(57)【要約】本発明は、上部（２）と、回動軸を中心として回転可能に上部に取り付けられた下部（３）と、上部に相対する下部の回動を減速または阻止する制動手段とを有する、装具または補装具のための関節装置に関する。うず巻きばね（５）は、２つの乗り上げ面（６，７）の間に設けられており、回動軸に対し平行に延びている回転軸を中心として緊張可能に取り付けられており、乗り上げ面（６，７）の方向での緊張の際に、これらの乗り上げ面と接触する。【選択図】      図４
2009529927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部と、回動軸を中心として回転可能に前記上部に取り付けられた下部と、前記上部に相対する前記下部の回動を減速または阻止する制動手段とを有する、装具または補装具のための関節装置において、
うず巻きばね（５）は、２つの乗り上げ面（６，７）の間に設けられており、前記回動軸に対し平行に延びている回転軸（４）を中心として緊張可能に取り付けられており、前記乗り上げ面（６，７）の方向での緊張の際に、これらの乗り上げ面と接触することを特徴とする関節装置。
【請求項２】
前記回転軸（４）は、前記回動軸と一致することを特徴とする請求項１に記載の関節装置。
【請求項３】
前記乗り上げ面（６，７）は、径方向に錐形にまたは径方向に湾曲状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の関節装置。
【請求項４】
前記うず巻きばね（５）は、前記乗り上げ面（６，７）の輪郭に対応した輪郭をしていることを特徴とする請求項３に記載の関節装置。
【請求項５】
前記乗り上げ面（６，７）のくさび角度（α）が、１０°と５０°の間であることを特徴とする請求項３または４に関節装置。
【請求項６】
前記うず巻きばね（５）の緊張が調整可能であることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項７】
前記うず巻きばね（５）は、その出発位置で、前記乗り上げ面（６，７）と接触していることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項８】
前記うず巻きばね（５）は、このうず巻きばね（５）を螺旋の巻き方向にまたは巻き方向と逆方向に前記乗り上げ面（６，７）へ緊張させるアクチェータに連結されていることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項９】
前記アクチェータは、サーボモータであることを特徴とする請求項８に記載の関節装置。
【請求項１０】
前記アクチェータは、レバー（４０）または歯車または歯車セグメントによって、前記うず巻きばね（５）に連結されていることを特徴とする請求項８または９に記載の関節装置。
【請求項１１】
前記レバー（４０）または歯車は、ロック方向にばね負荷されていることを特徴とする請求項１０に記載の関節装置。
【請求項１２】
前記うず巻きばね（５）は、その出発位置で、前記アクチェータに抗して、ロック方向に事前緊張されていることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項１３】
力、トルクおよび／または前記上部および下部（２，３）相互の角度位置を測定するセンサ手段（９）が設けられており、このセンサ手段は、測定された大きさに従って前記アクチェータを作動させかつ前記うず巻きばね（５）を緊張させる制御ユニットに連結されていることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項１４】
前記アクチェータは、筋電信号によって作動されることを特徴とする請求項８ないし１３のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項１５】
前記上部および／または下部の空間的な位置づけを検出するための手段が、前記アクチェータに連結されていることを特徴とする請求項８ないし１４のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項１６】
前記上部のおよび／または下部のあるいはこの上部または下部に取り付けられた複数の手段の、前記装具内に発生する加速度を検出するための手段が、前記アクチェータに連結されていることを特徴とする請求項８ないし１５のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの乗り上げ面（６，７）が軸方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項１８】
前記うず巻きばね（５）は、多条に形成されていることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項１９】
前記うず巻きばね（５）は、非線形の螺旋形状を有することを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の関節装置。
【請求項２０】
前記乗り上げ面（６，７）は、摩擦面の数を増大させるために、積層結合体に連結されていることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の関節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部と、回動軸を中心として回転可能に上部に取り付けられた下部と、上部に相対する下部の回動を減速または阻止する制動手段とを有する、装具または補装具のための関節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術からは、２つの装身具構成要素または装具構成要素を相対して回動可能に取り付けることを可能にする、装具および補装具のための多数の関節装置が知られている。関節装置を例えば膝関節として設ける際に、遊脚相および立脚相における制動を調整することができることは、望ましい。
【０００３】
関節装置の、単軸の肩関節への設置は、落下しないように義手または装具をロックすることを可能にするだろう。同様のことが、関節装置の、肘関節での設置に当てはまる。
【０００４】
これらの関節に制動手段を設けるために、種々の作用原理が可能である。複数の所定の掛止位置における形状によるロックのほかに、液圧式の制動または動きの減速という可能性がある。しかし、このような液圧式の制御は、技術的にコストがかかり、所要面積および重量の点で欠点を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、僅かな切換力で解除またはロックすることができ、同時に、非常に僅かな組立空間を要する関節装置を開発することである。特に、中央側方の(medial-lateral)広がりを出来る限り小さく保つことが意図される。その目的は、装具での使用の際には、洋服の下での目立たない着用を可能にするためである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明により、上記課題は、請求項１に記載の特徴を有する関節装置によって解決される。本発明の好都合な実施の形態は、従属請求項に記載されている。
【０００７】
上部と、回動軸を中心として回転可能に上部に取り付けられた下部と、上部に相対する下部の回動を減速または阻止する制動手段とを有する、装具または補装具のための関節装置は、うず巻きばねが、２つの乗り上げ面の間に設けられており、回動軸に対し平行に延びている回転軸を中心として乗り上げ面の方向に緊張可能に取り付けられており、うず巻きばねが、乗り上げ面の方向での緊張の際に、これらの乗り上げ面と接触することを意図する。このことによって、うず巻きばねの側面は、乗り上げ面に押し付けられる。従って、摩擦によって、切換力および切換距離が非常に僅かであるときの非常に高いブレーキング・トルクの生起(Aufbau）が可能となる。うず巻きばねとしての実施の形態に基づいて、比較的大きな直径が以下の非常に僅かな寸法のために甘受されねばならないとしても、中央側方の広がりにおいて非常に僅かな寸法を可能にすることが可能である。うず巻きばねを乗り上げ面の方向に緊張することによって、個々の螺旋が、乗り上げ面の方向に移動しようとする。しかしながら、このことは、乗り上げ面に基づいて、不可能である。それ故に、螺旋が締め付けられて、ブレーキング・トルクすなわちロックトルクが実現される。くさび効果によって、緊張が増大される。それ故に、自己強化するシステムが存する。上部および下部の相対移動が、巻き方向と逆方向に実行されるとき、螺旋が乗り上げ面から離れる傾向にある。それ故に、ほぼスムーズな動きが、常に可能である。但し、緊張の故の摩擦が、解除の動きが少なくとも補償されるほどに、大きくない場合に限る。
【０００８】
本発明の実施の形態が意図するように、乗り上げ面が輪郭をもって、特に径方向に錐形にまたは径方向に湾曲状に形成されており、その目的は、摩擦面を増大し、かつうず巻きばねの、径方向外側で連続的にある螺旋を利用するためである。このことによって、漸進的な制動態様が得られる。この場合、うず巻きばねが乗り上げ面に対応した輪郭を有することは好ましい。その目的は、乗り上げ面と、うず巻きばねの側面との間の出来る限り大きな摩擦面を提供するためである。乗り上げ面のおよびうず巻きばねの輪郭の、錐形のまたは恒常的に湾曲状の実施の形態は、力の大きな強化を引き起こす追加のくさび効果を可能にする。モミの木に似た、不連続の横断面形状、例えば幾重に錐形または湾曲状の輪郭が、同様に考えられる。このことによって、所定のくさび角度では、サイズが減じられる。
【０００９】
うず巻きばねの回転軸が関節の回動軸と一致するときは、特にコンパクトな構造が可能となる。
【００１０】
乗り上げ面の錐形の実施の形態では、１０°と５０°の間の角度が好ましい。小さな角度は、自縛の危険性をはらみ、大きな角度は、中央側面の方向での据付空間を増大させ、自己強化（Selbstverstaerkung）を減じさせる。このことは、望ましくない。
【００１１】
うず巻きばねの緊張が調整可能であり、うず巻きばねが、静止位置では、乗り上げ面と接触していることが可能であることは好ましい。このことによって保証されるのは、ロックされるべき回動方向に、自ら開始されかつ強化される制動効果により、常に、確実な制動作用が保証されていることである。但し、関節装置を動かすためには、この方向と逆方向に、所定のトルクを加えて、うず巻きばねの初期の制動作用を克服せねばならないとしても、である。
【００１２】
本発明の実施の形態は、うず巻きばねが、このうず巻きばねを緊張しまたは緊張解除するアクチェータに連結されていることを意図する。それ故に、例えば、乗り上げ面から離れる、うず巻きばねの望ましい緊張解除すなわちうず巻きばねの拡張または収縮により、常に自由な可動性が与えられていることによって、関節装置のアクティブな制御を行なうことが可能である。他方では、乗り上げ面の方向での十分に大きな緊張によって、関節装置の恒常的かつ確実なロックまたは場合により回動運動の減速がなされる。
【００１３】
アクチェータが制御モータまたはサーボモータであることは好ましい。制御モータまたはサーボモータは、制御力の強化のために、および乗り上げ面の方向にまたは乗り上げ面から離れてうず巻きばねを緊張させるために、同様にうず巻きばねに作用するレバーに連結されることができる。出発位置では、レバーは、磨耗補償を行なうために、ロック方向にばね負荷されている。このことは、特に、引っ張りばねによって容易に実現されることができる。アクチェータの故障の際に確実な減速またはロックを保証するために、すなわち、フェイルセーフの関節装置を提供するために、うず巻きばねは、アクチェータに抗して、ロック方向に事前緊張されている。アクチェータが故障するとき、うず巻きばねが自動的に乗り上げ面の方向に回転する。このことは、結果として、自己強化によって従ってまた乗り上げ面に対するうず巻きばねの緊張によって強化される初期の制動作用を有する。このことによって、アクチェータの故障の際に、回動方向を常にロックすることが可能である。膝関節または膝関節装具の場合、不意の曲がりを回避するために、屈曲のロックがなされるだろう。
【００１４】
本発明の実施の形態は、トルク、上部および下部相互の角度位置または関節装置に作用する力を測定するセンサ手段が設けられていることを意図する。このセンサ手段は、測定された大きさまたはパラメータに従ってアクチェータを作動させかつ乗り上げ面に対しうず巻きばねを緊張または緊張解除する制御ユニットに連結されている。このことによって、負荷に従っておよび位置に従って、制動手段のロックまたは解除が引き起こされる。このことによって、関節装置の、状況に適合した制動がなされる。例えば、補装具着用者または装具着用者が転ぶ際に、制動手段が作動し、関節装置がロックされる。それ故に、不意の曲がりが阻止される。膝の屈曲を適切に制限することができる。
【００１５】
本発明の実施の形態は、アクチェータが、筋電信号によってアクチェータの作動または作動の停止を引き起こす制御ユニットに連結されていることを意図する。かくて、関節を、所定の位置で、筋電信号に基づいてロックまたはロック解除することができる。
【００１６】
同様に、上部および／または下部の空間的な位置づけを検出するための手段が、アクチェータに連結されていることが可能である。更に、上部のおよび／または下部のあるいはこの上部または下部に取り付けられた複数の手段の、発生する加速度を検出するための手段が、アクチェータに連結されていることが可能である。このことによって、装具または補装具あるいは関節装置が用いられてなる手段を、絶対角信号によって、すなわち、上部または下部の、垂線に対する方向づけによって、作動することが可能である。上部および下部相互の位置によって、関節角度、例えば膝角度が知られる。それ故に、上部のおよび下部の、あるいは、上部および下部に取り付けられた複数の手段の空間における絶対的な方向づけが知られる。手段は、絶対角センサとして、上部のおよび下部に、あるいは、上部および下部に取り付けられた複数の手段に設けられていることが可能である。このことによって、関節装置のまたはこの関節装置が設けられてなるシステムの空間的な位置づけのための情報に基づいてアクチェータを作動することが可能である。同様に、この作動を、発生しかつ測定された加速度に基づいて行うことが可能である。かくして、絶対角および発生する加速度に従って、ブレーキを作動し、あるいは、係合解除に切り換えることができる。
【００１７】
うず巻きばねの多条の実施の形態では、特に容易な調整可能性が保証されている。この実施の形態に伴う、摩擦面の不足（Verlust）を、うず巻きばねのおよび乗り上げ面の直径の拡大によって補償することが可能である。
【００１８】
非線形の螺旋形状によって、漸進的な制動態様を得ることが可能である。同様に、螺旋の巻きの数によって作動トルクを変化させることが可能である。うず巻きばねが多い巻きを有するほど、作動距離は一層長くなる。しかしながら、このことによって、ブレーキング・トルクが非常に良好に調整される。所定の調整公差および作動の軟らかさ（Aktivierungsweichheit）を実現することができるために、乗り上げ面が限定的に軸方向可動に取り付けられていることができる。螺旋形状は、常に湾曲状の自由空間または螺旋に限定される。螺旋が、変化する横断面、勾配、方向づけ等を有することができる。ブロック状の要素も設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳述する。図１は、上部２および下部３を有する、取り付けの済んだ関節装置１を示す。上部および下部という名称は、具体的な装置への技術的な限定を意味せず、むしろ、上部は、補装具または装具の基端部および末端部に設けられていてもよく、これに応じて、同じことが下部にも当てはまる。
【００２０】
上部２は、Ｌ字形のブラケット２１を有する。ブラケットは、上部２に、軸方向に可動に、結合、螺着または装着されている。この図には示されていない乗り上げ面（Auflaufflaeche）は、複数のねじ７１によって、ブラケット２１に動かないように螺着されている。ブラケット２１の前方で、操作レバー４０が下部３の方向に突き出ており、図示しないアクチェータによって、回動軸４を中心として２つの方向に回動されることができる。レバー４０は、上部２に相対して回動可能に取り付けられており、うず巻きばねを動かす。このうず巻きばねは、複数のねじ５１によって下部３に回転不能に取り付けられている。上部２および下部３は、装具または補装具の取付要素に取り付けされることができる。
【００２１】
図２には、関節装置１の底面図が示されている。上部２は、支持面を形成している。この支持面には、複数のねじ６１によって、第２の乗り上げ面が回転不能に取り付けられており、結合されていて、機能的なユニットを形成する。下部３は、上部３に相対して、中央の回動軸４を中心として回動可能である。下部３には、円形の頭部が形成されている。頭部には、うず巻きばねが複数のねじ５１によってロックされる。
【００２２】
うず巻きばね５のあり得る実施の形態が、図３に示されている。この図は、上部２と、下部３と、うず巻きばね５との断面図を示す。ブラケット２１と、レバー４０と、上方の円形のカバー５３とは示されていない。
【００２３】
うず巻きばね５は、周囲に周設された複数のねじ５１によって、下部３に回転不能に取り付けられている。うず巻きばねは、１条の螺旋（Spiralgang）を有する円形の横断面を有する。この螺旋は、外から回転軸４まで反時計回り方向に螺旋状に内側へ延びている。回動軸４に平行におよびこの回動軸に一致して、うず巻きばね５を、レバー４０の操作によって、反時計回り方向でうず巻き方向に緊張することができる。それ故に、うず巻きばね５は、内側へ回転軸４の方向に収縮する。個々の螺旋は、内側へ移動し、乗り上げ面６，７に接触する。これらの乗り上げ面は、複数のねじ６１，７１によって、上部２に回転不能に取り付けられている。複数の乗り上げ面６，７およびうず巻きばね５の実施の形態に応じて、巻き方向にまたは巻き方向と逆方向に回転する際に、制動を達成することが可能である。
【００２４】
図４では、関節装置１の構造および作用形態が、特に良好に認められる。図４に示す断面図では、上部２および下部３相互が、回動軸４を中心として回動可能に、互いに向かって可動に取り付けられている。複数のねじまたはボルトによって取り付けられたブラケット２１を有する上部２に、乗り上げ面６，７が複数のねじ６１，７１によって回転不能に取り付けられている。これらの乗り上げ面６，７は錐形の輪郭を有し、拡大するくさび形空間が径方向外側に形成されるように、互いに向かって設けられている。このくさび形空間の中には、うず巻きばね５が設けられている。このうず巻きばねは、周囲に周設された複数のねじ５１によって下部３に回転不能に取り付けられている。うず巻きばね５は、一方では直接に下部３に、他方ではカバー５３に載っている。レバー４０は、同様に、同時に張力軸でもある回転軸４を中心として回動可能に取り付けられており、うず巻きばね５の中心に作用する。図１に示すように、レバー４０が反時計回り方向に作動されるとき、うず巻きばねは内側へ緊張される。錐形の輪郭を有する個々の螺旋は、内側へ移動しようとする。しかし、このことは、側方の限定の故に、ブレーキ・ディスクとして作用する乗り上げ面６，７によって不可能である。うず巻きばね５の側面は、乗り上げ面６，７へ締め付けられる。このことによって、ブレーキング・トルクすなわちロックトルクが実現される。これに対し、レバーが時計回り方向にすなわち巻き方向と逆方向に動くとき、螺旋は外側へ拡張される。このことによって、側方の螺旋面と乗り上げ面６，７との間の摩擦が減じられまたは解消される。それ故に、極端な場合、うず巻きばね５と乗り上げ面６，７との間には最早接触は存しない。かくして、関節すなわち関節装置１は、自由に動く。実際にロックされた関節すなわちロックされた関節装置１が、うず巻きばね５の巻き方向と逆方向に動かされるとき、うず巻きばね５の側面と乗り上げ面６，７との間の摩擦が、螺旋の拡張を引き起こす。それ故に、関節は、この方向では、常に自由に動かされ、逆の運動方向では自動的にロックされる。
【００２５】
図示した原理では、ブレーキング・トルクすなわちロックトルクの増加のために必要な法線力が、各々のくさび面に対し垂直に作用する。ブレーキング・トルクが事前設定されている場合、構成部材、例えばうず巻きばね５および乗り上げ面６，７への負荷を減じるためには、出来る限り多くの摩擦面を実現することが望ましい。ここでは、２つの乗り上げ面６，７が設けられている。これらの乗り上げ面６，７は、関節装置１のロックの際に、互いに押し離され、かくて、ばね５を摩擦する。
【００２６】
２つの乗り上げ面６，７が限定的に軸方向に移動可能に取り付けられているとき、螺旋の、径方向内側に向いた動きが、追加的に、下部３および円形のカバー５３における、乗り上げ面６，７の外側の摩擦面３６、５３７の、摩擦を引き起こす。このことによって、都合４つの制動面が生じる。このことは、実現されるブレーキング・トルクが事前設定されている場合に、ばね５にとって、負荷解除を意味する。摩擦面の数は、乗り上げ面６，７および／または下部およびカバー５３を、図８に示される積層スラットと結合することによって、更に増大される。同様に、複数の乗り上げ面およびうず巻きばねを軸方向に並んで取り付けることが可能である。巻き方向の異なる２つのうず巻きばねが設けられるとき、関節は、２つの運動方向で同時にロックされる。
【００２７】
既述したように、レバー４０によって、うず巻きばね５を緊張しまたは緊張解除することができる。このことによって、関節すなわち関節装置１が解除され、またはロックされる。この場合、歯車または歯車セグメントも、レバー４０として用いることができる。このとき、歯車伝動装置によって、歯車および更に１つのうず巻きばねまたは複数のうず巻きばねを有するアクチェータとしてのサーボモータの直接的な連結がなされる。このことによって、必要な組立空間を減じることができる。変化する力比率（Kraftverhaeltnisse）への適合は、操作レバーにおけるレバーの長さの変更によってではなく、歯車比を変えることによってなされる。
【００２８】
図５の部分図では、更に、上部２，２１と下部３との間に、ラジアル軸受８が設けられている。ラジアル軸受は、乗り上げ面６，７の端面と、上部２と、ブラケット２１とに接触している。ラジアル軸受８は、端面に接触している必要はない。ラジアル軸受が、余りに大きな軸方向移動に対し守られていることが、重要である。このことによって、うず巻きばね５が緊張しない際に、回動軸４を中心とした上部と下部との摺動が可能となる。図５には、同様に、角度センサ９が認められる。この角度センサは、下部３に対する上部２の角度位置をセンサし、このデータを制御手段に伝達する。制御手段は、同様に、図示しないアクチェータ、例えば、制御モータまたはサーボモータを作動する。このことによって、関節装置１を、ロックまたは解除することができる。上部２にはまたは好ましくは下部３には、更に、トルクセンサが構造体に組み込まれている。
【００２９】
カバー５３が、複数のねじ５１の代わり、１本のねじによって、下部３に直に螺着されていてもよい。この場合、ねじれ防止手段が設けられている。複数のねじ５１によってと同じに、１本のねじによって、ギャップ寸法が調整され、複数の部分が纏められることができる。
【００３０】
望ましくない緊張を回避するために、上部２と、この上部に取り付けられたブラケット２１とが、軸方向の遊びを可能にし、それ故に、２つの制動面すなわち乗り上げ面６，７が、軸方向に互いに容易に移動可能であることが必要でありえる。このとき、ブラケット２１が、遊びをもって、上面２に取付可能であり、あるいは、軸方向の移動を可能にする２つのボルトによって、互いに結合されていることが意図されている。
【００３１】
うず巻きばね５の螺旋曲線の形状は、関節装置１の特性への強い影響を有する。多くの巻きを有する螺旋が、少ない巻きを有する螺旋よりも長い作動距離を有する。しかしながら、実現されたブレーキング・トルクは、少ない巻きよりも著しく細かに調整される。非直線状の螺旋形状は、例えば漸進的な制動特性を達成し、あるいは、うず巻きばねによる負荷を最適化するために、可能である。
【００３２】
操作トルクをレバー４０によって減じるために、複数の巻きが互いに平行に形成されることが可能であり、従って、例えば図６に示された多条の螺旋が、形成されることができる。
【００３３】
膝関節用装具または膝関節用補装具での使用の際に、関節装置１は、関節がアクチェータの故障の際に自由に回動可能でないことを保証するロック・モードで調整されていることが意図されている。このことは、操作レバー４０を例えばばねによって、ロックされた位置へ事前緊張することによって、達成されることができる。関節装置１のすなわちブレーキ装置の解除は、このとき、ばね力に抗して、例えばうず巻きばね５による事前緊張に抗してアクティブになされる。うず巻きばね５による事前緊張の代わりに、同時に自動的な磨耗補償を引き起こす別個のばねが設けられていてもよい。このとき、関節装置１の解除が、ばね力に抗してアクティブになされる。事前緊張が、アクチェータに抗して、重要なトルク範囲の真中に選択されているとき、実現されるブレーキング・トルクを、更に増強しまたは弱めることができる。
【００３４】
同様に、図示した数より多い数の乗り上げ面６，７を、マルチ・ディスク・クラッチのように、例えば連続的に積層された状態に設けることも可能である。その目的は、うず巻きばね５による負荷を更に減じるためである。同様に、螺旋の、内側への移動の際に、ブレーキング・トルクの特別な増加を可能にするために、乗り上げ面６，７の錐形のデザインの代わりに、湾曲を有することが可能である。
【００３５】
乗り上げ面６，７は、これらの乗り上げ面が、径方向外側にテーパをなすくさび形空間を形成するように、形成されているならば、これに対応して、回転方向が反転される。何故ならば、うず巻きばね５の拡張によって、乗り上げ面６，７への接触が引き起こされ、ブレーキング・トルクが実現されることができるからである。
【００３６】
図示した実施の形態では、負荷の下での関節装置の解除は、モータ型のアクチェータによってまたは手動による作動によって、容易に可能である。非常時ではおよびアクチェータの故障の際に、関節装置は、うず巻きばね５が出発位置で乗り上げ面６，７に接触しているとき、回動方向に常にロックされる。上部および下部２，３を相対して回動することによって、このとき、ブレーキング・トルクの実現および締付よる制動作用の増大がなされる。
【００３７】
只１つのうず巻きばね５を有する図示した実施の形態の代わりに、２つのうず巻きばねが、逆方向に作用しつつ、軸方向に並設されていてもよい。それ故に、２つの回動方向に作用するブレーキを得ることができる。このブレーキは、僅かな構成要素を必要とし、負荷の下で２つの運動方向に切換可能である。
【００３８】
上記関節装置は、任意にしばしば全回転する(durchdrehend)構成要素にも、用いられることができ、従って、オーバーランニング・クラッチまたはバックストップのためにも使用可能である。
【００３９】
図６には、オイラーの螺旋すなわち線形の螺旋形状を有するうず巻きばね５の平面図が示されている。夫々３．５の巻きを有する都合４つの螺旋が可能である。それ故に、螺旋の面が比較的大きいので、うず巻きばね５の比較的容易な調整可能性および回転可能性が生じる。図６の線Ａ−Ａに沿った断面が示されていてなる図６ａには、２つの乗り上げ面６と７の間のうず巻きばね５の配列が認められる。ここでは互いに対称的に向かい合っている、うず巻きばね５の外周面には、複数の孔５５が形成されている。これらの孔を通って、複数の固定ねじまたはボルト５１が導かれることができる。その目的は、うず巻きばねを下部３に取り付けるためである。図６ａには、うず巻きばね５のくさび角度αが示されている。くさび角度は、１０°と５０°の間にあり、ここでは約３０°である。くさび角度αは、同時に、乗り上げ面６と７の間に形成されているくさび角度である。
【００４０】
図６ａおよび６ｂに認められる代わりに、うず巻きばねが径方向にテーパを有する限り、回転軸４の方へ漏斗状のデザインが仮定され、くさび角度αが逆方向に向けられている。
【００４１】
図６ｂは、図６ａの領域Ｂの部分拡大図を示す。うず巻きばね５は、約２２５°の巻き長さを有する４つの螺旋を有する。このことによって、図６のうず巻きばね５の場合よりも著しく急角度のばね特性が生じる。図７に示すうず巻きばね５の場合でも、複数の孔５５がうず巻きばね５の周囲に、ここでは、図６に示すうず巻きばねよりも大きい数で分配されている。複数の小さい孔５６は、材料の節約に役立ち、トルクを伝達するためのボルトと共に、用いられることができる。図７ａには、くさび角度α、従ってまた図示しない乗り上げ面６，７相互のくさび角度が認められる。図７ｃは、回転軸４に向かう鉢形の窪みを示す。
【００４２】
図８は、図５の部分断面図に類似する部分断面図で、関節装置の他の実施の形態を示す。乗り上げ面６，７および外側の摩擦面３６，５３７に接触している、うず巻きばね５の接触面においてのみ、摩擦力を伝達することの代わりに、下部３およびカバー５３に、くさび形材３０，５３０が組み込まれている。これらのくさび形材には、摩擦積層５３１，５３２，５３３，３１，３２，３３が軸方向に移動可能にかつ回転不能に挿入されている。くさび形材３０の代わりに、複数のボルト、あるいは、形状により結合する他の結合要素も設けられてもよい。回転不能な取付は、複数の積層３１，３２，３３，５３１，５３２，５３３の周面上の複数の突出部と、下部３およびカバー５３に形成された複数の溝および切欠きとの形状による結合によって、形成されていることができる。複数の積層スラット３１，３２，３３，５３１，５３２，５３３の間には、関節装置の、上部２に割り当てられた側に、トルクを伝達するための複数のボルト１６，１７が、乗り上げ面６，７と、ブラケット２１と、上部２とに設けられている。これらのボルト１６，１７には、複数の摩擦積層板（Reiblamellen）７１，７２が取り付けられている。このことによって、軸方向に移動可能なかつトルク伝達可能な結合が形成される。これらのボルト１６，１７は、乗り上げ面６，７に押し込められている。うず巻きばね５が巻き方向に回転されるとき、うず巻きばねの螺旋が乗り上げ面６，７に接触し、これらの乗り上げ面を外側へ押圧する。このことによって、複数の積層スラットが、軸方向の可動性および下部３または場合によっては図示しない上部２におけるトルク伝達可能な取付の故に、互いに押圧され、下部３に相対する上部２の回転を阻止または困難にする。閉式の摩擦対は、上部２に関連して設けられた出力部７３，６４と、カバー６３従ってまた下部３との間の面によって、実現される。
【００４３】
図示した実施の形態では、都合１６の摩擦面対が用いられる。このことによって、摩擦面が著しく増大される。積層が多く設けられていればいるほど、摩擦面は一層増大する。複数の積層スラットを有する関節装置の実施の形態でも、複数のうず巻きばねを場合によっては反対の巻き配列に配置することが可能である。同様に、複数の構成要素が全回転する際に、適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】組み立てられた状態の関節装置を示す。
【図２】図１に示す関節装置の底面図を示す。
【図３】部分的に切り取られた関節装置の平面図を示す。
【図４】取り付けの済んだ関節装置の断面図を示す。
【図５】図４の部分断面図Ａの拡大詳細図を示す。
【図６】多条のオイラーのうず巻きばねの種々の図を示す。
【図６ａ】多条のオイラーのうず巻きばねの図を示す。
【図６ｂ】多条のオイラーのうず巻きばね他の図を示す。
【図６ｃ】多条のオイラーのうず巻きばねの更に他の図を示す。
【図７】非線形のうず巻きばねの種々の図を示す。
【図７ａ】非線形のうず巻きばねの図を示す。
【図７ｂ】非線形のうず巻きばねの他の図を示す。
【図７ｃ】非線形のうず巻きばねの更に他の図を示す。
【図８】関節装置の変形例を部分図で示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年12月18日(2008.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
これらの関節に制動手段を設けるために、種々の作用原理が可能である。複数の所定の掛止位置における形状によるロックのほかに、液圧式の制動または動きの減速という可能性がある。しかし、このような液圧式の制御は、技術的にコストがかかり、所要面積および重量の点で欠点を有する。
【特許文献１】米国特許５，８７３，８４７  Ａ１
【国際調査報告】
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