CN1271311A - 书写工具 - Google Patents

Abstract

一种具有细长筒管(12)的书写工具(10),该筒管包括一个外部和一个内部(22),其中内部可相对于外部旋转。笔尖或书写尖端(30)被固定在筒管内部上,被设置得与筒管外部的中心线成一角度并可偏离所说中心线。施压在书写工具上或将配重(34、35,36)连结到筒管内部上就可使筒管内部相对于筒管外部而旋转,从而在书写过程中可使笔尖来到所需的对准位置。另外,施加在笔尖或书写尖端上的压力可使筒管内部移动到最后面的位置,在该位置,夹持结构(144、214)能阻止笔尖或书写尖端的旋转。

Description

书写工具

本发明涉及一种具有一个可在一个表面上工作的工作尖端的工具，更具体点说涉及一种手工操作的工具，在使用该工具时所述工作尖端有一较优的取向。

市场上有售各种具有可在一个表面上工作的尖端的工具。这些工具包括但并不限于：书写系统，如自来水笔、圆珠笔、以及改正液涂敷器等。书写工具通常具有一个从含有墨水源的筒管中伸出的书写头或书写尖端，在书写过程中，该工具被使用者握持在手中。这些书写工具中的大多数工具，特别是圆珠笔，人们知道其书写尖端如能保持与所要书写的表面垂直，书写效果将会较好。但在大多数情况下，在书写过程中书写工具并不垂直书写，而是被使用者相对书写表面倾斜一个角度，这个相对书写表面的角度一般为60°左右。

在使用圆珠笔的情况下，一般也以对书写表面约为60°的角度书写，这时环绕圆珠的周缘会与书写表面接触并妨碍圆珠的顺利运转。另外还有一个危险是，以60°的角度书写会使圆珠加快磨损到松弛的程度。

有鉴于此，有人曾提出圆珠笔的尖端或圆珠承载部应这样取向，使它与书写工具筒管的轴线成一角度而伸出，借以补偿在书写过程中筒管的倾侧。这种笔的一个典型例子曾在授予Robert L.Brown的美国专利5,012,663号中示出并说明，该专利也已转让给本发明的受让人。

但已发现，使用上述这种尖端被设成与筒管纵轴线成一角度的笔时，尖端常难于取向并会造成拙劣的书写质量。而若尖端不再取向为与书写表面成直角时，使用者又必须使书写工具重新取向，否则书写将会在圆珠的周缘上进行。

因此，本发明的一个目的是要提供一种书写工具，其书写尖端与筒管的纵轴线成一角度而延伸，但能确保书写尖端对书写表面有正确的取向。

本发明的另一个目的是要提供上述这种型式的书写工具，但在书写过程开始之前尖端就已对书写表面有正确的取向。

本发明的再一个目的是要提供上述这种型式的书写工具，在书写过程中该工具能保持尖端对书写表面的正确取向。

本发明的另一个目的是要提供上述这种型式的书写工具，其中书写尖端可相对于筒管旋转，但在书写过程中则相对于筒管保持固定。

本发明还有另一个目的是要提供上述型式的书写工具，它必须构造简单并且容易制造。

阅读下面的说明后当可知道，上述这些和其他一些目的本发明都可达到。本发明所提供的手工操作工具包括一个具有纵轴线的细长管状筒管元件，有一在表面上应用的工作尖端设在筒管的前端并被安装成可环绕筒管的纵轴线旋转。在工作尖端和筒管之间沿着纵轴线设有一个夹持结构，当工作尖端在其最后面的位置时用来阻止工作尖端的旋转。

较详细地说，该书写工具有一具有纵轴线的细长筒管元件和一个安装在筒管一端的书写尖端。该尖端可被设置成相对于筒管纵轴线倾斜一个角度并被安装成可环绕纵轴线旋转。书写工具的形式可以是圆珠笔，在该情况下，所述尖端包括一书写圆珠。

纵轴线一般设在细长管状筒管的中心线上，书写工具还可包括一个细长元件，它被安装成可在细长管状筒管内旋转。在该情况下，所述尖端被固定在细长元件上以便与它一同旋转。

筒管和细长元件最好都是圆筒形，当书写工具为钢笔时，细长元件可具有一个用作墨盒的存储墨水的笔芯。

在书写工具的一个实施例中，细长元件具有一个加重部，该加重部设在细长元件上，位于以纵轴线为准的书写尖端的对侧。

在另一个实施例中，书写工具具有一细长的筒管元件和一个装在筒管前端的书写尖端，该尖端被设置为与筒管纵轴线成一角度，并被这样安装使它可环绕筒管纵轴线自由旋转，并可沿着筒管纵轴线作相对于筒管的轴向移动。在筒管和书写尖端之间沿着纵轴线设有一个夹持结构，当书写尖端在其纵轴线上最后面的位置时，可用来阻止书写尖端的旋转。

夹持结构一般具有一个设在细长元件(其上固定着书写尖端)上面向后方的肩部，和一个设在细长筒管上面向前方的表面。当书写尖端设在纵轴线上前面的位置时，这两个表面互相隔开一个间距；而当书写尖端设在纵轴线上后面的位置时，这两个表面互相接触。两个表面中至少有一个表面是由摩擦材料制成的，并且两个表面可被设置得靠近书写工具的前端或靠近书写工具的后端。摩擦材料一般设在细长筒管上，并且可以采用弹性摩擦材料制成的O形环的形式。

附图示出本发明说明的实施例，阅后当可对本发明的特征和优点有所了解，其中：

图1为按照本发明制造的圆珠笔的部分为剖面的侧视图；

图2为与图1相似的侧视图，示出图1中结构的另一个实施例；

图3为示出图1或2的圆珠笔在书写过程中的状态的概略视图；

图4和5为图3的圆珠笔从笔尖端看去的概略图；

图6为部分剖开的侧视图，示出图2中圆珠笔的另一实施例，设有在书写过程中锁定书写尖端的装置；

图7和8分别为图6中的结构在前部和靠近后部的虚线范围内的放大的示出细节的详图；

图9为部分剖开的侧视图，示出图6中圆珠笔的另一实施例，设有在书写过程中锁定书写尖端的另一种设施；

图10和11分别为图9中的结构在前部和靠近中部的虚线范围内的放大的示出细节的详图。

参阅附图，特别是图1和2，其中示出一个形式为圆珠笔10的书写工具，该工具包括一个圆筒形的、具有纵轴线BC的外元件或筒管12。该筒管12在前端开口，而在最后端设有一帽14将圆筒体的该端封闭。一个具有圆锥形支承表面18的圆柱形支承件16被装在帽14的内表面上，并沿着纵轴线BC延伸，圆锥形表面18的顶尖位于纵轴线上。一个具有内支承表面21的圆筒形支承件20被固定在筒管12的内部靠近筒管前端的地方。

一个细长的圆筒形元件22被安装成可在筒管12内旋转，该圆筒形元件具有在支承表面21内的滑动配合，并具有一个在其后端制出的圆锥形凹坑24以资与靠近筒管12后部的支承表面18配合。在细长的圆筒形元件22的前端安装有一个书写头26，该书写头被固定在圆筒形元件的外表面上，但与筒管12的内表面之间隔开一间隙，使该书写头可与圆筒形元件22一起在筒管12内自由旋转。一个形式为圆锥形尖端28的书写元件被装在书写头26的前端，圆锥形书写元件有一条与筒管12的纵轴线BC斜交成一角度的中心线NC。在本实施例的圆珠笔中，可以是本行业熟知的任何一种型式的圆珠30被设置在尖端28的前端，圆珠位于中心线NC上，离开纵轴线BC有一间距D。

用一个作为墨盒的笔芯32存储墨水作为圆珠30的墨水源，该笔芯32可以是一个被装在细长的圆筒形元件内的可更换元件，或在一次性笔的情况下，也可以与圆筒形元件22制成一个整体。

最好，在图1所示的构造中，在圆珠30和纵轴线BC之间的距离D在0.01英寸到0.10英寸之间，而在尖端28的中心线NC与纵轴线BC之间的角度一般为30°，也可以在20°到40°之间。

现在参阅图3、4和5，其中画出在书写过程中图1的圆珠笔10所具有的各个位置。如图3所示，当圆珠30接触书写表面时，圆珠笔10被使用者相对于书写表面S而定位在一个离开垂直线为X的角度。在与书写表面接触的时刻或正好在该时刻之前，细长的圆筒形元件22可能处在这样一个位置，其时尖端28并不在其中性位置(即圆锥形尖端的中心线NC与表面S成直角的位置)，而是偏离一个角度Y(见图5)。当将一垂直的书写力F施加在圆珠笔10的筒管12上时，有一恢复转矩T会施加在尖端28上在与角度Y的方向相反的方向上转动细长的圆筒形元件22，这样尖端28的中心线NC就可被引导到与书写表面S成正确的角度。

作为计算公式，恢复转矩T等于圆珠30离开筒管12的纵轴线BC的距离D乘上垂直方向的力F乘上角度X的正弦再乘上角度Y的正弦，即

        T＝D·F·SINE X·SINE Y

如图4和5所示，如果如图5所示尖端28接触表面S，书写过程将使力F施加在筒管12上，而细长的圆筒形元件将旋转使尖端28和圆珠30移动到“中性位置”，如图4所示。

图2示出本发明的另一个实施例，其中所有上面说明过的元件都用与图1的实施例相同的标号指出。但在图2的实施例中有多个配重34、35和36添加在圆筒形元件22的外表面上。它们被设置在圆筒形元件22的表面上，并定位在纵轴线BC的周围离开圆珠30 180°的地方。在图2的结构中，当纵轴线水平设置或与书写表面成锐角时，配重34、35和36能将圆珠30保持在纵轴线BC之上。

应该知道，采用图2所示的构造时，使圆珠30正确地定位在表面S上的手段就可基本上由采用配重34、35和36来提供，因此，力F将用来使尖端28和圆珠30旋转到正确的对准位置，从而使书写质量达到最佳。还应注意到，采用配重34、35和36作为旋转装置时，如同上面说明的那样，就不再需要产生由图1的结构中的距离D所提供的恢复转矩，因此，圆珠30就可根据需要设在纵轴线BC上或另外的位置上。

虽然在图1的结构中，上述“恢复转矩”是尖端28对书写表面正确取向的一个主要因素，但应知道，有多种转矩可出现在具体的书写工具上。这些转矩可包括，但并不限于下列这些：摆动转矩(在书写时由于改变方向造成的冲击)、阻尼转矩(由于支承件摩擦力造成的冲击)，以及如在图2的结构中由配重赋予的转矩。

现在参阅图6到8的本发明的另一实施例，其中圆珠笔100具有一个筒管112，所述筒管在其后部设有一个端帽114和一个具有圆锥形支承表面118的支承件116。在圆珠笔100的前端设有一个具有支承表面121的圆筒形支承件120用来在径向上支承一个圆筒形元件122。细长的圆筒形元件122在其后端有一圆锥形的凹坑124，该圆锥形凹坑124与一个固定在圆筒形元件122上的磁铁125隔开一个距离。

该圆珠笔100与以前的实施例相似之处在于，在其前端有一书写头126，书写头126上有一支承着一个可滚动的圆珠130的圆锥形的尖端128，还有一个用作墨盒的存储墨水的笔芯132。

该结构还与图2所示的结构相似，即，它有一个配重134设在圆筒形元件122的一侧，该配重能起到与以前说明过的图2中实施例的配重34、35和36相似的作用。

在本实施例中应该注意到，在固定于圆筒形元件122的书写头126的那部分上设有一个面向后方的表面140，而装有一个O形环144的面向前方的肩部142是在圆珠笔100前端的筒管112上制出的，它与肩部140互相面对。O形环144由弹性材料如橡胶制成并有一个摩擦表面用来与表面140接触。

在圆珠笔100的后部，支承件116上设有一个磁性材料块117并被安装在一个圆筒形挡止件146内，该挡止件146又与一个衬垫148接触，该衬垫140由一般为敞开式(open-cell type)的缓慢恢复泡沫材料制成，它在被挡止件146压缩后将缓慢地恢复到其静止状态。

在书写过程之前的静止状态，在筒管112的前端，在面向后方的表面140和O形环144的表面之间会形成一个间隙G，致使O形环144没有与表面140接触。安装在圆筒形元件122上的整个组件由于磁铁117和磁铁125之间的磁性吸引力被保持在位，如图7所示；这时由于在筒管112前端存在间隙G，圆筒形元件122可在筒管112内自由旋转，只有一个极小的摩擦接触被维持在圆锥形支承表面118和圆锥形凹坑124之间。当肩部140在最前面的位置上时间隙G一般为0.005到0.010英寸。

在通过书写尖端128将书写压力施加到书写头126上时，与圆筒形元件122连接的整个结构向后移动，结果面向后方的表面140被迫移向面向前方的表面142，形式为O形环144的夹持件就阻止圆筒形元件122及其连结着的相关结构进一步旋转。同时，可滑动地设置在筒管112内的圆筒形挡止件146向后移动，压迫衬垫148。

当圆珠笔100从书写表面离开时，衬垫148恢复到其静止状态，并有效地使圆筒形挡止件146向前移动，从而在筒管112的前端产生间隙G，重新使圆筒形件122和尖端128能够旋转。

这样由于O形环144与表面140的接触，便能在书写过程中有效地消除书写头126的旋转。

现在参阅图9、10和11中示出的另一个实施例，其中与图6的结构相同的零件用相同的标号指出。

在图9中示出的圆珠笔200的结构中，夹持结构并不是位于筒管112′的前半部而是位于其后半部。固定在筒管112′内表面上的圆筒形挡止块204有一在筒管112的中心线上穿过该挡止块的圆柱形孔206。圆筒形元件122的端块208上有一面向后方的表面210，它与挡止块204上制出的面向前方的表面212是面对面的关系。

在本实施例中，面向后方的表面210含有形式为O形环214的摩擦材料，用来与面向前方的表面212接触。如同以前的实施例，圆筒形元件122可沿着筒管112的中心线前后移动，但其向前移动由于有一个在一端设有圆球218的连结销216而受到限制。有一轴220延伸通过挡止块204的圆柱形孔206并用螺纹连结到圆筒形元件122的端块208内。该轴220的设计为在圆柱形孔206内维持转动配合，而圆球218可在连结销216和挡止块204之间提供最小的接触，从而可保证对圆筒形元件122的旋转和轴向运动的阻力为最小。

在操作时，已经发现当书写头126处在传统的向下位置时，由于使用者在书写前对笔200的取向，在表面210和212之间会产生间隙G。由于重力的关系，表面210和212可在这个间隙G上保持隔开，以致圆筒形元件122能够自由旋转并沿轴向运动。但当将压力施加在尖端128上时就会使圆筒形元件122向后移动以致造成在O形环214与面向前方的表面212之间的摩擦接触，从而在书写过程中可阻止圆锥形尖端128和书写头126的旋转。

虽然在所说明的实施例中，O形环144和214曾被作为产生夹持结构的元件示出，但应知道摩擦的、机械的或其他手段也都可被用于夹持的目的而属于本发明的范围之内。

应该知道，在图1到5示出并说明过的书写工具上，采用如图6或如图7到9那样的修改结构，可使该书写工具进一步具有夹持结构的特征，即它能在使用者适当地取向以后，有效地阻止书写笔尖的旋转。

还应知道，虽然这里说明的工具是圆珠笔，但本发明同样适用于具有一个应用到表面上的工作尖端的其他工具，如金属滚轮笔、胶水笔、自来水笔、或改正液涂敷器等。

Claims (18)

1.一种书写工具，该工具包括：

一个具有纵轴线的细长筒管元件；

一个安装在所说筒管前端的工作尖端；

所说尖端被设置成与所说筒管纵轴线成一角度，并被安装成可环绕所说筒管纵轴线自由旋转和相对于所说筒管轴向移动；

以及沿着所说纵轴线设在所说筒管和所说尖端之间的夹持结构，当所说书写尖端在所说纵轴线上处在其最后面的位置上时，所说夹持结构可用来阻止所说书写尖端的旋转。

2.根据权利要求1的书写工具，其特征为，所说书写工具为圆珠笔，所说尖端为书写尖端。

3.根据权利要求1的书写工具，其特征为，所说纵轴线设在所说细长筒管的中心线上。

4.根据权利要求1的书写工具，其特征为，所说细长筒管为管状并包括一个细长元件，该细长元件被安装成可在所说细长筒管内旋转；所说尖端被固定在所说细长元件上可与它一起旋转。

5.根据权利要求4的书写工具，其特征为，所说夹持结构具有：

一个设在所说细长元件上的面向后方的肩部和一个设在所说细长筒管上的面向前方的表面；当所说书写尖端沿着所说纵轴线设在前面的位置上时，这两个表面互相间隔开；而当所说书写尖端沿着所说纵轴线设在后面的位置上时，这两个表面互相接触。

6.根据权利要求5的书写工具，其特征为，所说两个表面中至少有一个表面由摩擦材料制成。

7.根据权利要求6的书写工具，其特征为，所说摩擦材料被设置在所说细长筒管上。

8.根据权利要求5的书写工具，其特征为，所说两个表面都被设在所说书写工具的前端附近。

9.根据权利要求5的书写工具，其特征为，所说两个表面都被设在所说书写工具的后端附近。

10.根据权利要求6的书写工具，其特征为，所说一个表面具有一个由弹性摩擦材料制成的O形环。

11.根据权利要求4的书写工具，其特征为，所说筒管和细长元件均为圆筒形。

12.根据权利要求4的书写工具，其特征为，所说细长元件具有一个存储墨水的墨盒。

13.根据权利要求4的书写工具，还包括用来使所说细长元件在所说筒管内旋转的装置。

14.根据权利要求7的书写工具，其特征为，所说用来使所说细长元件在所说筒管内旋转的装置，其包括所说细长元件的一个加重部，该加重部设在以所说纵轴线为准的所说书写尖端的对侧。

15.根据权利要求2的书写工具，其特征为，所说书写头偏离所说纵轴线。

16.根据权利要求2的书写工具，其特征为，所说纵轴线设在所说细长筒管元件的中心线上。

17.一种手工操作的书写工具，包括

一个具有纵轴线的细长筒管元件；和

一个设在所说筒管的后端可用来在一表面上工作的工作尖端；

所说尖端被安装成可环绕所说筒管纵轴线旋转和相对所说筒管轴向移动；以及

沿着所说纵轴线设置的夹持结构，当所说工作尖端设在所说纵轴线的后面位置上时，该夹持结构可用来阻止所说工作尖端的旋转。

18.根据权利要求16的工具，其特征为，所说工作尖端为一书写头。

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