专利名称：矫形假肢和矫形机构中的关节的制作方法
技术领域：
本发明涉及矫形假肢和矫形机构中的关节或回转连接机构，具有一个关节上件、一个关节下件和必要时中间连接的导杆(以后通称为“关节构件”)以及一个控制元件，该控制元件在两侧端分别通过一个与关节轴间置的铰接点有效地作用在相应的一个关节构件(以后称“铰接-关节构件”)上。
这种关节可以是一个单中心或多中心假肢-膝关节，这里单个关节构件的形态并不重要。
在本发明范围内，并不管控制元件或控制系统是作用在一个单独关节上或一个单独的回转连接装置上，还是同时作用在多个关节上或多个回转连接装置上。
对矫形假肢和矫形机构中的关节的运动控制，在公知的实施方案中，仅在有限的程度上是成功的。这一点首先在于，这种运动控制在许多情况下是被动完成的。在这些情况下，技术功能元件是不可能自主活动的，例如，本身的运动受到约束，而且这些功能元件原则上局限在作被动的运动反应，它们通过阻碍运动的和或弹性的阻尼系统影响运动。这样它们典型地适用于矫形的腿假肢关节上。例如，在公知的假肢-膝关节中，优先应用阻碍运动的和或弹性的阻尼系统，其基本上既与每个关节运动相反作用，又能通过先前积累的能量有目的地支持单个的关节运动。一个公知的应用弹性阻尼功能元件的实例是从前在传统的膝-腓配合构件中经常应用的弹性膝伸展带，它被固定在假肢的大腿和小腿上，因此，该膝关节就搭接在前侧上。该带随着从张紧的伸展位置导入弯曲运动其张紧程度逐渐增大。因此，它与膝弯曲运动作用相反，从而支持向伸展位置的回程运动。然而，这个功能元件有一个重要的缺陷由皮带作用产生的膝伸展力矩是随着增大的弯曲角而增加的。由此，没有附加的技术措施要想不困难地占据坐态位置(此时假肢-膝关节近似处于90°弯曲位置)是受限制的，因为在这种身体姿态时基本不受载的假肢-小腿是倾向于回到其伸展位置的。
在目前的矫形假肢和矫形机构中，为了控制关节而应用了控制元件或控制系统，它(们)在单个关节构件间是如此连接的，即其铰接点间的距离是随关节运动或回转而变化的。这种类型的控制元件例如在肘关节及矫形的腿假肢的踝关节、膝和髋关节中，在矫形的臂假肢的手关节和肘区域中或者在矫形的腿机构的踝、膝和髋关节中是已知技术。
最近，这种类型的控制元件已扩展到矫形的腿假肢之单中心和多中心膝关节中。因此，在以后的叙述中主要涉及这一应用区域。此外，该控制元件用于在行走的站立阶段时提高已伸展的假肢的弯曲可靠性(在行走站立阶段，假肢支承着身体)和或在摆动阶段时控制假肢-小腿的运动(此时，小腿像摆钟一样往回和向前摆动，而另一条腿支承着身体)。
本发明的任务在于，对具有本文开头所述的实施结构的关节进行改进，以便具有较好的特性。
这一任务，本发明在结合本文开头所述的关节特征基础上，通过如下措施解决的，即，至少一个所述的铰接点相对其铰接-关节构件位置是可变化的，并通过一个机械的强制连接装置与至少一个另外的关节构件作运动连接。
此外，至少一个所述铰接点的位置变化是在一个圆形轨道上进行的，该圆形轨道是围绕一个在铰接-关节构件上设置的转轴形成的。但是，该位置变化也可是在一个预定滑动轨道上的滑动运动。
机械的强制连接装置可以是一个齿轮传动装置，它可以设置成一级或多级的，这里，一个单级传动装置可以设置成齿轮传动装置或摩擦轮传动装置。一个单级传动装置的轮子可以设置成带齿的或彼此压滚的曲线盘对;另外的变型方案是从属权利要求中的技术主题并借助另外的实施例进行阐述。
至少一个铰接点相对其铰接-关节构件的位置变化可以沿一个这样的轨道进行，此轨道在使用所有符合技术要求的传动装置的情况下，可以按照每个传动装置所希望产生的作用几乎自由地设置。因此，首次地提供了这样的结构设置可能性，即对各个性能进行彼此独立的最佳化设计。
原则上说，按照发明要求可使位置变化对所述关节的各个功能特征发生彼此不同的直接和间接影响。
例如，按照本发明，可对与控制元件(在一个单中心关节的转轴上的或在一个多中心关节运动力矩中心上的)的力作用有关的铰接(点)的有效总杠杆臂的大小和变化过程产生直接的影响。还有，控制元件行程的大小和变化过程以及作用换向的位置也可被直接影响。
而被间接影响的是，由一个阻碍运动的控制元件作用产生的关节力矩，该控制元件是以机械的摩擦作用原理工作的。相同的(原则)适用于由一个弹性阻尼控制元件的作用而产生的关节力矩以及由一个阻尼运动的控制元件的作用产生的关节力矩，而该控制元件的作用取决于其移动运动的速度(此处特别指流体阻尼器)。
按照本发明，铰接(点)的位置变化对最后提到的类型的控制元件产生的间接影响可从下面的关系中获得控制元件的行程作为直接可影响的参数是与相关的关节夹角运动有着运动依赖关系的。对于人类肢体的一定的运动模型来说，夹角运动是与时间相关的，也就是说，这些角运动具有一个表明特性的角速度特征。设置成流体阻尼器的控制元件被应用在矫形辅助装置的关节的一种类型或相同类型中，例如一个假腿肢的膝关节中，以便尽可能地模仿自然的角运动，而这一任务，在予先给定关节角速度特征情况下，根据经验只有当其活塞杆速度也同时处于足够高的水平时方可能被完成。为此，需要一个最小的行程，这在传统的实施结构中，当同时提出另外的性能要求时是几乎不能实现的。通过有目的地应用本发明的与关节角有关的铰接(点)位置变化方案增大行程和调整作为直接影响的同时又作为间接影响的行程变化过程，也能以希望的方式提高行程速度。
一个单中心人工膝关节按照本发明其特征是，关节下件抗扭地连接一个与关节轴同轴线安置的第一齿轮，它与一个第二齿轮相啮合，该第二齿轮以其转轴与关节轴平行并可转动地安置在关节上件上，可位于关节轴之前(伸展侧)或之后(弯曲侧)，并且它具有一个曲轴臂，在该臂上通过至少一个铰接点铰接控制元件。
一个结构为四元件运动关节链的多中心人工膝关节，其中，关节上件和关节下件通过一个前(伸展侧)导杆和一个后(弯曲侧)导杆相连接，按照本发明可以如此结构设置，即该前导杆与上边的将其与关节上件相连的关节轴同轴线地和一个第一齿轮抗扭连接，该第一齿轮与一个第二齿轮相啮合，该第二齿轮可转动安置在上边的将后导杆与关节上件相连的关节轴上并具有一个曲轴臂，在该臂上通过至少一个铰接点铰接控制元件。
本发明另外的特征是从属权利要求的技术主题并且将借助实施例以及结合本发明另外的优点作详细描述。
在附图中描述本发明的几个实施例和现有技术的实施例。
图1是一个设置成带活塞杆的工作缸的控制元件在弯曲侧和伸展侧的上铰接(点)的简图描述，该控制元件借助一个单级齿轮传动装置安置在一个单中心关节中;
图2是一个未详细描绘的控制元件在弯曲侧的上铰接(点)的俯视图，该控制元件借助一个行程传动装置安置在一个单中心关节中;
图3是一个沿图2中线Ⅲ-Ⅲ截开的横截面图;
图4是一个设置成四元件运动链的多中心假肢-膝关节简图，其具有一个对角线的通过两个双曲轴驱动机构铰接的控制元件;
图5是图4所示控制元件的行程、有效杠杆臂和关节力矩随弯曲角的变化曲线;
图6是应用本发明设置方案的一般图表;
图7是相应于图6的一个图表，并具有以实例方式描述的在一个控制元件弯曲和伸展侧的上铰接点情况下作用效果的说明;
图8是一个相应于图7的用于一个控制元件弯曲和伸展侧下铰接点的描述;
图9是设置成一双活塞驱动机构的流体阻尼器的连接杆的弯曲侧上铰接点的简图描述，该阻尼器借助一个双曲轴驱动机构安置在一个多中心关节中;
图10是设置成活塞杆工作缸的控制元件弯曲侧上铰接点的相应于图9的描述，该控制元件借助一个带外推力元件的曲轴驱动机构安置在一个多中心关节中;
图11是设置成一个活塞杆工作缸的控制元件弯曲侧上铰接点的相应于图10的描述，该控制元件借助一个带内推力元件的曲轴驱动机构安置在一个单中心关节中;
图12是设置成一个活塞杆工作缸的控制元件在两侧端依赖于关节角而位置变化的铰接点的相应于图11的描述，该控制元件借助两个单级齿轮传动装置应用于两个单中心关节;
图13是一个单中心人工膝关节的俯视图，一个未详细描述的借助一个单级齿轮传动装置安置的控制元件的弯曲侧上铰点随关节角改变位置;
图14是一个图沿13中ⅪⅤ-ⅪⅤ线截开的截面图;
图15是一个多中心人工膝关节的侧视图，一个未详细描述的借助一个单级齿轮传动装置安置的控制元件的连接杆的弯曲侧上铰点随关节角改变位置;
图16是图15所示膝关节的俯视图;
图17是图16所示膝关节的部分纵剖的放大图;
图18是作为现有技术描述的一个活塞杆工作缸控制元件在一个单中心关节中固定铰接位置的铰接情况;
图19是作为图4方案的现有技术的一个多中心关节，其具有两个结构为活塞杆工作缸的对角固定铰接的控制元件。
为更好的理解本发明，首先将作为本发明基因的问题，结合现有技术进行说明图18包括左图A和右图B，分别表示一个关节或一个摆动连接装置，其包括一个关节上件1、一个关节下件2和一个使这两个构件1、2彼此可回转连接的关节轴3，关节轴3与关节下件2固定连接。这样就涉及一个单中心关节或一个单中心回转连接装置，这里描述的都是其伸直状态。另外，设置一个控制元件4，它在这两个实施例中，由一个带活塞杆6的工作缸5所构成。这种长度可变化的控制元件4以其上端铰接在关节上件1以外而以其下端铰接在关节下件2上。同时，上铰接点用7和下铰接点用8标明。
在左图A中，上铰接点7位于关节的弯曲侧，因此处在关节轴3的后边，相反在右图B中，它位于关节的伸展侧并因此处于关节轴3的前面。该控制元件4在左图A时以其纵轴线整体处于弯曲侧，而在右图B中相反地处于伸展侧。依此，在实施方案A情况下，关节弯曲时，例如关节上件1沿箭头方向向后回转时，导致两个铰接点7、8彼此间的距离缩小，亦即活塞杆6向工作缸5内运动，而在实施方案B情况下，同样的弯曲则导致两个铰接点7、8相互间的距离扩大，亦即活塞杆6由工作缸5向外运动。
位于关节上件1的上铰接点7相对关节轴3的位置取决于，控制元件4的铰接侧在该关节继续弯曲运动时是否在可能的结构范围内改换，也就是说，控制元件4纵轴线在图A的实施结构时是否从一个位于关节轴3后边的位置陷入到一个位于关节轴3之前的位置上，或者说，控制元件4纵轴线在图B的实施方案时，从一个位于关节轴3之前的位置陷入到一个位于该关节轴3后边的位置上。如果发生上述改换，那么活塞杆6相对工作缸5的移动运动的方向也就同时反向，依此，其在这一位置存在的作用方向就在先前的静止状态或者先前的零行程之后换向(以后称为作用换向并用“WU”表示)。控制元件4的不同功能可导致其在关节上有不同的作用一个弹性的缓冲系统;它在关节运动达到WU界限前都起反向作用，在超载WU界限以后将支持关节运动。按照自然法则，也就可能有相反的作用次序。
一个阻碍运动的系统，在超越WU界限之后同样可以在关节上施加不同的作用在有两个运动方向的情况下，这个阻碍运动的系统(控制元件)还会继续与关节运动起相反的作用，必要时，具有不同的阻尼特性。在只有一个运动方向的情况下，该控制元件就不起作用了。如在弹性的缓冲系统情况一样，在这种情况下也可能有相反的作用次序。
这种作用换向，按照上铰接点7在关节上件1的位置(相对关节轴3)发生在不同的弯曲夹角上，并且总是发生在控制元件4的纵轴线与关节轴3相交时。这一点对于两个实施方案A和B在标明的四个上铰接点a、b、c和d情况下，近似一致地发生在下列弯曲角度上45°对应a，90°对应b，135°对应c和180°对应d。对于单中心的人工膝关节来说，在这些可选择的铰接点中，对于在弯曲侧和伸展侧铰接的控制元件4来说实际上只有铰接方案b和c有意义，同时，一般说，方案b在大约90°时作用换向最佳。如果，原来在工作缸5中安置一个弹性的元件，其在关节弯曲时由伸展位置被压紧，因此，一个假肢膝关节在大约90°的弯曲角作用换向时，就使得截肢人坐下变得容易了，因为，在这一角度时该张紧的弹性元件在小腿上的伸展作用正好等于零，而在超越这个角度情况下则换向了，亦即支持弯曲状态了。
然而，方案b仍与部分严重缺陷相关连上关节点7相对关节轴3的位置还对活塞杆6按照关节的弯曲角而相对工作缸5作移动运动的大小和轨迹产生决定性影响。此外，这个所谓的位置还决定了与关节的弯曲角有关的该控制元件4的纵轴线到关节轴3的垂直距离f的变化轨迹。这个距离f是杠杆有效作用臂的衡量尺度，在该杠杆臂上，控制元件4和关节之间的作用力，例如作为弯曲力矩而作用的力得到传递。
如果人们以图18中的两个实施例作为基础，即，四个可视作铰接点的a-d点是安置在围绕关节轴3的一个半径为r的圆弧上，那么，从图18可直接得出，在关节弯曲范围从0°到180°内，用(H)标志的活塞杆6相对工作缸5移动行程的最大值不可能超过关节半径r的两倍值，而杠杆有效作用臂的最大值不能超过关节半径r。对控制元件或控制系统的作用起决定影响的是行程H和有效的杠杆臂f，它们在采用内生骨架的假肢部件的情况下，使得关节迄今为止既结构昂贵又只能有相当狭窄的运动界限。
图19表示一个现有技术的多中心关节或者一个其结构为四元件运动关节链的多中心回转连接结构，其中，关节上件1与关节下件2通过一前边(伸展侧)导杆9和一个后边(弯曲侧)的导杆10相连接。图19还表示了两个不同的、分别成对角线铰接的控制元件4A和4B，这里总是涉及一个位于关节的两个相邻构件之间的直接的或间接的结构。同时，控制元件4A的结构与DE2841999C2中的一个膝关节切断术关节近似一致。在关节从伸展位置开始弯曲运动时，工作缸和活塞杆间的相对运动也适用于前边结合图18的阐述，但不同是，对于这个相对运动的方向来说，通过其铰接点至关节轴代表控制元件4轴线的连接直线的位置不是决定性的，而是通过其铰接点至关节运动力矩中心IC(瞬时中心＝IC)的连接直线的位置才起决定作用。
不仅控制元件4A的结构而且控制元件4B的结构都具有多个明显缺陷有效的杠杆臂f最大值已经出现在伸展位置上。最大行程Hmax是不太大的。在应用于人工膝关节或假肢-髋关节时，作用换向在形态B时发生大约30°，在形态A时发生在大约70°，即出现的过早，也就是说，发生在过小的弯曲角上。
为了解决前面所述的现有技术存在的问题，下面以实例方式描述本发明的实施结构图1与图18所示相类似，也描述了两个单中心关节，并分别具有一个关节上件1，一个关节下件2，一个关节轴3和一个控制元件4，控制元件4由一个工作缸5和一活塞杆6构成。在左图A中，该控制元件与图18A中的相一致安置在弯曲侧，而在右图B中与图18B一致安置在伸展侧。控制元件4的上铰接点用7表示，下铰接点边用8标明。
然而按照本发明，上铰接点7相对于关节上件1(铰接关节件)位置是可变化的，并通过一个机械的强制连接装置与关节下件2作运动连接。同时，该机械的强制连接装置按照图1设置成一级式齿轮传动装置，其中，第一齿轮11抗扭地安装在与关节下件2固定连接的关节轴3上，并与第二齿轮12处于啮合连接，而齿轮12是安置在一个可在关节上件1上自由转动的附加转轴13上。并且齿轮12具有一个曲轴臂14，在臂14上通过控制元件4的上铰接点7与控制元件4相连接。在左图A中，第二齿轮12的转轴13位于关节轴的后边，而在实施结构B中，位于关节轴3的前面。
在关节下件2按箭头方向作弯曲运动时，第二齿轮12则进行一个总与这个弯曲运动方向相反的转动运动。控制元件4的上铰接点7则画出一个转动圆弧轨道，亦即一个向后和向下指向的并以近似相同份额围绕关节轴3转动的圆弧轨迹，这个转动使得控制元件4的两个铰接点7、8间的距离在离开伸展位置而开始弯曲运动时缩小并因此使得控制元件4的行程扩大。由此实现的转动角就仅仅取决于齿轮对11、12的传动比，并且，如同曲轴臂14的回转半径那样是可以自由选择的。
在图2的实施例中，位于铰接点7和关节下件2之间的本发明机械强制连接是通过一个与关节轴3同心安置的行星传动装置实现的，其中，该中心太阳齿轮15与关节下件2相连接，而行星齿轮16的支架与关节上件1连接。在这种结构安排中，外边的中空轮17进行一个总与关节下件2的弯曲运动方向相反的转动运动。而与外边中空轮17相连接的曲轴臂14在其上端支承有控制元件4的上铰接点7。这个上铰接点7在所称的弯曲运动情况下画出一个回转圆弧轨道，亦即一个稍微向后和主要向下指向的以关节轴3为中心的圆弧轨迹。该回转轨道使得控制元件4的两个铰接点间的距离在从伸展状态开始弯曲运动时缩小，而控制元件的行程却扩大。同时，所达到的回转角仅仅取决于中空轮17和太阳轮15间的传动比，所以，如曲轴臂14的回转半径一样是可自由选择的。图4表示本发明在图19中描述的现有多中心关节基础上的变型方案，其包括一个四元件运动关节链，该关节链由关节上件1、关节下件2、前导杆9和后导杆10构成。在上铰接点7和下铰接点8之间成对角线悬挂着的控制元件4仅仅是通过点划线来简要表明的。依此，该控制元件4的纵轴线是近似以对角线从后上方到前下方布置的。铰接连接是通过一个双曲轴驱动机构完成的。上边的双曲轴驱动机构18通过其连杆19(位于基础机械前上方关节20的下方)铰接在前导杆9上，并通过一个与控制元件4的上铰接点7同轴线安置的关节驱动一个与基础机械的后上关节21同轴线安置的向上指向的杆22。
下边的双曲轴驱动机构24的连接杆23在基础机械的后下关节25的下方并铰接在向下延伸的后导杆10上，并且驱动一个与基础机械的前下关节26同轴线安置的角杠杆27，在角杠杆27与连杆23相对置的端部置有控制元件4的下铰接点8。
为了对比，在图19中作为现有技术而标明的控制元件4A同样在图4中用一条点划线表示。
在图5中绘制了行程杠杆和力矩相对图4中一个膝关节结构的弯曲角的变化曲线。从图5明显地看出，所有描绘的数值与作为对比而标明的图19现有关节曲线的数值相比明显改善。该作用换向，从对一个人工膝关节来说特别小的弯曲位置(约60°)移位到符合目的约90°弯曲位置。计算的有效总杠杆臂有一个明显有利的变化过程。行程H与比较数据相比有明显地增大，并表明在关节弯曲约为90°时具有最大值因而是符合要求的变化过程。来自弹性元件4的作用力矩MF，则由于行程在较大的弯曲角时提高了以及计算的有效总杠杆臂较有利的变化过程，在整个的弯曲范围内都有明显地提高，因此，其最大值与可以想到的不利变化的对比数据相比明显的后移。来自一个阻碍运动的元件的作用力矩MBr(当按比例考虑时)是符合计算的有效总杠杆臂的变化过程的。由此，这种实施方案是很有意义的。
为了更好地概括关于控制元件铰接的多种可能性，按照目的要求，对本发明控制元件上铰接点相对于铰接-关节构件的与关节角有关的位置变化轨道曲线以单一特性的轨道组分进行一种微分处理。由此，可得到在矫形技术辅助装置的纵轴线上的定位方式，特别是相应的矫形假肢和矫形机构(其中，本发明控制元件位置可变的铰接方案可以得到应用)，一般说来，都具有一条与其基础位置或原始位置相关的位于机械支承和运动装置内的纵轴线。如果人们遵从这个定位方式，就可得到一个制图的坐标系统，其纵坐标用L表示(纵轴线)其横坐标用QBE(在运动平面中的横轴)表示。用正的L轴表示向上，而正的QBE轴表示关节的伸展侧。该坐标原点，对对于单中心的关节类型，置于关节中心点上，对于多中心的关节类型，则置于一个符合要求的参考点上(例如，多个重要关节轴之一的中心)。
在这种坐标系中的矫形假肢和矫形机构之关节内，安排本发明控制元件的铰接位置随关节角变化的相应地作为结构设置或数据评估的轨道曲线时，相对简单的是，既可借助在L和QBE方向耒确定的作用效果，获得铰接位置随关节角变化的并满足规定的性能要求的最佳轨道曲线，又可将公知轨道曲线中平行的和在运动平面内与其纵轴线横向的L和QBE分量编排成单一的作用效果，或者说，将这些单一的作用归结到确定的轨道分量上。
这一点，对一个在单中心人工膝关节中未详细描述的控制元件的弯曲和伸展侧的上铰接点，在图6中作了一般性描述，而在图7中作为专门例子进行了描述。在两种情况下，该铰接点是安置在各自的典型的象限中的。对于一个人工髋关节情况，这些关系都适用。这些描述表明，当被考虑的取决于关节运动的铰接点在从伸展位置开始弯曲运动，从而沿着所希望的或者规定的位置变化轨道运动时，哪些作用效果是可以单一地或在组合方案中实现的。
为了完整性，在图7中对应于在单中心人工膝关节中的未详细描述的控制元件的弯曲侧和伸展侧上铰接点所描述的关系，又在图8中对应于弯曲侧和伸展侧的下铰接点进行了重复说明。
下面的附图表示本发明其它实施结构方案图9表示一个多中心关节并具有一个图4所示的上边双曲轴驱动机构18。在上铰接点7上，铰接有弯曲侧的连接杆28，其属于一个设置成双活塞驱动机构的流体阻尼器29。
图10表示一个控制元件4的弯曲侧上铰接点取决于关节角的位置变化情况，该控制元件4设置成带活塞杆6的工作缸5并借助于一个带外推力构件的曲轴驱动机构30置于一个多中心关节中。
图11表示一个控制元件4的弯曲侧上铰接点依赖于关节角的位置变化情况，该控制元件设置成带活塞杆6的工作缸5并借助一个带内推力构件的曲轴驱动机构31而置于一个单中心关节中。
图12表示一个控制元件4的在两侧随关节角进行位置变化的铰接结构，该控制元件4设置成带活塞杆6的工作缸5并借助两个单级齿轮传动装置应用在两个单中心关节上。
图13和14表示借助一个单级齿轮传动装置将一个未详细描述的控制元件4应用在一个单中心人工膝关节中的情况，还表明该控制元件的弯曲侧上铰接点7随关节角的位置变化情况。此外，该关节下件2与在关节轴3上安置的第一齿轮11相连接，因此，该齿轮11在所描述的位置上当关节从伸展位置开始弯曲运动时，则通过关节下件2顺时针方向的转动而被转动，同时，与齿轮11相啮合的第二齿轮12则以逆时针方向围绕其在关节的弯曲侧并在其关节轴3后边安置的转轴13转动。同时，其曲轴臂14和其上安置的上铰接点7则与该第二齿轮12同向转动。而且，由这两个齿轮11、12构成的齿轮对的节圆直径的比例如此选择，即，在关节弯曲角为90°时，控制元件4上发生作用换向。
在图15、16和17中简要描述的多中心假肢-膝关节中，同样设有一个单级齿轮传动装置，用于将控制元件4的上铰接点7的位置变化，在关节上件1内与构成四元件运动链的关节运动实现机械的强迫连接。此外，置于其前上关节20上的前导杆9与安置在其(20)轴上的第一齿轮11相连接，该齿轮11在关节开始弯曲运动时，通过前导杆9与弯曲所关联的转动围绕前上关节20以顺时针方向转动，与齿轴(11)相啮合的第二齿轮12则以逆时针方向围绕其与后上关节21同轴线的并位于关节上件1和后导杆10间的轴线转动，同时，曲轴臂14与上铰接点7作同向运动。
由齿轮11、12构成的齿轮对的节圆直径比例是如此选择的，在关节弯曲角为90°时，该控制元件4上发生作用换向。
在多中心关节的这种实施结构中，当具有接近180°的超平均值的大弯曲角时特别有利的。这一点是如此实现的，即，上铰接点7从其对运动有阻碍的伸展状态的位置开始，随着逐渐的弯曲运动沿着一个绕其转轴的圆形轨道向后和向下作折合运动并因此不再受到阻碍。
在这种实施方案中，结构和性能方面的优点是在伸展状态时前导杆9的上关节轴20位于后导杆10的上关节21的上方，而前导杆9的下关节轴26位于后导杆10的下关节轴25的下方，以及两个后导杆10的关节轴21、25间的距离L和关节下件2的两个关节轴25、26间的距离L相一致。
另外当伸展状态通过一个直接在关节上件1和关节下件2间起作用的距离限位件而限定时是有利的;同时，按照图17的这个限位件是由两个彼此平行安置的在关节上件的两个颊板中导行的限位缓冲件32构成的，它们(32)通过调节螺栓34经一个共同横杆33而受加载。可以看出这种结构的解决方案的优点在于，在使关节下件2受到限位缓冲件32限位时，特别在前导杆9上没有施加弯曲力矩。此外，这些限位缓冲件可以安置在设置成坚实的结构件的关节上件1上。
为了借助一个可拆连接装置实现假肢构件的远侧连接，有利方式是，该关节下件2为了连接假肢具有一个可拆的结构为一个细螺纹35的连接装置。由此，该关节就可以在机械侧与任何由承载的下肢结构组成的单元通过结合一体的控制元件相组合。
权利要求
1.在矫形假肢和矫机构中的关节或回转连接装置，具有一个关节上件(1)、一个关节下件(2)、和必要时中间连接的导杆(9，10)(以后统称“关节构件”)；以及一个控制元件(4)，控制元件(4)在两侧端分别通过一个与关节轴(3；20，21；25，26)间置的铰接点(7，8)有效地作用在对应的一个关节构件(1；1，2)上(以后简称“铰接-关节构件”)，其特征在于至少一个所述铰接点(7，8)相对于其铰接-关节构件(1；1，2)位置是可变化的，并通过一个机械的强制连接装置(11，12，13，14；15，16，17；18，24；30；31)与至少一个另外的关节构件(2；9，10；9)作运动连接。
2.按权利要求1所述的关节，其特征在于至少一个所述的铰接点(7，8)的位置变化是在一个围绕转轴(13)的圆形轨道上进行的，该转轴(13)设置在铰接-关节构件(1;9)上。
3.按权利要求2所述的关节，其特征在于该转轴(13)是与关节基础机械的一条重要轴(3;21)同轴线布置的。
4.按权利要求1所述的关节，其特征在于至少一个铰接点(7，8)的位置变化是在一条规定的滑动轨道上的滑动运动。
5.按权利要求2或3所述的关节，其特征在于该机械的强制连接装置是一个单级齿轮传动装置(11，12，13;11，12，21)。
6.按权利要求2或3所述的关节，其特征在于该机械的强制连接装置是一个行星传动装置(15，16，17)。
7.按权利要求2或3所述的关节，其特征在于该机械的强制连接装置是一个差动传动装置。
8.按权利要求1至4之一所述的关节，其特征在于该机械的强制连接装置是一个杆驱动装置。
9.按权利要求8所述的关节，其特征在于至少一个铰接点(7)是一个曲轴驱动装置(30;31)的端部件，该装置(30;31)带有内或外推力构件。
10.按权利要求8所述的关节，其特征在于该杆驱动装置是一个带连接杆(19，23)的双曲轴驱动装置。
11.按权利要求1、2和5所述的作为单中心人工膝关节的关节，其特征在于该关节下件(2)与一个和关节轴(3)同轴线安置的第一齿轮(11)抗扭的连接，该齿轮(11)与一个第二齿轮(12)相啮合，该齿轮(12)以其转轴(13)与关节轴(3)轴线平行并可转动的安置在关节上件(1)上，可位于关节轴(3)之前(伸展侧)或之后(弯曲侧)，该齿轮(12)还具有一个曲轴臂(14)，其上用至少一个铰接点(7)铰接控制元件(4)。
12.按权利要求11所述的关节，其特征在于在伸展状态，关节轴(3)和转轴(13)位于一个与矫形技术辅助装置的纵轴线相垂直的平面内。
13.按权利要求1，2和5所述的作为多中心人工膝关节的其结构为一个四元件运动关节链的关节，其中，该关节上件(1)通过一个前(伸展侧)导杆(9)和一个后(弯曲侧)导杆(10)与关节下件(2)相连接，其特征在于该前导杆(9)与上边的并使其与关节上件(1)连接的关节轴(20)同轴线地与第一齿轮(11)抗扭地相连接，而齿轮(11)与一个第二齿轮(12)相啮合，该齿轮(12)可转动地安置在上边的并将后导杆(10)与关节上件(1)相连接的关节轴(21)上且具有一个曲轴臂(14)，其上通过至少一个铰接点(7)铰接控制元件(4)。
14.按权利要求11，12或13所述的关节，其特征在于这两个齿轮(11，12)的滚合圆或节圆直径的比例如此选择，即在关节弯曲角为90°时，控制元件(4)上发生作用换向。
15.按权利13或14所述的关节，其特征在于在伸展状态，该前导杆(9)的上关节轴(20)位于后导杆(10)的上关节轴(21)的上方，而前导杆(9)的下关节轴(26)位于后导杆(10)的下关节轴(25)的下方。
16.按权利要求13，14或15所述的关节，其特征在于后导杆(10)的两个关节轴(21，25)间的距离(L)与关节下件(2)的两个关节轴(25，26)间的距离相一致。
17.按权利要求13至16之一所述的关节，其特征在于该伸展状态是通过一个直接在关节上件(1)和关节下件(2)间作用的距离限位装置(32，33，34)限位的。
18.按权利要求17所述的关节，其特征在于该距离限位装置(32，33，34)具有两个平行安置的，纵向可移动的限位缓冲件(32)，它们通过一个调节螺纹(34)经共同横杆(33)而被加载。
19.按权利要求13至18之一所述的关节，其特征在于该关节下件(2)为连接假肢构件而具有一个可拆的细螺纹结构(35)的连接装置。
全文摘要
本发明涉及一个在矫形假肢和矫形机构的关节或回转连接装置，具有一个关节上件，一个关节下件和必要时中间连接的导杆，以及一个控制元件，控制元件在两侧端分别通过一个与关节轴间置的铰接点有效地作用在相应的一个铰接关节构件上。为改进此种关节，本发明建议，至少一个所称的铰接点相对其铰接关节构件位置是可变化的，并通过一个机械的强制连接装置与至少一个另外的关节构件作运动连接。
文档编号A61F2/66GK1091946SQ9311920
公开日1994年9月14日 申请日期1993年9月29日 优先权日1992年9月29日
发明者伟富利特·A·克利格 申请人:奥托·伯克矫形工业所有与管理两合公司