专利名称:书写工具的制作方法 本发明一般涉及到书写工具和这类书写工具所用的可更换的园珠书写元件或笔芯，更准确地说，涉及到一种改进的，用来把笔芯上的书写元件以比以前所知要大的距离缩回到笔杆内的棘轮机构。 在以往技术中，已知的园珠书写工具，其中有一个可更换地油墨贮存器笔芯或书写元件装有构成书写工具弹出机构的基本部分的装置。例如，在专利US-A-3205863中介绍了这种类型的一种书写工具。其中介绍的伸——缩机构包括一个园珠和一个笔芯，笔芯后端装凸轮体或棘轮机构，有多个凸轮面这些凸轮面可以和从装在书写工具笔套层部内的装在管形杆心上的指状销相啮合，凸轮面相对于一对固定的安置在导向机件的空心内的止动元件转动，指状销相对它沿着轴向运动以把园珠笔芯在壳体中准确地交替地移到弹出位置和缩回位置上。 虽然这样的结构对于交替地弹出和缩回园珠笔芯从其可靠性上看已经被证明是有效的，在已知的弹出——缩回机构中，书写笔芯的行程长度被现有的伸——缩机构的几何形状所限制，持别是，当笔芯处于在书写工具笔套内的缩回位置时，笔芯的园珠在笔套中一般缩入笔套内1mm±1mm处，当受到剪力时，在使用某些粘度比现在使用的园珠笔要相对低的新型油墨情况下，渗油问题，也就是，从一个缩回不足的园珠中渗出的油墨弄脏了使用者的衣服，就比较容易发生。 当使用一个装有新型油墨或其它低粘度油墨的书写笔芯时，就需要采用一种弹出——缩回机构，它能把笔芯更深的缩入书写笔杆内。另外，需要使用一种伸——缩机构，它使书写笔芯有较大的回缩作用而不用重新设任何一个现用的元件。该机构被永久地安装在书写工具自身中。 因此；希望只修改可更换笔芯的凸轮体来实现笔芯更大的回缩。这项任何将使改进后的装有较新型的低粘度油墨的笔芯与大家所使用的书写工具中早先的笔芯可互换的使用。 根据本发明，提供了一种有管状笔套的书写工具，一个可滑动地装在套中可在弹出位置和缩回位置间移动的笔芯，一个把笔芯向后推向上述缩回位置的弹簧和一个控制笔芯在笔套中位置的伸——缩机构，该伸——缩机构包括 一个与笔芯相连的并包括多个按角度配置，面向后方的和相对于笔套纵轴倾斜的凸轮面； 用于纵向运动并装在笔套内可按压的促动装置； 防止可按压的促动装置相对于笔套转动的装置； 配置在笔套内的用来可旋转与可滑动地容纳棘轮体和笔芯的导向装置；
一对径向布置的止动元件，固定地安装在笔套内并沿着纵轴方向平行地延伸，止动元件各有一个前端面和一个纵向延伸的侧面，倾斜的凸轮面与止动元件的前端面是可啮合的，用以阻止笔杆中的棘轮体向后运动；
可按压的促动装置包括多个间隔布置的带凸轮面的指状销，每个带凸轮面的指状销的前端含有凸轮跟随面；
棘轮体有纵向伸展的第一止动面，当笔芯处于弹出位置时，止动元件的前端面和棘轮体的凸轮面相靠的情况下该止动面与纵向伸展的止动元件的侧面相啮合以阻止棘轮体的转动，并且防止笔芯从弹出位置向后移动，
更进一步，棘轮有纵向延伸的第二止动面，适合于在笔芯处于缩回位置时与止动元件纵向延伸的侧面相啮合以防止棘轮在笔杆中旋转；
可按压装置上的凸轮跟随面和棘轮体上的倾斜的凸轮面配合，当顺次按压可按压的装置时，使棘轮体从缩回位置转到弹出位置，在缩回位置上，第二止动面中的一个与一个侧面相啮合，在弹出位置上，第一止动面中的一个与同一侧面相啮合。
其持征在于
上述第二止动面距相应的第一止动面以一个角度间隔。该角度间隔远小于两顺次的相同操作位置间的转动角度的一半。
本发明还包括一种这类的笔芯。其特征在于。第二止动面与相应的第一止动面之间的角度间隔远小于相邻的第二止动面或第一止动面之间的角度间隔的一半。
参看先有技术的一个例子和根据本发明的书写工具的两实施例，其中
图1是从本发明的优选实施例的笔杆所取的纵剖面图，在图中显示了内部元件，笔杆中的书写笔芯位于弹出位置。
图2是书写笔芯和伸——缩机构的正视分解图。
图3是从书写工具后部，大体上沿图1的3-3线所取的局部剖视图，显示了在弹出位置的书写笔芯和伸——缩机构。
图4是大体上沿图3的4-4线所取的横剖断面图，表示在样出位置的书写笔芯和伸——缩机构。
图5、6、7和8是说明书写工具步进方式的展开略图，其中书写笔芯配置的不可更换凸轮体的各凸轮面交督与固定的促动装置以及如已知园珠笔组件中由按钮推动的，使书写笔芯进行轴向伸缩运动的促动装置相啮合。
图9，10，11和12是类似于图8的但是从已知园珠笔所取的横截面，表示了在图5，6，7和8中已分别清楚地表明的凸轮体凸出部分与促动装置的实际相对位置。
图13、14，15和16是类似于图5-8的展开略图，说明了本发明的一个优选实施例，其中，棘轮或凸轮体用不同于早先技术的几何形状制造的。
图17，18，19和20是类似于图3的横剖面图，表示分别在图13，14，15和16中所描述的凸轮体或棘轮的凸轮面和促动装置的实际相对位置。
图21，22，23和24是本发明第二实施例类似于图5-8和图13-16的展开略图，表示一种方法，在该方式中，棘轮或凸轮体的各凸轮面可以交替地由固定的促动装置和由按钮纵向推动的促动装置相啮合。
图25，26，27和28是类似于图3的横剖面图，表示图20，21，22和23中说明的本发明的促动装置和凸轮体的凸出面部分的实际相对尺寸。
现参看附图，先看图1，图示说明了一种书写工具，用参考号10表示，该工具包括一个前部管形笔套12，并有一个可滑动地安装在其内的，在弹出位置和缩回位置间运动的书写笔芯14。一个笔帽组件，参考号是16，并在下文中详细描述，笔帽组件拧紧到管状笔套12的后端。书写组件14最好是一个笔芯或带油墨储存器18的标准件，和带有园珠书写头22的减量供墨管20相连。书写件14由回缩弹簧24拉向缩回位置，弹簧24与减量供墨管20同心安装，并靠在由储存器18的端部和减量供墨管20间的接合台肩26上。笔芯14装有一个固定在其后端的，最好用卷制或冲压方法固定的园柱形棘轮或凸轮体28。
笔帽组件16包括一个外表面装有笔卡32的管形后部笔套30，正如在图1和图2中清楚表示的，笔套30有一个向后的圆形开口34，它容纳并支持一个在笔套16中作轴向运动的可按压的促动按钮36。一个在后笔套30中的内台肩38，与开口34相邻，与一个在促动按钮36表面上的环形边40相配合，以防止按钮36穿脱掉，并使它保持在笔套组件16中。在它的与环形边缘40相邻的前端，按钮36由一个整体的套环42构成。
在促动按钮36的前部，笔套组件16包括一个普通管状杆芯44，它有一个其大小能容纳促动按钮36的套环42的内孔。一个在杆芯44的后端构成的环形凸缘46，促动按钮在后笔套30的外面。杆芯上的径向相对的指将销52和54在杆芯上向前延伸，在其前端部分别为面向倾斜的凸轮跟随面56，57，其作用将在下面详细说明。
如在图3和图4中已清楚表明的，笔帽组件16的附加部分是一个棘轮止动座58，棘轮座58被卡紧在后笔套30中，最好用超声波焊接，固定地安装在笔帽组件16上。从中心孔60到棘轮止动座58。提供一个笔芯14的柱状棘轮或凸轮28a的导向装置，这样凸轮28a可转动和滑动地安装在止动座58中。棘轮座58的前端攻有参考号为62的内螺纹，内螺纹与管形笔杆12的后端上的外螺纹64相配合，以此作为联结和分开两个笔套12和30的方便的方法。因此，书写工具可以用于拆开以便卸掉和更换油墨笔心14。两个径向相对的止动元件66和68伸入棘轮止动座58的中心孔60并在其中沿纵向延伸。止动件66和68其中之一分别被杆芯44上的凹槽70和72容纳。使杆芯指状销52和54在棘轮止动座中可相对于止动元件66和68以接近和平行的关系纵向滑动。止动元件66和68的前端分别呈凸轮跟随面66a和68a。面向前方的和指状销52和54相对应的凸轮跟随面56和57在按下按钮36时，和笔芯14上的棘轮28相啮合并使棘轮28转动。
园柱形棘轮或凸轮体28a含有多个凸轮面76a至87a，它们围绕中心轴83配置。凸轮面76a至87a可与杆芯的指状销52和54啮合，也可以和棘轮止动座58的止动元件66和68啮合以便在按钮36被使用者松开时使笔芯停止旋转。
当压下按钮36和杆芯，笔芯14相对于管状笔套12和笔帽16转动时，凸轮28a的轴83使杆芯44和凸轮之间保持轴向完全对准。
已知的笔心笔芯或凸轮28的凸轮面76至87在轴向和径向的定位，已在图5-12中很清楚的表明了，特别是在图5，6和10中。如在图5中所清楚表明的那样，当笔芯在笔中完全缩回位置时，止动元件66和68不能利用深槽的整个深度来定位，深槽由后沿79，底面86，前沿81或后沿85，底面86和前沿87来确定。应用已知的棘轮或凸轮的外形，不能实现更多的回缩，因为在回缩中，深槽的后沿面79和85靠上了棘轮上动座58的止动元件66，68面中止转动。靠上指状销52，54而中止纵向移动，因而在笔芯的书写头缩缩进笔杆1mm处时棘轮停住。
如图6和图10中所清楚地表明的理样，在已知的早期的棘轮机构中，每个凸轮面76，82(指状销52，54必须在这些表面的上方滑动，这样止动元件66，68就可以在深回缩槽中定位)都是棘轮或凸轮体的45°园周部分，凸轮面78，84(在弹出期间，指状销52，54止动元件66，68在其上滑行)呈90°或棘轮28的四分园周部分。两个深槽(分别由后沿79，底部凸轮面80，前沿81和后沿85，底部凸轮跟随面86，前沿87确定)各占棘轮园周的45°。凸轮面82，84和86占棘轮体28的半园(180°)。凸轮面76，78，80共占有它园周的另外180°。
早先技术的棘轮或凸轮28中，棘轮面76，78，82，和84与水平面的夹角大约是28.5°，凸轮面80和86是水平的。
在本发明的第一优选实施例中，图13至20，很清楚地表示了棘轮28的园周部分，凸轮76a至87a和早先技术不同。
凸轮面76a和82a与水平面或大约28.5°角。凸轮面78a和84a与水平面成20.94°入射角，凸轮面80a和86a与水平面成40.69°入射角。如在图13中很清楚地表明的那样，当棘轮座止动件66，68位于深槽67，69中时，(由79a，80a，81a和85a，86a，87a分别确定的)，这些深槽的整个深度都被止动元件所利用，因此，笔芯在笔中的缩回量增加约1mm。深槽67，69比早期技术也约深1.27mm新的深度为9.271mm。凸轮面78a和84a的前端的降低带来了较大的回缩量，因为指状销52和54在回缩期间，处在棘轮体28a的更深处。
如在图14和18中很清楚地表明的那样，每个凸轮面76a，82a被置于棘轮上的同一径向位置，但只覆盖35°园周部分，而不是45°。凸轮面78a，84a也被做成比早期技术中的凸轮面78，84要小得多，并且每个只覆盖棘轮28a园周的65°，而不是早期技术中的90°，深槽凸轮面80a，86a也大大扩展，各占棘轮园周的80°，而不是45°。
如图21至28很清楚地表示那样，本发明的第二实施例，对棘轮28b的凸轮面也采用了不同的形状。在此实施例中，凸轮76b和82b的角度与早期技术的棘轮相似，与水平面保持28.5°角，凸轮面80b和86b也和早期技术一样是水平的。凸轮面78b和84b与水平面成入射角是20.56°。如图21所清楚的表示的，当棘轮座止动件66，68被分别置于79b，80b，81b和85b，86b，87b所确定的深槽中时，这些槽的整个深度都被止动元件所利用，因此，使笔芯在笔中的收缩量增加了约1.0mm，深槽比早期技术加深了约1.27mm，新槽深9.271mm。凸轮面78b和84b前端的下降也为在回缩期间，由于指状销52和54更深置于棘轮28b中而提供更大的回缩量。
如图22和26很清楚表示的，凸轮面76b，82b的每一个都覆盖了棘轮28b的70°园周角，凸轮面78b，84b中任一也
覆盖了65°园周角，凸轮面80b，86b覆盖了45°角。
本发明的优点可以通过图5到图12说明的早期技术的伸——缩装置的操作与图13到图20所表示的第一优选实施例和图21到图28表示的第二优选实施例的操作比较中得出。
在早先类似机构的缩回机构中，如图5至图12所示，例如棘轮28的两个深槽67、69(以凸轮面80、86为底)分别容纳止动件66和68，但是只部分地容纳，使凸轮跟随表面66a和68a在缩回位置时，不与凸轮底面相啮合。由于指状销52、54分别和斜凸轮表面78和84配合，止动件66和68靠在下降侧面79和85上，也没有到达深槽的底部。在书写件伸展到伸出位置期间，如图6和图10所示，指状销52和54伸展，以使止动件66和68脱离深槽的下降侧面79和85，指状销52，54分别沿着凸轮表面78和84移动并与棘轮体28的侧面77和83相啮合。当松开按钮36时。指状销52和54缩回，止动件66和68与侧面77、83啮合，如图7和图11所示，表示了伸——缩机构的充分弹出位置。最后，在缩回期间。如图8和12所示，指状销52和54与凸轮表面76和82啮合，棘轮体28移动，使侧面77和83分别脱离止动件66和68，由于弹簧偏压(如图1所示)，导致棘轮体28再次转动地移到图5和图9的缩回状态。
本发明第一个实施例所采用的书写工具的伸——缩机构的操作，在图13至图20的展开视图中很清楚地看出。例如，图13和图17说明了当笔芯14位于缩回到书写工具10内部的位置时，园柱形棘轮体28a、指状销52和54、止动元件66和68的位置。在这种位置中，棘轮28的深槽67、69(分别由表面79a、80a，81a和85a，86，87a所确定)分别容纳止动元件66和68，以至它们的凸轮跟随面66a和68a与凸轮底面80a、86a相啮合。由于缩回弹簧24对笔芯14的偏压力，笔芯14保持在缩回位置。杆心44的指状销52和54分别位于与棘轮体28a的凸轮表面78a和84a相啮合的位置。由于底面80a、86a的斜度。在与表面66a和68a接触时，深槽的侧面79a和85a被旋转分别与固定的止动元件66和68相靠。
在笔芯14前伸期间，如图14和18清楚表示的，按下促动按钮36，杆心的指状销52和54向前伸到凸轮面78a和84a到达止动元件66和68的末端66a和68a，而凸轮表面78a和84a的斜度使棘轮体28相对于指状销52和54边转动边移动。位移运动受侧面79a和85a与指状销52和54相靠接限制。为完成笔芯14的伸长促动按钮36和指状销52、54缩回，同时，棘轮28a旋转位移到下降面77、83a，与止动元件66，68相靠。如图15和19所示，在该位置时，笔芯14的园珠书写头22从前部柱形笔套12伸出，书写工具10可进行书写。最后，在缩回期间，如图16和图20清楚表示的，再次按下促动按钮36，指状销52和54分别与凸轮面76a，82a啮合，继续延伸进而使止动元件末端66a和68a分别离开面77a和85a的前端，然后棘轮体28a旋转位移到止动元件66和68再次占据深槽的整个深度为止，并与凸轮面80a和86a相啮合而完成伸——缩周期。
现在参看图21-28说明本发明的第二个实施例，其中园柱形棘轮体28b具有不同于第一个实施例28a和早先技术的棘轮体28的几何结构。在第二个实施例中，凸轮表面76b和82b占有比早先技术的45°大25°的角度，每个为70°，凸轮表面78b和84b从早先技术的90°降为65°，缩短了面78b和84b，使每个新的深槽(79b，480b，81b，和85b，86b，87b)顺时针移动了约25°降低了面78b和79b之间，84b和85b之间的台肩。因而，止动元件66和68可以更深地伸入深槽以得到更大的回缩。与早先技术的凸轮面78和84的角度
相比，伸展的凸轮面78b和84b与水平面大约成
的角度。因此，进一步降低了表面78b与79b之间和表面84b与85b之间的台肩。深槽和早先技术一样在园周上保持45°角度，但比早先技术深了1.27mm。在图21至图28中所示四个工作阶段与前面所述相同。在图21中，止动元件66，68进入深槽中(分别为79b、80b、81b和85b、88b、87b)。因而，这些元件分别靠在下降侧面79b和85b上，不和凸轮底面80b、80b相啮位，与早先技术相似。然而，在深槽位于早先技术对应位置顺时针大约25°的地方，以及深槽表面78b、79b和84b、86b之间的台肩低于早先技术对应的台肩(图5)的情况下，止动元件66和68可以比图5所示的早先技术更深地进入对应的深槽中。
图22和26表示按下按钮36时，本发明的第二个实施例。这时指状销52、54把棘轮体28b推到使末端66a和68a分别脱离或跨过表面78b、79b与表面84b、85b之间的台肩所需的地方，并与凸轮面78b和84b相接触。当按钮36缩回时，止动元件66、68和凸轮体28b之间的关系如图23和27所示，止动元件66和68的前侧面分别与表面77b、83b相靠。在如图24和28所示的回缩期间。再次压下指状销52和54，把棘轮体28b向下推，直到止动元件66和68分别脱离在凸轮表面76b和侧面77b之间及凸轮表面82b和侧面83b之间的台肩。一旦脱离台肩，台肩26和外壳12间弹簧的偏压使棘轮体反时针旋转，使凸轮面75b、82b冲着止动元件66、68的端面66a、68a移动，直到这些元件再次进入深槽中，如图21和25所示。
把图5至图12的早先技术的伸——缩机物与图13至图20及图21至图28所示的本发明的机构进行比较，可以看出，由于采用改进了的棘轮体28a和28b任一个的伸——缩机构而使书写部分14的行程长度增加了大约1mm。这些改进了的棘体和早先技术的棘轮体28之间的主要差别在于根据止动元件66、68而增加深槽的深度，在于改变组合16的充分伸出缩回位置间的棘轮体28a和28b旋转位移的角度，在于改变外凸轮表面的斜度。在这方面，图13说明了在缩回位置，止动元件66和68与棘轮体28a的侧面79a、85a相靠，而图15说明了在伸出位置，止动元件66和68与侧面77a和88a相靠。在操作中，棘轮体28a在止动元件66和68的上述两个位置之间的旋转位移远小于90°，也就是缩回位置和伸出位置间的旋转位移远小于两个相伸出位置间转动角度的一半。对图21至图28的第二个实施例。情况也是这样，图21说明在缩回位置上，止动元件66、68与侧面79b、85b相靠，而在充分伸出位置上，同一止动元件66、68与侧面77b和83b相靠。因此，凸轮体28b的旋转位移也同样远小于90°，也就是远小于两个相邻伸出位置转动角度的一半。实际上，凸轮面28a和28b的转动位移最好限制在65°数量级。换句话说，止动面77a和79a之间及止动面77b和79b之间的角度值大约为65°左右。根据比较，在图5至图12所示的早先技术的伸——缩机构中，凸轮体28在凸轮面79，85和止动元件66、68相靠的缩回位置与凸轮面77、83和止动元件相靠的伸出位置之间的位移，大约为棘轮体28转一圈的四分之一，或90°，它是两个相邻伸出位置间转动角度的一半。把第一和第二实施例的凸轮体28a和28b的转动限制在大体上小于两个相邻伸出位置间转动角度的一半的结果是使书写笔芯体12的行程比早先技术机构的要大。这可以通过比较在图上标为R和P的长度来证实。其中，R为笔芯14和棘轮架58之间的最小缩回长度，P为笔芯14和棘轮架58之间的最大伸出长度。在早先技术书写工具中，P减去R的值为4.66mm，在本发明的第一个实施例中P减去R的值为5.6mm，在本发明的第二个实施例中，也为5.6mm。
在已图示和叙述过的本发明两个实施例中，过渡凸轮表面和相邻的缩回凸轮表面的园弧为115°。在第一实施例中，该值由35°和80°组成。在第二实施例中，该值由70°和45°组成。在本发明的每一个实施例中，园弧可以是115°±4°，或者园弧范围从111°至119°。在两个实施例中，凸轮体在缩回和伸展的止动面的旋转位移，如图示和叙述过的那样，为65°。该位移的范围可相应的从69°至61°，与上述从111°至119°的园弧相对应。
可以进一步看出；本发明增加了书写工具10的行程长度，它采用了具有园柱形棘轮体的笔芯14，该笔芯具有一种几何结构，使园珠书写头22在伸出位置上从园形外壳12中伸出一定的距离，在缩回位置上，园珠书写头以足够大的距离缩回到外壳12内。相应的，书写工具10可以使用通常的，未经改进的笔芯，也可以采用有本发明所用棘轮体的、经过改进的笔芯。然而，这种装有低粘度型园珠笔油的、经过改进的笔芯，将能充分缩回到书写工具10的外壳内，从而消除了园珠笔油可能漏到使用者衣服上的现象。


介绍了一种圆珠笔书写工具。根据对笔芯的棘轮体或凸轮体(28a)上的凸轮面(76a，78a，82a，84a)进行新颖的安排，使可更换的圆珠笔芯具有较大的回缩能力。圆珠笔芯上的凸轮面在形状和宽度方面原则上都不同于早先分别有多个90°和45°宽度定位的凸轮面，经改进的棘轮凸轮面使圆珠笔芯在圆珠笔外壳中多缩回了大约1毫米。因而消除了当书写工具放在使用者衣服口袋里时，圆珠笔油从圆珠处渗到衣服上去的可能。