Brevet FR2723034A1 — publié le 19960202

La présente invention se rapporte, en général, à des mécanismes d'instrument d'écriture, et en particulier à un mécanisme en quatre parties nouveau et utile destiné à sortir et rentrer une pointe d'écriture, par exemple celle d'un stylo à bille. A.T.Cross Company, le présent demandeur, fabrique et vend avec succès son stylo à bille utilisant un mécanisme interne à 11 ou 12 pièces. Il serait avantageux de réduire le nombre de pièces utilisées pour construire un mécanisme ayant la même fonction tout en adaptant les pièces de telle sorte qu'elles peuvent être assemblées d'une manière automatisée. Un mécanisme de stylo à bille simplifié utilisant un nombre réduit de pièces est connu grâce au brevet U.S. 2 753 844 détenu par A.T.Cross Company et dont l'inventeur est Ellery Boss. Le brevet Boss, dont la demande a été déposée en 1954, utilise principalement des pièces métalliques et n'avait pas accès aux matières synthétiques modernes. Les pièces du mécanisme sont également construites et conformées pour un assemblage à la main du fait que la mécanisation répandue n'existait pas à l'époque. Un but de la présente invention est de procurer un mécanisme simplifié destiné à sortir et rentrer une pointe d'écriture et qui utilise un minimum de pièces et est prévu pour un assemblage sur une base automatisée. Les matières pour chacune des pièces sont également choisies pour des caractéristiques spécifiques des matières, en gardant à l'esprit quelles pièces sont mobiles par rapport aux autres pièces. La sélection et la combinaison des matières éliminent de manière substantielle la nécessité d'une lubrification et réduisent l'usure. Un fluide d'amortissement visqueux est toutefois nécessaire pour un fonctionnement en douceur. Ceci produit un mécanisme ayant une durée de vie particulièrement longue. Un autre but de la présente invention est de procurer un procédé d'assemblage des pièces du mécanisme suivant une séquence automatique qui tire pleinement avantage de la conception et des matières des différentes pièces. Dans sa forme préférée, l'invention prévoit un mécanisme d'instrument d'écriture ou stylo & bille en quatre parties et à fluide d'amortissement, comprenant un manchon d'ancrage en matière synthétique d'une seule pièce formant un cadre de référence fixe et portant une partie d'un accouplement antirotation, une navette de cartouche en matière synthétique d'une seule pièce portant l'autre partie de l'accouplement et montée pour un mouvement axial non rotatif par rapport au manchon d'ancrage. La navette possède une partie centrale de grand diamètre portant une rainure hélicoïdale externe ayant des extrémités opposées espacées. Un élément d'entraînement métallique d'une seule pièce est monté de façon rotative par rapport au manchon d'ancrage et est positionné pour rotation autour de la navette. L'élément d'entralnement possède une section hélicoïdale interne engagée avec la rainure hélicoïdale de la navette de telle sorte que la rotation de l'élément d'entraînement produit un mouvement axial non rotatif de la navette. La navette d'une seule pièce comprend également des moyens d'engagement, par exemple un filet interne à son extrémité extérieure, afin de recevoir et fixer une cartouche de stylo à bille ou autre instrument d'écriture, qui s'étend à travers le manchon creux et à travers une extrémité d'un corps de stylo qui entoure et est fixé au manchon d'ancrage. Un ressort de compression mécanique est engagé entre le manchon en matière synthétique ou une rondelle reposant sur le manchon et une nervure annulaire réalisée en reformant vers l'intérieur la matière d'élément d'entraînement existante grâce à n'importe lequel des procédés connus de travail du métal tels que roulage, perçage, etc. et qui est formée dans l'élément d'entraînement pendant le processus d'assemblage. Une nervure annulaire formée dans l'élément d'entraînement à proximité de et sur le côté de section hélicoïdale de la section de plus grand diamètre de l'élément d'entraînement sert de butée pour la navette. Le procédé de fabrication du mécanisme en quatre parties comprend les étapes séquentielles de formation des différentes nervures et de la section hélicoïdale dans l'élément d'entraînement métallique pendant les différents stades de l'opération de fabrication. L'opération de fabrication est facilitée par le faible nombre de pièces. Pour une meilleure compréhension de l'invention, de ses avantages et des buts spécifiques atteints grâce à son utilisation, il va être fait référence dans la description suivante aux dessins annexés qui illustrent une forme de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue de côté, avec des parties coupées, illustrant un stylo à bille utilisant le mécanisme de la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du mécanisme en quatre parties de la présente invention; La figure 3 est une vue de côté, partiellement en coupe, d'un élément d'entraînement métallique selon la présente invention, avant d'avoir été formé selon le procédé de l'invention; La figure 4 est une vue en coupe longitudinale de l'élément d'entraînement passant par une section hélicoïdale interne de l'élément d'entraînement utilisé pour entraîner la cartouche de stylo; La figure 5 est une vue de côté de l'élément d'entraînement montrant la configuration externe de la section hélicoïdale interne et de la butée de navette; La figure 6 est une vue en coupe le long de la ligne 6-6 de la figure 5; La figure 7 est une vue en coupe agrandie de la section hélicoïdale interne; La figure 8 est une vue en coupe le long de la ligne 8-8 de la figure 5; La figure 9 est une vue en coupe agrandie d'une nervure annulaire dans l'élément d'entraînement destinée à engager un ressort du mécanisme; La figure 10 est une vue en coupe agrandie d'une partie d'un manchon d'ancrage de la présente invention et d'une nervure annulaire de l'élément d'entraînement qui fixe axialement l'élément d'entraînement sur le manchon d'ancrage pour rotation; La figure 11 est une vue en coupe agrandie d'une partie d'une navette de cartouche faisant partie du mécanisme; La figure 12 est une vue en coupe longitudinale agrandie d'une rainure hélicoïdale externe sur la navette; La figure 13 est une vue en coupe agrandie de la rainure hélicoïdale externe de la navette; La figure 14 est une vue de côté d'un ressort de compression faisant partie du mécanisme de la présente invention; et La figure 15 est une vue de dessus de l'installation. mécanisée automatique destinée à l'assemblage du mécanisme suivant une séquence automatique. Si l'on se réfère plus particulièrement aux dessins, l'invention représentée sur les figures i & 14 comporte un manchon d'ancrage 12 formant un cadre fixe de référence pour le mécanisme, et qui est recouvert par un corps avant 14 formant la surface extérieure du stylo comme cela est représenté sur la figure 1. Une cartouche de stylo 16 est mobile axialement et de façon non rotative dans le manchon d'ancrage 12. Un sommet de cartouche 18 de la cartouche de stylo 16 est fixé, par exemple par des filets 42, sur une navette de cartouche 20 qui a une extrémité avant polygonale 22 montée pour un mouvement axial et sans rotation dans une ouverture polygonale 26 dans le manchon d'ancrage 12 comme cela est représenté sur la figure 2. Une rainure hélicoïdale externe 30 est définie autour de la surface externe de la navette de cartouche 20, près du milieu de la navette et sur une partie de grand diamètre 32 de la navette. La rainure s'étend autour de la navette comme cela est représenté sur la figure 13. Un élément d'entraînement métallique de mécanisme de stylo 34 est monté de façon rotative, mais axialement fixe, sur le manchon d'ancrage 12 et possède une section hélicoïdale interne 28 qui correspond à la rainure hélicoïdale 30 sur la navette 20. Il possède également une nervure annulaire 69 destinée à arrêter la navette lors de la rétraction de la cartouche (voir les figures 4, 5, 7 et 8). La rotation de l'élément d'entraînement 34 entraîne ainsi un mouvement axial de la navette de cartouche 20 dans le manchon d'ancrage 12, sortant et rentrant une pointe de stylo 40 de la cartouche de stylo 16. Le stylo est représenté sur la figure 1 dans sa position sortie. Des caractéristiques importantes de l'invention par rapport à l'état de la technique, en particulier le brevet U.S. 2 753 844 au nom de Ellery Boss, sont les suivantes: L'invention utilise une navette de cartouche d'une seule pièce en matière synthétique glissante (par exemple DELRIN 500, une marque déposée de résine d'acétal de DuPont) ayant des surfaces glissantes avec un élément d'engagement non rotatif de forme hexagonale ou autre 22 à une extrémité, un filet ou un autre élément d'engagement de cartouche 42 à l'extrémité opposée, et une partie centrale de grand diamètre 32 avec une rainure hélicoïdale 30. La navette d'une seule pièce 20 est creuse afin de recevoir une cartouche de stylo 16. Des zones coniques 52 et 53 sont prévues sur la navette de cartouche d'une seule pièce 20, entre une partie avant de petit diamètre 57 de la navette de cartouche 20 qui procure un dégagement pour un ressort 48 lorsque la cartouche est sortie, et entre l'accouplement 22 et la zone arrière de diamètre intermédiaire 59, afin de faciliter le moulage de la navette de cartouche et la mise en place du ressort sur la navette. L'invention possède également un manchon d'ancrage 12 d'une seule pièce en résine synthétique glissante (par exemple DELRIN 500) avec une extrémité avant conique engagée en 44 dans le corps avant extérieur de stylo 14 et une extrémité arrière avec un élément de réception de forme hexagonale ou autre 26 pour un mouvement axial non rotatif avec la navette de cartouche 20. Le manchon d'ancrage est également creux avec une rainure annulaire extérieure en 46 sur la figure 10, afin de recevoir de façon rotative l'élément d'entraînement 34. L'élément d'entraînement 34 peut tourner par rapport au manchon 12 mais n'est pas axialement mobile par rapport à celui-ci du fait que l'élément d'entraînement est maintenu sur le manchon grâce à une nervure annulaire 47 formée pendant le processus d'assemblage. L'élément d'entraînement métallique de mécanisme de stylo d'une seule pièce 34 possède une section dentée de forme hélicoïdale qui constitue une nervure hélicoïdale interne 28 et une indentation annulaire qui forme une nervure interne 69 afin d'arrêter la navette de cartouche 20 lors de la rentrée de la cartouche 16. La section 28 communique de manière avantageuse avec la nervure 69. Pendant la fabrication, la navette de cartouche 20 est lâchée dans et engagée avec la nervure hélicoïdale 28 de l'élément d'entraînement 34, au niveau de la rainure 30. Une nervure annulaire ou zone reformée vers l'intérieur 54 est formée dans l'élément d'entraînement 34. Le ressort 48 est lâché dans l'élément d'entraînement et engage de façon coulissante la nervure annulaire de l'élément d'entraînement 34. L'autre extrémité engage l'extrémité du manchon d'ancrage 12. Des mécanismes sont utilisés pour insérer le manchon d'ancrage dans l'élément d'entraînement et former la nervure annulaire 47 dans l'élément d'entraînement 34 afin d'engager de façon rotative l'élément d'entraînement sur le manchon d'ancrage 12, tout en permettant une rotation relative entre le manchon d'ancrage et l'élément d'entraînement. La nervure annulaire 54 qui engage, d'une manière non rotative, l'extrémité arrière du ressort mécanique, amène l'extrémité avant à être en engagement, sans ou avec une rondelle 55, contre l'extrémité 50 du manchon d'ancrage en matière synthétique 12. Ceci maintient un fonctionnement en douceur du stylo. L'extrémité arrière de l'élément d'entraînement 34 est pourvu de plusieurs nervures 60, par exemple 3, représentées sur les figures 4, 5 et 6, qui sont forcées en engagement dans le diamètre interne d'un capuchon de stylo (non représenté). L'engagement entre les nervures 60 et le capuchon est suffisamment fort pour que la rotation du capuchon entralne la rotation de l'élément d'entraînement 34. Comme cela est mieux représenté sur la figure 2, la rainure 30 correspond sensiblement & la surface interne de la nervure hélicoïdale interne 28 mieux représentée sur les figures 4, 5 et 7. Cette relation entre la surface interne de l'élément d'entraînement 34 et la surface externe de la navette de cartouche 20 permet une sortie et une rentrée en douceur et efficace du mécanisme d'écriture sans avoir à exercer une force importante pour faire tourner l'élément d'entraînement. Les flancs ou côtés de la nervure 28 sont chacun approximativement à 30 par rapport à l'axe longitudinal du mécanisme avec l'angle A de la figure 7. Comme cela est représenté sur la figure 11, la navette 20 comprend également un épaulement incliné interne 21 de sorte que le diamètre interne de la navette est plus faible près de l'avant de la navette que près de l'arrière. L'épaulement 21 est incliné suivant un angle B d'environ 20". Ceci procure une transition en douceur dans la paroi de la navette lors du changement de diamètre extérieur qui est nécessaire pour une navette sans défaut lors du moulage. L'extrémité de corps 41, qui est fixée sur l'extrémité avant du corps d'extrémité extérieur 14, est également fixée sur le manchon d'ancrage 12, par exemple par des filets, de la colle, les deux, par encliquetage ou ultrasons. Comme cela est représenté sur la figure 14, la spire centrale 64 du ressort 48 est volontairement rapprochée et les spires d'extrémité 66 et 68 sont de forme carrée fermée et meulées à plat. La spire centrale qui est rapprochée réduit l'enchevêtrement du ressort. L'enchevêtrement est également réduit par les spires d'extrémité meulées fermées 66 et 68 qui s'étendent parallèlement à leurs surfaces d'engagement, plus spécialement la nervure annulaire interne 54 et l'extrémité de manchon d'ancrage 50. Comme cela est également représenté sur les figures 4 et 5, une partie centrale de grand diamètre de l'élément d'entraînement 34 possède une surface intérieure et extérieure qui est inclinée en 35 en procurant de l'espace pour une entrée en douceur de la navette 20. La navette ne se colle pas dans l'élément d'entraînement mais en fait glisse sur l'élément d'entralnement lorsque la navette est lâchée dans l'élément d'entraînement. Si l'on passe à la figure 15, l'assemblage du mécanisme est réalisé en utilisant un appareil d'assemblage mécanique désigné d'une manière générale par la référence 100 et comportant des postes autour d'une table rotative 102. Le premier poste en 110 comporte un magasin d'alimentation en éléments d'entralnement. Le poste 102 est un dispositif d'alimentation à bol pour les navettes qui sont insérées ou lâchées dans les éléments d'entralnement 34 lorsqu'elles sont dans l'état représenté sur les figures 4 et 5, avant que les première et deuxième nervures aient été formées. Les éléments d'entralnement sont préformés comme cela est représenté sur les figures 4 et 5 avec les nervures 60, la section ou nervure hélicoïdale interne 28 et la nervure annulaire interne 69, à partir d'une ébauche représentée sur la figure 3, grâce à un appareil ne faisant pas partie de l'installation 100. Au poste 114, de la graisse, une huile lourde ou une autre matière d'amortissement est appliquée sur la rainure de navette 30. Au poste 116, la navette est entraînée en rotation dans l'élément d'entraînement de telle sorte que la section 28 engage la rainure hélicoïdale 30. Au poste 117, l'élément d'entraînement est formé avec la nervure annulaire 54 de façon à former le siège de ressort. Au poste 118, le ressort 48 est lâché dans l'élément d'entraînement et autour de la navette. Au poste 122, le manchon d'ancrage 12 est inséré dans l'élément d'entraînement de sorte que les accouplements antirotation 26 et 22 s'engagent l'un l'autre. Le poste 124 forme la nervure annulaire 47 dans l'élément d'entraînement afin de fixer axialement le manchon sur l'élément d'entraînement tout en permettant une rotation relative entre ces deux parties (par exemple métal glissant sur l'acétal). Le poste 120 correspond à une opération optionnelle d'insertion de la rondelle 55 avant que le manchon 12 soit inséré, si une rondelle est utilisée. Un essai de couple est réalisé au poste 126 et les stylos sont datés au poste 128. Au poste 130, les rebuts sont détectés et retirés. Les mécanismes de stylo acceptés sont alors évacués de la table tournante 102 au poste 132. Tous les éléments individuels de l'appareil sont connus des gens du métier. Les aspects importants de la présente invention sont la séquence d'étapes de fabrication qui sont rendues possibles par le mécanisme simplifié de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Mécanisme d'instrument d'écriture destiné & sortir et rentrer une pointe d'écriture (40) d'une cartouche d'instrument d'écriture (16), caractérisé en ce qu'il comprend: un manchon d'ancrage creux d'une seule pièce en matière synthétique glissante (12) formé intérieurement afin de recevoir une cartouche (16) et ayant une première extrémité & travers laquelle la cartouche (16) est mobile afin de sortir et rentrer la pointe d'écriture (40); une navette de cartouche creuse d'une seule pièce en matière synthétique glissante (20) formée intérieurement afin de recevoir la cartouche (16), la navette (20) comprenant une partie de grand diamètre (32) avec une rainure hélicoïdale (30) ayant des extrémités opposées et s'étendant autour de la partie de grand diamètre (32); des moyens de fixation de cartouche sur la navette (20) destinés à fixer la cartouche (16) sur la navette (20) pour un mouvement axial de la cartouche (16) dans le manchon d'ancrage (12); des moyens d'accouplement entre le manchon (12) et la navette (20) pour un mouvement axial non rotatif entre le manchon (12) et la navette (20); un élément d'entraînement creux (34) engagé autour du manchon d'ancrage (12) afin de fixer axialement l'élément d'entraînement (34) sur le manchon (12) tout en permettant une rotation relative entre l'élément d'entraînement (34) et le manchon (12), l'élément d'entraînement (34) comprenant une section hélicoïdale interne (28) engagée avec la rainure hélicoïdale (30) sur la partie de grand diamètre (32) de la navette (20) afin de produire un mouvement axial de la navette (20) dans le manchon (12) lorsque l'élément d'entraînement (34) est entraîné en rotation sur le manchon (12); une nervure annulaire interne (69) dans l'élément d'entraînement (34) destinée à arrêter la navette (20) lors de la rentrée de la cartouche (16); et des moyens de rappel engagés entre le manchon (12) et l'élément d'entraînement (34) afin de rappeler le manchon (12) axialement à l'écart de l'élément d'entraînement (34). 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la navette (20) comprend une partie de petit diamètre (57) qui porte une partie des moyens d'accouplement et une partie de diamètre intermédiaire (59) adjacente à la partie de grand diamètre (32) et sur le même côté de la navette (20) que la partie de petit diamètre (57), les moyens de rappel comportant un ressort (48) avec un dégagement autour de la partie de petit diamètre (57). 3. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement comportent une partie avant non circulaire (22) de la navette d'une seule pièce (20) et un épaulement conique (53) sur la partie de diamètre intermédiaire (59) afin de mouler une navette (20) sans défaut et afin de faciliter une opération d'insertion du ressort (48) autour de la partie de petit diamètre (57) et dans l'élément d'entraînement (34). 4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément d'entraînement (34) est réalisé en métal et comprend une partie de grand diamètre, et une nervure annulaire & proximité de la partie de grand diamètre de l'élément d'entralnement (34). 5. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément d'entralnement (34) est réalisé en métal et comprend une zone reformée vers l'intérieur (54) adjacente à la partie de petit diamètre (57) de la navette (20) et contre laquelle est engagée une extrémité du ressort (48). 6. Mécanisme selon la revendication 5, caractérisé en ce que la zone reformée vers l'intérieur est une nervure annulaire (54), le manchon (12) comprenant une- rainure annulaire (46) et l'élément d'entralnement (34) comprenant une autre nervure annulaire (47) engagée dans la rainure annulaire (46) afin de monter de façon rotative l'élément d'entralnement (34) sur le manchon (12) tout en fixant axialement l'élément d'entralnement (34) par rapport au manchon (12). 7. Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une rondelle (55) entre une extrémité opposée du ressort (48) et le manchon (12). 8. Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième épaulement conique entre la partie de grand diamètre (32) et la partie de diamètre intermédiaire (59) afin de fabriquer des navettes sans défaut. 9. Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de fixation de cartouche comportent un filet interne (42) dans une partie arrière de relativement petit diamètre de la navette (20), destiné à engager un filet au niveau d'une extrémité arrière de la cartouche (16) de façon à fixer la cartouche (16) sur la navette (20). 10. Mécanisme selon la revendication 9, caractérisé en ce que le manchon (12) comprend un filet interne à une extrémité, le mécanisme comprenant une pointe d'instrument d'écriture creuse (41) fixée sur le filet à l'extrémité du manchon (12) et à travers laquelle peut sortir et rentrer une pointe d'écriture (40) de la cartouche (16). 11. Mécanisme selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de stylo (14) engagé autour du manchon d'ancrage (12) et retenu sur le manchon d'ancrage (12) par la pointe (41). 12. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section hélicoïdale (28) s'étend autour de l'élément d'entraînement (34), la rainure hélicoïdale ayant des côtés inclinés et s'étendant autour de la partie de grand diamètre (32) de la navette (20). 13. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de rappel comportent un ressort (48) engagé entre l'élément d'entraînement (34) et le manchon (12), le ressort (48) ayant au moins une spire intermédiaire (64) qui est rapprochée afin de minimiser l'enchevêtrement et permettre une alimentation automatique. 14. Mécanisme selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'élément d'entraînement (34) comprend une nervure annulaire (54) destinée à engager une extrémité du ressort (48), l'extrémité opposée du ressort (48) engageant le manchon (12). 15. Procédé d'assemblage d'un instrument d'écriture destiné à sortir et rentrer une pointe d'écriture (40) d'une cartouche (16), caractérisé en ce qu'il comprend le fait de: pourvoir un élément d'entraînement creux (34) d'une section hélicoïdale interne (28) et d'une nervure annulaire interne (69) à proximité d'une partie de grand diamètre de l'élément d'entraînement (34); lâcher et engager à l'intérieur de l'élément d'entraînement creux (34) une navette de cartouche creuse d'une seule pièce en matière synthétique glissante (20) avec un fluide d'amortissement appliqué sur la rainure hélicoïdale (30) de la navette de cartouche (20), la navette de cartouche (20) ayant une extrémité arrière de relativement petit diamètre destinée à entrer en premier dans l'élément d'entraînement (34), une partie de grand diamètre (32) séparée de la partie arrière par un épaulement afin d'arrêter la navette (20) lors de la rentrée de la cartouche (16) et la rainure hélicoïdale (30) étant autour de la partie de grand diamètre (32) pour engagement avec la section hélicoïdale interne (28); former une nervure annulaire (54) autour de l'élément d'entraînement (34) afin de retenir un ressort (48); lâcher un ressort (48) dans l'élément d'entraînement (34) et autour de la navette (20); lâcher un manchon d'ancrage creux d'une seule pièce en matière synthétique glissante (12) dans l'élément d'entraînement (34) et en engagement avec la navette (20), le manchon (12) ayant une rainure annulaire (46); former une autre nervure (47) dans l'élément d'entraînement (34) et dans la rainure annulaire (46) du manchon (12) afin de monter de façon rotative et fixer axialement le manchon (12) sur l'élément d'entralnement (34). 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend le fait de prévoir une partie de petit diamètre (57) sur la navette (20) avec un dégagement par rapport au diamètre interne du ressort (48), la navette (20) étant pourvue d'une partie avant polygonale (22) destinée à engager une partie arrière interne polygonale (26) du manchon d'ancrage (12) afin de permettre un engagement axial mais non rotatif entre le manchon (12) et la navette (20), et de pouvoir la navette (20) d'un deuxième épaulement conique entre la partie de diamètre intermédiaire (59) et la partie avant polygonale (22) pour la fabrication d'une navette sans défaut (20) et afin de faciliter l'insertion du ressort (48). 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend le fait de lâcher une rondelle (55) dans l'élément d'entraînement (34) avant de lâcher le manchon d'ancrage (12) dans l'élément d'entralnement (34) de façon à placer la rondelle (55) entre le ressort (48) et le manchon (12). 18. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend le fait de tourner la navette (20) une fois qu'elle a été lâchée dans l'élément d'entraînement (34) de façon à engager la5 rainure hélicoïdale (30) sur la section hélicoïdale (28).