DE20217355U1

DE20217355U1 - Leg orthosis for supporting knee joint has fluid pressure pad in shoe to operate knee joint lock actuator

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Publication number: DE20217355U1
Application number: DE20217355U
Authority: DE
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2012-11-13

Abstract

The leg orthosis for supporting the knee joint has an ankle and foot section (4) and a lower leg section (8) connected to this. The lower leg section is connected to an upper leg frame by a locking mechanism. The lock has a release and adjusting control pad (6) operating a fluid actuator (18) for the lock.

Description

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2002

FESTO AG & Co, 73734 Esslingen

OrtheseOrthosis

Die Erfindung betrifft eine Orthese, insbesondere eine Knie-Orthese zur äußeren Abstützung und Führung eines Kniegelenks, mit einem Fersen- und Fußteil und einer damit verbundenen Unterschenkelschiene, die über ein Schwenkgelenk mit Verriegelungsmechanismus mit einer Oberschenkelschiene schwenkbar verbunden oder verbindbar ist, und mit einem im Fersen- und Fußteil angeordneten Auslöseelement zur Betätigung des Verriegelungsmechanismus. The invention relates to an orthosis, in particular a knee orthosis for the external support and guidance of a knee joint, with a heel and foot part and a lower leg splint connected thereto, which is or can be pivotally connected to a thigh splint via a pivot joint with a locking mechanism, and with a trigger element arranged in the heel and foot part for actuating the locking mechanism.

Derartige Orthesen dienen zur postoperativen Behandlung von Frakturen oder Gelenkoperationen im Kniebereich und stabilisieren das Kniegelenk durch eine mit dem Unterschenkel sowie dem Oberschenkel verbundene Abstützung. Um ein defektes Kniegelenk optimal abzustützen, muss eine solche Knieorthese mehrere Aufgaben erfüllen. Zum einen darf sie keine Verdrehungen zulassen, was durch ein um eine definierte Schwenkachse schwenkbares Gelenk erreicht werden kann. Zum anderen darf dieses Schwenkgelenk nur einen begrenzten Schwenkwinkel zulassen, um beispielsweise eine Überdehnung der Bänder im Knie zu verhindern. Insbesondere darf keine Schwenkbewegung züge-Such orthoses are used for the post-operative treatment of fractures or joint operations in the knee area and stabilize the knee joint by providing support connected to the lower leg and the thigh. In order to optimally support a defective knee joint, such a knee orthosis must fulfill several tasks. Firstly, it must not allow any twisting, which can be achieved by a joint that can be pivoted around a defined pivot axis. Secondly, this pivot joint must only allow a limited pivot angle, for example to prevent overstretching of the ligaments in the knee. In particular, no pivoting movement must be permitted.

lassen werden, die ein Durchdrücken des Kniegelenks nach hinten bedeuten würde.which would result in the knee joint being pushed backwards.

Um beim Gehen eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten, muss die Knieorthese einen entsperrbaren Verriegelungsmechanismus aufweisen, um einem Durchknicken des Beins beim Auftreten entgegen zu wirken. Derartige Verriegelungsmechanismen sind der Anmelderin als seilzugbetätigte Sperrklinken o. dgl. bekannt. Eine derartige Seilzugbetätigung weist jedoch mehrere Nachteile auf, Zum einen muss relativ viel Energie zum Auslösen der Betätigungselemente aufgewendet werden. Zum anderen ist eine derartige Seilzugführung nicht sehr präzise.In order to ensure sufficient stability when walking, the knee orthosis must have a locking mechanism that can be unlocked to prevent the leg from bending when walking. The applicant is familiar with locking mechanisms of this type as cable-operated locking pawls or the like. However, this type of cable operation has several disadvantages. Firstly, a relatively large amount of energy must be expended to trigger the actuating elements. Secondly, this type of cable guide is not very precise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Orthese der eingangs genannten Art mit einem ver- und entriegelbaren Schwenkmechanismus zur Verfügung zu stellen, die eine einfach und zuverlässig betätigbare Verriegelungsmechanik aufweist.The invention is based on the object of providing an orthosis of the type mentioned at the beginning with a lockable and unlockable pivot mechanism, which has a locking mechanism that can be operated easily and reliably.

Diese Aufgabe der Erfindung wird bei einer Orthese der eingangs genannten Art durch ein mittels Fußkraft betätigbares und mit einem fluidisch betätigbaren Aktor des Verriegelungsmechanismus in Verbindung stehendes fluidisches Auslöseelement gelöst.This object of the invention is achieved in an orthosis of the type mentioned at the outset by a fluidic triggering element that can be actuated by means of foot force and is connected to a fluidically actuated actuator of the locking mechanism.

Eine erfindungsgemäße Orthese, insbesondere eine Knieorthese zur äußeren Abstützung und Führung eines Kniegelenks weistAn orthosis according to the invention, in particular a knee orthosis for external support and guidance of a knee joint, has

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einen Fersen- und Fußteil und eine vorzugsweise einstückig mit diesem ausgebildete Unterschenkelschiene auf, die über ein Schwenkgelenk mit Verriegelungsmechanismus mit einer 0-berschenkelschiene schwenkbar verbunden oder verbindbar ist. Im Fersen- und Fußteil ist ein Auslöseelement zur Betätigung des Verriegelungsmechanismus angeordnet, das erfindungsgemäß mittels Fußkraft betätigbar ist und mit einem fluidisch betätigbaren Aktor des Verriegelungsmechanismus zusammen wirkt. Vorzugsweise ist das Auslöseelement im Fersen- und Fußteil ein komprimierbares Fluidreservoir, beispielsweise in Form eines Flüssigkeits- oder Gasbalges, der durch Auftreten mit der Ferse komprimiert werden kann, wodurch das darin gespeicherte Druckfluid in Richtung zum Aktor bewegt wird und für dessen Betätigung sorgt. Gegenüber den bisher bekannten seilzugbetätigten Orthesen weist diese erfindungsgemäße Orthese den Vorteil einer äußerst geringen Betätigungskraft sowie einer sehr präzisen Ver- und Entriegelung des Schwenkgelenks auf.a heel and foot part and a lower leg splint preferably formed in one piece with the latter, which is pivotally connected or connectable to a lower leg splint via a swivel joint with a locking mechanism. A trigger element for actuating the locking mechanism is arranged in the heel and foot part, which can be actuated by foot force and interacts with a fluidically actuated actuator of the locking mechanism. Preferably, the trigger element in the heel and foot part is a compressible fluid reservoir, for example in the form of a liquid or gas bellows, which can be compressed by stepping on it with the heel, whereby the pressure fluid stored therein is moved towards the actuator and ensures its actuation. Compared to the previously known cable-operated orthoses, this orthosis according to the invention has the advantage of an extremely low actuation force and very precise locking and unlocking of the swivel joint.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantageous embodiments of the invention emerge from the dependent claims.

Das Auslöseelement kann eine mechanisch betätigte pneumatisch oder hydraulisch wirkende Pumpe, insbesondere ein Balg, sein. Für ein bestimmtes benötigtes Verdrängungsvolumen sind hierbei nur relativ kleine Hübe notwendig. Da die erfindungsgemä-The trigger element can be a mechanically operated pneumatic or hydraulic pump, in particular a bellows. For a certain required displacement volume, only relatively small strokes are necessary. Since the inventive

ße Orthese die Verwendung eines normalen Laufschuhs ermöglicht, ergibt sich durch den relativ geringen Hub ein sehr angenehmes Laufgefühl. Der Schuhverschleiß ist hierbei sehr gering, da eine nur geringe Relativbewegung zum Fersen- und Fußteil der Orthese auftritt.Since the orthosis allows the use of a normal running shoe, the relatively low stroke results in a very pleasant running feeling. The shoe wear is very low, as there is only a small relative movement to the heel and foot part of the orthosis.

Bei einer ausreichend großen Fläche des Auslöseelements ist zur Betätigung des Aktors nur eine sehr geringe Auslösekraft notwendig. Auch die typischerweise vorhandene Dämpfwirkung zwischen Schuh und Absatz vermag die Auslösung nicht zu beeinträchtigen. Bei einer Realisierung mittels einer Bowdenzugmechanik wäre eine sehr große Übersetzung notwendig, die relativ kompliziert wäre und ein großes Bauvolumen nach sich ziehen würde.If the trigger element has a sufficiently large surface area, only a very small trigger force is required to activate the actuator. The damping effect typically present between the shoe and the heel cannot affect the triggering either. If implemented using a Bowden cable mechanism, a very large transmission ratio would be necessary, which would be relatively complicated and would require a large construction volume.

Der Verriegelungsmechanismus weist vorzugsweise eine in Kämmeingriff bringbare Verzahnung auf, die für eine Sperrwirkung des Schwenkmechanismus in einer bestimmten Winkelstellung sorgen kann. Vorzugsweise weist das Schwenkgelenk einen Schwenkwinkel von bis zu 90° oder leicht darüber hinaus auf. Der Verriegelungsmechanismus sorgt für eine Sperrwirkung des Schwenkgelenks in einer vorgegebenen Winkelstellung zwischen 0 und 90°.The locking mechanism preferably has a meshing toothing which can ensure a locking effect of the swivel mechanism in a certain angular position. The swivel joint preferably has a swivel angle of up to 90° or slightly more. The locking mechanism ensures a locking effect of the swivel joint in a predetermined angular position between 0 and 90°.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Oberschenkel- und die Unterschenkelschiene jeweils mit einer Ver-One embodiment of the invention provides that the thigh and lower leg splints are each provided with a

zahnung des Schwenkgelenks in Verbindung stehen. Eine Verriegelung bzw. Entriegelung des Schwenkgelenks in beliebiger Winkelstellung eines vorgegebenen Schwenkbereichs kann durch in Kämmeingriff bzw. aus dem Kämmeingriff gebrachte Verzahnungen ermöglicht werden. Eine mit der Oberschenkelschiene bzw. der Unterschenkelschiene verbundene Verzahnung zweier aufschwenkbarer Backenteile mit jeweils kreisringsegmentförmiger Innenverzahnung wirken mit einem mit der Unterschenkel- bzw. Oberschenkelschiene drehfest verbundenen Zahnradsegment zusammen, das eine mit der Innenverzahnung der Backenteile korrespondierende Außenverzahnung aufweist. Die Backenteile sind vorzugsweise mit Hilfe des Aktors aufschwenkbar. Der Aktor kann beispielsweise mit den Backenteilen über eine Kulissenführung gekoppelt sein. Der linear arbeitende Aktor kann beispielsweise mit einem Gleitstein zusammenwirken, der zwei schräge Führungen, zum Beispiel Führungsnuten oder Führungsschlitze aufweist, in denen jeweils ein Gleitzapfen jedes Backenteils gleitet.teeth of the swivel joint. Locking or unlocking the swivel joint in any angular position of a predetermined swivel range can be made possible by gears being brought into or out of meshing engagement. A gear of two swivel-open jaw parts, each with an internal toothing in the form of a circular ring segment, connected to the thigh rail or the lower leg rail, interacts with a gear segment that is connected in a rotationally fixed manner to the lower leg or thigh rail and has an external toothing that corresponds to the internal toothing of the jaw parts. The jaw parts can preferably be swiveled open with the aid of the actuator. The actuator can, for example, be coupled to the jaw parts via a slotted guide. The linear actuator can, for example, interact with a sliding block that has two inclined guides, for example guide grooves or guide slots, in which a sliding pin of each jaw part slides.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Verzahnungen keine Selbsthemmung aufweisen, also bei nicht mit Druckfluid beaufschlagtem Aktor ohne Kraftanstrengung aus ihrem Verzahnungseingriff gebracht werden können.A preferred embodiment provides that the gears do not have any self-locking, i.e. when the actuator is not pressurized with pressure fluid, they can be disengaged from their gear engagement without any effort.

Als weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das geschlossene hydraulische oder pneumatische System zu nennen,A further advantage of the present invention is the closed hydraulic or pneumatic system,

das eine nahezu völlige Wartungsfreiheit ermöglicht. Als Druckfluid kann nahezu jedes geeignete Gas oder jede geeignete Druckflüssigkeit eingesetzt werden, beispielsweise Luft oder Wasser.which allows for almost complete freedom from maintenance. Almost any suitable gas or fluid can be used as the pressure fluid, for example air or water.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:The invention is explained in more detail below using an embodiment with reference to the accompanying drawings.

Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Orthese,Figure 1 is a schematic representation of an orthosis according to the invention,

Figur 2 ein Prinzipschaltbild der Zusammenwirkung des Auslöseelements mit dem Aktor,Figure 2 is a schematic diagram of the interaction of the trigger element with the actuator,

Figur 3 ein Schwenkgelenk der Orthese mit erfindungsgemäßem Verriegelungsmechanismus,Figure 3 shows a swivel joint of the orthosis with a locking mechanism according to the invention,

Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung des Schwenkgelenks entlang der Schnittlinie IV-IV der Figur 3,Figure 4 is a schematic sectional view of the swivel joint along the section line IV-IV of Figure 3,

Figuren perspektivische Schemadarstellungen des Schwenkge-5 und 6 lenks im ver- bzw. entriegelten Zustand undFigures perspective schematic representations of the swivel joint 5 and 6 in the locked or unlocked state and

Figur 7 das Schwenkgelenk in teilweise geschwenktem und verriegeltem Zustand.Figure 7 shows the swivel joint in partially swiveled and locked state.

Eine erfindungsgemäße Orthese 2 umfasst ein Fersen- und Fußteil 4, das entweder zur Aufnahme eines Schuhs oder eines Fußes ohne Schuh vorgesehen ist. Das Fersen- und Fußteil 4 ist in einer Verlängerung nach oben mit einer Unterschenkelschiene 8 verbunden, die beispielsweise durch eine Schnallenvorrichtung oder mittels Bändern an einem Unterschenkel befestigbar ist. Die Unterschenkelschiene 8 weist an einem oberen Ende einen unteren Verbindungsarm 12 eines erfindungsgemäßen Schwenkgelenks 10 auf, das eine Verschwenkung eines oberen Verbindungsarms 14 gegen den unteren Verbindungsarm 12 ermöglicht. Der obere Verbindungsarm 14 ist mit einer Oberschenkelschiene 9 (nur ansatzweise dargestellt) verbunden. Am Schwenkgelenk 10 ist ein fluidisch betätigbarer und vorzugsweise als Linearaktor ausgebildeter Aktor 18 vorgesehen, der über eine Fluidleitung 20 mit einem Auslöseelement 6 im Fersen- und Fußteil 4 verbunden ist. Das Auslöseelement 6 befindet sich unterhalb des Fersenbereichs des Fußes und wird durch eine Gehbelastung komprimiert, wodurch das darin gespeicherte Druckfluid über die Fluidleitung 2 0 in den Aktor gedrückt wird und für dessen Betätigung sorgt. Bei komprimiertem Auslöseelement 6 wird das Schwenkgelenk 10 durch einen Verriegelungsmechanismus (vgl. Figuren 3 bis 7) gesperrt, so dass eine annähernd normale Gehbewegung auch bei defektem Kniegelenk ermöglicht ist.An orthosis 2 according to the invention comprises a heel and foot part 4, which is intended to accommodate either a shoe or a foot without a shoe. The heel and foot part 4 is connected in an upward extension to a lower leg splint 8, which can be fastened to a lower leg, for example by means of a buckle device or by means of straps. The lower leg splint 8 has at an upper end a lower connecting arm 12 of a swivel joint 10 according to the invention, which enables an upper connecting arm 14 to be pivoted against the lower connecting arm 12. The upper connecting arm 14 is connected to a thigh splint 9 (only partially shown). A fluidically actuated actuator 18, preferably designed as a linear actuator, is provided on the swivel joint 10 and is connected via a fluid line 20 to a trigger element 6 in the heel and foot part 4. The trigger element 6 is located below the heel area of the foot and is compressed by walking load, whereby the pressure fluid stored therein is pressed into the actuator via the fluid line 20 and ensures its actuation. When the trigger element 6 is compressed, the swivel joint 10 is locked by a locking mechanism (see Figures 3 to 7), so that an almost normal walking movement is possible even with a defective knee joint.

Figur 2 zeigt das Zusammenwirken des Auslöseelements 6, das beispielsweise als Balg oder dgl. ausgestaltet ist, und des damit über die Fluidleitung 20 wirkverbundenen Aktors 18. Der Aktor 18 ist vorzugsweise als Linearhubzylinder 22 ausgestaltet, dessen Hubstange 26 durch Druckbeaufschlagung gegen die Federkraft einer Rückholfeder 24 linear beweglich ist.Figure 2 shows the interaction of the trigger element 6, which is designed, for example, as a bellows or the like, and the actuator 18 operatively connected thereto via the fluid line 20. The actuator 18 is preferably designed as a linear lifting cylinder 22, the lifting rod 26 of which is linearly movable by pressure application against the spring force of a return spring 24.

Figur 3 zeigt das erfindungsgemäße Schwenkgelenk 10 mit dem darin angeordneten Verriegelungsmechanismus 16 in schematischer Darstellung. Über das Schwenkgelenk 10 ist der untere Verbindungsarm 12 mit dem oberen Verbindungsarm 14 schwenkbar verbunden. Am unteren sowie am oberen Verbindungsarm 12, 14 sind jeweils Verbindungsstellen 28 zur festen Verbindung mit der Unterschenkelschiene 8 bzw. der Oberschenkelschiene 9 vorgesehen. Diese Verbindung kann beispielsweise mittels Vernieten oder Verschrauben o. dgl. erfolgen. Der untere Verbindungsarm 12 sowie der obere Verbindungsarm 14 weisen jeweils eine zweifache Abwinkelung auf, so dass die Verbindungsstellen 28 in einer um 180° gegenüber liegenden Stellung jeweils annähernd miteinander fluchten, das Schwenkgelenk 10 sich jedoch nicht auf einer Linie mit den Verbindungsstellen 28 befindet. Diese Abwinkelung erleichtert den Ansatz des Aktors 18 sowie die Abstützung des oberen Verbindungsarms 14 auf den unteren Verbindungsarm 12 zur Begrenzung des maximalen Schwenkwinkels (vgl. Figur 7).Figure 3 shows the swivel joint 10 according to the invention with the locking mechanism 16 arranged therein in a schematic representation. The lower connecting arm 12 is pivotally connected to the upper connecting arm 14 via the swivel joint 10. Connection points 28 for a fixed connection to the lower leg splint 8 or the thigh splint 9 are provided on the lower and upper connecting arms 12, 14. This connection can be made, for example, by riveting or screwing or the like. The lower connecting arm 12 and the upper connecting arm 14 each have a double bend, so that the connection points 28 are approximately aligned with one another in a position 180° opposite one another, but the swivel joint 10 is not in line with the connection points 28. This bend makes it easier to attach the actuator 18 and to support the upper connecting arm 14 on the lower connecting arm 12 to limit the maximum swivel angle (see Figure 7).

Das Schwenkgelenk 10 weist eine zentrale Welle 3 8 auf, die gleichzeitig eine Schwenkachse des Gelenks darstellt. Mit der Welle 3 8 ist ein Zahnradsegment 34 drehfest verbunden, das wiederum mit dem oberen Verbindungsarm 14 über Mitnehmerzapfen 40 verbunden ist. Das Zahnradsegment 34 weist zwei gegenüber liegende Verzahnungsabschnitte mit jeweils einer Außenverzahnung 3 6 auf, die mit einer entsprechenden Innenverzahnung 32 zweier gegeneinander schwenkbaren Backenteile 3 0 korrespondiert. Bei zusammengedrückten Backenteilen 30 wird das Zahnradsegment 34 fest in der entsprechenden momentanen Winkelstellung gehalten, so dass der Verriegelungsmechanismus 16 gesperrt ist. Die Backenteile 30 sind jeweils an einer mit dem unteren Verbindungsarm 12 verbundenen Schwenklagerung 48 gelagert und können durch Betätigung des Aktors 18 auseinander oder zusammengedrückt werden.The swivel joint 10 has a central shaft 38, which simultaneously represents a swivel axis of the joint. A gear segment 34 is connected in a rotationally fixed manner to the shaft 38, which in turn is connected to the upper connecting arm 14 via driving pins 40. The gear segment 34 has two opposing tooth sections, each with an external toothing 36, which corresponds to a corresponding internal toothing 32 of two jaw parts 30 that can be swiveled against one another. When the jaw parts 30 are pressed together, the gear segment 34 is held firmly in the corresponding current angular position, so that the locking mechanism 16 is locked. The jaw parts 30 are each mounted on a swivel bearing 48 connected to the lower connecting arm 12 and can be pressed apart or together by actuating the actuator 18.

Die Hubstange 26 des Hubzylinders 22 des Aktors 18 wirkt vorzugsweise in paralleler Richtung zur Längserstreckungsrichtung des unteren Verbindungsarms 12. Bei nach oben gedrückter Hubstange 26 des Aktors 18 wird ein Gleitstein 42 derart nach oben bewegt, dass damit die Backenteile 3 0 fest aneinandergedrückt und das Zahnradsegment 34 dadurch in seiner Winkelstellung fixiert wird. Bei entspanntem Aktor 18 drückt dessen Rückholfeder 24 - auch eine gesonderte Rückholfeder wäre möglich - die Hubstange 26 nach unten, so dass die Backenteile 3 0 sich auseinander bewegen können. Diese Bewegung wird un-The lifting rod 26 of the lifting cylinder 22 of the actuator 18 preferably acts in a direction parallel to the longitudinal direction of the lower connecting arm 12. When the lifting rod 26 of the actuator 18 is pushed upwards, a sliding block 42 is moved upwards in such a way that the jaw parts 30 are pressed firmly together and the gear segment 34 is thereby fixed in its angular position. When the actuator 18 is relaxed, its return spring 24 - a separate return spring would also be possible - presses the lifting rod 26 downwards so that the jaw parts 30 can move apart. This movement is un-

terstützt durch eine dreieckförmige Verzahnung der Innenverzahnung 32 sowie der Außenverzahnung 36, die somit keine Selbsthemmung bewirken.supported by a triangular toothing of the internal toothing 32 and the external toothing 36, which therefore do not cause any self-locking.

Figur 4 zeigt in einem Schnitt entlang der Linie IV-IV der Figur 3 die Anordnung des unteren Verbindungsarms 12 zum Schwenkgelenk 10 sowie zum oberen Verbindungsarm 14. Der untere Verbindungsarm 12 weist einen hinteren Gabelarm 58 auf, der an seinem oberen Ende die Schwenklagerung 48 für die beiden Backenteile 30 aufweist. Die Backenteile 30 sind somit am hinteren Gabelarm 58 des unteren Verbindungsarms 12 schwenkbar gelagert. Daran schließt sich der gekröpfte Arm des oberen Verbindungsarms 14 mit dem drehfest verbundenen Zahnradsegment 34 an. Ein vorderer Gabelarm 60 des unteren Verbindungsarms 12 stellt eine Lagerung für die Welle 3 8 sowie eine Gleitführung 56 für den Gleitstein 42 dar.Figure 4 shows, in a section along the line IV-IV of Figure 3, the arrangement of the lower connecting arm 12 to the swivel joint 10 and to the upper connecting arm 14. The lower connecting arm 12 has a rear fork arm 58, which has the swivel bearing 48 for the two jaw parts 30 at its upper end. The jaw parts 30 are thus pivotably mounted on the rear fork arm 58 of the lower connecting arm 12. This is followed by the cranked arm of the upper connecting arm 14 with the non-rotatably connected gear segment 34. A front fork arm 60 of the lower connecting arm 12 represents a bearing for the shaft 38 and a sliding guide 56 for the sliding block 42.

Die Figuren 5 bis 7 verdeutlichen die Anordnung und Wirkungsweise der einzelnen Bauteile des Verriegelungsmechanismus 16, der im Wesentlichen durch ein vertikale Gleitbewegung des Gleitsteins 42 ver- oder entriegelt werden kann.Figures 5 to 7 illustrate the arrangement and mode of operation of the individual components of the locking mechanism 16, which can essentially be locked or unlocked by a vertical sliding movement of the sliding block 42.

Der vertikal und in parallele Richtung zur Langserstreckungsrichtung des unteren Verbindungsarms 12 verschiebbare Gleitstein 42 weist zwei insbesondere als Führungsschlitze 44 ausgebildete Führungen auf, in denen Gleitzapfen 46 gleiten kön-The sliding block 42, which can be moved vertically and in a direction parallel to the longitudinal direction of the lower connecting arm 12, has two guides, in particular designed as guide slots 44, in which sliding pins 46 can slide.

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nen, so dass sich eine Kulissenführung 37 ergibt. Die Gleitzapfen 46 sind jeweils mit einem der beiden Backenteile 30 fest verbunden. Die Führungsschlitze 44 weisen jeweils nach schräg oben, so dass bei einer Bewegung des Gleitsteins 42 nach oben die Gleitzapfen 46 aufeinander zu bewegt werden, wodurch die Backenteile 3 0 zusammengedrückt werden. Die Innenverzahnung 32 der beiden Backenteile legt sich damit fest um die Außenverzahnung 36 des Zahnradsegments 34, wodurch dieses fest in seiner gerade erreichten Winkelstellung fixiert wird. Die beiden Mitnehmerzapfen 40 am Zahnradsegment 34 sind mit dem oberen Verbindungsarm 14 formschlüssig verbunden und sorgen für dessen Koppelung mit der Drehbewegung des Zahnradsegments 34. Die Welle 38 des Zahnradsegments 34 stellt gleichzeitig eine Lagerung für den oberen Verbindungsarm 14 dar und sorgt für eine Lagerung des Zahnradsegments sowie des oberen Verbindungsarms 14 im hinteren und vorderen Gabelarm 58, 60 des unteren Verbindungsarms 12.so that a slotted guide 37 is formed. The sliding pins 46 are each firmly connected to one of the two jaw parts 30. The guide slots 44 each point upwards at an angle so that when the sliding block 42 moves upwards the sliding pins 46 are moved towards one another, whereby the jaw parts 30 are pressed together. The internal toothing 32 of the two jaw parts thus fits tightly around the external toothing 36 of the gear segment 34, whereby the latter is firmly fixed in the angular position it has just reached. The two driving pins 40 on the gear segment 34 are positively connected to the upper connecting arm 14 and ensure its coupling with the rotary movement of the gear segment 34. The shaft 38 of the gear segment 34 simultaneously represents a bearing for the upper connecting arm 14 and ensures that the gear segment and the upper connecting arm 14 are supported in the rear and front fork arms 58, 60 of the lower connecting arm 12.

Figur 5 verdeutlicht die verriegelte Stellung des oberen Verbindungsarms 14 in einer Winkelstellung von 180° zum unteren Verbindungsarm 12. Eine Winkelbegrenzung wird durch einen Schwenkbereich des Zahnradsegments 34 innerhalb der Innenverzahnung 32 der Backenteile 30 um nicht mehr als ca. 90° erreicht. Hierzu weist der rechte der beiden Backenteile 30 in einem oberen Bereich eine Anschlagfläche 50 auf, an der eine Anlagefläche 52 des Zahnradsegments 34 anliegen kann. DerFigure 5 illustrates the locked position of the upper connecting arm 14 at an angle of 180° to the lower connecting arm 12. An angle limitation is achieved by a swivel range of the gear segment 34 within the internal toothing 32 of the jaw parts 30 by no more than approximately 90°. For this purpose, the right of the two jaw parts 30 has a stop surface 50 in an upper area, against which a contact surface 52 of the gear segment 34 can rest. The

rechte der beiden Backenteile 30 ist symmetrisch hierzu aufgebaut und weist eine gleiche Anschlagfläche 50 auf, die eine Schwenkbewegung des Zahnradsegments 34 um insgesamt ca. 90° ermöglicht.The right of the two jaw parts 30 is constructed symmetrically thereto and has an identical stop surface 50, which enables a pivoting movement of the gear segment 34 by a total of approximately 90°.

Figur 6 verdeutlicht den nach unten bewegten Gleitstein 42, dessen Führungsschlitze 44 für ein Auseinanderschieben der Gleitzapfen 46 und damit der beiden Backenteile 3 0 um die Schwenklagerung 48 (vgl. Figur 7) sorgen. Das Schwenkgelenk 10 ist somit entriegelt.Figure 6 shows the sliding block 42 moving downwards, the guide slots 44 of which ensure that the sliding pins 46 and thus the two jaw parts 30 are pushed apart around the pivot bearing 48 (see Figure 7). The pivot joint 10 is thus unlocked.

Figur 7 verdeutlicht eine Winkelstellung der beiden Verbindungsarme 12, 14 in einem Winkel von ungefähr 45°. Der Gleitstein 42 ist vollständig nach oben geschoben und blockiert das Zahnradsegment 34 mit Hilfe der aneinander gedrückten Backenteile 30. Zusätzlich weist der gekröpfte Absatz des unteren Verbindungsarms 12 eine Auflage 54 auf, auf der der obere Verbindungsarm 14 bei einer Winkelstellung der beiden Arme von 90° aufliegen kann. Auf diese Weise wird für eine Entlastung des nicht selbst hemmenden Verriegelungsmechanismus 16 bei starker Belastung in einer 90° Stellung gesorgt. Die nicht selbst hemmende Wirkung des Verriegelungsmechanismus 16 wird dadurch erreicht, dass die Verzahnungen jeweils ein dreieckförmiges Profil aufweisen, so dass bei belastetem oberen Verbindungsarm 14 die Backenteile 3 0 auseinandergedrückt werden. Bei entlastetem Aktor 18 kann sich somit das Schwenk-Figure 7 shows an angular position of the two connecting arms 12, 14 at an angle of approximately 45°. The sliding block 42 is pushed completely upwards and blocks the gear segment 34 with the help of the jaw parts 30 pressed against one another. In addition, the cranked shoulder of the lower connecting arm 12 has a support 54 on which the upper connecting arm 14 can rest when the two arms are at an angular position of 90°. In this way, the non-self-locking locking mechanism 16 is relieved when there is a heavy load in a 90° position. The non-self-locking effect of the locking mechanism 16 is achieved by the fact that the teeth each have a triangular profile, so that when the upper connecting arm 14 is loaded, the jaw parts 30 are pressed apart. When the actuator 18 is unloaded, the swivel

gelenk 10 im zulässigen Schwenkbereich von 0 bis 90° frei bewegen .joint 10 can move freely within the permissible swivel range from 0 to 90°.

Wie insbesondere anhand der Figuren 5 bis 7 verdeutlicht wird, kann das Schwenkgelenk 10 relativ schlank ausgebildet sein, da die externen und internen Schwenkwinkelbegrenzungen eine Überlastung des Schwenk- und Verriegelungsmechanismus 16 zuverlässig verhindern. Ein Überstrecken über die 180°- Stellung hinaus wird durch die Anschlagflächen 50 der Backenteile 30 und die damit korrespondierenden Anlageflächen 52 des Zahnradsegments 34 verhindert. Eine zu starke Beugung über die 90°-Stellung hinaus wird durch die Auflage 54 des abgewinkelten unteren Verbindungsarms 12 und die damit korrespondierende Seitenfläche des abgewinkelten oberen Verbindungsarms 14 verhindert.As is particularly clear from Figures 5 to 7, the swivel joint 10 can be designed to be relatively slim, since the external and internal swivel angle limits reliably prevent overloading of the swivel and locking mechanism 16. Overextension beyond the 180° position is prevented by the stop surfaces 50 of the jaw parts 30 and the corresponding contact surfaces 52 of the gear segment 34. Excessive bending beyond the 90° position is prevented by the support 54 of the angled lower connecting arm 12 and the corresponding side surface of the angled upper connecting arm 14.

Das geschlossene Fluiddrucksystem kann mit pneumatischem oder mit hydraulischem Druck arbeiten. Das als Balg ausgebildete und mit relativ großer Grundfläche ausgestattete Auslöseelement 6 ermöglicht einen ausreichenden Hub des Aktors 18 auch bei nur geringem Komprimierungsweg.The closed fluid pressure system can work with pneumatic or hydraulic pressure. The trigger element 6, which is designed as a bellows and has a relatively large base area, enables a sufficient stroke of the actuator 18 even with only a small compression path.

Claims

1. Orthosis, in particular for the external support and guidance of a knee joint, with a heel and foot part ( 4 ) and a lower leg splint ( 8 ) connected thereto, which is pivotally connected or connectable to a thigh splint ( 9 ) via a pivot joint ( 10 ) with a locking mechanism ( 16 ), and with a trigger element ( 6 ) arranged in the heel and foot part ( 4 ) for actuating the locking mechanism ( 16 ), characterized by a fluidic trigger element ( 6 ) which can be actuated by means of foot force and is connected to a fluidic actuable actuator ( 18 ) of the locking mechanism ( 16 ).

2. Orthosis according to claim 1, characterized in that the trigger element ( 6 ) in the heel and foot part ( 4 ) comprises a compressible fluid reservoir ( 6a ).

3. Orthosis according to claim 1 or 2, characterized in that the fluid reservoir ( 6a ) is compressible by walking load.

4. Orthosis according to one of claims 1 to 3, characterized in that the actuator ( 18 ) of the locking mechanism ( 16 ) can be acted upon by a pressurized fluid displaced from the fluid reservoir ( 6a ) of the heel and foot part ( 4 ).

5. Orthosis according to one of the preceding claims, characterized in that the locking mechanism ( 16 ) can be locked by applying pressure to the actuator ( 18 ).

6. Orthosis according to one of the preceding claims, characterized in that the locking mechanism ( 16 ) has teeth ( 32 , 36 ) that can be brought into mutual meshing engagement.

7. Orthosis according to claim 6, characterized in that the thigh splint ( 9 ) and the lower leg splint ( 8 ) are each connected to a toothing ( 32 , 36 ) of the swivel joint ( 10 ).

8. Orthosis according to claim 6 or 7, characterized by a locking or unlocking of the swivel joint ( 10 ) in any angular position of a predetermined swivel range by means of gears ( 32 , 36 ) brought into or out of meshing engagement.

9. Orthosis according to one of claims 6 to 8, characterized in that a toothing connected to the thigh splint ( 9 ) or the lower leg splint ( 8 ) comprises two pivotable jaw parts ( 30 ) each with an annular segment-shaped internal toothing ( 32 ).

10. Orthosis according to one of claims 6 to 9, characterized in that a gear segment ( 34 ) connected in a rotationally fixed manner to the lower leg splint ( 8 ) or the thigh splint ( 9 ) has an external toothing ( 36 ) corresponding to the internal toothing ( 32 ) of the jaw parts ( 30 ).

11. Orthosis according to claim 9 or 10, characterized in that the jaw parts ( 30 ) can be pivoted open and closed by means of the actuator ( 18 ).

12. Orthosis according to one of claims 9 to 11, characterized in that the actuator ( 18 ) is coupled to the jaw parts ( 30 ) via a guide rail ( 37 ).

13. Orthosis according to one of claims 9 to 12, characterized in that the actuator ( 18 ) cooperates with a sliding block ( 42 ) which has two oblique guides, for example in the form of guide slots ( 44 ), in each of which a sliding pin ( 46 ) of each jaw part ( 30 ) slides.

14. Orthosis according to one of claims 9 to 13, characterized in that the toothings ( 32 , 36 ) are designed such that they have no self-locking.

15. Orthosis according to one of claims 9 to 14, characterized in that the sliding block ( 42 ) is displaceably mounted by means of a sliding guide ( 56 ).

16. Orthosis according to one of claims 1 to 15, characterized in that the actuator ( 18 ) is a linear actuator.