DE1075277B

DE1075277B - Leg prosthesis for above-knee amputees

Info

Publication number: DE1075277B
Application number: DENDAT1075277D
Authority: DE
Inventors: Ing Hans Adolph Mauch Dayton Ohio Dipl (V St A)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1960-02-11

Description

Beinprothese für Oberschenkelamputierte Die Erfindung betrifft eine Beinprothese für Obersehenkelamputierte, mit der ein dem AIuskelsteuerungsahlauf des natürlichen Beins entsprechender Bewegungsablauf erzeugt wird.Leg prosthesis for above-knee amputees The invention relates to a Leg prosthesis for above-knee amputees, with which one of the muscle control buttons movement sequence corresponding to the natural leg is generated.

Das Endziel der Entwicklung von künstlichen Beinen ist immer ein Steuersystem gewesen. durch das in den Beinelementen die gleiche Kräftecharakteristik erzeugt wird, wie sie in einem natürlichen Bein durch die Iuskeln erzeugt wird, weil dann der Schritt des Amputierten auf dem künstlichen Bein ganz besonders dem Schritt auf dem natürlichen Bein angeglichen wird. The ultimate goal of developing artificial legs is always one Been tax system. due to the same force characteristics in the leg elements is produced as it is produced in a natural leg by the muscles, because then the step of the amputee on the artificial leg is especially the one Step is aligned on the natural leg.

Das übliche künstliche Bein für Oberschenkel amputierte besteht aus dem Köcher, dem Unterschenkel, dem Fuß, dem Kniegelenk zwischen dem Kocher und dem Unterschenkel und dem Fersengelenk. Das Kniegelenk hesteht im allgemeinen aus einem einfacllen Bolzen, um den sich der Unterschenkel frei dreht. tuch polyzentrische Kniegelenke sind vorgeschlagen worden. Die vorliegende Erfindung kann auf beide Gelenkarten Anwendung finden. The common artificial leg for thigh amputee is made up of the quiver, the lower leg, the foot, the knee joint between the stove and the Lower leg and heel joint. The knee joint generally consists of one a simple bolt around which the lower leg rotates freely. polycentric cloth Knee joints have been suggested. The present invention can apply to both Find joint types application.

In dem natürlichen Bein schwingt der Unterschenkel nicht frei um das Kniegelenk. Strecker- und Beugermuskeln, die den Ober- und Unterschenkel verbinden, wirken während der Schwingphase jedes Schrittes dämpfend auf den Unterschenliel und erzeugen dabei einen typischen Bewegungsablauf ohne Riicksicht auf die besondere Natur des Schrittes. The lower leg does not swing freely in the natural leg the knee joint. Extensor and flexor muscles that connect the thigh and lower leg, have a dampening effect on the lower leg during the swing phase of each step and create a typical sequence of movements regardless of the particular one Nature of the step.

Viele NTorrichtungen verschiedener Natur wurden lii sher entwickelt. um die Kräftecharakteristik der Muskeln im natürlichen Bein auf das künstliche Bein zu übertragen. Jedoch haben diese Versuche bisher nur zu Teillösungen der dem Endzweck dienenden Aufgabe geführt. Many devices of various kinds have been developed later. the force characteristics of the muscles in the natural leg on the artificial leg transferred to. However, these attempts have so far only partially solved the end purpose serving task performed.

Die Erfindung überwindet die den bisherigen 5x'orrichtungen anhaftenden Nachteile und schafft ein hydraulisches Steuersvstem. das eine getreue Nachahmung der Steuercharakteristik des natürlichen Beins im Kunstbein ermöglicht. Dieses System ist zwischen den Löcher und den Unterschenkel des Kunstbeills eingebaut. um eine I\-räftecharakteristik um das Kniegelenk herum zu erzeugen. die ein getreues Abbild der Kräftediarakteristik ist, die die Muskeln des natürlichen Beins bei denselben Bewegungen erzeugen. Die Kräftecharakteristik kann negativ und positiv sein und kann demgemäß die Unterscllenkell)ewegullgen während der Schwingphase entweder verzögern oder unterstützen. The invention overcomes the problems inherent in previous devices Disadvantages and creates a hydraulic control system. that a faithful imitation the control characteristics of the natural leg in the artificial leg. This system is installed between the holes and the lower leg of the artificial beill. around a To generate I \ -force characteristics around the knee joint. which is a true copy is the force characteristic that the muscles of the natural leg hold in them Generate movements. The force characteristic can be negative and positive and can accordingly either delay the subcellular movement during the oscillation phase or support.

Demnach betrifft die Erfindung eine Beinprothese für Oberschenkelamputierte, die aus einem Oberschenkel, einem drehbar damit verbundenen Unterschenkel und einer hvdraulischen Dämpfungseinrich tung besteht, deren Kolben mit dem einen und deren Gehäuse mit dem anderen der beiden genannten Bein- teile so verbunden sind, daß Kniegelenkbewegungen entsprechende Bewegungen in der hydraulischen Dämpfungseinrichtung herbeiführen. Als neu und erfinderisch wird angesehen, daß die Räume zu beiden Seiten des Kolbens durch Flüssigkeitskanäle miteinander in Verbindung stehen, deren Durchströmquerschnitte hinsichtlich Größe, Zahl und Anordnung auf eine der natürlichen Beuge- oder Streckbewegung entsprechende Dämpfungscharakteristik abgestimmt sind, deren Drosselwiderstand von außen eingestellt werden kann. Accordingly, the invention relates to a leg prosthesis for above-knee amputees, the one made up of a thigh, a rotatably connected lower leg and a hvdraulischen Dämpfungseinrich device, the piston with one and the other Housing with the other of the two legs mentioned parts are connected so that knee joint movements bring about corresponding movements in the hydraulic damping device. It is considered new and inventive that the spaces on both sides of the piston are connected to one another by liquid channels, their flow cross-sections in terms of size, number and arrangement on one of the natural bending or stretching movements corresponding damping characteristics are matched, the throttle resistance of can be adjusted outside.

Der Erfindungsgegenstand enthält ferner sowohl für Beuge- als auch Streckbewegungen des Unterschenkels besondere A1 ittel zum einfachen Einstellen dieser Kräftecharakteristik, die dazu dienen, das Bein den besonderen Gangerfordernissen des Amputierten anzupassen. The subject matter also includes both flexion and Extension movements of the lower leg special A1 means for easy adjustment these force characteristics, which serve to adapt the leg to the special gait requirements of the amputee.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und an Hand dieser nachfolgend näher heschrieben. Sie ist selbstverständlich nicht auf die dargestellte Konstruktion und deren Bauteile beschränkt, sondern umfaßt auch andere Kombinationen und Anordnungen. Es bedeutet Fig. 1 einen Querschnitt des hydraulischen Systems gemäß der Erfindung und Fig. 2 ein Kunstbein unter Verwendung einer Vorrichtung nach Fig. 1. The invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing and described in more detail below on the basis of this. It is of course not limited to the construction shown and its components, but includes also other combinations and arrangements. It means Fig. 1 is a cross section of the hydraulic system according to the invention and Fig. 2 using an artificial leg a device according to FIG. 1.

Fig. 2 zeigt ein Kunstbein für Oberschenkelamputierte, das aus einem Löcher 1, einem hohlen Unterschenkel 2 und einem Fuß 3 besteht. Ein Bolzen 4 im unteren Ende des Köders 1 reicht durch die Aussparung 60 hindurch und verbindet den Unterschenkel drehbar mit dem Köcher, wodurch ein Kniegelenk geschaffen ist. Der Fuß 3 ist durch einen Gelenkzapfen 5 mit dem unteren Ende des Unterschenkels verbunden, und zwischen den Fuß und Unterschenkel sind stoßdämpfende Gummipuffer 6 eingelegt. Fig. 2 shows an artificial leg for above-knee amputees, which consists of a Holes 1, a hollow lower leg 2 and a foot 3 consists. A bolt 4 in lower end of the bait 1 extends through the recess 60 through and rotatably connects the lower leg to the quiver, creating a knee joint is. The foot 3 is connected to the lower end of the lower leg by a pivot pin 5 connected, and between the foot and lower leg are shock-absorbing rubber buffers 6 inserted.

Erfindungsgemäß ist ein hydraulisches Steuersystem 7 an einem Ende drehbar auf einem Bolzen 8 gelagert, der parallel zum Bolzen 4 in der Köcheraussparung 60 verläuft, und am anderen Ende mit einem Lagerbock 9 verbunden, der an der inneren Vorderwand des Unterschenkels 2 angebracht ist. In accordance with the invention there is a hydraulic control system 7 at one end rotatably mounted on a bolt 8, which is parallel to the bolt 4 in the quiver recess 60 runs, and connected at the other end to a bearing block 9, which is attached to the inner Front wall of the lower leg 2 is attached.

Nach Fig. 2 ist das System 7 so eingebaut, daß es sich verkürzt, wenn das Kunstbein um das Kniegelenk herumgebogen wird, und sich verlängert, wenn das Bein gestreckt wird. Selbstverständlich kann der Bolzen 8 je nach Wunsch sowohl hinter als auch vor dem Kniegelenk 4 liegen, wodurch lediglich die Bewegungsrichtung des Systems 7 umgekehrt wird.According to Fig. 2, the system 7 is installed so that it is shortened when the artificial leg is bent around the knee joint, and lengthened when that Leg is stretched. Of course, the bolt 8 can both as desired behind as well as in front of the knee joint 4, whereby only the direction of movement of the system 7 is reversed.

Die Fig. 1 zeigt. besteht das System 7 aus einem Zylinder 10, der an einem Ende durch den Boden 11 abgeschlossen ist, an dessen Außenfläche eine Rippe 12 angebracht ist. Diese Rippe 12 hat für die Verbindung mit dem Lagerbock 9 im Unterschenkel 2 eine zentrale Bohrung 13 für einen Lagerbolzen 14. Fig. 1 shows. the system 7 consists of a cylinder 10, the is closed at one end by the bottom 11, on the outer surface of which there is a rib 12 is attached. This rib 12 has for the connection with the bearing block 9 in the Lower leg 2 has a central bore 13 for a bearing pin 14.

Das andere Ende des Zylinders 10 setzt sich über einen ringförmigen Flansch 15 in ein zylindrisches Innengehäuse 16 fort. welches mit einem gewissen Al)stalld lionzentriscll innerhalh des Zylinders 10 sitzt. The other end of the cylinder 10 is an annular one Flange 15 continues into a cylindrical inner housing 16. which with a certain Al) stalld lionzentriscll sits inside the cylinder 10.

Das untere Ende 17 des Innengehäuses 16 weist eine zentrale Öffnung 18 und ein Entlastungsloch 19 auf.The lower end 17 of the inner housing 16 has a central opening 18 and a relief hole 19.

Das obere Ende 20 des Innengehäuses 16 ist offen und hat einen etwas weiteren Innendurchmesser. Unmittel-1 ar anschließend an diesen Teil mit weiterem Durchmesser ist ein Gewinde 21 in die Innenwand des Innengehäuses 16 geschnitten.The upper end 20 of the inner housing 16 is open and has a slightly further inside diameter. Immediately after this part with another A thread 21 is cut into the inner wall of the inner housing 16 in diameter.

Das untere Ende des Gehäuses 16 setzt sich in ein zylindrisches Führungsstück 22 fort, das in das Gehäuse hineinragt und die Lage der Öffnung 18 bestimmt. Dieses Führungsstücli22 weist eine Umfangsnut 23 auf, die eine Lippendichtung 24 aufnimmt. Der Innendurchmesser des Innengehäuses 16 verringert sich in der Nähe seines unteren Endes 17 konisch, wodurch eine konische Ausnehmung 25 um das nach innen ragende Führungsstück 22 herum geschaffen ist. The lower end of the housing 16 sits in a cylindrical guide piece 22 continues, which protrudes into the housing and determines the position of the opening 18. This Guide piece 22 has a circumferential groove 23 which receives a lip seal 24. The inner diameter of the inner housing 16 decreases in the vicinity of its lower End 17 conical, creating a conical recess 25 around the inwardly protruding Guide piece 22 is created around.

Eine zylindrische Steuerhülse 26. deren beide Enden 27 und 28 außen konisch verjüngt sind, sitzt konzentrisch unmittelbar innerhalb des Innengehäuses 16. A cylindrical control sleeve 26, both ends 27 and 28 of which are outside are conically tapered, sits concentrically directly within the inner housing 16.

Die Hülse 26 ist in der Nähe ihres auswärtig verjüngten Endes 28 etwas größer im Außendurchmesser und mit einem Gewinde 29 versehen, mit dem sie in das Innengewinde 21 des Innengehäuses 16 eingeschraubt ist.The sleeve 26 is somewhat near its outwardly tapered end 28 larger in outer diameter and provided with a thread 29 with which it can be inserted into the Internal thread 21 of the inner housing 16 is screwed.

Eine Deckelschraube 30 sitzt oberhalb und innerhalb des oberen Endes der Steuerhülse 26 und umgreift mit ihrem hervorstehenden gekordelten Rand 31 das obere Ende des Zylinders 10. Die Schraube 30 hat eine zentrale Öffnung 36 und einen mit Außengewinde versehenen zylindrischen Teil 32, der in das Gewinde 21 der Innenwand des Innengehäuses 16 eingeschraubt ist. Die Innenfläche des Teils 32 besitzt eine konische Ausnehmung 33 entsprechend und koaxial zur Ausnehmung 25. Diese konische Ausnehmung 33 umgibt eng das obere verjüngte Ende 28 der Hülse 26 und bildet dazwischen einen kegelförmigen Spalt. A cover screw 30 sits above and within the upper end the control sleeve 26 and engages with its protruding corded edge 31 the upper end of the cylinder 10. The screw 30 has a central opening 36 and a externally threaded cylindrical part 32 which goes into the thread 21 of the inner wall of the inner housing 16 is screwed. The inner surface of the part 32 has a conical recess 33 corresponding to and coaxial with the recess 25. This conical Recess 33 closely surrounds the upper tapered end 28 of the sleeve 26 and forms therebetween a conical gap.

Ein l 80- überdeckender waagerechter Ausschnitt ist am oberen Rad des verjüngten Endes 28 der Hülse 26 innerhalb der Ausnehmung 33 vorgesehen. Wenn die Deckelschraube 30 in das Innengehäuse 16 um das verjüngte Ende 28 der Hülse herum eingesetzt ist, ragt der Stift 34, der im Teil 32 hefestigt ist. radial einwärts in den Ausschnitt 35. Dadurch ist eine Arbeitsverbindung zwischen der Deckelschraube 30 und der Steuerhülse 26 für eine Verstellung dieser Teile relativ zueinander oder für eine gemeinsame Verstellung gegenüber dem Innengehäuse 16 hergestellt. Der Einbau der Hülse bringt deren unteres. verjüngtes Ende in eine solche Relativlage zum unteren Ende 17 des Gehäuses 16 innerhalb dessen Ausllehmullg 25. daß dazwischen ein kegelförmiger Spalt gebildet wird. Die Hülse 26 hat einen solchen Innendurchmesser, daß ihr unteres Ende das Führungsstück 22 konzentrisch umgibt und daß der Raum dazwischen durch die Lippendichtung 24 abgedichtet ist. die so angeordnet ist, daß sie sich der Innenwand der Hülse 26 von unten innen nach oben außen anschmiegt. Dadurch ist am unteren Ende der Hülse 26 ein Rückschlagventil gebildet. das die Flüssigkeitsströmung aus der Hülse verhindert, aber in die Hülse hinein zuläßt. Die koaxiale Ausnehmung 33 in der gegenüberliegenden Deckelsebraube 30 umgiht ein zentrisches, zylindrisches Führungsstück 55, das die Lage der zentralen Bohrung 36 festlegt. Dieses Führungsstück weist eine Umfangsnut wie im Führungsstück 22 auf, in welcher die Lippendichtung 37 sitzt. A horizontal cutout covering 180 ° is on the upper wheel of the tapered end 28 of the sleeve 26 is provided within the recess 33. if the cover screw 30 into the inner housing 16 around the tapered end 28 of the sleeve is inserted around the pin 34, which is fastened in part 32, protrudes. radially inward into the cutout 35. This creates a working connection between the cover screw 30 and the control sleeve 26 for an adjustment of these parts relative to each other or produced for a common adjustment with respect to the inner housing 16. The installation the sleeve brings the lower one. tapered end in such a position relative to the lower End 17 of the housing 16 within its Ausllehmullg 25. that between a conical Gap is formed. The sleeve 26 has such an inner diameter that its lower The end of the guide piece 22 surrounds concentrically and that the space between them the lip seal 24 is sealed. which is arranged so that it is against the inner wall the sleeve 26 fits snugly from the bottom inside to the top outside. This is at the bottom At the end of the sleeve 26, a check valve is formed. that the liquid flow out prevents the sleeve, but allows it into the sleeve. The coaxial recess 33 In the opposite cover screw 30, a central, cylindrical one surrounds it Guide piece 55, which defines the position of the central bore 36. This guide piece has a circumferential groove as in the guide piece 22, in which the lip seal 37 sits.

Die Zuordnung des Deckels 30 zur Hülse 26 ist so. daß die Dichtung 37 sich der Innenwand der Hülse von oben innen nach unten außen anschmiegt, um das obere Ende der Hülse in einer NVeise abzudichten. die den Flüssigkeitsausfluß von der Hülse verhindert. während sie den Flüssigkeitseintritt in die Hülse 26 an der Dichtung 37 vorbei zuläßt. Auf diese Weise sind an jedem Ende der Steuerhülse Rückschlagventile vorgesehen.The assignment of the cover 30 to the sleeve 26 is as follows. that the seal 37 clings to the inner wall of the sleeve from the top inside to the bottom outside in order to achieve the seal the upper end of the sleeve in an N-way. the liquid outflow from the sleeve prevented. while they allow fluid entry into the sleeve 26 at the Seal 37 allows past. In this way there are check valves at each end of the control sleeve intended.

Eine Kolbenstange 38 geht durch die Bohrung 36 der Deckelsdiraube 30 durch die Bohrung 18 im Führungsstück 22. Am unteren Ende der Kolbenstange 38 ist ein Kolben 39 befestigt, welcher sich an der Innenwand des Zylinders 10 führt. während ein kleinerer Kolben 40 auf der Kolbenstange 38 durch Federringe 41 gehalten ist, so daß er sich innerhalb der Hülse 26 bewegt und sich an deren Innenwand führt. Das obere Ende der Kolbenstange ragt über die Deckelsehraube 30 des Zylinders 10 hinaus und dichtet den Zylinder ab. Am obersten Ende ist ein Auge 42 vorgesehen für die gelenkige Verbindung mit dem Bolzen 8 im Köcher 1 des Kunstbeins (Fig. 2) Der Zylinder 10 ist teilweise mit Flüssigkeit 43 gefüllt und, wie dargestellt, im wesentlichen senkrecht angeordnet, um so einen Luftraum 44 um das Innengehäuse 16 herum an dessen oberem Ende zu bildeii. A piston rod 38 goes through the bore 36 of the cover hood 30 through the bore 18 in the guide piece 22. At the lower end of the piston rod 38 a piston 39 is attached, which is guided on the inner wall of the cylinder 10. while a smaller piston 40 is held on the piston rod 38 by spring washers 41 is so that it moves within the sleeve 26 and leads to the inner wall thereof. The upper end of the piston rod protrudes over the cover tube 30 of the cylinder 10 out and seals the cylinder. An eye 42 is provided at the top end for the articulated connection with the bolt 8 in the quiver 1 of the artificial leg (Fig. 2) The cylinder 10 is partially filled with liquid 43 and, as shown, in arranged essentially vertically so as to create an air space 44 around the inner housing 16 around at the top of it.

Dieselbe Flüssigkeit füllt das Gehäuse 16 und die Hülse 26. Der Kolben 39 hat symmetrisch angeordnete Öffnungen 45, die bei Bewegung des Kolbens im Zylinder eine Flüssigkeitsströmung ermöglichen. Der Kolben 40 dagegen ist flüssigkeitsundurchlässig.The same liquid fills the housing 16 and the sleeve 26. The piston 39 has symmetrically arranged openings 45 which, when the piston moves in the cylinder allow fluid flow. The piston 40, on the other hand, is impermeable to liquids.

Der zylindrische Teil 32 der Deckelsehraube 30 weist zur Aufnahme von Dichtungsringen 46 eine Innen- und Außennut auf, um die Abdichtung zwischen der Kolbenstange 38 und der Deckelschraube 30 und dieser Schraube 30 und dem oberen Ende des Gehäuses 16 herzustellen. In dieser Weise ist das System vollständig abgedichtet. The cylindrical part 32 of the cover tube 30 has to be received of sealing rings 46 an inner and outer groove to the seal between the piston rod 38 and the cover screw 30 and this screw 30 and the upper End of the housing 16 to produce. In this way the system is completely sealed.

Die Innenwand der Hülse 26 besitzt zwei Gruppen von Löchern 47 und 48, die sich in Asial- und LTmfangsrichtung erstrecken. Jedes einzelne der Löcher 47, die gegebenenfalls gegeneinander versetzt innerhalb der unteren Hälfte der Hülse26 angeordnet sind, ist mit einem zugeordneten Kanal 49 verbunden, der sich innerhalb der Wand der Hülse 26 erstreckt und in dem zwischen dem verjüngten Ende 28 der Steuerhülse und der Deckelschraube 30 gebildeten oberen kegelförmigen Spalt endet. Die Löcher 48 sind in einer ähnlichen versetzten ÄVeise in der oberen Hälfte der Ilülse 26 angeordnet. und jedes einzelne ist mit einem zugeordneten Kanal 50 verbunden, der sich innerhalb der Wand der Hülse 26 abwärts erstreckt und in den unteren kegelförmigen Spalt mündet, der zwischen dem konisch zulaufenden Innenraum des Innengehäuses 16 und dem verjüngten, unteren Ende 27 der der Hülse besteht. Die Kanäle sind innerhalb der Wand der Steuerhülse abwechselnd abwärts und aufwärts gehend angeordnet. The inner wall of the sleeve 26 has two sets of holes 47 and 48, which extend in the asial and L-circumferential directions. Every single one of the holes 47, which may be offset from one another within the lower half of the sleeve26 are arranged, is connected to an associated channel 49, which is within the wall of the sleeve 26 extends and in that between the rejuvenated End 28 of the control sleeve and the cover screw 30 formed upper conical Gap ends. Holes 48 are in a similar staggered manner in the top Half of the sleeve 26 is arranged. and each one is with an assigned channel 50 which extends downwardly within the wall of the sleeve 26 and in the lower conical gap opens between the tapered interior of the inner housing 16 and the tapered, lower end 27 of the sleeve. The channels are alternately downwards and upwards within the wall of the control sleeve arranged walking.

Die Weite der beiden kegelförmigen Spalte am unteren bzw. oberen Ende der Steuerhülse 26 ist bestimmt durch die gegenseitige Lage der Deckelschraube 30 und der Steuerhülse 26. Zweck und WIöglichkeit der Spaltveränderung sind weiter unten im einzelnen beschrieben. The width of the two conical gaps at the lower and upper respectively The end of the control sleeve 26 is determined by the mutual position of the cover screw 30 and the control sleeve 26. The purpose and possibility of changing the gap are further described in detail below.

Die Arbeitsweise des hydraulischen Systems in Verbindung mit dem Kunsthein ist wie folgt: Nach dem Einbau der Steuerhülse 26 und der Deckelschrauhe 30 nacheinander in das Innengehäuse 16 wird die Einstellung der Deckel schraube 30 gegenüber der Steuerhülse 26 mit Hilfe des Stiftes und des 180" überdeckenden Ausschnittes vorgenommen und dadurch ein oberer und unterer kegelförmiger Spalt l)estimmter Weite hergestellt, wie weiter unten im einzelnen beschrieben. Da der Bolzen 8 unter dem Kniegelenk 4 des Kunstbeins liegt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wird die Kolbenstange38 mit ihren Kolben 39 und 40 in den Zylinder 10 hineingestoßen, wellen das Bein gebogen wird. Die Flüssigkeit innerhalb der Hülse 26 ist am Ausfließen durch die Lippendichtung 24 am unteren Ende der Hülse verhindert, weil der Druck des Kolbens 40 auf die Flüssigkeit den Dichtungsabschluß aufrechterhält. How the hydraulic system works in conjunction with the Kunsthein is as follows: After installing the control sleeve 26 and the cover screw 30 successively in the inner housing 16 is the setting of the cover screw 30 opposite the control sleeve 26 with the help of the pin and the 180 "overlapping Cut out and thereby an upper and lower conical gap l) produced a certain width, as described in detail below. Since the Bolt 8 is located under the knee joint 4 of the artificial leg, as shown in FIG is, the piston rod 38 with its pistons 39 and 40 is pushed into the cylinder 10, curl the leg is bent. The liquid within the sleeve 26 is about to flow out prevented by the lip seal 24 at the lower end of the sleeve because of the pressure of the piston 40 on the liquid maintains the seal.

Für die Flüssigkeit bleiben nun nur die Löcher 47 in der unteren Hälfte der Hülse für den Ausfluß verfüghar. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit. während der Kolben 40 sich von seiner Normalstellung in der Hülse 26 abwärts bewegt. gezwungen. durch die Löcher 47 in die Kanäle 49 aufwärts und in den oberen kegelförmigen Spalt zwischen der Deckelschraube und dem verjüngten oberen Ende 28 der Hülse zu fließen. For the liquid only the holes 47 remain in the lower one Half of the sleeve available for the discharge. This way the liquid becomes. while the piston 40 moves from its normal position in the sleeve 26 downwards. forced. through the holes 47 in the channels 49 upwards and in the upper conical Gap between the cover screw and the tapered upper end 28 of the sleeve flow.

Die Flüssigkeit ist dann gezwungen. zwischen dem zylindrischen Teil 32 der Deckelschrauhe und der Innenwand der Hülse 26 an ihrem oberen Ende und durch das durch die Dichtung 37 gebildete Rückschlagventil auf die andere Seite des Kolbens zu strömen. Dies schließt den Kreis von der Druckseite zur anderen Seite des Kolbens. Das Ausmaß des auftretenden Strömungswiderstandes erzeugt einen Dämpfungseffekt auf die Kolbenstange 38 während ihrer Einwärtsbewegung. Dieser Dämpfungseffekt hängt ab von der Weite des oberen kegelförmigen Spalts und der Zahl und Anordnung der Löcher47 und der damit verbundenen Kanäle 49. Wegen der axial versetzten Anordnung der Löcher 47 in der Innenwand der Steuerhülse 26 nimmt, während der Kolben 40 sich zum unteren Ende der Hülse 26 bewegt, die Zahl der Löcher 47, die Auswege für die vom Kolben 40 verdrängte Flüssigkeit bieten, mehr und mehr ab. Aus diesem Grund nimmt der Strömungswiderstand allmählich gegen das Ende des Hubs hin zu. Erfindungsgemäß wird dadurch im Kunsthein derselhe Dämpfungseffekt erzeugt, den die Muskeln im natürlichen Bein während derselben Bewegungen erzeugen. Durch geeignete umfangsmäßige und axiale Anordnung der Löcher 47 kann man also den Anstieg des Dämpfungseffekts so über den Kolbenhub variieren, daß das Kraftprofil. das die Muskeln im natürlichen Bein erzeugen, genau nachgeahmt wird.The liquid is then forced. between the cylindrical part 32 of the cover screw and the inner wall of the sleeve 26 at its upper end and through the check valve formed by the seal 37 on the other side of the piston to stream. This completes the circle from the pressure side to the other side of the piston. The extent of the flow resistance that occurs creates a damping effect on the piston rod 38 during its inward movement. This damping effect depends from the width of the upper conical gap and the number and arrangement of the Holes47 and the associated channels 49. Because of the axially offset arrangement the holes 47 in the inner wall of the control sleeve 26 takes, while the piston 40 itself moved to the lower end of the sleeve 26, the number of holes 47, the way out for the offer liquid displaced by the piston 40, more and more. For this reason the flow resistance gradually increases towards the end of the stroke. According to the invention This creates a cushioning effect in the artificial environment that the muscles do in the natural Create leg during the same movements. By suitable circumferential and axial Arrangement of the holes 47 can therefore the increase in the damping effect over the Piston stroke vary that the force profile. that the muscles in the natural leg create, is exactly mimicked.

Die hier für die Abwärtsbewegung der Kolbenstange 38 beschriebenen Vorgänge geschehen im Prinzip in einer ähnlichen Weise während der Streck-oder Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 38. Während der Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 38 beim Strecken des Kuiistbeins und während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 40 innerhalb der Hülse 26 werden die Löcher 48 nacheinander vom Kolben überfahren, und die Zahl der Auslässe für die hydraulische Flüssigkeit, die vom Kolben 40 verdrängt wird, verringert sich. Dementsprechend nimmt der Strömungswiderstand und der damit verbundene Dämpfungseffekt auf die Kolbenstange 38 allmählich zu. The ones described here for the downward movement of the piston rod 38 In principle, actions occur in a similar manner during the stretching or upward movement the piston rod 38. During the upward movement of the piston rod 38 while stretching of the Kuiistbeins and during the upward movement of the piston 40 within the sleeve 26 the holes 48 are passed one after the other by the piston, and the number of outlets for the hydraulic fluid that is displaced by the piston 40 is reduced. The flow resistance and the associated damping effect increase accordingly towards the piston rod 38 gradually.

Während der Kolben 40 sich innerhalb der Hülse 26 aufwärts bewegt, ist die Flüssigkeit gezwungen, durch die Löcher 48 in die Kanäle 50 abwärts in den unteren luegelförmigen Spalt um das untere Ende der Hülse zu fließen, von wo sie durch die Dichtung 24 auf die andere Seite des Kolbens zurückkehrt und so den Flüssigkeitskreislauf schließt. Die axial versetzte Anordnung der Löcher 48 ist verschieden von der Anordnung der Löcher 47 in dieser Anwendung des Erfindungsgedankens, da die Kräftecharakteristiken der Beuger- und Streckermuskeln im natürlichen Bein ebenfalls voneinander verschieden sind.As the piston 40 moves upward within the sleeve 26, the liquid is forced through the holes 48 in the channels 50 down into the lower tapered gap around the lower end of the sleeve to flow from where it is through the seal 24 returns to the other side of the piston and so the fluid circuit closes. The axially offset arrangement of the holes 48 is different from the arrangement of the holes 47 in this application of the inventive concept, since the force characteristics the flexor and extensor muscles in the natural leg are also different from each other are.

Es sei hier bemerkt, daß die Funktion des Kolbens 39 nach der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform vorwiegend eine Führungsfunktion ist. It should be noted here that the function of the piston 39 according to the in The embodiment shown in the drawing is predominantly a management function.

Der Erfindungsgedanke kann genauso verwirklicht werden ohne den Kolben 39 auf der Kolbenstange 38 und ohne daß dies die Funktion merklich beeinträchtigt Das Steuersystem in einem Kunsthein muß in Einklang mit den Gangerfordernissen des Amputierten gebracht werden, die von seinem Körperbau abhängen.The idea of the invention can also be implemented without the piston 39 on the piston rod 38 and without this noticeably impairing the function The tax system in an artificial facility must be consistent with the gait requirements of the Amputees, depending on his physique.

Hierfür, und da die Njlnskdn je nachdem, ob das Bein gebeugt oder gestreckt wird, im natürlichen Bein einen verschiedenen Grad der Dämpfung erzeugen, sind erfindungsgemäß Mittel vorgesehen. um die kegelförmigen Spalte an den Enden der Hülse 26 so zu justieren, daß die Dämpfungseffekte entsprechend den Bedürfnissen des Beinbenutzers variiert werden können. Solange die Deckelschraube 30 innerhalb des 180°-Bereichs gedreht wird, nimmt die Steuerhülse an der Bewegung des Deckels nicht teil. Wenn man jedoch die Deckelschraube 30 im Gehäuse 16 so weit dreht, bis der Stift 34 gegen das Ende des Ausschnitts 35 in der Hülse26 anläuft, werden sich beim weiteren Drehen der Deckel und die Hülse gemeinsam bewegen, wodurch sich das untere Ende der Hülse um einen bestimmten Betrag im Gehäuse 16 verschiebt und so einen kegelförmigen Spalt der gewünschten Weite erzeugt. Die Deckelschraube 30 kann dann innerhalb des 1800-Bereichs im oberen verjüngten Ende 28 der Steuerhülse, der durch den Ausschnitt 35 gebildet wird. verstellt werden, wodurch der gewünschte obere kegelförmige Spalt erzeugt wird. Diese Justiermöglichkeit mittels des Deckels 30 erlaubt eine gleichzeitige Änderung des Drossel effekts auf die Flüssigkeitsströmung durch alle oberen Ausgänge der Kanäle 49, die mit den Löchern 47 in der Innenfläche der Steuerhülse verbunden sind. Dies bedeutet. graphisch ausgedrückt, daß jeder dieser Ausgänge individuell gedrosselt wird, während das grundsätzliche Profil der im System 7 hervorgebrachten Dämpfungscharakteristik erhalten bleibt. Mit anderen Worten, das Ergebnis der Justierung der Deckelschraube 30 gegenüber der Hülse 26 besteht darin, daß die Dämpfungswirkung auf den Kolben 40 um einen abgemessenen Betrag für jeden Punkt des Kraft-Weg-Profils zu-oder abnimmt. Durch dieselbe Einrichtung ist eine unabhängige Dämpfungsjustierung für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange vorgesehen. Der gekordelte Rand 31 der Deckelschraube 30 bietet ein von der Außenseite des Unterschenkels bequem zugängliches Mittel für die schnelle Drehung der Schraube 30 in beiden Richtungen zum Zwecke der individuellen Justierung des oberen und unteren kegelförmigen Steuerspalts im hydraulischen Seiten.For this, and because the Njlnskdn depending on whether the leg is bent or is stretched, creates a different degree of cushioning in the natural leg, means are provided according to the invention. around the conical column at the ends to adjust the sleeve 26 so that the damping effects according to the needs of the leg user can be varied. As long as the cover screw 30 is within of the 180 ° range is rotated, the control sleeve takes part in the movement of the cover not part. However, if you turn the cover screw 30 in the housing 16 until the pin 34 runs against the end of the cutout 35 in the sleeve 26, will as you continue to turn the cover and the sleeve move together, causing the lower end of the sleeve moves a certain amount in the housing 16 and so creates a conical gap of the desired width. The cover screw 30 can then within the 1800 range in the upper tapered end 28 of the control sleeve, the is formed by the cutout 35. can be adjusted, creating the desired upper conical gap is created. This adjustment option by means of the cover 30 allows a simultaneous change in the throttling effect on the liquid flow through all of the upper exits of the channels 49, those with the holes 47 in the inner surface the control sleeve are connected. This means. expressed graphically that everyone these outputs are individually throttled, while the basic profile of the The damping characteristics produced in system 7 are retained. With others Words, the result the adjustment of the cover screw 30 opposite the sleeve 26 is that the damping effect on the piston 40 by one measured amount for each point of the force-displacement profile increases or decreases. By the same device is an independent damping adjustment for both directions of movement the piston rod provided. The corded edge 31 of the cover screw 30 offers a means for quick access, easily accessible from the outside of the lower leg Rotation of the screw 30 in both directions for the purpose of individual adjustment of the upper and lower conical control gap in the hydraulic side.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht. kann nur durch das Entlastungsloch 19 ein Flüssigkeitsausgleich zwischen dem Innengehäuse 16 und dem Zylinder 10 stattfinden, indem der Spalt unterhalb der Lippendichtung 24 mit der Flüssigkeit im Zylinder 10 verbunden wird. Dies erlaubt einen Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Gehäuse und dem Zvlillder 10, der erforderlich wird, entweder wenn man die Deckelschraube 30 zum Zwecke der Justierung der kegelförmigen Spalte verstellt oder wenn eine Temperaturausdehnung oder -zusammenziehung der Flüssigkeit im Gehäuse 16 stattfindet. Der Luftraum 44 im Zvlinder 10 ermöglicht das Steigen und Fallen der darin enthaltenen Flüssigkeit 43, wenn die Kolbenstange 38 in das System hineingeschoben oder aus ihm herausgezogen wird und ferner im Falle der Temperaturausdehnung und -zusammenziehung der darin entllaltenen Flüssigkeit. As can be seen from the drawing. can only through the relief hole 19 a fluid equalization takes place between the inner housing 16 and the cylinder 10, by the gap below the lip seal 24 with the liquid in the cylinder 10 is connected. This allows fluid to be exchanged between the housing and the Zvlillder 10, which is required either by removing the cover screw 30 adjusted for the purpose of adjusting the conical column or if there is a temperature expansion or contraction of the liquid in the housing 16 takes place. The airspace 44 in the cylinder 10 enables the liquid contained therein to rise and fall 43 when the piston rod 38 is pushed into or out of the system and also in the case of thermal expansion and contraction of the therein released liquid.

Natürlich erzeugt die Kompression der Luft im Raum 44 während eines Verkürzungshubs des Systems eine Reaktionskraft, die dem System eine NTerlängerungstendenz gilt. Dies bedeutet in der Anwendung auf ein Kunstbein. daß die der natürlichen Aluskelaktion entsprechend gesteuerte Dämpfung der Schwingphasenbewegungen des Beins weiterhin verbessert wird durch die dem natürlichen Vorbild entsprechende Vorwärtstendenz, die dem Bein durch das System gegeben wird, wenn das Bein sich dem Ende der Biegebewegung nähert. Of course, the compression creates the air in space 44 during one The system's shortening stroke creates a reaction force that gives the system a tendency to lengthen is applicable. This means when applied to an artificial leg. that of the natural Aluminum muscle action accordingly controlled damping of the swing phase movements of the leg is further improved by the forward tendency corresponding to the natural model, which is given to the leg by the system when the leg is at the end of the bending movement approaching.

Bei Anwendung der Erfindung wird das Bein in der üblichen Weise angelegt, und der Amputierte muß lediglich die Schraube 30 vermittels ihres Randes 31 durch den Stoff seines Hosenbeins hindurch justieren bis die Dämpfungswirkungen des hydraulischen Systems so eingestellt sind, daß sie den Steuerwirkungen der Muskeln im natürlichen Bein entsprechen. Der geschlossene Flüssigkeitskreislauf. der durch die Steuerhülse 26 in der beschriebenen NVeise moduliert wird. indem die in einer spezifisch versetzten Weise angeordneten Löcher an jedem Ende der Hülse mit den ihnen zugeordneten kegelförmigen Spalten am anderen Ende der Hülse verbunden sind, sorgt dafür, daß das grundsätzliche Profil der Dämpfungscharakteristik. wie es die Muskeln im natürlichen Bein erzeugen, auch im Kunstbein dauernd aufrechterhalten wird. When using the invention, the leg is put on in the usual way, and the amputee only has to pass the screw 30 by means of its rim 31 adjust the fabric of his trouser leg until the damping effects of the hydraulic Systems are set so that they control the effects of the muscles in the natural Leg match. The closed liquid cycle. the one through the control sleeve 26 is modulated in the manner described. by placing them in a specific Wise arranged holes at each end of the sleeve with their associated conical Columns are connected at the other end of the sleeve, ensures that the basic Profile of the damping characteristics. as it is produced by the muscles in the natural leg, is also permanently maintained in artificial leg.

Auf diese Weise ist ein hydraulisch gesteuertes Kunstbein geschaffen, das automatisch in mechanischer Form die charakteristischen Muskelreaktionen nachahmt, die für die entsprechenden Bewegungen im natürlichen Bein sich abspielen. Ein gemäß der Erfindung modifiziertes Kunstbein wird also für alle praktischen Zwecke nach Art eines natürlichen Beins funktionieren. In this way a hydraulically controlled artificial leg is created, which automatically mimics the characteristic muscle reactions in mechanical form, which take place in the natural leg for the corresponding movements. A according to artificial leg modified according to the invention is therefore used for all practical purposes Kind of a natural leg work.

Die Erfindung wurde im einzelnen unter Bezugllahme nut Kunstbeine beschrieben, weil sie hier ihre bevorzugte, jedoch nicht ausschließliche Anwendung findet. Man erkennt jedoch ohne weiteres die große Anpassungsfähiglieit und den weiten Anwendungsbereich des hydraulischen Systems nach der Erfindung da die verläßlichen, genau steuerbaren Dämpfungseffekte und die schnelle Justierbarkeit der Änderungsgeschwindigkeit und Höhe dieser Dämpfungseffekte von großer Bedeutung in dem Gebiet der automatischen Steuertechnik überhaupt sind. Deshalb ist die Erfindung nicht auf die nur beispielsweise dargestellten Mittel und Anwendungsgebiete beschränkt. The invention was described in detail with reference to paralyzes but artificial legs because it is their preferred, but not exclusive, application finds. However, one recognizes the great adaptability and the wide range of applications without further ado of the hydraulic system according to the invention as the reliable, precisely controllable Damping effects and the rapid adjustability of the rate of change and The amount of these damping effects is of great importance in the field of automatic Control technology at all. Therefore, the invention is not limited to the example only The means and areas of application shown are limited.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1st leg prosthesis for above-knee amputees, consisting of a thigh and a rotatable lower leg connected to it and a liydraulic damping device. their pistons with one and theirs Housing are connected to the other of the two leg parts mentioned so that knee joint movements bring about corresponding movements in the hydraulic damping device. characterized in that the spaces on both sides of the piston through fluid channels are connected to each other, their flow cross-sections in terms of size.

Number and arrangement based on one of the natural flexion or extension movements appropriate damping characteristics are matched and their throttle resistance can be adjusted from the outside.

2. Leg prosthesis according to claim 1, characterized in that the predetermined damping characteristics as a function of the instantaneous angular positions of the prosthesis is different depending on. whether the prosthesis is flexed or stretched.

3. Leg prosthesis according to claim 1, characterized in that one External setting for the size of the damping occurring in the prosthesis accordingly is intended for the special needs of an amputee.

4. leg prosthesis according to claim 1 to 3, characterized in that the setting of the amount of damping occurring in the prosthesis for the flexion and stretching movement takes place separately from the outside.

5. Leg prosthesis according to claim 1 and 3, characterized by a with external adjustment depending on the instantaneous angular positions of the prosthesis its fundamental form remains unchanged attenuation characteristics.

6. leg prosthesis according to claim 4, characterized. that for the separate adjustment of the prosthesis for the flexion and extension movement occurring torques from the outside a single component, z. B. an adjusting screw. is provided.

7. Hydraulic system, especially for a prosthetic leg, according to one or more of claims 1 to 6, characterized. that within a cylinder (10) filled with liquid, a piston (40) arranged to be longitudinally movable is, the holes (47, 48) arranged in a certain way in the cylinder wall sweeps over, the holes (47) each through a channel (49) with a common Throttle gap (33) are connected, which in turn is through a check valve (37) communicates with one end of the cylinder, and the remaining holes (48) through one channel (50) each is connected to a common annular gap (25), who in turn through a second check valve (24) with the the other end of the cylinder is in communication.

8. Hydraulic system according to Claim 7, characterized by the Adjustability of the width of each of the two ring gaps separately from the outside.

9. Hydraulic system according to claim 7 and 8, characterized in that that for the separate adjustment of the width of the two annular gaps from the outside single component, e.g. B. a cover screw (30) is provided in which an in a about a part, e.g. B. 1800, the sleeve (26) extending cutout (35) penetrating pin (34) is arranged such that when sweeping over the cutout (35) only changed the upper gap (33) by the pin. on the other hand after turning further by taking along the sleeve (26), the lower gap (25) is also changed.

Documents considered: German Patent No. 724 959.