Brevet FR2577415A1 — publié le 19860822

DISPOSITIF HYDRAULIQUE POUR LA COMMANDE DES FONCTIONS DE L'ARTICULATION DU GENOU DANS LES PROTHESESDES MEMBRES INFERIEURS. La présente invention se rapporte à un dispositif hydraulique comprenant un cylindre qui contient un liquide hydraulique et qui renferme une cloison transversale inté- rieure, laquelle divise le cylindre en une première et en une seconde parties, et une tige de piston qui, pénétrant dans la première partie du cylindre par sa paroi frontale et tra- versant la cloison transversale, s'étend jusque dans la seconde partie du cylindre et porte un premier piston et un second piston lesquels sont respectivement placés dans la première et dans la seconde parties du cylindre, sont étanchés vis-à-vis de celui-ci au moyen d'un organe d'étan- chéité et divisent chacun l'intérieur de sa partie corres- pondante du cylindre en une première chambre comprise entre le piston et la cloison transversale et en une seconde chambre comprise entre le piston et la paroi frontale de ladite partie du cylindre, les deux premières chambres étant mutuellement reliées par une première conduite de raccor- dement renfermant un organe d'étranglement, tandis que les deux secondes chambres sont mutuellement reliées par une seconde conduite de raccordement, lequel dispositif hydrau- lique est fixé, par la tige de piston, sur une première partie, par exemple la cuisse, d'une prothèse des membres inférieurs et, par le cylindre, à une seconde partie, mobile par rapport à cette première partie, par exemple la jambe, de cette prothèse, pour amortir les mouvements relatifs des deux parties. Des dispositifs hydrauliques connus de ce type sont utilisés dans les prothèses des membres inférieurs pour la commande des fonctions de l'articulation du genou. Ils servent en pareil cas à la-commande de la phase statique, c'est-à-dire la phase d'un pas pendant laquelle le pied se trouve au contact de l'appui, et de la phase dynamique, c'est-à-dire de la phase d'un pas pendant laquelle le pied ne se trouve pas au contact de l'appui, mais est déplacé, soit en arrière (flexion de l'articulation du genou), soit en avant (allongement de l'articulation du genou). Un dispositif hydraulique utilisé pour la commande des fonctions de l'articulation du genou d'une prothèse des membres inférieurs comporte souvent, en plus des composants mentionnés ci- dessus, des mécanismes et des systèmes de valves spéciaux grâce auxquels le dispositif peut être adapté spécialement à certaines utilisations spécifiques de ce genre. Un tel exemple est constitué par une valve qui, dans certaines phases des mouvements de la prothèse des membres inférieurs, bloque complètement le raccordement entre les deux premières chambres pour verrouiller de la sorte la tige de piston et par conséquent la partie formant la cuisse et la partie formant la chambre l'une par rapport à l'autre. Si les organes d'étanchéité entre le piston et la paroi du cylindre s'usent ou ne sont pas complètement étanches pour une raison quelconque, il se produit dans les deux premières chambres, soit une augmentation de pression à la suite de laquelle l'amortissement du dispositif hydrau- lique devient relativement rigide, soit une diminution de pression avec cavitation consécutive à la suite de laquelle l'amortissement ne présente pas l'élasticité désirée dans les cas o l'on veut que les deux parties soient rigides et verrouillées l'une par rapport à l'autre. L'invention a par conséquent pour objet de mettre au point un dispositif hydraulique qui soit particulièrement bien adapté aux prothèses des membres inférieurs et qui permette d'éliminer l'inconvénient ci-dessus mentionné. Ce résultat est atteint au moyen d'un dispositif hydraulique du type précité qui est caractérisé selon l'invention par le fait qu'au moins l'organe d'étanchéité de l'un des pistons est à simple effet en ce sens qu'il autorise une sortie de liquide hydraulique de la seconde chambre à la première chambre y associée lorsque la tige de piston est tirée dans la direction l'écartant de la cloison transversale, tandis qu'en cas de déplacement de la tige de piston dans la direction opposée, il assure une étanchéité totale, et qu'entre l'une des premières chambres et l'une des secondes chambres il est prévu un raccordement qui est ouvert par une soupape de sécurité lorsque la pression du liquide hydraulique dans l'une des premières chambres précitées dépasse une valeur prédéterminée. Dans un mode de réalisation préféré, l'organe d'étanchéité à simple effet est un joint en U dont la partie ouverte est tournée vers la cloison transversale. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente schématiquement une coupe longitudinale du dispositif hydraulique selon l'invention; la figure 2 est une variante du dispositif d'étanchéité du piston. Le dispositif hydraulique représenté schématique- ment à la figure 1 comprend un cylindre 1 qui contient un liquide hydraulique. Le cylindre 1 est divisé par une cloison transversale intérieure 2 en une première partie 3 et une seconde partie 4. La paroi frontale 5 de la première partie 3 du cylindre est constituée par un couvercle vissé dans l'une des extrémités du cylindre 1. A travers la paroi frontale S passe une tige de piston 6 qui pénètre dans la première partie 3 du cylindre et, traversant la cloison transversale intérieure 2, s'étend jusque dans la seconde partie 4 du cylindre. La tige de piston 6 porte un premier piston 7 dans la première partie 3 du cylindre et un second piston 8 dans la seconde partie 4 du cylindre. La tige de piston 6 est étanchée vis-à-vis de la paroi frontale 5 par un joint 9 et vis-à-vis de la cloison transversale intérieure 2 par un joint 10. Le premier piston 7 est étanché vis-à-vis de la paroi interne de la première partie 3 du cylindre au moyen d'un organe d'étanchéité 11, tandis que le second piston 8 est étanché vis-à-vis de la paroi interne de la seconde partie 4 du cylindre au moyen d'un organe d'étan- chéité 12. Le dispositif hydraulique est en particulier destiné à la commande des fonctions de l'articulation du genou d'une prothèse des membres inférieurs, la tige de piston 6 étant fixée sur la partie formant la cuisse et le cylindre 1 étant fixé sur la partie formant la jambe de ladite prothèse par la seconde partie 4 du cylindre. Le premier piston 7 divise l'intérieur de la première partie 3 du cylindre en une première chambre 13 comprise entre le piston 7 et la cloison transversale intérieure 2 et en une seconde chambre 14 comprise entre le piston 7 et la paroi frontale 5. Le second piston 8 divise de la même façon l'intérieur de la seconde partie 4 du cylindre en une première chambre 15 comprise entre le piston 8 et la cloison transversale intérieure 2 et en une seconde chambre 16 comprise entre le piston 8 et la paroi frontale 17 de la seconde partie 4 du cylindre. Les premières chambres 13 et 15 complètement remplies de liquide hydraulique sont mutuellement reliées par une première conduite de raccordement 18 qui renferme un organe d'étranglement 19, tandis que les secondes - chambres 14 et 16 contenant du liquide hydraulique sont mutuellement reliées par une seconde conduite de raccorde- ment 20. Le cylindre 1 n'est raccordé à aucune source de liquide hydraulique extérieure et comporte ainsi deux systèmes de liquide hydraulique fermés, un premier système comprenant les chambres 13, 15 et la conduite de raccor- dement 18, et un second système comprenant les chambres 14, 16 et la conduite de raccordement 20. Lorsque la tige de piston 6 est tirée du cylindre 1, le volume de la première chambre 15 de la seconde partie 4 du cylindre diminue, tandis que le volume de la première chambre 13 de la première partie 3 du cylindre augmente dans les mêmes proportions. Du liquide hydraulique se trouvant dans la chambre 15 est alors refoulé par la conduite de raccordement 18 dans la chambre 13, l'organe d'étranglement 19 freinant l'écoulement du liquide hydraulique et provoquant ainsi un amortissement du mouvement de la tige de piston 6. Lorsque la tige de piston 6 est enfoncée dans le cylindre 1, le liquide hydraulique est refoulé dans le sens opposé. Lorsqu'on utilise le dispositif hydraulique pour une prothèse des membres inférieurs - pour rendre l'allon- gement de la prothèse plus facile que sa flexion -, on peut installer dans la conduite de raccordement 18, parallèlement à l'organe d'étranglement 19, une valve antiretour qui est disposée de façon à freiner l'écoulement du liquide hydrau- lique dans le sens allant de la chambre 15 à la chambre 13, mais non dans le sens contraire. Par ailleurs, dans l'une des premières chambres 13 et 15, on peut monter un dispositif à valve commandé de l'extérieur permettant de verrouiller la tige de piston 6 et ainsi de provoquer un verrouillage réciproque des parties cuisse et jambe de la prothèse. Lorsqu'on enfonce la tige de piston 6 dans le cylindre 1 ou qu'on la tire, le liquide hydraulique est refoulé par la conduite de raccordement 20 entre les deux secondes chambres 14 et 16. Ces chambres ne sont pas complè- tement remplies de liquide hydraulique, attendu que leurs volumes, à la différence des volumes des deux premières chambres 13 et 15, ne varient pas dans la même proportion lors des déplacements de la tige de piston 6 (cela est dû au fait que la tige de piston 6 occupe une partie de l'espace dans la seconde chambre 14 de la première partie 3 du cylindre) et qu'il est donc nécessaire de prévoir un moindre degré de remplissage pour permettre le déplacement de la tige de piston 6. Le système de liquide hydraulique 14, 16, est utilisé pour pouvoir graisser les parois internes du cylindre 1 également du côté de la face externe du piston concerné 7, 8, c'est-à-dire du côté situé le plus près de la paroi frontale correspondante 5, 17. L'organe d'étanchéité 11 est un joint en U fixé sur le piston 7 et dont la partie ouverte est tournée vers la cloison transversale intérieure 2 si bien qu'il est à simple effet en ce sens qu'il autorise une faible sortie de liquide hydraulique de la chambre 14 à la chambre 13 lorsque la tige de piston est tirée du cylindre 1, tandis que lors de l'enfoncement de la tige de piston 6 dans le cylindre 1 il garantit une étanchéité totale. Lorsque la tige de piston 6 est tirée du cylindre 1, le joint en U veille donc à ce qu'une couche de liquide hydraulique adhérant à la paroi interne de la partie 3 du cylindre soit ramenée à la chambre 13. De cette façon, le mouvement de va-et-vient de la tige de piston 6 engendre un effet de pompage qui provoque une augmentation de pression dans les premières chambres 13 et 15 et assure ainsi qu'il ne se produira aucune diminution de pression avec cavitation consécutive. Pour que la pression dans les premières chambres 13 et 15 ne monte pas trop haut et provoque un amortissement trop lent, le dispo- sitif hydraulique comporte une troisième conduite de raccor- dement 21 qui s'étend entre la première chambre 15 de la seconde partie 4 du cylindre'et la seconde chambre 14 de la première partie 3 du cylindre, ainsi qu'une soupape de sécurité 22 qui est prévue dans cette conduite de raccor- dement 21 et déclenche son ouverture lorsque la pression dans les deux premières chambres 13 et 15 atteint une valeur prédéterminée. L'organe d'étanchéité 12 est constitué par deux joints en U fixés sur le piston 8 et dirigés dans des direc- tions opposées de sorte qu'il garantit ainsi une étanchéité totale lors du déplacement de la tige de piston 6 dans les deux sens. La seconde partie 4 du cylindre comporte un appen- dice radial 23 muni d'un canal central 24 qui le traverse et qui comprend une partie supérieure qui, par une section allant en s'amincissant en forme de cène, se transforme en une partie inférieure de plus faible diamètre. Le canal central 24 constitue un tronçon de la conduite de raccorde- ment 21 entre les chambres 14 et 15 et sa section allant en s'amincissant coniquement en liaison avec sa partie inférieure forment en même temps également un tronçon de la conduite de raccordement 18 entre les deux premières chambres 13 et 15. Le canal central 24 est fermé à son extrémité extérieure au moyen d'un couvercle 25 vissé à sa partie supérieure. Une vis de réglage 26 munie d'un filetage à sa partie supérieure est vissée dans un taraudage central du couvercle 25 et, par son extrémité conique, constituant l'organe d'étranglement 19 cité ci-dessus, descend jusque dans la partie allant en s'amincissant du canal central 24. L'effet d'étranglement du dispositif peut donc être ajusté au moyen de la vis de réglage 26. Un piston annulaire 27 disposé tout autour de la vis de réglage 26 est placé dans le canal central 24 au niveau voulu pour que le raccordement entre les chambres 14 et 15 soit interrompu. Le piston 27 comporte de chaque côté un joint torique 28, 29. A l'extérieur du joint torique externe 28 est installée une cuvette 30, et entre cette cuvette et le couvercle 25 se trouve un ressort 31 qui équi- libre la pression dans les premières chambres 13 et 15 et maintient le piston 27 au niveau précité. Lorsque la pression dans les premières chambres 13 et 15 atteint la valeur pré- déterminée mentionnée ci-dessus, le ressort 31 est suffisam- ment comprimé pour que le piston 27 et le joint torique 29 se trouvent au niveau voulu pour ouvrir la communication entre les chambres 14 et 15. Le piston 27, les joints toriques 28 et 29, la cuvette 30 de même que le ressort 31 forment ainsi la soupape de sécurité précitée 22. Dans le dispositif d'étanchéité du piston repré- senté en variante sur la figure 2, le piston 7 comporte à chacune de ses extrémités une bride annulaire 7' et 7". Le joint en U, qui est ici déplaçable le long du piston 7, prend appui par sa partie ouverte sur la bride 7' contre laquelle il est appuyé par un ressort 32, par exemple une rondelle Belleville, qui est insérée entre le joint en U et la bride 7". Lorsque la pression augmente dans les deux premières chambres 13 et 15, le joint en U, tout en compressant simul- 10.tanément le ressort 32, se déplace vers la droite à la figure 2 en libérant un canal 33 pratiqué dans la surface latérale du piston 7 et dirigé sensiblement axialement, et établit de la sorte une communication entre la première chambre 13 et la seconde chambre 14. En pareil cas, on obtient dans les deux premières chambres 13 et 15 une dimi- nution de pression qui se poursuit jusqu'à ce que le ressort 32 soit en état de repousser le joint en U à sa position initiale à laquelle le canal 33 n'est pas libéré. Le ressort 32 et le canal 33 ont donc la même fonction que la soupape de sécurité 22 et la conduite de raccordement 21 et peuvent les remplacer. Aussi bien dans le mode de réalisation selon la figure 1 que dans le mode de réalisation selon la figure 2, la conduite de raccordement extérieure 20 peut être remplacée par une conduite de raccordement intérieure qui est cons- tituée par un alésage axial qui, depuis la surface frontale libre du piston 8, s'étend à travers la tige de piston 6 pour déboucher par un percçage radial pratiqué dans celle-ci dans la seconde chambre 14. Dans ce cas, le canal sensible- ment axial 33 du mode de réalisation selon la figure 2 peut être remplacé par un perçage radial qui, partant de la surface latérale du piston 7, aboutit dans l'alésage axial précité. REVENDICATIONS 1. Dispositif hydraulique comprenant un cylindre (1) qui contient un liquide hydraulique et qui renferme une cloison transversale intérieure (2), laquelle divise le cylindre en une première et en une seconde parties (3, 4), et une tige de piston (6) qui, pénétrant dans la première partie du cylindre par sa paroi frontale (5) et traversant la cloison transversale, s'étend jusque dans la seconde partie du cylindre et porte un premier piston (7) et un second piston (8) lesquels sont respectivement placés dans la première et dans la seconde parties du cylindre, sont étanchés vis-à-vis de celui-ci au moyen d'un organe d'étan- chéité (11, 12) et divisent chacun l'intérieur de sa partie correspondante du cylindre en une première chambre (13, 15) comprise entre le piston et la cloison transversale et en une seconde chambre (14, 16) comprise entre le piston et la paroi frontale (5, 17) de ladite partie du cylindre, les deux premières chambres étant mutuellement reliées par une première conduite de raccordement (18) renfermant un organe d'étranglement (19), tandis que les deux secondes chambres sont mutuellement reliées par une seconde conduite de raccordement (20), lequel dispositif hydraulique est fixé, par la tige de piston, sur une première partie, par exemple la cuisse, d'une prothèse des membres inférieurs et, par le cylindre, à une seconde partie, mobile par rapport à cette première partie, par exemple la jambe, de cette prothèse, pour amortir les mouvements relatifs des deux parties, caractérisé par le fait qu'au moins l'organe d'étanchéité (11) de l'un des pistons (7) est à simple effet en ce sens qu'il autorise une sortie de liquide hydraulique de la seconde chambre (14) à la première chambre y associée (13) lorsque la tige du piston (6) est tirée dans la direction l'écartant de la cloison transver- sale (2), tandis qu'en cas de déplacement de la tige de piston dans la direction opposée, il assure une étanchéité totale, et qu'entre l'une des premières chambres (15; 13) et l'une des secondes chambres (14), il est prévu un raccor- dement (21, 33) qui est ouvert par une soupape de sécurité (22; 11, 32) lorsque la pression du liquide hydraulique dans l'une des premières chambres précitées dépasse une valeur prédéterminée. 2. Dispositif hydraulique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe d'étanchéité à simple effet (11) est un joint en U dont la partie ouverte-est tournée vers la cloison transversale (2).