JP2574833B2 - 形状記憶要素を備えためがねフレーム - Google Patents

形状記憶要素を備えためがねフレーム

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Description

【発明の詳細な説明】 本出願は、1986年６月19日に提出された米国特許出願
第876,077号の一部継続出願であり、米国特許出願第87
6,077号は1984年11月30日に提出された米国特許出願第6
76,823号の一部継続出願であり、米国特許出願第676,82
3号は1983年12月６日に提出され現在放棄されている米
国特許出願第558,604号の一部継続出願である。
発明の分野 本発明は、めがね用フレームに関し、特に形状記憶合
金から作製されたフレームに関する。
発明の背景 金属製のめがねフレームを作るために歴史的に用いら
れてきた金属は、通常、大部分は、製作の容易さの目的
に合うように選択された。ニッケル銀、モネル、及び燐
青銅のような金属は、かなり高い降伏強度を有するが加
工硬化は極めて低く、この低い加工硬化のために、製造
中大きい変形を受けることができる。然しながら、使用
中、これらの金属は、もしも降伏強度を超過するなら
ば、極めて局部的な部分で突然に幾分曲がる傾向があ
る。この鋭い曲がりは、曲がった部分に“ねじれ（kink
s）”を残さずに除去するのが非常に困難である。高強
度ステンレス鋼やベリリウム銅のようなより高い強度の
フレーム材料は、永久変形なしにはるかに高い弾性歪に
耐えることができる。然し、これらは依然として約１％
の弾性歪に制限され、そしてもしも降伏強度を超過する
ならば、除去するのが困難な曲げが形成される。
米国特許第4,472,035号、特公昭57−115517号、及び
日本特許第84714号、特開昭56−66816号、特開昭56−99
317号、特開昭56−95215号、特開昭58−186719号、及び
特許出願公表61−500639号、のような多数の引用例は、
“超弾性（superelastic）”又は“擬弾性（pseudoelas
tic）”の性質によりフレーム構成要素として使用する
ための形状記憶合金、特にニッケル−チタニウム合金の
使用を示唆している。これらの用語は、しばしば誤って
互換可能に用いられるけれども、これらは合金２つの異
なる別個の性質に言及している。
したがって本発明において、明細書、請求の範囲で、
擬弾性（pseudoelastic）及び超弾性（superelastic）
は次のように定義して使用する。
すなわち、擬弾性（pseudoelastic）とは、応力（str
ess）−歪（tensile strain）特性で説明すると、第2C
図のような応力−歪特性を示すものである。この第2C図
はMs点より僅かに高く、Mdよりかなり低い温度における
応力−歪特性を示したもので、応力が増加すると歪も増
加し、点Ａから点Ｆまでは弾性的特性を有する部分で比
例的に増加する。点Ｆを越えると、点Ｆから点Ｇの間
で、応力誘導されたマルテンサイトの形成により変形が
起る。形状記憶合金ではない材料では、この変形は、応
力を除去してももとに戻ることはないが、ここでいう擬
弾性を有しているものは、応力−歪線で点Ｇから点H,I,
Aへ応力が除かれると、もとの状態に戻る。このような
挙動を擬弾性という。
超弾性（superelastic）とは、第2F図のような応力−
歪特性を示すもので、これはMs点以下の温度における応
力−歪特性を示したものである。応力が増加すると歪も
増加し、線上の上方へ矢印のように変化する。その後、
応力を除去すると、線の下方へ矢印のように、比例的で
はないが、応力をかけたときの上方への矢印の線の近い
形でもとに戻り、変形を残さないものである。これを超
弾性という。
これらの引用例、特に米国特許第4,472,035号と日本
特許第84714号との注意深い研究は、言及した弾性は、
形状記憶合金の“擬弾性的”性質であることを示してい
る。この擬弾性は、応力のないオーステナイト−マルテ
ンサイトの変態温度より僅かに高い限られた温度範囲内
で生ずる。この変態は、応力が誘導されたマルテンサイ
トの生成を伴ない、このマルテンサイトは、それが形成
すると同時に歪を受けて、加えられた応力を解放する。
加えられた応力が除去されたならば直ちに、熱的に不安
定なマルテンサイトがオーステナイトに戻り、歪が自然
にゼロに戻る。この挙動は、永久歪を少しも誘導するこ
となく材料に非常に高い見掛けの弾性を与えるが、然し
与えられた合金において利用しうる温度範囲は狭く制限
される。擬弾性は、変態温度範囲の狭い部分の範囲内で
の挙動に左右されるので、温度が僅か10℃低下すると、
挙動が正常な形状記憶へ変化することができる。この場
合、変形された構成要素は、それが加熱されるまでは変
形されたままである。また、もしもこの合金が良好な擬
弾性的性質を与えるために焼鈍されるならば、この合金
の降伏強度は、低温度において低くなりすぎて満足な構
成要素として機能することができない。逆に、擬弾性の
構成要素が僅か10℃だけ加熱されても、擬弾性的歪の量
は著しく減少する。マルテンサイトに応力を誘起するの
に必要な応力はオーステナイトの降伏強度を超過するの
で、永久歪が生ずる。従って、純粋な擬弾性の構成要素
に対し効果的な有用な温度範囲は僅かに20℃であること
がある。
以上のように従来提案されている形状記憶合金を使用
しためがねフレームは、温度範囲が約20℃以下のとても
狭い温度範囲でのみ使用可能であるにすぎず、そのよう
な製品は、商業的にものになるような、めがねとして使
おうとしても実際には使かいものにならない。
即ち、従来、形状記憶合金がめがねに利用されようと
して提案されたものは、室温で擬弾性を示す形状記憶合
金が最もめがねフレームに適すると考えられたが、上記
のようにめがねとして使用できる温度範囲がせいぜい20
℃しかないため、温度差が20℃以上ある環境下ではめが
ねとして全く使い物にならなかった。
例えば、使用温度の下限が０℃の気温でめがねとして
機能する擬弾性ニッケル−チタニウム形状記憶合金でめ
がねを作れば、気温が20℃以上になるとバネ性を失い始
めてめがねが顔から外れてしまうことになる。逆に使用
温度の上限が30℃の気温でバネ性を持っためがねを作れ
ば、気温が10℃以下ではやはり、バネ性を失い、めがね
として使用できなくなる。
かくして、形状記憶合金の弾性的性質と記憶的性質と
の両方がめがねのフレームに潜在的に有用なものとして
議論されたけれども、従来の職人達は、これらの材料の
使用についての限界を十分に理解しなかったし、またフ
レームの構成要素として形状記憶合金を利用するのに必
要な正しい熱−機械的処理についての情報を少しも明ら
かにしなかったことが明白である。
発明の概要 本発明の目的は、 １） 周囲温度の全範囲にわたり、永久変形又は“ねじ
れ（kinking）に対し高度に抵抗性があり、又は ２） 変形に対し十分に抵抗力があると共に、加熱によ
り変形前の形状に容易に回復することができ、又は ３） 分解や再組立てが容易であり、又は ４） ヒンジ内にねじを必要としない、 ような、めがねフレームを提供することである。
本発明は、上記課題を解決するために、 一つの発明は、 「めがねフレームの少くとも一部分が、ニッケル−チタ
ニウムベースの形状記憶合金で作られ、前記一部分は加
工硬化された擬弾性の冶金学的状態にあり、前記一部分
は、加工硬化を受けていて、軟らかくばねの感じを与え
る低い有効弾性係数を有し、前記一部分は３％より大き
い弾性を有すること、を特徴とするめがねフレーム」 であり、 さらに、もう一つの発明は、 「めがねフレームの少くとも一部分が、ニッケル−チタ
ニウムベースの形状記憶合金で作られ、前記一部分は加
工硬化及び熱処理された組織であり、前記一部分は加工
硬化とそれに続く熱処理とを受け、少なくとも３％の熱
回復し得る形状記憶特性と、30,000psi（207MPa）より
大きい降伏強度と、少なくとも３％の弾性とを有するこ
とを特徴とするめがねフレーム」である。
これらについて、詳細に述べると、 本発明の目的は超弾性の特性と擬弾性の特性とを併せ
持った特性（以下、「最適化された弾性」という）を有
する形状記憶合金によりめがねフレームと一部が作成さ
れている、めがねフレームを提供することにより達成さ
れる。
本発明の一つの局面は、めがねが、従来提案されてい
た使用可能温度範囲（約20℃）よりもはるかに広い温度
範囲で使用できる、超弾性特性を有するめがねを製作す
るために、加工硬化した擬弾性材料、即ち［最適化さた
弾性」を用いることである。ニッケル−チタニウムベー
ス合金では、最高60℃の使用温度範囲が得られ、完全な
実用めがねを本発明は可能にしたものである。この60℃
と言う温度範囲は、むしろ理想的すぎる程のもので、常
にこの温度範囲のめがねが必要とする訳ではない。
温度範囲が20℃では、従来提案のめがねについて上述
した如く、全く実用性がないが、温度範囲が30℃にもな
れば、気温差の少ないところでは充分な実用めがねとな
る。気温差がさらに大きくなる環境下では、それらの温
度範囲の条件に応じて、製造条件を選択すればよい。
本発明の理想的な１つの局面においては、少くとも１
対のリムと１対の対応するめがねのつるとを有するめが
ねフレームであって、その少くとも一部を少くとも30％
加工硬化した形状記憶合金から製作し、−20℃〜＋40℃
の温度範囲にわたり３％以上の弾性を有するめがねフレ
ームが提供される。
このように、最も理想的な温度範囲60℃（−20℃〜＋
40℃）は、ニッケル−チタニウムベースの擬弾性材料に
30％以上の加工硬化を与えることにより達成することが
できる。かかる理想的な温度範囲ではないが、実用に充
分供する温度範囲（30℃幅）から理想的な温度範囲（60
℃幅）までの任意の温度範囲を有するめがねフレームの
構成要素を得るには、上記理想的な温度範囲を得るため
に説明した方法に従って、当該技術分野に属する通常の
知識を有する者が、後述する本発明の実施例および詳細
な説明に従って、例えば合金組成、冷間加工条件、熱処
理条件などを適宜選ぶことにより容易に実施することが
できる。
本発明のもう１つの理想的な局面においては、少くと
も１対のリムと１対の対応するつるとを有するめがねフ
レームであって、めがねフレームの少なくとも一部を少
なくとも30％加工硬化された形状記憶合金から製作し、
次いでその一部を400℃以下の温度で１時間以上熱処理
し、最少３％の熱回復しうる形状記憶と、30,000psi（2
07MPa［メガパスカル］）より大きい降伏強度と、少く
とも３％の弾性とを有するめがねフレームが提供され
る。
本発明の他の局面において、１）形状記憶特性と弾性
特性の組み合わせを示し、２）留具要素として、これら
合金の形状記録特性を利用し、また３）ヒンジとして合
金のマルテンサイト状態の可撓性と耐疲労性を利用する
もので、このようなめがねフレームの構成要素を提供す
ることができるものである。
本発明のなおもう１つの局面においては、少くとも１
つの留め具部分を有するめがねフレームが提供され、前
記留め具部分は周囲温度より低いマルテンサイト変態温
度を有する形状記憶合金から作られ、前記合金は、或る
温度より高くなるとその合金がオーステナイト状態に変
態してその際締付け力又はゆるめ力を加えるようなオー
ステナイト変態温度を有する。
本発明のなおもう１つの局面においては、１対のリム
と１対の対応するつるとを有するめがねフレームであっ
て、前記リムは１対のヒンジ部分により前記つるに連結
され、前記ヒンジ部分は周囲温度より高いオーステナイ
ト変態温度を有する形状記憶合金から作られ、前記オー
ステナイト変態温度より低いとき前記合金はそのマルテ
ンサイトの状態にあって高度に可撓性でかつ耐疲労性が
あるような、めがねフレームが提供される。
本発明のもう１つの局面においては、少くとも１つの
留め具部分を有するめがねフレームであって、前記留め
具部分は周囲温度より高いマルテンサイト変態温度をも
つ形状記憶合金から作られ、前記合金は、その合金が或
る温度より高くなるとオーステナイト状態に変態してそ
の際締付け力を加えるようなオーステナイト変態温度を
有し、前記合金は、マルテンサイト状態に戻るとき締付
け力を維持する、めがねフレームが提供される。
本発明のなおもう１つの局面においては、少くとも１
つの留め具部分を有するめがねフレームであって、前記
留め具部分は周囲温度より低いマルテンサイト変態温度
をもつ形状記憶合金から作られ、前記合金は、その合金
が或る温度より高くなるとオーステナイト状態に変態し
てその際ゆるめ力を加えるようなオーステナイト変態温
度を有する、めがねフレームが提供される。
図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施態様についての細部を含む一
般的なめがねフレームの斜視図である。
第2A図は、一定の応力が加えられたときの温度対歪の
グラフであり、形状記憶合金のオーステナイト相とマル
テンサイト相との間の変態を特徴づける温度がグラフ上
で境界づけられている。
第2B図〜第2E図は、十分に焼鈍された形状記憶合金の
応力−歪挙動を４つの異なる温度において示す。
第2B図− 温度T1はMsより低い。
第2C図− 温度T2はMsより僅かに高く、Mdよりかなり
低い。
第2D図− 温度T3はT2より高いがMdより低い。
第2E図− 温度T4はAfより高くかつMdより高い。
第2F図は、第2B図に示すようなＴ＜Msにおけるマルテ
ンサイト合金の応力−歪挙動を示し、この合金は加工硬
化されたものである。これは、超弾性として定義された
挙動である。
第2G図は、加工硬化されかつ部分的に焼鈍された合金
の、第2B図に示すような温度Ｔ＜Msにおける、弾性的性
質と形状記憶的性質との組合せを示す。
第2H図は、加工硬化されたマルテンサイト合金の、第
2C図に示すような温度MS＜Ｔ＜Msにおける応力−歪挙動
を示す。この挙動は、“最適化された弾性”として定義
される。
第３図は、熱により活動的にされる２方向作用で締付
け力を加えるレンズ保持リムの、第１図の３−３線に沿
う断面図である。
第４図は、変形例の第３図に類似の断面図である。
第５図は、留め具によりリムに枢着されためがねフレ
ームのつるの部分斜視図である。
第６図、第７図、第９図、及び第10図は、第５図に示
すようにリムにつるを連結する際採用しうる形状記憶合
金製留め具の種々の実施態様を示す分解一部斜視図であ
る。
第８図は、第７図の留め具の開かれた形状を示す斜視
図である。
第11図は、第10図の実施態様において採用しうる留め
具の部分断面図である。
第12図は、形状記憶合金製のナット及び／又はボルト
を用いた留め具の配置を示す部分斜視図である。
第13図及び第14図は、夫々、正面図及び部分断面図で
あり、めがねのレンズへの鼻ブリッジ及びつるの連結を
示す。
第14図は、変形例のレンズの境界面を示す。
第15図は、形状記憶合金製リムの斜視図で、このリム
は、レンズと係合し、熱回復によりつると枢軸係合す
る。
第16図は、本発明に使用するための鼻当ての支持部材
の部分斜視図である。
第17図は、本発明による単一部品からなるヒンジの部
分斜視図である。
第18図は、本発明に用いるつるの断面図である。
好ましい実施態様の説明 第１図を参照すると、フレーム12を有するめがねが全
体的に10で示されている。フレーム12は、２つのめがね
リム14,16と、鼻ブリッジ18と、鼻当て19,21と、つる2
0,22とを有し、つる20と22は夫々リム14と16に蝶番結合
されている。つる20,22は着用者（図示せず）の耳の上
を後方へ延び、ブリッジ18は２つのレンズを連結し、着
用者の鼻の上に載って支えられいる鼻当て19,21は、ワ
イヤ23,25によってリム14,16に取付けられる。
第2A図〜第2F図は、種々の条件下における典型的な形
状記憶合金の応力−歪線図を示す。温度Ｔは、応力−歪
試験が行なわれる温度であり、一般に、合金が用いられ
るべき温度範囲内にある。
第2B図は、Msより低い温度T1に於ける応力−歪特性
で、この温度において、十分に焼鈍された形状記憶合金
は、応力が加わるにしたがって、点Ａからほぼ点Ｂまで
は、応力と歪の関係は比例的に変化するが、その後は変
形し、点Ｂから点C,点Ｄと歪が増加する。点Ｄで応力を
除去すると点Ｅに戻り、図示のように約９％の残留歪が
残った状態となる。
第2C図については前述した通りであり、第2D図は、T2
より高いがMdより低い温度T3における応力−歪特性で、
応力が加わるにしたがって、ほぼＪ点までは、応力と歪
の関係は比例的に変化し、その後は変形し、点Ｋで応力
を除去すると歪は点L,点Ｍと減少し、応力が零になって
も残留歪が残った状態である。
第2E図は、Af及びMdのいずれよりも高い温度T4におけ
る応力−歪特性で、応力が加わると、ほぼＮ点までは、
応力と歪の関係は比例的に変化し、その後は変形し、点
Ｄで応力を除去すると歪は点Ｐと減少し、応力が零にな
っても残留歪が残った状態である。
このように十分に焼鈍された形状記憶合金はそれぞれ
の温度において、応力−歪特性を有しているものであ
る。
形状記憶合金の機械的性質は処理と温度に大きく左右
され、特に第2A図に示した変態温度近くの温度範囲内で
の処理と温度に左右される。
フレーム構成要素の機械的性質を特性表示するために
一軸方向の引張り性質を述べる。何故ならば、この一軸
方向の引張り性質は、最も容易にテストされ、他の材料
や他の結果と比較されるからである。問題のフレーム構
成要素をテストするために、均一な横断面をもつつるの
真直なブレードが標準試験機で引張られ、その間、研究
中の実際の試験片に固定された伸び計を用いて歪が測定
され、試験機により荷重が測定された。
第2A図において、一定の応力Ｕを受けたときに合金に
生ずる歪Ｅが温度の関係として描かれている。冷却に基
き、合金がマルテンサイト変態開始温度Msに達すると歪
が突然に増大する。この温度Msにおいて、高温組織であ
るオーステナイト顕微鏡組織が、はるかに軟かい低温マ
ルテンサイト顕微鏡組織に変態し始める。合金がマルテ
ンサイトの最終温度Mfにおいて完全にマルテンサイトに
変換されるまで、この歪の増大は続く。合金が再び加熱
されるとき、オーステナイト開始温度Asにおいてオース
テナイトへの逆の変態が始まり、この変態はオーステナ
イト最終温度Afにおいて完了する。一般に、AsはMfより
若干高く、冷却と加熱の間の温度差の曲線はヒステリシ
スと呼ばれる。ヒステリシスの幅は、ニッケル・チタニ
ウム合金において10℃〜100℃であることででき、若干
の銅ベース合金においては尚一層広い。
なおMdは、応力誘起によってマルテンサイト変態が起
きる最高温度である。これについては、例えば、米国特
許4,505,767号に記載されているところである。
然しながら、合金が少なくとも約30％の加工硬化、好
ましくは少くとも約40％の塑性変形を受けるとき、応力
−歪曲線の異なる組が得られ、適当な温度範囲（Ｔ）を
有する合金を利用して加工硬化し（ある場合には、後で
焼鈍し）で所望の性質を達成するようにめがねフレーム
の特定の構成要素を作ることができる。例えば、形状記
憶合金の相当大きい加工硬化（即ち、約30％又はそれ以
上の塑性変形）は、第2F図に示すように温度Ｔ＜Msにお
いて高度に弾力のある“純粋の超弾性的”挙動を生ず
る。この2F図は、加工硬化をしない同じ合金を示す第2B
図と対照されるべきである。Ms＜T2＜Mdにおいては、同
じ合金が第2H図に示すように挙動し、そこにはその合金
は“加工硬化された擬弾性的”であるとして記載されて
いる。第2F図と第2H図は、純粋に弾性的なめがね構成要
素、例えば、つる、ブリッジ、鼻当て支持ワイヤ等に使
用するための理想的な特性を表わしている。第2C図に示
す擬弾性的挙動は、温度範囲が余りにも限られているの
で使用できないけれども、適当なMs温度をもつ合金を選
択し、最適の加工硬化を達成するようにこの合金を処理
することにより、−20℃〜＋40℃の全温度範囲にわたり
第2F図又は第2H図の挙動を達成することができる。万
一、合金がMsより高い温度に露出されても、第2H図に示
すような、合金の加工硬化された擬弾性的挙動により、
合金が所望の弾性と強度を保持することが保証される。
フレーム材料を適切な水準に注意深く加工硬化し、他
のすべての処理の後、この加工硬化を、焼鈍を施さない
ことにより保持することにより、関連するすべての温度
において降伏強度が許容しうる程に高い極めて“弾力の
ある（springy）”構成要素を得ることができる。加工
硬化された組織は、第2B図に示すような容易に熱回復し
うる歪を受けず、むしろ第2F図の挙動を示す。たとえ使
用温度が合金のMsとMdとの間の温度になっても、擬弾性
的効果により極端なばね性が部分的に保持され、他方、
マルテンサイト相又はオーステナイト相が永久変形に対
する、加工硬化による抵抗が利用される（第2H図）。こ
れらの状況において、材料の低い有効モジュラスと、正
しく保持された加工硬化による高い降伏強度とは、構成
要素が標準のフレーム材料の数倍の弾性をもつことを可
能ならしめる。
めがねフレームの使用の温度範囲（即ち、約−20℃〜
＋40℃）の全体を通して所望の非常に高い弾性を達成す
るためには、構成要素における擬弾性と超弾性の両方の
性質を組合わせることが望ましい。（第2C図及び第2F図
参照）。このことは、所望の使用温度範囲（即ち、約10
℃〜40℃）の上方部分に一致する擬弾性の温度範囲をも
つ合金を選び、使用温度範囲の下方部分において満足な
超弾性的挙動を達成するように加工硬化を加えることに
より達成される。少くとも約30％の加工硬化を構成要素
に加えることにより、マルテンサイト相における塑性歪
と熱回復しうる歪とが、少くとも75ksi（517MPa）の応
力までは抑制される。擬弾性の温度領域において、この
性質は、少くとも75ksi（517MPa）の応力までは、超弾
性と擬弾性の性質の組合せ、即ち“最適化された弾性”
の性質（第2H参照）となる。従って、めがねフレームの
ための、−20℃〜＋40℃の有用な温度領域の全体にわた
り、構成要素は、６％位の歪までは完全に弾性的に作用
する。これは、伝統的な金属製めがねフレームで達成さ
れる範囲の数倍である。
第2F図、第2G図及び第2H図は、本発明によるめがね構
成要素の理想的な特徴を示している。特に、ニッケル−
チタニウム製のめがねフレーム構成要素を加工硬化させ
た後、部分的に焼鈍すると、その結果として、Msより低
い温度において第2G図に示すようなばね性（springly）
と形状記憶性とを示し、MsとMdの間の温度では第2H図に
示すようなばね性と形状記憶性とを示す構成要素が得ら
れる。若しもそのめがね構成要素が付加的な加工硬化を
受けた後、焼鈍されなければ、第2F図に示すように、Ms
より低い温度に於いて高度のばね性の挙動を示す。第2F
図、及び第2H図に示すように、めがね構成要素は、−20
℃〜＋40℃の温度範囲に渡り、少なくとも４％の歪まで
完全に弾性的に作用する。
めがねフレームの技術に於いて、望ましいめがねフレ
ーム構成要素が具備すべき特性は（１）通常の条件のみ
ならず過酷な条件で使用中にも、所望の形状を保持する
ような、永久変形に対する抵抗、即ち弾性を有するこ
と。及び、（２）軟らかいばねのような感じを与えるこ
とにより、着用者により快適であること、すなわち、材
料の有効弾性係数が小さいこと、が含まれる。
更に、このような性質は、めがねフレーム構成要素が
通常遭遇する広い使用温度範囲にわたって、保持されな
ければならない。
本発明の好ましい実施態様に於いて、めがねフレーム
構成要素は、少なくとも30％加工硬化することにより
（その後、部分的な焼鈍をし、若しくはせずに）製作さ
れる。めがねの着用者に快適な感じを与え得るように、
めがねフレーム構成要素に所望のレベルの弾性と弾性係
数を与えるためには、めがぬフレーム構成要素中に十分
な加工硬化が残存することが不可欠である。好ましい実
施態様によれば、めがね構成要素に少なくとも30％の加
工硬化が加えられる（400℃以下の温度で１時間以上部
分的な焼鈍をし、若しくはしなくてもよい）。
所望の弾性と弾性係数を得るために、他のレベルの加
工硬化、異なる焼鈍の温度及び時間を採用し得ることは
当該めがねフレーム製造分野にたずさわる者には明らか
であろう。
望ましい加工硬化の水準は、１時間未満の間400℃以
上の温度で部分的に焼鈍することにより、または焼鈍を
行わずに、構成要素が30％未満の加工硬化されて、保持
されていればよい。然しながら、余りに高すぎる温度
で、及び／又は、余りに長時間、構成要素を加熱する
と、その結果として、構成要素が完全に焼鈍されてしま
い、即ち、構成要素中の残存加工硬化がすべて失われる
ことになる。他方、加熱温度が余りにも低過ぎたり、加
熱時間が余りにも短か過ぎたりすると、その結果とし
て、構成要素中の残存加工硬化に何の変化も生じないこ
とになる。
簡単に言えば、加工硬化が大きい程材料の剛性が増大
し、焼鈍の程度が高いほど材料の剛性が小さくなるもの
である。
実際のめがねフレーム構成要素に於いては、理想化さ
れた特性は、好ましい実施態様の如く、−20℃〜＋40℃
の温度範囲全体に渡り達成される必要はない。従って、
すでに述べたように０℃〜30℃又は−10℃〜＋30℃の温
度範囲に渡り所望の弾性と弾性係数とを示す構成要素
は、相当の実用価値を有する。同様に少なくとも15％加
工硬化された構成要素も、弾性と剛性の望ましい組合せ
を示し得る。
本発明に係るニッケル−チタニウム製のめがねフレー
ム構成要素には、従来のニッケル銀、モネル、ベリリウ
ム銅、ステンレス鋼及びチタニウムのめがぬフレーム材
料では得ることができない形状記憶（shape memony）能
力を付加し得る。これらの従来公知の形状記憶能力を有
しない材料は、１％より大きい弾性を示さないが、本発
明に係るニッケル−チタニウム合金製のめがねフレーム
構成要素は、少なくとも３％の弾性と、少なくとも３％
の熱回復し得る形状記憶能力とを与えることができる。
即ち、この構成要素はもとの形状から少なくとも３％ま
で弾性的に変形させることができ、その構成要素を加熱
するだけでもとの形状に復帰させることができる。
本発明において、“低い有効弾性係数（low effectiv
e elastic modulus）”とは、めがねフレームのその部
分が低い剛性（low stiffness）を有することを言う。
また、“３％の弾性”を有するとは、そのめがねフレー
ム構成要素が耐え得る弾性歪が最大３％であることを意
味する。而して、“低い有効弾性係数”を有するという
ことは、そのめがねフレーム構成要素が軟らかいバネの
ような感じを示すということである。“３％の弾性”を
有するということはめがねフレーム構成要素が、その構
成要素を３％以上の歪によって変形を生じさせ、また力
を除去すると原形に復し得るということを示すものであ
る。
ジョージ イー．ディエーター、ジュニア（George
E.Dieter.Jr.）（Dieter）“機械的治金学（Mechanical
Mettallurgy）”と題する1961年の刊行物からの抜粋に
よれば、弾性係数（modulus of elasticity）とは、材
料の剛性の尺度であり、機械的性質の内では、最も安定
した特性の一つで、合金元素の添加、熱処理又は冷間加
工することにより僅かに影響を受けるに過ぎないもので
ある。然しながら、温度を上げると弾性係数が低下する
というのは周知の事実である。ディエーターはまた、弾
性係数が大きい程、所定の応力を加えることにより生ず
る弾性歪が小さい、ということも指摘している。従っ
て、より大きい弾性係数は、より剛性の大きい材料に対
応する。例えば、ステンレス鋼の室温に於ける弾性係数
は28.0×106であるが、他方、チタニウム合金のそれ
は、室温に於いて16.5×106にしか過ぎず、遥に小さ
い。従って、ステンレス鋼に比較して、ニッケル−チタ
ニウム合金の有効弾性係数は小さいものである。
“加工硬化（work hardening）”という用語は、この
技術分野においては、“歪硬化（strain hardening）”
又は“冷間加工（cold work）”を言うものと理解され
ている。特に、ディエーターの文献の他の部分に示され
ているように、予め加えられた塑性変形のため、一定の
剪断を引き起こすのに必要な応力が増大する現象は、歪
硬化又は加工硬化として知られている。更に、歪硬化が
除去されないような温度と時間間隔で行なわれる塑性変
形は冷間加工と呼ばれている。而して、“30％の加工硬
化”の特徴は、めがねフレーム構成要素により見られる
冷間加工の量を示している。冷間加工の幾分かは、後の
熱処理により除去されることに留意すべきである。
例えば、０℃の変態温度を有する形状記憶合金を用い
て適当な構成要素を作ることができる。つるの変を0.06
0"（1.52mm）の直径に伸ばし、これを600℃で15分間焼
鈍し、次に0.036"×0.083"（0.92mm×2.11mm）（45％よ
り大きい塑性変形）の平らな片にプレスすることによ
り、十分な冷間加工が与えられる。前記構成要素は４％
の引張り歪において150ksi（1033MPa）以上の応力を支
持し、室温において完全な弾性的ばね復帰を示す。付加
的な延伸工程により又は他の形状へ圧延又はプレスする
こと等により等しい量の冷間加工を与える他の方法が、
類似の強度と弾性の性質を生じさせることが理解されよ
う。
めがねフレームの一部分が最適化された弾性を示し、
この部分が、少くとも約30％好ましくは少くとも約40％
加工硬化されかつ−20℃〜＋40℃の温度範囲にわたり６
％より大きい弾性を有する形状記憶合金から作られてい
る、めがねフレームを作製できることが上述の説明から
わかる。
形状記憶の特徴を特にめがねのつるのような構成要素
に利用するためには、かなり高い有効降伏強度（約30ks
i（207MPa）以上）を達成する一方、６％の外側繊維歪
の大きさの変形からの鋭い完全な形状記憶回復力を保持
することが必要である。加工硬化と部分的な焼鈍によ
り、Msより低い温度において、より高い降伏強度と、非
常に弾性的な挙動と、若干の形状記憶特性との組合せを
有する合金が得られる。この挙動、第2G図に示されてい
る。このことは、少くとも約30％の塑性変形を加えるこ
とにより構成要素に少くとも74ksi（517MPa）の降伏強
度を生じさせる最終成形工程と、それに続き、少くとも
75ksi（517MPa）の加工硬化された値から30ksi（207MP
a）〜50ksi（344MPa）の熱処理された水準まで降伏強度
を低下させるための最終熱処理工程とにより達成され
る。この順序は、少くとも６％の十分に回復しうる歪の
可能性を与える。最適の処理は、ほば30％〜40％の冷間
加工を与える最終成形作業と、それに続いて、室温より
高いが400℃より低い温度（例えば約275℃）で１時間以
上行なう熱処理とを採用し、この熱処理により降伏強度
を30ksi（207MPa）〜50ksi（344MPa）に低下させること
である。
例えば、つる構成要素は、材料を0.070"（1.78mm）直
径に伸ばし、これを600℃の温度で15分間焼鈍すること
により作ることができる。次に、この構成要素は、0.08
75"（2.22mm）幅×0.049"（1.25mm）厚の平坦にされた
断面にプレスされる（35％以上の塑性変形）。この構成
要素はこの時点で99ksi（682MPa）の降伏強度を有す
る。次にこの構成要素は、280℃の温度で５時間焼鈍さ
れる。その結果得られる構成要素は、31ksi（214MPa）
の引張り降伏強度と、7.5％歪における125ksi（861MP
a）の引張り強度とを有し、荷重を除くと、3.7％の弾性
的ばね復帰お与え、加熱されたとき3.8％の形状記憶回
復を与える。
もう一つの例として、“より剛性のある”つるを得る
ために、構成要素を0.075"（1.91mm）直径に伸ばし、次
いで400℃の温度で30分間焼鈍した後、0.097“×0.049"
（2.46mm×1.25mm）にプレス（38％以上の塑性変形）す
ることができる。250℃の温度で８時間最後の焼鈍をす
ることにより、約49ksi（338MPa）（焼鈍前の約110ksi
（758MPa）と比較）の降伏強度と、7.25％歪における11
3Ksi（778MPa）の引張り強度とをもつ構成要素が得られ
る。加熱されたとき、この構成要素は、5.0％の弾性ば
ね復帰を示し、2.25％の形状記憶回復を与える。追加の
延伸工程、又は他の形状への圧延又はプレス等により等
しい量の冷間加工を与える他の方法が、同様な強度と、
形状記憶回復と、弾性の性質とを生じさせることが理解
されよう。
上述の説明から、めがねフレームの一部分を形状記憶
合金から作り、この部分が最少３％熱回復しうる形状記
憶と、30ksi（207MPa）より大きい降伏強度と、少くと
も３％の弾性とを有するような、めがねフレームを制作
しうることがわかる。
締付け又はクランプの機能を達成するために構成要素
の形状記憶の性質を用いるとき、この構成要素として第
2B図又は第2G図に記載された材料を用いることができ
る。材料の変態温度は、冷却によりマルテンサイト組織
が得られるように選ぶのがよい。そうすれば、使用温度
に温めるときオーステナイトの逆行が生ずるであろう。
二者択一的に、材料は、オーステナイトへの変態を生じ
させて形状記憶効果を誘発するために、使用温度より高
い温度への加熱を必要とするであろう。使用中、構成要
素は、オーステナイト又はマルテンサイトの何れであっ
てもよい。
上述の説明から、少なくとも１つの留め具部分を有す
るめがねフレームを製作し、この留め具部分を周囲温度
より低いマルテンサイト変態温度をもつ形状記憶合金で
作り、前記合金が、ある温度より高くなると合金がオー
ステナイト状態へ変態するようなオーステナイト変態温
度を有し、その変態の締付け力を加えるような、めがね
フレームを製作しうることがわかる。二者択一的に、合
金は周囲温度より高いマルテンサイト変態温度をもつこ
とができ、従ってその合金をオーステナイト状態まで温
度上昇させると合金が締付け力を加え、構成要素をその
マルテンサイト状態へ冷却させるとき前記締付け力が維
持される。
形状記憶合金の可撓性と耐疲労性を利用する構成要素
（第17図に示すような）においては、好ましい材料は、
第2B図に記載されている形態のものである。構成要素が
使用中常にマルテンサイト状態にあり、従って低いマル
テンサイト降伏強度と大きい可逆マルテンサイト歪とを
有することを保証するためには、合金の変態温度を使用
温度範囲より高くすべきである。もしも合金がより高い
有効剛性を有することが望ましいならば、第2F図、第2G
図又は第2H図に示す変態の合金を用いることが可能であ
る。
上述の説明から、ヒンジ部分を有するめがねフレーム
を制作し、このヒンジ部分を周囲温度より高いオーステ
ナイト変態温度をもつ合金で作り、前記オーステナイト
変態温度より低い温度では合金はマルテンサイト状態に
ありかつ高度に可撓性で耐疲労性があるような、めがね
フレームを作製しうることがわかる。
上述の形状記憶合金は、めがねフレームの次のような
部分に適用されるが、その部分に限定されない。
１） 最適化された弾性 つる ワイヤ ブリッジ ２） 弾性及び記憶 つる ワイヤ リム、ブリッジ ３） 形状記憶のみ ヒンジ ワイヤ リム ４） マルテンサイト ヒンジ めがねフレームの上述の部分を製作するために使用し
うるタイプの１つの合金が米国特許第3,351,463号の主
題であり、この米国特許を引用により本明細書に組み入
れる。適当な組成物の処理と特徴を記載している他の文
献の中には、55ニチィノル（nitinol）の主任開発者で
あるフィリアムJ.ビューラ博士とウィリアムB.クロスに
よる“55ニティノル……記憶をもつ独特のワイヤ合金”
と題する記事（これは、1969年６月発行のワイヤジャー
ナルに掲載された）が含まれる。この文献は、Ｎ−69−
36367又はNASA CR−1433として表示され、スプリングフ
ィールドVA22151にある科学技術情報の広報機関（Cleyr
inghouse for Scientific and Technical Informatio
n）から入手可能である。これらの刊行物はすべて、引
用により本明細書に組入れられる。
形状記憶合金の例は、引用により本明細書に組入れら
れた米国特許第3,174,851号及び第3,672,879号に開示さ
れている。チタニウム−ニッケル−コバルト合金が米国
特許第3,558,369号に開示されている。適当な２成分の
ニッケル−チタニウム形状記憶合金は当業者に周知であ
り、例えば上述のビューラ等の特許と記事に記載されて
いる。
第１図において、リム14は収縮した形状（回復された
状態）で示されており、リム14は、レンズ24に当接して
それと共に締まり嵌めを形成している。リム16は、レン
ズ26に対し拡張可能な形状（変形された状態）のリムを
示し、前記リム16はこのレンズ26の挿入物を収容する。
この実施態様において、リム14と16はレンズに締付け力
を加える。
リム14,16は、ニッケル−チタニウム合金、種々のア
ルミニウム−ブラス、銅合金、及び形状記憶効果を示す
他の既知の合金のような、しかしのれに限定されない、
形状記憶合金で作られている。１つの周知のニッケル−
チタニウム合金はニチィノル（nitinol）として知られ
ている。第１図において、例えば、形状記憶合金は記憶
形状を有するように成形することができ、その中に十分
な熱が発生されるときその合金は記憶形状に戻る。即
ち、形状記憶合金は、変形させることができ、その後そ
れを加熱すると記憶形状に戻る。この記憶特性は、金属
又は合金の状態を、変形されたマルテンサイト状態から
回復されたオーテスナイト状態へ熱を加えて変化させる
のに寄与する。リム14,16は、合金がマルテンサイト状
態にある間に変形させることができ、その後リム14,16
を適当な温度に露出することにより、記憶形状（即ち、
回復されたオーステナイト状態）に回復され、それによ
って締付け力を加える。リム14,16を転移温度又は回復
温度に導く方法には、リム14,16を取囲む環境の温度を
調節する方法、リム14,16に電流を通して材料の抵抗に
よる熱を発生させる方法、誘導加熱を用いる方法、又は
他の温度制御技術を用いる方法等がある。リム14,16の
温度の精密な制御を可能にする技術を用いること、例え
ばリムを正しい温度の水の中に浸漬することが好まし
い。
１つの作用態様において、レンズが最終位置にあると
き、リムは回復されたオーステナイト状態にある。リム
14は、第１図に、（回復された）記憶形状で示されてい
る。リム16に関して見られるような変形された状態にお
いては、リム16は十分に大きいので、その中にレンズ24
を挿入することができる。加熱すると、リム16は収縮し
てレンズ24と緊密な接触をし、締付け力を及ぼす。それ
故、この方法では、リムは加熱されてレンズをしっかり
つかみ、これを保持する。
リム16が収縮する速さは、リム16への熱の適用を制御
することにより、精密に制御することができる。（この
特徴は、金属の回復に関するような本発明のすべての実
施態様に属することに留意されるべきである。） もう１つの作用態様において、リム14は、閉じられて
レンズと緊密に接触したとき、変形されたマルテンサイ
トの状態にあることができる。この状態にあるリム14を
加熱することにより、変形されたマルテンサイトの状態
にあるリム14は、開いて回復されたオーステナイト状態
へ回復され、それによって、ゆるめる力を加えることが
できる。それ故、この態様においては、レンズの挿入と
除去は、リムがリム16に対応する記憶形状にあるときに
行なわれ、レンズは、リム14に対応する変形されたリム
により所定位置に保持される。
第３図を参照すると、本発明によるリム30の好ましい
横断面が示されている。この断面はＣ字形で、リム30の
長さに沿って溝32を形成している。溝32は、レンズ34の
解放又はレンズ34の保持を夫々可能にするように選択的
に増減させうる半径方向の寸法を有する。前に示唆した
ように、解放（ゆるめること）又は保持（締付けるこ
と）は、記憶形状への回復により達成することができ、
リム30の半径方向の寸法を変形させることにより補助的
な操作が行なわれる。リムを含む形状記憶合金の変形
は、合金がマルテンサイト状態にある間に、所望によ
り、溝を半径方向内側へ圧縮して溝の半径を減少させる
ことにより行なうことができ、溝の幅は、合金をオース
テナイト回復温度に加熱するとき増大する。
第３図を考察する際、留意すべきことは、レンズ34の
保持は、（ａ）単に又は主としてリム30の峰36,38によ
って行なうことができ、又は（ｂ）リム30の内側表面40
に対する摩擦嵌合と共に峰36,38によって行ないうるこ
とである。
第３図に示すように、リム30は内層42と外層44とから
なる。内層42は、それに沿って配置された峰36,38を有
する。外層44に沿って保持用の峰を設けることも本発明
の範囲内にある。後者の実施態様においては、外層44の
Ｃ字形の周囲は、内層43の周囲より比較的に大きいであ
ろう。同様に、レンズ34を両方の層42,44により保持す
ることも意図されている。上述の実施態様の何れにおい
ても、以下の説明から明らかになるように、形状記憶合
金がＣ字形溝を開くために用いられるか又は閉じるため
に用いられるかに依存して、内層42又は外層44の何れか
を形状記憶合金から作ることができる。外層は、そのと
き、ステンレス鋼製又は或る他の比較的にばね状の金属
製であるのが好ましい。外層44が形状記憶合金である場
合、リム30は、加熱により閉じてレンズ34と係合するの
が好ましい。内層42が形状記憶合金であるとき、リム30
は、加熱により開いてレンズ34を解放し、記憶（回復さ
れた）形状になる。従って、リム30を温水の中へ浸漬す
ることにより、着用者は、冷却時に係合したレンズ34を
取外して取替えることができる。Ｃ字形断面は、閉じら
れたリム（例えば、第１図参照）又は部分的なリムの態
様に与えることができることが理解されるべきである。
リムは、所望により、第４図に見られるように、形状
記憶合金の単一層から構成してもよい。第４図は、溝5
2,54を有するレンズ50を断面で示してあり、この溝52,5
4はレンズ50の両側面にその周囲のまわりに形成されて
いる。Ｃ字形フレーム部材56は、レンズの外縁のまわり
に配置され、溝52,54の中に着座する末端58,60を夫々有
する。この実施態様においては、形状記憶合金のフレー
ム部材56は、合金がオーステナイト状態にあるときに締
付け力を加える。
第３図に示すような２部分からなるリムを採用しても
よいが、形状記憶合金の単一片リムを用いる方が好まし
い。このような適用においては、弾性は重要な要因でな
く、強度が重量でありかつ溝がレンズを固く保持できる
ことが重要である。
リム56のＣ字形断面は、図示のように円形である必要
はなく、同様に機能するであろう他の形状、例えばＵ字
形でもよいことが理解されるべきである。リムを円周方
向に膨張（拡大）及び収縮させることも本発明の範囲内
にある。第１図には、リム16は、リム14に対して円周方
向に拡大されたものとして示されている。
第５図を参照すると、留め具部分74を用いてめがねの
つる70をリム72に留めることが詳細に示されている。留
め具部分74は、リム72から延びるＵ字形断面をもつ形状
記憶合金部材76を備えている。つる70の端部78が、部材
76のＵ字形部分の内側に位置決めされている。
第５図に示されているように、ピン80によってつる70
と部材76とを枢着することができ、そのとき部材76のＵ
字形部分が閉じられる。部材76は、その記憶形状（即
ち、合金がその回復したオーステナイト状態にあると
き）で示されている。部材76は、たとえマルテンサイト
状態に冷却されてもこの記憶形状に留まり、この状態で
機能することができることが理解されよう。部材76は、
該部材76変形可能なマルテンサイトの状態でＵ字形から
なるアームを互いに離して拡げることにより変形させる
ことができ、このアームは、特定の合金と変態温度に依
存して、低い温度であってもよい。かくして、転移温度
より低い温度で、つる70は部材76から離脱される。部材
76の合金がその回復されたオーステナイト状態にあると
き、つる70を部材76により再び枢着することができる。
この実施態様において、形状記憶部材が採用され、熱
（室温でよい）により最初の位置に回復する。
第６図には、Ｈ字型断面を有する２方開放端付き留め
具が参照数字90で全体的に示されている。ピン92が留め
具90の各端部に配置されている。留め具90の少くとも一
端は、Ｈ字型断面のその端部のアームの間の空間を開く
ように変形可能であり、その端部は、転移回復温度に加
熱することにより回復可能である。留め具90は、つる70
とめがねフレームのリム（図示せず）とを連結するた
め、第５図に示すような用途に用いることができる。
第６図の留め具90の作用は、第７図及び第８図に100
で示す単一開放端付き留め具の作用と同様である。第７
図には、単一開放端付きの形状記憶留め具100が、つる
の端部102に隣接して閉じられて示されている。ピン状
態部分104は、つるの端部102の透孔106を貫通して延び
ることができ、それによって枢軸継手を形成する。第８
図においては、留め具100は、つるの端部102が挿入又は
除去ができるように開いている。
本発明の範囲は、ピン104のような単一ピンに限定さ
れず、２つのハーフピン（図示せず）の考え方をも含
み、１つのハーフピンがＵ字形留め具100の各アームか
ら延びてつる102の孔106に係合する。また、つるとフレ
ーム部材との両部材は、向かい合ったピン又は半球をも
つヨークでもよく、このピン又は半球は他方の部材の向
かい合った孔に係合する。
第９図は、もう１つのタイプの留め具110を示す。第
７図に示すようなピン104をもつのではなく、つるの端
部112はそこから延びる２つのハーフピン114を有し、こ
のハーフピン114は、Ｕ字形部材110の相補開口部116の
中に受入れられる。第７図及び第８図の実施態様のよう
に、形状記憶合金から作られたＵ字形部材110は、枢軸
継手を作るために同様に開閉することができる。
第10図において、形状記憶合金から作られたスタッド
又はねじによって枢軸継手が達成される。つるの端部11
2の相補孔と非形状記憶のＵ字形要素124の相補孔とを整
列させて、これらの相補孔の中へねじ120が容易にねじ
込まれ、スタッドの場合には押し込まれる。回復させた
とき、ねじ又はスタッド120は膨張してＵ字形要素124と
堅く係合する。Ｕ字形要素124は、図示のような別の要
素でもよく、または第５図に示す部材76のようなリムの
一部であってもよい。
もしも要素120がスタッドであれば、それは第11図の
スタッドの形をとることができる。スタッド120は、122
で示す部材（つるの端部）の凹所128の中に着座される
頭部126を有する。割り軸部129は、頭部126からＵ字形
要素124の孔130を通り、つるの端部材122の整列孔を通
して延びる。スタッド120の端部は、短かい外側へ延び
るリップ134を有し、このリップ134は、Ｕ字形部材124
の下方脚部の中で肩部136の表面に引っ掛かる。
変形されたマルテンサイトの状態にあるとき、半径方
向に圧縮された部材120は、つる122及びＵ字形部材122
の夫々の整列孔を通して容易に滑る。膨張させると、リ
ップ134は凹所138の中へかみ合い、またつるの側壁及び
Ｕ字形部材の下方側壁と係合して両部材を互に固定す
る。
第12図には、ボルトとナットの組立体の形の留め具が
全体として140で示されており、この留め具140はレンズ
142をめがねのリムその他の部材に固定するためのもの
である。この図に示されているように、ボルト144はリ
ム146とレンズ142を通して延び、相補ナット148と係合
する。ボルト144及び／又はナット148は形状記憶合金材
料から作られる。ボルト144が形状記憶合金で作られる
場合、それはナット148に挿入される前に、軸線方向に
伸ばされ従って半径方向に圧縮されることによりマルテ
ンサイト状態に変形されるのが好ましい。回復させる
と、形状記憶合金のボルト144は長さ方向に収縮して半
径方向に膨張する。形状記憶合金のナットは半径方向に
収縮して両者の間に緊密な連結が行なう。収縮及び／又
は膨張の大きさは、ボルト144及び／又はナット148の予
め定められた記憶形状により容易に制御される。
レンズをリムに固定する変形例が第13図及び第14図に
示されており、この変形例においては、つる及び鼻当て
に個々のレンズをクランプする比較的小さい弓形リム部
材が設けられている。詳述すれば、形状記憶部材150,15
2は、好ましくは、正方形で、断面がＣ字形であり、レ
ンズ154,156の外縁の彎曲に一致するように弓状に曲が
っている。形状記憶部材150,152は、めがねのブリッジ
全体と一体的でもよい。レンズは、Ｃ字形部材の端と係
合するように、第４図の実施態様に関して述べたように
溝を付けるのが好ましい。
再び第13図を参照すると、つる158,160は、ヒンジ16
2,164片を除き部材150,152に実質的に等しい部材166,16
8により、ヒンジ162,164を介してレンズ154,156に固定
されている。レンズへの結合方向も同じである。つるも
鼻当てもワイヤも図示されていないが、それらは本発明
の範囲内にあるものと考えられる。種々の部材150,152
166,168は、図示を明瞭にするために著しく拡大されて
いるが、実際には、頑丈な構造で然も欠陥部品を容易に
取替えることのできる実質的にリムのないめがねを提供
する。第14図は、レンズに溝をつける代りの変形例を断
面で示し、レンズ154のようなレンズは、その両側でレ
ンズの縁の所で一部切り落されており、それによって形
状記憶合金150による把持を受け入れる。
第15図は、形状記憶リム172,174を有するめがねフレ
ームを全体的に170で示しており、このリム172,174は、
回復温度に加熱されたとき、その遠い端部で片持梁方式
に半径方向内側へ収縮する。回復に基いてリム172,174
の半径が減少すると、その中に挿入されたレンズ176,17
8がリム172,174により係合され、つる180,182がリム17
2,174に枢軸係合される。詳しくは、突出部184、186、1
88、190がつる180,182にある凹み又は孔に入る。
更に第15図において、つる180,182は、図示のような
ヒンジ継手でリム172,174に連結される場合、形状記憶
合金、ステンレス鋼、又は或る他の金属で作ることがで
きる。
変形例として、ヒンジ継手は、良好な可撓性と耐疲労
性とを有するニチィノルのような形状記憶合金の薄片か
ら構成することができる。即ち、多数の部品からなるヒ
ンジを用いる代りに、第17図に示すように、リム172,17
4とつる180,182との間に夫々配置された折り重ねうる長
さの形状記憶合金201を用いて枢軸継手を達成すること
ができる。片201は、周囲温度より高いオーステナイト
変態温度をもつ形状記憶合金で作られ、その場合、前記
オーステナイト変態温度より低いとき（即ち、めがねが
使用中露出される周囲温度では）、合金はマルテンサイ
トの状態にあり、従って高度に可撓性でかつ耐疲労性が
ある。
次に、第16図を参照すると、鼻台21が、リム16に結合
された鼻当てワイヤ25を介してリム16に連結されてい
る。鼻当て21（即ち鼻台）は、形状記憶合金製の留め具
27により鼻当てワイヤ25にかたく連結されている。留め
具27は、そのマルテンサイト状態において図示の形状か
ら変形させることができ、それによって留め具を挿入又
は除去することができる。留め具27がそのオーステナイ
ト状態へ回復されたとき、留め具27は鼻当てワイヤ25を
取り囲んでそれと係合する。一層重要なことには、ワイ
ヤ25は、第１図に示すつる20,22やブリッジ18のよう
に、周囲温度の全範囲にわたり永久変形やねじれ（kink
ing）に対し抵抗性の形状記憶合金で作ることができ
る。変形例として、ワイヤは、変形に対し十分に抵抗性
がありかつ加熱により変形前の形状に容易に回復し得る
形状記憶合金から成形することができる。
第17図により詳しく言及すると、そこにはつるとフレ
ームとの結合のためのヒンジが示されている。この修正
態様において、つる202の端部200とフレーム206からの
延長部204とは両方共、ヒンジ片201を受入れるための深
い凹み208,210を夫々有する。ヒンジ片201はフレーム及
びつるに鋲止めすることもできる。つるもまた、前述の
ような形状記憶合金を用いるのが有利である。
次に第18図に詳細に言及すると、212で全体的に示さ
れているつるの横断面は、補強挿入体216を充填した形
状記憶合金製のＵ字形部材214からなる。充分な強度を
与えるために、形状記憶合金部材をＩビームにしてもよ
く、また任意の外側装飾峰、例えば仮想線で示すような
峰218を設けてもよい。もしもこのような形状を採用す
るならば、溝を省略して、つる全体をプラスチックで被
覆することができる。更に、チャンネル214即ちＵ字形
部材は、記憶を有する弾性部材を形成するためステンレ
ス鋼又は類似の補強挿入体の周りを閉じる戻り脚部を有
することができる。かくして、補強挿入体216は、構造
体に強度を加えるが、然し記憶材料の記憶効果を損なう
ほど十分強力でない材料の薄いブレードとすることがで
きる。
他の改良、修正、及び実施態様は、この開示の再検討
により当業者に明らかになるであろう。このような改良
修正、及び実施態様は、請求の範囲により定義された本
発明の範囲内にあるものと考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クルムメ ジョン エフ アメリカ合衆国 カリフォルニア 94062 ウッドサイド ユーペヌフロー ド 87番地 (56)参考文献 特開 昭56−89716（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−186719（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−146120（ＪＰ，Ｕ) 「金属」Ｖｏｌ．51，Ｎｏ．11（1981 年）ＰＰ．15〜18 日矯歯誌第43巻第１号（1984年）Ｐ Ｐ．71〜80

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】めがねフレームの少くとも一部分が、ニッ
    ケル−チタニウムベースの形状記憶合金で作られ、前記
    一部分は加工硬化された擬弾性の冶金学的状態にあり、
    前記一部分は、加工硬化を受けていて、軟らかくばねの
    感じを与える低い有効弾性係数を有し、前記一部分は−
    20℃から＋40℃までの温度範囲にわたり少なくとも３％
    の弾性を有することを特徴とするめがねフレーム。
  2. 【請求項２】前記めがねフレームが一対のつるを含み、
    前記一部分が前記つるを含むことを特徴とする請求の範
    囲第１項に記載のめがねフレーム。
  3. 【請求項３】前記めがねフレームがブリッジを含み、前
    記一部分が前記ブリッジを含むことを特徴とする請求の
    範囲第１項に記載のめがぬフレーム。
  4. 【請求項４】前記めがねフレームが、一対のレンズリム
    と一対の鼻当てとを含み、各鼻あてが鼻当てワイヤによ
    り夫々のリムに結合され、前記一部分が前記鼻当てワイ
    ヤを含むこと、を特徴とする請求の範囲第１項に記載の
    めがねフレーム。
  5. 【請求項５】前記めがねフレームの前記一部分が、４％
    より大きい弾性を有することを特徴とする請求の範囲第
    １項に記載のめがぬフレーム。
  6. 【請求項６】前記めがぬフレームの前記一部分が、０℃
    より高い温度において３％より大きい弾性を有すること
    を特徴とする請求の範囲第１項に記載のめがぬフレー
    ム。
  7. 【請求項７】前記めがぬフレームの前記一部分が、−10
    ℃より高い温度において３％より大きい弾性を有するこ
    とを特徴とする請求の範囲第１項に記載のめがねフレー
    ム。
  8. 【請求項８】前記めがねフレームの前記一部分が、Msと
    Mdとの間の温度において３％より大きい弾性を有するこ
    とを特徴とする請求の範囲第１項に記載されためがねフ
    レーム。
  9. 【請求項９】前記めがねフレームの前記一部分が、Msよ
    り低い温度において３％より大きい弾性を有することを
    特徴とする請求の範囲第１項に記載のめがねフレーム。
  10. 【請求項１０】前記めがねフレームの前記一部分が、少
    なくとも30％加工硬化されて、そして400℃以下の温度
    で部分的に焼鈍されていることを特徴とする請求の範囲
    第１項に記載のめがねフレーム。
  11. 【請求項１１】前記めがねフレームの前記一部分が、少
    なくとも45％加工硬化されていることを特徴とする請求
    の範囲第１項に記載のめがねフレーム。
  12. 【請求項１２】めがねフレームの少くとも一部分が、ニ
    ッケル−チタニウムベースの形状記憶合金で作られ、前
    記一部分は少なくとも30％加工硬化され続いて400℃以
    下の温度で部分的に焼鈍とを受けた加工硬化及び熱処理
    された組織であり、少なくとも３％の熱回復し得る形状
    記憶特性と、30,000psi（207MPa）より大きい降伏強度
    と、少なくとも３％の弾性とを有することを特徴とする
    めがねフレーム。
  13. 【請求項１３】前記めがねフレームが一対のつるを含
    み、前記一部分が前記つるを含むことを特徴とする請求
    の範囲第12項に記載のめがねフレーム。
  14. 【請求項１４】前記めがねフレームがブリッジを含み、
    前記一部分が前記ブリッジを含むことを特徴とする請求
    の範囲第12項に記載のめがねフレーム。
  15. 【請求項１５】前記めがねフレームが、一対のレンズリ
    ムと一対の鼻当てとを含み、各鼻あてが鼻当てワイヤに
    より夫々のリムに結合され、前記一部分が前記鼻当てワ
    イヤを含むこと、を特徴とする請求の範囲第12項に記載
    のめがねフレーム。
  16. 【請求項１６】前記めがねフレームの前記一部分が、４
    ％より大きい弾性を有することを特徴とする請求の範囲
    第12項に記載のめがねフレーム。
  17. 【請求項１７】前記めがねフレームの前記一部分が、少
    なくとも30％加工硬化されていることを特徴とする請求
    の範囲第12項に記載のめがねフレーム。
  18. 【請求項１８】前記めがねフレームの前記一部分が、少
    なくとも45％加工硬化されていることを特徴とする請求
    の範囲第12項に記載のめがねフレーム。
  19. 【請求項１９】前記めがねフレームの前記一部分が、少
    なくとも30％加工硬化されて、続いて部分的に焼鈍され
    ていることを特徴とする請求の範囲第12項に記載のめが
    ねフレーム。
  20. 【請求項２０】前記めがねフレームの前記一部分が、め
    がねの使用温度範囲の上方部分において擬弾性を示し、
    使用温度範囲の下方部分において超弾性特性を示すもの
    であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のめが
    ねフレーム。
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