DE68903293T2

DE68903293T2 - Brillengestell mit einem element aus einer ti-ni-v-legierung mit verbessertem tragekomfort.

Info

Publication number: DE68903293T2
Application number: DE8989107257T
Authority: DE
Inventors: Syoichi Sato
Original assignee: Tokin Corp; Nakanishi Optical Co Ltd
Current assignee: Tokin Corp; Nakanishi Optical Co Ltd
Priority date: 1988-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2009-04-22
Also published as: DE68903293D1; US4983029A; JPH01269913A; EP0338586A3; DE68903293T3; EP0338586B1; EP0338586B2; EP0338586A2; JP2593088B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Brillengestelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Das an Zider u. a. ausgegebene und an CVI/Beta Ventures, Inc. übertragene US-Patent 4 772 112 (Druckschrift 1) offenbart eine Formgedächtnislegierung wie eine Ti-Ni-Legierung für Elemente eines Brillengestelles.
Es ist im Stand der Technik wohlbekannt, daß die Ti-Ni-Formgedächtnislegierung eine Elastizität oder eine Pseudoelastizität wie auch einen Formgedächtniseffekt aufweist. Die Druckschrift 1 schlägt vor, als eine optimierte Elastizität eine Kombination einer Superelastizität, wie sie in Figur 2f gezeigt ist, und einer kaltgehärteten Pseudoelastizität von Figur 2h in der Druckschrift 1 zu benutzen.
Die Spannungs-Dehnungskurve gemäß der optimierten Elastizität weist eine vergleichsweise kleine Hysteresisschleife auf, und die Dehnungsvariation ist praktisch proportional zu der Spannungsvariation. Obwohl die Druckschrift 1 die Benutzung der optimierten Elastizität für den Brillenrahmen vorschlägt, ist es durch den vorliegenden Erfinder bestätigt, daß die Super/oder Pseudoelastizität, die eine im allgemeinen rechteckige Hyste-resis aufweist, wichtiger ist für Brillenrahmenelemente wie Brücken und Bügel.
Obwohl die herkömmliche Ti-Ni-Formgedächtnislegierung die Spannungs-Dehnungkurve der rechteckigen Hysteresisschleife aufweist, wie sie in Figur 2c in der Druckschrift 1 gezeigt ist, ist diese Kurve nur in einem begrenzten Temperaturbereich realisiert, der kleiner als ein breiter relevanter Temperaturbereich wie 0 bis 20º C ist. Daher verwirft die Druckschrift 1 die Benutzung der Pseudoelastizität mit einer im allgemeinen rechteckigen Hysteresis für Brillengestellelemente.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Brillengestell mit einer Elastizität vorzusehen, die durch eine Spannungs-Dehnungskurve der rechteckigen Hysteresisschleife so gekennzeichnet ist, daß der Tragkomfort des Brillengestelles über einen relevanten Temperaturbereich einschließlich 0 bis 20º C verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Brillengestell gerichtet, das ein Brückenmittel, das ein Paar von Glasbefestigungsrändern verbindet, bzw. mit den Rändern verbundene Bügel aufweist, mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Bei der Herstellung wird mindestens ein Element der Ti-Ni-V- Legierung kaltgehärtet in eine Form und dann mit Wärme bei 425 bis 552º C während 10 bis 60 Minuten behandelt.
Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Brille mit Gestell gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 zeigt Kurven des gemessenen Ms mit Legierungsnummern in Verbindung mit dem V-Betrag x;
Figur 3a bis 4f sind aus der JP-A-63-14 834 zitiert, Figur 3a bis 3f zeigen Spannungs-Dehnungskurven von Probedrähten der Legierungs-Nummer 6, die bei verschiedenen Temperaturen wärmebehandelt ist, die bei verschiedenen Temperaturen gemessen worden sind;
Figur 4a bis 4f zeigen Spannungs-Dehnungskurven von Probedrähten der Legierungsnummer 15, die bei verschiedenen Temperaturen wärmebehandelt ist, die bei verschiedenen Temperaturen gemessen sind;
Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Bügelstückes;
Figur 6 ist eine Spannungs-Dehnungskurve des Bügelstückes der Probenlegierung Nummer 2;
Figur 7 ist eine Spannungs-Dehnungskurve des Bügelstückes der Probenlegierung Nummer 15;
Figur 8a und 8b sind perspektivische Ansichten, die den Bügel und eine Kappe vor und nach ihrer Verbindung zeigen;
Figur 9 ist eine perspektivische Ansicht einer verstärkten Brücke gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 10 ist eine perspektivische Ansicht einer Nasenbrücke gemäß der vorliegenden Erfindung.
Es wird Bezug genommen auf Figur 1, ein Brillengestell gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Paar von Rändern 11 zum Tragen von Gläsern 12, eine verstärkende Brücke 13, die die Oberseiten der gepaarten Ränder 11 verbindet, und eine Nasenbrücke 14, die gegenüberliegende Seiten der gepaarten Ränder 11 verbindet, und ein Paar von Bügeln 15, die mit den Rändern 11 durch entsprechende Gelenke 16 verbunden sind, auf.
Jeder der Bügel 15 ist aus einer Ti-Ni-V-Legierung gemacht, die V mit 0,25 bis 2,0 Atomprozent und den Rest aus Ti und Ni mit einem Atomverhältnis von Ni/Ti von 1,02 bis 1,06 aufweist. Die Ti-Ni-V-Legierung wurde von Yamauchi in der JP-A-63-14 834 vorgeschlagen (die eine noch anhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 142 672 entspricht und an Tohoku Kinzoku Kogyo KK übertragen ist und einen englischen Namen der Tokin Corporation hat). Beispiele der Ti-Ni-V-Legierung werden unten beschrieben.
Legierungsrohbarren, die die in Tabelle 1 gezeigte Bestandteile enthalten, wurden unter Benutzung eines Hochfrequenzvakuuminduktionsofens hergestellt. Tabelle 1 Bestandteile (At%) Legierungs-Nummer Kalthärtbarkeit
Legierungsrohbarrennummern 1 bis 15 wurden mit Wärme bei einer Temperatur von 750º C während einer Stunde behandelt, und die Anfangspunkte des martensitischen Überganges (Ms) wurden durch Benutzen eines abtastenden Differenzialkalorimeters gemessen. Die Ms sind zusammen mit den Legierungsnummern in Figur 2 in Zusammenhang mit dem V-Betrag x aufgezeichnet. Die Legierungen Nummern 1 bis 4 werden durch eine Formel von Ti&sub4;&sub9; Ni51-x Vx dargestellt und liegen auf einer Linie A. Die Legierungen Nummern 5 bis 9 werden durch eine andere Formel von Ti49-x/2 Ni51-x/2 Vx dargestellt und liegen auf einer anderen Linie B. Die anderen Legierungen Nummern 11 bis 14 werden durch eine Formel von Ti49-x Ni&sub5;&sub1; Vx dargestellt und liegen auf einer Linie C. Figur 2 lehrt uns, daß das Hinzufügen von V die Ms zu einer niedrigen Temperatur verschiebt.
Andererseits wurden jene dargestellten Rohbarren einer Lösungswärmebehandlung unterworfen. Dann wurden die behandelten Rohbarren in Drähte verarbeitet mit einem Durchmesser von 1,3 mm durch heißes Hämmern, heißes Walzen und Kaltdrahtziehvorgänge. Danach wurden die Drähte weiter unterworfen von keinem Ausglühen bis zu einem anderen Kaltdrahtziehen zum Bilden von Probendrähten mit einem Durchmesser von 1,0 mm.
Es war unmöglich, die Legierungen Nummern 4, 8 bis 10, 13 und 14 kalt zu verarbeiten, wie in Tabelle 1 angegeben ist. Folglich wurden Probedrähte aus diesen Legierungen nicht erhalten. Obwohl Legierung Nummer 12 schwierig bei der Kaltverarbeitung war, wurden Probedrähte erhalten.
Die erhaltenen Probedrähte jeder Legierung wurden mit Wärme während 30 Minuten bei verschiedenen Temperaturen behandelt, daß heißt 400º C, 450º C bzw. 500º C. Zugversuche der wärmebehandelten Probedrähte wurden bei verschiedenen Temperaturen innerhalb eines Temperaturbereiches von - 20º C bis 50º C durchgeführt. Der Zug wurde so angelegt, daß eine Dehnung von 5% auftrat, dann wurde auf Null entlastet.
Die gemessenen Belastungs-Dehnungskurven der Probedrähte Nummern 6 und 15 sind repräsentativ in den Figuren 3(a) bis 3(f) bzw. Figuren 4(a) und 4(f) dargestellt. Die Figuren 3(a), 3(b), 4(a) und 4(b) sind für Proben, die mit Wärme bei 500º C behandelt sind. Die Figuren 3(c), 3(d), 4(c) und 4(d) sind Proben, die mit Wärme bei 450º C behandelt sind. Die Figuren 3(e), 3(f), 4(e) und 4(f) sind für Proben, die mit Wärme bei 400º C behandelt sind. Die Figuren 3(a), 3(c), 3(e), 4(a), 4(c) und 4(e) sind für Proben, die bei 0º C gemessen sind, und die Figuren 3(b), 3(d), 3(f), 4(b), 4(d) und 4(f) sind für Proben, die bei 20º gemessen sind.
Die Probendrähte der Legierung Nummer 6 zeigen alle eine exzellente Pseudoelastizität bei 20º C, und einige der Probendrähte, die auf 400º C und 450º C erwärmt worden sind weisen ebenfalls eine exzellente Pseudoelastizität sogar bei 0º C auf. Andererseits zeigen die Proben der Legierung Nummer 15, die kein Vanadium enthält, überhaupt keine Pseudoelastizität bei 0º C, und eine auf 500º C erwärmte Probe weist nicht mal Pseudoelastizität sogar bei 20º C auf.
Zum Herstellen eines Bügels 15 der Ti-Ni-V-Legierung wird der Legierungsrohbarren durch Benutzen von Hochfrequenzinduktionsschmelzen im Vakuum dargestellt. Der Rohbarren wird lösungsbehandelt bei 900º C während zwei Stunden und in einen Draht verarbeitet, der einen Durchmesser von 1,4 mm aufweist, durch heißes Hämmern, heißes Walzen und Kaltziehen. Danach wird er kalt verarbeitet, so daß er einen Durchmesser von 1,2 mm aufweist, ohne Ausglühen, und ein Abschnitt davon wird bei 750º C während zehn Minuten ausgeglüht und danach gewalzt, so daß er eine Dicke von 1,0 mm aufweist, damit ein Bügelstück 15' erreicht wird, das die in Figur 5 gezeigte Form hat. Das erhaltene Bügelstück 15' wird bei 425º C während 15 Minuten behandelt, und er wird poliert, so daß ein Bügel 15 mit einer metallischen Brillanz gemacht wird.
Ein Teil des Bügelstückes 15' wird herausgeschnitten und einem Zugversuch bei 0º C und 20º C unterworfen. Die erhaltene Belastungs-Dehnungskurve ist in Figur 6 unter Bezug auf die Probenlegierung Nummer 2 in Tabelle 2 gezeigt. Eine Vergleichslegierung aus Ti und 51 Gewichtprozent Ni (Proben Nummer 15 in Tabelle 1) wird auf die ähnliche Weise verarbeitet und wird einem ähnlichen Zugversuch ausgesetzt. Die erhaltene Belastungs-Dehnungskurve einer rechteckigen Hysteresisschleife wird sogar bei 0º C erreicht ähnlich der Proben Nummer 6 in Tabelle 1 (Figuren 3(c) und 3(d)), wo die Dehnung zu dem Anfangswert zu dem Zeitpunkt zurückkehrt, an dem die Belastung entfernt ist, aber Figur 7 zeigt, daß die Superelastizität nur bei 20º C vorhanden ist. Daher ist der Bügel 15 der Ausführungsform in der Superelastizität bevorzugt.
Auf einem Ende des erzeugten Bügels 15 wird eine Kappe 17 aufgepaßt und mechanisch befestigt, die aus Metall wie Edelstahl mit guten Löteigenschaften ist, und danach wird sie durch Löten angebracht, wie in Figur 8 gezeigt ist. Die Kappe 17 dient zur Verbindung des Bügels 15 mit dem Gelenk 16.
Obwohl die obige Beschreibung mit einem Bügel 15 gemacht worden ist, wird eine Anwendung ähnlich auf die Brücken 13 und 14 mit einem ähnlichen Vorteil gemacht. Figur 9 zeige eine Form eines Brückenstückes zum Erzeugen der Verstärkungsbrücke 13, und Figur 10 zeigt eine Form eines Nasenbrückenstückes zum Erzeugen einer Nasenbrücke 14.
Der Rand 11 kann ebenfalls auf eine Weise wie der Bügel 15 hergestellt werden, wie oben beschrieben wurde.

Claims

1. Brillengestell mit einem Brückenelement (14), das ein Paar von Glasbefestigungsrändern (11) verbindet, und Bügeln (15), die mit den entsprechenden Rändern verbunden sind, wobei das Brückenelement (14) und/oder die Bügel (15) aus einer Legierung gemacht ist, die eine Elastizität aufweist, die durch eine Belastungs-Dehnungskurve mit einer im allgemeinen rechteckigen Hysteresisschleife definiert ist, bei der Dehnung allmählich mit Zunahme von Belastung zunimmt und schnell und plötzlich bei erhöhter Belastung zunimmt und Dehnung allmählich mit Abnahme von Belastung abnimmt und schnell und plötzlich bei reduzierter Belastung abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus Ti-Ni-V gemacht ist mit V von 0,25 bis 2,0 Atomprozent und der Rest aus Ni und Ti mit einem Atomverhältnis von Ni/Ti von 1,02 bis 1,06 wobei die Elastizität über einen Temperaturbereich von 0 bis 20º C besteht.

2. Brillengestell nach Anspruch 1, bei dem das Brückenelement (14) einen Nasenbrückenabschnitt (14), der gegenüberliegende Seitenabschnitte der Ränder (11) miteinander verbindet, und einen verstärkenden Brückenabschnitt (13), der obere Abschnitte der Ränder (11) miteinander verbindet, aufweist.

3. Brillengestell nach Anspruch 1, bei dem die Ti-Ni-V-Legierung eine ist, die durch Ti49-x Ni&sub5;&sub1; Vx (0,25 ≥ x ≥ 0,50) dargestellt ist.

4. Brillengestell nach Anspruch 1, bei dem die Ti-Ni-V-Legierung eine ist, die durch Ti49-x/2 Ni51-x/2 Vx (0,25 ≥ x ≥ 2,0) dargestellt ist.

5. Brillengestell nach Anspruch 1, bei dem die Ti-Ni-V-Legierung eine ist, die durch Ti&sub4;&sub9; Ni51-x Vx (0,25 ≥ x ≥ 2,0) dargestellt ist.