两刚性元件间的接合关节及其相应的关节接合方法

申请号 CN93114382.9 申请日 1993-11-13 公开(公告)号 CN1058545C 公开(公告)日 2000-11-15
申请人 里夏尔·什尼; 多米尼克·德朗穆尔; 奥利维埃·罗迪; 发明人 里夏尔·什尼; 多米尼克·德朗穆尔; 奥利维埃·罗迪;
摘要 一种将二刚性元件接合的方法,该二元件互相顶住,弹性装置的两端分别固定到该二元件上的枢点的两边,该元件设有至少一个稳定 角 向 位置 ,在该弹性装置的张 力 对应刚性元件的相对角位置的函数关节曲线中造成至少一个极小值,在该处曲线的斜率颠倒,该极小值就在一个大值附近造成,在该极大值处曲线斜率颠倒,枢转作用可从该 应力 之极小值到极大值,其间不超过90℃。
权利要求

1、一种装置,包含二个刚性元件(1,2,101,1 02,201,202),可分别设在一眼镜的脚架之上或之 中,和眼镜的框架面之上或之中,可彼此相对枢转并互相顶 住,且可绕至少一点(11,111,211)枢转而到各种向位 置,该点称为“枢点”,并包含弹性装置(3,103,203, 229),该弹性装置的二对立端(4,5,104,105,204,205) 分别固定到枢点两边的刚性元件上,其特征在于:
所述枢点是无形的,二个刚性元件间的彼此相对枢转可在 多个平面内进行;
在通常的铰接平面中,该弹性装置(3,103,20 3,229)的第一端(4,104,204)、该枢点(1 1,111,211)以及该弹性装置的第二端(5,10 5,205)对准时,对应于该弹性装置的“张曲线”的一 个尖峰,该张力曲线是与该刚性元件的相对角向位置的函数 关系;且包含其他装置(120,121,127,107,131),可使得 该张力曲线在该尖峰后有一极小值,该处曲线斜率正负变颠倒, 该极小值对应于一个稳定角向位置(A2/T2),在此处,眼 镜脚架处于通常的打开位置,并且在此处,该弹性装置(3, 103,203,229)的第一端(4,104,20 4)、该枢点(11,111,211)以及该弹性装置的第 二端(5,105,205)不再对准,从该尖峰到该极小值 枢转的角度范围不超过90°。
2、如权利要求1所述装置,其特征在于:
该刚性元件(1,2,101,102,201,20 2)能占据另一个稳定角向位置,此处弹性装置的张力最小 (T0),枢转角度(A0)近于0,则对应于“脚闭合” 的稳定位置,并且该装置可提供一个不稳定的角向位置的范围 (A>A2),它对应于脚架过度张开的位置。
3、如权利要求1或2所述装置,其特征在于:
各刚性元件(101,102,201,202)内各设 有一条纵通道(102,121),该通道的纵轴与相应的刚性元件 (101,102,201,202)的纵轴平行,但是不与 之重合,并且该弹性装置是利用设在该二相通通道(120, 121)内的一条皮带(103,203)。
4、如权利要求3所述装置,其特征在于:
刚性元件(101,102,201,202)邻接该枢 点(111,211’)处分别呈凹式型(106)与凸式型 (107),其上带有凸纹,当二式型套合时,就构成止动 槽。
5、如权利要求4所述装置,其特征在于:
刚性元件(101,102,210,202)邻接该枢 点(101,211)处分别呈凹式型(106)及凸式型 (107),且该凹式型(106)定出一腔而容纳该凸式型 (107),该腔藉着在元件(10,102,201,20 2)的相对枢转面中的一个缺口或开槽(126)而开口到 凹式型(106)外部,且在同一平面中,该凸式型有一切口 (127),该切口与该缺口(126)相当。    
6、如权利要求5所述装置,其特征在于:
该缺口(126)在一个枢转方向的第一角度范围中及在 相反方向的第二角度范围内影响该凹式型(106),且该切 口(127)只在该第一角度范围影响该凸式型(107)。
7、如权利要求1所述的装置,其特征在于,该弹性装置包 含一条无弹性的软材料制成的皮带(203),它至少接到一 个弹性部件(229)上。
8、如权利要求2所述的装置,其特征在于,二刚性元件 (101,102,201,202)之中有一个是眼镜的一 脚或眼镜的框架面的整体一部分。
9、一种装置,包含二个刚性元件(12,12’),该二元 件可分别设在一之上或之内,以及在一门框之上或之内, 并且,能够通过围绕一系列的点(18,19)枢转而占据不同 的角向位置,这些点即是“枢点”,并且弹性装置(13)有两 个对立端(14,15),分别固定到枢点两边的各刚性元件上, 该弹性装置(13)的第一端(14)、该枢点(18,19)以 及该弹性装置的第二端(15)对准时,必然对应于该弹性 装置的“张力曲线”的一个尖峰,该张力曲线是表示张力与 该刚性元件的相对角向位置的函数关系,且包含其他装置 (16,17’,16’,17),可使得该张力曲线在该尖峰后有一极小 值,该处曲线斜率正负变颠倒,从该尖峰到该极小值枢转的 角度范围不超过90°,其特征在于:
所述枢点是无形的;
至少两个尖峰彼此相邻;并且
除此之外,该曲线有两个最小值,在此处曲线的斜率正负 颠倒,它对应于第一与第二稳定角向位置(A2/T2)及(A 3/T3),分别“在停车位置门打开”与“门户大开”的位 置,而另一个稳定角向位置,弹性装置的张力为极小(T0), 枢转角度(A0)近似为零,是对应于“门关闭”的位置, 该装置可提供一个不稳定角向位置范围(A>A3),对 应于过度启开的缓冲位置。
10、如权利要求1或9所述的装置,其特征在于,弹性装置 由为弹性材料的皮带(3,13,103)构成。
11、如权利要求10所述的装置,其特征在于,该皮带形成 套状,以通过管路或接头。
12、一种将权利要求1或9所述的装置中的二刚性元件 (1,2,12,12’,101,102,201,202)接 合的方法,该二刚性元件可利用弹性装置(3,13,10 3,203,229)绕至少一点(11,18,19,11 1,211)作枢转而到达各种不同角向位置,该点称为“枢 点”,该弹性装置(3,13,103,203,229)的 相对立的两端(4,5,14,15,104,105,20 4,205)分别固定到该二刚性元件上的该枢点的两边,并 且,所述刚性元件至少设有一个稳定角向位置,在该处弹性装 置(3,13,103,203,209)的张力对该刚性元 件的相对角位置的函数关系曲线中造成至少一个极小值(A2/ T2)(A3/T3),在该处曲线的斜率颠倒,该极小值对应 于这样的一种角向位置,在此处弹性装置(3,13,10 3,203,229)的两端与枢点(11,18,19,1 11,211)不对准,并且该极小值就在一极大值(A1/T 1)(A4/T4)附近,在该极大值处曲线斜率颠倒,枢转作 用可从该应力的极小值到极大值,其间不超过90°,其特征在 于:
该枢点(11,18,19,111,211)为无形 的;并且
在超出稳定角向位置(A2/T2),(A3/T3)就出 现张力增加范围,该张力增加范围就是非稳定角向位置对应的 范围,在该弹性装置(3,13,103,203,229) 被施以一种杠杆作用而造成其张力增加。
13、如权利要求12所述的方法,其特征在于,在没有与所 述弹性装置(13)存在物理接触的情况下,就可以通过改变 枢点(18,19)而产生杠杆作用。
14、如权利要求12所述的方法,其特征在于,将一部件 (9,131)造成与该弹性装置(3,103,203, 229)接触,造成杠杆作用,该部件在枢转作用中使弹性装置 变长。

说明书全文

发明涉及一种将两个刚性元件之间作关节接合的 方法,该二元件相顶住且可绕着至少一点(称“枢点”) 枢转而坐落到不同位置,并涉及一种实施此方法的 装置及各种工业上的应用。要说明的是这种枢点可为无 形的,并且当刚性元件绕多个枢点作枢转时,这些枢点 可一起定出一个枢转面。

本发明特别可用于眼镜的铰链,车铰链,家具铰 链,假肢关节或工业机器元件,但其用途不限于这些。

依美专利US-A-2117148 Clark, 有一种转门用的双动作铰链,该铰链中设有一弹簧,其 应曲线在二个极大值间有一极小值。同时,这种现有 装置除了不涉及本发明所属的一般范围之外(因为该接 合关节并非二个互相顶住的刚性元件之间,而是以二个 其他方式接合的刚性元件之间,其中一个是与另一元件 的二条固定转轴的一条相嵌合),并未显示本发明的特 征。更准确说,在这种现有装置中,从一个值(此值对 应于门“向右开”的位置)开始,  当门在枢转时,弹簧 的应力渐增加,以经过一个最大值(以下称t1)此最 大值对应弹簧固定点以及二转轴的一个之间对准的情形, 在此最大值之后,应力减小,达到一最小值(以下称t 2),最大值(以下称t3)对应于弹簧固定点与第二 转轴对准的情形,然后再减少到一个值,此值对应于门 “向左开”的位置。在这种现有装置的状况中,有一个 平衡位置,它对应曲线斜率正负颠倒之状况,然而,从 t1到t2,或从t2到t3,门绕其轴旋转的角度须 大于90°。

该铰链包括一对实际存在的枢轴。每一个枢轴包括 两个垂直对准的半轴,该两个半轴由两个柱体构成。该 两个柱体2分别与两个凹口相配合。

因此,也就是假设使对准的两个半轴通过一条假想 的直线相连接,铰链的刚性元件即围绕该直线枢转,但 是无论如何该对比文件中的铰链的确包括一个具体的、 实际存在的轴,该轴的存在对铰链的操作是必要的。

在一辆小汽车的门上加装两个铰链,需要将它们的 枢轴精确对准,而这种对准在实际中是不易实现的。

在另一种情况下,例如对于使用在眼镜上的铰链而 言,常常会遇到使用者、尤其是小孩向外过分弯折两个 眼镜脚架,使其有折断的危险。

本发明的目的在于提供一种具有无形的枢点、可以 在多个平面中枢转的两刚性元件间的接合关节,以避免 其在过度弯曲时损坏。

本发明的另一目的是提供一种具有无形枢点的两刚 性元件的接合关节,以避免加装两个铰链带来的精确对 准的不便。

本发明的进一步目的是提供一种两刚性元件的接合 方法。

本发明的技术方案为,提供一种装置,包含二个刚 性元件,可分别设在一眼镜的脚架之上或之中,和眼镜 的框架面上或之中,可彼此相对枢转并互相顶住,且可 绕至少一点枢转而到各种角向位置,该点称为“枢点”, 并包含弹性装置,该弹性装置的二对立端分别固定到枢 点两边的刚性元件上,其特征在于:

所述枢点是无形的,二个刚性元件间的彼此相对枢 转可在多个平面内进行;

在通常的铰接平面中,该弹性装置的第一端、该枢 点以及该弹性装置的第二端对准时,对应于该弹性装置 的“张力曲线”的一个尖峰,该张力曲线是与该刚性元 件的相对角向位置的函数关系;且包含其他装置,可使 得该张力曲线在该尖峰后有一极小值,该处曲线斜率正 负变颠倒,该极小值对应于一个稳定角向位置,在此处, 眼镜脚架处于通常的打开位置,并且在此处,该弹性装 置的第一端、该枢点以及该弹性装置的第二端不再对准, 从该尖峰到该极小值枢转的角度范围不超过90°。

本发明的技术方案还在于提供一种装置,包含二个 刚性元件,该二元件可分别设在一门、特别是车门之上 或之内,以及在一门框、特别是车厢的门框之上或之内, 并且,能够通过围绕一系列的点枢转而占据不同的角向 位置,这些点即是“枢点”,并且弹性装置有两个对立 端,分别固定到枢点两边的各刚性元件上,该弹性装置 的第一端、该枢点以及该弹性装置的第二端对准时,必 然对应于该弹性装置的“张力曲线”的一个尖峰,该张 力曲线是表示张力与该刚性元件的相对角向位置的函数 关系,且包含其他装置,可使得该张力曲线在该尖峰后 有一极小值,该处曲线斜率正负变颠倒,从该尖峰到该 极小值枢转的角度范围不超过90°,其特征在于:

所述枢点是无形的;

至少两个尖峰彼此相邻;并且

除此之外,该曲线有两个最小值,在此处曲线的斜 率正负颠倒,它对应于第一与第二稳定角向位置,分别 “在停车位置门打开”与“门户大开”的位置,而另一 个稳定角向位置,弹性装置的张力为极小,枢转角度近 似为零,是对应于“门关闭”的位置,该装置可提供一 个不稳定角向位置范围,对应于过度启开的缓冲位置。

本发明的技术方案又在于提供一种将二刚性元件接 合的方法,该二刚性元件可利用弹性装置绕至少一点作 枢转而到达各种不同角向位置,该点称为“枢点”,该 弹性装置的相对立的两端分别固定到该二刚性元件上的 该枢点的两边,并且,所述刚性元件至少设有一个稳定 角向位置,在该处弹性装置的张力对该刚性元件的相对 角位置的函数关系曲线(称“张力曲线”)中造成至少 一个极小值,在该处曲线的斜率颠倒,该极小值对应于 这样的一种角向位置,在此处弹性装置的两端与枢点不 对准,并且该极小值就在一个极大值附近,在该极大值 处曲线斜率颠倒,枢转作用可从该应力的极小值到极大 值,其间不超过90°,其特征在于:

该枢点为无形的;并且

在超出稳定角向位置,就出现张力增加范围,该张 力增加范围就是非稳定角向位置对应的范围,在该弹性 装置被施以一种杠杆作用而造成其张力增加。

本发明的有益效果在于,所述接合关节可在多个平 面中枢转避免了安装对准的麻烦,而且减少了因过分弯 曲造成的损坏,使得使用其上的物品,如汽车门、眼镜 架等能够达到更高弯曲度和更高的档次。

更正确地说,本发明的方法是关于利用弹性装置的 关节接合,该弹性装置的两对立端分别固定在各刚性元 件上并在枢点的两边,其特征在于,该接合关节的刚性 元件至少有一稳定角向位置,在该弹性装置的应力曲线 (称“张力曲线”)中,依该刚性元件的相对向位置而 造成一个最小应力值,在此处该张力曲线的斜率正负倾 倒,此最小值就在一最小应力值到最大值不超过90° 处。实际上,此角度可明显小于90度,例如60°, 或仅仅45°。

以上以及说明书权利要求中所用的“两边”一词 是一种简单的表示方式,表示从各枢点下降到弹性装置 的垂线经常与该弹性装置相交于一点,该点位于弹性装 置的两端间并隔开于该两端,我们可了解,当在对应于 最小应力值的一角向位置时,这些刚性元件有一种倾向, 会自然定位到该处,然后,由于在此角向位置的张力曲 线的平颠倒,这些刚性元件的倾向变为会保持在那里, 要沿一方向或另一方向做任何角度的变化都会驱使该弹 性装置的张力变大,因此需要一股力量。因此这个角向 位置呈稳定的。

对于本发明的不同点还要补充说明,如上述,在本 发明中,枢点可为无形的,这点使关节接合作用能在各 种不同平面中为之,现有装置只能在垂直于二条转轴的 一平面中实施关节接合作用。

在本发明方法的一种较佳实施中,在一稳定角向位 置造成一种递增的张力曲线,有一个不稳定角向位置范 围对应于此曲线。

此不稳定角向位置范围一般对应于起出接合部的启 开程度的情况,由于这种不稳定,当造成这种过度启开 的力量一停止,就会趋于回复到一正常开放位置。

如上所述,这种现有装置的张力曲线有二个极大值 t1与t3,在该处曲线的斜率正负颠倒,且尖峰是由 启开状态的一位置不稳定性所表现出来,这点是“转门” 的性质。在极度启开的位置(不论门向左或向右启开) 门都是稳定的,这是由于铰链二条轴的一条是由轴部分 构成,呈面对面隔一个空间,弹簧可穿过该空间而经过 各轴。

如上述,本发明亦是关于实施此方法的一种装置。

更准确地说,这种类型的装置有二个刚性元件,互 相顶住,可绕至少一个点(称“枢点”)而坐落到不同 的角向位置,并具有弹性装置,其两对立端分别经该二 刚性元件固定到该枢点两边,其特征在于,该弹性装置 的第一端,该枢点,以及弹性装置的第二端对准时对应 于弹性装置的应力曲线的一尖峰,这种对应关系是该刚 性元件的相对角向位置的函数,称“张力曲线”,且包 含一些装置可使该尖峰后跟着一个张力曲线内的最小值。 枢转动作可从尖峰到该最小值,而所经范围不超过90° 角度。

张力可藉施以一种杆作用于该弹性装置上而增大, 可用物理方式接触在该弹性装置上。

在本发明一种特别实施例中,此装置可包含二个刚 性元件,相互顶住,且可绕着点的一条连线枢转(这些 点称“枢点”)到各不同的角向位置,并另有弹性装置, 其两对立端分别经各刚元件固定该枢点之连线两侧,且 其特征在于,该弹性装置的第一端,一枢点及该弹性手 段的第二端每次的对准时对应于该张力曲线中的一个尖 峰,这些尖峰中至少有一个是相邻的。

在本发明的装置的一特别实施例中,在各刚性元件 中各设有一条通道,且该弹性装置呈一条皮带形式,设 在二通道的切口(salgnee)中。

该相邻于枢点的刚性元件的末端分别呈凹、凸的形 状相接。

凹式的形状呈该凸式形状的容纳腔形式,最好,该 腔经该元件的相对枢转平面内的一个缺口或开槽(ec hancrure)而开口到凹式型的外部,在同一平 面中,该凸式型呈一肘形式而有一切口,该缺口与开槽 相当。

最好,该开槽沿一枢转方向在一个第一角度范围影 响该凹式型,而在一相反枢转方向在另一第二角度范围 影响它,为了弹性装置能放松而造成一个稳定的第二角 向位置,所述切口只在第一角度范围影响凸式型。

沿第二角度范围没有切口,有一部分凸式元件,弹 性元件经过此部份凸式元件,为了能使之沿第二方向枢 转,同时沿横向与纵向变形,且此凸式元件部分构成一 杠杆,它有一倾向,可阻抗从角向位置的不稳定性的位 置的枢转模式。

在此凹式端的腔与凸式端的构形亦可不是球形,例 如为圆筒形,特别是当想要使用刚性元件分别在单一平 面中枢转时。

凹式端的腔与凸式端可具有相配合的凸纹,当它们 配合时,形成止动缺口。

弹性装置可为天然或合成橡胶制成,或由一弹簧构 成,或由一弹性材料构成的皮带。(例如烯之对苯二酸 酯共聚物,具有聚醚乙二醇的链,这种产品有一种商品 化,商标名称为Hytrel)。

在一种变更形式中,该弹性装置包含一条皮带,由 非弹性软材料制成(例如芳基酰胺纤维(fibre aramide),如用Kevlar商标商品化者), 且至少有一弹性部件,其一端固定到该皮带,另一端固 定到该刚性元件。

另一种变更形式中,弹性应力可用一千斤顶(va rin),一电磁,或其他适当手段产生。

该皮带可有利地形成套子,以通过电路或接头,例 如,通过电线,光纤,液体循环通道。这种构造将可特 别有利地用在某些用途,有软皮带时,则可通过的装置, 其操作可与关节接合部的功能无关(例如:当皮带配合 车门的铰链时,用于控制侧后视镜方向的电缆),或者 直接与关节接合部的功能有关(例如,在假肢,机器人, 航空工程等的接合元件的角向位置控制或定在一位置 的电线或油路的接合)。

在此接合装置的第一种可能的用途中,该二元件适 于分别设在一眼镜的脚架上或之中和在一框架面之上或 之内,一个稳定角向位置对应于“脚张开”的位置,而 另一稳定的角向位置则为差不多为O度枢转,弹性装置 的张力为最小,对应于“脚闭合”,装置可提供一个稳 定角度范围,对应于过度张开的位置。

二元件之一可为眼镜脚架的整体之一部分或眼镜框 架面的一部分,或者,该二元件中一个为眼镜脚架整体 之一部,另一个为眼镜框架面整体的一部。

当然,本发明范围可扩展到结合本发明装置的眼镜 框架,该装置可加装到传统的脚架上或框架面上,或结 合在特别设计的脚架中(或框架面中)且设在相关的面 (或脚)上,或者它还是整合在为此目的特别设计的一 脚上或框架面上。

依本发明另一用途是二元件是(或适于)分别装在 二个假肢接合的二件内,一个稳定角向位置对应于“右 关节接合”位置,而另一个稳定位置为近乎为零的枢转 角度的弹性装置最小张力处,它对应于“弯曲关节接合” 的位置,该装置可提供一个不稳定角度位置范围,对应 于“强迫”接合位置。

与上述用途很类似的一种用途是用于家具的关节接 合。

本发明另一种用途是在二个元件适于分别装在一个 门上或门内(特别是车门)以及在门框上或门框中(特 别是车门的门框),一个第一及一个第二稳定角向位置 分别对应于“停车位置时开门”及“门户大开”,而另 一稳定角向位置,枢转角度近乎零的弹性装置最小张力 位置是对应于“门关闭”,该装置可提供一个不稳定角 度位置范围,对应于适度开启的缓冲位置。

以下配合附图详述本发明:

图1是一座标图,显示在本发明第一实施例中弹性 装置应力对应刚性元件角向位置的函数关系,举例而言, 它适用于做眼镜框架的关节接合;

图2是一座标图,显示在本发明第二实施例中,弹 性装置应力对刚性元件角向位置的函数关系,举例而言, 它适用于做车门铰链;

图3a到3d示意地显示一接合关节的第一实施例, 其弹性装置有图1所示的张力曲线;

图4a到4e的是一种接合关节的第二实施例的示 意图,其弹性装置具有图2所示的张力曲线图;

图5到图7显示本发明接合关节的一实施例的纵剖 面详图,用于眼镜框架,分别显示该接合关节在第一稳 定角向位置,第二稳定角向位置及一不稳定的极大角向 位置;

图8是图5到图7的接合关节的实施变更例的纵剖 面图。

请见图1,从该图可见到依本发明的弹性装置的张 力T与所接合刚性元件的相对角位置A的函数关系曲线。 最初在角度A。的应力为T。随角度增加,直到角度A 1时达到一极大值T1,此处曲线斜再颠倒,直到达一 最小值T2(角度A2),此处斜率再颠倒,应力一直 随角度增加而增加。

如果把这种曲线当作接合关节(例如依本发明的眼 镜铰链)的动作走向,则点A0/T0对应于臂闭合位 置,点A1/T1为弹性装置两端的第一端,枢点与弹 性装置第二端对准的情形(不稳定平衡位置),点A2 /T2为脚架稳定张开位置,A2/T2点以后的所有点 (曲线的区域Z)对应于不稳定的过度张开位置。

如上述,本发明可用于做假肢接合关节。我们将注 意到,在此方面,在实际的时刻,该关节结合的假肢并 不容许过度张开或强迫张开的各种枢转动作(这种事情 常常会导致这种假肢损坏,这是本发明所要解决的问题) 。

我们了解,一般地该接合关节的弹性装置所趋向或 返回的位置是张力最小之处。因此,当二元件间的相对 角度大于A1时,它们就倾向于会合于曲线在A2/T 2位置形成的“谷底”处,该处呈稳定位置。同样,当 二元件间相对角度小于A1时,弹性装置倾向于使这些 元件回到A0/T0位置。    

图2显示与上述相同的原理,但在弹性装置的张力 曲线中形成二个谷底A2/T2及A3/T3。

举例而言,如果此曲线当作为本发明的单门铰链的 走向,则点A0/T0对应于门关闭的位置,点A2/T 2为车门稍开的位置,称为“停车”(稳定位置),点 A3/T3为车门大开的位置(稳定位置),曲线之点 A4/T4与A3/T3间的区域Z对应于车门打开的一 辅助区,A3/T3以后的所有点(曲线的区域Z’) 对应于不稳定的过度打开的位置,举例而言,它会受到 一阵吹到打开的车门的的作用而造成。因此A3/T 3后,会有缓冲掉这种类型的不想要的作用力的缓冲效 果。

要改变张力曲线,可利用不同的手段达成。

第一种可能性见于图3a~3d,其中用示意地显 示二个互相顶住的刚性元件1、2,及一条弹性皮带3, 该皮带二对立端4、5分别固定在该二元件上,该二元 件以其区域两边互相顶住。元件1有一球形部的凹式末 端6,元件2有一球形大部的适当的凸式末端7。此外 元件1有一突出部8,该突出部终止于一指件9,该指 件可在10处顶住皮带3(图3c与3d)。

在图3a中,皮带3张力极小(图1之点A0/T 0,稳定角向位置)。在图3b中,皮带3两端4,5 与末端6与7共同的转轴11(它们构成前面所称的一 个“枢点”)是对准的,在此位置,对应于皮带3的张 力最大值(图1之点A1/T1,不稳定平衡)。我们 可知道,转轴11可为无形或有形的。图3c中,皮带 3通过点10与转轴或枢点11之间,此时对应于皮带 最小张力值(图1中点A2/T2,稳定角向位置)。 最后,在图3d中,指件9在10处压在皮带3上,使 皮带张力增加(不稳定极端角位置,对应于图1曲线区 域Z)。

由图3b及3c可看出,从点A1/T1到点A2/ T2,枢转经过角度小于90°(A2-A1<90°)

根据本发明另一种关节接合构造示意地显示在图4 a到图4e。如前所述,它包含二个互相顶住的刚性元 件12及12’,以及一条弹性皮带13,该弹性皮带 两对立端14、15分别固定在元件12及12’上且 由二元件的区域两边顶住。各刚性元件12、12’各 有一凹式部16及16’,及一凸式部17及17’, 相互成对配合,且可分别互相嵌合。凹式部16、16’ 与凸式部17、17’是呈球形部份,配对部份16, 17’的曲率半径比配对部分16’、17的曲率半径 大。当部分16与17’嵌合时,它们有一条无形的共 同转轴18。同样,部分16’与17嵌合时有一无形 的共同转轴19。转轴18及19相当于我们前面所称 的“枢点”。

图4a中,只要凹式部16与凸式部17’嵌合, 弹性皮带13的张力最小(图2之点A0/T0,稳定 角向位置)。在图4b中,部分16与17’一直嵌合, 但皮带13末端14、15与转轴18对准,此位置对 应于皮带13张力的第一最大值(图2的A1/T2; 不稳定平衡)。图4c中,凹式部与凸式部16、17 及16,17’同时嵌合,而皮带13通过转轴18与 转轴19之间,此位置对应于张力的第一极小值(图2 的点A2/T2;稳定平衡)。图4d中只有凹式部1 6’与凸式部17嵌合。弹性皮带13两端14与15 与转轴19对准,此位置对应于张力的第二个极大值( 图2之点A4/T4;不稳定平衡),最后,在图4e 中,部分16’与17一直嵌合,但弹性皮带13通过 轴19下方,张力放松(图2之点A3/T3,稳定角 向位置)。如果元件12继续相对于元件12’沿着前 头F1方向枢转,则皮带13张力如图2所示在A3/ T3以后再增加(不稳定角向位置范围)。

此外,我们可看到从点A1/T1(图4b)到点 A2/T2(图4c),或从点A2/T2到点A4/T 4(图4d),或从点A4/T4到点A3/T3(图4 e)枢转角度都小于90°。

根据本发明的接合关节的构造细节见于图5到图8 7。此接合关节(特别是用于整合在眼镜的框架中者) 包含二个刚性元件101与102,它们可绕一条轴1 11枢转,该轴可为无形的,以后,关于此轴须加注“ 近体”(proximal)及“远体”(dista l)  。

各元件101、102内分别设有一通道120及 121,该二通道相连通,且可容纳一条弹性材料的皮 带103。皮带103两端104、105增大直到大 于通道120截面为止,使皮带的增大端靠在元件10 1、102的远体端122、123而保持在此装置内。

通道120、121的纵轴分别平行于元件101、 102的纵轴,但不与之重合,使得元件101、10 2对准时(图6),该弹性皮带103(呈直线构形)。 不通过转轴111。

元件101与102分别位于管形件124、12 5内,管形件用尖头螺丝129与130固定住(见图 b)。

管形件124、125可为独立元件,在这种情形, 图示的装置呈铰链形式,它们将分别顶在要互相接合的 物体的各部分。在一种变更方式中,管形件124、1 25的一个或两者可构成该物体整体之一部分,举例而 言,这种部分可为眼镜的脚(脚架),及眼镜的框架面。 在这些用途中,管形件124与元件101只能为头部 相同的一个元件,管形件125与元件102只可为一 个。

凹式球形106在枢转面(图纸的平面)中有一缺 口126,占其周围一部分,沿一方向经“大”角度( 例如85°)并沿反向经一”小”角度(例如30°)。

该凸式球形107本身在同一平面上有一切口12 7,仅与缺口126在其大角度范围吻合。缺口126 的小角度与凸球形的一个实部128吻合。

在图5的构形中(它对应于眼镜架的臂闭合的位置) ,皮带103张力最小,相当于图1的图A0/T0( 稳定角向位置)。如果我们使装置101、124相对 于装置102、125枢转,则使皮带103拉长,结 果使张力变大,达到对应于图1点A1/T1的极大值 (不稳定平衡),此极大值或尖峰后,张力迅速减少到 一最小值(点A2/T2),此时通道120、121 将共轴图6,且皮带103放松,此稳定角向位置对应 于“脚张开”的构形。

当把脚架张开超过其正常张开位置(图7)时(这 种情况,配镜片者在将眼镜框架放在客户脸上时喜欢如 此,或者,人们戴着眼镜游戏时会如此),则皮带10 3的应力增加,经过T2值到更大应力:缺口126可 使得它覆盖的小角度范围中能作枢转,但凸式近体端1 07的部分131则反之。故皮带103须绕过这部分。 该部分131压迫皮带103的应力使得在此方向的所 有角位置都不稳定。作用在装置101、124上的力 一停止,该装置就沿箭头F2方向枢转,且在枢转恢复 到最小张力T2时,就达到稳定平衡,使元件101、 124在图6的位置固定不动。

图8的实施例与图5到7不同处,主要在所用的弹 性装置的组成。

此处,该弹性装置是具有一软但非弹性的皮带构成 的装置,并有一个弹簧229。更准确地说,部件22 5(它取代图5到7的元件125)有一中间隔板23 0,位于近体面及远体面及弹簧229的远体端229 上,元件202的远体端231顶住此近体面,该元件 202相当于图5到7中的元件102,弹簧229的 近体端232顶住隔板远体面,隔板230提供一通路 223让皮带203通过,皮带末端204、205分 别镶接或固定在止挡件234及235内,这些止挡件 分别顶住元件201的远体面236,该元件201相 当于图5到图7的元件101。

图8中的参考符号与图5到图7相同,兹不赘述。

图8的构造相当于力6者是弹簧倾向于使皮带20 3之末端205远离隔板230。

在图8的实施例(相当于图5)的构造中是皮带2 03弯曲而不改变尺寸,因为定义它系非弹性的。它经 过的路径较图8的情形中者为短,它多余的长度被弹簧 229的拉长而吸收,使皮带203远离端205远离 枢轴211(它相当于图5到7的轴11),结果使皮 带203的明显缩短。

在图8实施例的构形(它相当于图7者),皮带2 03沿另一方向弯曲,一直不改变尺寸。此处其路径较 图8中的情形为长。这段所需的被补充的长度系由弹簧 229压缩而达成,使皮带203的远离端205靠近 枢轴211,结果使皮带明显拉长。

虽然上述附图,特别应用于眼镜框架,但如前述, 本发明的原理可适于许多其他用途,特别是在假肢,机 器人与汽车工业领域。

如上述,依本发明,这种接合关节的稳定位置是藉 接触面互相顶住达成,这种顶住作用是由弹性装置的应 力而达成,因此之故,如前述,可将材料(有形)转轴 省却,通常,这种有形转轴呈一销;一螺丝,及一件或 多件的轴的形式(如Clark铰链的情形),或其他 形式。当没有这种有形轴,可使刚性元件互相枢转,不 仅在一平面中,而且可在一空间中枢转,这种枢转作用 可在该刚性元件或弹性元件上用机械式止挡件而限制。

根据发明在接合关节中省略转轴,使得接合关节部 如要的话,能作某种程度的拆卸。另方面,由于弹性装 置可除去制造时的余隙及磨损。

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