特許 7579316 外骨格継手および外骨格継手用液圧ロック装置

(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】2024-10-29

(45)【発行日】2024-11-07

(54)【発明の名称】外骨格継手および外骨格継手用液圧ロック装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/26 20060101AFI20241030BHJP

【ＦＩ】

F15B15/26

【請求項の数】 12

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022194403

(22)【出願日】2022-12-05

(65)【公開番号】P2023121718

(43)【公開日】2023-08-31

【審査請求日】2022-12-05

(31)【優先権主張番号】10 2022 201 764.1

(32)【優先日】2022-02-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】518097316

【氏名又は名称】ハーヴェー ハイドローリック エスイー

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】ハート， クリスチャン

(72)【発明者】

【氏名】ウェーバー， ジュリアン

(72)【発明者】

【氏名】マルクス， シュテフェン

【審査官】高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３０７０７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３５８０５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－００６３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４６５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４９－００９４３４（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】実開昭５９－０９６４０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特表２０２０－５３３１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－００９２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００５１５２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２９２３６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２０－５００５６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｈ １／００－５／００

Ａ６１Ｈ ９９／００

Ｆ１５Ｂ １１／００－１１／２２

Ｆ１５Ｂ １５／００－１５／２８

Ｆ１５Ｂ ２１／１４－２１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

伸縮可能な液圧シリンダ（１２）とタンク（１６）と切替弁（２０）とを備えた外骨格継手（５０）の為の液圧ロック装置（１０）であって、
前記液圧シリンダ（１２）は管路設備（１４）を介して前記タンク（１６）に接続され、前記切替弁（２０）は前記管路設備（１４）内に配置され、
前記切替弁（２０）は、解除位置（ＦＳ）と遮断位置（ＳＳ）との間で切替可能であり、
前記液圧シリンダ（１２）は、前記切替弁（２０）の解除位置（ＦＳ）で伸縮可能であり、前記切替弁（２０）は、前記液圧シリンダ（１２）が前記遮断位置（ＳＳ）で後退することを防止し、
前記液圧ロック装置（１０）は、ハウジング（１８）を有し、前記液圧シリンダは、プランジャシリンダハウジング（２２）と、前記プランジャシリンダハウジング（２２）内に移動可能に配置されたプランジャピストン（２４）とを有するプランジャシリンダ（１２）であって、
前記プランジャシリンダ（１２）は、前記ハウジング（１８）内部に完全に配置され、
前記液圧シリンダ（１２）は、プランジャハウジング（２２）と、前記プランジャハウジング（２２）内に移動可能に配置されたプランジャピストン（２４）として機能するピストンロッドとを有するプランジャシリンダ（１２）であることを特徴とする、液圧ロック装置（１０）。

【請求項2】

前記液圧ロック装置（１０）は回転シャフト（３４）およびレバー（４０）を有し、前記ハウジング（１８）には、第１の回転軸（Ｄ１）を中心として回転シャフト（３４）が回転可能に装着され、前記ハウジング（１８）には、第２の回転軸（Ｄ２）を中心としてプランジャシリンダハウジング（２２）が回転可能に装着されており、
前記レバー（４０）は、シャフト結合部分（４２）とピストン結合部分（４４）とを備え、前記シャフト結合部分（４２）は、前記回転シャフト（３４）に回転不能に接続され、前記ピストン結合部分（４４）は、前記プランジャピストン（２４）に回転可能に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の液圧ロック装置（１０）。

【請求項3】

前記回転シャフト（３４）は、第１の端部位置（ＥＰ１）と第２の端部位置（ＥＰ２）との間で回転可能であり、
前記第１の端部位置（ＥＰ１）と前記第２の端部位置（ＥＰ２）との間に死点位置が置かれ、
前記プランジャピストン（２４）は、前記第１の端部位置（ＥＰ１）で伸長され、前記回転シャフト（３４）の回転に伴って前記死点位置に入り、前記回転シャフト（３４）の回転に伴って前記死点位置から前記第２の端部位置（ＥＰ２）に伸長することを特徴とする、請求項２に記載の液圧ロック装置（１０）。

【請求項4】

前記切替弁（２０）は、前記遮断位置（ＳＳ）で作用する逆止弁（２８）を有し、前記逆止弁（２８）は、前記タンク（１６）から前記プランジャシリンダ（１２）への流れ方向に開口していることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の液圧ロック装置（１０）。

【請求項5】

前記プランジャシリンダ（１２）は、前記タンク（１６）から前記プランジャシリンダ（１２）への流れ方向に開口する逆止弁（２８）を有していることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の液圧ロック装置（１０）。

【請求項6】

前記プランジャピストン（２４）は、前記逆止弁（２８）を備えていることを特徴とする、請求項５に記載の液圧ロック装置（１０）。

【請求項7】

前記プランジャピストン（２４）と前記プランジャシリンダハウジング（２２）は、プランジャ室（２６）を画定し、前記プランジャ室（２６）は、圧力リリーフ弁（３２）を介して前記タンク（１６）に接続されていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の液圧ロック装置（１０）。

【請求項8】

前記液圧ロック装置（１０）は、圧力リリーフ弁（３２）を備え、
前記プランジャピストン（２４）と前記プランジャシリンダハウジング（２２）は、可変容積プランジャ室（２６）を画定し、前記プランジャ室（２６）は、前記圧力リリーフ弁（３２）を介して前記タンク（１６）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の液圧ロック装置（１０）。

【請求項9】

前記ハウジング（１８）は、前記タンク（１６）を形成し、前記プランジャシリンダ（１２）は、前記タンク（１６）内部に配置されていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項又は８に記載の液圧ロック装置（１０）。

【請求項10】

前記ハウジング（１８）は、前記タンク（１６）を形成し、前記プランジャシリンダ（１２）は、前記タンク（１６）内部に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の液圧ロック装置（１０）。

【請求項11】

請求項１～３、８、１０のいずれか一項に記載の液圧ロック装置（１０）を備える外骨格継手（５０）。

【請求項12】

前記外骨格継手（５０）は、前記ハウジング（１８）に配置された第１の受け部（５２）と、前記ハウジング（１８）に四節リンク機構（５８）を介して移動可能に装着された第２の受け部（５６）とを有することを特徴とする、請求項９に記載の外骨格継手（５０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外骨格継手の液圧ロック装置及びかかる液圧ロック装置を有する外骨格継手に関する。

【0002】

外骨格継手は、外骨格の一部を関節式に接合するために使用される。このような外骨格は、外部支持構造として機能し、たとえば、人のエネルギー要求を低減するために、身体的ストレスを低減するために、または医学的リハビリテーション療法の一部として、人のための負荷支持装置として通常使用される。また、無重力のために使用されない筋肉群を特異的に訓練するために、宇宙滞在中の訓練装置として使用することも考えられる。

【0003】

好ましくは、外骨格は、人間の下の四肢に使用され、これらの四肢は、立脚相の間、地面に対して体重を支え、遊脚相の間、自由に移動する。換言すれば、公知の外骨格は、人間の使用者の脚部に対して外部支持構造を提供するものであり、その場合、使用者の立脚相時に、使用者が運搬すべき重量（たとえば、バックパック）が外骨格によって地面に対して支持される。遊脚相、すなわち脚部の運動中は、支持は提供されない。代わりに、自由な運動がここで提供される。

【0004】

この目的のために、使用される外骨格継手は、遊脚相中に使用者の筋力によって可能な限り少ない摩擦で移動することができ、立脚相中にロックされることが必要である。このような外骨格継手は、たとえば、外骨格膝継手であってもよい。

【0005】

液圧ロック装置は、外骨格継手を遮断するために通常使用される。これらの液圧ロック装置は、通常、伸縮可能な液圧シリンダと、タンクと、切替弁とを有している。液圧シリンダは、伸縮することによって外骨格継手の運動に追従し、液圧シリンダが液圧的に遮断されることによって外骨格継手を遮断するために設けられている。

【0006】

この目的のために、液圧シリンダは管路設備を介してタンクに接続され、切替弁は管路設備内に配置される。切替弁は、解除位置と遮断位置との間で切り替えることができる。切替弁の解除位置では、液圧シリンダは自由に移動可能である。したがって、遊脚相の間、切替弁は解除位置にあり、液圧シリンダは、内または外に移動することによって外骨格継手の回転に追従することができる。立脚相では、液圧シリンダとタンクとの接続が遮断されるように切替弁が遮断位置に切り替えられる。たとえば、立脚相又は遊脚相を検出するために、加速センサ、接触センサ又は圧力センサさえも設けることができる。

【0007】

図１は、外骨格継手に使用される公知の従来技術の液圧ロック装置１００の液圧循環路図を示す。液圧ロック装置１００は、差動シリンダ１０２として構成された液圧シリンダを備えており、液圧シリンダは、管路設備１０４を介してアキュムレータ１０６として構成されたタンクに接続されている。差動シリンダ１０２は、シリンダハウジング１０８と、シリンダハウジング１０８内に移動可能に配置されたピストン１１０とを備えている。ピストン１１０は、ピストン室１１２をロッド室１１４から分離する。管路設備１０４は、ピストン室１１２に接続された第１の分岐１１６を含む。管路設備１０４の第２の分岐１１８は、ロッド室１１４に接続される。第１の分岐１１６には、解除位置ＦＳと遮断位置ＳＳとを切り替え可能な切替弁１２０が設けられている。切替弁１２０に電流が供給されると、切替弁１２０はバネ力に抗して解除位置ＦＳから遮断位置ＳＳに切り替わる。さらに、液圧ロック装置１００は、第１の分岐１１６と第２の分岐１１８との間の切替弁１２０を迂回する短絡管路１２２を備えている。短絡管路１２２には、ロッド室１１４からピストン室１１２への流れ方向に開口するバネ付勢逆止弁１２４が配置されている。

【0008】

切替弁１２０は、立脚相の遮断位置ＳＳにあり、したがって第１の分岐１１６を遮断するように、制御装置（図示せず）によって作動される。この場合、作動流体をピストン室１１２からタンク１０６に移動させることができないので、ピストン１１０は後退に対して遮断される。逆止弁１２４を介して液圧流体をタンク１０６から吸引することができるので、ピストン１１０の伸長は依然として可能である。外骨格膝継手の場合、これは実質的に、外骨格によって支持された脚部をさらに伸ばすことができるが、膝の上に曲げることはできないことを意味する。したがって、外骨格膝継手の開口角は増加させることができるが、減少させることはできない。これにより、切替弁１２０が遮断位置ＳＳにある場合であっても、脚部を確実に完全に伸長させることができる。

【0009】

このような液圧ロック装置を備えた外骨格継手は、たとえば、ＥＰ ２ ６８７ ３３９ Ｂ１から知られている。従来技術において、差動シリンダは、外骨格の上脚部および外骨格の下脚部に関節式に規則的に接続され、切替弁を介して立脚相内で遮断される。

【0010】

既知の解決策の欠点は、液圧シリンダが膝継手の背後に直接取り装着されているので、座っているときに使用者に干渉することである。従って、液圧シリンダが膝継手の側部にアレンジされるという従来技術からの解決策が知られている。しかしながら、ここでの問題は、外骨格が側面で非常に大きくなり、液圧シリンダが損傷しやすくなること、たとえば、剛体構造に引っかかるなどである。さらに、横方向にアレンジされた液圧シリンダもまた、補償されなければならない回転モーメントが導入されるという問題を提起する。横方向にアレンジされた液圧シリンダは、アームのスイング領域に配置されるので、歩くときにも邪魔になることがある。

【0011】

さらに、既知の解決策における液圧ロック装置は、比較的大きな空間を占有し、また重量もある。

【発明の概要】

【0012】

したがって、本発明の目的は、設置スペースをほとんど取らず、損傷に対して保護され、使用者をできる限り損なわず、かつ軽量化された、簡単に構成された外骨格継手用液圧ロック装置を提供することである。

【0013】

この問題は、請求項１に記載の外骨格継手用液圧ロック装置で解決される。さらに、この問題は、請求項９に記載の外骨格継手によって解決される。好ましい実施形態は、特許請求の範囲に記載されている。

【0014】

本発明による外骨格用液圧ロック装置は、特に、液圧ロック装置がハウジングを有し、液圧シリンダがプランジャシリンダハウジングとプランジャシリンダハウジング内に移動可能にアレンジされたプランジャピストンを有するプランジャシリンダであるという点で、先行技術において知られている液圧ロック装置に対して特徴付けられる。本発明によれば、プランジャシリンダはハウジングの内側に配置されている。

【0015】

プランジャシリンダは単動シリンダであり、プランジャピストンシリンダとしても知られている。プランジャシリンダには実際のピストンはないが、ピストンロッドがピストンとして機能する。遊脚相中に使用者の筋力によって引き起こされる外部リセット力のために、プランジャシリンダによるより複雑なリセットの欠点もまた無関係である。全体として、プランジャシリンダの使用は、従来使用されている差動シリンダよりも有利な機械効率をもたらす。その結果、プランジャシリンダは比較的小さい設計とすることができ、したがって重量も低減することができる。加えて、ハウジング内の配置はまた、損傷に対する保護を提供し、外骨格継手に直接対応する設備は、使用者が液圧ロック装置によって損なわれるのを防止することができる。

【0016】

好ましくは、液圧ロック装置は、回転シャフトとレバーとを有する。好ましくは、回転シャフトは、第１の回転軸を中心としてハウジングに回転可能に装着され、プランジャシリンダハウジングは、第２の回転軸を中心としてハウジングに回転可能に装着される。好ましくは、レバーは、シャフト結合部分とピストン結合部分とを有し、シャフト結合部分は、回転シャフトに回転不能に接続されている。好ましくは、ピストン結合部分は、プランジャに回転可能に接続されている。

【0017】

回転シャフトは、その回転運動をレバーを介してプランジャに伝達する。切替弁が遮断位置にあるとき、プランジャは後退に対して固定される。レバーを介して直接接続することにより、回転シャフトの更なる回転が防止される。これにより、回転シャフト、レバーおよびプランジャシリンダを介して可能な力が支持される。第１の回転軸は、第２の回転軸に対して平行であることが好ましい。

【0018】

好ましくは、回転シャフトは、第１の端部位置と第２の端部位置との間で回転可能であり、死点位置は、第１の端部位置と第２の端部位置との間に置かれる。プランジャは、好ましくは、第１の端部位置で伸長され、回転シャフトの回転に際して死点位置に移動する。死点位置から第２の端部位置への回転時に、プランジャは伸長するのが好ましい。

【0019】

回転シャフトの第１の端部位置は、たとえば、外骨格継手の可能な最大角度に対応することができる。したがって、第２の端部位置は、たとえば、外骨格継手の可能な最小角度に対応することができる。外骨格膝継手の実施例を使用すると、これは、脚部が大きく又は完全に伸長されたときに回転シャフトが第１の端部位置にあり、脚部が大きく又は完全に屈曲されたときに第２の端部位置にあることを意味する。

【0020】

第１の端部位置から第２の端部位置に向かって移動する間、プランジャは最初に後退する。第１の端部位置と第２の端部位置との間に位置する回転シャフトの死点位置において、プランジャは最大に後退する。死点位置から第２の端部位置の方向に更に移動する間、プランジャは再び延びる。これにより、プランジャの移動方向が反転する。そのため、プランジャシリンダの行程を大幅に小さくすることで、第１の端部位置と第２の端部位置との間の全最大移動量を再現することができる。これにより、液圧ロック装置の特に省スペースで軽量な設計が可能となる。

【0021】

好ましくは、切替弁は遮断位置で作用する逆止弁を有し、逆止弁はタンクからプランジャシリンダへの流れの方向に開口する。従って、逆止弁は、プランジャシリンダが補充されることを可能にし、その結果、プランジャピストンが更に延びることができる。切替弁が閉位置にあるときは、プランジャピストンを後退させることはできない。これにより、切替弁が遮断位置にある場合であっても、外骨格継手を更に開放することができる。これは、たとえば、外骨格膝継手を用いると、切替弁が遮断位置にある場合や立脚相が検出されている場合であっても、使用者の膝継手を更に伸長させることができることを意味する。しかしながら、切替弁が遮断位置にあるときに膝を曲げることは不可能であるので、可能な負荷は依然として外骨格を介して安全かつ確実に支持される。

【0022】

あるいは、プランジャシリンダは逆止弁を有し、逆止弁はタンクからプランジャシリンダへの流れの方向に開口している。特に、プランジャピストンが逆止弁を有する場合に好ましい。これにより、上述したのと同様の効果、すなわち、切替弁の閉位置においてもプランジャピストンを伸長させることができる。さらに、逆止弁をプランジャに一体化することにより、特にコンパクトで軽量な設計となる。

【0023】

好ましくは、プランジャピストンおよびプランジャシリンダハウジングはプランジャ室を画定し、プランジャ室は圧力リリーフ弁を介してタンクに接続される。圧力リリーフ弁は、圧力リリーフ弁に最大許容圧力を設定することによって安全弁として機能する。プランジャ室内の圧力、従って少なくとも管路設備内の部分の圧力が、圧力リリーフ弁に設定された最大圧力を超えるとすぐに、圧力リリーフ弁が開き、プランジャ室がタンクにリリーフされる。これにより、液圧ロック装置の破損を効果的に防止することができる。

【0024】

ハウジングは好ましくはタンクを形成し、プランジャシリンダはタンクの内側に配置される。従って、漏れはタンクに直接漏れるので、プランジャシリンダは漏れに対して入念に密封する必要はない。さらに、立脚相は通常比較的短いので、時間の経過に伴うプランジャシリンダからの一定量の漏れは、それ以上の余裕なしに許容され得る。その結果、プランジャシリンダハウジングに対するプランジャピストンの高圧シールを省略することができ、隙間シールを設けるだけでよい。

【0025】

さらに、これにより、液圧ロック装置全体にわたって多数の高圧シールを設ける必要性もなくなる。代わりに、プランジャシリンダまたはプランジャ室と切替弁との間には、大気圧を超える圧力が発生し得る液圧ロック装置の唯一の部分であるので、高圧シールを１つだけ設ける必要がある。

【0026】

この問題の解決は、上述した液圧ロック装置を含む請求項９に記載の外骨格継手によって更に達成される。外骨格継手は、外骨格膝継手であることが好ましい。しかしながら、外骨格継手が、外骨格股継手、外骨格肘継手、外骨格足継手、外骨格肩継手であることも考えられる。

【0027】

好ましくは、外骨格継手は、液圧ロック装置のハウジング上に配置された第１の受け部と、四節リンク機構を介してハウジング上に移動可能に装着された第２の受け部とを有する。四節リンク機構は、回転シャフトに接続されていることが好ましい。たとえば、外骨格の上脚部を第１の受け部に取り付けることができる。たとえば、外骨格の下脚部を第２の受け部に取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

以下、図面に示される例示的な実施形態に基づいて、本発明をより詳細に説明する。

【図1】図１は、従来技術から知られている液圧ロック装置の液圧循環路図である。

【図2】図２は、第１の実施形態による本発明に係る液圧ロック装置の液圧循環路図である。

【図3】図３は、第２の実施形態による本発明に係る液圧ロック装置の液圧循環路図である。

【図4】図４は、第３の実施形態による本発明に係る液圧ロック装置の液圧循環路図である。

【図5】図５は、本発明による液圧ロック装置の第１の斜視図である。

【図6】図６は、第２の斜視図における図５による液圧ロック装置である。

【図7】図７は、図５による液圧ロック装置の部分的に露出した側面図である。

【図8】図８は、図５による液圧ロック装置の別の部分的に露出した側面図である。

【図9】図９は、図７および図８に従った図であり、プランジャシリンダが様々な位置に示されている。

【図10】図１０は、図２による液圧ロック装置を備えた外骨格継手の側面図である。

【図11】図１１は、図１０に見られる外骨格継手を通る部分断面図である。

【0029】

【発明の詳細な説明】

【0030】

図２は、第１の実施形態による外骨格継手５０の為の本発明に係る液圧ロック装置１０の液圧循環路図である。液圧ロック装置１０は、たとえば、図１０および図１１に例示されるように、外骨格膝継手５０とともに使用することができる。液圧ロック装置１０は、プランジャシリンダ１２として構成された液圧シリンダを備え、液圧シリンダは、管路設備１４を介してタンク１６に接続されている。さらに、液圧ロック装置１０は、タンク１６を形成するハウジング１８を備えている。プランジャシリンダ１２は、ハウジング１８内部に、従ってタンク１６の内部に配置されている。従って、プランジャシリンダ１２は液圧流体の下にある。

【0031】

管路設備１４において、解除位置ＦＳと遮断位置ＳＳとの間で切替可能な切替弁２０が配置されている。切替弁２０は、切替弁を解除位置ＦＳに付勢する付勢要素２３を備えている。作動装置２７が作動されて、切替弁２０を遮断位置ＳＳに切り替える。本実施形態において、作動装置２７は、（図示しない）上位制御システムを介して通電される電磁石である。

【0032】

プランジャシリンダ１２は、プランジャシリンダハウジング２２と、プランジャシリンダハウジング２２内部で軸方向に移動可能なプランジャピストン２４とを備える。プランジャピストン２４およびプランジャシリンダハウジング２２は、可変容積プランジャ室２６を画定する。

【0033】

自由な移動が要求される場合には、切替弁２０は解除位置ＦＳにあり、プランジャピストン２４が伸長されたときに管路設備１４を介してタンク１６から作動流体を吸引することができる。

【0034】

従って、作動流体は、プランジャピストン２４の内方への移動によってプランジャ室２６から変位され、管路設備を介してタンク１６内に導かれる。切替弁２０が遮断位置ＳＳに切り替えられると、タンク１６とプランジャ室２６との接続が遮断される。次に、プランジャピストン２４は、プランジャシリンダハウジング２２に対して相対的な位置に定着し、伸長または後退することができない。

【0035】

上述したように、プランジャシリンダ１２は、プランジャシリンダ１２からのいかなる潜在的な漏洩も問題とならないように、タンク１６内部に完全に配置される。従って、プランジャシリンダ１２は、プランジャピストン２４とプランジャシリンダハウジング２２との間の高圧シールを必要とすることなく、簡単な構造とすることができる。プランジャピストン２４とプランジャシリンダハウジング２２との間には、隙間シールが十分である。これは、液圧ロック装置１０を外骨格継手５０に使用した場合には、切替弁２０が遮断位置ＳＳに切り替えられてもプランジャピストン２４が漏れて移動する可能性が許容されるためである。プランジャピストン２４の移動を遮断することは、たとえば、立脚相の間、荷重を支持するのに役立つ。しかしながら、この相は時間的に非常に制限されているので、この短い期間にわたって、ある程度の漏れ、したがってプランジャピストン２４のある程度の移動は重要ではない。

【0036】

図３は、本発明による液圧式ロック装置１０の第２の実施形態の液圧循環路図を示す。図３に示す実施形態は、逆止弁２８がプランジャピストン２４内に配置されている点で図２に示す実施形態と異なる。逆止弁２８は、バネ付勢された逆止弁２８であり、タンク１６からプランジャ室２６への流れの方向にバネ力に抗して開く。

【0037】

切替弁２０の遮断位置ＳＳにおいて、プランジャピストン２４は後退に対してロックされている。しかしながら、作動流体は逆止弁２８を介してプランジャ室２６に吸入されるので、プランジャピストン２４は切替弁２０の遮断位置ＳＳに延び続けることができる。これは、以下に詳細に説明する外骨格膝継手５０の実施例を用いて、切替弁２０が遮断位置ＳＳにあるときに、膝継手を更に伸ばすことができることを意味する。しかしながら、プランジャピストン２４は切替弁２０のロック位置ＳＳでの後退に対してロックされているので、膝を曲げることは不可能である。

【0038】

逆止弁２８をプランジャピストン２４に一体化することにより、プランジャシリンダ１２の特にコンパクトな設計が得られる。

【0039】

図４は、本発明による液圧ロック装置１０の第３実施形態の液圧循環路図を示す。第３実施形態に係る液圧ロック装置１０は、図３に示した第２の実施形態に係る液圧ロック装置１０と比較して、第１に、逆止弁２８がプランジャピストン２４内に配置されておらず、切替弁２０内に配置されている点が異なる。図示されるように、逆止弁２８は、タンク１６からプランジャ室２６への流れの方向において、切替弁２０の遮断位置ＳＳで作用する。逆止弁２８はまた、作動流体を管路設備１４を介してプランジャ室２６内に引き込むことによって、プランジャピストン２４が切替弁２０の遮断位置ＳＳにあるプランジャシリンダハウジング２２に対して更に拡張することを可能にし、その結果、プランジャピストン２４がタンク１６から拡張移動する間に逆止弁２８が開く。本実施形態においても、逆止弁２８は、バネ付勢された逆止弁２８であり、タンク１６からプランジャ室２６への流れ方向にバネ力に抗して開く。

【0040】

第２に、図４に示した本発明に係る液圧ロック装置１０の第３の実施形態は、切替弁２０とプランジャ室２６との間で分岐管路３０が管路設備１４から分岐している点が図３に示した実施形態と異なる。図示されるように、分岐管３０は、タンク内に開口するようにハウジング１８内部に配置される。安全弁であり、液圧ロック装置１０の高圧側を損傷から保護する圧力リリーフ弁３２が分岐管路に配置されている。圧力リリーフ弁３２には最大許容圧力が設定されている。プランジャ室２６内の圧力、したがって少なくとも管路設備１４の一部の圧力が、圧力リリーフ弁３２に設定された最大許容圧力を超えるとすぐに、圧力リリーフ弁３２が開き、プランジャ室２６がタンク１６にリリーフされる。

【0041】

もちろん、図２および図３に示される液圧ロック装置１０の実施形態において、圧力リリーフ弁３２を備えた分岐管３０を使用することもできる。また、プランジャピストン２４には、逆止弁２８に代えて又はこれに加えて、圧力リリーフ弁３２を設けることも考えられる。

【0042】

以下、図５～図９および図１１を参照して、より詳細に液圧ロック装置１０の特定の構造設計を説明する。ここで説明する液圧ロック装置１０は、図３に示した実施形態に対応するものであり、以下の説明は、図２および図４に示した実施形態にも同様に適用される。

【0043】

液圧ロック装置１０のハウジング１８は、ベース本体３６とカバー３８とを備えている。ベース本体３６およびカバー３８は、タンク１６を形成するハウジング１８内の密閉空間を形成する。切替弁２０はハウジングの外部に固定され、管路設備１４の一部分もハウジング１８の外部からハウジング１８の内部に延在する（図５参照）。さらに、第１の受け部５２が、ハウジング１８の外部で切替弁２０に隣接して配置される。第１の受け部５２は、たとえば、それを外骨格の大腿部５４に接続することによって、外骨格継手５０を外骨格に定着させる役割を果たす（図１０も参照）。

【0044】

図７～図９は、カバー３８を取り外した状態の液圧ロック装置１０の側面図を示す。図から分かるように、プランジャシリンダ１２はハウジング１８の内側、すなわちタンク１６内に配置されている。従って、プランジャピストン２４は、単純なシール、たとえば、隙間シールによってプランジャシリンダハウジング２２に対して密封することができる。プランジャ室２６からのいかなる漏れも、タンク１６内に直接流出するので、漏れを防止するための特別な手段は必要でない。

【0045】

液圧ロック装置１０は、ハウジング１８を貫通して延びる回転シャフト３４を更に含む。具体的には、回転シャフト３４は、その一端がハウジング１８から両側に突出するように本体３６およびカバー３８を貫通している。回転シャフト３４は、ハウジング１８およびタンク１６に対してそれぞれ密封されており、タンク１６には大気圧しか存在しないので、比較的単純なシールで十分である。図示されるように、回転シャフト３４の各端部に四角形が設けられ、回転シャフトを回転定着させた態様で他の部品に接続する（図１０参照）。もちろん、回転シャフト３４を他の部品に接続するために、他の可能性もここに提供することができる。

【0046】

回転シャフト３４は、第１の回転軸Ｄ１を画定する。プランジャシリンダハウジング２２はまた、ハウジング１８内部に回転可能に配置される。図示されるように、プランジャシリンダハウジング２２は、ベース本体３６およびカバー３８上の第２の回転軸Ｄ２を中心として回転可能に装着される。第２の回転軸Ｄ２は、第１の回転軸Ｄ１と平行にアレンジされている。

【0047】

レバー４０は、ハウジング１８又はタンク１６内部に配置される。レバー４０は、一端部にシャフト結合部分４２を有し、他端部にピストン結合部分４４を有する。シャフト結合部分４２は回転シャフト３４に回転不能に接続され、ピストン結合部分４４はプランジャシリンダハウジング２２から突出するプランジャピストン２４の端部に回転可能に接続されている。

【0048】

回転シャフト３４が第１の回転軸Ｄ１を中心に回転すると、その回転運動は、プランジャシリンダハウジング２２の第２の回転軸Ｄ２およびレバー４０を中心とする回転支持部によって、プランジャピストン２４の直線運動に変換される。図示のように、回転シャフト３４は、第１の端部位置ＥＰ１（図７参照）と第２の端部位置ＥＰ２（図８参照）との間で回転可能である。たとえば、第１の端部位置ＥＰ１は、外骨格継手５０の全開位置に対応し、第２の端部位置ＥＰ２は、外骨格継手５０の全閉端部位置ＥＰ２に対応してもよい。

【0049】

回転シャフト３４の第１の端部位置ＥＰ１では、プランジャピストン２４はほぼ完全に伸長している。回転シャフト３４が第１の端部位置ＥＰ１から第２の端部位置ＥＰ２に向かって回転すると、プランジャピストン２４が後退し、プランジャシリンダハウジング２２が第２の回転軸Ｄ２周りに回転する。プランジャピストン２４は、第１の端部位置ＥＰ１と第２の端部位置ＥＰ２との間で死点位置に到達するまで後退する。この死点位置において、回転シャフト３４はまだ第２の端部位置ＥＰ２にないが、プランジャピストン２４は完全に後退する。死点位置から第２の端部位置ＥＰ２に向かって第１の回転軸Ｄ１を中心に回転シャフト３４が更に回転すると、プランジャピストン２４は、回転シャフト３４が第２の端部位置ＥＰ２にあるときに再び実質的に伸長されるまで再び伸長する。第１の端部位置ＥＰ１と第２の端部位置ＥＰ２との間の完全な移動サイクルにわたるこの行程反転のために、特にコンパクトなプランジャシリンダ１２を使用することができる。図９は、レバー４０、プランジャピストン２４およびプランジャシリンダハウジング２２の様々な位置を示す。

【0050】

図１１に示す部分断面図（切替弁２０は断面図では示さない）から分かるように、逆止弁２８はプランジャピストン２４内に配置されている。この目的のために、プランジャピストン２４は、逆止弁２８を受容するための軸方向開口部４６を有する。軸方向開口部４６の一端部はプランジャ室２６と連通し、他端部はプランジャピストン２４を径方向に貫通してタンク１６と連通するボア４８に開口する。切替弁２０が遮断位置ＳＳにあるとき、作動流体は軸方向開口部４６を通してボア４８および逆止弁２８を介してプランジャ室２６内に吸引され、プランジャピストン２４の伸長が依然として可能である。

【0051】

図１０および図１１は、本発明による液圧ロック装置１０を備えた外骨格継手５０を示す。図示した外骨格継手５０は、外骨格膝継手である。図示されるように、外骨格の大腿部５４は、第１の受け部５２に受容される。さらに、外骨格膝継手５０は、四節リンク機構５８を介してハウジング１８に移動可能に装着された第２の受け部５６を含む。本実施形態において、第２の受け部５６に外骨格の下脚部６０が定着されている。

【0052】

四節リンク機構５８は、第１の脚部６２を含むが、これは、一端部が回転シャフト３４に回転不能に接続され、他端部が第２の受け部５６に回転可能に接続されている。さらに、四節リンク機構５８は、第２の脚部６４を含むが、これは、一端部がハウジング１８に回転可能に接続され、他端部が第２の受け部５６に回転可能に接続されている。四節リンク機構５８は、大腿部５４と下脚部６０との間の旋回点がハウジング１８からオフセットされ且つ解剖学的見地から最適に選択されることを可能にする。

【0053】

【符合の説明】

【0054】

１０…液圧ロック装置、
１２…プランジャシリンダ、
１４…管路設備、
１６…タンク、
１８…ハウジング、
２０…切替弁、
２２…プランジャシリンダハウジング、
２３…付勢要素、
２４…プランジャピストン、
２６…プランジャ室
２７…作動装置、
２８…逆止弁、
３０…分岐管路、
３２…圧力リリーフ弁、
３４…回転シャフト、
３６…ベース本体、
３８…カバー、
４０…レバー、
４２…シャフト結合部分、
４４…ピストン結合部分、
４６…軸方向開口部、
４８…ボア、
５０…外骨格継手／外骨格膝継手
５２…第１の受け部、
５４…大腿部、
５６…第２の受け部、
５８…四節リンク機構、
６０…下脚部、
６２…第１の脚部、
６４…第２の脚部、
１００…液圧ロック装置、
１０２…液圧シリンダ／差動シリンダ、
１０４…管路設備、
１０６…アキュムレーター／タンク、
１０８…シリンダハウジング、
１１０…ピストン、
１１２…ピストン室、
１１４…ロッド室、
１１６…第１の分岐、
１１８…第２の分岐、
１２０…切替弁、
１２２…短絡管路、
１２４…逆止弁、
Ｄ１…第１の回転軸、
Ｄ２…第２の回転軸、
ＥＰ１…第１の端部位置、
ＥＰ２…第２の端部位置、
ＦＳ…解除位置、
ＳＳ…遮断位置、
１１８…第２の分岐、
１２０…切替弁、
１２２…短絡管路、
１２４…逆止弁、
Ｄ１…第１の回転軸、
Ｄ２…第２の回転軸、
ＥＰ１…第１の端部位置、
ＥＰ２…第２の端部位置、
ＦＳ…解除位置、
ＳＳ…遮断位置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】