具有缓冲装置的书写工具的制作方法

专利名称：具有缓冲装置的书写工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有可伸縮书写头以及在使用者对该书写头施以过度压力时 可使书写头縮回的缓冲装置的书写工具。更具体而言，本发明涉及一种书写工 具，包括
管筒，其沿分别设有前孔和后孔的前端和后端之间的中轴延伸； 书写头，其在伸出位置和所述书写头位于所述管筒内的縮回位置之间可移 动通过前孑L;
驱动机构，其包括根据对驱动元件进行的驱动用于使该书写头伸出和縮回 的多个部件；禾口
缓冲装置。
背景技术：
缓冲装置的使用可以提高使用者的书写舒适性并且可以避免对纸张或对 书写头造成的损害。其可用于多种书写工具，并且特别是用于圆珠笔、纤维笔 或自动铅笔。在自动铅笔的具体情况下，当使用者在纸张上运用强压时，缓冲 装置使铅被破坏的风险降低。缓冲装置的多种实施方式是已知的，例如从 US-A-2004/0234322中。然而，市场上，具有缓冲装置的书写工具属于不可伸 縮类型的书写工具，即不使用时，书写头不能縮回管筒的书写工具。因此，大 多数这些书写工具都设有可移动的帽，该帽装在管筒前端以便避免书写头产生 污点标记和或书写头干掉。事实上，在管筒内与缓冲装置一起设置用于收縮/ 伸出书写头的驱动机构引起了一些问题。
所引起的一个问题是该书写工具的复杂性，这相当大地增加了制造工艺及 成本。通常，由于该书写工具的寿命不应被过度减少，因此还存在关于管筒内 用于容纳墨水筒芯的剩余空间的问题。
因此，仍旧需要带有缓冲装置的可伸縮头书写工具，其可以以可接受的价 格按工业数量进行生产。

发明内容
根据本发明用于避免这些缺点的一方面，提供一种上述提及类型的书写工 具，其中所述缓冲装置包括在所述中轴方向上可弹性地变形的弹簧元件，该弹 簧元件与所述驱动机构的可移动部件整体形成，所述部件可沿所述中轴相对于 所述管筒移动，
其中所述弹簧元件具有紧靠所述管筒后端的自由端和具有沿所述中轴延 伸的通孔；
并且其中在所述弹簧元件的所述孔内延伸的杆使所述驱动元件与所述驱 动机构连接。
与驱动机构的一部分整体形成的弹簧元件的使用降低了书写工具的部件 数。这就降低了成本且主要有利于该机构与缓冲装置的组装。由于弹簧元件位 于靠近管筒后端，紧邻驱动机构，并且限定了于其中设置有该机构一些部件的 通孔，因此这些设置也节省了管筒内用于墨水筒芯的空间。
根据本发明可能与上述方面无关的另一方面，弹簧元件被设计为当在所述 中轴的方向上压縮所述弹簧元件时，可以防止将围绕所述中轴的扭矩传递至驱 动机构的所述可移动部件。事实上，用具有螺旋状的弹簧元件，当压縮该类型 的弹簧元件时， 一端可能略微发生一点转动。这在如US-A-2004/0234322所述 的不可伸縮性书写工具中并没有实际的缺点。然而，用包括有由凹槽和挡边协 作而沿纵向精确导向的部件的可伸縮工具，已经发现了如果弹簧元件产生扭 矩，那么可能会在机构和管筒之间产生摩擦力。
可以设计出不传递任何扭矩的弹簧元件的多种实施方式。然而，本发明优 选的实施方式具有下述一个或多个特点
-弹簧元件包括至少一个在所述中轴方向上整体延伸、并在其延伸轴的两 侧分布有至少第一和第二弯曲的波形部；
-波形部具有规则分布于波形部延伸轴两侧的奇数个弯曲；
-至少设有第一和第二波形部，所述第一和第二波形部围绕所述中轴沿圆 周呈弓形以至少部分地限定所述弹簧的通孔；
-第一和第二波形部通过分别属于所述第一和第二波形部的两个邻近弯曲 的中央部分连在一起；-至少一个波形部终结于弹簧元件自由端一侧的环。
多种类型的驱动机构适于与根据本发明的缓冲装置组合，然而，优选的实 施方式可以提供下述特点
-与所述弹簧元件整体形成的可移动部件是管状的且具有与所述弹簧元件 的通孔共线的中轴；
-缓冲装置还包括由设于所述机构的可移动部件和所述管筒之间的金属螺 旋状弹簧所形成的其它弹簧元件；
-所述其它螺旋状弹簧的弹簧刚度特性与所述弹簧元件的弹簧刚度特性不
同；
-所述其它螺旋状弹簧装在所述驱动机构的可移动部件上； -可移动部件具有至少一个与驱动机构的转动部件协作的凸轮槽； -驱动机构是由后击按钮(rear knock button)驱动的棘齿-柱塞 (ratchet-plunger )型机构。


参考附图，鉴于下面对以非限制性实例的方式给出的优选实施方式的说 明，本发明的以上和其它特点和优点将会变得显而易见，在附图中
图1是包括驱动机构和根据本发明的缓冲装置的可伸縮工具的透视图； 图2是图1的书写工具的分解图3是图1的书写工具沿线HI-III的横截面图，其书写头处于伸出位置； 图4是图3的类似视图，其书写头处于縮回位置； 图5是图3的类似视图，其书写头处于缓冲位置；
图6a、 6b和6c是属于驱动机构和缓冲装置的一部件的各相应的右视图、 前视图和左视图；和
图7是图6b的部件沿线VII-VII的横截面图。
具体实施例方式
在各附图中使用相同的数字参考标记来表示相同或相似的组成部件。 图1示出根据本发明的书写工具的优选实施方式。工具1具有沿中轴Z 从前端2a向后端2b延伸的管筒2。前端2a具有前孔3，书写头4可通过该前孔在图3所示的伸出位置和图4所示的縮回位置之间移动。管筒的后端2b具 有后孔5，后击按钮6经该后孔伸出。
管筒2从前端至后端包括头锥8、中间管状元件9和具有夹子11的后部 管状元件IO。然而，管筒可以由不同数量的部件组成。
书写头4是形成于如图2可见的墨水筒芯14的前端的圆球形头。墨水筒 芯14具有两个相对的突出部14a。然而，本发明并不限于该类书写头而可以 使用，例如，具有整体的出铅机构的自动铅笔筒芯，或具有纤维书写头(如果 该书写工具设有可移动帽或用于在縮回位置中密封前孔3的装置)。
参考图2-5，在前端2a和墨水筒芯14的突出部14a之间设置偏压元件 16以朝后端2b弹性偏压该筒芯。
管筒2内还设有驱动机构20和缓冲装置30。在所示实施例中，当使用者 激活由后击按钮6形成的驱动元件时，驱动机构20使得书写头4伸出或縮回。 缓冲装置30的作用是承担使用者施加至书写头4上的过度压力。如果施加至 书写头上的压力过大，缓冲装置必须保证书写头稍向后移位。通常，当书写头 4朝縮回位置向后移动时，使用者放开施加至该书写工具上的压力。然后，缓 冲装置30的弹力使得书写头4返回至伸出位置。
驱动机构是本身已知的棘齿-柱塞型，尤其是从文献US-A-4 991 988可知。 该机构包括棘齿21、柱塞22、管状部件23和接头24。
管状部件23具有带锯状凸轮槽25的环状内表面。凸轮槽25形成由六个 纵向凹槽26分开的前和后邻接部(25a、 25b)，如图7最佳示出。
柱塞22具有朝后端延伸的杆部22a和与前端22a邻接的六个径向突出部 27，该突出部与管状部23的凹槽26滑动接合。柱塞22的前端22a具有齿冠 (teethed crown)的形状。
棘齿21具有转动插入柱塞22前端22a的柱形突出部21b。棘齿21也具 有环状肩形突出物28，其呈现朝后端2b定向的、与柱塞的齿冠22a互补的表 面。在棘齿21的外表面从肩形突出物28到前端21a设有三个纵向突出部29。 该纵向突出部29的后端可以紧靠凸轮槽25的前部或后部25a、 25b，并且可 以由凹槽26纵向导向。
接头24具有插入棘齿21中的后销部24b，和在偏压元件16作用时，由 墨水筒芯14紧靠的前杯形部24a。然而，接头24可具有在其前端为平端的圆锥形。接头24可被安装成在棘齿21中自由转动以避免在棘齿21和墨水筒芯 14之间进行转动移位或扭矩的传递。然而，可以防止它们之间相对转动的方 式，将接头24装在棘齿21上，甚至是装在筒芯14上，而不妨碍棘齿-柱塞机 构20的操作。
当使用者按压后击按钮6时，柱塞22相对于管状部件23朝前移动且与棘 齿21协作将纵向突出部29推出管状部件23的凹槽26。柱塞22的齿冠22a 以及棘齿21的互补肩形突出物28被设计成在向前按压后击按钮时，产生棘齿 21的轻微转动。结果是，当使用者放开后击按钮6时，棘齿的纵向突出部29 紧靠管状部件23的凸轮槽的前或后部25a、 25b。
这一驱动机构20造成当每次驱动后击按钮6时，书写头4从縮回位置移 动至伸出位置，及反过来。棘齿-柱塞型机构对于多数使用者是便利的且需要 很少的空间。尤其是，棘齿和柱塞的外径相比于管筒的直径可以很小。结果是， 其节省了足够的空间来容纳滑动管状部件23 。
管状部件23具有外表面23c，其被设计为允i^午相对于管筒2的纵向移位。 该外表面23c上设有两个相对的突出部31，它们与管筒的纵向凹槽协作(未 示出)来防止管状部件23相对于管筒2转动。
管状元件23的突出部31和接头24避免向棘齿21传递扭矩。结果是，不 用驱动后击按钮6就可防止棘齿21转动，然后避免书写头4发生非随意的位置 改变。
参考图5，管状部件23的移动性必须允许其从与虚线所示的书写头伸出 位置相应的位置沿预定的纵向距离d朝管筒的后端2b移位。这一预定距离d 必须足够长至当书写头从过压向后移动时获得缓冲效果。
应注意，管状部件23的纵向位置与用于书写头4的縮回和伸出的位置相 同。这简化了缓冲装置30并促进了缓冲力的调节。
管状部件23的后端23b设有朝管筒2的后端2b延伸的弹簧元件32。弹 簧元件32具有与管状元件23相对的自由端32b，该管状元件23在向后的方 向上紧靠管筒2的内部肩形突出物33。弹簧元件32在中轴Z的方向上可弹性 压縮以允许整个驱动机构20的向后移位并因此允许书写头4的移位。
在塑料材料的注塑工艺中，整体形成弹簧元件32与管状部件23。这允许 在同 一歩骤中制造具有双功能的单个零件。弹簧元件32具有通孔35，该通孔与中轴Z在同一直线且通孔直径与管状 部件23的内径大体相同。通孔35设有将形成该机构的驱动元件的后击按钮6 和棘齿-柱塞机构20自身相连接的通道。这一规定允许在管筒2中节省空间并 允许使用对于使用者来讲非常普通的后击按钮作为驱动元件，而不用对于使用 者可能不太直观的更复杂的驱动元件。
由管状部件23和弹簧元件32组成的长管状零件(23， 32)、柱塞22、棘齿 21和销24形成在弹簧元件32向下定向时易于操作的第一子组件。该第一子 组件可以插入管筒的后部管状部件10中，该管筒的后端2b向下定向。然后， 后击按钮6插进管筒的后孔5且扣合(snap fitted)到柱塞22的杆22b上。结 果是，后击按钮6、柱塞22、单个管状零件(23， 32)和后部管状元件10形成 不分离的第二子组件，其可以以任何方向操作且尤其是敲按钮6向上定向来扣 合到包括头锥8、中间管状元件9、偏压元件16和墨水管芯14的第三子组件， 其头锥向下定向。
为了避免棘齿21和接头24与第一子组件分离，可以在接头24和管状部 件23之间提供可移除的协作。如图7中最佳显示，环形珠34从管状元件23 的内表面在其前端23a处径向伸出。或者，如图2可见，接头24在管状筒部 件24a的后侧具有小的突出部36。
因此，尽管管筒10的后部除了驱动机构30还含有缓冲装置30这一事实， 书写工具的组件并没有更加复杂。
如图6和7最佳示出，弹簧元件32具有被设计为当其被轴向压縮时，不 向与其整体形成的管状部件23传递任何绕中轴Z的转动移位或扭矩的特殊形 状。事实上，只要在管状部件23和管筒2之间导致摩擦力，由弹簧元件32 所产生的扭矩或转动移位对于缓冲功能可以是有害的，或者只要在棘齿21和 凸轮槽25之间出现未预期的角度移位，由弹簧元件32所产生的扭矩或转动移 位对于棘齿-柱塞机构的功能是有害的。
弹簧元件包括从管状部件23的后端23b以中轴Z的方向整体向形成该弹 簧元件32的后端32b的环39伸出的第一和第二波形部(37， 38)。这些部(37， 38)具有与在其主延伸轴的两侧沿其横坐标轴形成的类似于带状的形状，像正 弦曲线弯曲。结果是，波形部(37， 38)在其与中轴Z平行的延伸轴的两侧存在 第一和第二弯曲(37a， 38a; 37b， 38b)。然而，这些波形部的形状不需要与正弦曲线弯曲相对应；绕延伸轴的幅度，弯曲直径和弯曲周向延伸角的一些变化 是可能的。这一波形避免当按压弹簧元件32时产生绕中轴Z的扭矩或角度移 位。带着相同的目的，每个波形部(37， 38)具有在延伸轴两侧均匀分布的奇数 个第一和第二弯曲(37a， 37b; 38a， 38b)，且在优选实施方式中例如为4个弯 曲。
即使波形部(37， 38)的弹簧刚度不恒定，其也具有在有意义(significative) 的距离上提供高弹性的优点。此外，应注意波形部(37， 38)的连续弯曲形在其 一些区域中表现机械应力的集中，这在用具有尖锐边缘的弹簧元件中将是此情 况。这一特点提供重要的优点。事实上，其提高波形部向其初始形状的弹性返 回，并且也增加其使用寿命。
如可以从图6b和7看出，第一和第二波形部(37， 38)以相对于中轴Z的 直径相对的方向设置且相对这一轴呈弓形以限定伸出弹簧元件32的通孔35。 然而，弹簧元件32可包括两个以上的波形部或只有一个波形部，最终和具有 不同形状的其它部一起获得相同的优点。
如从图6b最佳示出，第一和第二波形部通过分别位于第一和第二波形部 (37， 38)的邻接弯曲(37b， 38a)的中央部分的接合点32c连在一起。这一特 点强化了弹簧元件32的管状形状并且可以防止损坏具有小的横截面的波形突 出物，例如在生产工艺期间。弹簧元件的自由端23b的环39也强化弹簧元件 23的管状结构。
这些特点也增加环39和管状部件23之间的弹簧元件的抗扭刚度。如果缓 冲装置30与另一种驱动机构相连则可具有优点，像由旋转地安装到管筒上且 与弹簧元件32的自由端相连的驱动元件所驱动的扭转机构以便转动与其一体 形成的部件23。
如图2所示，缓冲装置30还包括其它弹簧元件41。该其它弹簧元件41 是由金属制成的螺旋弹簧，其设置在管状部件23向后定向的外部肩形突出物 23d和管筒2向前定向的内部肩形突出物44之间。
当向书写头4施以过度压国时，该其它弹簧元件41沿纵轴2的方向被按 压。结果是，其它弹簧元件41和弹簧元件32—起产生缓冲力。该两种弹簧元 件的使用对于适应整个缓冲装置30的缓冲力是有利的。事实上，由塑料材料 制成的弹簧元件32可具有并不恒定或并不足够大至用于缓冲功能的弹簧刚度。该其它弹簧41增加了缓冲装置30的弹簧刚度并且可增加用于书写头4 縮回的初始力，如果这一其它弹簧41在管通2上的管状部件23之间是预加应 力的。因此，具有不同弹簧刚度特性的两种不同弹簧元件允许调节整个缓冲装 置30的弹簧刚度特性，即，根据书写头的向后移位的缓冲力，以获得特定效 率的缓冲功能。例如，可设定缓冲力以随书写头向后移动，而非线性地、但越 来越快地增加。
绕管状部件23的后部设置其它弹簧41 。弹簧41的前端轻微压配合(press fitted)在位于近管状部件的肩形突出物23d的小突出部23e上。因此，其它弹 簧元件41保留在管状部件23上且形成第一子组件的一部分。因此，该其它弹 簧元件对于书写工具的组件操作无害。应注意其它因为其是金属/塑料接触且 只在该接触点施以书写压力的摩擦，所以该其它弹簧41和管筒之间的摩擦力 很小。结果是，该其它弹簧41不能产生有明显的扭矩。
从上述说明中，对本领域技术人员显而易见的是可对以实例方式描述的实 施方式进行众多修改。例如，如所述，驱动机构可以不同于棘齿-柱塞机构， 可以修改弹簧元件的设计并且并不强制提供其它弹簧元件。
ii
权利要求
1、一种书写工具，包括管筒(2)，其沿分别设有前孔和后孔(3，5)的前端(2a)和后端(2b)之间的中轴(Z)延伸；书写头(4)，其在伸出位置和所述书写头位于所述管筒内的缩回位置之间可移动通过前孔(3)；驱动机构(20)，其包括根据对驱动元件(6)进行的驱动，用于使书写头伸出和缩回的多个部件；和缓冲装置(30)，其用于当使用者向书写头施以过度压力时，可以使书写头缩回，其中所述缓冲装置(30)包括可在所述中轴(Z)方向上有弹性地可变形的弹簧元件(32)，该弹簧元件(32)与所述驱动机构(20)的可移动部件(23)整体形成，所述可移动部件(23)可沿所述中轴(Z)而相对于所述管筒(2)移动，其中所述弹簧元件(32)具有紧靠所述管筒后端(2b)的自由端(32b)且具有沿所述中轴(Z)延伸的通孔(35)；以及其中在所述弹簧元件的所述孔中伸出的杆(22b)使所述驱动机构(30)和所述驱动元件(6)相连接。
2、 根据权利要求1的书写工具，其中当沿所述中轴(X)的方向按压所 述弹簧元件时，所述弹簧元件(32)被设计成可防止将围绕所述中轴(Z)的 扭矩传递至所述驱动机构(30)的可移动部件(23)。
3、 根据权利要求1或2的书写工具，其中所述弹簧元件(32)包括至少 一个在所述中轴(Z)的方向上整体延伸的波形部(37; 38)，且所述的波形 部(37; 38)具有分布于其延伸轴两侧的至少第一和第二弯曲(37a， 37b; 38a， 38b)。
4、 根据权利要求3的书写工具，其中所述波形部(37; 38)具有规则地 分布于其延伸轴两侧的奇数个弯曲G7a， 37b; 38a， 38b)。
5、 根据权利要求3或4的书写工具，其中设置至少第一和第二波形部(37， 38)，所述第一和第二波形部围绕所述中轴(Z)沿圆周呈弓形以至少部分地限定所述弹簧元件(32)的通孔(35)。
6、 根据权利要求5的书写工具，其中所述至少第一和第二波形部(37， 38)通过分别属于所述第一和第二波形部的两个邻接弯曲(37b， 38a)的中央 部分连接在一起。
7、 根据权利要求3-6中任一项所述的书写工具，其中所述至少一个波形 部(37， 38)终结于弹簧元件的自由端(32b) —侧的环(39)。
8、 根据上述任一项权利要求所述的书写工具，其中与所述弹簧元件(32) 整体形成的所述可移动部件(23)是管状的且具有与所述弹簧元件的通孔(35) 共线的中轴。
9、 根据上述任一项权利要求所述的书写工具，其中所述缓冲装置(30) 还包括由设置在所述机构的可移动部件(23)和所述管筒(2)之间的金属螺 旋弹簧所形成的其它弹簧元件(41)。
10、 根据权利要求9的书写工具，其中所述其它螺旋弹簧(41)的弹簧刚 度特性与所述弹簧元件(32)的弹簧刚度特性不同，确定这些特性以调节缓冲 装置(30)的缓冲力。
11、 根据权利要求9或10的书写工具，其中所述其它螺旋弹簧(41)装 在所述驱动机构的可移动部件(23)上。
12、 根据上述任一项权利要求所述的书写工具，其中所述可移动部件(23) 具有至少一个与驱动机构的转动部件(21)协作的凸轮槽(25)。
13、 根据上述任一项权利要求所述的书写工具，其中所述驱动机构(30) 是由后击按钮(6)驱动的棘齿-柱塞型机构。
全文摘要
一种书写工具，包括沿中轴(Z)在设有前孔和后孔(3，5)的前端和后端(2a，2b)之间伸出的管筒(2)；在伸出位置和缩回位置之间移动的书写头(4)；包括根据对驱动元件(6)进行的驱动，用于使书写头伸出和缩回的多个部件的驱动机构(20)；和用于当使用者向书写头施以过度压力时，可以使书写头缩回的缓冲装置(30)。所述缓冲装置包括可在中轴方向有弹性地可变形的弹簧元件(32)，该弹簧元件(32)与所述驱动机构的可移动部件(23)整体形成，所述可移动部件(23)可沿所述中轴而相对于所述管筒(2)移动。所述弹簧元件具有紧靠管筒的自由端(32b)且具有沿所述中轴延伸的通孔(35)。杆(22b)使所述驱动机构与所述驱动元件连接。
文档编号B43K24/08GK101484326SQ200680055269
公开日2009年7月15日 申请日期2006年7月7日 优先权日2006年7月7日
发明者伯特兰·鲍德温, 弗兰克·罗莱恩, 里克·奥布莱恩 申请人:比克公司