(57)【要約】  矯正装置または補綴装置（１，２，３；３００）で使用するためのアクチュエータ・ダンパ・ユニットであって、前記装置（１，２，３，３００）に固定可能なハウジング（１０）を有し、該ハウジングの中にシリンダ（１２）が構成され、該シリンダの中で第１のピストン（３０）が変位可能に支承されるとともにピストンロッド（３５）と結合され、該ピストンロッドは第１の端部（３５１）をもって第１のピストン（３０）に配置されるとともに第２の端部（３５２）をもって矯正装置または補綴装置（１，２，３，３００）と結合可能であり、第１のピストン（３０）はシリンダ（１２）の中の２つの流体室（４１，４２）を互いに分離するとともにピストン・シリンダ・ユニット（１００）を形成し、少なくとも１つの別のピストン（３２，３３）が少なくとも１つの別の容積変更可能な流体室（４３，４４，４５，４６）を構成するために第１のピストン（３０）と結合される。
2020500568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矯正装置または補綴装置（１，２，３；３００）で使用するためのアクチュエータ・ダンパ・ユニットであって、前記矯正装置または前記補綴装置（１，２，３；３００）に固定可能なハウジング（１０）を有し、該ハウジングの中にシリンダ（１２）が構成され、該シリンダの中で第１のピストン（３０）が変位可能に支承されるとともにピストンロッド（３５）と結合され、該ピストンロッドは第１の端部（３５１）をもって前記第１のピストン（３０）に配置されるとともに第２の端部（３５２）をもって前記矯正装置または前記補綴装置（１，２，３；３００）と結合可能であり、前記第１のピストン（３０）は前記シリンダ（１２）の中の２つの流体室（４１，４２）を互いに分離するとともにピストン・シリンダ・ユニット（１００）を形成する、アクチュエータ・ダンパ・ユニットにおいて、少なくとも１つの別のピストン（３２，３３）が少なくとも１つの別の容積変更可能な流体室（４３，４４，４５，４６）を構成するために前記第１のピストン（３０）と結合されることを特徴とするアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項２】
前記第１のピストン（３０）と少なくとも１つの前記別のピストン（３２，３３）は互いに液圧的に結合されることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項３】
前記別のピストン（３２，３３）は圧縮可能なエネルギー蓄積器（５０）を介して前記第１のピストン（３０）と結合されることを特徴とする、請求項１または２に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項４】
エネルギー蓄積器（５０）は、ばね、エラストマー部材、および／または圧縮性の流体容積として構成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項５】
前記エネルギー蓄積器（５０）は少なくとも２つの流体配管を備え、そのうち少なくとも１つが逆止め弁を装備していることを特徴とする、請求項４に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項６】
少なくとも１つの前記別の流体室（４３，４４，４５，４６）が前記ピストン・シリンダ・ユニット（１００）と液圧的に結合されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項７】
少なくとも１つの前記別のピストン（３２，３３）は前記シリンダ（１２）の中で変位可能に配置されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項８】
少なくとも１つの前記別のピストン（３２，３３）はピストンロッド（３５，３６）を介して前記矯正装置または前記補綴装置（１，２，３；３００）の一部と連結されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項９】
各々の流体室（４１，４２，４３，４４，４５，４６）が少なくとも１つのアクセス開口部（４１１，４２１，４３１，４４１）を有するとともに、流体配管（２０）を介して少なくとも１つの別の流体室（４１，４２，４３，４４，４５，４６）と接続されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項１０】
少なくとも１つの流体室（４１，４２，４３，４４，４５，４６）に少なくとも１つの弁（２１，２１’，２２，２２’，２３，２３’，２４，２５，２６，２７）が付属しており、該弁を介して前記流体室（４１，４２，４３，４４，４５，４６）を出入りする流体流を調整可能であり、および／または流体の粘性に影響を与える装置が前記アクチュエータ・ダンパ・ユニットに付属していることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項１１】
前記弁（２１，２１’，２２，２２’，２３，２３’，２４，２５，２６，２７）は切換弁、調節弁、または逆止め弁として構成されることを特徴とする、請求項１０に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項１２】
少なくとも１つの補償容積（６０）が前記流体室（４１，４２，４３，４４，４５，４６）のうちの少なくとも１つと結合されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項１３】
前記補償容積（６０）は少なくとも１つの弁（２１，２１’，２２，２２’，２３，２３’，２４，２５，２６，２７）を介して前記流体室（４１，４２，４３，４４，４５，４６）と結合されることを特徴とする、請求項１２に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項１４】
前記補償容積（６０）は圧力蓄積器として構成されることを特徴とする、請求項１２または１３のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項１５】
前記補償容積（６０）がエネルギー蓄積器（５０）とともに１つの流体室（４３，４４，４５，４６）に組み込まれることを特徴とする、請求項１２から１４のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項１６】
流体圧力を高めるためのポンプ（７０）が前記アクチュエータ・ダンパ・ユニットに付属することを特徴とする、請求項１から１５のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項１７】
前記ポンプ（７０）は、前記第１のピストン・シリンダ・ユニット（１００）と同じ向きにつながれた第２のピストン・シリンダ・ユニット（１０２）に付属することを特徴とする、請求項１６に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項１８】
前記ポンプ（７０）がエネルギー蓄積器（５０）と結合されることを特徴とする、請求項１６または１７に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項１９】
流体が液圧流体として構成されることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項２０】
制御装置（８０）が前記弁（２１，２１’，２２，２２’，２３，２３’，２４，２５，２６，２７）にその位置調節または切換のために付属することを特徴とする、請求項１０，１１または１３のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項２１】
前記制御装置（８０）は前記矯正装置または前記補綴装置（１，２，３；３００）の少なくとも１つのセンサ（８５）と結合されており、該センサは前記アクチュエータ・ダンパ・ユニットおよび／または前記矯正装置もしくは前記補綴装置（１，２，３；３００）の状態データを前記制御装置（８０）に伝送することを特徴とする、請求項２０に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項２２】
少なくとも１つの前記センサ（８５）はピストン位置、印加される力、および／または圧力を判定するために構成されることを特徴とする、請求項２１に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項２３】
２つの別の容積変更可能な流体室（４３，４４，４５，４６）を構成する２つの別のピストン（３２，３３）が前記シリンダ（１２）の中に配置され、または前記第１のピストン（３０）と結合されることを特徴とする、請求項１から２２のいずれか１項に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項２４】
前記別のピストン（３２，３３）の両方は、前記第１のピストン（３０）の互いに向かい合う側に配置されることを特徴とする、請求項２３に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項２５】
前記別のピストン（３２，３３）の両方は、前記シリンダ（１２）から流体工学的に切り離されたシリンダ（１４，１５）の中に配置されることを特徴とする、請求項２３に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【請求項２６】
前記第１のピストン（３０）の前記ハウジング（１０）に対して相対的に変位可能な第２のハウジング（１０’）の中で別のピストン（３３）が支承されることを特徴とする、請求項２５に記載のアクチュエータ・ダンパ・ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矯正装置または補綴装置で使用するためのアクチュエータ・ダンパ・ユニットに関し、前記装置に固定可能なハウジングを有し、該ハウジングの中にシリンダが構成され、該シリンダの中で第１のピストンが変位可能に支承されるとともにピストンロッドと結合され、該ピストンロッドは第１の端部をもって第１のピストンに配置されるとともに第２の端部をもって矯正装置または補綴装置と結合可能であり、第１のピストンはシリンダの中の２つの流体室を互いに分離するとともにピストン・シリンダ・ユニットを形成する。矯正装置または補綴装置とは、特に矯正具、補綴具、および外骨格であると解される。アクチュエータ・ダンパ・ユニットはロボット工学でも適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
矯正装置または補綴装置では、しばしば２つのコンポーネントが互いに相対的に変位し、たとえば上側部分と下側部分が矯正器関節または補綴関節における関節軸を中心として互いに相対的に旋回し、同様に、２つの矯正コンポーネントまたは補綴コンポーネントの間で長手方向スライドの相対運動も生じる。相対運動を緩衝することがしばしば必要となる。この目的のために、回転関節の伸展や屈曲、または一方もしくは他方の方向へのスライド運動を緩衝する、液圧式および／または空気圧式のダンパが利用される。ダンパは、センサデータまたは運動の推移に関する所定の制御曲線を基礎として、相対運動に対して変化する抵抗を提供するために調整可能に構成されていてよい。そのために流動通路に、場合により調整可能である弁または絞りが設けられる。
【０００３】
矯正装置または補綴装置のコンポーネントの運動を補助するために、たとえば電気モータとして構成されていてよいアクチュエータが設けられる。同様に、液圧式または空気圧式のアクチュエータが設けられていてもよい。エネルギー蓄積器を通じて運動エネルギーを蓄積することが可能であり、それにより、運動周期のその後の過程で、またはその他の時点で、たとえば屈曲運動の制動によって得られた、このような蓄積されたエネルギーをシステムに再び供給することができる。エネルギーのフィードバックを通じて矯正装置または補綴装置が駆動され、その結果としてアクチュエータが成立する。アクチュエータを通じてエネルギーが運動へ補助的に供給される。
【０００４】
特許文献１より、上側部分と、これに旋回可能に支承された下側部分とを備え、上側部分と下側部分の間に少なくとも１つの液圧ユニットを有する矯正関節装置または補綴関節装置が公知であり、該液圧ユニットは伸展室と屈曲室を有するハウジングの中で可動のピストンを有し、該ピストンは上側部分または下側部分と結合される。圧力提供装置を通じてピストンを圧力で付勢することができ、この圧力提供装置は、切換装置を通じて伸展室か屈曲室のいずれかと選択的に結合可能である少なくとも１つの圧力蓄積器を有している。圧力蓄積器はポンプと結合されていてよく、それによりポンプを通じて圧力蓄積器を充填する。このような設計の欠点は、外部の圧力蓄積器による比較的大きい所要スペースにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２０１２０１３１４１  Ａ１
【発明の概要】
【０００６】
したがって本発明の課題は、可変式に利用可能であり、ロバストかつコンパクトであるアクチュエータ・ダンパ・ユニットを提供することにある。
本発明によるとこの課題は、主請求項の構成要件を有するアクチュエータ・ダンパ・ユニットによって解決される。本発明の好ましい実施形態と発展例は、従属請求項、発明の詳細な説明、ならびに図面に開示されている。
【０００７】
矯正装置または補綴装置で使用するためのアクチュエータ・ダンパ・ユニットであって、前記装置に固定可能なハウジングを有し、該ハウジングの中にシリンダが構成され、該シリンダの中で第１のピストンが変位可能に支承されるとともにピストンロッドと結合され、該ピストンロッドは第１の端部をもって第１のピストンに配置されるとともに第２の端部をもって矯正装置または補綴装置と結合可能であり、第１のピストンはシリンダの中の２つの流体室を互いに分離するか、またはピストン・シリンダ・ユニットを形成するものは、少なくとも１つの別のピストンが少なくとも１つの別の容積変更可能な流体室を構成するために第１のピストンと結合されることを意図する。この結合は機械式または流体工学式に、特に液圧式に行うことができる。第２のピストンはシリンダの中で変位可能に配置されるとともに、少なくとも１つの別の容積変更可能な流体室を構成するのが好ましい。本発明の１つの発展例では、シリンダの内部で変位可能に配置される第２のピストンにより、機械エネルギーを蓄積するために別の第３の流体室を利用することが可能であり、それにより、たとえば蓄積されたエネルギーが任意の時点でコントロールされながら放出されるときに絞り弁によって制御される運動緩衝に加えて、純粋な緩衝機能によってアクチュエータ機能を拡張することができる。変化する流体容積を有する第３の流体室が構成されることで、緩衝特性を変更するための追加の選択肢を提供することができる。このような拡張された選択肢を、運動補助のオプションと組み合わせることができる。余剰のエネルギーの蓄積は、補綴術または矯正術での用途の場合、特に下肢の補綴具または矯正具の場合、余剰エネルギーが生じる運動周期の段階で行われ、すなわち、運動が制動または停止されなければならないときに行われる。このような段階中にエネルギーが蓄積されて適切な時点で再び放出され、それにより、運動を遂行するために利用者によって印加されなければならない所要の能動的な出力を最小化する。このアクチュエータ・ダンパ・ユニットは補綴装置または矯正装置に、矯正装置または補綴装置の互いに相対的に変位可能な２つのコンポーネントがアクチュエータ・ダンパ・ユニットを介して相互に結合されるように配置することができる。このとき装置の１つの部分または１つのコンポーネントはピストンロッドと結合され、それに対してハウジングは、またはハウジングの表面もしくは内部に配置されるコンポーネントであって第１のピストンもしくはピストンロッドではないものは、装置の他のコンポーネントに固定され、またはこれに結合されるのが好ましい。ピストンロッドと装置の間の結合は直接的である必要はなく、別の機能も有することができる中間部材がピストンロッドと装置の間に配置されていてよい。中間部材は別の機能として、力センサまたは圧力センサを有することができる。装置への固定は、矯正装置または補綴装置からエネルギーをアクチュエータ・ダンパ・ユニットへ送り込み、これから運び出せるようにするために行われる。
【０００８】
エネルギーは容積変更可能な流体室で蓄積されるのが好ましく、それは、たとえば別のピストンが圧縮可能なエネルギー蓄積器を介して第１のピストンと結合されることによる。圧縮可能なエネルギー蓄積器は容積変更可能な流体室の中に配置されるのが好ましく、ばね、エラストマー部材、および／または圧縮性の流体容積部、たとえばガスクッションやガス容積部などとして構成されていてよい。エネルギー蓄積器は引張部材および／または押圧部材として製作されていてよい。このときエネルギーの蓄積は、エネルギー蓄積器が中に配置される室内の容積変更によって行われ、これに続く容積の固定もしくは維持は、アクセス開口部の閉止によって行われる。エネルギー蓄積器がエネルギーを再び放出すべきときに初めて流体室が開かれ、蓄積器が応力解除され、流体室の容積変更が生じる。たとえばばねに引張の負荷がかけられるとき、このばねは流体室の容積を縮小させようとするが、このことは弁が閉じているときには成功しない。弁が開くとばねが押し縮められ、室の容積が縮小し、ピストンが相応の方向へと動く。シリンダへのエネルギー蓄積器の統合のほか、圧縮可能なエネルギー蓄積器を介してシリンダの外部で、たとえば圧力付勢可能な補償容器やばね付勢される圧力蓄積器の中で、結合を行うことも可能である。エネルギー蓄積器がアクチュエータ・ダンパ・ユニットの中に存在しておらず、もしくは機能的に作動化しない場合には、別の容積変更可能な流体室に基づいてダンパ特性の拡張された可変性を有する純粋なダンパとして、アクチュエータ・ダンパ・ユニットを作動させることができる。このように、アクチュエータ・ダンパ・ユニットを純粋なダンパ・ユニットとして利用することもできる。
【０００９】
各々の流体室は少なくとも１つのアクセス開口部を有することができ、流体配管および／または弁を介して少なくとも１つの他の流体室と接続されていてよい。流体配管を介して、容積変化する室の、たとえば伸展室や屈曲室の、ならびに追加の容積変更可能な流体室の、容積補償を行うことができる。たとえば屈曲室から伸展室へのオーバーフロー通路がピストン・シリンダ・ユニットに構成されることで、それぞれ拡大する流体室へ流体が流入することができる。屈曲のときには屈曲室の容積が縮小し、それに対応して伸展室の容積が拡大し、それにより、屈曲室から押し出された容積が全面的または部分的に伸展室へオーバーフローすることができる。
【００１０】
各々の流体室に少なくとも１つの弁が付属していてよく、この弁を介して流体室への、および流体室からの流体流を調整可能である。弁を介してアクセスを全面的に遮断し、あるいは流体配管を相互に接続したり互いに分断することも可能であり、それにより、オーバーフロー配管や流体室の配管のさまざまに異なる組み合わせを実現可能である。弁は、所望の流体流と流体流内部の抵抗を提供できるようにするために、切換弁、調節弁、または逆止め弁として構成されていてよい。調節弁または制御弁を介して、流動断面積を離散したステップで、または連続的に変更することができる。逆止め弁は流体配管を１つの流動方向に遮断し、これと反対向きの流動方向ではこれを解放し、それ以外の切換コストや制御コストを必要とすることがない。たとえば３ウェイバルブなどの切換弁を介して、そのつどの運動のために必要とされる程度の緩衝またはエネルギー供給を提供し、各室を相互に、もしくは別の装置と接続し、またはこれから分断するために、さまざまな流体配管を相互に配管することができる。逆止め弁は、蓄積器圧力よりも高い十分な作業圧力があるときにのみエネルギー蓄積器が充填されることを保証することができる。逆止め弁により、作業圧力が低すぎるときの意図されない放出が防止される「充填配管」を具体化することができる。それぞれ反対側を向く逆止め弁を備える２つの分離された配管を介して蓄積器容積が接続されれば、充填と放出のための定義された配管が得られる。このことは弁制御にとって好都合であり得る。純粋な弾性挙動を具体化したい場合には、蓄積器容積を逆止め弁のない配管と接続するだけで足りる。同様に、緩衝を変更するために、たとえば磁気粘性流体や調整可能な磁場を通じて、流体の粘性に影響を及ぼすという選択肢もある。
【００１１】
特に第３の流体室または別の流体室の容積変動を補償できるようにするために、少なくとも１つの補償容積が流体室のうちの少なくとも１つと結合されていてよい。補償容積はシリンダの外部に配置されていてよく、別案として、補償容積がシリンダの中に統合される。たとえばピストンロッドや流体の温度に起因する膨張に基づく容積差も、補償容積によって補償することができる。補償容積は、少なくとも１つの弁を介して、流体室のうちの少なくとも１つと結合されていてよい。同様に、補償容積が圧力蓄積器として構成されていてよく、すなわち、たとえば圧縮性の媒体、ばね、またはその他の機械的なエネルギー蓄積器であってこれに抗して補償容積が流体で充填されなければならないものを有することができる。流体を排出するために圧力蓄積器が応力解除される。圧力蓄積器を通じてシステムの予圧を具体化することもできる。このことはキャビテーションを低減するため、および騒音発生を低減するために好ましい。
【００１２】
追加のコンポーネントとして、出力が不足している場合に追加のエネルギーを流体システムへ供給するという選択肢を与えるために、流体圧力を高めるためのポンプがアクチュエータ・ダンパ・ユニットに付属していてよい。そのためにポンプは外部のエネルギー蓄積器と、特にアキュムレータやバッテリと結合されていてよく、その場合、ポンプは電気モータを通じて駆動される。蓄積器から必要なエネルギーを取り出せるようにするために、ポンプ出力を通じて蓄積器を充填することができる。蓄積器のエネルギーレベルが十分に高くないとき、ポンプを通じてレベル上昇が惹起される。ポンプを通じて関節を直接的に、蓄積器を介在させることなく能動的に動かすこともでき、この場合、蓄積器の充填のためにも直接的な運動のためにも、ポンプが制御装置から制御されるのが好ましい。
【００１３】
本発明の１つの発展例は、ポンプが第１のピストン・シリンダ・ユニットに直接的に付属するのではなく、第１のピストン・シリンダ・ユニットに対して同一方向につながれた第２のピストン・シリンダ・ユニットに付属することを意図する。第２のピストン・シリンダ・ユニットは第１のピストン・シリンダ・ユニットに対して並列に、場合により第１のピストン・シリンダ・ユニットと同じ取付点に配置されていてよく、それにより両方のピストン・シリンダ・ユニットの並列回路が成立する。別案として、第２のピストン・シリンダ・ユニットが第１のピストン・シリンダ・ユニットに対して直列につながれていてよく、このことはアクチュエータ・ダンパ・ユニットの長さを拡張する。第２のピストン・シリンダ・ユニットにより、ポンプを通じて印加される力が、第１のピストン・シリンダ・ユニットに蓄積されているエネルギーに追加して放出される。
【００１４】
流体は液圧流体として構成されるのが好ましく、それにより液圧式のアクチュエータ・ダンパ・ユニットが成立する。空気圧式のコンポーネントは、たとえば圧縮性の圧力媒体とエネルギー蓄積器として意図されていてよい。
【００１５】
電気式または電子式に制御される弁の操作およびこれに伴って流体流の制御を可能にするために、制御装置が弁にその調節または切換のために付属していてよい。制御装置は、アクチュエータ・ダンパ・ユニットおよび／または矯正装置もしくは補綴装置の状態データを制御装置に伝送する、たとえば角度センサ、力センサ、ピストン位置センサ、および／または圧力センサなどのセンサと結合されていてよい。このようなセンサデータに基づき、ならびに、たとえばジャイロスコープおよび／または加速度センサなど、患者の矯正装置または補綴装置の運動状態に関する推定を与えるセンサのデータに基づき、制御装置を通じて弁の切換やそのつどの流量の制御を実行し、蓄積されているエネルギーが放出されるべきか、純粋な緩衝動作が実行されるべきか、エネルギーが蓄積されるべきか、これらがどのように行われるべきかに関する決定を下すことができる。制御装置は特に電子式に作動し、データ処理装置、プロセッサ、またはコンピュータによって、電気式、光学式、またはその他のセンサ信号を処理する。制御装置は、抵抗を変更するために、または流動経路を開閉するために、弁または磁界の調節を指図する。
【００１６】
本発明の１つの発展例は、２つの別の容積変更可能な流体室を構成する２つの別のピストンがシリンダの中に配置されることを意図する。それによって全部で４つの流体室を提供することが可能であり、それにより、蓄積と排出をいずれも両方の運動方向に行うことができる。両方の別のピストンが第１のピストンの互いに向かい合う側に配置されると、コンパクトな設計形態が実現される。別案として、両方の別のピストンが、第１のシリンダから流動工学的に切り離されたシリンダの中に配置されるが、これらが機械的には相互に結合されることが意図される。たとえば第１の別のピストンは、第１のシリンダの分離された室の中で、２つの流体室を構成しながら弾性的に支承されていてよく、それに対して、第１のピストンのピストンロッドは第２の別個の変位可能なハウジングのハウジングに配置され、それは、第２の別の、すなわち第３のピストンが弾性的に支承され、これがさらにピストンロッドを介して直接的に装置に支承されることによる。このように、６つの流体室を構成する３つのピストン・シリンダ・ユニットが直列につながれ、２つの流体室の中でエネルギー蓄積を行うことができる。それにより、両方の運動方向でのエネルギーの蓄積と放出が可能となる。
【００１７】
次に、添付の図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。同じ符号は同じコンポーネントを表す。図面は次のものを示す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】アクチュエータ・ダンパ・ユニットを示す模式図である。
【図２】組付状態における図１の変形例である。
【図３】ポンプのない図２の変形例である。
【図４】液圧回路図である。
【図５】アクチュエータ・ダンパ・ユニットを示す断面図である。
【図６】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図７】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図８】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図９】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図１０】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図１１】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図１２】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図１３】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図１４】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図１５】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図１６】さまざまな負荷状態と弁位置を示す図である。
【図１７】本発明の別の変形例である。
【図１８】別案の３ウェイバルブである。
【図１９】２つの追加ピストンを有する変形例を示す模式図である。
【図２０】第２のピストン・シリンダ・ユニットと２つのシリンダハウジングを有する変形例を示す模式図である。
【図２１】４つの流体室と追加のピストン・シリンダ・ユニットを有する図２０の変形例である。
【図２２】４つの流体室を有するアクチュエータ・ダンパ・ユニットを示す断面図である。
【図２３】別個の可動のピストンを有する本発明の変形例である。
【図２４】１つのポンプを有する図２３の変形例である。
【図２５】アクチュエータ・ダンパ・ユニットの適用例である。
【図２６】アクチュエータ・ダンパ・ユニットの適用例である。
【図２７】アクチュエータ・ダンパ・ユニットの適用例である。
【図２８】アクチュエータ・ダンパ・ユニットの適用例である。
【図２９】アクチュエータ・ダンパ・ユニットの適用例である。
【図２９ｂ】アクチュエータ・ダンパ・ユニットの適用例である。
【図３０】調整可能なエネルギー蓄積器を有するピストンを示す模式図である。
【図３０ｂ】図３０の変形例である。
【図３１】２つのピストンロッドを有するアクチュエータ・ダンパ・ユニットを示す断面図である。
【図３２】機械式の圧力制御弁を示す断面図である。
【図３３】圧力制御弁の組付状況を示す模式図である。
【図３４】２つの遮蔽壁によって液圧的に互いに結合された３つの室に区分されたシリンダの中に３つのピストンを有する変形例を示す模式的な断面図である。
【図３５】２つの遮蔽壁によって液圧的に互いに結合された３つの室に区分されたシリンダの中に３つのピストンを有する変形例を示す模式的な断面図である。
【図３６】２つの遮蔽壁によって液圧的に互いに結合された３つの室に区分されたシリンダの中に３つのピストンを有する変形例を示す模式的な断面図である。
【図３７】２つの遮蔽壁によって液圧的に互いに結合された３つの室に区分されたシリンダの中に３つのピストンを有する変形例を示す模式的な断面図である。
【図３８】２つの遮蔽壁によって液圧的に互いに結合された３つの室に区分されたシリンダの中に３つのピストンを有する変形例を示す模式的な断面図である。
【図３９】２つの遮蔽壁によって液圧的に互いに接続された３つの室に区分されたシリンダの中に３つのピストンを有する変形例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、たとえば補綴具や矯正具などの補綴装置または矯正装置で適用するためのアクチュエータ・ダンパ・ユニット１００を模式図で示している。以下においてＡＤユニットと呼ぶアクチュエータ・ダンパ・ユニットは、シリンダ１２が中に構成されたハウジング１０を有している。図示した実施例では、シリンダ１２は円形の断面を有しており、シリンダ壁に沿って移動可能に支承された第１のピストン３０を内部に収容している。ピストンの形状はこれとは相違して構成されていてもよく、円形の断面を有さなくても構わない。第１のピストン３０にはピストンロッド３５が配置されていて、その第１の端部３５１が第１のピストン３０と結合されている。第１の端部３５１に向かい合うピストンロッド３５の第２の端部３５２は、補綴装置または矯正装置に固定可能である。ハウジング１０は取付装置１１を有していて、これを介してハウジング１０を他の補綴具コンポーネントまたは矯正具コンポーネントに固定可能である。両方の矯正コンポーネントまたは補綴コンポーネントが互いに相対的に変位すると、ピストン３０がシリンダ１２の内部で動き、それにより、第１の流体室４１の容積変化が生じる。第１の流体室４１の容積縮小に対応して、第１のピストン３０によって区分されるシリンダ１２の向かい合う容積部が拡大する。この第２の容積部には、第２のピストン３２がシリンダ１２の長手方向に沿ってスライド可能に配置されている。第２のピストン３２は第２の流体室４２を区分しており、それにより、両方のピストン３０，３２の間に容積変更可能な第３の流体室４３が構成される。各々の流体室４１，４２，４３の内部に、それぞれの流体室４１，４２，４３の中で生じている圧力を検出できるようにするために、圧力センサの形態のセンサ８５が配置されていてよい。別の実施形態では別のセンサが設けられていてよい。センサ８５のセンサデータは、あとで詳しく説明する制御装置へ伝送される。
【００２０】
第２のピストン３２には、ハウジング１０から導出される別のロッド３６が配置されている。この第２のロッド３６がピストンロッド３５と同じ断面を有している場合、中央の流体室４３の容積変更なしに両方のピストン３０，３２が純粋に変位するときには、輸送される流体のための補償容積が提供される必要はない。このような補償容積が必要なのは、一方のピストンロッド３５だけが存在していて、好ましくは、かつ図示した実施例では液圧流体として構成される流体が実質的に非圧縮性である場合である。別のロッド３６を省略するときは、たとえば補償容積を通じて、ピストンロッドにより押し除けられる容積が補償されなければならない。
【００２１】
各々の流体室４１，４２，４３はアクセス開口部４１１，４２１，４３１を備えていて、これらを介して液圧流体がそれぞれの流体室４１，４２，４３から流出し、再び流入することができる。アクセス開口部４１１，４２１，４３１は流体配管２０を介して相互に接続されている。各々のアクセス開口部４１１，４２１，４３１の手前に、流体配管２０の流動断面積およびこれに伴って液圧抵抗を調整できるようにするために、切換弁または調節弁２１，２２，２３が流体配管２０に配置されている。
【００２２】
容積変更可能な別の流体室４３の内部に圧縮性の媒体またはばねが配置されていてよく、それにより、弁２２が閉じていて弁２３が少なくとも部分的に開いているときに、第３の流体室４３の容積が縮小する。それにより、圧縮性の媒体が圧縮されてエネルギーが蓄積される。流体室４３の内部の容積変化により、ＡＤユニットに補償容積６０が付属していることが必要であり、それにより、たとえば漏れ、繰り込まれるピストンロッド、または温度変動などに基づく容積補償を行うことができる。任意選択の圧力センサ８５を通じて補償容積６０の圧力を測定することができ、このことは、流体損失に基づくフィード圧力の低下に関する推定を与える。弁２３が閉じると、第３の流体室４３はいわば剛直な挙動を示し、それにより、たとえば屈曲室４１と伸展室４２とを有する通常のダンパ液圧系を提供することができる。弁２３が再び開くとただちに圧縮性の媒体もしくはばねまたは弾性部材が応力除去されて、ピストン３０が圧縮方向と反対向きに外方に向かって押圧され、それによって矯正装置または補綴装置での相応の運動が惹起または補助される。
【００２３】
ＡＤユニットがハウジング１０をもって矯正関節装置または補綴関節装置の上側部分１に取付部材１１を介して、たとえばボルトを介して取り付けられる、本発明の変形例が図２に示されている。上側部分１には、関節装置３００に構成された旋回軸３を中心として回動可能なように下側部分２が支承されている。関節装置は上側部分１を下側部分２と結合し、単純な旋回軸３として、または多軸関節として構成されていてよい。ピストン３０のピストンロッド３５は第２の端部３５２をもって下側部分２に旋回可能に固定されている。ピストン３０が下方に向かって動くと関節装置が伸展し、ピストン３０が上方に向かって動くと関節角が縮小して関節装置が屈曲する。関節軸３の周辺に、たとえば上側部分１と下側部分２の間の角度などの相対位置を検出するためのセンサ８５が配置されていてよく、これを通じて位置データが、たとえば角度データが、制御装置８０に伝送される。多軸の関節でも同じくセンサベースの角度測定が行われるが、これを複数のセンサ８５を通じて行うこともできる。ＡＤユニットの内部の圧力センサの形態のセンサ８５は図面に示唆されているにすぎず、図面に示唆のみされている、制御ユニット８０の一部であってよいバルブブロックを制御する制御ユニット８０のための制御信号を同じく供給する。その代替または補足として、ピストン３０の位置、およびＡＤユニットにより印加される力を測定して、制御装置８０へ伝送することもできる。
【００２４】
図２に示す実施形態の機械式および液圧式の構造は図１のものに基本的に相当しており、ここでも３つのアクセス開口部４１１，４２１，４３１が存在し、これらに調節弁２１，２２，２３がそれぞれ付属している。それぞれの調節弁２１，２２，２３は、制御ユニット８０の制御信号に基づいて調節装置により調節され、すなわち、流体配管２０の流動断面積が拡大され、縮小され、または貫流が遮断される。図示した実施例では、補償容積６０をフィード圧力によって付勢可能である。これに加えて追加のエネルギーを提供するために、補償容積６０または蓄積器との関連で逆止め弁２４を介して、および３ウェイバルブ２５を介してＡＤユニットの液圧系と結合されたポンプ７０が設けられている。ポンプ７０を通じて、追加の位置エネルギーまたは運動エネルギーをシステムへ導入することができ、それにより、容積変更可能な別の流体室４３の内部に蓄積されたエネルギーが所望の運動を開始または実行するのに十分でないケースに備えて、追加の運動エネルギーを提供することができる。ポンプ７０は、蓄積されている機械エネルギーに追加して利用することができる。同様に、ポンプ７０を通じてエネルギーを液圧系に供給し、それにより、図示した実施例ではヘリカルスプリングとして構成されているエネルギー蓄積器５０に装填をすることも可能である。エネルギー蓄積器５０は、押圧部材と引張部材のいずれとして製作されていてもよい弾性部材として構成される。弾性部材としてのエネルギー蓄積器の構成は、具体的な実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
３ウェイバルブ２５が図示している切換位置にあるとき、ポンプ７０は結合解除される。バルブ２５が下方に向かって動くと、ポンプ７０と第３の別の流体室４３との間の接続が成立し、それにより、前置された調節弁２３が開いたときに、室４３の内部で圧力生成を行うことができる。その場合、他の両方の流体室４１，４２が流体配管２０と弁２１，２２とを介して相互に接続される。付勢される圧力によってポンプ７０を通じて室４３の内部で容積拡大が行われた場合には、これが補償容積６０によって吸収される。
【００２６】
３ウェイバルブが上方に向かって移動すると、第１の流体室４１がポンプ７０を通じて液圧の圧力で付勢され、それにより第３の流体室４３の容積が縮小し、それにより、弁２３が開いているときにエネルギー蓄積器としてのばね５０が圧縮される。
【００２７】
ピストン３０，３２の間に形成される流体室４３の第３の弁２３が遮蔽され、端部側の流体室４１，４２の他の両方の弁２３，２２が開いているとき、ＡＤユニットは自由に可動である。第１の弁室の弁２１が遮蔽され、他の両方の弁２２，２３が開いていると、蓄積器のエネルギーが放散される。上側の流体室４２の弁２２が閉じていて、他の両方の弁２１，２３が開いていると、エネルギーが蓄積または放出される。上側の弁２２が開いていて、中央の流体室４３の弁２３が第１の流体室４１の弁２１よりも強く絞られていると、エネルギーが放出され、ただし、それは蓄積器運動と反対向きの運動方向においてである。
【００２８】
図３は、基本的に類似する液圧上の構造を有する、本発明の別の態様を示している。電気モータを通じて駆動することができる図２に示すようなポンプ７０に代えて、図３に示すＡＤユニットは、包囲された流体室４３の中のばねの形態のエネルギー蓄積器５０で具体化される、純粋に機械式のエネルギー蓄積を意図している。ばね５０は両方のピストン３０，３２を相互に連結し、これらを機械工学的に連結する。ピストンロッド３５はレバーと連結されており、それにより伸展のときに、すなわちピストンロッド３５がシリンダ１２から外に出るように動くときに、レバーが時計と反対回りに旋回する。屈曲のときには、すなわちピストンロッド３５がシリンダ１２の中へ押し込まれるときには、レバーが時計回りに回動し、補償容積の別案の配置がここには破線で図示されている。任意選択の補償容積が破線で図示されており、補償容積６０はフィード圧力で付勢されていてよい。
【００２９】
３ウェイバルブ２５には２つの逆止め弁２４が付属しており、それは、追加の流体室４３への流入を、もしくは追加の流体室４３から外側に位置する両方の流体室４１，４２への流入を可能にし、または遮蔽するためである。３ウェイバルブ２５が図示された切換位置にあるとき、外側に位置する両方の流体室４１，４２と、第３の流体室４３の中の流体容積との間で容積交換は行われない。ばね５０が圧縮され、第３の弁２３が開くと、流体が補償容器６０の中へと移送される。３ウェイバルブ２５は、一方では中央の流体室４３の結合解除を意図し、一方では両方の周囲の流体室４１，４２から包囲された中央の流体室４３への取込を可能にし、すなわち、それは３ウェイバルブ２５が下側の位置にあり、それにより上側の逆止め弁によって室４３への流入が可能になったときである。そして最後に反対の位置のときには、追加の室４３から周囲の両方の室４１，４２へと戻る流体の還流だけが可能となる。包囲されている室４３からそれぞれ周囲の室４１，４２へと容積がどちらにどれだけ流れるかは、それぞれの調節弁２１，２２の位置を通じて規定される。
【００３０】
図４には、ピストン・シリンダ・ユニット１００が図示されていない本発明の発展例が示されている。機械的な構造は図３のものに相当する。ここでも、それぞれの切換弁２１，２２，２３がアクセス開口部４１１，４２１，４３１に設けられている。３ウェイバルブ２５と、互いに反対を向く前置された両方の逆止め弁２４と、補償容積６０とを有する回路は図３に示す回路に相当する。これに加えて別の３ウェイバルブ２６が、第１の３ウェイバルブ２５と、包囲された流体室４３の切換弁２３との間に配置されている。この第２の３ウェイバルブ２６は第１の室４１に通じる液圧経路を連結または遮蔽し、図示している中央の位置にあるとき、第１の流体室４１と第３の流体室４３との間の導通と液圧的な分断を意図する。さらに、逆止め弁２４と、追加の圧力蓄積器の形態の任意選択の緩衝容積６０’とを介して第３の３ウェイバルブ２７と結合されるポンプ７０が設けられている。第３の３ウェイバルブ２７は第１の流体室４１の液圧配管に組み込まれていて、図示している中央の位置のときに導通を提供する。図示している切換位置は、図３に示す液圧構造に相当している。第２の３ウェイバルブ２６は、ポンプ７０と第１の流体室４１との間の流体配管２０を閉止し、上側の位置にあるとき、ポンプ７０と包囲された追加の流体室４３との間の接続が交差回路によって可能となる。
【００３１】
第３の３ウェイバルブ２７はポンプ７０を上側の第２の流体室４２と接続し、右側の位置にあるとき、第１の流体室４１との接続が行われる。
【００３２】
このような弁構造により、多彩な緩衝手段、蓄積手段、および作動手段を具体化することができる。屈曲運動の際にエネルギーを蓄積するために上側の弁２２が閉じられ、中央の弁２３が絞られ、下側の弁２１が開かれ、それと同時に第１の３ウェイバルブ２５が右側の位置へ、すなわち上方に向かってスライドする。他の両方の３ウェイバルブ２６，２７はそれぞれ中央の位置にとどまる。それによって第３の室４３の容積を縮小させることができ、ばね５０が応力をかけられ、運動エネルギーが位置エネルギーへと変換されて蓄積される。
【００３３】
伸展方向へエネルギーを放出するために、上側の弁２２が閉じたままに保たれ、中央の弁２３が開かれ、下側の弁２１が絞られる。第１の３ウェイバルブ２５が左側の位置へ下方に向かって移動し、それにより、流体が第１の流体室４１および場合により補償容積６０または任意選択の緩衝蓄積器６０’から、拡張していく第３の流体室４３へと流入することができる。
【００３４】
屈曲を緩衝するために、上側の弁２２が絞られ、中央の弁２３が閉じられ、下側の弁２１が開かれる。３ウェイバルブ２５，２６，２７が図示した中央の位置にくる。この位置のとき、容積流が上側の第２の室４２から下側の第１の室４１へと誘導され、流体流は上側の絞り弁２２を介して妨げられ、その他のコンポーネントは関与せず、純粋な液圧ダンパが成立する。
【００３５】
ピストンロッド３５がハウジング１０から外に繰り出される伸展運動で緩衝をするために、上側の弁２２が開き、中央の弁２３が閉じたまま保たれ、下側の弁２１が絞られ、それにより屈曲での緩衝と反対のことが惹起される。
【００３６】
屈曲方向へ能動的な力を印加するために、すなわち第１のピストン３０をハウジング１０の中へ押し込むために、上側の弁２２が開かれ、中央の弁２３が閉じられ、下側の弁２１が絞られる。３ウェイバルブ２５，２６は図示している中央の位置にあり、第３の３ウェイバルブは右方に向かってスライドし、それにより、ポンプ７０を下側の第１の流体室４１と結合するために流体配管の交差結合が生じ、それによりこの流体室が圧力で付勢される。それによって屈曲が能動的に補助される。
【００３７】
逆に能動的な伸展をするために、圧力がポンプ７０から、ピストンロッド３５と反対を向くほうのピストン３０の側にある上側の室４２へと誘導される。上側の弁２２が閉じられ、中央の弁２３が閉じられ、下側の弁２１が開かれる。第３の３ウェイバルブ２７は左側の位置にあり、それによりポンプ７０が並列配管によって上側の流体室４２と結合される。閉じている中央の弁２３に基づき、第３の室４３には容積変化が生じないので、第２のピストン３２と第１のピストン３０はいずれも下方に向かって動き、それにより伸展運動がポンプを通じて能動的に補助される。
【００３８】
伸展方向へのポンプ７０を通じた能動的なエネルギー供給に加えて、機械的に蓄積されているエネルギーのエネルギー蓄積器５０からの放出も惹起するために、上側の弁２２が閉じられ、中央の弁２３が絞られ、下側の弁が開かれる。第１の３ウェイバルブ２５は中央位置にあり、第３の３ウェイバルブ２７も同様である。第２の３ウェイバルブ２６は右側の位置にあり、それにより追加の圧力がポンプ７０から中央の流体室４３に対して及ぼされ、それによってばね５０が応力除去され、この応力除去がポンプ７０によって強化される。それにより、第１のピストン３０が下方に向かって動いて伸展運動を惹起する。
【００３９】
上側の弁２２が閉じられ、中央の弁２３が開かれ、下側の弁２１が絞られると、屈曲エネルギーを同時に蓄積しながら、屈曲に能動的な影響を及ぼすことが惹起される。第１の３ウェイバルブ２５は中央位置にあり、第３の３ウェイバルブ２７も同様である。第２の３ウェイバルブ２６は左側の位置にあり、それにより流体がポンプ７０によって第１の下側の流体室４１へと導入され、そのようにして、一方では屈曲を補助するとともに、他方では弁位置に基づいて屈曲エネルギーをエネルギー蓄積器５０に蓄積する。
【００４０】
屈曲や伸展を生じさせることなく、ポンプ７０によって機械式のエネルギー蓄積器５０を装填しようとする場合には、上側の弁２２と中央の弁２３が開き、下側の弁２１が閉じられる。第１の３ウェイバルブ２５は中央の位置で流体流を遮り、第２の弁２６は中央の位置にあり、第３の３ウェイバルブ２７は左側の位置で、ポンプ７０と上側の室４２および中央の室４３との間の結合を成立させる。第２の３ウェイバルブ２６は中央の位置にあり、それによりポンプ７０によって流体が中央の室４３へ送り込まれる。第２のピストン３２が第１のピストン３０から離れていき、第３の流体室４３の内部の容積が拡張して、ばね５０が引張の応力を受ける。
【００４１】
図５は、ＡＤユニットの断面図を弁なしで示している。ハウジング１０は実質的に円筒状に構成されるとともに、２つのピストン３０，３２が長手方向スライド可能に中で支承された内側円筒を有している。第１のピストン３０は第１の端部３５１をもって、ハウジング１０から導出されるピストンロッド３５と結合されるとともに、外側の第２の端部３５２に、たとえば補綴膝関節や矯正膝関節などへ固定するための受容部を有している。
【００４２】
第２のピストン３２も同じく外方に向かって延びるロッド３６と結合されており、第１のピストン３０の向こう側のシリンダ容積を２つの流体室４２，４３へと分割する。中央の流体室４３の中に、ばね５０が機械式のエネルギー蓄積器として配置されている。両方のピストン３０，３２が図示している位置にあるとき、これらは最大の上側位置に配置されており、すなわち第１の下側の流体室４１が最大容積を有しており、同様に第２の上側の流体室４２が最小容積を有しており、両方の可動のピストン３０，３２の間の中央の流体室の容積も同じく最大である。両方のピストン３０，３２の間には、中央の室４３が最大容積に達したときに係合して最大容積を制限する機械式の結合装置３１が配置されている。それにより、伸展運動によって、およびハウジング１０からのピストンロッド３５の引出しによって、上側の第２のピストン３２が結合装置３１を介して連行されることが可能である。それにより、ばね５０の初期応力およびこれに伴ってエネルギー蓄積を実現することができる。
【００４３】
それぞれのアクセス開口部４１１，４２１，４３１は、シリンダ１２の端部領域に、ならびに第１のピストン３０の最大位置の近傍に配置されている。ばね５０は、傾動や引っ掛かりを回避するために、中央で心棒を介して案内されている。ヘリカルスプリングまたはコイルばねを用いた実施形態の代替として、渦巻ばね、皿ばねもしくは皿ばねパッケージ、あらゆる種類の機械式のばね、空気圧式の部材、またはエラストマー構成部品としてエネルギー蓄積器が構成されていてもよく、引張ばねでも圧縮ばねでも適用することができる。
【００４４】
図６には、伸展のための緩衝をするときの切換位置が示されており、上側の弁２２が開かれ、下側の弁２１が閉じられ、中央の弁２３が閉じられている。
【００４５】
図７によると、屈曲のときには上側の弁２２が絞られ、下側の弁２１が開かれ、中央の弁２３が閉じられ、ばね５０は無効になっている。室４３からの流体交換を行うことができず、そのため、ピストン３０および３２が仮想的な剛体をなすように結合されるからである。力Ｆの作用は弁２２を介してコントロールされながら放散される。
【００４６】
図８は、伸展のときの、すなわちピストンロッド３５が繰り出されるときの、蓄積器からのエネルギーの解放を絞りとの関連で示している。上側の弁２２は閉じられ、中央の弁２３は開かれ、下側の弁２１は絞られており、上側の室４２では高い圧力が印加されており、流体流が下側の室４１により絞られながら中央の室４３の中に流れる。ピストンロッド容積に基づいて欠如する流体流は、補償容積６０から補填される。
【００４７】
図９には、流体配管の別の案内が示されている。第１の流体室４１から２つの流体配管２０が分岐し、これらが切換弁または調節弁を介してそれぞれのアクセス開口部と接続されている。屈曲運動で緩衝をするために、上側の弁２２が絞られ、中央の流体室４３のための弁２３が閉じられ、第１の下側の流体室に付属して逆止め弁２４に前置される右側の追加弁２１’も同様である。下側の流体室４１の左側の調節弁２１は開いており、それにより、屈曲運動のときに流体が上側の流体室４２から絞り弁２２を通って下側の流体室４１に流入することができ、絞り効果が上側の弁２２に生じる。
【００４８】
図１０は、図９に示すＡＤユニットの同じ機械的構造を示している。中央の流体室４３からエネルギーを放出するために、第１の弁２１が絞られる。さらに中央の流体室への第３の弁２３が開かれ、それにより流体が第１の流体室４１から中央の流体室４３の中へ流れることができる。上側の流体室４２への第２の調節弁２２は閉じられる。
【００４９】
屈曲運動のときの運動エネルギーの蓄積が実行される図１１でも、同じ弁位置が明らかとなる。第１の追加弁２１’が閉じられ、第２の弁２２も同様である。第３の弁２３は絞られており、それにより、たとえば第３の流体室４３の容積縮小だけを許容する別の逆止め弁２４によって、流体室４３の容積縮小が可能となる。前置された逆止め弁２４によって第３の流体室４３への流入が可能となる図１０に示す実施形態とは異なり、ここでは流出が可能となる。
【００５０】
図１２で伸展を緩衝するために、上側の弁２２が開かれ、中央の弁２３が閉じられ、第１の弁２１が絞られ、追加弁２１’が閉じられる。
【００５１】
図１３に示す屈曲と蓄積エネルギーの所望の放出のときには、上側の弁２２が閉じられて第１の追加弁２１’が開かれる。第１の弁２１は閉じられ、第３の弁２３は開かれ、それによりばね５０が応力除去され、ピストン３２を通じて流体を逆止め弁２４および第１の追加弁２１’を通して第１の流体室の中へ導入することができる。
【００５２】
図１４には、図１に示す基本的構造が模式的に示されている。屈曲運動中に同時に絞りをしながらエネルギーを蓄積するために、第１の弁２１が開かれ、中央の室４３への第３の弁２３が絞られ、上側の流体室４２への上側の弁２２が閉じられる。それにより、一方ではばね５０が圧縮され、他方では弁２３での絞りによって屈曲時の緩衝が惹起される。
【００５３】
図１５は、エネルギー蓄積器５０と絞りによる補助のもとでの伸展運動のときの回路を示しており、上側の弁２２が閉じられ、中央の弁２３が開かれ、部分開放された、または絞られた弁２１を通じて絞りが行われる。ばね５０を応力除去することができ、第１の室４１の縮小していく容積が絞り２１を通って中央の流体室４３の中に流れ、それによって絞られた伸展運動が実現される。
【００５４】
図１６は、開かれた第１の弁２１と、閉じられた第３の弁２３と、絞られた第２の弁２２とによる、屈曲運動のときの純粋な緩衝を示している。液圧流体が屈曲中に上側の室４２から下側の室４１の中へと流れ、第３の流体室４３の容積は変化しない。中央の弁２３が閉じられたままに保たれるからである。
【００５５】
図１７は図２の切換構造を示している。弁２５を介して、ポンプ７０を伸展運動の力補強のために利用することができる。ピストンロッド３５を介して伝達される力は、ばね力と、ポンプ圧力によって生成される力との重なり合いである。このとき上側の弁２２は閉じられ、他の両方の弁２１，２３は開かれ、弁２５は交差しない上側の位置にある。屈曲方向でポンプ７０を用いて、仮想的に結合される両方のピストン３０，３２とピストンロッド３５とをスライドさせることができる。そのために弁２３が閉じられ、上側の弁２２と下側の弁２１が開かれ、弁２５は下側の交差する位置にくる。下側のピストン３０だけをスライドさせ、それと同時にエネルギーを弾性部材５０に蓄積させるために、中央の弁２３と下側の弁２１が開かれ、上側の弁２２が遮蔽され、弁２５が下側の交差する位置にくる。
【００５６】
屈曲中と伸展中のエネルギーの蓄積と放出、ならびに屈曲方向と伸展方向での緩衝を可能にするために、３ウェイバルブの各々の切換位置で３つすべての弁２１，２２，２３が切り換えられる、図１８に示す３ウェイバルブ２５の構成が意図される。中央の位置にあるとき、ポンプ７０から来る流体が第３の中央の流体室４３に引き込まれ、第１の下側の弁２１への誘導が成立し、上側の弁２２との結合は行われない。下側の切換ブロックがポンプ７０と結合される右側の位置にあるとき、上側の弁２３は圧力流体で付勢され、下側の流体室４１は遮蔽される。上側の切換ブロックがポンプ７０と結合される左側の位置にあるとき、中央の包囲された流体室４３へのアクセスが遮蔽され、外側の両方の室４１，４２が互いに結合されて、ポンプ７０から圧力流体の付与を受けることができる。エネルギー蓄積器５０の内部での変化なしにコンパクトな構造で能動的な力を両方の方向に可能にするために、両方の外側の室４１，４２における圧力が必要であり、そのために図１８に示す液圧回路での変更が必要となる。
【００５７】
図１９には、ハウジングの中に３つのピストン３０，３２，３３が配置され、それにより全部で４つの流体室４１，４２，４３，４４が形成されるＡＤユニットの変形例が示されている。図示した実施例では、ピストンロッド３５と固定的に結合されたピストン３０が両方の他のピストン３２，３３の間に配置され、ピストン３０，３２；３０，３３の間で包囲される流体室４３，４４の中に、それぞれ少なくとも１つのエネルギー蓄積器５０がばね、空気圧クッション、またはエラストマー部材の形態で配置されている。３ウェイバルブ２５によって、２つのピストンの間に配置された容積可変の両方の室４３，４４をポンプ７０からの圧力流体で選択的に充填することができる。そのために、３ウェイバルブ２５が右側か左側かのいずれかに動かなければならない。同様に、屈曲方向と伸展方向で能動的な力を印加するために、両方の外側の室４１，４２で比較的容易に圧力を生成することができる。このようなＡＤユニットの構成により、屈曲運動でも伸展運動でもエネルギーを選択的に蓄積し、再び放出することが可能である。ポンプ７０が追加してつながれることで、エネルギーの放出時の力増強を屈曲方向と伸展方向で提供することが可能である。最後に、ばね４３および４４の平衡位置を中心として、中央のピストン３０の弾性的な振動、いわゆるバウンスを行うことができる。
【００５８】
図２０には、本発明の別の変形例が示されている。このピストン・シリンダ・ユニット１００は３つの別々のシリンダ領域に区分されていて、そのうち２つがハウジングの中に配置されている。下側のピストンロッド３５は第１のピストン３０と結合されている。第１の流体室４１は、下側のシリンダ壁とピストン３０との間にある。ピストン３０の向かい合う側に、エネルギー蓄積器５０が第２の流体室４３の中に配置されている。ばねの形態のエネルギー蓄積器５０は、一方ではピストン３０および他方では分離壁１３に支持される。分離壁１３の他方の側に、長手方向スライド可能な第２のピストン３２があり、このピストンは、第１のシリンダ１２から流体工学的に切り離された第２のシリンダ１４の中に配置されるとともに、シリンダ容積を２つの流体室４２，４４に区分する。両方の流体室４２，４４の内部にはエネルギー蓄積器が配置されていない。第２のピストン３２はピストンロッド３５を介して別個のシリンダハウジング１０’と連結され、このシリンダハウジングは、第２のピストン３２のピストンロッド３５を介して第１のハウジング１０に対してスライド可能に支承されている。第２のハウジング１０’の内部に、第３のピストン３３がスライド可能なように第３のシリンダ１５の中で支承されている。第３のシリンダ１５は他のシリンダ１２，１４から流体工学的に切り離されている。第２のハウジング１０’から、第３のピストン３３に固定された第３のピストンロッド３５が突き出して、矯正装置または補綴装置のコンポーネントに固定可能である。ピストン３３は第３のシリンダ１５を２つの流体室４５，４６に区分しており、第３のピストンロッド３５と反対を向くほうに位置する、第１のハウジング１０のほうを向く流体室４５の中に、第２のエネルギー蓄積器５０が配置されている。このように、３つのピストン３０，３２，３３が直列につながれ、２つが分離壁１３を有する共通のハウジング１０の中にあり、第３のピストンが、第１のハウジング１０に対して相対的に可動にピストンに支承された第２のハウジング１０’の中にある。両方のハウジング１０，１０’を１つのモジュールとしてまとめることができる。ピストン・シリンダ・ユニット１００の取付は、ハウジング１０，１０’から端部側で突出する両方のピストンロッド３５を介して取付部材３５２で行われる。
【００５９】
各々の流体室４１，４２，４３，４４，４５，４６は、弁２１，２１’，２２，２２’，２３，２３’を備えるアクセス開口部を有している。それぞれ可動のピストン３０，３２，３３によって分離される両方の流体室４１，４３；４２，４４；４５，４６が、流体配管２０を介して、および圧力付勢可能であってよい付属の補償容積６０を介して接続されている。弁２１，２１’，２２，２２’，２３，２３’を介して、緩衝挙動ならびにエネルギー蓄積器５０の蓄積挙動に影響を及ぼすことができる。
【００６０】
第１のピストン・シリンダ・ユニット１００と並列に、純粋なアクチュエータとして構成される第２のピストン・シリンダ・ユニット１０２が配置されている。両方のピストン・シリンダ・ユニット１００，１０２の力が重ね合わされる。ピストン３４がハウジングの中でスライド可能に支承されて、２つの流体室を相互に分離する。ポンプ７０が逆止め弁２４と２つの補償容積６０を介して、第２のピストン・シリンダ・ユニットと結合されている。３ウェイバルブ２５がポンプ７０と２つのピストン・シリンダ・ユニット１０２の流体室との間に配置されて、伸展室または屈曲室のいずれかで圧力付勢を可能にし、それにより、３ウェイバルブ２５の位置に応じて能動的な力導入が行われる。図示している中央の位置では駆動が行われず、３ウェイバルブ２５が下方に向かって移動すると伸展が行われ、３ウェイバルブ２５が上方に向かって移動すると屈曲が行われ、その際にピストンロッド３５が第２のピストン・シリンダ・ユニット１０２のハウジングの中に繰り込まれる。
【００６１】
図２０に示す本発明の変形例が図２１に示されており、ここでも同じく第２のピストン・シリンダ・ユニット１０２と第１のピストン・シリンダ・ユニット１００とを通じて能動的なアクチュエータの分離が行われている。図２０に示す実施形態とは異なり、屈曲方向でのエネルギー蓄積と、伸展方向のみでの蓄積器からのエネルギー放出とが意図される。第１のピストン・シリンダ・ユニット１００のハウジング１０が分離壁１３によって区分されて、流体工学的に分離された２つのシリンダ１２，１４が構成されている。ハウジングの両方の端部で、ピストンロッド３５がハウジング１０から突出している。ピストンロッド３５は、第１の流体室４１と第２の流体室４３を互いに分離する第１のピストン３０と結合されている。第２の流体室４３の中に、ばねの形態の機械式のエネルギー蓄積器５０が配置されている。分離壁１３の向こう側に、同じく２つの流体室４２，４４を互いに分離する第２のピストン３２が長手方向スライド可能に配置されている。弁２１，２３，２２’，２２を介して、ピストン３０，３２により分離される流体室４１，４３；４２，４４の間で流体流を制御可能である。各組の流体室に補償容積６０が付属している。図示している実施形態により、機械式のエネルギーの蓄積と緩衝、ならびにポンプ７０を通じての別個のアクチュエーティングの分離が行われる。
【００６２】
図２２は、４つの流体室４１，４２，４３，４４を有するＡＤユニットの断面図を示している。ピストンロッド３５を介して、ハウジング１０により構成されるシリンダ１２の中に第１のピストン３０が案内されている。第１のピストン３０と反対を向くほうのピストンロッド３５の端部３５２がハウジング１０から突出しており、矯正装置または補綴装置へ取り付けるための役目を果たす。第１のピストン３０は２つの流体室４１，４４を互いに分離し、流体室４４の終端部は固定された分離壁１３によってシリンダ１２の内部に構成される。第１のピストン３０と反対を向くほうの壁部１３の側に、第２のピストン３２が中でスライド可能に支承された別のシリンダ区域が構成されている。第２のピストン３２は同じく２つの流体室４２，４３を構成し、分離壁１３と第２のピストン３２の間にある流体室４３は、渦巻ばねの形態のエネルギー蓄積器５０を備えている。すべての流体室４１，４２，４３，４４が、相応の制御ユニット８０を通じて図示しない弁によりさまざまに異なる液圧回路、緩衝挙動と蓄積挙動の変更、ならびにアクチュエーティング挙動を惹起するために、アクセス開口部４１１，４２１，４３１，４４１を備えている。このユニットには補償容積６０が組み込まれており、接続部１１は補綴装置または矯正装置へ取り付けるための役目を果たす。この部材に、制御部８０のための信号を供給する力センサ９９７を組み込むことができる。さらにこのユニットは、ピストン位置を測定するために組み込まれたセンサ９９８，９９９を備えている。センサ９９８は作業ピストンの位置を測定し、そのようにして関節角度に関する推定をもたらし、センサ９９９は蓄積器ピストンの位置を測定して、蓄積されているエネルギーに関する推定をもたらす。
【００６３】
本発明によるＡＤユニットは、純粋なダンパとしても純粋なアクチュエータとしても、ダンパとアクチュエータからなる複合型としても適用することができる。純粋なアクチュエータとしての構成ではダンパが存在していなくてよく、純粋なダンパとしての構成ではアクチュエーティングまたはエネルギー蓄積が存在していなくてよい。原則として、これら３つの用途の選択肢のうち少なくとも１つが具体化されるようにＡＤユニットを構成する可能性がある。
【００６４】
本発明のさらに別の変形例が、シリンダ１２の中で長手方向に可動のピストン３０を有するＡＤユニット１００の模式図が示された図２３に示されている。図２３に示すＡＤユニットは、両方の運動方向でエネルギーを蓄積し、再び任意に放出することができる。ピストン３０がピストンロッド３５を介して、図示しない矯正装置または補綴装置と機械的に結合される。２つの流体室４１，４２がピストン３０によって互いに分離されている。これら両方の流体室４１，４２は、切換弁または調節弁２１が配置された流体配管２０を介して、互いに接続されている。特にピストンロッド３５の繰り込みと繰り出しによる、および場合により温度変動や漏れによる容積変動を補償できるようにするために、補償容積６０が流体配管２０に接続されている。調節弁２１，２２を通じて流体室４１，４２の間の容積流量を制御することができ、弁２１，２２は、好ましくはコンピュータ制御される図示しない制御装置８０を通じて調節される。
【００６５】
これに加えて第２のシリンダ１４が流体室４１，４２と流体工学的に結合されており、第２のシリンダ１４の中に別のピストン３２がスライド可能に支承されるとともに、ばね部材またはエラストマー部材の形態のエネルギー蓄積器５０を通じて流体圧に抗して予荷重をかけられる。第２のピストン３２は第２のシリンダ１４を、それぞれ流体配管と接続された２つの別の流体室４３，４４に区分する。調節弁２３，２３’が第１の流体室４１，４２からの流体配管２０の間の接続配管に配置されており、圧力付勢される流体室４３に入る、およびこれから出る流体の、特に液圧流体の流入と流出を制御する。エネルギー蓄積器５０が装填されるべきであるとき、相応の弁位置により、第１のピストン３０の運動に基づいて流体が容積変更可能な流体室４３の中へ誘導されるための用意がなされる。たとえばピストンロッド３５が繰り込まれると、ピストン３０が上方に向かって動く。下側の第１の調節弁２１が開き、それにより流体を室４４から下側の流体室４１へ流入させる。接続配管にある下側の調節弁２３’は閉じられ、接続配管にある上側の調節弁２３は開き、流体配管２０にある調節弁２２は閉じられ、それにより流体は上側の流体室４２から流体配管２０を介して、接続配管にある上側の調節弁２３を通って容積変更可能な流体室４３の中へ押し込まれ、それによってばね５０が圧縮され、それによりエネルギーが蓄積される。エネルギーレベルを維持できるようにするために、接続配管にある調節弁２３，２３’は閉じたままに保たれ、アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００を駆動のために利用しようとするときには、それぞれの調節弁２３，２３’が開かれて、第１のピストン３０およびこれに伴ってピストンロッド３５の相応のアクチュエーティングを惹起する。
【００６６】
図２３に示す本発明の変形例が図２４に示されており、そこでは図２３に示す構成に追加して、逆止め弁２４を有するポンプ７０が第２のシリンダ１４と流体工学的に結合されている。ポンプ７０を通じて、第１のピストン３０および第１のピストン３０の運動に関わりなく、エネルギー蓄積器５０の内部のエネルギーレベルを装填して、必要になったときに十分に大きいエネルギー量を提供できるようにすることが可能である。ポンプ７０はたとえば電気モータを通じて駆動することができ、コンピュータや電子制御装置と結合されていてよく、それにより、エネルギーが蓄積または放出されるべきか否か、どれだけの量でなされるべきかを制御する。屈曲と伸展を惹起するために、アクチュエータを追加的に能動的に動かすことができ、このときエネルギー蓄積器５０は直列弾性部材として作用する。
【００６７】
図２５は、肩関節を補助するためのアクチュエータ・ダンパ・ユニット１００の第１の適用例を示している。この場合、アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００は任意選択の上側部分１を、上腕マンシェットの形態の取付装置５を介して、同じく胸部シェル５の形態の取付部材５を介して患者の胸部に固定される任意選択の下側部分２と結合する。下側部分２は上側部分１と関節装置３００を介して、旋回軸３を中心として旋回可能なように結合される。上側部分１と下側部分２は矯正具の副木として構成されている。両方の取付装置５は、ピストンロッド３５とハウジング１０のための収容装置を備えており、それにより、ハウジング１０へピストンロッド３５が繰り込まれるときに、または繰り出されるときに、腕が胸部から伸ばされ、または引き寄せられる。旋回軸３と上側部分１と下側部分２とを有する関節機構３００を介しての取付装置５の結合の代替として、患者の身体を介して直接的に、すなわち骨格構造を介して力保持を行うことが可能であり、それにより、上側部分と下側部分が取付装置５によって具体化される。胸部シェル５から地面への力伝達は、利用者の身体を介して行われるか、または上体および下肢を含む矯正構造を介して外骨格に類似して行われる。
【００６８】
図２６は、アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００が肘関節を補助するために利用される用途の変形例を示している。この場合、アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００は前腕シェルの形態の第１の取付装置５を、上腕シェルまたは上腕マンシェットの形態の第２の取付装置５と結合する。ここでも矯正装置または補綴装置をアクチュエータ・ダンパ・ユニット１００と両方の取付装置５だけで構成することができ、任意選択として、関節装置３００を介して互いに結合される上側部分１と下側部分２を介して力保持を行うことができる。上側部分１と下側部分２はそれぞれ副木として構成されていてよい。図２６に示す実施形態を図２５に示す実施形態と組み合わせることも可能であり、それにより、図２５に示す補助式の肩関節に加えて補助式の肘関節も実現することができる。地面へのさらなる力導入は、図示しない別の矯正具構造や外骨格を介して行われるのが好ましい。
【００６９】
図２７は、アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００が胴体を補助するために利用される、本発明の別の変形例を示している。ハウジング１０は、第１の軸受個所を介して近位の身体シェルの形態の上側部分１と結合されるとともに、第２の軸受個所を介して腰椎の領域で遠位の身体シェルの形態の下側部分２と結合される。図示した実施例ではピストンロッド３５は上側部分１と結合されるが、これとは逆の配属も原則として想定され、可能であり、したがってピストンロッド３５が下側部分２に配置されていてもよい。さらに、背中または脊椎に沿った複数のセグメントを通じての複数のアクチュエータ・ダンパ・ユニット１００のカスケードが可能であり、場合により、アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００が２つのピストンロッドを通じて複数の関節にわたって作用するように構成されていてもよい。アクチュエータの力に対する支持部を具体化するための上側部分１と下側部分２の間の機械的結合１２０が可能であり、図面では破線によって図示されている。
【００７０】
図２８は、アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００が大腿シェル５に取り付けられている、ＨＫＡＦＯ（ｈｉｐ−ｋｎｅｅ−ａｎｋｌｅ−ｆｏｏｔ−ｏｒｔｈｏｓｅｓ骨盤帯付長下肢装具）の形態の矯正装置を示している。アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００は２つの別々のピストン３０，３２を有していて、これらがばねまたはエラストマー部材を介して互いに連結されるとともに、ピストンロッド３５，３６とそれぞれ結合されている。ピストンロッド３５，３６は、それぞれ腰部シェル６と下腿シェル７に作用する。腰部シェル６は関節を介して、関節軸３を中心として旋回可能なように大腿シェル５に支承されている。回転軸３は自然な股関節軸の高さに位置しており、旋回運動は、ハウジング１０に入る、またはこれから出る、第１のピストンロッド３５の繰り込みまたは繰り出しによって行われる。第２のピストンロッド３６は、任意選択の一体成型された脚部を有する下腿副木７に支承される。下腿副木７は関節を介して、大腿シェル５に対して相対的に旋回軸３を中心として旋回可能なように支承されている。この旋回軸３も自然な関節軸の高さに位置しており、この矯正装置は、本例では膝関節と股関節である複数の関節を横断しており、アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００は接続点１０５を介して大腿シェル５に回転可能に支承される。アクチュエータの操作に応じてピストンロッド３５，３６のそれぞれ異なる繰り込み運動と繰り出し運動が惹起され、このことが、それぞれのコンポーネント５，６，７の相互の旋回をもたらす。同様に、弁や、磁気粘性流体が使用される場合の磁場のアクチュエーティングの相応の切換によって、運動緩衝を実現することができる。複数の関節を横断するアクチュエータを有する矯正具または補綴具の原理は、これ以外の身体部位についても、特に膝関節とくるぶし関節、胴体部位、あるいは上肢の矯正装置もしくは補綴装置にも応用することができる。
【００７１】
関節横断的な矯正装置の構成の変形例が図２９に示されており、ここでは単一のアクチュエータまたは単一のアクチュエータ・ダンパ・ユニット１００に代えて、２つのアクチュエータ・ダンパ・ユニット１００が大腿シェル５に固定されている。個々のアクチュエータ・ダンパ・ユニット１００は場合により互いに液圧的に結合され、図示している腰部横断的な足装具では、第１のアクチュエータ１００は、腰部シェル６またはマンシェット６に対して相対的な大腿シェル５の運動のために自然な股関節の領域で利用され、それに対して第２のアクチュエータ１００は、大腿シェル５に対して相対的な回転ジョイント３を中心とする下腿副木７の変位による膝運動を惹起する。これら両方のアクチュエータ１００は、破線で図示している任意選択の液圧配管を介して、互いに液圧的に配線されていてよい。そのために制御装置８０または弁制御ブロックが配管に存在していてよく、弁制御ブロック８０によって、さまざまな配線態様がそれぞれのアクチュエータ１００の間でのエネルギー移転のために可能となる。このような種類の結合は、他の個所のさらに別のアクチュエータの間で、または膝や足で、もしくは両足の間などでも可能である。制御部８０はコンピュータ支援式に作動し、センサ信号を処理する。
【００７２】
図２９ｂは、旋回軸３を中心として可動なように下腿副木７に支承された足部分７１を有し、この足部分をＡＤユニット１００を介して底屈と背屈の方向へ動かすことができる、図２９の変形例を示している。下腿副木７に支承されたＡＤユニット１００は、場合により大腿シェル５に支承される制御部８０と結合される別個の制御部８０を通じて制御される。液圧流は、個々のＡＤユニット１００を通じての力伝達を可能にするために、それぞれのＡＤユニット１００の間で結合されていてよく、それにより、場合により少数のポンプまたはただ１つのポンプだけを適用することができる。図２９ｂの変形例によって足部分がアクチュエートされ、または、下腿シェル７に対して相対的な旋回に関して緩衝もしくはブロックされる。
【００７３】
図３０は、ばね蓄積器のばね５０が流体流の外部に、特に液圧流体流の外部に位置するエネルギー蓄積器５０の別案の形態を示している。そのためにピストンロッド３５は、ばねの形態のエネルギー蓄積器５０に対してシールリングを介して封止されており、それにより、ばね５０は液圧流体と接触せず、特に液圧オイルと接触しない。このことは、液圧流体と不適合である材料からエネルギー蓄積器５０ができていてもよいという利点がある。これに加えて、オイル循環路を開ける必要なしに、エネルギー蓄積器５０を容易に取り替えることができる。そのためには、調整・抑えディスク５１がハウジング１０から取り外されるだけであり、それにより、ばね５０またはエネルギー蓄積器５０を容易に取り出すことができる。ディスク５１を通じてエネルギー蓄積器５０の初期応力を変更することも可能であり、それはたとえば、このディスク５１がハウジング１０にねじ込まれている場合である。相応のねじ山が図３０に示唆されている。それぞれの流体室４２，４１の液圧がピストン３０に対して作用して、このピストンがピストンロッド３５の端部にあるプランジャを介して、ばねの形態のエネルギー蓄積器５０を圧縮する。第２の流体室４２のオイルが低圧室から開口部を介して、補償容積がある低圧循環路に入る。補償容積は、ピストンロッド３５によって押し除けられたオイル量を受容する。さまざまに異なる剛性のばねまたはエネルギー蓄積器５０を使用することで、蓄積器特性に影響を及ぼして、さまざまな患者の個別の必要性に合わせた適合化をすることができる。患者の個別的な要望に合わせたいっそうの適合化を、調整ねじまたは調整ディスク５１を通じて行うことができる。
【００７４】
図３０の変形例が図３０ｂに示されており、ここではピストン３０がエネルギー蓄積器５０によるばね力に抗してハウジング１０の中で支承される。ピストン３０はここではハウジング内壁に対して封止されており、それにより、流体は室４１からピストンを通じて直接的にばね５０を圧縮し、ピストンロッド３５、プランジャ、および下側の室４２から押し除けられる流体のための出口通路が必要なくなる。
【００７５】
図３１は、全部で３つの流体室４１，４２，４３を構成する２つのピストン３０，３２を有するアクチュエータ・ダンパ・ユニットの単独図を示している。両方のピストン３０，３２の間に、エネルギー蓄積器５０としてのばねが配置されている。液圧配管は図示していない。図示した実施形態では、それぞれの外側端部にある接続点を介して補綴構造部品または矯正構造部品に固定することができる２つのピストンロッド３５，３６が存在する。アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００のハウジング１０を接続点１０５を介して矯正構造または補綴構造に固定可能であり、それにより、図２８に示すような複数の関節を横断するアクチュエータ１００を具体化することができる。ハウジング１０とピストンロッド３５，３６のうちの一方だけが矯正構造部品または補綴構造部品に固定されれば、アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００は両方の構造部品の間のこの接続に対してのみ作用し、第２のピストンロッドはいずれの構造部品とも結合されずに、容積補償の役目だけを果たす。
【００７６】
図３２は、弁胴８２１と、ばね８２３を介して初期位置で支承される、弁胴８２１に可動に支承された切換部材８２２とを有する、圧力蓄積器のための機械式の圧力制御弁８２の模式的な断面図を示している。弁胴８２１には、流体配管と接続された、特に液圧流体などの圧力流体のための複数の接続穴８２４が配置されている。断面８５０，８５１のさまざまに異なる構成によって、切換機能におけるヒステリシスを具体化することができ、または、復帰ばねの力の効果を部分的に補償することができる。圧力制御弁８２の液圧配管が図３３に示されている。可動の切換部材８２２が圧力配管８２５を介して、圧力蓄積器５０に由来する流体圧力ｐＳで付勢される。流体圧力ｐＳは圧縮ばね８２３を補助し、切換部材８２２を図示している初期位置へと押圧する。作業圧力配管８２６を介して液圧流体が図示しないアクチュエータ・ダンパ・ユニットから圧力制御弁８２へ供給されると、切換部材８２２に作業圧力ｐＡが印加される。作業圧力ｐＡは蓄積器圧力ｐＳに抗して、かつばね８２３のばね力に抗して作用する。可動の切換部材８２２の内部には、初期位置では作業圧力側から低圧側への通過を可能にする周回する溝が配置されている。作業圧力ｐＡが蓄積器圧力ｐＳよりも大きいとき、切換部材８２２は左方に向かって変位し、それにより切換部材８２２の内部の左側の溝が、弁胴８６２の内部の左側の穴に対してアライメントされる。それにより、作業圧力側から圧力蓄積器５０へと向かう流動接続が生じ、その結果、作業流体は低圧側ｐＬに達するのではなく、圧力蓄積器５０を装填する。直接的に流体工学的な接続による還流は、逆止め弁２４によって防止される。蓄積器圧力ｐＳが大きくなりすぎると、切換部材８２２が再び右方に向かって変位し、その結果、圧力蓄積器５０のための圧力の分路なしに流体が圧力制御弁８２を通過して流れることができる。このような圧力制御弁８２は電子式の制御コストを必要とせず、外部のエネルギー供給なしに作動することができる。
【００７７】
図３４〜図３９には、本発明のさらに別の変形例が模式的に示されている。アクチュエータ・ダンパ・ユニット１００は、ハウジング１０およびその中に構成されたシリンダ１２を有していて、その中で第１のピストン３０が作業ピストンとしてスライド可能に支承されている。ピストン３０は、ハウジング１０から導出されるピストンロッド３５を介して、図示しない補綴装置もしくは矯正装置と結合されており、または少なくとも結合可能であり、同様に、ハウジングを矯正装置または補綴装置の別の部分に固定可能である。シリンダ１２の内部に２つの遮蔽壁９０が配置されていて、これらがシリンダ１２を全部で３つの室に、すなわち中央の主室と外側の２つの副室とに区分する。これらの室の内部に、それぞれ可動に支承されたピストン３０，３１，３２が支承されている。ピストンロッド３５と結合されたピストン３０は中央の室に配置されて、この主室を２つの流体室４１，４２に区分する。遮蔽壁９０により区切られた副室の中に、ばね付勢されるピストン３１，３２が配置されており、これらは図示した実施例では、それぞれの遮蔽壁９０の主室のほうを向く側に配置されている。それぞれのピストン３１，３２だけでなくシリンダ外壁にも支持されるばね５０が、ピストンロッド３５と結合された中央の作業ピストン３０と反対を向く側に配置されている。
【００７８】
遮蔽壁９０の内部には、それぞれ調節弁２１，２２と逆止め弁２４が配置されている。
【００７９】
ばねピストン３１，３２はそれぞれの副室を、液圧流体で充填可能な流体室４３，４４と、流体のない室４３’，４４’とに区分する。流体のない室４３’，４４’の内部に、図示した実施例ではばねの形態の、またはエラストマー部材の形態のエネルギー蓄積器５０が配置されている。ピストンロッド３５は、ハウジング１０から外に導出できるようにするために、ピストン３１を貫通している。
【００８０】
作業ピストン３０によって分離されている流体室４１，４２は、２つの調節弁２３，２３’と反対方向を向く逆止め弁２４とが配置された流体配管２０を介して、互いに液圧的に結合されている。同様に、流体充填された副室４３，４４も、反対方向を向く逆止め弁２４を有する流体配管を介して互いに接続されている。さらに副室４３，４４の接続配管は、第１の流体室４１，４２の間の接続配管と、両方の逆止め弁２４の間の接続配管を介して結合されている。
【００８１】
このように本実施形態は、３つの室内の３つの可動のピストン３０，３１，３２と、ばねの形態の２つのエネルギー蓄積器５０とからなる複合型である。エネルギー蓄積器５０は、ばねピストン３１，３２の外面への流体接点の外部に位置するのに対して、運動抵抗の変更または駆動装置を介しての作業ピストンの受動的な位置調節は内側に位置している。調節弁２１，２２または逆止め弁２４を介しての遮蔽壁９０の貫通部は、遮蔽壁９０そのものに配置されるか、またはハウジング１０の外部に沿って案内される相応の弁を含む通路を通じて製作されていてよい。調節弁２１，２２および逆止め弁２４を通じてばねピストン３１，３２が循環路から遮蔽され、または緩衝が惹起される。同様に、作業ピストン３０の受動的な位置調節は、ハウジング１０の外部に配置された、作業ピストン３０と平行に延びる液圧配管の２ウェイ配線によって遮断することができる。
【００８２】
外部に位置する調節弁２３，２３’によって液圧的な補償が遮断され、ばねピストン５０への貫通部だけが弁２１，２２を介して開いているケースについては、液圧液体の容積補償がばねを通じて行われる。このとき流体充填された副室４３，４４の容積は、作業ピストン３０の位置に応じて変化する。能動的な位置調節が遮断され、受動的な位置調節のみが外部に位置する弁２３，２３’，２４を介して行われるべきケースについては、容積補償に留意しなければならず、この場合、相応の調節弁２３，２３’をそれぞれ開かなければならない。
【００８３】
図３４では、ピストンロッド３５の繰り出し運動のときに、たとえば伸展のときに、作業ピストン３０が矢印方向へ動く。それにより上側の流体室４１の中の圧力が上昇し、高圧流体が第１の逆止め弁２４に抗して第１の調節弁２３を通り、矢印で示唆するように、第２の調節弁２３’を通って下側の流体室４２に流れ込む。同じく下側のエネルギー蓄積器５０が応力除去されることによってエネルギーを放出し、それによって液圧流体が下側の逆止め弁２４を通って下側の流体室４２に送り込まれる。調節弁２１，２２は閉じており、その結果、弁２３，２３’を通じて緩衝された運動が伸展方向で生じる。
【００８４】
図３５に示す運動反転が起こると、遮蔽壁９０の調節弁２１，２２は引き続き閉じており、それに対して外部に位置する液圧回路の調節弁２３，２３’は開く。ピストンロッド３５の繰り込み運動のとき、たとえば屈曲のとき、液圧流体は下側の流体室４２から高圧配管および下側の調節弁２３’、上側の調節弁２３、ならびに両方の逆止め弁２４を通り、作業ピストン３０の上側の流体室４１へもばねピストン３１の上側の流体室４３へも流れ込む。ばねピストン３１，３２の流体室４３，４４を互いに接続する、それぞれの逆止め弁２４の間の接続配管の内部の圧力に基づき、同時に、流体流が下側のばねピストン３２の流体室４４へと誘導される。上側のエネルギー蓄積器５０が、低圧側に配置されていることによって応力除去され、その結果、液圧流体が上側の流体室４３から逆止め弁２４を通って作業ピストン３０の上側の流体室４１に流入することができる。
【００８５】
図３６では、ばね弁２１，２２が開いているのに対して、外部の調節弁２３，２３’は開いている。開いているばね弁２１，２２により、二重矢印で示唆しているようなピストン３０の往復運動が可能である。副室の中のばね５０が応力除去または圧縮されるからである。外部の流動経路はブロックされており、その結果、容積交換はそれぞれ隣接する流体室４１，４３および４２，４４の間でのみ、ばね弁２１，２２および逆止め弁２４を通して可能である。
【００８６】
図３７は、それぞれの弁が図３６に準じて切り換えられているが、押圧力がピストンロッド３５に対して及ぼされ、作業ピストン３０が下方に向かって押圧される状況を示している。それに応じて高圧側は作業ピストン３０の下面に位置し、ピストンロッド３５の矢印で図示するように下方に向かって力印加がなされると、たとえば屈曲のときのようにピストンロッド３５が繰り込まれるときに下側のばね５０が縮み、上側のエネルギー蓄積器５０からの放出が生じる。図３６に示すようにこれと逆の運動のときには、すなわちピストンロッドが繰り出されるとき、もしくは伸展運動のときには、エネルギー蓄積器５０が上記とは逆に振る舞う。
【００８７】
図３８は、すべての弁２１，２２，２３，２３’が閉じた状況を示している。ピストンロッド３５に対して引張力が印加されたときにも作業ピストン３０の運動がブロックされ、図３９に示す逆の力印加についても同様のことが当てはまる。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図２９ｂ】
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【図３０】
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【図３０ｂ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【国際調査報告】
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