特許 7052028 ばね装置および油圧アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-01

(45)【発行日】2022-04-11

(54)【発明の名称】ばね装置および油圧アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   F16F 1/12 20060101AFI20220404BHJP

【ＦＩ】

F16F1/12 Z

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020522916

(86)(22)【出願日】2018-09-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-01-28

(86)【国際出願番号】 EP2018075085

(87)【国際公開番号】W WO2019091642

(87)【国際公開日】2019-05-16

【審査請求日】2021-09-14

(31)【優先権主張番号】102017126396.9

(32)【優先日】2017-11-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】506153712

【氏名又は名称】オットー・ボック・ヘルスケア・プロダクツ・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100219542

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 郁治

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】ハルトル、ステファン

【審査官】鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２１３４２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００１－１１６０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１２１０８３２２（ＤＥ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２００６００９５１０（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ １／００－ ６／００

Ｆ１６Ｂ ４３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２つの波形座金（１１，１２，１３）と、前記波形座金（１１，１２，１３）の間に配置された少なくとも１つのばね座金（２０）とを有するばね装置において、前記波形座金（１１，１２，１３）が互いに回動可能に支承され、前記ばね座金（２０）は無負荷状態で平坦であり、２つの堅牢な波形座金（１１，１２，１３）の間に配置され、
少なくとも１つの前記波形座金（１１，１２，１３）は形状接合部材（３０，３０’）を介して調節装置（４０）と連結されることを特徴とする、ばね装置。

【請求項2】

複数のばね座金（２０）がばね座金スタック（２１）として前記波形座金（１１，１２，１３）の間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のばね装置。

【請求項3】

端部側に配置された波形座金（１１，１３）は前記ばね座金（２０）と反対を向くほうの側（１１１，１３１）で平坦に構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のばね装置。

【請求項4】

２つの前記ばね座金（２０）の間に、前記ばね座金（２０）のほうを向く両方の側（１２１，１２２）で波形に構成された波形座金（１２）が配置されることを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載のばね装置。

【請求項5】

前記波形座金（１１，１２，１３）と前記ばね座金（２０）はそれぞれ中央の切欠き（１１５，１２５，１３５；２５）を有し、中央案内部（５０）に支承されることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか１項に記載のばね装置。

【請求項6】

前記形状接合部材（３０）は切欠き、突起、ピン、段部、非円形、または噛合部として構成されることを特徴とする、請求項１から５のうちいずれか１項に記載のばね装置。

【請求項7】

前記調節装置（４０）は前記波形座金（１１，１２，１３）を少なくとも部分的に取り囲み、または前記波形座金（１１，１２，１３）の内部に配置されることを特徴とする、請求項１から５のうちいずれか１項に記載のばね装置。

【請求項8】

前記調節装置（４０）はモータで駆動されることを特徴とする、請求項１から７のうちいずれか１項に記載のばね装置。

【請求項9】

前記調節装置（４０）は駆動される歯車または駆動されるウォーム（４２）と連結された噛合部（４１）を有することを特徴とする、請求項８に記載のばね装置。

【請求項10】

すべての前記波形座金（１１，１２，１３）が同じ数の波と同じ波形状を有することを特徴とする、請求項１から９のうちいずれか１項に記載のばね装置。

【請求項11】

前記ばね装置は互いに変位可能な２つのエンドピース（２，３）の間に配置されることを特徴とする、請求項１から１０のうちいずれか１項に記載のばね装置。

【請求項12】

前記波形座金（１１，１３）は前記中央案内部（５０）および／または前記エンドピース（２，３）のうちの１つに相対回転不能に支承されることを特徴とする、請求項５を引用する請求項１１に記載のばね装置。

【請求項13】

前記エンドピース（２，３）は入れ子運動可能なように互いに固定されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のばね装置。

【請求項14】

前記エンドピース（２，３）は前記中央案内部（５０）を介して互いに結合されることを特徴とする、請求項５を引用する請求項１１から１３のいずれか１項に記載のばね装置。

【請求項15】

前記エンドピース（２，３）と少なくとも１つの前記波形座金（１１，１３）との間にばね部材（６０）が配置されることを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか１項に記載のばね装置。

【請求項16】

前記波形座金（１１，１２，１３）は少なくとも２つの最高部および２つの最低部を有する正弦波形、三角形、台形、または長方形の形状を有することを特徴とする、請求項１から１５のうちいずれか１項に記載のばね装置。

【請求項17】

請求項１から１６のうちいずれか１項に記載のばね装置（１）を有する油圧アクチュエータ（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも２つの波形座金と、波形座金の間に配置された少なくとも１つのばね座金とを有するばね装置に関し、ならびに、このようなばね装置を有する油圧アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

機械エネルギーを蓄えるためのエネルギー蓄積器は多様に構成され得る。油圧式や空気圧式のエネルギー蓄積器のほか、弾性変形を通じてエネルギーが蓄えられる機械式のエネルギー蓄積器が存在する。このようなエネルギーを放出するために変形復帰が行われ、すなわち、これは弾性変形または可逆的な変形である。このようなエネルギー蓄積器は、多彩な仕方で構成され得る機械式のばねである。エラストマー部材のほか、プラスチックばね、繊維強化プラスチックからなるばね、金属ばねなどを機械式のエネルギー蓄積のために利用することができる。このようなばねの多用される設計形態は、板ばね、渦巻ばねまたはつる巻きばね、もしくはコイルばねである。

【0003】

ばね装置は、特にコイルばねにおいては、初期ばね長を変更することで調整することができる。

【0004】

特に、運動中にエネルギー回収をするためのシステムを有する、矯正具や補装具などの整形外科工学装置では、限られた設計スペースしか利用することができず、エネルギー回収システムにおいて蓄積器ばねを、保存されるべきエネルギー量ないし放出されるべきエネルギー量の面から、そのつどの動作状態や要求事項に合わせて適合化するのが難しいという問題がある。そのため、そのつどの利用目的やそれぞれの患者について適合化して選択されなければならない、調整可能ではない蓄積器ばねが多く用いられている。

【発明の概要】

【0005】

したがって本発明の課題は、少ない設計容積しか必要とせず、そのつどの利用目的に合わせて調整可能であるばね装置、およびこのようなばね装置を有する油圧アクチュエータを提供することにある。考えられるさまざまな利用目的としては、特に、患者の観点からの個別化ならびに機械の変化する動作状態に合わせた適合化であり、それにより、制御工学の分野での所要または所望の適合化を実行することができる。

【0006】

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ばね装置によって解決され、および、副請求項の構成要件を有する油圧アクチュエータ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】

少なくとも２つの波形座金を有する本発明のばね装置は、２つの波形座金の間に少なくとも１つのばね座金が配置され、波形座金は互いに回動可能なように支承されることを意図する。少なくとも１つのばね座金が間に配置された両方の波形座金が回動可能に配置されることで、そのつどの利用目的に合わせた無段階の適合化を行うことができる。一方の波形座金を他方の波形座金に対して相対的に回動させることで、ばね装置の行程を調整することができる。互いに向かい合う波形座金のそれぞれの最高部すなわち隆起部が、これらが直接的に互いに向かい合う位置にあるとき、ばね座金は両方の最高部の間に直接存在するが、両方の波形座金が互いに近づく軸方向の相対運動は可能でない。それに応じて、好ましくは平坦な、特に金属のばね座金として構成されるばね座金は、弾性変形することができない。むしろ、無視することができる材料圧縮だけが、互いに向かい合う最高部の領域で行われる。このように、ばねユニットの有効なばねストロークはゼロに等しい。両方のばね座金が互いに回動して、最高部が最低部に向かい合うようになると、すなわち隆起部が凹部に向かい合うようになると、軸方向への、すなわち各波形座金が互いに近づく方向への、最大変位が可能となる。それにより、これらの波形座金の間に配置された１つのばね座金または複数のばね座金の最大の変形が可能となり、それによって最大のエネルギー量を蓄えることができる。両方の波形座金の相互の回動可能性によって、機械式のばね装置による剛性と初期応力とに関わるこれらの限界設定の間で、ばね装置の無段階の調節が与えられる。特に軸方向でのわずかな設計容積しか必要なく、これに加えて油圧システムで、特に油圧ダンパや油圧式の操作装置などの油圧アクチュエータで、このようなばね装置が利用されることで、追加の補償容積が必要になることがない。

【0008】

本発明の発展例は、複数のばね座金がばね座金スタックとして２つの波形座金の間に配置されることを意図する。複数のばね座金が相前後して配列されることで、および、複数のばね座金が１つのばね座金スタックにまとめられることで、ばね座金を追加したり取り外すことによって、所望のばね剛性に合わせた、または蓄積および放出されるべき所望のエネルギー量に合わせた、簡易な適合化を実現することができる。たとえばそれにより、油圧アクチュエータを有する整形外科工学システムを使用する患者に合わせた適合化を、さまざまに異なる活動レベルやさまざまに異なる体重分類に合わせて行うことができる。

【0009】

本発明の発展例では、端部側に配置された波形座金が、ばね座金と反対を向く側で平坦に構成されることが意図される。すなわち波形座金は、側面図で見て上面と下面に正弦波の推移を有する波形状を有することができるのが好ましい。できる限り少ない設計容積を具体化できるようにするため、および、ばね圧を受け部へ均等に導出できるようにするために、端部側に配置される波形座金では、ばね座金に割り当てられている表面だけが波形に構成される。裏面は平坦に構成され、それにより、向かい合う側で凹部として構成される隆起部の領域で、線形だけではない全面的な当接が存在する。２つの波形座金とその間に配置された１つのばね座金またはその間に配置されたばね座金スタックだけの場合には、両方の波形座金は互いに反対を向く側で平坦に構成される。

【0010】

２つを超える波形座金を有する実施形態では、２つのばね座金または２つのばね座金スタックの間に、ばね座金のほうを向く両方の側で波形に構成された波形座金が配置されることが意図されるのが好ましい。ばね座金が間に配置された複数の波形座金が相前後して配列されることで、最大の行程だけでなく、最大限蓄えられるべきエネルギー量も調整することが可能である。多くの波形座金が相前後して配置されるほど、最大の行程および最大限蓄えられるべきエネルギー量も大きくなる。端部側に配置された２つの波形座金の間に配置される波形座金は波形に構成されるのが好ましく、それにより、それぞれの最高部が１つの平面に位置するようにされる。それぞれの最高部がある平面は互いに平行に構成されるのが好ましく、すなわち、１つの波形座金の表面の最高部と裏面の最高部がそれぞれ１つの平面に位置し、これらの平面が互いに平行に向くのが好ましい。波形座金のすべての最高部すなわち隆起部が、隣接する波形座金において最高部が互いに直接的に向かい合うように互いにアライメントされているとき、ばね装置の最大長さが達成されるが、ばね作用を実現することはできず、それは、波形座金の相互の相対変位を軸方向で行うことができないからである。隣接する波形座金の最高部と最低部が相互に揃うように波形座金が互いにアライメントされているとき、軸方向に最大の変位を行うことができ、そのようにして最大のエネルギー量を蓄積、放出することができる。

【0011】

波形座金は一次成形、平坦なばね座金の材料剥離加工、または二次成形によって製作することができる。波形座金は堅牢な、特に高剛性の材料、たとえば鋼材やその他の形状安定的な金属、あるいはたとえば繊維強化プラスチックなどで製作されるのが好ましい。

【0012】

波形座金と、少なくとも１つのばね座金もしくは全部のばね座金とは、１つの態様ではそれぞれ中央の切欠きを有し、本発明の１つの発展例では中央案内部に支承される。このように、１つのばね座金または複数のばね座金と、波形座金とがいずれもリングワッシャとして構成される。中央案内部への配置によって、波形座金の互いに近づく、または互いに離れる軸方向変位を案内することが可能であり、それにより線形の運動を確実に実行することができ、側方への回避運動が起こることがあり得ない。中央切欠きは好ましくは円形であり、または、少なくとも波形座金の相互の回動を許容する。そのために中央切欠きは、たとえば形状接合部材、または面取り、または突起を有するように、円形の構成とは別様に構成されていてよく、それは、必要である場合または望ましい場合に、中央案内部に対して相対的な複数の波形座金の、または少なくとも１つの波形座金の、回り止めを保証するためである。

【0013】

少なくとも１つの波形座金は、波形座金の相互の回動を可能にするために、形状接合部材を介して調節装置と連結されていてよい。形状接合部材は、突起または切欠きとして、特に固定ピンとして、またはピンを収容するための穴として、または係合部材として構成されていてよく、同様に、回転対称でなく構成された内側輪郭または外側輪郭が形状接合部材として作用することも可能である。たとえば波形座金の外側輪郭は面取りを有することができ、または多角形の形状を有することができ、このとき調節装置はこれに対応する面取り、輪郭、または相応の突起を有し、それにより、調節装置が回転軸を中心として回動したときに波形座金が連行されて、相対回転不能に支承された、または別の方向へ回動する第２の波形座金に対して相対的に、回転軸を中心として動く。中央案内部を中心として支承がなされる場合、形状接合部材は、または波形座金との調節装置の形状接合式の連結は、中央の切欠きを介して行うことができ、たとえば、中央の切欠きに対応する形状付与がなされた中央案内部の非円形の構成を介して行うことができる。波形座金が端部側または端面側に配置されているケースについては、このことは、それぞれのばね座金と反対のほうを向く端面に作用する、特に波形座金の外側の端面に作用する形状接合結合を介して可能であり、それにより、それぞれ他の波形座金に対して相対的な回動が可能となる。１つの形状接合部材または複数の形状接合部材は、切欠き、突起、ピン、段部、非円形、または噛合部として構成されていてよい。原則として、波形座金に両側で波形の形状付与がなされている場合、調節装置の対応する波形を介して、波形座金と調節装置との形状接合式の連結が行われるという選択肢がある。１つの形状接合部材または複数の形状接合部材を介しての固定の別案として、少なくとも１つの波形座金を摩擦接合式または物質接合式に、たとえばクランプや接着によって、調節装置と連結することができる。力伝達部材を介しての調節も可能であり、意図される。

【0014】

調節装置は波形座金を少なくとも部分的に取り囲むことができ、または、少なくとも部分的に調節装置の内部に配置されていてよい。たとえば調節装置は、波形座金の外部に配置されてこれを取り囲むスリーブを有することができ、それにより、回動に加えて同時に調節装置による軸方向での案内が提供される。波形座金に円周で配置される外側の調節装置の代替または補足として、調節装置が波形座金の内部でそれぞれの切欠きに配置されていてもよく、それは、そこで長軸または回転軸を中心とする回動を可能にするためである。複数の調節装置が存在し、たとえば波形座金を取り囲む外側の調節装置と、中央切欠きに配置される内側の調節装置とが存在するという選択肢もあり、これらが反対方向に反応することができ、それにより２つの波形座金が、これら両方の波形座金が反対方向へ回動することによって相互に回動する。

【0015】

調節装置は、たとえば矯正具や補装具などの整形外科工学装置において、ばねストローク、剛性、および保存または放出されるべきエネルギー量の適合化を使用中に行えるようにするために、モータで、特に電気モータで駆動されるのが好ましい。モータは制御装置を通じて一方または他方の方向へ駆動可能であり、それにより、ただ１つのモータによって、ばねストロークの長さおよび保存されるべきエネルギーの拡大と縮小を両方とも行えるという利点がある。１つのモータによって複数の調節装置を駆動することもでき、たとえば伝動装置を介して２つの波形座金の反対向きの調節運動を惹起することができる。制御装置は整形外科工学装置に配置されたセンサと接続されていてよく、それにより、ばね装置の使用中にさまざまに異なる要求事項に反応することができる。センサにより判定された値が制御装置で評価され、そこに格納されているプログラムや基準と比較されて、調節信号へと二次処理され、この調節信号が、一方または他方の方向へ波形座金相互の位置の調節を行うためにモータに供給される。

【0016】

調節装置は、駆動される歯車または駆動されるウォームと連結された噛合部を有することができ、それによって非常に細かい調整が可能である。これに加えて、このような駆動は実証済みであり、伝動装置を介して、そのつどの要求事項に合わせて容易に適合化することができる。

【0017】

１つの発展例では、一方では調和のとれた調節を可能にし、他方では波形座金の低コストな製造を可能にするために、すべての波形座金が同じ数の波と同じ波形状とを有することが意図される。正弦波形またはその変形例としての波形状の構成のほか、三角形、台形、または長方形も本発明に基づく波形状である。

【0018】

ばね装置は、互いに変位可能な２つのエンドピースの間に配置されるのが好ましく、これらのエンドピースは、ばね装置に弾性的に初期応力をかけるために、ないしは、ばね装置によって印加されるばね力に抗して変位を惹起できるようにするために、互いに近づくように変位可能である。

【0019】

少なくとも１つの波形座金はエンドピースの表面または内部に支承されていてよく、特に相対回転不能に支承されていてよく、それにより、ばねストロークとばね剛性を調整できるようにするために、他の１つの波形座金を回動させるだけでよい。複数のエンドピースに、または少なくとも１つのエンドピースに接続装置が、すなわち他のコンポーネントにばね装置を固定するための装置が、構成もしくは配置されていてよく、それにより、組付可能化が完了した構成部品としてばね装置を出荷することができる。１つのエンドピースまたは複数のエンドピースは、１つの波形座金または複数の波形座金の回転運動に対して相対回転不能なように、それぞれのコンポーネントに固定可能である。同様にエンドピースは、油圧ユニットで作動液により付勢可能であるピストンとして構成されていてよい。

【0020】

少なくとも１つの波形座金は、中央案内部に、および／またはエンドピースのうちの１つに、相対回転不能に支承されていてよい。エンドピースは互いに入れ子運動可能なように固定されるのが好ましく、それにより、互いに近づく軸方向への相対運動が可能である。この変位方向は、実質的に、波形座金の回転軸の長手方向に相当する。

【0021】

エンドピースは中央案内部を介して互いに結合されていてよいのが好ましく、中央案内部は同時に区切りストッパを構成し、それにより、両方のエンドピースが互いに分断され得なくなる。中央案内部の長さを通じてばね初期応力を調整し、もしくはばね装置の最大伸長を変更することが可能である。そのために中央案内部は、たとえばねじ山を介して、長さ変更可能なように構成される。

【0022】

エンドピースと少なくとも１つの波形座金との間には、エネルギー蓄積能力の高い比較的大きいばねストロークを提供するために、特にコイルばねやつる巻きばねなどの別のばね部材が配置されていてよい。つる巻きばねやコイルばねからなるばね部材の別案として、ばね部材は、エンドピースと、端面側または端部側の波形座金との間に配置されるエラストマー素材から製作されていてよい。

【0023】

波形座金は、少なくとも２つの最高部と２つの最低部とを有する正弦波の形状を有するのが好ましく、正弦波の形状は、ばね座金またはばね座金スタックに向かい合う少なくとも１つの側に構成される。ちょうど２つの最高部と最低部が存在していると、対称の構成によって傾動防止性が与えられる。同様に、その場合に最大のばねストロークも具体化可能である。

【0024】

本発明は、上に説明したばね装置を有する油圧アクチュエータも同じく対象とする。このようなばね装置と油圧アクチュエータとの組み合わせを通じて、可変のエネルギー蓄積および油圧システムへのエネルギー放出を行うことが可能である。油圧システムは、特に、矯正具や補装具などの整形外科工学装置の一部である。このような構成により、ばね装置を有するリニアアクチュエータの同軸式のソリューションを、簡易なスケーリング可能性のもとで保証することが可能である。初期応力を調整可能なばね装置を油圧アクチュエータに統合可能であり、２つの波形座金とこれらの間に配置される少なくとも１つのばね座金とを有するばね装置を使用することによって、追加の補償容積が必要になることがない。

【0025】

次に、本発明の実施例について添付の図面を参照しながら詳しく説明する。図面は次のものを示す。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】追加のばね部材を有するばね装置を剛直位置で示す単独図である。

【図2】図１の構造をリリース位置で示す図である。

【図3】図１の構造を中間位置で示す図である。

【図4】調節装置を有するばね装置を示す斜視図である。

【図5】図４の断面図である。

【図6】ばね装置の分解図である。

【図7】ばね部材とともに示す図６の図面である。

【図8】ばね装置が組み付けられた油圧アクチュエータを示す断面図である。

【図9】矯正具でのばね装置の適用例である。

【図10】補装具でのばね装置の適用例である。

【図11】ばね力に対するばねストロークを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１は、直列に配置されたばね部材６０と組み合わされたばね装置１を単独図として示している。このばね装置１は、図示した実施例では、端部側の２つの波形座金１１，１３と、これらの間で中央に配置された波形座金１２とで成り立っている。すべての波形座金１１，１２，１３が形状安定的な材料でできていて高剛性に製作されており、それにより、軸方向荷重が生じたときに波形座金１１，１２，１３の内部で変形が生じず、もしくは些細な変形しか生じない。２つの波形座金１１，１２；１２，１３の間に、無負荷状態のとき平坦に構成されたそれぞれ３つのばね座金２０がある。それぞれ３つのばね座金２０が、ばね座金スタック２１を構成する。蓄えられるべきエネルギー量すなわちばね剛性を変更するために、さまざまに異なる個数のばね座金２０が２つの波形座金１１，１２，１３の間に配置されていてよい。端部側の両方の波形座金１１，１３は、波形輪郭が付与されていない平坦な裏面１１１，１３１を有している。平坦な面１１１，１３１に向かい合う波形座金１１，１３の面には、正弦波形に構成されて２つの最高部と２つの最低部とを有する波形の輪郭が構成されており、この輪郭は対称に構成されている。中央の波形座金１２は上面１２１にも下面１２２にも波形輪郭を有しており、すべての波形輪郭が互いに対応するように構成されており、それにより、それぞれの最低部が、隣接する波形座金１１，１２，１３の最低部に対してアライメントされれば、各波形座金１１，１２，１３の間には中間スペースが存在せず、もしくはほぼ存在しない。各波形座金１１，１２，１３の間に配置されたばね座金２０またはばね座金スタック２１を通じて、波形座金１１，１２，１３が相互に間隔をおくように保たれる。図示した剛直位置では、２つの隣接する、すなわち軸方向で相前後して配置された波形座金１１，１２，１３の最低部と最高部がそれぞれ互いに向かい合うように割り当てられており、それにより、ばね座金２０またはばね座金スタック２１のために波形座金１１，１２，１３の間でばねストロークを利用することができない。端部側の波形座金１１，１３から印加される軸方向力は、支持点を介して中央の波形座金１２へとさらに伝えられるが、ばね座金２０が弾性変形することはできない。

【0028】

中央の波形座金１２の半径方向の円周には、ピンを中に挿入することができる切欠きの形態の形状接合部材３０が構成されている。この形状接合部材３０を介して、係合部材との関連で、中央の波形座金１２を両方の他の波形座金１１，１３に対して相対的に回動させることが可能である。それにより、ばね装置１によって及ぼすことができる可能なばねストロークを調整することが可能である。図示した位置にあるとき、ばね座金２０に対する弾性作用は可能ではないが、それは、上側の波形座金１１の最高部が中央の波形座金１２の上側の最高部に向かい合っているからである。同様に下側の波形座金１３の最高部は、図示した向きのとき、波形座金１２の下方を向く最高部すなわち最低部に直接的に向かい合い、それにより、それぞれ向かい合う最高部の間には自由なばねストロークがない。端部側の波形座金１１，１３は、半径方向に作用するロック部を通じて、または平坦な端面１３１，１１１に係合する制動部材もしくは固定部材を通じて、相対回転不能に支承されるのが好ましい。

【0029】

図２に示す図面では、端部側の波形座金１１，１３が同じ位置のままで、中央の波形座金１２が、ばね装置１の長手方向に沿った軸を中心として９０°だけ回動しており、このことは形状接合部材３０の変化した位置によって明らかとなる。このような９０°の回転により、すべての波形座金１１，１２，１３のそれぞれの波形輪郭が互いに対応するようにアライメントされ、それにより、それぞれの向かい合う表面の輪郭形状が互いに呼応するようになっている。波形座金１１，１２，１３は、これらの間に配置されたばね座金２０ないしばね座金パッケージ２１によってのみ、相互間隔をおくように保たれる。そして、端部側の波形座金１１，１３の端面１１１，１３１に向かう方向に軸方向力が印加されて、これらを互いに近づくように変位させると、それぞれの波形座金１１，１２，１３の間のばね座金パッケージ２１のばね座金２０が弾性変形し、それに対して、波形座金１１，１２，１３は実質的に変形しないまま保たれる。波形座金１１，１２，１３がこのような相互の位置にあるとき、ばね装置１を通じて最大のばねストロークと最大のエネルギー蓄積量を実現可能である。コイルばねまたはつる巻きばねの形態のばね部材６０は追加の機械式のエネルギー蓄積器としての役目を果たし、ばね装置１に対して直列につながれる。

【0030】

図３には、図１および２に示す両方の極位置の間の中間図が示されており、中央の波形座金１２が、図１および２に示す両方の極位置のほぼ中央にある。最大限可能なばねストロークは、２つの波形座金１１，１２，１３の間のそれぞれ最短のストロークであり、すなわち、ばね座金２０またはばね座金パッケージ２１の支持個所と、隣接する波形座金輪郭との間で軸方向に可能なストロークである。そしてばね装置の最大の変位ストロークすなわちばねストロークは、図３に示すような自由間隔ａの合計からなる。

【0031】

図４には、ばね装置１がコイルばねまたはつる巻きばね６０とともに、２つのエンドピース２，３の間に配置されて組み付けられた状態で示されている。ばね装置１は、スリーブとして構成されてばね座金２０と波形座金１１，１２，１３をいずれも取り囲む調節装置４０の内部にある。スリーブ４０の内部にスリット４３が構成されていて、このスリットに、図５に示すように、ピンすなわち形状接合部材３０’が係合する。このピン３０’が中央の波形座金１２にある形状接合部材３０に挿入されて、スリーブとともに調節装置４０が回動することを通じて、波形座金１１，１２，１３の互いに相対的な相対回動を可能にする。両方のエンドピース２，３は、波形座金１１，１２，１３とばね座金２０をばね部材６０と統合されるように保つ。エンドピース２，３の間には、ばね座金２０と波形座金１１，１２，１３の内部で切欠きに挿通される、周りにコイルばね６０が延びる中央案内部５０が配置されている。

【0032】

左側のエンドピース２は、これを油圧ユニットに取り付けるために外面にねじ山を有しており、これと向かい合うエンドピース３は油圧ピストンとして構成されていて、図示した実施例では第１のエンドピース２に近づくように、エンドピース２に対して相対的に変位することができる。

【0033】

調節装置４０の外面には噛合部４１が構成されていて、モータで駆動されるウォーム４２がこれに係合する。図示しないモータの駆動装置を通じて、ウォーム４２を２つの回転方向へ駆動することができる。ウォーム４２の駆動方向に応じて、調節装置４０を一方または他方の方向へ、中央案内部５０の長手方向を中心として回動させることができる。図５に示すピン３０’が、スリーブ状の調節装置４０を介して形状接合式に連行されて、中央の波形座金１２が、相対回転不能に保持された外側の両方の波形座金１１，１３に対して相対的に回動する。

【0034】

図５には、第１のエンドピース２のほうを向く波形座金１３が平坦な端面１３１に２つの切欠き１３３を有し、その中に、エンドピース２に固定された２つのピン２３が突入している様子を見ることができる。それにより、中央の波形座金１２に対して相対的な端面側の波形座金１３の回動が可能となり、ウォーム４２が駆動されたとき、調節装置４０が不動のエンドピース２に対して相対的に回動したときに、エンドピース２に対する回動は防止される。

【0035】

さらに図５には、中央案内部５０が２部分で構成され、互いにスライド可能な２つの管部材５１，５２を有し、それにより両方のエンドピース２，３が互いに変位可能である様子を見ることができる。このように、中央案内部５０は入れ子運動可能なように構成される。図５に同じく見ることができるように、ピン３０’は中央の波形座金１２の半径方向外方を向く切欠き３０に係合し、スリーブ状の調節装置４０のスリット４３を介して形状接合式に連行される。

【0036】

図６には、ばね装置１の個別部品が分解図として示されている。それぞれ３つのばね座金２０が１つのばね座金スタック２１にまとめられて、２つの波形座金１１，１２，１３の間に配置される。

【0037】

端部側の波形座金１１，１３はそれぞれの平坦な端面１１１，１３１に切欠き１１３ないし１３３を有していて、これらの切欠きに、エンドピース２，３に対して相対的な回転を防止するために、たとえばピン２３などの形状接合部材が係合することができる。中央の波形座金１２にのみ半径方向を向く穴３０が構成されていて、この穴が、相対回転不能に支承された両方の外側の波形座金１１，１３に対する中央の波形座金１２の相対回動を可能にするために、形状接合部材３０’の係合を可能にする。端部側の波形座金１１，１３の互いに向かい合う端面１１２，１３２のそれぞれの表面輪郭は互いに対応しており、同様に、中央の波形座金１２のそれぞれの表面１２３，１２２における輪郭も、これらのほうを向く表面１１２，１３２の輪郭に対応している。それぞれ表面には２つの最高部と２つの最低部が存在し、中央の波形座金１２は両側に波形のある座金として構成され、それに対して、端部側の波形座金１１，１３は端面１１２，１３２にのみ波形輪郭を有しており、したがって半分の波形座金とみなすことができる。

【0038】

ばね座金２０にも波形座金１１，１２，１３にも、図示した実施例では円形に構成された中央切欠き１１５，１２５，１３５，２５が構成されている。少なくとも中央の波形座金１２の外側円周における、および同様に切欠き１２５の内側円周における円形の構成を通じて、中央切欠き５０を中心とする回転を行うことが可能である。

【0039】

端部側の波形座金１１，１３の穴１１３，１３３を介しての端面側での固定に代えて、たとえば中央切欠き５０での半径方向を向く固定を行うこともでき、それは、たとえば管状の部材５２の面取りを有する非円形の構成と、それぞれの波形座金１１，１３のこれに対応する非円形の中央切欠き１１５とによる。

【0040】

図７には、軸方向で前置されるコイルばねの形態のばね部材６０とともに、図６のばね装置が示されている。

【0041】

図８は、ハウジング５を有し、その中で油圧ピストン４がピストンロッド６を介して軸方向にスライド可能に支承された油圧ダンパの形態の油圧アクチュエータ１０を示している。ハウジング５の内部に第１のエンドピース２が雄ねじを介してねじ込まれており、ばね装置１の第２のエンドピース３は、外側円周に配置されたシール部材を有する可動のピストンとして構成されている。液圧アクチュエータ１０は電子式の制御装置７を有しており、これを通じてバルブを開閉することができる。

【0042】

同様に制御装置７を通じて、調節装置４０の外側噛合部４１に係合するウォーム４２のための図示しない駆動装置を作動化または不作動化することができる。端部側の左側の波形座金１３は、ピン２３を介してエンドピース２に相対回転不能に支承されている。軸方向で第１のばねスタック２１、中央の波形座金１２、第２のばねスタック２１、および第２の端部側の波形座金１１が後続する。ピストンロッド６が第２のエンドピース２に向かう方向に変位すると、作動液が油圧通路を介して第２のエンドピース３に向かう方向へ右に向かって押圧される。油圧が、平坦な側面１１１に支持されるとともに、たとえば形状接合式の連結を通じて波形座金１１を介して同じくスリーブ状の調節装置４０に相対回転不能に支承されていたばね部材６０を圧縮する。ばね部材６０により軸方向力が及ぼされ、この軸方向力が第２の端部側の波形座金１３に向かう方向に作用する。波形座金１１，１２，１３が図１に示す相互の位置にあるとき、ばね座金２０は波形座金１１，１２，１３の間でばねストロークを利用することができず、それにより、唯一のエネルギー蓄積装置はコイルばね６０であることになる。別のエネルギー蓄積量が必要になると、図示しない駆動装置が作動化されて、ウォーム４２が噛合部４１に係合し、調節装置４０をたとえば９０°だけ図２の位置に達するまで回転させる。そして、追加のばねストロークと追加のばね力ないしエネルギー蓄積量が提供される。

【0043】

図１および２に示す両方の極位置の間でいかなる位置でも占めることができ、それにより、ゼロと最大のばねストロークとの間で、いかなるばねストロークでも調整可能である。

【0044】

模式的に示唆するばね装置１が矯正具の外面に配置されている図９に、ばね装置１あるいは図８の油圧アクチュエータの考えられる構造が示されている。調節可能なばね装置１は、腰ベルトまたは腰ソケットと大腿フレームとの間、ならびに大腿フレームと、３部分からなる矯正具の下腿部との間に構成される。図示している矯正具は足部を有する下腿部を有しており、足部は下腿部とリンク式に結合されるのではない。原則として、ばね装置１を足の裏と下腿部との間に、これらが互いにリンク式に結合される場合に配置することも可能である。

【0045】

本発明の１つの態様は、図１０に示すように、補装具へのばね装置１の配置を意図する。２つのばね装置１または油圧アクチュエータが人工足部と下腿部との間で、または下腿部と大腿部との間で人工膝関節に配置されていてよい。人工足部と下腿管との間のばね装置１は、下腿管に沿って人工膝関節に向かう方向に軸方向荷重が生じたとき、調整可能なエネルギー蓄積を可能にする。下腿部と人工膝関節との間に配置されるばね装置１は、たとえば屈曲中に運動エネルギーを蓄積するため、および伸長中に放出するための役目を果たす。

【0046】

ばね力Ｎに対するばねストロークＡのグラフが図１１に示されており、このグラフでは、波形座金１１，１２，１３の相互の調節によって、保存されるべきばね力を最大のばねストロークと同様に調節できることがわかる。

【0047】

ばね装置１の長さを変えることなく、ばね装置１の剛性を変更することができる。同様に、蓄えられるべき、およびこれに伴って放出されるべきエネルギー量を、無段階に変更することができる。ウォーム４２を通じてのモータ式の調節のほか、レバーや、調節可能な波形座金へのその他のアクセス部を通じての手動での調節も行うことができる。両側に波形輪郭を有する複数の波形座金と、これらの間に位置するばね座金とを相前後して配列することで、最大のばねストロークおよび蓄えられるべきエネルギー量に関する変更を容易に行うことができる。回動可能に支承された波形座金は、各々の組み合わせを作動化させるため、部分的に作動化するため、および不作動化されたばね座金２０またはばねスタック２１を調整できるようにするために、個別に調整可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 少なくとも２つの波形座金（１１，１２，１３）と、前記波形座金（１１，１２，１３）の間に配置された少なくとも１つのばね座金（２０）とを有するばね装置において、前記波形座金（１１，１２，１３）が互いに回動可能に支承されているばね装置。
［２］ 複数のばね座金（２０）がばね座金スタック（２１）として前記波形座金（１１，１２，１３）の間に配置されることを特徴とする、［１］に記載のばね装置。
［３］ 端部側に配置された波形座金（１１，１３）は前記ばね座金（２０）と反対を向くほうの側（１１１，１３１）で平坦に構成されることを特徴とする、［１］または［２］に記載のばね装置。
［４］ ２つの前記ばね座金（２０）の間に、前記ばね座金（２０）のほうを向く両方の側（１２１，１２２）で波形に構成された波形座金（１２）が配置されることを特徴とする、［１］から［３］のうちいずれか１項に記載のばね装置。
［５］ 前記波形座金（１１，１２，１３）と前記ばね座金（２０）はそれぞれ中央の切欠き（１１５，１２５，１３５；２５）を有し、中央案内部（５０）に支承されることを特徴とする、［１］から［４］のうちいずれか１項に記載のばね装置。
［６］ 少なくとも１つの前記波形座金（１１，１２，１３）は形状接合部材（３０，３０’）を介して調節装置（４０）と連結されることを特徴とする、［１］から［５］のうちいずれか１項に記載のばね装置。
［７］ 前記形状接合部材（３０）は切欠き、突起、ピン、段部、非円形、または噛合部として構成されることを特徴とする、［６］に記載のばね装置。
［８］ 前記調節装置（４０）は前記波形座金（１１，１２，１３）を少なくとも部分的に取り囲み、または前記波形座金（１１，１２，１３）の内部に配置されることを特徴とする、［６］に記載のばね装置。
［９］ 前記調節装置（４０）はモータで駆動されることを特徴とする、［６］または［８］に記載のばね装置。
［１０］ 前記調節装置（４０）は駆動される歯車または駆動されるウォーム（４２）と連結された噛合部（４１）を有することを特徴とする、［９］に記載のばね装置。
［１１］ すべての前記波形座金（１１，１２，１３）が同じ数の波と同じ波形状を有することを特徴とする、［１］から［１０］のうちいずれか１項に記載のばね装置。
［１２］ 互いに変位可能な２つのエンドピース（２，３）の間に配置されることを特徴とする、［１］から［１１］のうちいずれか１項に記載のばね装置。
［１３］ 前記波形座金（１１，１３）は前記中央案内部（５０）および／または前記エンドピース（２，３）のうちの１つに相対回転不能に支承されることを特徴とする、［５］または［１２］に記載のばね装置。
［１４］ 前記エンドピース（２，３）は入れ子運動可能なように互いに固定されることを特徴とする、［１２］または［１３］に記載のばね装置。
［１５］ 前記エンドピース（２，３）は前記中央案内部（５０）を介して互いに結合されることを特徴とする、［５］を引用する［１２］から［１４］のいずれか１項に記載のばね装置。
［１６］ 前記エンドピース（２，３）と少なくとも１つの前記波形座金（１１，１３）との間にばね部材（６０）が配置されることを特徴とする、［１２］から［１５］のいずれか１項に記載のばね装置。
［１７］ 前記波形座金（１１，１２，１３）は少なくとも２つの最高部および２つの最低部を有する正弦波形、三角形、台形、または長方形の形状を有することを特徴とする、［１］から［１６］のうちいずれか１項に記載のばね装置。
［１８］ ［１］から［１７］のうちいずれか１項に記載のばね装置（１）を有する油圧アクチュエータ（１０）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】