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Künstlicher Fuß Die Erfindung betrifft einen künstlichen Fuß, der
mittels eines im Fuß beweglich gehalterten Knöchelgelenklagers und eines das letztere
tragenden Halters, der um den Gelenkbolzen in eine Gabel aus läuft, mit dem Unterschenkel
verbunden ist und zur Stoßdämpfung des Fußes gegenüber dem Halter durch elastische
Puffermittel gestützt ist.
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In einer bekannten Ausführung ist der Kunstfuß mit dem Unterschenkel
durch mehrere Dämpfung mittel, z. B. Gummi oder Federn, zum Geradehalten des Fußes,
lose verbunden. Das Knöchelgelenk liegt etwa in der Mitte in einer Höhlung des Unterschenkels
und ist im Kunstfuß in einer zylindrischen Führung elastisch abgefedert gelagert.
Der Fuß hängt daher locker mit dem Unterschenkel zusammen; die Federn sowie das
elastische Knöchelgelenklager wirken beim Aufsetzen und Gehen allgemein dämpfend.
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In einer anderen bekannten Ausführung ist das Knöchelgelenklager fest
am Unterschenkel und Kunstfuß gelagert und erhält durch Dämpfungskissen eine begrenzte
seitliche sowie vor- und rückwärtige Schwenkbarkeit für den Schenkel.
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Beim Gegenstand der Erfindung ist das Knöchelgelenklager am Unterschenkel,
also an einem Teil befestigt und im Kunstfuß, also an dem anderen Teil, in der Höhe
verschiebbar gelagert.
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Erfindungsgemäß besitzt der Fuß ein weiteres Bolzengelenk oberhalb
der Ferse zur Bildung eines zweiten Schwenkpunktes, wobei der Bolzen des Lagers
und somit der Fuß an dem Halter mittels einer den Bolzen umfassenden Stange und
einer diese umgebenden vorgespannten Feder an einem Auflager elastisch gestützt
ist, daß ferner unmittelbar vor dem Knöchelgelenklager im Fuß ein weiteres Bolzengelenklager
angeordnet ist, durch das der Fuß mittels einer an diesem Lager und an einem oberen
Lager, das sich an dem Halter befindet, befestigten Stangenführung mit teleskopartiger
oberer sowie unterer längenverschiebbaren Halterung und einer die Stangenführung
umgebenden, unter regelbarer Vorspannung stehenden Feder in seinem Bewegungsablauf
stoßdämpfend und rückstoßwirkend unterstützt ist, und daß schließlich das Knöchelgelenklager
im Fußlager in bestimmtem Umfang in bekannter Weise höhenverschieblich ist.
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Die Ferse schwenkt beim Aufsetzen um die Knöchelgelenkachse nach
oben und setzt das hintere Federungselement in Tätigkeit. Beim Überrollen des Fußes
nach vorn ist die hintere Gelenkachse am Fuß in ihre Ausgangsstellung zurückgeschwenkt,
und nun wird der Vorfuß um diese hintere Fersengelenkachse geschwenkt, so daß das
vordere Federungselement in Tätigkeiit treten kann.
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Die Stärke beider Federungselemente ist durch Vorspannung einstellbar
und regelbar. Die Angriffspunkte der Federungselemente liegen am Kunstfuß entsprechend
ihrer Kraft zur Aufnahme der Drücke verteilt angeordnet, davon das vordere in der
Nähe des Knöchelgelenklagers und das hintere weitmög lichst am Fersenende. Das vordere
Federungselement greift am Unterschenkel beispielsweise mittels eines aus zwei ineinander
verschiebbaren Rohren bestehenden Körpers gelenkig am Unterschenkel an, und das
hintere Federungselement ist um eine in der Länge verstellbare Stange angeordnet,
die am Fuß gelenkig angreift und am Unterschenkel in einem Lager unter Einschaltung
eines Gummipuffers den Körperdruck elastisch auffängt und die Ballenbewegung an
der Ferse begrenzt. Das hintere Federungselement ist in einem weiteren Beispiel
an einem Schwinghebel mit einer Torsionsfeder angeordnet, der mit einer in der Länge
verstellbaren Obertragungsstange verbunden ist, die ebenfalls am Fuß gelenkig angreift.
Weitere Einzelheiten zeigen die Ausführungsbeispiele.
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Gegenüber der reinen kurzzeitigen Abfederung - Dämpfung - beim Aufsetzen
des Fußes in einer bekannten Ausführung und in einer anderen bekannten Ausführung
mit durch Dämpfungskissen begrenzter Schwenkbarkeit des Unterschenkels werden erfindungsgemäß
elastische Glieder in Form von vorbestimmten Federungselementen eingeschaltet, die
die gesamte Bewegung des Fußes beim Gehen in der wechselnden Form der Belastung,
vom Aufsetzen der Ferse über das Aufsetzen des gesamten Fußes, bis zum Überrollen
und rückstoßartigen Abdrückens des Vorfußes vom Boden, federnd unterstützen. Oder
noch anders ausgedrückt: Beim Aufsetzen der Ferse wird das hintere Federungselement
zunächst einem verhältnismäßig geringen Druck ausgesetzt, da das Standbein noch
den größeren Druck erhält. Erst mit dem Oberneigen des Unterschenkels nach vorn
und
dem Beginn des Aufsetzens des gesamten Fußes und dem allmählichen
Überrollen übernimmt der schreitende Fuß (Standbein) die durch das Körpergewicht
und die Schwungkräfte sich ergebenden Drücke, die dem Mehrfachen des Körpergewichtes
entsprechen, so daß am Punkt der höchsten Belastung beide Federungselemente diese
Drücke aufnehmen, dabei das Knöchelgelenk seine Höhe verändert und im weitere ren
Bewegungsablau£ beim fortschreitenden Überrollen des Fußes durch die Schwungkraft
des Körpers eine erneute Spitzenbelastung erzeugt wird, die das starke vordere Federungselement
durch Zusammendrücken spannt, bis schließlich beim Übergehen auf das andere Bein
der Fuß des Standbeines durch einen Rückstoß des Fußfallens dem Prothesenträger
einen aktiven Vortrieb gibt. Der Fuß wird also in der Bewegung aufgerichtet und
geht somit in seine Ausgangsstellung zurück. Durch die neue Anordnung des vorbestimmten
stärkeren vorderen Federungselementes entsteht beim Überrollen des Fußes eine steuerbare
Gehtechnik: Je nach Belastungsgröße am Fußballen, die beim sanften Gehen anders
ist als beim schnellen Gehen oder beispielsweise beim Aufspringen und Abspringen,
ist der Federweg des vorderen Federungselementes kleiner oder größer.
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Durch den ebenfalls- mehrfachen Körpergewichtsdruck schon beim gewöhnlichen
Gehen und erst recht durch die Konterbewegung beim Abstoßen des Fußes vom Boden
wird die Belastung des Federungselementes vergrößert und dadurch wiederum unter
Ausnutzung der Speicherwirkung der Feder eine Rückstoßkraft erzielt, die zu. einem
Absprungdruck und einer Abstoßwirkung vom Boden gesteigert werden kann. -Neben einer
vergrößerten Aufsetzdämpfung und einer einwandfreien Ballenfederung wird somit ein
aktiver Fußabdruck vom Boden ermöglicht, der erstmalig Sprünge und Läufe mit künstlichen
Füßen gestattet.
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Der Gegenstand der Erfindung ist beispielsweise dargestellt in 3
Abbildungen, teilweise geschnitten mit verschiedenen zugehörigen Schnittzeichnungen,
und zwar zeigt A b b. 1 eine Ausbildungsform mit einfachen, zylindrischen oder konischen
Federungselementen, A b b. 2 eine Ausführungsform mit einer Torsionsfeder und A
b b. 3 eine kardanische Gestaltung.
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Den Unterschenkel umgreifen an beiden Seiten Halteschienen 12 (A
b b. 1), die im unteren, etwas nach vorn gebogenen Ende die Lagerösen für den Gelenkzapfen
3 zur festen Verbindung mit dem Kunstfuß 1 aufweisen. Dieser Gelenkzapfen 3 wird
im Kunstfuß, z. B. aus Holz, in einem Lagerstück 2, z. B. aus Metall, gehalten,
das in den Kunstfuß nach unten eingelassen und dort von mehreren Schrauben gehalten
wird. In diesem Lagerstück 2 befindet sich eine sich nach unten erstreckende Längsnut
9 für den Gelenkzapfen 3, in der sich der waagerechte Gelenkzapfen 3 senkrecht verschieben
kann. Vor der Bohrung des Gelenkzapfens 3 befindet sich im gleichen Lagerstück 2
eine weitere waagerechte Bohrung, durch die sich ein Gelenkbolzen 8 erstreckt, an
dem schwenkbar um ihn das vordere Federungselement 4 bis 7 angreift. Dieses Federungselement
besteht aus einer zylindrischen Druckfeder 4, die von zwei ineinander verschiebbaren
Zapfen 5, 5 a geführt wird, deren unterer Teil 5 in einer Bohrung von dem Gelenkbolzen
8 getragen wird. Der obere Teil des Zap-
fens 5 a endet ebenfalls in einer Bohrung,
durch die ein Gelenkbolzen 8 a am Längsschienenteil 12 angreift, so daß die Feder
4 darum schwenken und schwingen kann. Um die Feder 4 sind zum Schutz gegen Staub
übereinanderschiebbare Rohrstücke 6, 6a gelegt, über deren oberen Teil eine Schraubenmutter
7 zur Einstellung der erforderlichen Federn vorspannung greift. Die Schraubenmutter
7 kann auf dem Zapfen 5 a verstellt werden. Das hintere Federungselement ist um
eine waagerechte Achse 18 weit hinten in der Ferse schwenkbar gelagert. Die Achse
18 ist durch eine Schraube 19, die zur Halterung des Lagerstückes der Achse dient,
am Fuß befestigt. Die hintere Feder 10, beispielsweise in Form einer kegeligen Schraubendruckfeder,
ist um eine StangelOa angeordnet, die um die Achse 18 schwenkt. Oben dringt die
Stange durch ein Lager 11 und wird unter Zwischenschaltung eines elastischen Puffers
durch eine Schraubenmutterlla verstellbar gehalten. Die Feder 1() liegt an dem Lager
11 unten an. Ihre Spannung kann durch die Schraube 11 a geregelt werden.
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Das Lager 11 befindet sich an den Schienen 12 und hält diese gleichzeitig
zusammen. Der Kunstfuß besteht in üblicher Weise aus Holz, besitzt vorn eine Filzspitzela
und eine übliche Filz- oder Gummiunterlage 1 b. Rechts neben Ab b. 1 befindet sich
ein Schnitt, folgend dem Schnitt A-B-C.
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Die Abt. 2 stellt eine andere Ausführungsform dar, wobei rechts daneben
der Schnitt D-E für diese Ausführungsform gezeigt ist. Das vordere, verkürzte und
verdickte Federungselement entspricht in seiner gesamten Ausführung der A b b. 1,
so daß dies lediglich in Ansicht mit den Bezugszeichen 4 bis 7 benannt ist. Der
obere Gelenkpunkt dieses Federungselementes 8 a ist um einen Gelenkzapfen einer
Platte 21 schwenk- und schwingbar befestigt. Diese Platte 21 ist mit einer Verschraubung
22 unter dem Unterschenkel und in diesen greifend angeordnet.
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An der Platte 21 befindet sich unten ein Gehäuse 20, das zugleich
in einen Arm 12 a endet, der in einem Gabellager den nach unten verschiebbaren Gelenkzapfen
3 trägt. Die Befestigung der beiden Gelenkbolzenteile 3 und 8 ist im übrigen im
wesentlichen übereinstimmend mit der A b b. 1. In dem Gehäuse 20 befindet sich eine
Torsionsfeder 13, die in dem Gehäuse mit ihrem äußeren Ende befestigt ist und an
deren innerem Ende ein Schwinghebel 14 angreift, der bei entspannter Feder eine
waagerechte Lage besitzt. Die Spannung der Torsionsfeder 13 kann durch eine Schraube
16 geregelt werden. Der Schwinghebel 14 wird in seiner Bewegung nach unten durch
einen Puffer 15 begrenzt, der auf dem festen Arm 12 a angeordnet ist. Nach oben
kann der Schwinghebel frei schwingen. Der Schwinghebel 14 trägt am Ende einen waagerechten,
quergestellten Gelenkbolzen 18 a, an dem eine Gelenkstange 17 als Verbindung zur
Ferse angreift und dort mit der Achse 18 gelenkig befestigt ist.
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Die A b b. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Verbindung zwischen
Unterschenkel und Fuß nach der A b b. 2, mit Einzelheiten in den beiden SchnittenF-G-H-J
und K-L. Das vordere Federungselement 4 bis 7 besteht aus zwei parallelen und gleichmäßig
gestalteten Teilen, die an dem Gelenkbolzen 8 mit rechtwinklig dazu schwenkbarem
Gelenkbolzen 8 b angreifen und dadurch eine seitliche Bewegung als Kreuzgelenk ermöglichen.
Das hintere Federungselement hat ebenfalls einen rechtwinklig
zu
der Achse 18 eingeschalteten Gelenkbolzen 17 b an der Stangel7, der eine seitliche
Bewegung dieses Elementes mit dem Gelenkstück 17 a als Kreuzgelenk ermöglicht.
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Die entsprechenden Verbindungsstücke 3, 3 a, 9 b zur Lagerung an
dem Fuß sind gleichfalls als Kreuzgelenk oder Kardangelenk dementsprechend geformt
und ermöglichen auch hier eine senkrechte Verschiebung der Gelenkachse 3, beispielsweise
mittels eines Zylinders 9a mit Begrenzungsring 9 c, als Gleit- und Führungsstück
in dem Lagerstück 2 a.