一种坠落时自动回芯的笔的制作方法

本实用新型属于文具领域，具体涉及一种坠落时自动回芯的笔。

背景技术：

笔是伴随人们日常生活的必需品，而现今市场上大部分走珠笔、钢笔的笔尖都较为脆弱，普遍存在易摔坏的缺点，尤其对于学生一类对笔需求极高的群体来说，摔坏笔的情况更为频繁。而一支笔尖损坏的走珠笔将难以正常书写，也无法继续使用剩余的墨，甚至可能让使用者面临无笔可用的处境。因此，如何降低笔的意外摔坏几率便是一个亟待解决的问题。

目前国内外对笔的意外跌落损坏有不少从各种方面入手的解决方案，但很少有与本项目原理类似的方案。大多数方案都会对笔的日常使用造成一些不便影响，缺乏足够的实用性与市场价值。因此这类研究的成果没有在市场中显著体现，这个问题仍有待研究和解决。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本实用新型提供了一种坠落时自动回芯的笔，在笔身失重时自行缩回笔芯以避免笔尖损坏。其原理如下：当笔失去支撑而坠落时，笔身在重力加速度作用下做加速运动；以笔身为非惯性参考系，笔身内部的配重所受的重力与其所受的和重力方向相反的惯性力相抵消，而由于配重同时还受到在笔坠落前被配重压缩的弹簧的弹力作用，因此配重会在弹簧回弹的过程被推动一定的距离，从而触发解锁一种笔芯的锁定机构，使笔芯弹回笔头内部，实现避免笔尖因外露受到撞击而损坏的效果。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型包括笔夹、笔杆、笔芯、笔头，笔杆顶端开口处嵌装有笔夹，笔杆为中空结构，笔芯设置于笔杆内部，笔杆底端安装有笔头，笔芯伸出笔头外，还包括联动部件、配重、弹簧ⅰ和弹簧ⅱ，联动部件、配重、弹簧ⅰ和弹簧ⅱ均设置于笔杆内部，笔芯底部周面设有外凸缘，位于外凸缘下方的笔芯套装有弹簧ⅱ，笔头上端面设有圆柱形凸台，圆柱形凸台中间开有用于穿过笔芯的通孔，圆柱形凸台和配重之间安装有弹簧ⅰ；笔杆上部两侧分别开有长条孔和卡槽，长条孔和卡槽位于笔芯上方；联动部件主要由按压结构、支撑结构和限位结构三部分组成，支撑结构连接于按压结构和限位结构之间，按压结构支撑于长条孔处，按压结构部分伸出长条孔外用于手动推动联动部件，位于笔杆内部的按压结构底面设置成斜面，斜面用于和配重顶端接触，支撑结构底部抵住笔芯上端，限位结构卡装于卡槽内。

所述笔芯上端与按压结构斜面不接触。

所述笔夹上端一侧连接有竖直杆，竖直杆靠近笔杆一侧设有与卡槽位置相对且与卡槽槽口相适应的凸块。

所述圆柱形凸台位于笔杆内部且其外径小于笔杆内径，弹簧ⅰ内径大于圆柱形凸台中间通孔的直径。

所述配重在推动联动部件前提下，选取质量轻的配重。

所述配重位于斜面下方，弹簧ⅰ在配重压力作用下处于压缩状态。

所述笔在正常书写状态下，联动部件的限位结构卡装于卡槽内，笔芯在联动部件的压力作用下伸出笔头外，配重压缩弹簧ⅰ且配重上端未与联动部件接触；当笔在自由下落或受到外力甩动时，配重在失重状态下受到处于压缩状态的弹簧ⅰ的弹簧力，配重与联动部件中的斜面接触后并推动联动部件运动，联动部件先朝远离卡槽的一侧运动，使得限位结构与卡槽的限位作用消失，之后联动部件朝笔杆顶端一侧运动，联动部件的支撑结构对笔芯的压力作用消失，笔芯在弹簧ⅱ作用下回弹后缩回笔头内。

所述竖直杆受到朝卡槽一侧的作用力时，竖直杆下部的凸块伸入卡槽内推动限位结构远离卡槽，联动部件失去限位结构的限位作用后朝笔杆顶端一侧运动，联动部件的支撑结构对笔芯的压力消失，笔芯在弹簧ⅱ作用下回弹缩回笔头内。

本实用新型的有益效果：

本实用新型结构简单，在普通笔功能的基础上加上了配重及弹簧，实现了在笔下落时自动缩回笔芯、甩动或水平放置笔身可自动缩回笔芯的功能。

相对普通笔而言，本实用新型可以减少笔芯意外损坏的几率，一定程度上增加笔的使用可靠性并延长其使用寿命，弥补市场上笔类产品的缺陷，同时也可为日常使用带来更多便捷。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为图1的外部结构左视图。

图3为去除笔夹后的图1的外部结构右视图。

图4为本实用新型联动部件的结构图及联动部件的受力分析图。

图5为笔在自由下落或受到较大的向下加速度时的运动状态示意图，(a)和(b)分别为笔的两种运动状态。

图中：笔夹(1)、联动部件(2)、按压结构(2-1)、支撑结构(2-2)、限位结构(2-3)、笔杆(3)、笔芯(4)、配重(5)、弹簧ⅰ(6)、弹簧ⅱ(7)、笔头(8)、长条孔(9)、竖直杆(10)、卡槽(11)、圆柱形凸台(12)。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括笔夹1、联动部件2、笔杆3、笔芯4、配重5、弹簧ⅰ6、弹簧ⅱ7和笔头8，笔杆3顶端开口处嵌装有笔夹1，笔杆3为中空结构，笔芯设置于笔杆3内部，笔杆3底端安装有笔头8，笔芯4伸出笔头8外，联动部件2、配重5、弹簧ⅰ6和弹簧ⅱ7均设置于笔杆3内部，笔芯4底部周面设有外凸缘，位于外凸缘下方的笔芯4套装有弹簧ⅱ7，笔头8上端面设有圆柱形凸台12，圆柱形凸台12中间开有用于穿过笔芯4的通孔，圆柱形凸台12和配重5之间安装有弹簧ⅰ6。

如图2和图3所示，笔杆3上部两侧分别开有长条孔9和卡槽11，长条孔9和卡槽11位于笔芯4上方。

如图1和图4所示，联动部件2主要由按压结构2-1、支撑结构2-2和限位结构2-3三部分组成，支撑结构2-2连接于按压结构2-1和限位结构2-3之间，按压结构2-1支撑于长条孔9处，按压结构2-1部分伸出长条孔9外用于手动推动联动部件2，位于笔杆3内部的按压结构2-1底面设置成斜面，斜面用于和配重5顶端接触，支撑结构2-2底部抵住笔芯4上端，限位结构2-3卡装于卡槽11内。弹簧ⅰ6回弹推动配重5接触联动部件2时，联动部件2的按压结构2-1的斜面受垂直于倾斜面的作用力f1，垂直于倾斜面的作用力f1分解为竖直向上的力f3和水平向左的力f2，竖直向上的力f3初始状态与卡槽11的支持力相平衡，水平向左的力f2推动限位结构2-3离开卡槽11，联动部件2离开卡槽11后，此时卡槽11对联动部件2的支持力消失，联动部件2继续沿卡槽11向上运动。联动部件2的支撑结构2-2对笔芯4的压力作用消失，笔芯4在弹簧ⅱ7作用下回弹后缩回笔头8内。

具体实施过程：

如图1所示为笔处于正常书写状态下，联动部件2的限位结构卡装于卡槽11内，笔芯4在联动部件2的压力作用下伸出笔头8外；如图5所示为笔在自由下落或受到较大的向下加速度时的运动状态，如图5(a)所示，配重5在处于压缩状态的弹簧ⅰ6的弹簧力作用下向上运动，配重5与联动部件2中按压结构2-1的斜面接触后推动联动部件2运动，联动部件2先朝远离卡槽11的一侧运动，使得限位结构2-3与卡槽11的限位作用消失，如图5(b)所示，之后联动部件2朝笔杆3顶端一侧运动，联动部件2对笔芯4的压力作用消失，笔芯4在弹簧ⅱ7作用下回弹后缩回笔头8内。

在正常书写状态下需手动推出笔芯4时，通过推动联动部件2的按压结构2-1使得联动部件2中的限位结构2-3卡装于卡槽11，完成笔芯4的手动推出。

在正常书写状态下需手动缩回笔芯4时，朝卡槽11一侧推动竖直杆10，竖直杆10下部的凸块伸入卡槽11内，推动联动部件2中的限位结构2-3远离卡槽11，联动部件2对笔芯4压力消失，笔芯4在弹簧ⅱ7作用下回弹缩回笔头8内。