专利名称：钢珠笔的制作方法
技术领域：
写字笔制作技术
背景技术：
社会上常用的写字笔可通分为两类，一类为钢笔即自吸式墨水笔，另一类为圆珠笔即油笔。钢笔的优点是书写流畅自然，可自吸墨水。钢笔的缺点是笔帽和笔杆容易自动脱离，或紧固而不易脱离，且需要两只手的协同操作才能将笔帽从笔杆上脱离开来。脱离笔帽的钢笔往往会因墨水的自动外溢而弄脏了人们的学习用具、衣服等。另外，装满墨水的钢笔处在颠簸运动状态时，往往会因墨水的自身惯性动力作用而自动溢出笔尖，也能弄脏人们的学习用具和衣服。
圆珠笔的优点是操作简单、携带方便，特别是带按压柄式的油笔，只需要一只手的简单操作就可灵活方便地使用，且不需担心笔油自动溢出而弄脏学习用具和衣服。圆珠笔的缺点是书写欠流畅，且油笔芯都为一次性的，容易造成资源浪费和环境污染，尤其当油笔芯倒置时间过久后，(笔尖较笔尾远离地心方向放置)容易发生书写不出笔油的情况，给书写者带来极大不便。
透过以上分析，我们不难发现钢笔和圆珠笔的缺点和优点是互补的，如何实现它们的优势互补，集钢笔和圆珠笔的优点于一身，就是本发明创造——钢珠笔所要解决的具体问题。
发明内容
钢珠笔是在自吸式钢笔的基础上改型研制而成的，本发明要解决三个方面的技术问题，分别是钢笔尖自溢墨水问题、笔杆和笔帽自动脱离或不易脱离问题及只需一只手就可灵活操作使用问题。
图1-1，以按压式圆珠笔为例，我们设定圆珠笔的笔尖端为下，笔根端为上。
1.笔芯按压杆按压笔芯按压杆可让油笔芯作同时、同步、同向移动，按压杆的中下段外表面是呈纵向均匀排列的滑条，滑条下端是呈均匀排列的锯齿牙。
2.笔盖中段外表面有扭紧螺丝。笔盖的内表面有呈均匀纵向排列的滑动轨道，供按压杆的滑条滑动。滑动轨道下端是呈均匀排列的锯齿牙。
3.笔芯和按压杆的承接块简称承接块，承接块的外表面是呈纵向均匀排列的滑条，滑条可沿笔盖的滑动轨道滑动，滑条上端是呈均匀排列的锯齿牙，随着笔芯按压杆的移动，承接块的锯齿牙可先后分别与按压杆锯齿牙和笔盖锯齿牙形成咬锁，将油笔芯分别固定在不同的位置上，或固定在易于书写的位置或固定在易于携带的位置。承接块外表面上的滑条在其下端处中断。
4.笔挂有悬挂固定圆珠笔的作用。
5.笔杆笔杆上段内表面有扭紧螺丝，与笔盖外表面的扭紧螺丝配合，可扭紧或分离笔杆和笔盖。笔杆的下段渐收缩，下端口径较小，仅适合油笔芯的笔尖通过。
6.油笔芯油笔芯中下段外表面有一圈凸起，凸起的高度恰好能卡压住圆柱螺旋压缩弹簧。
7.圆柱螺旋压缩弹簧与笔芯按压杆配合，可随意调节油笔芯的位置。
图1-2，以自吸式钢笔为例，我们设定钢笔尖端为下。
1.钢笔杆钢笔杆下段内表面有扭紧螺丝。
2.钢笔帽3.盛墨水塑料袋有盛墨水和吸墨水的作用。
4.盛墨水塑料袋外保护套有保护盛墨水塑料袋免遭意外挤压的作用。
5.挤压塑料袋弹簧片6.钢笔芯有吸附和调节墨水流动的作用，有阻碍墨水自动溢出钢笔尖的作用。钢笔芯上段的外表面有扭紧螺丝，与钢笔杆下段内表面的扭紧螺丝配合，可固定钢笔杆和钢笔芯于一体，钢笔芯的上端与盛墨水塑料袋相接。
7.钢笔芯外套有保护和密封钢笔芯，防止墨水外溢的作用。
8.钢笔尖图1-3，以本发明产品——钢珠笔为例，我们设定钢珠笔的笔尖端为下。
1.笔芯按压杆其结构与功能等同于圆珠笔的笔芯按压杆。
2.笔盖其结构与功能等同于圆珠笔的笔盖。
3.钢珠笔外保护套和按压杆的承接块简称承接块，其结构与功能等同于圆珠笔的承接块。
4.笔挂其结构与功能等同于圆珠笔的笔挂。
5.笔杆其结构与功能等同于圆珠笔的笔杆，只是钢珠笔的笔杆与笔盖之间的扭紧螺丝连接部位偏下，其位置在挤压塑料袋弹簧片的下段，以便于在扭开笔盖后，可完全暴露钢珠笔的挤压塑料袋弹簧片。
6.盛墨水塑料袋其结构与功能等同于钢笔的盛墨水塑料袋。
7.盛墨水塑料袋外保护套简称外保护套，其结构与功能等同于钢笔的盛墨水塑料袋外保护套。只是钢珠笔的外保护套与承接块之间的连接等同于圆珠笔笔芯与承接块之间的连接。钢珠笔外保护套与钢珠笔盛墨水管之间的连接属于紧密固定连接，是一体的。
8.挤压塑料袋弹簧片其结构与功能等同于钢笔的挤压塑料袋弹簧片。
9.钢珠笔笔芯其结构与功能等同于钢笔笔芯。
10.钢珠笔笔芯外套其结构与功能等同于钢笔笔芯外套。
11.笔尖其结构与功能等同于钢笔笔尖。
12.盛墨水管13.笔芯延伸管简称延伸管，延伸管与笔芯的接合部有一环形突起，凸出于管壁外表面，简称突起。有卡压住圆住螺旋压缩弹簧的作用。
14.延伸管上段进墨水管壁侧孔简称窗口，为环绕管壁间隔相等的二个窗口，是墨水进出笔芯流通的渠道。
15.延伸管上端膨大垫简称膨大垫。
16.盛墨水管加长管简称加长管，加长管的内外管径均较盛墨水管小，加长管上端的断面部分向盛墨水管管腔内凸出，凸出部分作为静密封副的一个接触面，即法兰面，与延伸管的膨大垫构成一对静密封副。加长管的内管壁与延伸管的外管壁构成一对动密封副。加长管和延伸管合称为结合部。
17.圆柱螺旋压缩弹簧A起于盛墨水管加长管上端，止于笔芯外套上端突起部。
18.圆柱螺旋压缩弹簧B起于笔芯外套上端突起部，止于笔杆下端内口。在钢珠笔笔芯按压杆和弹簧A、弹簧B的共同施力作用下，当结合部的静密封副关闭时，就切断了墨水自盛墨水袋和笔芯之间的流通，此时的笔尖恰好在笔杆下端内口内。当随着结合部动密封副的移动，静密封副就会逐渐打开，当笔尖露出笔杆下端口外，处在正常书写位置时，窗口就会完全打开，墨水就会在盛墨水袋和笔芯之间自由流通。另外，随着静密封副的逐渐打开，在动密封副的滑动过程中，由于此时的盛墨水塑料袋内的内压有逐渐增大的趋势，这种内压的增大，有利于墨水加速到达笔芯。相反，随着静密封副的逐渐关闭，在动密封副的滑动过程中，由于此时的盛墨水塑料袋内的内压有逐渐减少的趋势，这种内压的减小，有利于墨水自笔芯回吸到盛墨水塑料袋中。换句话讲，结合部的构成及工作原理，既有利于书写时墨水能迅速到达笔尖，又有利于笔尖回缩后，墨水自动回吸而更不易自笔尖自动溢出。
我们设定钢珠笔承接块的纵向长度为L，钢珠笔笔尖在按压柄的作用下上下位移的距离为L2，钢珠笔笔芯相对于盛墨水管的位移距离为L1，那么根据设计要求和使用需要，L的长度就大约相当于L1+L2，即L＝L1+L2，圆柱螺旋压缩弹簧A的弹性系数为Ka，圆住螺旋压缩弹簧B的弹性系数为Kb。
根据钢珠笔的制作要求，我们设定当结合部的静密封副关闭时，加长部下端底面与延伸部下端底面之间的距离为0.001米，即L1＝0.001米＝1毫米，L2＝0.0045米，则L＝L1+L2＝0.0055米。
为了便于钢珠笔的安全方便使用，在设计上我们必须满足如下要求①在开始按压笔芯按压杆时，在下压到达第一个1毫米末时，延伸管管壁窗口才开始开放，②在下压到达最后一个1毫米时，延伸管管壁窗口恰好完全开放。同样，在由书写状态的笔尖退回到收藏状态的位置时的操作中，在开始松开笔芯按压杆时，在回退到达第一个1毫米末时，延伸管管壁窗口才开始关闭，当到达最后一个1毫米时，管壁窗口恰好完全关闭。③延伸管管壁窗口纵向直径约为0.4毫米，窗口与结合部静密封副法兰面间的距离约为0.6毫米。在钢珠笔使用过程的实际操作中，结合部动密封副滑动摩擦阻力的大小是不定的，因此，我们只能取其多次测定后的平均值，设定其为F摩平。测定方法如下，在去除了弹簧A和弹簧B的影响后，我们通过弹簧称按压笔芯按压杆，在推动动密封副滑动过程中可以测定出F摩的大小。多次测定F摩后就可求出F摩平的大小。在弹性限度内，压缩了1毫米的弹簧B的弹力大小最小要与钢珠笔的笔芯、结合部、盛墨水管、承接块、盛墨水袋的总重量相当。
依据力在力的传导轴上大小不会衰减的原理，根据以上设定，我们不难得出如下方程式①0.0006Ka+F摩平＝0.0004Kb②0.001Ka+F摩平＝0.0035Kb根据以上两个方程式，我们不难得到Ka和Kb的大小，也就是说我们能够从理论上推断出弹簧A和弹簧B的弹性规格大小。
钢珠笔结合部在制作材料上，应选用聚四氟乙烯与橡胶组合，组成一个低摩擦、高弹性的密封系统。
权利要求
1.钢珠笔结合部制作技术钢珠笔延伸管和加长管合称为结合部，延伸管的外表面与加长管的内表面构成一对动密封副，延伸管上端膨大垫与加长管上端横断底面构成一对静密封副，延伸管上段距膨大部垫约0.6毫米处有二个呈均匀排列的侧壁窗口，窗口的纵向直径均约为0.4毫米，延伸管与加长管之间动密封副相对滑行距离约为1毫米，延伸管膨大垫的直径要小于盛墨水管内直径约1毫米。
2.圆柱螺旋压缩弹簧A和圆柱螺旋压缩弹簧B弹性系数比例关系及如何确定其数值的技术我们设定弹簧A、弹簧B的弹性系数分别为Ka和Kb，结合部动密封副平均滑动摩擦力为F摩平，钢珠笔承接块的纵向长度约为5.5毫米，当我们按压笔芯按压杆时，要求下压到第一个1毫米末时，延伸管侧壁窗口恰好开始打开，而当下压到最后一个1毫米时窗口恰好完全打开。为了达到以上设计要求，我们得出如下方程式①0.0006Ka+F摩平＝0.0004Kb②0.001Ka+F摩平＝0.0035Kb。由于F摩平可以人工检测出，那么根据以上方程式，我们不难得到Ka和Kb的数值。
全文摘要
本发明产品——钢珠笔是在自吸式钢笔的基础上，吸收了按压式圆珠笔的结构原理改型研制而成的，集钢笔和圆珠笔的优点于一身，是一种新型书写工具。钢珠笔既具有钢笔可自吸墨水、书写流畅自然的优点，又具有按压式圆珠笔使用方便，携带方便，笔盖和笔杆连成一体，墨水不会自动溢出的优点，是现代书写工具的换代产品，具有广阔的市场发展空间。
文档编号B43K5/00GK1680118SQ2004101008
公开日2005年10月12日 申请日期2004年12月7日 优先权日2004年12月7日
发明者邓培友 申请人:邓培友