АВТОМАТИЧЕСКИЙ КАРАНДАШ С УБИРАЮЩЕЙСЯ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ГРИФЕЛЯ
AUTOMATIC PENCIL WITH RETRACTABLE LEAD GUIDE

Настоящее изобретение относится к автоматическим карандашам с убирающейся направляющей грифеля.
В частности, объектом настоящего изобретения является автоматический карандаш, содержащий:
- корпус, расположенный продольно вдоль оси Х между передним пишущим концом и задним концом,
- наконечник, находящийся на уровне переднего конца;
- направляющая грифеля, убирающаяся в наконечник, содержащая канал для прохождения грифеля и направления его поступательного движения вдоль оси X;
- тормоз грифеля, выполненный из упругодеформирующегося материала и соединенный с направляющей грифеля, при этом тормоз грифеля содержит, по меньшей мере, одну фрикционную зону «грифель - тормоз грифеля», ограничивающую перемещение грифеля внутри направляющей грифеля, и, по меньшей мере, одну фрикционную зону «наконечник - тормоз грифеля», ограничивающую перемещение направляющей грифеля внутри наконечника.
В ЕР-А-1125763 описан пример такого автоматического карандаша.
Согласно этому документу и как показано на фиг.9, направляющая 5 грифеля содержит канал 6, выполненный заодно с чашкой 21, в которой установлен тормоз 13 грифеля, выполненный из резины, то есть из упругодеформирующегося материала. Этот тормоз 13 грифеля содержит втулку 20, установленную внатяг в чашке 21, и венчик 22, выступающий из чашки 21 и направленный радиально наружу, то есть в сторону наконечника 4. Часть тормоза 13 грифеля, соответствующая втулке 20, осуществляет сплошное и равномерное круговое давление на наружную поверхность грифеля. Часть тормоза 13 грифеля, соответствующая венчику 22, осуществляет также сплошное и равномерное круговое давление на внутреннюю поверхность наконечника 4.
Настоящее изобретение отличается от этого известного автоматического карандаша, в частности, тем, что каждая фрикционная зона «грифель - тормоз грифеля» смещена в угловом направлении вокруг оси Х по отношению к каждой фрикционной зоне «наконечник - тормоз грифеля».
За счет такого расположения появляется возможность простого изготовления автоматических карандашей вышеуказанного типа, так как размерные допуски тормоза грифеля и даже направляющей грифеля могут быть не такими строгими, как у автоматических карандашей из предшествующего уровня техники.
Действительно, в таком автоматическом карандаше, как правило, необходимо обеспечить стопорение грифеля, чтобы он не выпадал из карандаша при открытом положении подающего зажима грифеля. Желательно также, чтобы убирающаяся направляющая грифеля тоже стопорилась, чтобы не допускать ее биения в наконечнике. Вместе с тем, трение между убирающейся направляющей грифеля и наконечником не должно быть чрезмерным, чтобы обеспечивать небольшое убирающееся движение направляющей грифеля, когда грифель исписывается, чтобы высвободить передний конец грифеля и продолжить письмо. Кроме того, предпочтительно, чтобы сила трения между грифелем и направляющей грифеля была меньше силы трения между направляющей грифеля и наконечником, чтобы пользователь мог переместить грифель внутрь автоматического карандаша, если он вышел наружу слишком далеко, не убирая при этом направляющую грифеля.
Таким образом, эти две силы трения должны быть отрегулированы с достаточной точностью для достижения удовлетворительного комфорта при использовании. Такой тип регулировки может потребовать определения размеров тормоза грифеля с очень строгими допусками, чтобы получить соответствующие контактную силу и контактную поверхность.
В автоматическом карандаше в соответствии с настоящим изобретением части тормоза грифеля, действующие силами трения соответственно на грифель и на наконечник, смещены в угловом направлении. Таким образом, регулировку сил трения можно производить по геометрически независимым зонам. Вследствие этого можно применять более значительные допуски и изменение фрикционной зоны имеет ограниченное влияние на другую фрикционную зону.
Кроме того, из US-A-5462376 известны убирающиеся направляющие грифеля, для которых трение «грифель - направляющая грифеля» и «направляющая грифеля - наконечник» обеспечивается ребрами, выполненными заодно с корпусом направляющей грифеля и обладающими конструктивной упругостью таким образом, чтобы опираться соответственно на грифель и на внутреннюю поверхность наконечника. Вместе с тем, не говоря уже о сложной геометрической форме и о сложности регулировки сил трения, обязательное выполнение этих ребер из пластического материала, имеющего большую поверхностную жесткость, чем материал типа резины, ограничивает размер контактных поверхностей и требует относительно больших контактных сил. Для такой направляющей грифеля требуется применение меньших допусков, и она является более чувствительной к графитовой пыли, которая образуется при передвижении грифеля и может существенно изменить силы трения.
В вариантах выполнения настоящего изобретения могут дополнительно присутствовать, отдельно или в комбинации, следующие отличительные признаки:
- тормоз грифеля, рассматриваемый перпендикулярно к оси X, имеет вытянутую форму, при этом фрикционные зоны «наконечник - тормоз грифеля» формируют на каждом из концов вытянутой формы;
- тормоз грифеля имеет кольцевую форму;
- тормоз грифеля удерживается на направляющей грифеля между двумя заплечиками;
- канал направляющей содержит, по меньшей мере, одно отверстие, через которое тормоз грифеля взаимодействует с грифелем, в фрикционной зоне «грифель - направляющая грифеля»;
- предусмотрены две диаметрально противоположные фрикционные зоны «наконечник - тормоз грифеля» и две диаметрально противоположные зоны «грифель - тормоз грифеля», при этом указанные фрикционные зоны «наконечник - тормоз грифеля» смещены в угловом направлении примерно на 90 градусов по отношению к фрикционным зонам «грифель - тормоз грифеля»;
- тормоз грифеля перед установкой на направляющую грифеля имеет тороидальную форму;
- направляющая грифеля и тормоз грифеля образуют моноблочную деталь, выполненную, по меньшей мере, из двух материалов;
- направляющая грифеля содержит, по меньшей мере, один участок из синтетической смолы, на котором путем совместного литья, предпочтительно способом двойного литья под давлением, выполняют тормоз грифеля из эластомера;
- направляющая грифеля образует передний конец картриджа, содержащий механизм подачи грифеля и выполненный съемным по отношению к корпусу.
Другие аспекты, задачи и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания одного из этих вариантов выполнения.
Описание изобретения представлено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематичный вид в продольном разрезе корпуса в одном из примеров выполнения автоматического карандаша в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2 - схематичный вид наконечника автоматического карандаша, показанного на фиг.1.
Фиг.3 - схематичный вид в перспективе направляющей грифеля, предназначенной для установки в наконечник, показанный на фиг.2.
Фиг.4 - вид сверху направляющей грифеля, показанной на фиг.3.
Фиг.5 - схематичный вид в поперечном разрезе направляющей грифеля, показанной на фиг.4.
Фиг.6 - частичный схематичный вид в разрезе направляющей грифеля, показанной на фиг.3-5, установленной в наконечнике, показанном на фиг.2.
Фиг.7 соответствует фиг.6 в увеличенном масштабе.
Фиг.8 - схематичный вид грифельного картриджа, предназначенного для установки в автоматический карандаш согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения.
Фиг 9 - схематичный вид в разрезе, аналогично фиг.2 наконечника, направляющей грифеля и тормоза грифеля автоматического карандаша из предшествующего уровня техники.
На различных фигурах идентичные или аналогичные элементы обозначены одинаковыми позициями.
На фиг.1 показан пример выполнения автоматического карандаша в соответствии с настоящим изобретением. Он содержит цилиндрический корпус 1, расположенный в продольном направлении вдоль оси X. Этот корпус 1 содержит передний конец 2 и задний конец 3. На уровне переднего конца 2 установлен наконечник 4. Этот наконечник 4 содержит направляющую 5 грифеля. Направляющая 5 грифеля содержит канал 6, предназначенный для направления поступательного движения грифеля вдоль оси Х и для его защиты на выходе наконечника 4.
В дальнейшем описание автоматического карандаша в соответствии с настоящим изобретением будет касаться только его части на уровне наконечника 4 и направляющей 5 грифеля. Действительно, остальная часть механизма подачи грифеля (на чертежах не показан) в автоматическом карандаше может быть любого типа, известного специалистам.
1
2
Как показано на фиг.2, наконечник 4, по существу, имеет форму усеченного конуса. Он содержит первую цилиндрическую полость 7, образованную вращением вокруг оси X. Эта первая полость 7 имеет внутренний диаметр D. В сторону заостренного конца наконечника 4 она продолжена второй цилиндрической полостью 8, образованной вращением вокруг оси Х и имеющей диаметр D.
2
2
Как показано на фиг.2-4, канал 6 направляющей 5 грифеля имеет форму цилиндра, образованного вращением вокруг оси X, с наружным диаметром, несколько меньшим диаметра D второй полости 8. Наружный диаметр канала 6 и диаметр D второй полости определяют таким образом, чтобы направляющая грифеля могла перемещаться направленно, но без усилия в наконечнике 4.
Канал 6 имеет внутренний диаметр, определяемый таким образом, чтобы в нем грифель 9 мог перемещаться без усилия параллельно оси X.
Направляющую 5 грифеля выполняют из материалов, обладающих некоторой жесткостью, позволяющей ей сохранить стабильные геометрические размеры, обеспечивающие ее скольжение без заклинивания в наконечнике 4, а также направление и удержание грифеля 9 до его переднего конца. Направляющую 5 грифеля можно выполнять из пластического материала, например РОМ, ABC или SAN, однако ее можно выполнять также полностью или частично из металла.
Направляющая 5 грифеля содержит первый заплечик 10, удерживающий эту направляющую 5 грифеля во второй полости 8. С первым заплечиком 10 при помощи двух мостиков 12 соединен второй заплечик 11. Первый 10 и второй 11 заплечики имеют одинаковый диаметр. Этот диаметр определяют таким образом, чтобы первый 10 и второй 11 заплечики могли свободно, без трения скользить во второй полости 8.
Первый 10 и второй 11 заплечики имеют цилиндрическую форму, образованную вращением оси X. Расстояние между первым 10 и вторым 11 заплечиками меньше разности между внутренним диаметром канала 6 и наружным диаметром первого 10 и второго 11 заплечиков. Таким образом, когда между первым 10 и вторым 11 заплечиками вставляют тормоз 13 грифеля, первоначально имеющий тороидальную форму, то, если его диаметр соответствует промежутку между этими заплечиками, он обязательно будет выступать за их пределы в радиальном направлении, принимая вытянутую форму.
Тормоз 13 грифеля выполнен из упругодеформирующегося эластомера или каучука, но его можно также выполнять из резины или из любого другого упругодеформирующегося материала, чтобы он мог прижиматься к поверхностям, с которыми он должен создавать фрикционную зону.
Необходимо отметить, что тормоз 13 грифеля тороидальной формы особенно легко изготавливать и речь может идти о типовом элементе. Вместе с тем, тормоз 13 грифеля может иметь форму, отличную от тороидальной. Речь может идти о кольце, плоском в радиальном направлении и/или по толщине.
Как показано на фиг.5, каждый мостик 12 соответствует участку цилиндра, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру канала 6 и наружный диаметр которого в 1,2-1,5 раза больше этого внутреннего диаметра. Оба мостика 12 диаметрально противоположны друг другу и отстоят друг от друга, образуя два диаметрально противоположных отверстия 14.
Как показано на фиг.6, когда тороидальный тормоз 13 грифеля вставляют между первым 10 и вторым 11 заплечиками, он принимает вытянутую форму по причине радиальной толщины мостиков 12.
2
Внутренний диаметр тормоза 13 грифеля, по существу, равен наружному диаметру грифеля 9 и внутреннему диаметру канала 6. Наружный диаметр тормоза 13 грифеля находится между наружным диаметром первого 10 и второго 11 заплечиков и внутренним диаметром D второй полости 8. Таким образом, когда тормоз 13 грифеля вставляют между первым 10 и вторым 11 заплечиками, он деформируется за счет радиальной толщины мостиков 12.
Как показано на фиг.7, тормоз 13 грифеля производит, таким образом, давление вдоль оси Y на внутреннюю сторону второй полости 8. Точно так же благодаря наличию отверстий 14 тормоз 13 грифеля производит давление вдоль оси Z на грифель 9.
2
Расстояние D, определяющее размер тормоза 13 грифеля вдоль оси Z, определяют таким образом, чтобы по соответствующему направлению не существовало контакта между тормозом 13 грифеля и наконечником 4. Расстояние D', соответствующее размеру тормоза 13 грифеля вдоль оси Y, когда он установлен на направляющей 5 грифеля, определяют таким образом, чтобы тормоз 13 грифеля находился в контакте с наконечником 4. Тем не менее, не будучи установленным на направляющей 5 грифеля, тормоз 13 грифеля имеет диаметр, меньший внутреннего диаметра D второй полости 8.
Таким образом, получают фрикционную зону F' между наконечником 4 и тормозом 13 грифеля.
Диаметр d соответствует диаметру грифеля 9. Этот диаметр d больше расстояния d', которое может разделять зоны тормоза 13 грифеля, разделяющие отверстия 14, вдоль оси Z.
Таким образом, разность d''между диаметром d грифеля 9 и расстоянием d' является такой, что грифель 9 выступает из отверстий 14, определяя, таким образом, фрикционную зону F между грифелем 9 и тормозом 13 грифеля.
Силы трения, действующие между наконечником 4 и тормозом 13 грифеля на уровне фрикционных зон F', меньше сил трения, действующих между грифелем 9 и тормозом 13 грифеля на уровне фрикционных зон F.
Таким образом, получают две диаметрально противоположные фрикционные зоны F' «наконечник - тормоз грифеля» и две фрикционные зоны F' «грифель - тормоз грифеля», тоже диаметрально противоположные, но смещенные в угловом направлении на 90 градусов по отношению к фрикционным зонам F' «наконечник - тормоз грифеля». Такое расположение фрикционных зон обеспечивает одновременно симметрию силам стопорения грифеля и силам стопорения направляющей 5 грифеля в наконечнике 4, обеспечивая при этом некоторое разъединение между зонами тормоза грифеля, обеспечивающими разные силы трения, что позволяет упростить конструкцию направляющей 5 грифеля и тормоза 13 грифеля.
В другом варианте выполнения, показанном на фиг.8, направляющая 5 грифеля может быть неотъемлемой частью картриджа 25 автоматического карандаша. Картридж 25 автоматического карандаша кроме направляющей 5 грифеля содержит втулку 27, в которой установлен механизм подачи грифеля, такой, например, как известный механизм, содержащий зажим, зажимная головка которого взаимодействует с кольцом, и трубку 28, продолженную до заднего конца автоматического карандаша, образующую емкость для грифелей и обеспечивающую передачу на механизм подачи усилия пользователя, нажимающего на кнопку, не показанную на чертеже, расположенную на заднем конце автоматического карандаша. Этот картридж 25 является съемным и установлен в автоматическом карандаше, показанном на фиг.1 и содержащем корпус 1 и наконечник 4. Как и в предыдущем варианте выполнения, направляющая 5 грифеля содержит тормоз 13 грифеля, выполненный из эластомера. В этом варианте выполнения тормоз 13 грифеля выполнен путем литья непосредственно на направляющей 5 грифеля, выполненной из пластического материала. Предпочтительно тормоз 13 грифеля выполняют способом двойного литья под давлением, то есть направляющую 5 грифеля выполняют первой подачей под давлением термопластического материала в форму, содержащую сердечник для формирования канала 6, затем эластомер нагнетают в эту форму, не извлекая сердечника, для формирования тормоза 13 грифеля.
Как и в предыдущем варианте выполнения, тормоз 13 грифеля имеет вытянутую форму, при этом диаметрально противоположные концы выступают по отношению к направляющей 5 грифеля и образуют фрикционные зоны F' «наконечник - тормоз грифеля». Отверстия, не показанные на фиг.8, также предусмотрены в направляющей 5 грифеля, чтобы тормоз 13 грифеля образовал часть стенки канала 5 и входил в контакт с грифелем 9 для стопорения его перемещения.
Фрикционные зоны F' «наконечник - тормоз грифеля» могут стопорить убирание направляющей 5 грифеля, если весь узел картриджа 25 выполнен подвижным на определенном расстоянии в корпусе автоматического карандаша, или если направляющая 5 грифеля установлена с возможностью продольного перемещения на определенное расстояние по отношению к втулке 27. Вместе с тем фрикционные зоны F' «наконечник - тормоз грифеля» позволяют также стопорить картридж в корпусе автоматического карандаша, если между задним концом трубки-емкости 28 и кнопкой управления, действующей на этот конец, существует определенный зазор. Это позволяет избежать появления щелкающих звуков картриджа 25 в автоматическом карандаше.
Разумеется, эти варианты выполнения ни в коем случае не являются ограничительными и их различные отличительные признаки могут сочетаться. Например, в первом варианте выполнения наконечник 4 и корпус 1 могут образовать моноблочную деталь. Точно так же в этом первом варианте выполнения направляющая 5 грифеля и тормоз 13 грифеля могут быть образованы моноблочной деталью, выполненной из двух материалов, соответственно термопластика и эластомера, путем двойного литья под давлением.