WO2022101144A1

WO2022101144A1 - Prothesenkniegelenk

Info

Publication number: WO2022101144A1
Application number: PCT/EP2021/080973
Authority: WO
Inventors: Herman Boiten; Sarah BIERBAUM; Jens Nörthemann
Original assignee: Ottobock Se & Co. Kgaa
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2022-05-19
Also published as: DE102020129644A1; EP4243739A1; US20230398002A1; JP2023547204A; TW202228609A; CN116472011A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Prothesenkniegelenk mit einem Gelenkunterteil, einem Gelenkoberteil und einem Hydrauliksystem mit wenigstens einem Schaltventil, wobei - das Hydrauliksystem eine Extensionskammer, eine Flexionskammer und wenigstens einen Kolben aufweist, durch dessen Bewegung das Volumen der Extensionskammer und/oder der Flexionskammer veränderbar ist, - das Schaltventil ein Ventilgehäuse und ein darin verschieblich gelagertes Schaltelement aufweist, das innerhalb des Ventilgehäuses in eine erste Position und in eine zweite Position bringbar ist und einen Innenraum des Ventilgehäuses in eine erste Kammer und eine zweite Kammer teilt, - das Schaltelement durch wenigstens ein in dem Schaltventil angeordnetes Vorspannelement vorgespannt ist, - das Prothesenkniegelenk wenigstens ein Federelement aufweist, das eine Gegenkraft auf das Schaltelement aufbringt, die der Vorspannung entgegengerichtet ist, wobei innerhalb des Ventilgehäuses und/oder des Schaltelementes wenigstens eine Fluidverbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer angeordnet ist.

Description

Prothesenkniegelenk

Die Erfindung betrifft ein Prothesenkniegelenk mit einem Gelenkunterteil, einem Gelenkoberteil und einem Hydrauliksystem mit wenigstens einem Schaltventil, wobei das Hydrauliksystem eine Extensionskammer, eine Flexionskammer und wenigstens einen Kolben aufweist, durch dessen Bewegung das Volumen der Extensionskammer und/oder der Flexionskammer veränderbar ist, das Schaltventil ein Ventilgehäuse und ein darin verschieblich gelagertes Schaltelement aufweist, das innerhalb des Ventilgehäuses in eine erste Position und in eine zweite Position bringbar ist und einen Innenraum des Ventilgehäuses in eine erste Kammer und eine zweite Kammer teilt, das Schaltelement durch wenigstens ein in dem Schaltventil angeordnetes Vorspannelement vorgespannt ist, das Prothesenkniegelenk wenigstens ein Federelement aufweist, das eine Gegenkraft auf das Schaltelement aufbringt, die der Vorspannung entgegengerichtet ist.

Ein derartiges Prothesenkniegelenk ist aus der DE 10 2018 111441 A1 bekannt.

Prothesenkniegelenke sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Sie sind wichtige Bauteile von Beinprothesen und sollen möglichst naturgetreu die Funktionen eines menschlichen Knies imitieren. Ein menschliches Knie ist dabei in der Lage, in manchen Situationen Bewegungen zu erlauben und diese in anderen Situationen zu blockieren. Dies ist wichtig, um möglichst immer die nötige Stabilität bereitzustellen. Die Vielseitigkeit des menschlichen Knies stellt eine Herausforderung für ein Prothesenknie dar. Um Bewegungen in unterschiedlichen Geschwindigkeiten und mit unterschiedlichen Dämpfungen ausführen zu können, sind Prothesenknie oft mit einem Hydrauliksystem ausgerüstet. In der Regel verfügt ein Prothesenknie, in dem ein Hydrauliksystem verbaut ist, über wenigstens zwei Hydraulikkammern, eine sogenannte Extensionskammer und eine Flexionskammer, die miteinander fluidtechnisch in Verbindung stehen. Dazu ist wenigstens eine Verbindungsleitung vorhanden. In beiden Kammern ist ein Kolben angeordnet, der sich innerhalb der Kammer bewegen kann und so das Volumen der jeweiligen Kammer verändern kann. Er kann als ein einziger Kolben ausgebildet sein. In diesem Fall sind die beiden Kammern auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Kolbens angeordnet, der bevorzugt als Rotationskolben ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass das Volumen der einen Kammer abnimmt, wenn das Volumen der jeweils anderen Kammer zunimmt. Natürlich können auch zwei Kolben in jeweils einem Zylinder angeordnet sein und jeweils eine Kammer in dem jeweiligen Zylinder begrenzen.

Das Gelenkoberteil ist relativ zu dem Gelenkunterteil um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert.

Die Flexion bezeichnet das Einbeugen des Knies, also eine Bewegung des Gelenkoberteils relativ zu dem Gelenkunterteil in eine erste Richtung, die Flexionsrichtung genannt wird. Bei dieser Bewegung fließt Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise ein Hydrauliköl, von der Flexionskammer in die Extensionskammer. Bei der umgekehrten Bewegung, die Extension genannt wird, handelt es sich um die Streckung des Kniegelenkes. Dabei fließt Hydraulikflüssigkeit von der Extensionskammer in die Flexionskammer. Die Extensionskammer ist dabei die Kammer, in der sich bei der Extension der Druck erhöht, und die Flexionskammer ist die Kammer, in der sich bei der Flexion der Druck erhöht.

Die Geschwindigkeit, mit der die Hydraulikflüssigkeit von der einen Kammer in die andere Kammer gelangt, ist maßgeblich für die Geschwindigkeit der Bewegung des Gelenkes, also der Bewegung des Gelenkoberteiles relativ zu dem Gelenkunterteil. Sie hängt unter anderem vom Strömungsquerschnitt der Verbindungsleitung ab. Aus der DE 693 12 771 T1 ist eine Einrichtung bekannt, die zur Steuerung eines Hydrauliksystems bei einer Oberschenkelprothese verwendbar ist. ln unterschiedlichen Phasen eines Gangzyklus sind unterschiedliche Geschwindigkeiten von Vorteil, so dass ein Schaltventil in das Prothesenkniegelenk integriert ist. Damit lässt sich beispielsweise zwischen zwei unterschiedlichen Verbindungsleitungen umschalten, die unterschiedliche Strömungsquerschnitte und damit unterschiedliche Strömungswiderstände aufweisen. Das Schaltventil verfügt über ein Ventilgehäuse, in dem sich ein Schaltelement befindet. Das Schaltelement ist beispielsweise als verschiebbarer Kolben oder Schieber ausgebildet. Das Schaltelement ist ein Bauteil, das durch Verschieben in eine erste Position oder in eine zweite Position einen Strömungsquerschnitt oder eine Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Hydrauliksystems verändern und/oder eine Hydraulikleitung oder Fluidverbindung öffnen oder schließen kann. Das Ventilgehäuse ist das Bauteil des Prothesenkniegelenkes, in dem das Schaltelement in die erste und die zweite Position verschoben werden kann. Es kann als separates Bauteil ausgebildet sein. Alternativ kann auch ein anderes Bauteil des Prothesenkniegelenkes, beispielsweise das Gelenkunterteil oder das Gelenkoberteil das Ventilgehäuse bilden. Dazu ist beispielsweise in dem jeweiligen Bauteil ein Hohlraum oder eine Bohrung vorhanden sein, in der sich das Schaltelement bewegt.

Dieses Schaltelement ist in eine erste Position und in eine zweite Position relativ zu dem Ventilgehäuse bringbar. Befindet es sich in der ersten Position, ist das Ventil im ersten Zustand, der beispielsweise eine erste Verbindungsleitung öffnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung hat diese Verbindungsleitung einen hohen Strömungswiderstand, so dass die Bewegung des Kniegelenkes stark gedämpft ist. Dadurch ist eine Bewegung des Gelenkoberteils zum Gelenkunterteil nur langsam und lasttragend möglich, was beispielsweise beim Gehen in der Standphase, beim Hinsetzen und beim Hinabgehen einer Treppe oder einer Schräge von Vorteil ist.

Wird das Schaltelement hingegen in die zweite Position relativ zu dem Ventilgehäuse gebracht, befindet sich das Schaltventil in einem zweiten Zustand, in dem ein anderer Pfad für die Hydraulikflüssigkeit geöffnet ist. Das kann beispielsweise eine zweite Verbindungsleitung sein. Bevorzugt ist die Dämpfung der Bewegung des Kniegelenks in diesem Zustand des Ventils kleiner, was beispielsweise erreicht werden kann, indem die zweite Verbindungsleitung einen geringeren Strömungswiderstand aufweist als die erste Verbindungsleitung. Dieser zweite Zustand ist beispielsweise in der Schwungphase eines Schrittes von Vorteil, da in dieser Phase das Knie keine Last trägt und eine hohe Dämpfung in diesem Fall unphysiologisch wäre.

Das Schaltelement eines gattungsgemäßen Prothesenkniegelenkes teilt den Innenraum des Ventilgehäuses in eine erste Kammer und eine zweite Kammer. Das Schaltelement befindet sich vorzugsweise vollständig innerhalb des Ventilgehäuses und ist weiter bevorzugt vollständig von dem jeweiligen Hydraulikfluid umgeben.

Um das Schaltelement von der ersten Position in die zweite Position bewegen und auf diese Weise das Schaltventil umschalten zu können, ist vorzugsweise ein Betätigungsmechanismus vorhanden, durch den eine Kraft auf das Schaltelement bringbar ist. Das Schaltelement ist durch wenigstens ein Vorspannelement, beispielsweise in Form einer Feder, insbesondere einer Schraubenfeder vorgespannt. Die Vorspannung ist vorzugsweise in Richtung auf die erste Position des Schaltelementes, die die höhere Dämpfung hervorruft, gerichtet.

Die erste Position des Schaltelementes relativ zu dem Ventilgehäuse kann von vielen Parametern abhängig sein. Sie ist gegebenenfalls unter anderem abhängig von der Größe der Vorspannung, dem Hydraulikdruck, der in dem Hydrauliksystem herrscht, möglichen Fließpfaden, die die Hydraulikflüssigkeit durch das System, insbesondere von einer Kammer zur anderen Kammer nehmen kann, der allgemeinen Dimensionierung der Prothese, insbesondere des Prothesenknies, dem Typ des Prothesenknies, um nur einige Parameter zu nennen. Die exakte Bestimmung der ersten Position des Schaltelementes relativ zu dem Ventilgehäuse ist jedoch von großer Wichtigkeit, da sie den nötigen Verschiebeweg bestimmt, um den das Schaltelement verschoben werden muss, um von der ersten Position in die zweite Position zu gelangen. Damit bestimmt sie auch, wie schnell das Schaltventil anspricht und wann beispielsweise in einem Schrittzyklus von dem ersten Zustand des Schaltventils, in dem sich das Schaltelement in der ersten Position befindet, in den zweiten Zustand umgeschaltet wird. Das Vorspannelement befindet sich jedoch leider innerhalb des Ventils und damit meist innerhalb des Hydrauliksystems und oft innerhalb der Hydraulikflüssigkeit, so dass es schlecht oder gar nicht zugänglich ist. Die übrigen Parameter ergeben sich oftmals erst bei der Montage des Kniegelenks und sind nicht oder nur schlecht vorherzubestimmen. Die Einstellung der ersten Position des Schaltelementes relativ zu dem Ventilgehäuse ist daher kaum oder unter großem Aufwand möglich.

Das Prothesenkniegelenk weist zudem ein Federelement auf, das ebenfalls eingerichtet ist, eine Kraft, nämlich die Gegenkraft, auf das Schaltelement aufzubringen. Dies kann direkt geschehen, indem beispielsweise das Federelement mit dem Schaltelement in mechanischem Kontakt ist, oder indirekt, indem das Federelement die Kraft auf ein Zwischenbauteil überträgt und die Kraft von dort direkt oder indirekt auf das Schaltelement übertragen wird. Wird von außen keine weitere Kraft auf das Federelement aufgebracht, durch die die Gegenkraft verstärkt wird, ist die Vorspannung größer als die Gegenkraft und das Schaltelement befindet sich in der ersten Position. In dieser ist der dem Fluss der Hydraulikflüssigkeit durch das Hydrauliksystem und insbesondere durch das Schaltventil entgegengesetzte Strömungswiderstand größer als in der zweiten Position des Schaltelementes. Die Standardeinstellung des Ventils sorgt auf diese Weise für einen hohen Widerstand, der einer Verschwenkung des Gelenkoberteils relativ zu dem Gelenkunterteil entgegengesetzt wird.

Wird eine äußere Kraft auf das Federelement ausgeübt, die die Gegenkraft verstärkt, kann diese die Vorspannung überwinden und das Schaltelement aus der ersten Position in die zweite Position verschieben. Lässt die äußere Kraft zu einem späteren Zeitpunkt nach oder entfällt ganz, reduziert sich auch die Gegenkraft, so dass sie wieder kleiner als die Vorspannung ist. Die Vorspannung verschiebt dann das Schaltelement wieder in die erste Position. Dies geschieht umso schneller, je größer die aus Vorspannung und Gegenkraft resultierende Gesamtkraft ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Prothesenkniegelenk so zu verbessern, dass eine für die Steuerung des Kniegelenkes geeignete erste Position leicht erreicht werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Prothesenkniegelenk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , das sich dadurch auszeichnet, dass innerhalb des Ventilgehäuses und/oder des Schaltelementes wenigstens eine Fluidverbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer angeordnet ist. Wird nun beispielsweise von außen eine Kraft auf das Federelement aufgebracht, die der Vorspannung des Vorspannelementes entgegenwirkt, wird das Federelement vorzugsweise gespannt, besonders bevorzugt komprimiert und so mit potentieller Energie aufgeladen. Dadurch übt es eine Kraft auf das Schaltelement aus. Dies kann direkt erfolgen, indem beispielsweise ein Ende des Federelementes an dem Schaltelement anliegt, oder indirekt, indem das Federelement seine Kraft zunächst auf ein oder mehrere weitere Bauteile des Prothesenkniegelenkes überträgt, die die Kraft direkt oder indirekt auf das Schaltelement weiterleiten.

Soll das Schaltelement dieser Kraft ausweichen, so muss es gegen die Vorspannung des Vorspannelementes verschoben werden. Dadurch wird eine der beiden Kammern innerhalb des Ventilgehäuses verkleinert und die andere Kammer vergrößert. Es muss also zumindest ein Teil der Hydraulikflüssigkeit die sich verkleinernde Kammer verlassen. Gleichzeitig muss Hydraulikflüssigkeit in die sich vergrößernde Kammer nachfließen. Dazu ist die wenigstens eine Fluidverbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer vorhanden, die sich erfindungsgemäß innerhalb des Ventilgehäuses befindet. Der Querschnitt der wenigstens einen Fluidverbindung ist dabei entscheidend für die Menge des Hydrau likf liuds, die von der sich verkleinernden Kammer durch die wenigstens eine Fluidverbindung in die sich vergrößernde Kammer strömt. Dadurch, dass die Fluidverbindung, die auch Bypass genannt werden kann, innerhalb des Ventilgehäuses angeordnet ist, wird kein zusätzlicher Bauraum benötigt, der in der Regel in Prothesenkniegelenken knapp bemessen ist. Vorzugsweise sind mehrere, beispielsweise mindestens drei, Fluidverbindungen vorhanden. Die Fluidverbindungen können identisch ausgebildet sein. Sie weisen beispielsweise die gleiche Länge und/oder den gleichen Querschnitt, beispielsweise kreisförmig oder polygonal, und/oder die gleiche Querschnittsfläche, bevorzugt weniger als 1 mm², besonders bevorzugt weniger als 0,5 mm² und besonders bevorzugt weniger als 0,385 mm² auf. Vorzugsweise erzeugen sie den gleichen Strömungswiderstand. Dafür ist eine identische Länge oder ein identischer Querschnitt oder eine identische Querschnittsfläche nicht notwendig, aber von Vorteil. Die Fluidverbindung können auch unterschiedlich ausgebildet sein, und beispielsweise keinen identischen Strömungswiderstand generieren.

Soll das Ventil geschaltet werden, muss dazu eine Kraft auf das Schaltelement aufgebracht und dieses aus der ersten Position in die zweite Position oder umgekehrt gebracht werden. Die Bewegung des Schaltelementes innerhalb des Ventilgehäuses wird erfindungsgemäß dadurch gedämpft, dass der Innenraum des Ventilgehäuses durch das Schaltelement in zwei Kammern aufgeteilt wird, die mit Hydraulikfluid gefüllt sind. Um das Schaltelement zu bewegen, ist es daher notwendig, Fluid aus der einen Kammer in die andere Kammer zu leiten. Dies ist unabhängig vom Schaltzustand des Ventils, also der Position des Schaltelementes, ausschließlich durch die Fluidverbindung möglich, so dass der Querschnitt dieser Verbindung entscheidend dafür ist, wie schnell das Schaltelement auf einen von außen wirkenden Kraftstoß reagieren kann.

Durch die Dämpfung dieser Reaktion ist es möglich, dass kurze Kraftstöße, die in der Regel nicht zu einem Wechsel des Schaltzustandes des Ventils führen sollen, nicht lange genug andauern, um in dieser Zeit eine ausreichende Menge des Fluids zwischen den beiden Kammern innerhalb des Ventilgehäuses zu transferieren und das Ventil zu schalten.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die mehreren Fluidverbindungen so ausgebildet, dass sie in unterschiedlichen Positionen des Schaltelementes wirksam sind. Dazu sind vorzugsweise mehrere Vertiefungen, beispielsweise Nuten, Riefen oder Rillen, in der Innenwand des Ventilgehäuses, die vorzugsweise mit dem Schaltele- ment in Kontakt ist, angeordnet. Diese Vertiefungen sind vorzugsweise unterschiedlich lang. Das kann einerseits zur Folge haben, dass eine solche Vertiefung durch das sich von der ersten Position in die zweite Position bewegende Schaltelement geschlossen wird. Andererseits kann eine solche Fluidverbindung auch durch das sich bewegende Schaltelement geöffnet werden.

Damit eine Vertiefung in der Innenwand des Ventilgehäuses eine Fluidverbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer bilden kann, muss ein Ende der Vertiefung in dem Bereich der Innenwand liegen, der die erste Kammer begrenzt, und das andere Ende in dem Bereich der Innenwand, der die zweite Kammer begrenzt. Wenn das Schaltelement von der ersten Position in die zweite Position oder umgekehrt verschoben wird, vergrößert sich die ein Kammer und die andere wird verkleinert. Dadurch ändern sich auch die Anteile der Innenwand, die die erste Kammer und die zweite Kammer begrenzen.

Vorzugsweise verläuft wenigstens eine Fluidverbindung durch das Schaltelement. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der wenigstens einen Fluidverbindung um eine Bohrung, die in einer Fläche des Schaltelementes angeordnet ist, die sich senkrecht zur Verschieberichtung des Schaltelementes befindet. Vorzugsweise sind mehrere identisch oder verschieden ausgebildete Fluidverbindungen vorhanden. Alternativ oder ergänzend sind vorzugsweise auf der Außenseite des Schaltventils Vertiefungen angeordnet.

Alternativ oder zusätzlich dazu verläuft wenigstens eine Fluidverbindung durch das Ventilgehäuse. Besonders bevorzugt ist eine solche Fluidverbindung als Vertiefung, Nut oder Kanal in einer Wand des Ventilgehäuses angeordnet, die den Innenraum des Ventilgehäuses begrenzt. Auch in dieser Ausgestaltung ist der Querschnitt der Fluidverbindung entscheidend für die Menge Fluid, die durch die von dem Federelement aufgebrachte Kraft von der sich verkleinernden Kammer in die sich vergrößernde Kammer gedrückt wird. Alternativ oder zusätzlich dazu verläuft wenigstens eine Fluidverbindung zwischen dem Ventilgehäuse und dem Schaltelement.

Unabhängig von der Ausgestaltung und/oder Anzahl der vorhandenen Fluidverbindungen gilt, dass der einer Bewegung des Schaltelementes durch den Strömungswiderstand der wenigstens einen Fluidverbindung entgegensetzte Widerstand umso größer ist, je kleiner der gesamte Querschnitt aller zur Verfügung stehenden Fluidverbindungen ist.

Befindet sich das Schaltelement in der ersten Position, stellt das Hydrauliksystem einer Bewegung des Gelenkunterteiles relativ zu dem Gelenkoberteil einen großen Widerstand entgegen. Die Bewegung ist in diesem Zustand stark gedämpft. Im zweiten Zustand des Schaltventils befindet sich das Schaltelement in der zweiten Position und die Bewegung des Gelenkunterteils relativ zu dem Gelenkoberteil ist schwach gedämpft. Das Prothesenkniegelenk weist zudem wenigstens ein Federelement auf, das eine Gegenkraft auf das Schaltelement aufbringt, die der Vorspannung entgegengerichtet ist.

Vorzugsweise ist der Querschnitt wenigstens einer Fluidverbindung, bevorzugt aller Fluidverbindungen, nicht veränderbar und/oder die jeweilige Fluidverbindung, bevorzugt alle Fluidverbindung, ist nicht verschließbar.

Vorzugsweise ist das wenigstens eine Federelement derart angeordnet, dass das Schaltelement von der ersten Position in die zweite Position bringbar ist, indem für mindestens einen vorbestimmten Zeitraum eine Kraft auf das wenigstens eine Federelement aufgebracht wird. Besonders bevorzugt ist das Schaltelement nicht von der ersten Position in die zweite Position bringbar ist, indem für einen kürzeren als den vorbestimmten Zeitraum eine Kraft auf das Federelement aufgebracht wird. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass ein kurzfristiger Kraftstoß, der kürzer als der vorbestimmte Zeitraum ist, nicht dafür sorgt, dass das Schaltelement von der ersten Position in die zweite Position gebracht wird. Ein solcher Kraftstoß kann beispielsweise auftreten, wenn der Träger des Prothesenkniegelenkes stolpert oder an einen Gegenstand anstößt. Dies geschieht in der Regel in der Schwungphase, wenn also der Fuß, der durch das Prothesenkniegelenk mit dem Körper des Trägers verbunden ist, keinen Kontakt zum Boden aufweist. Durch den Kraftstoß wird das wenigstens eine Federelement komprimiert und auf diese Weise mit Energie aufgeladen. Der Kraftstoß wird beispielsweise auf den Federstift der Kartusche aufgebracht, in der das wenigstens eine Federelement angeordnet ist. Sobald die Kraft nicht mehr aufgebracht wird, entlädt sich die so gespeicherte Energie und der Federstift wird in die Ausgangslage zurückbewegt. Die Zeit, in der das wenigstens eine Federelement mit mechanischer Energie aufgeladen ist, ist in diesem Fall zu kurz, um das Schaltelement weit genug zu verschieben, um die zweite Position zu erreichen. Es sei darauf hingewiesen, dass das nicht bedeutet, dass das Schaltelement nicht bewegt wird. Eine Bewegung kann durchaus stattfinden, sie führt jedoch nicht dazu, dass die zweite Position erreicht wird.

Vorzugsweise muss eine Kraft auf das wenigstens eine Federelement ausgeübt werden, um das Schaltelement aus der ersten Position in die zweite Position zu bringen. Eine andere Möglichkeit, das Schaltelement zu bewegen, ist vorzugsweise nicht vorhanden.

Um Geräusche, die insbesondere beim Anschlägen eines Bauteiles, beispielsweise einer Federhülse, an einem anderen Bauteil, beispielsweise dem Federhausdeckel oder dem Federgehäuse entstehen können, zu mindern, sind zwischen jeweils zwei Bauteilen, die miteinander auf diese Weise in Kontakt kommen können, jeweils wenigstens eine Buchse angeordnet, die vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, hergestellt sind. Geeignet ist beispielsweise die Gruppe der Polyoxymethylene, die oft als POM abgekürzt wird.

Besonders bevorzugt ist das Prothesenkniegelenk nach einem der hier beschriebenen Verfahren herstellbar oder wird danach hergestellt. Insbesondere wird bevorzugt die Gegenkraft, die von dem wenigstens einen Federelement aufgebracht wird, eingestellt. Mit Hilfe der beigefügten Figuren wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - eine schematische Schnittdarstellung durch ein Prothesenkniegelenk gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Figur 2 - einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 ,

Figur 3 - ein Schaltelement für ein Schaltventil,

Figur 4 - eine Federkartusche für ein Prothesenkniegelenk,

Figuren 5 bis 7 - vergrößerte Ausschnitte aus der Schnittdarstellung gemäß Figur 1 mit dem Schaltelement in unterschiedlichen Positionen

Figuren 8 bis 10 - schematische Darstellungen verschiedener Anordnungen der Fluidverbindung und

Figur 11 - eine schematische Darstellung einer weiteren Federkartusche.

Figur 1 zeigt die schematische Schnittdarstellung durch ein Prothesenkniegelenk, das ein Gelenkunterteil 2, ein Gelenkoberteil 4 und ein Hydrauliksystem aufweist, in dem sich ein Schaltventil 6 befindet. Das Hydrauliksystem beinhaltet eine Flexionskammer 8 und eine Extensionskammer 10, die miteinander fluidtechnisch in Verbindung stehen. Bei einer Extension, also Streckung, des Knies fließt Hydraulikfluid von der Extensionskammer 10 in die Flexionskammer 8. Bei der Flexion, also Beugung, des Knies fließt das Hydraulikfluid hingegen von der Flexionskammer 8 in die Extensionskammer 10. Beide Kammern 8, 10 sind durch einen Kolben 12, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Schwenkkolben ausgebildet ist, voneinander getrennt. Bewegt sich der Kolben 12 wird eine der beiden Kammern 8, 10 vergrößert und die andere der beiden Kammern 10, 8 verkleinert. Auf dem Weg von der Extensionskammer 10 in die Flexionskammer 8 und/oder umgekehrt fließt das Hydraulikfluid auch durch das Schaltventil 6. Das Schaltventil 6 verfügt über ein Schaltelement 14, das in eine erste Position und in eine zweite Position bringbar ist.

Figur 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 , in dem das Schaltventil 6 detaillierter dargestellt ist. Das Schaltelement 14 befindet sich im gezeigten Ausfüh- rungsbespiel vollständig im Hydraulikfluid und ist innerhalb eines Ventilgehäuses 16 verschieblich gelagert. Dazu wird eine Kraft und/oder ein Drehmoment auf ein äußeres Bauteil 18 aufgebracht, durch das ein Federelement 20 komprimiert wird. Es befindet sich in einer Federkartusche, auf die später näher eingegangen wird. Diese Federkartusche verfügt über einen Federstift 22, der durch eine Kraft bewegt wird, die von dem vorkomprimierten Federelement 20 aufgebracht wird. Der Federstift 22 gibt diese Kraft an einen Umlenkhebel 24 weiter, der um eine Umlenkachse 26 herum schwenkbar angeordnet ist. Ein Arm 28 des Umlenkhebels 24 liegt an einem Ventilstift 30 an, der von dem Arm 28 nach oben geschoben wird und so das Schaltelement 14 bewegt. Dadurch wird das Schaltelement 14 von der ersten Position in die zweite Position verschoben.

Das Schaltelement 14 ist über ein Vorspannelement 32 vorgespannt. Das Vorspannelement 32 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Druckfeder ausgebildet und drückt das Schaltelement 14 nach unten. Die Vorspannung des Vorspannelementes 14 wirkt unter anderem also einer durch den Federstift 22 aufgebrachten Kraft entgegen. Je nachdem, welche der beiden Kräfte größer ist, bewegt sich das Schaltelement 14 in die erste oder die zweite Position.

Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch das Schaltelement 14. An seiner Unterseite 34 liegt im verbauten Zustand der Ventilstift 30 an. Am gegenüberliegenden Ende verfügt das Schaltelement 14 im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Vertiefung 36, in der im verbauten Zustand das Vorspannelement 32 anliegt. Durch das Schaltelement 14 verläuft eine Fluidverbindung 38, durch die das sich oberhalb des Schaltelementes 14 befindende Volumen mit dem sich unterhalb des Schaltelementes 14 befindende Volumen fluidtechnisch verbunden ist. Soll das Schaltelement 14 innerhalb des Ventilgehäuses 16 verschoben werden, fließt Hydraulikfluid durch diese Fluidverbindung 38.

Figur 4 zeigt die Federkartusche, in der sich das Federelement 20 befindet. Auch dieses Federelement 20 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Druckfeder ausgebildet. Es befindet sich in einem Federgehäuse 40, in dem sich eine Federhülse 42 befindet, die verschieblich zum Federgehäuse 40 ist. An der Federhülse 42 ist der Federstift 22 angeordnet. Die Federhülse 42 ist verschieblich zu dem Federgehäuse 40 angeordnet, das einen Federhausdeckel 46 aufweist, durch dessen Öffnung der Federstift 22 ragt.

Figur 5 zeigt die Darstellung der Federkartusche mit nach links bewegtem Federstift 22. Der Federstift 22 befindet sich im Grundzustand und die Feder 20 ist nicht komprimiert. Dadurch ist der Umlenkhebel 24 um die Umlenkachse 26 verschwenkt, so dass der Arm 28 den Ventilstift 30 und damit das Schaltelement 14 nach oben verschiebt. Dadurch gibt das Schaltelement 14 eine Öffnung 44 frei, so dass ein Strömungswiderstand, der dem Hydraulikfluid zwischen den beiden Kammern 8, 10 entgegensteht, reduziert wird.

In Figur 6 ist das Federelement 20 entspannt und übt keine oder nur eine kleine Kraft aus. Die vom Vorspannelement 32 aufgebrachte Kraft ist größer, so dass das Schaltelement 14 nach unten gedrückt wird. Dadurch wird die Öffnung 44 geschlossen und ein Durchfluss von Hydraulikfluid durch diese Öffnung 44 verhindert.

Figur 7 zeigt die Anordnung aus den Figuren 5 und 6, wobei das Federelement 20 komprimiert ist. Dies geschieht beispielsweise durch eine von außen auf das Federelement 20 und/oder das Federgehäuse 40 wirkende Kraft. Das Federgehäuse 40 ist im Vergleich zu den Darstellungen aus Figur 6 nach links verschoben, so dass der Federstift 22 nicht mehr so weit aus dem Federgehäuse hervorsteht. Dabei be- achte man, dass der Federstift 22 in der in Figur 7 gezeigten Darstellung im Vergleich zu den Darstellungen aus Figur 6 relativ zu weiteren Bauteilen des Prothesenkniegelenks nicht verschoben wurde. Insbesondere wurde auch der Umlenkhebel 24 nicht verschwenkt, so dass auch das Schaltelement 14 nicht bewegt wurde. Die auf das Federelement 20 einwirkende Kraft wirkt folglich erst eine sehr geringe Zeitspanne. Wenn die Kraft nur kurz wirkt und danach gleich wieder stark abfällt oder wegfällt, entspannt sich das Federelement 20 wieder, ohne dass das Schaltelement 14 verschoben wird. So werden kurze Kraftstöße abgefangen, ohne dass es zu einer Öffnung des Ventils kommt.

Figuren 8 bis 10 zeigen verschiedene Möglichkeiten, die Fluidverbindung 38 anzuordnen. Gezeigt ist jeweils das Ventilgehäuse 16 mit dem sich darin verschiebbar befindenden Schaltelement 14. In Figur 8 befindet sich eine ringförmige Fluidverbindung 38 zwischen dem Ventilgehäuse 16 und dem Schaltelement 14. Figur 9 zeigt eine Fluidverbindung 38, die durch das Ventilgehäuse 16 verläuft und Figur 10 eine Fluidverbindung, die durch das Schaltelement 14 verläuft.

Figur 11 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Federkartusche, mit dem Federhausdeckel 46 und der Federhülse 42, an der der Federstift 22 angeordnet ist. Die Feder 20 ist nur schematisch dargestellt. Zwischen dem Federhaus der 46 und der Federhülse 42 ist eine Buchse 48 angeordnet, die vorzugsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, besteht oder hergestellt wurde. Auch zwischen dem unteren Ende der Federhülse 42 und dem Federgehäuse 40 befindet sich eine derartige Buchse 48. Die beiden Buchsen 48 dienen insbesondere der Geräuschminderung.

Bezugszeichenliste

2 Gelenkunterteil

4 Gelenkoberteil

6 Schaltventil

8 Flexionskammer

10 Extensionskammer Kolben

Schaltelement

Ventilgehäuse

Äußeres Bauteil

Federelement

Federstift

Umlenkhebel

Umlenkachse

Arm

Ventilstift

Vorspannelement

Unterseite

Vertiefung

Fluidverbindung

Federgehäuse

Federhülse

Öffnung

Federhausdeckel

Buchse

Claims

Patentansprüche:

1. Prothesenkniegelenk mit einem Gelenkunterteil, einem Gelenkoberteil und einem Hydrauliksystem mit wenigstens einem Schaltventil, wobei

- das Hydrauliksystem eine Extensionskammer, eine Flexionskammer und wenigstens einen Kolben aufweist, durch dessen Bewegung das Volumen der Extensionskammer und/oder der Flexionskammer veränderbar ist,

- das Schaltventil ein Ventilgehäuse und ein darin verschieblich gelagertes Schaltelement aufweist, das innerhalb des Ventilgehäuses in eine erste Position und in eine zweite Position bringbar ist und einen Innenraum des Ventilgehäuses in eine erste Kammer und eine zweite Kammer teilt,

- das Schaltelement durch wenigstens ein in dem Schaltventil angeordnetes Vorspannelement vorgespannt ist,

- das Prothesenkniegelenk wenigstens ein Federelement aufweist, das eine Gegenkraft auf das Schaltelement aufbringt, die der Vorspannung entgegengerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Ventilgehäuses und/oder des Schaltelementes wenigstens eine Fluidverbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer angeordnet ist.

2. Prothesenkniegelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fluidverbindung durch das Schaltelement verläuft.

3. Prothesenkniegelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fluidverbindung durch das Ventilgehäuse verläuft.

4. Prothesenkniegelenk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluidverbindung zwischen dem Ventilgehäuse und dem Schaltelement verläuft. 5. Prothesenkniegelenk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der wenigstens einen Fluidverbindung nicht veränderbar ist und/oder die Fluidverbindung nicht verschließbar ist. . Prothesenkniegelenk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Federelement derart angeordnet ist, dass das Schaltelement von der ersten Position in die zweite Position bringbar ist, indem für mindestens einen vorbestimmten Zeitraum eine Kraft auf das Federelement aufgebracht wird.

7. Prothesenkniegelenk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement nicht von der ersten Position in die zweite Position bringbar ist, indem für einen kürzeren als den vorbestimmten Zeitraum eine Kraft auf das Federelement aufgebracht wird.