ОРТОПЕДИЧЕСКОЕ ДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
ORTHOPEDIC DAMPING DEVICE

Изобретение относится к ортопедическому демпфирующему устройству, содержащему подвижно установленный поршень и по меньшей мере одну имеющую стенки камеру, в которой сжимаемая среда сжимается за счет перемещения поршня в первом направлении и расширяется за счет перемещения поршня в противоположном втором направлении.
Ортопедическое демпфирующее устройство применимо, в частности, в ортезных суставах или протезных коленных суставах, однако может в принципе использоваться для улучшения характеристик пневматических демпферов.
При использовании ортопедических демпфирующих устройств, в которых применяется сжимаемая среда, среда сжимается в компрессорной камере посредством уменьшения объема камеры с помощью поршня. Поршень может быть выполнен как в виде линейно сдвигаемого поршня, так и в виде ротационного поршня. Если уменьшается прикладываемая к поршню сила, например, при изменении направления движения, то сжатая среда, например воздух, расширяется и создает противодействующую силу. В протезных или ортезных суставах это может приводить к катапультному эффекту компонентов сустава, например, в компоненте голени, что является недостатком, в частности, при больших скоростях движения.
Задачей данного изобретения является создание ортопедического демпфирующего устройства, с помощью которого обеспечивается возможность улучшенного согласования характеристик расширения и, в частности, характеристик вытяжения.
Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью ортопедического демпфирующего устройства с признаками основного пункта формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения и модификации изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, в описании и на фигурах.
В ортопедическом демпфирующем устройстве, согласно изобретению, содержащем подвижно установленный поршень и по меньшей мере одну имеющую стенки камеру, в которой сжимается сжимаемая среда за счет перемещения поршня в одном направлении и расширяется за счет перемещения поршня в противоположном втором направлении, предусмотрено, что камера соединена с выпускным каналом, что выпускной канал снабжан с запирающим элементом, что запирающий элемент опирается подвижно на основание, что основание соединено с поршнем или выполнено в виде поршня, и что запирающий элемент соединен с перемещаемой относительно основания контактной зоной. За счет этого выполнения обеспечивается возможность независимого от положения и управляемого в зависимости от направления вентилирования камеры и открывания выпускного канала в момент времени, когда больше не происходит сжатия среды и должно происходить расширение среды. За счет независимого от положения и управляемого в зависимости от направления удаления воздуха в момент времени возвращения, например, от сжатия к расширению, обеспечивается возможность, с одной стороны, использования демпфирующего и смягчающего действия за счет сжатия среды в камере и, с другой стороны, предотвращения форсированного возвратного движения, соответственно, уменьшения возвратной тенденции. Основание служит в предпочтительных вариантах выполнения в качестве управляющего элемента для запирающего элемента. В последующем под демпфирующим устройством понимается ортопедическое демпфирующее устройство, в частности, для ортезных суставов или протезных суставов, в частности, для коленных суставов. Основание может быть выполнено в виде поршня, поршневого штока, цилиндрической стенки, стенки камеры в блокировочном элементе или в виде блокировочного элемента.
В одной модификации предусмотрено, что контактная зона, с которой соединен запирающий элемент, является стенкой камеры или стенкой блокировочного элемента, которая расположена в камере или в соединенной с возможностью передачи силы или движения зоне.
Поршень может быть выполнен в виде поршня вращения или цилиндрического поршня с линейной возвратно-поступательной траекторией движения.
Выпускной канал выходит в окружающую атмосферу или во вторую камеру. При выполнении с двумя камерами возможно, что выпускной канал выходит в противоположно действующую камеру, в устройстве для сустава это камера сгибания и камера вытяжения.
В или на выпускном канале может быть расположен глушитель звука, с целью уменьшения шума выходящей среды. Это предпочтительно, в частности, в ортезах или протезах, с целью минимизации выходного шума для пользователя и для окружения.
Запирающий элемент может быть установлен с трением и скольжением на контактной зоне, так что за счет силы трения может происходить переключение запирающего элемента из состояния запирания в открытое состояние.
Выпускной канал может проходить через сам поршень, за счет чего достигается простое конструктивное решение.
Запирающий элемент может быть упруго предварительно напряжен относительно контактной зоны, за счет чего возможно, что в контактной зоне имеется остающаяся одинаковой сила контакта. Таким образом, запирающий элемент выполнен саморегулирующимся, при этом может быть предусмотрен натяжной элемент, с помощью которого можно регулировать силу трения запирающего элемента.
Запирающий элемент может быть выполнен в виде поршневого кольца и установлен в канавке для поршневого кольца, так что в одном направлении обеспечивается сжатие сжимаемой среды, в частности воздуха, в другом направлении движения за счет образования достаточного зазора и выпускного канала сжатый воздух при изменении направления движения поршня может выходить из выпускного канала.
Запирающий элемент может быть также установлен на штоке поршня или в окружающем шток поршня блокировочном элементе. Блокировочный элемент может быть расположен внутри цилиндра, в котором проходит поршень. Запирающий элемент может ограничивать соответствующие камеры. Запирающий элемент может выполнять также функцию основания. Запирающий элемент в запирающем состоянии может прилегать к окружающему выпускной канал уплотнению, при этом уплотнение может быть выполнено в виде кольца с круглым поперечным сечением, которое расположено вокруг выпускного канала и немного выступает за него, так что за счет прилегания запирающего элемента к уплотнению обеспечивается непроницаемое для воздуха запирание выпускного канала.
Вторая камера может быть расположена на противоположной первой камере стороне поршня, в которой сжимается сжимаемая среда. При таком выполнении имеется поршень двойного действия, который можно использовать для демпфирования как движения вытяжения, так и движения сгибания, или движения в первом направлении и во втором направлении. В зависимости от ориентации выпускного канала и запирающего элемента можно регулировать возвратную силу за счет расширяющейся среды. Возможно также, что обе камеры соединены с выпускным каналом и запирающим элементом для управляемого в зависимости от направления вентилирования соответствующей камеры.
Блокировочный элемент может быть установлен неподвижно в образующем камеры корпусе, например, возможно, что блокировочный элемент отделяет первую камеру от демпфирующего цилиндра двойного действия, так что в целом образуются три камеры, из которых две камеры расположены по ту сторону блокировочного элемента.
Запирающий элемент может быть соединен через переключательный элемент с поршнем, так что нет необходимости в непосредственном снабжении запирающего элемента поршнем или контактной зоной.
Запирающий элемент и/или выпускной канал могут быть установлены или выполнены с возможностью регулирования, с целью установки степени максимального вентилирования. За счет выполнения с возможностью регулирования, запирающий элемент может быть также полностью деактивирован, если быстрое вентилирование является не желательным.
В одной модификации изобретения предусмотрено, что камера в направлении конечного положения поршня выполнена конически сужающейся. За счет сужения достигается, что в зоне конечного положения расстояние между запирающим элементом и стенкой цилиндра или камерой уменьшается, так что обеспечивается улучшенный контакт между запирающим элементом и стенкой камеры, когда контактная зона является частью стенки камеры. При этом достаточна сравнительно небольшая конусность для достижения улучшения характеристик срабатывания запирающего элемента. Выполнение конически сужающейся камеры можно осуществлять посредством накаточного полирования роликами, за счет чего дополнительно достигается сглаживание и придание жесткости поверхности камеры. Конусность может быть предусмотрена по всей длине камеры или же на определенной части длины. Конусный угол может составлять между 0,2° и 1°, предпочтительно 0,5°. В качестве альтернативы коническому сужению камеры или цилиндрического отверстия в концевой зоне движения поршня возможно также и предусмотрено, что при выполнении основания в качестве штока поршня она имеет в зоне конечного положения расширение, т.е. увеличение диаметра. Если запирающий элемент или переключательный элемент прилегает снаружи к штоку поршня, то в зоне расширения повышается давление и за счет этого сила трения, что приводит к надежному выполнению переключения. Расширение может также постоянно изменяться на всем пути относительного сдвига между основанием и переключательным или запирающим элементом или лишь на некоторых участках, так что увеличение имеется лишь на определенных участках.
Основание может быть расположено неподвижно внутри камеры и за счет этого вызывать разделение камеры. Поршневой шток может также проходить через основание, соответственно, границу камеры.
Предпочтительно, вторая камера, которая соединена с возможностью прохождения текучей среды с первой камерой, выполнена в виде открытой камеры и имеет по сравнению с первой камерой меньшее внутреннее давление, когда происходит сжатие в первой камере. Противодавление, которое превышает окружающее давление, во второй камере не возникает. За счет этого возможно, что с помощью демпфирующего устройства возникает не желательное пружинное действие, например, в конце движения сгибания, на основании замкнутых объемов воздуха. И наоборот, при небольшом обратном движении, т.е. вытяжении, выпускное отверстие выпускного канала открывается с помощью запирающего элемента, так что имеющееся в первой камере избыточное давление уменьшается и предотвращается возвратное пружинное действие. Во второй камере действует предпочтительно окружающее давление.
Ниже приводится более подробное пояснение примеров выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 – разрез демпфирующего устройства;
фиг. 2 – часть демпфирующего устройства, в увеличенном масштабе;
фиг. 3 - поршень, в изометрической проекции;
фиг. 4 – поршень, согласно фиг. 3, в полупрозрачном изображении;
фиг. 5 – воздушные каналы поршня;
фиг. 6 – разрез поршня;
фиг. 7 – разрез первого варианта выполнения, в изометрической проекции;
фиг. 8 – часть запирающего элемента в закрытом положении, в увеличенном масштабе;
фиг. 9 – часть запирающего элемента, согласно фиг. 8, в открытом положении, в увеличенном масштабе;
фиг. 10 – разрез всего поршня;
фиг. 11 – разрез одного варианта выполнения изобретения;
фиг. 12 – часть поршня, согласно фиг. 11, с открытым запирающим элементом, в увеличенном масштабе;
фиг. 13 – часть поршня, согласно фиг. 12, с закрытым запирающим элементом, в увеличенном масштабе;
фиг. 14 – поршень, согласно фиг. 12 или 13, в изометрической проекции; и
фиг. 15 - вариант выполнения фиг. 11.
На фиг. 1 схематично показано в разрезе демпфирующее устройство с корпусом 100, в котором расположены с возможностью продольного движения два поршня 10. Поршни 10 соединены друг с другом с помощью поршневого штока 80 и образуют вместе с корпусом и основанием 50 две первые камеры 20, в которых сжимается находящаяся в них среда, например воздух, при направленном вниз движении. Между нижним поршнем 10 и нижней кромкой основания 50 образована вторая камера 22, которая также заполнена сжимаемой средой, и при этом при противоположном движении, т.е. при движении нижнего поршня 10 в направлении основания 50, среда сжимается. Демпфирующее устройство можно использовать, например, в протезах или ортезах, например, в протезах коленного сустава или ортезах для коленного сустава, при этом в предпочтительном состоянии установки на основании возникающих больших сил предусмотрено, что обе первые камеры 20 противодействуют сгибанию коленного сустава, в то время как вторая камера 22 противодействует вытяжению. В соответствии с этим, первую камеру 22 можно называть камерой сгибания, а вторую камеру 22 – камерой вытяжения.
Поршневой шток 80 проходит через основание 50, уплотнения 90 прилегают к поршневому штоку 80, так что обеспечивается по существу герметичное соединение, и среда не может проходить из верхней камеры 20 сгибания в камеру 22 вытяжения через основание 50. На поршне 10 расположены не изображенные уплотнения, которые также предотвращают прохождение сжатой среды вдоль наружной стенки. Таким образом, невозможно непреднамеренное прохождение газа из камеры 20 сгибания в камеру 22 вытяжения или в окружение. Над верхним поршнем 10, если предусмотрено закрывание сверху, может быть образована вторая камера 22 вытяжения.
Нижний поршень 10 и поршневой шток 80 снабжены соединительным каналом 85, так что нижняя камера 20 сгибания и верхняя камера 20 сгибания соединены друг с другом с возможностью прохождения потока. Внутри основания 50 образована исполнительная камера 55, которая может быть выполнена в виде кольцевого пространства, в котором расположен переключательный элемент 75. Переключательный элемент 75 с помощью элемента 78 скольжения и трения, который может быть выполнен, например, в виде кольца с круглым поперечным сечением, установлен с возможностью трения на поршневом штоке 80. Исполнительная камера 55 имеет такие размеры, что переключательный элемент 75 может перемещаться по определенному пути переключения. Путь переключения обозначен двойной стрелкой.
Внутри основания 50 расположен запирающий элемент 40 в виде переключательного клапана, который через выпускной канал 30 соединен с исполнительной камерой 55. Из камеры 20 сгибания воздух при открытом запирающем элементе 40 может выходить в исполнительную камеру 55 и оттуда через другой выпускной канал 30 через глушитель 35 звука в окружение. Демпфирующее устройство, согласно фиг. 1, сжимает при движении вниз поршня 10 за счет уменьшения объемов камер 20 сгибания сжимаемую среду, при этом на основании соединительного канала 85 происходит выравнивания давления между обеими камерами 20 сгибания. На основании ориентации запирающего элемента 40 в виде обратного клапана, воздух не может выходить из верхней камеры 20 сгибания через выпускной канал 30. На основании трения между переключательным элементом 75 и поршневым штоком 80, например, на основании кольцевого уплотнения 78 круглого поперечного сечения, переключательный элемент 75 сдвигается к нижней границе исполнительной камеры 55, при этом прерывается возможное соединение переключательного элемента 75 с запирающим элементом 40. На основании высокого сжатия внутри камер 20 сгибания, при изменении на обратное направления движения сустава, т.е. при вытяжении, участвующие в движении компоненты сустава проявляют тенденцию к быстрому движению вперед или к очень быстрому разгибанию и продолжению движения, что может приводить к не желательному выполнению движения. При изменении направления движения поршня 10 и тем самым поршневого штока 80, переключательный элемент 75 перемещается в направлении движения вытяжения, что обозначено двойной стрелкой. С помощью управляющего элемента, например, болта, при движении вверх переключательного элемента 75 открывается обратный клапан запирающего элемента 40, так что сжимаемая среда внутри камер 20 сгибания выходит из выпускных каналов 30 в окружение через глушитель 35 звука. Запирающий элемент 40 удерживается открытым так долго, пока переключательный элемент 75 находится в положении переключения, например, на верхнем конце исполнительной камеры 55. При новом изменении направления движения, т.е. при дополнительном сгибании, переключательный элемент 75 выходит из зацепления с запирающим элементом 40, и камерные объемы внутри камер 20 сгибания снова закрываются, так что достигается эффективное демпфирование сгибания на основании пневматического сжатия.
Таким образом, переключательный элемент 75 через контактную зону 60, которая соответствует по существу длине хода поршневого штока 80, связан с запирающим элементом 40.
В показанном на фиг. 1 примере выполнения переключательный элемент 75 нажимает на толкатель 37, который на фиг. 1 выступает сверху в исполнительную камеру 55. Толкатель 37 установлен подвижно и при поднимании переключательного элемента 75 сдвигается в основание 50 и тем самым открывает запирающий элемент 40.
На фиг. 2 показан вариант выполнения изобретения, в котором показана часть демпфирующего устройства в увеличенном масштабе. Поршень 10 установлен с возможностью движения туда и обратно внутри корпус 100 вдоль стенки 15 цилиндра. На окружности поршня образована канавка 14, в которой расположено поршневое кольцо в качестве запирающего элемента 40. Канавка 14 для поршневого кольца несколько шире поршневого кольца, так что поршневое кольцо 40 в качестве запирающего элемента имеет небольшой зазор в направлении перемещения поршня 10. Возможность относительного движения обозначена двойной стрелкой. Между наружной окружностью поршня 10 и стенкой 15 цилиндра имеется небольшой зазор, который изображен преувеличенно на фиг. 2. Поршневое кольцо 40 расширяется радиально наружу и прилегает подвижно к стенке 15. Стенка 15 образует одновременно контактную зону между запирающим элементом 40 и поршнем 10, который снова выполнен в качестве опоры для запирающего элемента 40. Внутри поршня 10 выполнен выпускной канал 30, который ориентирован по существу перпендикулярно стенке 15 цилиндра. Вокруг выхода выпускного канала 30 в зоне ориентированной перпендикулярно стенке 15 стенки канавки расположено уплотнение 34, например, в виде кольца круглого поперечного сечения. При движении вверх поршня 10, поршневое кольцо 40 внутри канавки 14 на основании трения отжимается в направлении противоположной уплотнению 34 боковой стенке, так что открывается щель между камерой 20 и выпускным каналом 30. Сжимаемая среда может проходить между стенкой 15, наружным диаметром поршня 10 и щелью между поршневым кольцом 40 и канавкой 14 в выпускной канал 30 и оттуда, например, через поршневой шток, выходить в окружение. При изменении направления движения, например, в начале движения сгибания, поршень 10 перемещается вниз, на основании трения поршневого кольца 40 этот действующий в качестве запирающего элемента конструктивный элемент прижимается к уплотнению 34, так что выпускной канал 30 закрывается. Во время движения сгибания камера 20 сгибания остается закрытой, так что среда сжимается. На основании конструкции обеспечивается возможность достижения независимого от нагрузки, управляемого в зависимости от направления вентилирования камеры 20 сгибания или камер 20 сгибания.
На фиг. 3 показан поршень 10 с поршневым кольцом 40 на наружной окружности. Поршневое кольцо 40 лежит в канавке 14, над поршневым кольцом 40 расположено другое уплотнительное кольцо 17, с целью уплотнения камеры сгибания от непреднамеренного вентилирования. В зоне размещения поршневого штока предусмотрены два глушителя 35 звука для выпускных каналов.
На фиг. 4 поршень 10 показан частично прозрачным. Верхнее уплотнительное кольцо 17 удалено, поршневое кольцо 40 в качестве запирающего элемента лежит в канавке. Можно видеть, что выпускные каналы 30 образованы внутри поршня 10 с помощью поперечных отверстий, которые проходят радиально наружу. Выпускные каналы 30 закрыты пробками 32. Внутри канавки 14 расположено уплотнение 34 на верхней боковой стенке канавки для поршневого кольца. Через выпускные каналы 30 воздух попадает из камеры сгибания через глушители 35 звука в окружающую атмосферу. Напротив уплотнению 34 расположен натяжной элемент 45 для запирающего элемента 40, с помощью которого возможно создание и сохранение радиального напряжения, так что в течение длительного времени обеспечивается постоянная сила прижимания.
На фиг. 5 показан поршень 10 в полупрозрачном виде без уплотнительного кольца 17 и без запирающего элемента 40. Показаны канавка 14 для поршневого кольца, а также расположенная выше выемка для уплотнительного кольца 17. Внутри канавки 14 в нижней боковой стенке предусмотрено отверстие, которое выполнено по технологическим соображениям, с целью обеспечения прямоугольного прохождения выпускных каналов 30 и соединения с отверстием в одной из боковых стенок канавки 14 для поршневого кольца. Эти выпускные каналы 30 показаны затемненными.
На фиг. 6 поршень 10 показан в разрезе, так что видны запирающий элемент 40, уплотнение 34 вокруг выходного отверстия в одной боковой стенке канавки 14 для поршневого кольца. Пробка 32 закрывает выпускной канал 30 радиально снаружи, выполненное внутри выпускного канала 30 поперечное отверстие ведет к глушителю 35 звука и выпускает сжатый воздух в окружение при изменении направления движения поршня 10. Показан также натяжной элемент 45 в зоне наружной стенки поршня 10 для радиального расширения запирающего элемента 40. Натяжной элемент 45 может быть снабжен исполнительным элементом 46, с помощью которого обеспечивается возможность юстировки натяжного элемента 45. В качестве альтернативного решения или дополнительно к этому, исполнительный элемент 46 может использоваться также в качестве поддержки позиционирования, с помощью которой достигается защита натяжного элемента 45 от поворота вокруг продольной оси цилиндра. При этом исполнительный элемент 46 может быть выполнен в виде отдельного конструктивного элемента, который расположен в предусмотренной для этого выемке или щели и входит в выемку или углубление на натяжном элементе 45 и тем самым предотвращает поворот. В качестве альтернативного решения, исполнительный элемент 46 может быть для этого неподвижно соединен с натяжным элементом 45 и входить в углубление, отверстие или выемку, с целью предотвращения поворота натяжного элемента 45.
На фиг. 7 показан поршень, согласно фиг. 3-6, в качестве верхнего окончания демпфирующего устройства с корпусом 100. Поршень 10 перемещается, например, с помощью поршневого штока, который соединен с верхним компонентом сустава, вдоль продольного прохождения поршневого штока 80 в цилиндре корпуса 100. Если поршень 10 вместе с поршневым штоком 80 перемещается вниз, т.е. в направлении основания 50, то воздух внутри камеры 20 сгибания сжимается. На основании трения запирающего элемента 40 с наружной стенкой цилиндра, запирающий элемент перемещается в направлении уплотнения 34, выпускные каналы 30 закрываются, и воздух не может выходить из глушителя 35 звука в окружение. Уплотнительное кольцо 17 обеспечивает дополнительную герметизацию камеры 20 сгибания. Если начинается движение в обратном направлении, т.е. вытяжение, то поршень 10 перемещается вверх, запирающий элемент 40 отжимается в направлении нижней стенки канавки для поршневого кольца, и канал 30 открывается. Воздух может выходить из камеры 20 сгибания через отверстия внутри поршня мимо уплотнения 34 в окружение. Камера вытяжения имеет также выпускной канал 130 и глушитель 135 звука, через которые во время движения вытяжения воздух может выходить из камеры 22 вытяжения в окружение. Возможно также, что воздух может попадать через перепускной клапан 150 из окружения или из камеры 22 вытяжения управляемым образом в камеру 20 сгибания, например, когда при прерывании движения вытяжения происходит полное удаление воздуха из камеры 20 сгибания, а затем происходит вытяжение для предотвращения возникновения пониженного давления внутри камеры 20 сгибания. Для этого между камерой 20 сгибания и камерой 22 вытяжения расположен отдельный выпускной канал 140, в котором может быть позиционирован не изображенный на фиг. 7 дополнительный глушитель 145 звука. Перепускной клапан 150 предпочтительно выполнен также в качестве обратного клапана. Предусмотрено также, что воздух из камеры 20 сгибания направляется в камеру 22 вытяжения, когда необходимо удалять воздух из камер 20 сгибания и подавать воздух в камеру 22 вытяжения.
На фиг. 8 показано в увеличенном масштабе положение запирающего элемента 40 во время движения сгибания. Можно хорошо видеть, что запирающий элемент 40 в виде поршневого кольца прилегает к уплотнению 34 и герметично закрывает выпускной канал 30.
На фиг. 9 показано положение запирающего элемента 40 во время движения вытяжения, щель между запирающим элементом 40 и верхней стенкой канавки для поршневого кольца, за счет чего обеспечивается проницаемость из камеры сгибания в выпускной канал 30.
На фиг. 10 показан в разрезе натяжной элемент 45 с исполнительным элементом 46, который вызывает прижимание поршневого кольца 40, соответственно, запирающего элемента 40 к стенке цилиндра. С помощью натяжного элемента 45 и исполнительного элемента 46 можно управлять силой трения между запирающим элементом 40 и контактной зоной, т.е. стенкой цилиндра демпфирующего устройства. Чем больше предварительное напряжение и радиальное расширение запирающего элемента, тем больше трение и тем точнее реагирует запирающий элемент на изменение направления. Наряду с установкой трения, с помощью натяжного элемента 45 одновременно достигается компенсация износа.
Как указывалось выше, натяжной элемент 46 может иметься также в варианте выполнения без возможности регулирования. В этом случае он служит лишь в качестве элемента позиционирования, с помощью которого предотвращается поворот натяжного элемента 46 вокруг продольной оси поршня 10.
На фиг. 11 показано в разрезе все демпфирующее устройство, в котором расположены две камеры 20 сгибания и одна камера 20 вытяжения. Обе камеры 20 сгибания соединены друг с другом через поршневой шток 80 и соединительный канал 85. Конструкция поршня 10, который закрывает верхнюю камеру 20 сгибания, показана детально на фиг. 12 и 13 и соответствует по существу конструкции, согласно фиг. 3-10. При движении поршня 10 вниз в направлении нижней границы камеры в обеих камерах 20 сгибания сжимается воздух, одновременно с помощью запирающего элемента 40 закрывается выпускной канал 30. При изменении направления движения запирающий элемент 40 на основании трения остается на стенке цилиндра, пока нижняя боковая стенка канавки 14 поршневого кольца не сдвинет запирающий элемент 40 вверх. За счет перемещения внутри канавки 14 для поршневого кольца открывается выпускной канал 30, и сжатый воздух может выходить мимо запирающего элемента через выпускной канал 30 и глушитель 35 звука в окружение. Не контролируемый выход предотвращается верхним уплотнительным кольцом 17.
На фиг. 12 показана конструкция поршня 10 в разрезе и в увеличенном масштабе. Поршень 10 находится в положении вытяжения, т.е. запирающий элемент 40 не прилегает к уплотнительному кольцу 34, так что воздух может выходить из камеры 20 сгибания мимо поршневого кольца 40, например, в зоне отверстия 36 для выпускного канала 30, в верхней боковой стенке канавки для поршневого кольца в выпускной канал 30. Из выпускного канала 30 воздух попадает через глушитель 35 звука в окружение.
На фиг. 13 показан поршень, согласно фиг. 12, в положении сгибания, запирающий элемент 40 прилегает с герметизацией к уплотнительному кольцу 34, выпускной канал 30 закрыт относительно камеры 20 сгибания, и в демпфирующем устройстве может происходить желаемое сжатие воздуха в камере сгибания.
На фиг. 14 показан в изометрической проекции и в увеличенном масштабе поршень 10 с уплотнительным кольцом 17 с запирающим элементом 40 и расширенным натяжным элементом 45.
В указанных выше примерах выполнения всегда удалялся воздух из верхней камеры 20 сгибания. Естественно, возможно также дополнительно или в качестве альтернативы этому удаление воздуха из нижней камеры 20 сгибания. В этом случае выпускной канал 30 проходит в виде второго отверстия через поршневой шток 80, так что тем самым обеспечивается удаление воздуха в атмосферу. Естественно, что аналогичным образом можно вентилировать также камеру вытяжения.
С помощью натяжного элемента 45 можно, в частности, лучше и надежнее позиционировать запирающий элемент 40. В одном конкретном варианте выполнения предусмотрено введение натяжного элемента 45 с овальным поперечным сечением в предусмотренную для этого овальную выемку в зоне щели поршневого кольца. Таким образом, предотвращается не только поворот, но и скручивание поршневого кольца.
На фиг. 15 показан вариант фиг. 11, в котором в качестве примера камера 20, соответственно, цилиндр, в котором перемещается поршень 10 в продольном направлении, имеет в показанном примере выполнения коническое расширение вверх, так что при движении сгибания протезного коленного сустава, постоянно имеющаяся щель между поршнем 10 и стенкой камеры становится все меньше. В показанном примере выполнения конусный угол α составляет примерно 1°, но в принципе конусность может быть другой. Конусный угол α выбран так, что как в верхней, так и в нижней точке изменения направления движения поршня обеспечивается, с одной стороны, возможность сдвига внутри камеры 20 и, с другой стороны, достаточная герметизация с помощью уплотнительного кольца. Запирающий элемент 40 скользит на внутренней стороне камеры 20 и прижимается с помощью радиально действующего натяжного элемента к стенке камеры. При увеличивающемся сгибании и движении поршня 10 вниз повышается давление запирающего элемента 40 на внутреннюю стенку на основании уменьшающейся щели между поршнем 10 и стенкой камеры, что приводит к тому, что происходит повышенное трение и тем самым обеспечивается улучшенное переключение запирающего элемента в концевой зоне хода. Если происходит изменение направления движения, то на основании более высокой силы прижимания запирающий элемент 40 лучше прижимается к стенке камеры, так что надежно открывается выпускной канал 30. Наряду с показанным равномерным коническим сужением в направлении сгибания, т.е. в направлении нижней точки изменения направления движения, возможно также создание различных уровней силы прижимания с помощью ступенчатой конической формы. Так, возможно предусмотрение в верхней зоне, т.е. в зоне максимального вытяжения, цилиндрической или почти цилиндрической формы камеры 20, в то время как приблизительно с середины ходя движения может быть предусмотрено увеличивающееся сужение или увеличение конусного угла α, с целью обеспечения, с одной стороны, легкой подвижности при небольшом сгибании и, с другой стороны, улучшенной надежности переключения при большом сгибании или максимальном сгибании. В варианте выполнения, согласно фиг. 1, поршневой шток 80 снабжен различными диаметрами, при этом поршневой шток 80 имеет увеличивающееся вверх поперечное сечение, предпочтительно коническое расширение, так что переключательный элемент 75 при увеличивающемся сгибании сустава и при перемещении поршня 10 вниз с увеличивающимся напряжением прилегает снаружи к поршневому штоку 80. Коническое расширение поршневого штока 80 может быть выполнено лишь в некоторых зонах, предпочтительно в зоне конечного положения поршня 10, расширение также не должно быть выполнено с постоянным подъемом, конусность может изменяться в зоне перемещения.
На фиг. 15 показано, что поршневой шток 80 проходит через натяжной элемент, который отделяет друг от друга обе камеры 20. Нижняя камера 20 соединена с верхней камерой 20 через продольное отверстие и поперечное отверстие в поршневом штоке 80, так что вентилирование верхней камеры 20 во вторую камеру 22 или в свободное окружение одновременно вызывает также вентилирование нижней камеры 20. За счет вентилирования при разгрузке предотвращается упругая отдача в конце фазы сгибания.
За счет открывания выпускного канала при изменении направления движения обеспечивается возможность передачи избыточного давления в первой камере 20 в окружение, соответственно, во вторую камеру 22, так что сжатый при сгибании воздух выпускается в окружающую атмосферу, так что происходит полное выравнивание давления.