(57)【要約】互いに空間的に方向づけ可能な２つの部材を結合するための球状ジョイントすなわち球状ヒンジ（３０；１３０）において、第１部材（８０；１８０）のヘッド（８４；１８４）が、球の中心を含んでいるピラミッドの頂点に従って球面上に位置する少なくとも４つの接触ポイントによって第２部材（４０；１４０）の収容部（４６；１４６）内に保持され、前記ヘッド（８４；１８４）は並進することなく前記中心のまわりに回転可能である。ヒンジは、前記ヘッド（８４；１８４）または前記収容部（４６；１４６）内の空隙（８５；１８６）に制限される突出ボス（５２；１５２）が前記収容部（４６；１４６）または前記ヘッド（８４；１８４）に設けられ、前記空隙（８５；１８６）が連続する少なくとも２つの異なる空間を有して、前記ボス（５２；１５２）の移動経路（８５；１８６）を画成しているものとして特徴づけられる。
2008541188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに空間的に方向づけ可能な２つの部材を結合するための球状ヒンジ（３０；１３０）であって、第１部材（８０；１８０）のヘッド（８４；１８４）が、球の中心を含んでいるピラミッドの頂点に従って球面上に位置する少なくとも４つの接触ポイントによって第２部材（４０；１４０）の収容部（４６；１４６）内に保持され、前記ヘッド（８４；１８４）が並進することなく前記中心のまわりに回転可能となっている球状ヒンジにおいて、前記収容部（４６；１４６）または前記ヘッド（８４；１８４）には、前記ヘッド（８４；１８４）または前記収容部（４６；１４６）内の空隙（８５；１８６）に制限される突出ボス（５２；１５２）が設けられ、前記空隙（８５；１８６）が連続する少なくとも２つの異なる空間を有して、前記ボス（５２；１５２）の移動経路（８５；１８６）を画成していることを特徴とする球状ヒンジ。
【請求項２】
前記移動経路（８５；１８６）が前記ヘッド（８４；１８４）を案内し、前記中心を通る２つの異なった軸のまわりの、２つの連続する回転を行わせることを特徴とする請求項１に記載の球状ヒンジ。
【請求項３】
前記２軸が直交していることを特徴とする請求項２に記載の球状ヒンジ（３０；１３０）。
【請求項４】
前記少なくとも２つの回転はほぼ９０゜の範囲をカバーしていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の球状ヒンジ（３０；１３０）。
【請求項５】
前記ボス（５２；１５２）および前記空隙（８５；１８６）は相補的な形状の面（５０，６０，６２，６４，６６，９４，９５，９６，９８；１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ，１６６，１９２，１９５ａ，１９５ｂ，１９５ｃ，１９５ｄ）を具え、前記２つの部材（４０，８０；１４０，１８０）を互いに対する位置に安定させるべく、前記面が互いに嵌合するのに適合していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の球状ヒンジ（３０；１３０）。
【請求項６】
前記ヘッド（８４；１８４）が、前記第２部材（４０；１４０）の前記収容部（４６；１４６）に設けられるボス（５２；１５２）を制限する空隙（８５；１８６）を具えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の球状ヒンジ（３０；１３０）。
【請求項７】
前記ヘッド（８４）は球状のものであり、前記空隙（８５）は球状セグメントの一部分（８５ａ，８５ｂ）に等しく、前記ボス（５２）は、前記空隙（８５）内に適切なクリアランスをもって制限される、より小径の球状セグメントの一部分であることを特徴とする請求項６に記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項８】
前記空隙（８５）は前記ヘッド（８４）の８分の３にほぼ等しく、前記ヘッド（８４）は、半球（８６）と、該半球（８６）の赤道面（９２）の上に配置され、互いに垂直な２つの平坦な面（９１ａ，９１ｂ）を有する前記半球（８６）の四半部（９０）との重ね合せにより得られるものであり、前記ボス（５２）は、前記半球（８６）の４分の１に等しく、互いに垂直な３つの平面に属する３つの露出面（５４，５６，５８）を有することを特徴とする請求項７に記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項９】
前記第１部材（８０）は、前記ヘッド（８４）に堅固に結合し、前記赤道面（９２）と同一平面上にあり、前記四半部（９０）の面（９１ａ）と平行な延伸本体（８２）を具え、前記第２部材（４０）は、前記収容部（４６）が設けられる半殻（４４）に結合した半円状カラー（４２）を具え、該カラー（４２）は、軸方向に延在して前記収容部（４６）とつながるとともに、所定位置で前記前記延伸本体（８２）を受容するのに適合した半円状空洞（４８）を具え、前記所定位置で、前記カラー（４２）近傍の前記収容部（４６）に突設された前記ボス（５２）が前記四半部（９０）に並んで位置することを特徴とする請求項８に記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項１０】
前記赤道面（９２）の上には、互いに垂直に、半径方向に半球中央部（９８）に向けて集まる隆起リブ（９４，９６）が設けられ、前記半球中央部（９８）は前記四半部（９０）に部分的に含まれていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項１１】
前記ボス（５２）の面（５４，５６）の各々は、前記四半部（９０）の面に設けられた対応凸部（９５）が嵌合するのに適合した凹部（６０）を具えることを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項１２】
前記ボス（５２）は、窪んだ壁（６２，６４）を形成するように面取りが施された縁を有し、前記窪んだ壁（６２，６４）は前記リブ（９４，９６）と相補形であって凹面（６６）に向かって収束し、該凹面（６６）は、前記赤道面（９２）上に形成された半球（９８）と相補形であってこれに保持されることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項１３】
前記ヘッド（１８４）は球状であり、前記空隙は連続した表面溝（１８６）であり、該溝（１８６）は赤道面上で互いに直交する２つの溝（１８７，１８８）からなり、該２つの溝（１８７，１８８）は、各々ほぼ９０゜の円弧として延在するとともに、２つの端部で２つの半径方向壁（１９４，１９６）を画成しており、前記空隙（１８６）内にクリアランスをもって制限される前記ボス（１５２）は、前記２つの溝（１８７，１８８）に対応した断面を有することを特徴とする請求項６に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１４】
前記ボス（１５２）は、ほぼ矩形の断面形状を有するとともに窪んだ側部をもち、前記ボス（１５２）は凹面状端面１６６に向けて集まる４つの凹面状側壁（１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ）を具えることを特徴とする請求項１３に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１５】
前記２つの溝（１８７，１８８）は一定の半径方向深さをを有し、それらの底部が前記ヘッド（１８４）より小径の球に属する球状ゾーン（１９２）を形成し、該球状ゾーン（１９２）は前記凹面状端面（１６６）と接触して移動するのに適合していることを特徴とする請求項１４に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１６】
前記半径方向壁（１９４，１９６）に近接して、前記凹面状側壁（１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ）に嵌合するのに適合した２つの凸状部（１９５ａ，１９５ｂおよび１９７ａ，１９７ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１７】
前記第１部材（１８０）は前記ヘッド（１８４）に堅固に結合し、前記２つの溝の一方（１８６）と同一平面上にあって他方の溝（１８７）に垂直な延伸本体（１８２）を具えることを特徴とする請求項１３ないし請求項１６のいずれかに記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１８】
前記第２部材（１４０）はそこに前記収容部（１４６）が設けられる半殻（１４４）を有し、前記収容部（１４６）は、これよりも小径の半円状開口（１５０）と軸方向でつながっており、前記半円状開口（１４６）は、前記半殻（１４４）の表面（１４７）に開口するとともに前記延伸本体（１８２）を収納するのに適合し、前記ボス（１５２）は前記開口（１５０）に正対していることを特徴とする請求項１７に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１９】
前記開口（１５０）の縁に、互いに正対する２つの凸状部（１９９）が設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項２０】
前記空隙は前記第２部材に設けられた溝であり、該溝内で、前記第１部材の前記ヘッドと一体のボスが移動可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項２１】
請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載のヒンジ（３０，１３０）を用いて前面ピース（２１０）に関節構造でリンクしたアーム（２２０）を有する眼鏡（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に眼鏡用の球状ジョイント（すなわち球状ヒンジ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
定義によれば、球状ヒンジは、ヒンジ自体によって互いに接続された２つの剛体のセグメントを、３つの回転自由度をもって相対的に移動できるようにするジョイントである。
【０００３】
それ自身の特性により、球状ヒンジは多くの異なった応用例に使用されている。
【０００４】
特許文献１には、飛行機の座席間のテーブルに用いられるロック可能な球状ヒンジが記載されている。この球状ヒンジは、雌の対応ピースの球状空洞に収納される球状ヘッドを具えている。空洞は２つの部材で形成され、これらの部材は、一方の側のリニアヒンジと他方の側の固定レバーを用いて互いに結合する。これら２つの部材は、フレキシブルジョイントを介して球状ヘッドに接触する。これにより３つの異なった軸に沿った調整は可能となるが、ヒンジロック機構がその構造上複雑で、かなり高価なものとなる。
【０００５】
特許文献２には、水中フラッシュランプの支持体に用いられる球状ヒンジが開示されている。このヒンジは、支持体の対応空洞に包囲される球状ヘッド部材を含んでいる。この部材は、限られた立体角の範囲内で揺動可能であるとともに、それ自体の長手軸のまわりに回転可能である。しかしながら、球状ヘッド部材を固定位置にロックするようにする可能性はない。
【０００６】
球状ヒンジは、眼鏡製造業においても多用されている。
【０００７】
実際に、２つのアームと一対のレンズのフレームとが、一般に、眼鏡の非使用時にアームを後ろ側に折り畳めるようにするためのヒンジによって接続されているという事実が広く知られている。この点について、簡単で最もよく知られた解決策は、フレームに平行に折り畳まれるアームを有するということである。
【０００８】
一般に、衣料品、すなわち着用を企図した物品の美的な意味が増していることから、眼鏡の製造者はますます開発に集中し、最も変化に富んだ魅力的なモデルの眼鏡を設計している。特に、これに関連して、最も有望で効果的な分野は、眼鏡の２つのアームのためのヒンジの設計を含んだものである。
【０００９】
これに関連して、特許文献３には、線状すなわちワイヤ状の材料で作製され、３次元パターンに従って曲がることで、球をその赤道面の上方および下方の双方に保持できるようにするループを有する球状ヒンジが記載されている。球自体はステムに取り付けられ、ステムは、それ自身のまわりと、狭い赤道立体角に沿ったほぼ１８０゜の角度との双方に回転可能（眼鏡のフレームに固定されたループに対して）である。この解決策は、ねじその他の締結手段の使用を完全に不要とするが、しかし予め定めたどの位置にもステムを固定することができないため、多くの実用上の不利益を与える。
【００１０】
特許文献４には、アームおよびフレーム間の安全な結合を提供するのに適した球状ヒンジが開示されている。アームは球状ヘッドを有し、これはフレーム内の対応収容部に受容される。球状ヘッドには線形の溝が設けられ、前記収容部内に設けられたピン状のレリーフ部材が摺動可能である。アームをフレーム上に折り畳むことで閉じる際、前記ピン状部材は、かかる溝に沿って、その２つの端部間を摺動する。アームはそれ自身のまわりには回転できず、ほぼ９０゜の角度にわたることができるだけである。
【００１１】
特許文献５には、各アームが短い部材とかなり長い部材とで形成され、後者の部材が事実上のアームを実際になしている眼鏡が記載されている。短い部材は、眼鏡フレームにヒンジ止めされるとともに（そして装着者の両眼を通る軸のまわりに回転可能である）、短い部材に垂直に延在する軸に沿う長い部材にヒンジ止めされる。これら２つのヒンジの全体的な効果は、２つの長い部材が、一方がフレームの上方に、他方がフレームの下方にあるように折り畳みが可能であることによって、コンパクトな構造の眼鏡が得られることである。しかしながら、ヒンジの全体集合は、特に２つのセグメントの位置についてのロックシステムに関する限り、かなり複雑で限界的な構造を含んでいる。ロックシステムはスロットに係合する小突起に頼るものであり、これはかなり簡単に脱落してしまう。
【００１２】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２７７１４６０号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９６０１２４８明細書
【特許文献３】特開平８−６８８７３号公報
【特許文献４】独国特許出願公開第１９６２９４９１明細書
【特許文献５】国際公開第９５／１００６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
眼鏡用のかかる分節システムを、より簡単で効果的なものに置換することには、相当の利点があることが確実であろう。
【００１４】
よって本発明の主たる目的は、特に（それだけではないが）、眼鏡のアームが特定の動きを行うことができるようにする観点で、アームに使用されることを企図した新規な球状ヒンジを提供することにある。
【００１５】
この全体的な目的の中で、本発明は、特許文献５に開示されたヒンジと同じ動きを可能としつつも、さらに簡単で信頼性のある構造の眼鏡アーム用ヒンジを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、これらの目的は、互いに空間的に方向づけ可能な２つの部材を結合するための球状ヒンジであって、第１（雄）部材のヘッドが、球の中心を含んでいるピラミッドの頂点に従って球面上に位置する少なくとも４つの接触ポイントによって第２（雌）部材の収容部内に保持され、前記ヘッドが並進することなく前記中心のまわりに回転可能となっている球状ヒンジにおいて、前記収容部または前記ヘッドには、前記ヘッドまたは前記収容部内の空隙（に制限される突出ボスが設けられ、前記空隙が連続する少なくとも２つの異なる空間を有して、前記ボスの移動経路を画成していることを特徴とする球状ヒンジによって達成される。
【００１７】
本発明の革新的な概念を具体化することによって、例えば前記移動経路が前記ヘッドを案内し、それに続く２つの回転（前記中心を通る２つの異なった軸のまわりの回転）を許容し、さらには、２つの異なった軸が互いに直交して延在するようにする観点で、特許文献５に記載された眼鏡のアームの１つと同様の、ヒンジの部材についての移動が得られる。
【００１８】
ボスの変位に従って、雄部材のヘッド（詳しく言えばこの場合は眼鏡のアームにある）の移動が生じる。すなわち雌部材の対応収容部（詳しく言えばこの場合は眼鏡のフレームにある）に対する移動が生じる。ボスは、例えば前記収容部の表面から突出するように設けられたものとすることができ、例えば予め決められた形状を有する溝または空隙など、ヘッド内の空間区域の内側のみで移動するよう制限されるものである（スライダと同様の方法）。従って、空隙の形状について必要なことは、ヘッドが、収容部ひいてはそれが受容される支持部に対して行うことが許容される実際の移動を規定および設定するよう設計されていることだけである。これに関連して、雄および雌部材として作動する役割を交換し、第１のものが固定して保持され、第２のものが可動であるようにしてもよいこと、ないしは、突出ボスをヘッドに設け、空隙を収容部表面に設けてもよいことは極めて容易に理解できよう。
【００１９】
本発明に係るヒンジは、基本的に２つの部材を具備し、同ヒンジが実行するのを許容されている移動は関連した相互作用部分の形状によって決定される。そして、前記部分は、まず成形されてからスナップ嵌合または同様の方法で互いに組み合わされる。従って、ねじその他の締結手段は実際に不要であり、よってヒンジ構造を大幅に簡単化できる。
【００２０】
本発明に係るヒンジは、ヒンジ自体に許容される移動を決定する相互作用部分の形態をもつ２つの要素から構成され、そして、前記部分は、まず打抜きによって作製されてから加熱組み立て（hot-assemble）されるので、ねじその他の締結手段は不要である。よって、製造の大幅な簡単化が実現される。
【００２１】
空隙の壁に突出ボスが干渉することによって、および前記ボスと前記空隙とを適切に寸法づけることによって、ヒンジをロックし、固定することができるので、ヒンジに最適の安定性および強度を付与することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
添付の図面を参照しながら一例として以下に述べる記載により、本発明に係るヒンジの特徴および利点が容易に理解される。
【００２３】
図２〜図４および図５ｂ、図５ｃ、図５ｄにおいて、本発明に係る第１ヒンジは符号３０により包括的に示されている。これは半殻形状の支持用雌部材４０を具え、その中に球状ヘッドを持つ雄部材８０が収容される。
【００２４】
支持部材４０は、図５〜図９において個別に示すように、半殻４４につながった半円状のカラー４２を具えている。半殻４４は、半径より大きい高さをもつ半球状セグメントの形態、すなわちキャップの容積を欠いた球に類似した形態の収容部４６を特徴づけるものである。カラー４２は半円状空洞４８を有し、軸方向に（Ｘ軸に沿って）延在して、カラー４２の半円状空洞４８よりも小径の半円状開口５０を介して収容部４６につながっている。この構造では、収容部４６の中心が軸Ｘ上にあることに注意すべきである。
【００２５】
半殻４４の収容部４６内では、その表面から、開口５０に隣接してボス５２が突出している。ボス５２は、四半球区域（right-angle spherical sector）の半分、すなわち収容部４６をなしている球の１／８の容積を占め、互いに直交する３つの平面に属する３つの完全な露出面５４，５６，５８を有するようになっている。面５４および５６が軸Ｘに平行である一方、面５８はこの軸に垂直であって他の軸Ｙに平行である。さらなる軸Ｚは、軸ＸおよびＹにより特定される平面に垂直である。
【００２６】
面５４および５６のいずれもが凹部６０を有している一方、軸Ｘに非平行なボス５０の縁は鋭くなっておらず、むしろ壁６２，６４を画成する形状となっている。これらの壁は窪んでおり、凹面６６に集まっている。
【００２７】
部材８０（図１０〜図１３参照）は長手軸Ｘ１に沿って延伸された本体８２と、ヘッド８４とを具える。ヘッド８４には表面空隙８５が設けられ、半球８６と、四半球の半分（半球８６の１／４、すなわちヘッド８４を形成し得る完全球の１／８に等しい）の区域９０とが、互いの上に配置されて形成されたものとして考察できるものである。よって前記空隙８５は、四半球の分割部８５ａと、球の１／８の部分８５ｂとによって形成される（図１１、図１２および図１３参照）。四半球区域９０は互いに直交する２つの平坦な面９１ａ，９１ｂを有し（従って、空隙８５はヘッド８４を形成し得る完全球の３／８に等しい）、そのいずれにも、凸部９５が設けられている。半球８６は赤道面９２を有する。赤道面９２は軸Ｘ１とこれに直交する軸Ｙ１とによって特定される平面にあり、赤道面９２から垂直に、四半球区域９０と、２つの半円筒状リブ９４，９６とが延在している。半円筒状リブ９４，９６は互いに直交し、軸Ｘ１，Ｙ１とそれぞれ平行である。これらのリブは半径方向に延在し、ボス９０に部分的に含まれる半球中央部９８に集まっている。この結果、赤道面９２では３つの四分円９３ａ、９３ｂおよび９３ｃが露出する一方、ボス９０の面９１ａ，９１ｂは、面９２に対して垂直かつ軸Ｚ１に対して平行であり、従って軸Ｘ１およびＹ１に対して垂直なものとなる。
【００２８】
図２〜図４および図５ｂ〜図５ｄを参照するに、部材４０が固定すなわち定位置を保つものとしてヒンジ３０の動作を以下に説明する。図１は分離した状態すなわち単独の支持部材４０を示しているが、図２においては、この支持部材４０は球状ヘッド部材８０と連結した状態で示されている（この連結は、製造時に例えば加熱結合（hot-joining）技術を用いて行うものとすることができる）。球状ヘッド８４は半殻４４の収容部４６内に受容される。ヘッド８４の半径は収容部４６の半径よりやや小さく、前記収容部４６内でヘッド８４はそれ自身の中心のまわりに回転できる（しかし定位置を保っている）ものとなっている。
【００２９】
基本的に、ヒンジ３０は３つの作動位置を許容する。その２つは安定位置であり、１つは遷移位置である。図２および図５ｂは前記安定位置の第１のものを示している。部材８０の延伸本体８２は、対応する径をもつ半円状開口５０を通って延在し（軸Ｘ，Ｘ１が一致し、軸Ｙ，Ｙ１が一致していることに注意すべきである）、一方、半球区域９０の面９１ａはボス５２の面５４に当接している。面９１ａの凸部９５は、これが挿入される面５４の凹部６０としっかりと嵌合するよう寸法および形状が定められている。このことは、延伸本体８２が半円状開口５０に支えられていることに加え、２つの部材４０，８０を互いに安定した位置に保持するのに寄与する。
【００３０】
図３および図５ｃは遷移位置を示している。部材８０は、ＸＺ平面を移動することによって、部材４０に対して軸Ｙ１のまわりに時計方向に９０゜回転している。球状ヘッド８４も収容部４６内で同様に回転し、この新たな位置では、ボス５２の面５４に対する当接はなく、非係合状態となっている。しかし一方で、ボス５２の面５８と半球８６の四分円９３ｂとの係合が行われる。
【００３１】
図４および図５ｄは第２の安定位置を示している。部材８０の全体はその長手軸Ｘ１のまわりに９０゜、時計方向すなわち図４および図５ｄにおいてＦで示される方向に回転する。収容部４６内での当接状態は再び変化する。この位置では、実際に、半球８６の四分円９３ｃに対するボス５２の面５４の当接が生じ、他方ボス９０の面９１ｂに対するボス５２の側部５６の当接が生じる。面９１ｂの凸部９５が再び側部５６の凹部６０に嵌合することにより（面９１ｂの凸部９５は、側部５６の凹部６０に対してしっかりと嵌合するよう寸法および形状が定められている）、２つの部材４０，８０の互いに対する安定性を向上する助けとなる。
【００３２】
以上の説明から、ヘッド８４および半殻４４が互いに移動するときの前記ボス５２に対する移動経路を画成する連続した２つの異なる空間、すなわち球部分８５ａ，８５ｂを特徴づける空隙８５内に、ボス５２が制限（confine）すなわち保持されることが容易に理解できる。この結果、ボス５２のこの案内移動経路が続いてヘッド８４を案内し、半殻４４に対して行うのが許容される移動が規定される。
【００３３】
上述した３位置および部材８０の双方の精度に対しては、収容部４６およびヘッド８４間に提供されるべき相応の十分なクリアランスのみならず、他の一組のファクタも貢献する。このファクタの第１のものは、第１の回転の間、ボス５２の面５４に沿った半球区域９０の面９１ａの摺動（scrape）を安定化させる通路（way）であり、これは部材８０を平面ＸＺ内に保持する助けとなり、当該通路では、部材８０の半球中央部９８は、ボス５２の凹面６６（対応した曲率半径を有している）に沿って常に摺動する。他のファクタは、部材４０のリブ９４，９６の、ボス５２の壁６２，６４（対応する凹部をなしている）に対する嵌合によって与えられる。
【００３４】
図１４〜図１６には、本発明の第２実施形態に係るヒンジが１３０で示され、これはその内部構造をよりわかりやすく表すために透過図（see-through view）として示されている。このヒンジは半殻の形状の雌型の支持部材１４０を具え、ここに球状ヘッドを持つ雄部材１８０が受容される。
【００３５】
図１７〜図２０では分離して示されている支持部材１４０は、その平面１４５内に設けられる半殻１４４を具え、これは半径より大きい高さを持つ球状部材の形態、すなわちキャップの容積を欠いた球に類似した形状の収容部１４６をもつ。収容部１４６は軸方向に（前記面１４５と平行に延在する軸Ｘ２に沿って）半円状開口１５０とつながっている。半円状開口１５０は収容部１４６よりも小径であり、上述の第１面に垂直でかつ該面に含まれる軸Ｙ２に平行に延在する半殻１４４の第２面に開口している。開口１５０の縁には、２つの凸状部１９９が互いに正対して配置されている。この構造では、収容部１４６の中心は軸Ｘ２上および、軸Ｙ２に直交する面１４５上にあることに注意すべきである。
【００３６】
収容部１４６の内側にあって、その面から突出して、開口１５０と対向する位置にボス１５２が設けられている。ボス１５２は、実質的に一様な矩形断面形状を有し、窪んだ側部をもつものとなっている。すなわち、ボス１５２は４つの凹面状側壁１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ具え、これらの側壁は凹面状端面１６６に向かって集まる。
【００３７】
球状ヘッド部材１８０（図２１〜図２４参照）は、長手軸Ｘ３に沿って延伸された本体１８２と、ヘッド１８４とを具える。ヘッド１８４には連続した表面空隙１８６が設けられ、表面空隙１８６は２つの赤道方向の溝１８７，１８８からなっている。その各々は９０゜の円弧だけ延在し、互いに直交するものとなっている。これらの溝１８７，１８８は一定の半径方向深さを有しており、従って、それらの底部はヘッド１８４より小径の球に属する球状ゾーン１９２を事実上形成する一方、２つの端部が２つの半径方向壁１９４，１９６を画成している。この構造では、半径方向壁１９４が軸Ｘ３に対して平行である一方、半径方向壁１９６は、軸Ｘ３に直交する軸Ｙ３に対して平行である。これら半径方向壁１９４および１９６に近接して、それぞれ、２つの凸状部１９５ａ，１９５ｂおよび１９７ａ，１９７ｂが設けられている。
【００３８】
図１４〜図１６を参照してヒンジ１３０の動作を説明する。図１４においては、支持部材１４０は球状ヘッド部材１８０と連結した状態で示されている（この連結は、製造時に例えば加熱結合技術を用いて行うものとすることができる）。球状ヘッド１８４は半殻１４４の収容部１４６内に受容される。ヘッド１８４の半径は収容部１４６の半径よりやや小さく、前記収容部１４６内でヘッド１８４はそれ自身の中心のまわりに回転できる（しかし定位置を保っている）ものとなっている。この際、同収容部１４６からの脱落（slipping off）ないしは離脱はどのようにしても生じない。
【００３９】
基本的に、ヒンジ１３０も３つの作動位置を許容する。その２つは安定位置であり、１つは遷移位置である。図１４は前記安定位置の第１のものを示している。部材１８０の延伸本体１８２は、対応する径をもつ半円状開口１５０を通って延在し（軸Ｘ２およびＸ３が一致し、軸Ｙ３がＸ２およびＹ２に直交していることに注意すべきである）、一方、ボス１５２が表面空隙１８６の特に溝１８８内に嵌入している。ヘッド１８４の２つの突起１９７ａ，１９７ｂは、ボス１５２に設けられた対応する凹面状壁１６２ｂ，１６２ｄに受容され（僅かな圧力による弾性変形によって転移および嵌入する）、一方、ボス１５２自体は溝１８８の半径方向壁１９６に近接していることに注意すべきである。このことは、延伸本体１８２が半円状開口１５０の突起１９９に当接していることに加え、２つの部材１４０，１８０を互いに安定した位置に保持するのに寄与する。
【００４０】
図１５は遷移位置を示している。部材１８０は、Ｘ２−Ｙ２平面内で部材１４０に対して軸Ｙ３のまわりに時計方向に９０゜回転することにより、面１４５に直交しかつ軸Ｙ２に平行な位置に移動している。球状ヘッド１８４も収容部１４６内で同様に回転し（ヘッド１８４の２つの突起１９７ａ，１９７ｂは対応する凹面状壁１６２ｂ，１６２ｄから転移している）、この新たな位置では、ボス１５２は溝１８８の全体に沿って移動した後、２つの溝１８８および１８７が形成するコーナに置かれることになる。ここでは、軸Ｙ２およびＸ３が互いに平行となっていることに注意すべきである。
【００４１】
図１６は第２の安定位置を示している。部材１８０の全体はその長手軸Ｘ３のまわりに９０゜、時計方向すなわち図１６においてＲ１で示される方向に回転する。ボス１５２は、溝１８７の全体に沿って移動した後、同溝１８７の半径方向壁１９４に近接する。ここでは、ヘッド１８４の２つの突起１９５ａ，１９５ｂは、ボス１５２に設けられた対応する凹面状壁１６２ｃ，１６２ａに受容される（ここでは、突起に作用する僅かな圧力による弾性変形によって進入が行われる）。これは、２つの部材１４０，１８０を互いに安定した位置に保持するのに効果的である。
【００４２】
以上の説明から、ヘッド１８４および半殻１４４が互いに移動するときの前記ボス１５２に対する移動経路を画成する連続した２つの別個の空間、すなわち溝１８７および１８８を特徴づける空隙１８６内に、ボス１５２が制限（confine）すなわち保持されることが容易に理解できる。この結果、ボス１５２のこの案内移動経路が続いてヘッド１８４を案内し、半殻１４４に対して行うのが許容される移動が規定される。
【００４３】
上述した３位置および部材８０の双方の精度に対しては、収容部４６およびヘッド８４間に提供されるべき十分に小さいクリアランスのみならず、他の４つのファクタも貢献する。これらのファクタの第１のものは、第１の回転の間、溝１８８内にボス１５２を制限する安定化通路であり、これは部材８０を、平面Ｘ２−Ｙ２内に、および第２の回転の間に溝１８７内に保持するのに効果的である。第２のファクタは、対応する凹面状壁１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄに嵌合するヘッドの突起１９５ａ，１９５ｂおよび１９７ａ，１９７ｂである一方、第３のファクタは、互いに接触する凹面１６６と球面１９２との結合として表される。最後に、第４のファクタは、前記本体１８２が開口１５０にあるときの位置（図１４）で互いに係合する本体１８２および突起１９９である。
【００４４】
本発明に係る上述した２つのヒンジの応用例として、図２５〜図２７に示される説明図について言及する。これらの図は、眼鏡２００の一対のアーム２２０の一方が同眼鏡のレンズを支持する前面ピース２１０に対して行う、一連の３つの変位を示している（他方のアームも、第１のアームによって行われるのと同様の変位を許容する同様のヒンジを具える）。部材４０（または１４０）は同アーム２２０であり、その端部に殻４４（または１４４）が一体化される一方、球状ヘッド部材８０（または１８０）が前面ピース２１０の側部に一体化されている（これらの図において破線で囲まれた部分を参照）。複合的な一組の変位を確実に行うことができるヒンジを実際に容易に具体化できることは、これらの図から簡単かつ十分に理解される。
【００４５】
本発明の考えられる他の実施形態は、支持部材の関連収容部内に備えられる表面溝に係合させるために、球状ヘッドにボスを設備することを企図するものであり得る（収容部内に球状ヘッドが受容される）。当業者であれば、本発明に係る上述した２つのヒンジの実施形態において用いられる装置（contrivance）およびデバイスを、何らの困難なく構造的な変形例に移し得る手法を十分に容易に理解できよう。
【００４６】
加えて、球状ヘッドの変位を上述したものよりも複雑化することができる。これには、同ヘッドの複数の赤道に沿い、異なる空間角度、安定位置および遷移位置をもつ３以上の回転を行わせることが含まれる。球状ヘッドに設けられる空隙は、どのようなものであれ球状セグメントの一部分（fraction）に等しく、一方前記ボス自体は、球状セグメントの対応する一部分よりも寸法が小さく、空隙内で自由に移動可能なものとする。
【００４７】
雄部材のヘッドが、中心をその中に含むピラミッドの頂点に一致した球面に配される少なくとも４つの接触ポイントによって、雌部材の対応収容部内に保持されなければならないようにする条件は、収容部構造に対する幾何学的制限であり、並進することなくヘッドがその中心に関して回転できるようにするという要求によって決定されるようなものである。従って、球状ヘッドの受容を企図する収容部に対しては、多くの異なった実施形態が考えられる。球面が理想的なものであることはほとんど自明であり、前述した実施形態の場合のように、どのようなものであれ、物体表面の形状に組み合わせるべき手段が不要なものである。４つの保持ポイントは、目的に対し、例えば全体に適切で十分であることがわかる（図２８参照）。この場合、雄部材（不図示）の球状ヘッド１０００は、三角形の底面をもつピラミッドの頂点に従って雌部材（不図示）に設けた４つの円錐歯１１００により、並進が阻止される。
【００４８】
本発明に係るヒンジには、特定の応用例に適合させる、または特定の必要性に応じる観点から、当業者が十分に想到することができるような、多くの異なった実施形態および変形例が考えられる。特に、雄部材８０，１８０および雌部材４０，１４０にはその他の相補形状を与えたり、あるいは、ヒンジの関節コアに関して補助的な形状を与えたりすることも可能である（例えばピントルのフランジ、ロック、保持手段支持部ないしはベアリング、およびその他）。
【００４９】
いずれにしても、添付の図面を参照した上記説明において示されたような革新的概念から僅かにずれている程度のものであれば、添付の請求の範囲に規定される本発明から外れるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る第１ヒンジの第１部材を示す図である。
【図２】本発明に係る第１ヒンジの一連の３位置の１つを示す図である。
【図３】本発明に係る第１ヒンジの一連の３位置の１つを示す図である。
【図４】本発明に係る第１ヒンジの一連の３位置の１つを示す図である。
【図５ａ】図１のヒンジ部材を、同図では見えない側部から見た側面図である。
【図５ｂ】図２のヒンジを、同図のＹ軸に沿って示す図である。
【図５ｃ】図３のヒンジを、同図のＹ軸に沿って示す図である。
【図５ｄ】図４のヒンジを、同図のＹ軸に沿って示す図である。
【図６】図１に示す部材の図５ｂのＩ−Ｉ平面で示す断面図である。
【図７】図６において断面で示した部材の不等角投影図（axonometric view）である。
【図８】図６に示す部材を、同図の方向Ｄ１において示す断面図である。
【図９】図６に示す部材を、同図の方向Ｄ２において示す断面図である。
【図１０】図２〜図４に示す第１ヒンジの雄部材を示す不等角投影図である。
【図１１】図１０に示す部材を、図１１の方向Ｄ３において示す図である。
【図１２】図１０に示す部材を、図１１の方向Ｄ４において示す図である。
【図１３】図１０に示す部材を、図１１の方向Ｄ５において示す図である。
【図１４】本発明に係る第２ヒンジの一連の３位置の１つを示す透過図（see-through view）である。
【図１５】本発明に係る第２ヒンジの一連の３位置の１つを示す透視図である。
【図１６】本発明に係る第２ヒンジの一連の３位置の１つを示す透視図である。
【図１７】図１４〜図１６に示す第１ヒンジの雌部材を示す図である。
【図１８】図１７に示す部材の不等角投影図である。
【図１９】図１７に示す部材を、同図の方向Ｄ６において示す図である。
【図２０】図１７に示す部材を、同図の方向Ｄ７において示す図である。
【図２１】図１４〜図１６に示すヒンジの雌部材を示す不等角投影図である。
【図２２】図２１に示す部材を、同図の方向Ｄ８において示す図である。
【図２３】図２１に示す部材を、図２２の方向Ｄ９において示す図である。
【図２４】図２１に示す部材を、図２２の方向Ｄ１０において示す図である。
【図２５】本発明に係るヒンジ一体型眼鏡のアームの一連の３位置の１つを示す図である。
【図２６】本発明に係るヒンジ一体型眼鏡のアームの一連の３位置の１つを示す図である。
【図２７】本発明に係るヒンジ一体型眼鏡のアームの一連の３位置の１つを示す図である。
【図２８】球の中心を含んだピラミッドの頂点に対応して球表面に配された、少なくとも４つのポイントにより保持されている球状ヘッドを示す全体図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月20日(2008.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに空間的に方向づけ可能な、雄部材および雌部材である２つの部材を結合するための球状ヒンジ（３０；１３０）であって、
前記雄部材（８０；１８０）は実質的に球状のヘッド（８４；１８４）を有し、
前記雌部材は、前記ヘッド（８４；１８４）が並進することなく回転可能となるように前記ヘッドを保持するのに適合した収容部（４６；１４６）を有する半殻を含み、
前記収容部（４６；１４６）または前記ヘッド（８４；１８４）は突出ボス（５２；１５２）を有し、該ボスは、前記２つの部材が互いに組み付けられたときに、当接により前記ヘッド（８４；１８４）の空隙域（８５；１８６）に制限および拘束され、前記空隙域（８５；１８６）は、前記ヘッドが前記収容部に対して行うことができる実際の変位を設定するために、前記ボス（５２；１５２）の案内移動経路（８５；１８６）を画成している球状ヒンジにおいて、
前記空隙域（８５；１８６）は、前記ヘッド（８４；１８４）の中心を通る２つの異なった軸のまわりの、前記ヘッドの２つの連続する回転を案内できる前記ボスの移動経路（８５；１８６）を画成するように配された壁を有することを特徴とする球状ヒンジ。
【請求項２】
前記２軸が直交していることを特徴とする請求項１に記載の球状ヒンジ（３０；１３０）。
【請求項３】
少なくとも２つの前記連続する回転はほぼ９０゜の範囲をカバーしていることを特徴とする請求項２に記載の球状ヒンジ（３０；１３０）。
【請求項４】
前記ボス（５２；１５２）および前記空隙域（８５；１８６）は相補的な形状の面（５０，６０，６２，６４，６６，９４，９５，９６，９８；１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ，１６６，１９２，１９５ａ，１９５ｂ，１９５ｃ，１９５ｄ）を具え、前記２つの部材（４０，８０；１４０，１８０）を互いに対する位置に安定させるべく、前記面が互いに嵌合するのに適合していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の球状ヒンジ（３０；１３０）。
【請求項５】
前記ヘッド（８４；１８４）が、前記雌部材（４０；１４０）の前記収容部（４６；１４６）に設けられるボス（５２；１５２）を制限する空隙域（８５；１８６）を具えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の球状ヒンジ（３０；１３０）。
【請求項６】
前記ヘッド（８４）は球状のものであり、前記空隙域（８５）は球状セグメントの一部分（８５ａ，８５ｂ）に等しく、前記ボス（５２）は、前記空隙（８５）内に適切なクリアランスをもって制限される、より小径の球状セグメントの一部分であることを特徴とする請求項５に記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項７】
前記空隙（８５）は前記ヘッド（８４）の８分の３にほぼ等しく、前記ヘッド（８４）は、半球（８６）と、該半球（８６）の赤道面（９２）の上に配置され、互いに垂直な２つの平坦な面（９１ａ，９１ｂ）を有する前記半球（８６）の四半部（９０）との重ね合せにより得られるものであり、前記ボス（５２）は、前記半球（８６）の４分の１に等しく、互いに垂直な３つの平面に属する３つの露出面（５４，５６，５８）を有することを特徴とする請求項６に記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項８】
前記雄部材（８０）は、前記ヘッド（８４）に堅固に結合し、前記赤道面（９２）と同一平面上にあり、前記四半部（９０）の面（９１ａ）と平行な延伸本体（８２）を具え、前記雌部材（４０）は、前記半殻（４４）に結合した半円状カラー（４２）を具え、該カラー（４２）は、軸方向に延在して前記収容部（４６）とつながるとともに、所定位置で前記前記延伸本体（８２）を受容するのに適合した半円状空洞（４８）を具え、前記所定位置で、前記カラー（４２）近傍の前記収容部（４６）に突設された前記ボス（５２）が前記四半部（９０）に並んで位置することを特徴とする請求項７に記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項９】
前記赤道面（９２）の上には、互いに垂直に、半径方向に半球中央部（９８）に向けて集まる隆起リブ（９４，９６）が設けられ、前記半球中央部（９８）は前記四半部（９０）に部分的に含まれていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項１０】
前記ボス（５２）の面（５４，５６）の各々は、前記四半部（９０）の面に設けられた対応凸部（９５）が嵌合するのに適合した凹部（６０）を具えることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項１１】
前記ボス（５２）は、窪んだ壁（６２，６４）を形成するように面取りが施された縁を有し、前記窪んだ壁（６２，６４）は前記リブ（９４，９６）と相補形であって凹面（６６）に向かって収束し、該凹面（６６）は、前記赤道面（９２）上に形成された半球（９８）と相補形であってこれに保持されることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の球状ヒンジ（３０）。
【請求項１２】
前記ヘッド（１８４）は球状であり、前記空隙域は連続した表面溝（１８６）であり、該溝（１８６）は赤道面上で互いに直交する２つの溝（１８７，１８８）からなり、該２つの溝（１８７，１８８）は、各々ほぼ９０゜の円弧として延在するとともに、２つの端部で２つの半径方向壁（１９４，１９６）を画成しており、前記空隙域（１８６）内にクリアランスをもって制限される前記ボス（１５２）は、前記２つの溝（１８７，１８８）に対応した断面を有することを特徴とする請求項５に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１３】
前記ボス（１５２）は、ほぼ矩形の断面形状を有するとともに窪んだ側部をもち、前記ボス（１５２）は凹面状端面１６６に向けて集まる４つの凹面状側壁（１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ）を具えることを特徴とする請求項１２に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１４】
前記２つの溝（１８７，１８８）は一定の半径方向深さを有し、それらの底部が前記ヘッド（１８４）より小径の球に属する球状ゾーン（１９２）を形成し、該球状ゾーン（１９２）は前記凹面状端面（１６６）と接触して移動するのに適合していることを特徴とする請求項１３に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１５】
前記半径方向壁（１９４，１９６）に近接して、前記凹面状側壁（１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ）に嵌合するのに適合した２つの凸状部（１９５ａ，１９５ｂおよび１９７ａ，１９７ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１６】
前記雄部材（１８０）は前記ヘッド（１８４）に堅固に結合し、前記２つの溝の一方（１８６）と同一平面上にあって他方の溝（１８７）に垂直な延伸本体（１８２）を具えることを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれかに記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１７】
前記雌部材（１４０）がもつ収容部（１４６）は、これよりも小径の半円状開口（１５０）と軸方向でつながっており、前記半円状開口（１４６）は、前記半殻（１４４）の表面（１４７）に開口するとともに前記延伸本体（１８２）を収納するのに適合し、前記ボス（１５２）は前記開口（１５０）に正対していることを特徴とする請求項１６に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１８】
前記開口（１５０）の縁に、互いに正対する２つの凸状部（１９９）が設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項１９】
前記空隙域は前記雌部材に設けられた溝であり、該溝内で、前記雄部材の前記ヘッドと一体のボスが移動可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の球状ヒンジ（１３０）。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１９のいずれかに記載のヒンジ（３０，１３０）を用いて前面ピース（２１０）に関節構造でリンクしたアーム（２２０）を有する眼鏡（２００）。
【国際調査報告】
2008541188.tif 000034
2008541188.tif 000035
2008541188.tif 000036