具有一个液压减振缸的假肢膝关节的制作方法
专利名称：具有一个液压减振缸的假肢膝关节的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述类型的具有一个液压减振缸的假肢膝关节。
在改变液体粘度特性方面，从现有技术中知道，一个执行元件根据运动阶段通过施加磁场来改变液体粘度，在这里，特别是在站立阶段要求高的阻力并因此要求高的粘度。因为站立阶段通常比摆动阶段持续时间更长，所以始终要求较高的电流，以便能够安全地站立。
按照本发明，该任务通过具有权利要求1所述特征的假肢膝关节解决。
在从属权利要求中给出了本发明的有利构造和扩展。
一个产生永久力场的执行元件对液压液施加一个始终存在的力场，该力场通过电控力场被减弱或加强，通过此可以达到，对于摆动阶段只须施加一个小的电流，以便通过被电控的力场将该始终存在的力场减弱或者通过一个相应的另外取向的被电控的力场增强站立安全性。此外，在电控装置失灵的情况下保证假肢使用人的站立安全性并且保持存在即使有限的运动可能性。此外，可以延长假肢膝关节的保养间隔时间，因为总的电流消耗更小。
本发明的一种构造方案设置了一个被预磁化的执行元件，它对磁流变的液压液施加一个磁场。
有利的是，用于提供永久存在的磁场的执行元件具有一个永磁体，该永磁体的磁场通过一个相应安置的电磁线圈被加强或减弱，在该电磁线圈上作用电压。
可与此相互替换地设置为所述力场是一个电场，液压液是电流变的液体，在这里，执行元件具有用永电体制成的电极。
如果执行元件位于一个在减振缸内运动的活塞内或者集成制造在该活塞内，使得不需要附加的结构空间用来安置执行元件，则得到假肢膝关节和减振装置的特别紧凑的结构。按照磁流变方案的一个扩展构造，设置为减振缸用铁磁性材料制成，以便达到更高的集成度。
在另一个扩展构造中，设置为在缸内壁与液压活塞之间具有一个用于流过液压液的通路，这样，缸壁构成磁路或者场激励装置的一部分，该磁路通过活塞、内置的永磁体或永电体经过该通路和缸闭合。有利的是，该通路作为一个环形缝隙构成，这样，围绕活塞周围发生泄漏。
可与此相互替换的是，在活塞内构成一个用于流过磁流变或者电流变的液体的通路，这样，磁路或者场在活塞内闭合并且在那里改变流过的液体的粘度。在这种方案中，减振缸不必用铁磁性材料制成。该通路可以作为用于磁流变液体的、具有抗磁性桥的孔、通道或环形缝隙构成，在这里，也可以在活塞内或者在活塞边缘上构成多个孔或通道。
通向执行元件的馈电线一种有利形式是，电线穿过活塞杆，通过此可以很稳定和直接地将能量输送给活塞内的电磁线圈或电极。
在本发明的另一个构造方案中，设置为可通过液压活塞改变的缸容积通过一个连接管道或泄漏管道连接，并且，执行元件对泄漏管道中或者连接管道中的磁流变或者电流变液体施加一个场或者在管道中改变始终存在的场。这样的装置要求相对较低的结构费用并且可以用通常的液压介质和场激励元件实现。
这样，除了预调定一个基本减振值外，改变通过电磁线圈6进行的磁激励，由此相应地影响作为液压介质的磁流变液体，通过该方法，对减振进行电控制。
可与此相互替换地设置为提供一个封闭的减振单元实施形式，在这种实施形式中，缸容积4a、4b之间的泄漏在缸1内发生。在图2a中示出一个第一变型例，在该变型例中，以活塞2与缸内壁之间的一个环形缝隙的形式构成一个通路5，这样，在活塞2在缸1内运动时磁流变液体通过该环形缝隙5流过。在活塞2内构成一个永磁体7，它产生预磁化作用，该预磁化通过铁磁性活塞2和铁磁性缸壁作用，活塞2构成电磁线圈6的极板9，这样，在这些部件内形成一个闭合的磁路11。借助通过永磁体7达到的预磁化预调定一定程度的减振作用，该减振作用通过经穿过活塞杆3的馈电线8激活电磁线圈6而被加强，或者在相应地另外取向的情况下被减小。通过此，假肢膝关节的减振度可以在一个宽的范围上调整。
对于缸1不是铁磁性并且因此磁路不能通过带有内置永磁体7的铁磁性活塞2、通过环形缝隙5和铁磁性缸1闭合的情况，在图2b中示出一个变型例，在该变型例中，泄漏穿过活塞2进行，其中，泄漏液流穿过一个通路5构成，该通路例如呈一个孔、一个通道或一个中断的环形缝隙的构型。活塞2以缸内壁终止，这样，泄漏液流只通过设置在活塞2内的通路5发生，在这里，通路5设置有抗磁性的桥。这样，在活塞2中构成磁路11，该磁路在本实施形式中通过永磁体7和活塞2构成。在需要时，磁路11或者说磁场可以通过激活电磁线圈6被加强或减弱。通向电磁线圈6的馈电线也穿过活塞杆，这样，保证安全可靠地控制电磁线圈6。
因此，减振缸1是一个在两个缸容积4a、4b之间设置了有目的的泄漏的液压缸，这些缸容积被液压活塞2分开。泄漏速率通过此控制，即通过一个磁场影响作为液压介质的磁流变液体，该磁场首先通过一个永磁体7准备好并从而对磁流变液体产生预磁化作用并且预调定减振效果。在需要时可以通过在电磁线圈6上施加一个电压来电控制减振效果，也就是说，改变液压介质的粘度并由此改变减振效果。
为了减少构件数量，规定，极板9由活塞2本身构成，在这里，活塞2用一种铁磁性材料制成，带有一个或多个内置的永磁体7。
在图3中示出带有电流变液压液的减振缸1的一种可能的实施形式。
在这里，缸容积4a与4b之间的泄漏通过壳体孔13和一个与缸1同轴心地安置的泄漏管道10发生。缸1带有扁平的电极12。如果对这些电极施加一个电位场，则电流变液体的粘度增大，这使得阻止活塞2移动的阻力提高。按照本发明，这些电极12可以作为通过电方法预极化的永电体构成。
在所有实施形式中没有考虑这样的事实上面的缸容积4a的活塞面积被减去了活塞杆3的面积，因此要求进行容积补偿或者要求一个贯通的活塞杆3。这些补偿容积作为气体预紧或弹簧预紧的解决方案已是现有技术，为了清楚的目的，在这里不做详细的结构解释。
权利要求
1.假肢膝关节，具有一个用于调节摆动阶段控制和站立阶段安全性的液压减振缸(1)，具有一个用于控制对减振缸(1)中的液压液加载的一个力场的电控装置，在这里，液压液的粘度可通过该力场改变，其特征为，设置一个产生永久力场的执行元件(6，7，9，12)，该执行元件对液压液施加一个始终存在的力场，该力场通过所述被电控的力场被减弱或加强。
2.按照权利要求1所述的假肢膝关节，其特征为，所述力场是一个磁场，液压液是磁流变的液体。
3.按照权利要求1所述的假肢膝关节，其特征为，所述执行元件具有一个永磁体(7)和一个电磁线圈(6)。
4.按照权利要求3所述的假肢膝关节，其特征为，减振缸(1)用铁磁性材料构成。
5.按照权利要求1所述的假肢膝关节，其特征为，所述力场是一个电场，液压液是电流变的液体。
6.按照权利要求5所述的假肢膝关节，其特征为，所述执行元件具有用永电体制成的电极(12)。
7.按照前述权利要求之一所述的假肢膝关节，其特征为，所述执行元件(6，7，9)安置在一个在减振缸(1)内运动的活塞(2)中。
8.按照权利要求7所述的假肢膝关节，其特征为，在活塞(2)中或者在缸内壁与活塞(2)之间构成一个用于流过液压液的通路(5)。
9.按照权利要求7或8所述的假肢膝关节，其特征为，通路(5)作为环形缝隙构成。
10.按照权利要求9所述的假肢膝关节，其特征为，通路(5)作为带有抗磁性桥的孔、通道或环形缝隙构成。
11.按照前述权利要求之一所述的假肢膝关节，其特征为，通向执行元件(6，7，9，12)的馈电线(8)穿过活塞杆(3)延伸。
12.按照权利要求1至6之一所述的假肢膝关节，其特征为，可通过一个活塞(2)改变的缸容积(4a，4b)通过一个泄漏管道(10)相互连接，并且，执行元件(6，7，9，12)对该泄漏管道(10)中的磁流变液体施加一个磁场或电场。
全文摘要
本发明涉及一种假肢膝关节，具有一个用于调节摆动阶段控制和站立阶段安全性的液压减振缸(1)，具有一个用于对减振缸(1)中的液压液加载的力场的电控装置，在这里，该液压液的粘度可通过该力场改变。本发明的任务是，提供一种假肢膝关节，其电控装置具有更高程度的安全性和最小的电流消耗。按照本发明，该任务的解决方案是，设置一个产生永久力场的执行元件(6，7，9，12)，该执行元件对液压液施加一个始终存在的力场，该力场通过所述电控力场被减弱或加强。
文档编号A61F2/50GK1448116SQ03119898
公开日2003年10月15日 申请日期2003年3月7日 优先权日2002年3月28日
发明者吕德尔·莫斯勒 申请人:奥托·博克保健有限公司
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述类型的具有一个液压减振缸的假肢膝关节。
在改变液体粘度特性方面，从现有技术中知道，一个执行元件根据运动阶段通过施加磁场来改变液体粘度，在这里，特别是在站立阶段要求高的阻力并因此要求高的粘度。因为站立阶段通常比摆动阶段持续时间更长，所以始终要求较高的电流，以便能够安全地站立。
按照本发明，该任务通过具有权利要求1所述特征的假肢膝关节解决。
在从属权利要求中给出了本发明的有利构造和扩展。
一个产生永久力场的执行元件对液压液施加一个始终存在的力场，该力场通过电控力场被减弱或加强，通过此可以达到，对于摆动阶段只须施加一个小的电流，以便通过被电控的力场将该始终存在的力场减弱或者通过一个相应的另外取向的被电控的力场增强站立安全性。此外，在电控装置失灵的情况下保证假肢使用人的站立安全性并且保持存在即使有限的运动可能性。此外，可以延长假肢膝关节的保养间隔时间，因为总的电流消耗更小。
本发明的一种构造方案设置了一个被预磁化的执行元件，它对磁流变的液压液施加一个磁场。
有利的是，用于提供永久存在的磁场的执行元件具有一个永磁体，该永磁体的磁场通过一个相应安置的电磁线圈被加强或减弱，在该电磁线圈上作用电压。
可与此相互替换地设置为所述力场是一个电场，液压液是电流变的液体，在这里，执行元件具有用永电体制成的电极。
如果执行元件位于一个在减振缸内运动的活塞内或者集成制造在该活塞内，使得不需要附加的结构空间用来安置执行元件，则得到假肢膝关节和减振装置的特别紧凑的结构。按照磁流变方案的一个扩展构造，设置为减振缸用铁磁性材料制成，以便达到更高的集成度。
在另一个扩展构造中，设置为在缸内壁与液压活塞之间具有一个用于流过液压液的通路，这样，缸壁构成磁路或者场激励装置的一部分，该磁路通过活塞、内置的永磁体或永电体经过该通路和缸闭合。有利的是，该通路作为一个环形缝隙构成，这样，围绕活塞周围发生泄漏。
可与此相互替换的是，在活塞内构成一个用于流过磁流变或者电流变的液体的通路，这样，磁路或者场在活塞内闭合并且在那里改变流过的液体的粘度。在这种方案中，减振缸不必用铁磁性材料制成。该通路可以作为用于磁流变液体的、具有抗磁性桥的孔、通道或环形缝隙构成，在这里，也可以在活塞内或者在活塞边缘上构成多个孔或通道。
通向执行元件的馈电线一种有利形式是，电线穿过活塞杆，通过此可以很稳定和直接地将能量输送给活塞内的电磁线圈或电极。
在本发明的另一个构造方案中，设置为可通过液压活塞改变的缸容积通过一个连接管道或泄漏管道连接，并且，执行元件对泄漏管道中或者连接管道中的磁流变或者电流变液体施加一个场或者在管道中改变始终存在的场。这样的装置要求相对较低的结构费用并且可以用通常的液压介质和场激励元件实现。
这样，除了预调定一个基本减振值外，改变通过电磁线圈6进行的磁激励，由此相应地影响作为液压介质的磁流变液体，通过该方法，对减振进行电控制。
可与此相互替换地设置为提供一个封闭的减振单元实施形式，在这种实施形式中，缸容积4a、4b之间的泄漏在缸1内发生。在图2a中示出一个第一变型例，在该变型例中，以活塞2与缸内壁之间的一个环形缝隙的形式构成一个通路5，这样，在活塞2在缸1内运动时磁流变液体通过该环形缝隙5流过。在活塞2内构成一个永磁体7，它产生预磁化作用，该预磁化通过铁磁性活塞2和铁磁性缸壁作用，活塞2构成电磁线圈6的极板9，这样，在这些部件内形成一个闭合的磁路11。借助通过永磁体7达到的预磁化预调定一定程度的减振作用，该减振作用通过经穿过活塞杆3的馈电线8激活电磁线圈6而被加强，或者在相应地另外取向的情况下被减小。通过此，假肢膝关节的减振度可以在一个宽的范围上调整。
对于缸1不是铁磁性并且因此磁路不能通过带有内置永磁体7的铁磁性活塞2、通过环形缝隙5和铁磁性缸1闭合的情况，在图2b中示出一个变型例，在该变型例中，泄漏穿过活塞2进行，其中，泄漏液流穿过一个通路5构成，该通路例如呈一个孔、一个通道或一个中断的环形缝隙的构型。活塞2以缸内壁终止，这样，泄漏液流只通过设置在活塞2内的通路5发生，在这里，通路5设置有抗磁性的桥。这样，在活塞2中构成磁路11，该磁路在本实施形式中通过永磁体7和活塞2构成。在需要时，磁路11或者说磁场可以通过激活电磁线圈6被加强或减弱。通向电磁线圈6的馈电线也穿过活塞杆，这样，保证安全可靠地控制电磁线圈6。
因此，减振缸1是一个在两个缸容积4a、4b之间设置了有目的的泄漏的液压缸，这些缸容积被液压活塞2分开。泄漏速率通过此控制，即通过一个磁场影响作为液压介质的磁流变液体，该磁场首先通过一个永磁体7准备好并从而对磁流变液体产生预磁化作用并且预调定减振效果。在需要时可以通过在电磁线圈6上施加一个电压来电控制减振效果，也就是说，改变液压介质的粘度并由此改变减振效果。
为了减少构件数量，规定，极板9由活塞2本身构成，在这里，活塞2用一种铁磁性材料制成，带有一个或多个内置的永磁体7。
在图3中示出带有电流变液压液的减振缸1的一种可能的实施形式。
在这里，缸容积4a与4b之间的泄漏通过壳体孔13和一个与缸1同轴心地安置的泄漏管道10发生。缸1带有扁平的电极12。如果对这些电极施加一个电位场，则电流变液体的粘度增大，这使得阻止活塞2移动的阻力提高。按照本发明，这些电极12可以作为通过电方法预极化的永电体构成。
在所有实施形式中没有考虑这样的事实上面的缸容积4a的活塞面积被减去了活塞杆3的面积，因此要求进行容积补偿或者要求一个贯通的活塞杆3。这些补偿容积作为气体预紧或弹簧预紧的解决方案已是现有技术，为了清楚的目的，在这里不做详细的结构解释。
权利要求
1.假肢膝关节，具有一个用于调节摆动阶段控制和站立阶段安全性的液压减振缸(1)，具有一个用于控制对减振缸(1)中的液压液加载的一个力场的电控装置，在这里，液压液的粘度可通过该力场改变，其特征为，设置一个产生永久力场的执行元件(6，7，9，12)，该执行元件对液压液施加一个始终存在的力场，该力场通过所述被电控的力场被减弱或加强。
2.按照权利要求1所述的假肢膝关节，其特征为，所述力场是一个磁场，液压液是磁流变的液体。
3.按照权利要求1所述的假肢膝关节，其特征为，所述执行元件具有一个永磁体(7)和一个电磁线圈(6)。
4.按照权利要求3所述的假肢膝关节，其特征为，减振缸(1)用铁磁性材料构成。
5.按照权利要求1所述的假肢膝关节，其特征为，所述力场是一个电场，液压液是电流变的液体。
6.按照权利要求5所述的假肢膝关节，其特征为，所述执行元件具有用永电体制成的电极(12)。
7.按照前述权利要求之一所述的假肢膝关节，其特征为，所述执行元件(6，7，9)安置在一个在减振缸(1)内运动的活塞(2)中。
8.按照权利要求7所述的假肢膝关节，其特征为，在活塞(2)中或者在缸内壁与活塞(2)之间构成一个用于流过液压液的通路(5)。
9.按照权利要求7或8所述的假肢膝关节，其特征为，通路(5)作为环形缝隙构成。
10.按照权利要求9所述的假肢膝关节，其特征为，通路(5)作为带有抗磁性桥的孔、通道或环形缝隙构成。
11.按照前述权利要求之一所述的假肢膝关节，其特征为，通向执行元件(6，7，9，12)的馈电线(8)穿过活塞杆(3)延伸。
12.按照权利要求1至6之一所述的假肢膝关节，其特征为，可通过一个活塞(2)改变的缸容积(4a，4b)通过一个泄漏管道(10)相互连接，并且，执行元件(6，7，9，12)对该泄漏管道(10)中的磁流变液体施加一个磁场或电场。
全文摘要
本发明涉及一种假肢膝关节，具有一个用于调节摆动阶段控制和站立阶段安全性的液压减振缸(1)，具有一个用于对减振缸(1)中的液压液加载的力场的电控装置，在这里，该液压液的粘度可通过该力场改变。本发明的任务是，提供一种假肢膝关节，其电控装置具有更高程度的安全性和最小的电流消耗。按照本发明，该任务的解决方案是，设置一个产生永久力场的执行元件(6，7，9，12)，该执行元件对液压液施加一个始终存在的力场，该力场通过所述电控力场被减弱或加强。
文档编号A61F2/50GK1448116SQ03119898
公开日2003年10月15日 申请日期2003年3月7日 优先权日2002年3月28日
发明者吕德尔·莫斯勒 申请人:奥托·博克保健有限公司
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