the adjoining area of the stationary hydraulic piston (19) to the inner surface of the displacement chamber (to the wall of the hydraulic cylinder (35)) from the side of bending and covering the middle part of the knee joint with the upper part of the joint (7), and causing the module to brake ennoy. The braking control valve (3) closes the channel in the hydraulic piston (19) from the extension side (see Figure 2), preventing the brake fluid from flowing. The flow of brake fluid from the extension cavity into the flexion cavity is carried out through the braking control throttle (9) at the speed at which it is configured. In this case, the pressure of the brake fluid in the extension cavity of the brake assembly increases due to the rotational movement of the displacement chamber relative to the stationary hydraulic piston (19), which leads to a change in the volume of the flexion and extension cavities, causing flow through the said throttle (9), and the latter leads to an increase in pressure in the cavity bending.
Снятие вертикальной нагрузки приводит к поворачиванию верхней части сочленения (7) против часовой стрелки, величина давящего усилия уменьшается, что обеспечивает приведение в действие пружину клапана (32), которая в свою очередь воздействует на клапан (31), перемещая его в положение, при котором он открывает канал, соединяющий полости сгибания и разгибания тормозного узла в гидроцилиндре (35). Гидроцилиндр (35) (вытеснительная камера) также совершает вращательное движение в обратную сторону, обуславливающее изменение объема полостей сгибания и разгибания. Давление в полости разгибания уменьшается, вызывая расфиксацию коленного сочленения, и становится возможным сгибание и дальнейшее разгибание модуля коленного. Тормозная жидкость перераспределяется между полостями сгибания и разгибания тормозного узла по каналу, соединяющему их и расположенному в области примыкания неподвижного гидропоршня (19) к внутренней поверхности вытеснительной камеры (к стенке гидроцилиндра (35)) со стороны сгибания и охвата средней части коленного сочленения верхней частью сочленения (7). Управляющий торможением клапан (3) продолжает закрывать канал в гидропоршне (19) со стороны разгибания (см. Фиг.2), препятствуя перетеканию тормозной жидкости.Removing the vertical load leads to the rotation of the upper part of the joint (7) counterclockwise, the pressure is reduced, which ensures the actuation of the valve spring (32), which in turn acts on the valve (31), moving it to a position in which it opens a channel connecting the cavity for flexion and extension of the brake assembly in the hydraulic cylinder (35). The hydraulic cylinder (35) (displacement chamber) also rotates in the opposite direction, causing a change in the volume of the bending and extension cavities. The pressure in the extension cavity decreases, causing the knee joint to unlock, and bending and further extension of the knee module become possible. The brake fluid is redistributed between the flexion and extension cavities of the brake assembly along the channel connecting them and located in the area where the stationary hydraulic piston (19) adjoins the inner surface of the displacement chamber (to the hydraulic cylinder wall (35)) from the side of bending and covering the middle part of the knee joint with the upper part of the joint (7). The braking control valve (3) continues to close the channel in the hydraulic piston (19) from the extension side (see Figure 2), preventing the brake fluid from flowing.
При сгибании модуля коленного шток (5) перемещает в полости пневмоцилиндра (6) пневмопоршень (23) вниз, вызывая выхлоп воздуха из подпоршневой полости через трубопровод (14) и дроссель сгибания (13). При этом скорость передвижения пневмопоршня (23) и, соответственно, скорость сгибания модуля коленного регулируется дросселем сгибания (13).When the module is bent, the knee rod (5) moves the pneumatic piston (23) down in the cavity of the pneumatic cylinder (6), causing air exhaust from the sub-piston cavity through the pipeline (14) and the bending throttle (13). In this case, the speed of movement of the pneumatic piston (23) and, accordingly, the bending speed of the knee module is regulated by the bending throttle (13).
При разгибании модуля коленного шток (5) перемещает в полости пневмоцилиндра (6) пневмопоршень (23) вверх, вызывая выхлоп воздуха из надпоршневой полости через дроссель разгибания (12). Скорость передвижения пневмопоршня (23) вверх и, соответственно, скорость разгибания модуля коленного регулируется дросселем разгибания (12).When the module is unbent, the knee rod (5) moves the pneumatic piston (23) upward in the cavity of the pneumatic cylinder (6), causing air exhaust from the over-piston cavity through the extension throttle (12). The speed of the pneumatic piston (23) upward and, accordingly, the extension speed of the knee module is regulated by the extension throttle (12).
При разгибании тормозная жидкость перераспределяется из полости разгибания в полость сгибания по обоим каналам. Управляющий торможением клапан (3) открывает канал в гидропоршне (19) со стороны разгибания, клапан (31) открывает канал, соединяющий полости вытеснительной камеры и расположенный в области примыкания неподвижного гидропоршня (19) к внутренней поверхности вытеснительной камеры (к стенке гидроцилиндра (35)) со стороны сгибания и охвата средней части коленного сочленения верхней частью сочленения (7).During extension, the brake fluid is redistributed from the extension cavity into the flexion cavity through both channels. The braking control valve (3) opens the channel in the hydraulic piston (19) from the extension side, the valve (31) opens the channel connecting the cavities of the displacement chamber and located in the area adjacent to the stationary hydraulic piston (19) to the inner surface of the displacement chamber (to the wall of the hydraulic cylinder (35) ) from the side of bending and covering the middle part of the knee joint with the upper part of the joint (7).
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008132250/14A RU2380061C1 (en) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Knee module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008132250/14A RU2380061C1 (en) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Knee module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2380061C1 true RU2380061C1 (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=42121980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008132250/14A RU2380061C1 (en) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Knee module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2380061C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2721591C2 (en) * | 2016-03-09 | 2020-05-20 | Вальдемар Линк Гмбх Унд Ко. Кг | Connecting structure |
| RU214484U1 (en) * | 2021-11-24 | 2022-10-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Салют Орто" | Lower limb prosthesis knee module |
| CN117679229A (en) * | 2024-02-01 | 2024-03-12 | 佳木斯大学 | High polymer material knee joint support of adjustable holding power |
-
2008
- 2008-08-04 RU RU2008132250/14A patent/RU2380061C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2721591C2 (en) * | 2016-03-09 | 2020-05-20 | Вальдемар Линк Гмбх Унд Ко. Кг | Connecting structure |
| US10973643B2 (en) | 2016-03-09 | 2021-04-13 | Waldemar Link Gmbh & Co. Kg | Joint configuration |
| RU214484U1 (en) * | 2021-11-24 | 2022-10-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Салют Орто" | Lower limb prosthesis knee module |
| CN117679229A (en) * | 2024-02-01 | 2024-03-12 | 佳木斯大学 | High polymer material knee joint support of adjustable holding power |
| CN117679229B (en) * | 2024-02-01 | 2024-04-16 | 佳木斯大学 | High polymer material knee joint support of adjustable holding power |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU692050B2 (en) | Brake-action knee joint | |
| JP7225091B2 (en) | Actuator damper unit | |
| JP3570619B2 (en) | Air cylinder device for artificial legs | |
| US5779735A (en) | Knee unit for above-knee prosthetic leg | |
| CN1095642C (en) | Prosthetic joint | |
| RU2380061C1 (en) | Knee module | |
| JP2008246208A (en) | Prosthetic or orthotic joint | |
| RU2006104977A (en) | SURGICAL UNIT WITH SWIVEL-TURNING MECHANISM CONTROLLED BY THE TRANSMISSION OF THE WORKING ENVIRONMENT | |
| JP6929775B2 (en) | Artificial joint with a mechanical response system to position and rate of change | |
| CN101132753A (en) | Lower extremity exoskeleton | |
| US20070208431A1 (en) | Swing Phase Control Device | |
| US10702403B2 (en) | Prosthetic joint | |
| US9901466B2 (en) | Threaded knee prosthesis joint | |
| JPH0534167B2 (en) | ||
| CN111655204A (en) | Hydraulic damper with valve body | |
| US20210154027A1 (en) | Polycentric knee joint having an adjustment-free multi-stage air cylinder | |
| CN112983908A (en) | Active and passive hybrid driving device for joint driving | |
| WO2017058132A1 (en) | Laminated spring containing valve, control method of this valve and prosthetic joint that includes the valve | |
| EP3678605B1 (en) | Prosthesis and orthosis | |
| RU47732U1 (en) | KNEE MODULE | |
| JP4030114B2 (en) | Artificial leg | |
| WO2021154185A1 (en) | Hydraulic actuator enabling to control dorsiflexion and plantar flexion speeds of the prosthetic foot joint | |
| SU312605A1 (en) | PNEUMATIC HANDLEBAR | |
| JP2007252450A (en) | Method and device for ensuring internal pressure of air cylinder device for artificial limb | |
| CN113081414A (en) | Intelligent artificial limb with active bending and locking functions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130805 |