LU100476B1

LU100476B1 - Gelenk für eine Brille

Info

Publication number: LU100476B1
Application number: LU100476A
Authority: LU
Inventors: Fabian Hofmann
Original assignee: Fabian Hofmann
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2019-05-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gelenk für eine Brille, aufweisend eine erste Bohrung zur Fixierung des Gelenkes an einem feststehenden Element, und weiterhin aufweisend eine zweite Bohrung zur Befestigung eines rotatorisch flexiblen Elements, wobei das Gelenk weiterhin in Bezug auf die zweite Bohrung Halte-Elemente aufweist, die eine erste rotatorische Stellung und eine zweite rotatorische Stellung definieren, sodass ein flexibles rotatorisches Element in der ersten Stellung oder der zweiten Stellung lösbar fixiert ist.

Description

Gelenk für eine Brille

Hintergrund lm Bereich der Brillen ist es üblich verschiedene Fronten und verschieden Bügel zur Anpassung an die Gesichtsgeometrie bereitzustellen.

Dabei steilt sich die Bereitstellung von unterschiedlichen Fronten als auch Bügeln und den entsprechenden Gelenken für die Bügel und die Fronten als kostenträchtig dar, da eine Vielzahl unterschiedlicher Elemente entworfen und hergestellt werden muss.

Die meisten auf dem Markt befindlichen und vor allem auch verwendeten und damit bekannten Brillengelenke mit einer Federfunktion folgen einer sehr ähnlichen Bauweise. Besonders starre Brillenfronten aus unflexiblen Materialien (Metall, flexible Kunststoffe mit allerdings hoher Materialstârke, oder auch Büffelhorn und Holz) oder mit einer Materialdicken, die ein nachgebendes Federn der Front stark einschränken, benötigen ein sogenanntes Flexscharnier oder Flexgelenk.

Bisherige auf dem Markt befindliche Flexgelenke (Einbaugelenke zumeist) weisen folgende Eigenschaften auf: Der Großteil dieser Gelenke besitzt hinter der Drehachse, welche das Anklappen der Bügel ermöglicht und üblicherweise die Front beweglich mit den Bügeln verbindet, jeweils ein verschiebliches Lager mit einem Bolzen in Längsachse des Bügels. Dieses Lager wird mit einer Druck- oder Zugfeder versehen (Druckfedern liegen meist urn den Bolzen, Zugfedern dahinter). Ein außen anliegender Anschlag erzwingt zunächst eine Endposition des Bügels in geöffnetem Zustand. Wird nun der Bügel weiter geöffnet, d.h. wird der Bügel quasi überdehnt, dann verschiebt sich das Lager. Die am häufigsten anzutreffende Bauform ist sehr einfach: ein Längsbolzen wird in einer Längshülse geführt, wobei ein innenliegender Anschlag das Herausziehen des Bügels verhindert und nur einen mehr oder minder kontrollierten Weg der Bewegung zulässt. Die eingebauten Spiralfedern führen den Bügel automatisch wieder in den neutral geöffneten Zustand zurück. Bei manchen Varianten wird beim Tragen ein ständiger Druck ausgeübt, urn die Brille fest auf dem Kopf zu verankern, bei anderen Varianten dient der Federeffekt nur dem bequemeren Aufsetzen der Brille, weil die Bügel beim Überstreifen der Brille an der breitesten Stelle des Kopfes gewissermaßen nachgeben sollen.

Allerdings weisen diese Konstruktionen einen Oder mehrere Nachteile auf. Zwar ist bei Gelenken mit dieser Konstruktion eine hohe Flexibilität vorhanden und auch erforderlich, aber ab einer technisch bedingten Größenuntergrenze sind sie nicht mehr zur Verwendung mit Spiralfedern geeignet, was sich nachteilig auswirkt. Darüber hinaus lässt bei diesen Konstruktionen die Bauteilgröße keine besonders stark rückfedernden Spiralfedern zu, weil die Baugröße der Gelenke aus Gewichtsgründen und durch den Einbau in einem Brillenbügel die Baugröße nicht unbegrenzt großzügig bemessen sein darf, was sich ebenfalls nachteilig auswirkt.

Zudem benötigt der Bolzen in der Hülse ausreichend Spiel, da sonst, bei enger Passung, Reibungskräfte die Rückstellkräfte der Federn stark behindern Oder sogar aufheben könnten. Als Konsequenz dieser Bauart haben alle Gelenke mit dieser oder einer vergleichbaren, ähnlichen Technik einen hohen Spielraum: die Bügel bewegen sich nicht nur in der gewünschten Drehbewegung urn die Drehachse herum (zumeist die Schraube, welche die Bauteile beweglich miteinander verbindet), sie sind auch stark anfällig gegen Torsionskräfte, was sich auf das Tragen der Brille nachteilig auswirken kann. Die Bügel neigen stark zum 'Wackeln', wenn man die Brille an einem Bügel festhält, lassen sich bei einer Schüttelbewegung feststellen, dass die vergleichsweise schwere Front einer bisweilen heftigen Auf- und Ab-Bewegung ausgesetzt ist. Das liegt am Zusammenspiel der Kräfte, die auftreten, weil die Front vom Zentrum des Gelenks weit auskragt.

Weiterhin führt die Begrenzung der Bauteilgrößen dazu, dass bei den kleinen, im Inneren der Hülse eingebauten Federn merkliche Festigungstoleranzen auftreten können. Dies führt häufig zu stark ungleichen nachteiligen Flex-Effekten: zum Beispiel kann es auftreten, dass sich einer der beiden Bügel sich merklich früher öffnen lässt, ein weiterer Nachteil. Bei Brillen, die den Druck auf die Schläfe benötigen, kann es zu Asymmetrien kommen, die ein Anpassen der Brille sehr erschweren können. Die schrankt unter Umständen den tatsächlichen Tragekomfort ein und verändert die optischen Eigenschaften des Systems Augen-Brillengläser in negativer Weise. Zudem kann auch die visuelle Erscheinung des Brillenträgers negativ beeinflusst sein.

Alle diese nicht unerheblichen Nachteile sind bekannt und werden auf dem Markt seit Jahrzehnten billigend in Kauf genommen. Offensichtlich überwiegen die Vorteile des Federeffekts und des bequemen Aufsetzens der Brille die Nachteile einer gewissen Schwammigkeit der Bügelbewegung, den Nachteil des Wackelns und der ungleichen Kraftverteilung hinreichend auf.

Andere Gelenksysteme setzen indes auf die Eigenflexibilität der verwendetet Materialien. Hier ist es sowohl die Elastizität des Materials und das Zusammenwirken der Bauteile, die nicht wirklich definiert an einer festgelegten Stelle federn, sondern durch das Zusammenspiel von Geometrie und Material, respektive Materialstärke Oder- schwächung wirken und einen mehr Oder wenig stark spürbaren Federeffekt erzeugt. Diese Art der Brillen wird tast ausschließlich aus Federblechen (z.B. Edelstahl, Titan oder Bronzeverbindungen) hergestellt. Ein Einsatz dieser Konstruktionen bei Brillen, die ein hohes Eigenvolumen besitzen, also Brillen aus quasi dreidimensional ausgearbeiteten Frontpartien (Brillen aus Kunstsoff, Holz, Horn o.Ä.) würde als nachteilig empfunden werden, da die Kräfteverhältnisse und das Torsionsverhalten zwischen den relativ schweren Bauteilen der Brillenfront und den eigenflexiblen Materialien (Blechen) in keinem funktionalen Verhältnis stehen.

Aufgabe der Erfindung ist es unter anderem ein neuartiges Gelenk zur Verfügung zu stellen, dass zumindest einen Nachteil aus dem Stand der Technik löst.

Die Aufgabe wird gelost durch ein Gelenk nach Anspruch 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der ausführlichen Beschreibung und der Figuren.

Kurzdarstellung der Figuren

Nachfolgend wird die Erfindung näher unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert werden. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung gemäß Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 2.1-2.4 einen schematischen Ablaufplan gemäß Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 3 und 3.1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßem Gelenks im Einsatz,

Fig. 4.1-4.4 schematisch verschiedene Anbringungswinkel in Bezug auf ein feststehendes Element in einem erfindungsgemäßen Gelenk, und

Fig. 5.1-5.5 weitere optionale Aspekte eines erfindungsgemäßen Gelenks

Detaillierte Beschreibung

Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figur dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschreiben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.

Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter „ein“, „eine“ und „eines“ nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.

Die Erfindung macht sich Gedanken aus dem Rapid Development zu eigen. So erlauben die neuartigen Gelenke als auch die erfindungsgemäßen Bügel eine einfache kundenspezifische Herstellung von Brillen, sodass es keiner Bevorratung mehr bedarf.

In Figur 1 ist ein Teil eines erfindungsgemäßen Gelenkes gezeigt. Das Gelenk weist ein Gelenkgehäuse Y auf. Dabei sind in Figur 1 zwei perspektivische Ansicht (Vorder- / Rückansicht) eines Gelenkes gezeigt, wie sie z.B. bei einer Brille zur Verwendung kommen können. Mit A ist eine Rotationsachse zur Befestigung eines feststehenden Elementes, z.B. einer Brillenfront, angegeben. In die entsprechende Bohrung kann ein geeignetes Befestigungsmittel, z.B. eine Schraube Oder einer Splint, eingeführt werden, urn das feststehende Element I die Brillenfront daran zu befestigen. Die Rotationsachse A erlaubt es das feststehende Element unter unterschiedlichen Winkeln relativ zum Gelenkgehâuse Y zu befestigen. Nach Verbindung mit dem feststehenden Element ist die Verbindung in aller Regel losbar starr. Mit B ist eine Rotationsachse zur Befestigung eines rotatorisch flexiblen Elements, z.B. einem Brillenbügel, angegeben. In die entsprechende Bohrung kann ein geeignetes Befestigungsmittel, z.B. eine Schraube oder einer Splint, eingeführt werden, um das flexible Element / den Brillenbügel daran zu befestigen. Mit C ist eine optionale Schrage / Fase bezeichnet, mit der z.B. Schraubenkôpfe versenkbar in die Bohrung gemäß Rotationsachse A eingebracht werden können. Eine entsprechende optionale Schrâge / Fase kann auch an der Bohrung gemäß der Rotationsachse B angeordnet sein. Mit D ist ein erstes Halte-Elemente aufgezeigt, dass das flexible rotatorische Element an einer weiteren Drehung hindert und somit einen ersten Endpunkt I erste Stellung in Bezug auf das Gelenkgehâuse Y definiert. Mit E ist ein zweites Halte-Elemente aufgezeigt, dass das flexible rotatorische Element an einer weiteren Drehung in die Gegenrichtung hindert und somit einen zweiten Endpunkt I zweite Stellung in Bezug auf das Gelenkgehâuse Y definiert.

In Figur 2 sind verschiedene Stellungen eines flexiblen Elementes in Bezug auf ein an einem festen Element befestigten erfindungsgemäßen Gelenk aufgezeigt.

In Teilabbildung 2.1 ist eine „geöffnete“ erste Stellung („0°“) gezeigt, bei der das flexible Element Z, z.B. ein Brillenbügel Z, mittels des Gelenkes (von oben als von links unten nach rechts oben gestreiftes Element gezeigt) an einem feststehenden Element befestigt ist. Hierzu ragt ein Teil X (perspektivisch in Figur 3 gezeigt) in die seitliche Öffnung des Gelenkgehäuses Y und in die Bohrung gemäß der Rotationsachse A hinein. Das rotatorisch flexible Element Z kann z.B. hohl sein, wie durch Z.1 angedeutet. Mit D ist ein erstes Halte-Elemente aufgezeigt, dass das flexible rotatorische Element Z an einer weiteren Drehung hindert und somit einen ersten Endpunkt / erste Stellung in Bezug auf das Gelenkgehâuse Y definiert.

In Teilabbildung 2.2 ist das gleiche Ensemble dargestellt, wobei nunmehr ein teilgeôffnete Stellung, beispielsweise 29°, gezeigt ist. Dabei können wie in der Figur aufgezeigt durch Rastnasen am Gelenkgehâuse Y bestimmte Zwischenstellungen durch kraftüberwindbar zwischen der ersten End-Stellung und einer zweiten Endstellung vorgesehen sein. Ohne Krafteinwirkung wäre das rotatorisch flexible Element Z in dieser Zwischenstellung lösbar fixiert. In solch einer Anordnung führt eine geringer Krafteinsatz in aller Regel dazu, dass bei einem Überwinden des Rastelementes das rotatorisch flexible Element Z weitergedrückt wird bzw. von der Rastnase abgleitet.

In Teilabbildung 2.3 ist das gleiche Ensemble dargestellt, wobei nunmehr eine weitere teilgeôffnete Stellung, beispielsweise 58°, gezeigt ist. Dabei können wie in der Figur aufgezeigt durch Rastnasen am Gelenkgehâuse Y bestimmte Zwischenstellungen durch kraftüberwindbar zwischen der ersten End-Stellung und einer zweiten Endstellung vorgesehen sein. Ohne Krafteinwirkung ware das rotatorisch flexible Element Z in dieser Zwischenstellung lösbar fixiert. In solch einer Anordnung führt eine geringer Krafteinsatz in aller Regel dazu, dass bei einem Überwinden des Rastelementes das rotatorisch flexible Element Z weitergedrückt wird bzw. von der Rastnase abgleitet.

In Teilabbildung 2.4 ist eine „geschlossene“ zweite Stellung („~90°“) gezeigt. Mit E ist ein zweites Halte-Elemente aufgezeigt, dass das flexible rotatorische Element Z an einer weiteren Drehung hindert und somit einen zweiten Endpunkt / zweite Stellung in Bezug auf das Gelenkgehäuse Y definiert.

Das Gelenk kann wie in Figur 3 beispielhaft an einer Explosionszeichnung einer Brille aufgezeigt zusammengebaut sein. An der Brillenfront I dem feststehenden Element X ragt ein Teilbereich X.1 in das Gelenkgehäuse Y hinein. Der Teilbereich X.1 kann dabei z.B. Torsionskräfte auf das Gelenk durch die Brillenfront minimieren. Auf der Gegenseite des Gelenkgehäuses Y kann das rotatorisch flexible Element I der Brillenbügel Z eingeführt werden. Sowohl das rotatorisch flexible Element Z als auch der Teilbereich X.1 weisen eine Bohrung auf, sodass im eingeführten Zustand die Bohrungen entsprechend der Rotationsachsen A bzw. B angeordnet sind. In die Bohrungen entsprechend der Rotationsachsen A und B können geeignete Befestigungselemente eingebracht werden.

In Figur 3 sind beispielhafte gleichartige Befestigungselemente I und J dargestellt. Beispielsweise wird durch J eine Hohlschraube mit Innengewinde gezeigt, in die eine (Maden-) Schraube I eingeschraubt werden kann. Die Schraube I kann ebenfalls innen hohl sein. Sowohl die Schraube I als auch die Hohlschraube J können geeignete Elemente zur Verbindung I Drehung mit einem Werkzeug aufweisen. Beispielsweise ist in Figur 3.1 ein Werkzeug F gezeigt, dass mit optionalen Betätigungselementen G (für händische Drehung) ausgestattet sein kann. In das Werkzeug F kann ein geeignetes Bit H mit entsprechenden Einführelemente H.1 (optional) eingeführt werden. Hiermit können die Schrauben I entsprechend gedreht werden. Auf der Gegenseite, d.h. bei den (Hohl-) Schrauben J kann im Wesentlichen das gleiche Bit H zur Verwendung kommen. Urn die Kräfte auf das feststehende Element X zu reduzieren, kann optional ein geeigneter Kragen K vorgesehen sein.

In Figur 4 bzw. den Teilfiguren 4.1-4.4 sind unterschiedliche Winkel zwischen dem Gelenkgehäuse Y und dem feststehenden Element X aufgezeigt, die sich natürlich auch auf den Winkelbereich des flexiblen rotatorischen Elements Z auswirken. Während in Figur 4.1 eine enge Stellung von circa 0,3°aufgezeigt ist, wird in Figur 4.2 ein Winkel von 4.2“gezeigt. In Figur 3 wird ein weiter Winkel von 3,3° und in Figur 4.4 ein extra-weiter Winkel von 4,3° gezweigt. Die gezeigten Winkel sind nur beispielhaft und es können geeignete Winkel in einem Bereich von circa 0° bis 7.5° angenommen werden. D.h. bei einer Brille kann so für unterschiedliche Trager mit unterschiedlichen Kopfbreiten eine Anpassung an ein und dieselbe Brillenfront bereitgestellt werden, wodurch Fertigungskostenvorteil erzielt werden können.

In Figur 5.1 ist ein Brillenbügel als Beispiel eines flexiblen rotatorischen Elements Z in Bezug auf ein feststehendes Element X in einem Gelenk Y von oben aufgezeigt. In Figur 5.2 ist der Brillenbügel als Beispiel eines flexiblen rotatorischen Elements Z in Bezug auf ein feststehendes Element X in einem Gelenk Y gemäß Figur 5.1 von der Seite gezeigt. Dabei sind die Bohrungen (entsprechend der Rotationsachsen A und B) mit eingeführten (hohlen) Befestigungselementen I bzw. J aufgezeigt.

Sind die Befestigungselementen I bzw. J hohl wie in Figuren 5.1 und 5.2 gezeigt, so kann dies z.B. dafür genutzt werden, dass ein weiteres Element, z.B. eine Schutzfront, werkzeuglos mittels einer in Figur 5.3 gezeigten Rastung in den entsprechenden Hohlräumen der Befestigungselemente I bzw. J, (de-)montiert werden kann. Beispielsweise kann so eine Sonnenbrillenfront vor optische Gläser oder eine Schutzbrillenfront vor optische Gläser im Bedarfsfall montiert werden. In Figur 5.4. ist dieses Prinzip der Figur 5.3 nochmals (diesmal in Bezug auf die Rotationsachse B) gezeigt. Beispielsweise kann so ein seitlicher (Wind-/ Spritz-) Schutz (optional beweglich mit dem flexiblen rotatorischen Elements Z) mittels einer in Figur 5.5 gezeigten Rastung in den entsprechenden Hohlräumen der Befestigungselemente I bzw. J, (de-)montiert werden. Wie aus Figur 5.4. ersichtlich ist können an einem Gelenk zwei solcher optionalen Elemente gleichzeitig angeordnet sein.

Die Gesamtgröße des neuartigen Gelenks unterliegt den Grenzen der technisch derzeit herstellbaren Größen der einzelnen Komponenten. Das neuartige Gelenk kann mit einer Bauhöhe von wenigen mm, z.B. 3-10 mm, aber auch für größerer Gegenstände wie z.B. Autotüren hergestellt werden (Bauhöhe bezogen auf die horizontale Ausrichtung des Gelenks.

Es ist denkbar die Bauteile im Rapid-Prototyping- oder Rapid-Manufacturing-Verfahren herzustellen, um kleine Teile und Komponenten mit hoher Genauigkeit zu erhalten. Dies ermöglicht es, die neue Technik auf kleinem Raum zu verbauen. Als Baumaterialien eignen sich Metalle aller Art, sofern sie zum Einen für die oben genannten Rapid-Prototyping- oder

Rapid-Manufacturing-Verfahren geeignet sind, Oder sich auch mit technisch üblichen Verfahren (wie z.B. Pressen, Giessen, Frasen, Sagen) bearbeitet werden können. Aber auch Kunststoffe können zum Einsatz kommen, sofern sie dauerhaft den Biege- und Zugbelastungen widerstehen können (z.B. spritzgussfähige Polymere und Thermoplaste).

Wie bereits zuvor ausgeführt kann das rotatorisch flexible Element Z hohl Z.1 ausgestaltet sein. Dabei ist hohl so zu verstehen, dass der Bereich Z.1 nicht starr ist, d.h. aus „Vollmaterial“ besteht. Beispielsweise kann der Bereich Z.1 auch noch ungelasertes / unpolymerisiertes Material aufweisen, z.B. im Bereich eines Brillenbügels / rotatorisch flexible Element Z, der im Bereich eines Ohres zum Liegen käme. Typischerweise werden diese Bereiche zur Anpassung an den jeweiligen Träger (in aller Regel unter Wärmeeinfluss) gebogen. Wird nunmehr eine lokale, flexible Füllung des Hohlraumes zur Verfügung gestellt, so kann eine Biegung des ansonsten hohlen rotatorisch flexiblen Elements Z bereitgestellt werden, bei der der Radius des Rohres nahezu konstant bleibt

Claims

1. Gelenk für eine Brille, aufweisend eine erste Bohrung (A) zur Fixierung des Gelenkes an einem feststehenden Element (X), und weiterhin aufweisend eine zweite Bohrung (B) zur Befestigung eines rotatorisch flexiblen Elements (Z), wobei die erste Bohrung (A) und die zweite Bohrung (B) im Wesentlichen parallel angeordnet sind, wobei das Gelenk weiterhin in Bezug auf die zweite Bohrung (B) Halte-Elemente (D,E) aufweist, die eine erste rotatorische teilgeöffnete Stellung und eine zweite rotatorische teilgeöffnete Stellung definiëren, sodass ein flexibles rotatorisches Element (Z) in der ersten teilgeöffnete Stellung oder der zweiten teilgeöffnete Stellung losbar fixiert ist.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer rotatorische Bewegung von der ersten rotatorischen teilgeöffnete Stellung zur zweiten rotatorischen teilgeöffnete Stellung das flexible rotatorische Element in der zweiten Bohrung von dem betreffenden Halte-Elemente (D,E) abgleiten kann.

3. Rotatorisch flexibles Element, wobei das rotatisch flexible Element zur Einbringung in eine Bohrung ausgestaltet ist, wobei das rotatorisch flexible Element durch einen Rapid Development Prozess hergestellt ist, wobei das rotatorisch flexibles Element abschnittsweise hohl ist, wobei der Hohlraum durch nicht-(Laser-) gesintertes/polymerisiertes Pulver hergestellt wurde.

4. Brille aufweisend eine Brillenfront und zwei Gelenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2.

5. Brille aufweisend eine Brillenfront und zwei Gelenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2 und zwei rotatorisch flexible Elemente nach Anspruch 3.