DE202022001117U1

DE202022001117U1 - Stift

Info

Publication number: DE202022001117U1
Application number: DE202022001117.2U
Authority: DE
Original assignee: Stabilo International GmbH
Current assignee: Stabilo International GmbH
Priority date: 2022-05-10
Filing date: 2022-05-10
Publication date: 2023-08-11
Anticipated expiration: 2032-05-11
Also published as: WO2023217634A1

Abstract

Stift mit
einem Schaft (1, 2),
einer Mine (11) mit einem Arbeitsende,
einem auf der dem Arbeitsende der Mine entgegengesetzten Seite der Mine liegenden Drücker (4) und
einem Kraftsensor (134), wobei
die Mine ansprechend auf eine Betätigung des Drückers zwischen zwei Betriebsstellungen verstellbar ist, nämlich einer Arbeitsstellung, in der die Mine mit ihrem Arbeitsende aus dem Schaft herausragt, und einer Ruhestellung, in der das Arbeitsende der Mine in dem Schaft liegt,
der Kraftsensor dazu ausgelegt ist, eine axial auf die Mine wirkende Kraft zu erfassen, und
die Mine sich in der Arbeitsstellung an dem Kraftsensor abstützt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mine (11) in der Ruhestellung von dem Kraftsensor (134) entkoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stift mit einem Schaft, einer Mine mit einem Arbeitsende, einem auf der dem Arbeitsende der Mine entgegengesetzten Seite der Mine liegenden Drücker und einem Kraftsensor, wobei die Mine ansprechend auf eine Betätigung des Drückers zwischen zwei Betriebsstellungen verstellbar ist, nämlich einer Arbeitsstellung, in der die Mine mit ihrem Arbeitsende aus dem Schaft herausragt, und einer Ruhestellung, in der das Arbeitsende der Mine in dem Schaft liegt, wobei weiter der Kraftsensor dazu ausgelegt ist, eine axial auf die Mine wirkende Kraft zu erfassen, und die Mine sich in der Arbeitsstellung an dem Kraftsensor abstützt.
Stifte der vorgenannten Art sind bekannt. Zieht ein Benutzer des bekannten Stiftes den Daumen, mit dem er den Stift schaltet, beim Schalten in die Ruhestellung seitlich vom Drücker, wird die Mine durch eine Schaltfeder in Richtung Stiftende beschleunigt und bei Erreichen der Endstellung (Ruhestellung) jäh abgebremst. Dabei treten hohe Inertialkräfte auf, die einen empfindlichen Kraftsensor, wie er beispielsweise in elektronischen Stiften zur Messung der Andruckkraft der Schreibspitze auf die Schreibunterlage verbaut wird, leicht beschädigen können. Dieses Problem wird im Falle einer zusätzlich zur Mine mit dieser bewegten Batterie noch verschärft. Um die Mine und gegebenenfalls die Batterie in der Ruhestellung in dem Schaft zu halten, auch wenn dieser bewegt wird, muss die Schaltfeder auch in der Ruhestellung eine Mindestkraft auf die Mine und gegebenenfalls die Batterie ausüben. Diese Kraft wird durch das Ausfahren in die Arbeitsstellung und die damit verbundene Kompression der Feder weiter erhöht und wirkt beim Einfahren auf die Mine und gegebenenfalls die Batterie, so dass sie mit einem Vielfachen der Erdbeschleunigung in Richtung Einfahren beschleunigt wird/werden.
Angesichts der obigen Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Stift der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass der Kraftsensor besser vor Beschädigungen geschützt wird.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Stift der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Mine in der Ruhestellung von dem Kraftsensor entkoppelt ist.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Entkopplung der Mine von dem Kraftsensor in der Ruhestellung damit einhergeht, dass die beim Abbremsen bei Erreichen der Ruhestellung auftretenden Inertialkräfte nicht auf den Kraftsensor wirken können. Damit ist der Kraftsensor von schädigenden Kräften beim Verstellen der Mine von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung entlastet.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist vorgesehen, dass der Kraftsensor hinsichtlich axialer Bewegungen bezüglich des Schaftes mit dem Drücker gekoppelt ist.
Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass der Kraftsensor (zusammen mit dem Drücker) beim Verstellen der Mine von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung axial um eine längere Strecke bewegt wird als die Mine, so dass ein die Mine von dem Kraftsensor entkoppelnder Abstand etabliert werden kann.
Dabei liegt erfindungsgemäß bevorzugt der Kraftsensor an dem der Mine zugewandten Ende des Drückers.
Weiter bevorzugt ist eine optionale elastische Einrichtung vorgesehen, die den Drücker in Richtung weg von der Mine vorspannt.
Dadurch wird gewährleistet, dass ein die Mine von dem Kraftsensor entkoppelnder Abstand selbsttätig hergestellt und erhalten wird.
Jedoch ist bereits auch ohne dieses elastische Element alleine durch den längeren Verstellweg ein Schutz des Kraftsensors möglich, wie im Weiteren erläutert wird.
Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Anschlag vorgesehen, an dem die Mine sich in der Ruhestellung mittelbar oder unmittelbar abstützt.
Dieser Anschlag dient wiederum dazu, einen die Mine bzw. die Minen-Batterie-Kombination von dem Kraftsensor in der Ruhestellung entkoppelnden Abstand zu etablieren und zu halten. Die Mine bzw. die Minen-Batterie-Kombination stützt sich in der Ruhestellung nicht an dem Kraftsensor ab.
Zum Schutz des Sensors ist bevorzugt vorgesehen, dass er eine größere axiale Verschieblichkeit hat als die Mine. Die Mine schlägt dabei an dem Anschlag an, der sich nicht an dem Sensor abstützt.
Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eine mit dem Kraftsensor gekoppelte elektrische oder elektronische Schaltung und eine Batterie vorgesehen, wobei die Batterie in der Arbeitsstellung an die elektrische oder elektronische Schaltung angeschlossen und in der Ruhestellung davon getrennt ist. Bei der Batterie kann es sich um jede Art von Batterie handeln, z.B. um eine wiederaufladbare Batterie (Akkumulator).
Dadurch erfolgt gleichzeitig mit dem Verstellen der Mine von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung ein Einschalten der elektrischen oder elektronischen Schaltung, umgekehrt ein Ausschalten.
Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die elektrische oder elektronische Schaltung hinsichtlich axialer Bewegungen bezüglich des Schaftes mit dem Drücker gekoppelt ist.
Dadurch kann in besonders einfacher Weise das Ein- und Ausschalten der elektrischen oder elektronischen Schaltung mittels Betätigung des Drückers realisiert werden.
In dieser Ausführungsform ist eine weitere, den Drücker in die Ruhestellung vorspannende Feder vorzusehen, die den Drücker in der Ruhestellung aktiv von der Batterie abhebt, damit ein elektrischer Kontakt über die Kontaktfedern ausgeschlossen ist.
Erfindungsgemäß weiter bevorzugt ist eine Platine vorgesehen, die die elektrische oder elektronische Schaltung trägt und innerhalb des Drückers liegt.
Dadurch wird der Bauraum im Inneren des Drückers genutzt. Darüber hinaus ist die Platine mit der von ihr getragenen Schaltung geschützt.
Schließlich ist nach der Erfindung bevorzugt ein Schlitten vorgesehen, der die Mine und die Batterie axial verschieblich bezüglich des Schaftes hält.
Ein solcher gemeinsamer Schlitten für die Mine und die Batterie hat Vorteile nicht nur bei der Montage bzw. beim Wechsel der Mine und/oder der Batterie, sondern ist auch hilfreich bei der Realisierung von gemeinsamen Axialbewegungen von Mine und Batterie. Der Schlitten ermöglicht auch die Übertragung der Axialkraft über die Batterie hinweg, unabhängig von Längentoleranzen der Batterie. So ist immer die gleiche Kraftwirkung der Mine auf den Sensor gegeben, unabhängig von Größe und Ausführung der Batterie.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen

1 eine Längsschnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stiftes in der Ruhestellung,
2 die gleiche Ansicht wie 1, jedoch in der Arbeitsstellung,
3 die gleiche Ansicht wie 2, jedoch um 90° um die Längsachse gedreht,
4 eine schematische Explosionsansicht von Teilen des Stiftes und
5 die gleiche Ansicht wie 4, jedoch um 90° um die Längsachse gedreht und mit zusätzlichen Axialansichten.

Der Zeichnung sind folgende Einzelheiten des gezeigten Stiftes zu entnehmen:

Ein vorderer Schaft 1, der auch als Griffstück bezeichnet werden kann, ein Schaftrohr 2, ein Schaftabschluss 3 mit Schaltmechanik und optionalem Clip, ein Drücker 4 mit elektronischen Komponenten darin, ein Schlitten 10 zur Aufnahme einer Mine 11 und einer Batterie 12, eine Elektronikplatine 13, ein Steg 22, der den hinteren Anschlag für den Schlitten 10 darstellt, eine vordere Öffnung 101 zum Durchstecken einer Schreibspitze 110, eine vordere Wanne zur Aufnahme der Mine 11, eine hintere Wanne zur Aufnahme der Batterie 12, eine hintere Öffnung 104 für einen Massekontakt 122, eine Schreibspitze 110, Tinte 111, ein Nachläufer 112, ein Stopfen 113 der Mine 11, eine Feder 114 zum Einrücken der Mine 11, ein federnder Metallkontakt 121 am Minuspol der Batterie 12, eine Minuspolfeder 130, eine Drückerfeder 131 und ein Pluspol-Federkontakt 132 der Elektronik auf der Platine 13.

1 zeigt den Stift in ausgeschaltetem Zustand (Ruhestellung). Dabei drückt die Feder 114 den Schlitten 10, der die Mine 11 und die Batterie 12 enthält, nach hinten gegen den Steg 22, der am Ende des Schaftrohres 2 angebracht ist. Zugleich drückt die Feder 131 den Drücker 4 nach hinten gegen den Anschlag der Schaltmechanik, wodurch die Federkontakte 132 von dem Massekontakt 122 und dem Pluspol 123 der Batterie 12 abheben und die Elektronik auf der Platine 13 auf diese Weise galvanisch von ihrer Stromversorgung trennt. Dadurch ist jedes Ausschalten des Stiftes gleichzeitig mit einem Zurücksetzen der Programmierung verbunden, die beim neuerlichen Start wieder aus dem Programmspeicher des Stiftes gelesen wird. Zugleich beschränkt sich der Stromverbrauch im ausgeschalteten Zustand (Ruhestellung) auf die Selbstentladung der Batterie 12, so dass ein ausgeschalteter Stift über Jahre brauchbar bleibt.
Beim Einschalten wird der Drücker 4 auf den Massekontakt 122 und den Pluspol 123 der Batterie 12 geschoben und drückt den Schlitten 10 mit der Mine 11 und der Batterie 12 nach vorne, bis die Schaltmechanik in ihrer vorderen Schaltposition einrastet und die Schreibspitze 110 aus dem vorderen Schaft 1 an dessen vorderen Ende heraustritt. In der Regel genügt die beim Schalten verstreichende Zeit für die Aktivierung der Elektronik, so dass durch das komplette Ausschalten kein Nachteil in der Gebrauchstüchtigkeit des Stiftes entsteht.
Insbesondere in den 4 und 5 sind folgende Einzelheiten gezeigt:

Ein Schaltring 5, wobei die Nuten auf seiner Umfangsfläche nicht dargestellt sind, eine Drückerbasis 41, die aus einem spritzgegossenen Bauteil besteht und zwei Schalen aufweist, die durch ein Folienscharnier zusammengehalten werden, eine Drückerkappe 42 mit umlaufender Nut 43, eine Rastnase 44 am Ende der Drückerbasis 41, eine Kontaktfeder 132 für den Massekontakt 122, eine Kontaktfeder 133 für den Pluspol 123 der Batterie 12 und ein Kraftsensor 134.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stiftes besteht der Drücker 4 lediglich aus zwei Bauteilen, von denen die Drückerbasis 41 mittels eines seitlich angebrachten Folienscharniers aufgeklappt werden kann, um die Platine 13 einzulegen. Nach dem Zuklappen kann zunächst der Schaltring 5, der in einer Nut zwischen den beiden Drückerteilen läuft, auf die Drückerbasis 41 aufgeschoben werden. Die Montage wird komplett durch das Aufsetzen und Einrasten der Drückerkappe 42.
In 5 zeigt die Ansicht ganz rechts den Drücker 4 von vorne. Die Ansicht ganz links zeigt den Drücker 4 ohne Drückerkappe und Schaltring von hinten.
Die Drückerkappe 42 ist elliptisch, um ein Drehen im Endteil des Schaftrohrs 2 zu verhindern.
Die beiden Kontaktfedern 132 und 133 liegen konzentrisch zueinander und stehen über das spitzenseitige Ende des Drückers 4 hinaus. Beim Ausrücken des Drückers 4 heben sie von dem Massekontakt 122 und dem Pluspol 123 der Batterie 12 ab, weil der Drücker 4 mehr Verstellweg beim Schalten hat als der Schlitten 10, der durch den Steg 22 an einer weiteren Bewegung nach hinten gehindert wird.
Die Funktion der in der Zeichnung dargestellten Kugelschreiber-Schreibmechanik ist bekannt und wird daher nicht detailliert beschrieben.
Der Kraftsensor 134 erfährt in den verschiedenen Betriebsstellungen folgende Belastungen:

1. In ausgeschaltetem Zustand ist er unbelastet.
2. Beim Einschalten wird die Schaltkraft vom Drücker 4 über den Kraftsensor 134 auf die Feder 114 zum Einrücken der Mine 11 übertragen. Hinzu kommen die Trägheitskräfte, die durch die Beschleunigung der Minen-Batterie-Kombination aus der Ruhestellung entstehen. Diese sind jedoch in aller Regel gering, weil die Summe aller dieser Kräfte der Kraft auf dem Finger des Anwenders gleich ist, mit der dieser den Stift aktiviert.
3. In der Arbeitsstellung wirkt die Kraft der gespannten Feder 114 zum Einrücken der Mine 11 zusammen mit der Längskomponente der Schreibkraft, also derjenigen Kraft, mit der die Schreibspitze 110 auf die Schreibunterlage gedrückt wird, auf den Kraftsensor 134. In dieser Betriebsstellung ist mit der höchsten Belastung des Kraftsensors 134 zu rechnen. Um diese Kraft zu begrenzen, kann die Platine 13 elastisch im Inneren des Drückers 4 befestigt werden. Diese Lösung ist in der Zeichnung nicht gezeigt.
4. Abgesehen von den Trägheitskräften sind dann, wenn der Anwender seinen Finger auf dem Drücker 4 lässt und den Vorgang damit abbremst, die Kräfte beim Einfahren gleich denen beim Ausfahren der Mechanik. Lässt er allerdings den Mechanismus zurückschnappen, lastet zunächst lediglich die Trägheitskraft des Drückers 4 selbst abzüglich der Kraft der Drückerfeder 131 auf dem Kraftsensor 134. Bei Erreichen der Endposition, die durch das Anschlagen des Schaltrings 5 an dem Anschlag an dem Schaftabschluss 3 gekennzeichnet ist, wird die Minen-Batterie-Kombination in dem Schlitten 10 jedoch jäh abgebremst und die gesamte dafür erforderliche Kraft müsste bei einer herkömmlichen Konstruktion des Stiftes über den Kraftsensor 134 geleitet werden.

Die Besonderheit bei dem erfindungsgemäßen Stift besteht im Vergleich zum herkömmlichen Stift darin, dass die Minen-Batterie-Kombination in dem Schlitten 10 ihren Anschlag in Form des im Schaftrohr 2 gelegenen Steg 22 erreicht, bevor der Schaltring 5 in seinen Anschlag fährt. Damit wird die gesamte Trägheitskraft aus dem Abbremsen der Minen-Batterie-Kombination in dem Schlitten 10 von dem Steg 22 aufgefangen und der Kraftsensor 134 bleibt unbelastet. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel ist daher der Durchmesser des Schlittens 10 am Ort des Steges 22 größer als der Durchmesser des Drückers 4, der durch die von dem Steg 22 begrenzte Öffnung hindurchtaucht.
Die in der obigen Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Stift mit einem Schaft (1, 2), einer Mine (11) mit einem Arbeitsende, einem auf der dem Arbeitsende der Mine entgegengesetzten Seite der Mine liegenden Drücker (4) und einem Kraftsensor (134), wobei die Mine ansprechend auf eine Betätigung des Drückers zwischen zwei Betriebsstellungen verstellbar ist, nämlich einer Arbeitsstellung, in der die Mine mit ihrem Arbeitsende aus dem Schaft herausragt, und einer Ruhestellung, in der das Arbeitsende der Mine in dem Schaft liegt, der Kraftsensor dazu ausgelegt ist, eine axial auf die Mine wirkende Kraft zu erfassen, und die Mine sich in der Arbeitsstellung an dem Kraftsensor abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mine (11) in der Ruhestellung von dem Kraftsensor (134) entkoppelt ist.
Stift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (134) hinsichtlich axialer Bewegungen bezüglich des Schaftes (1, 2) mit dem Drücker (4) gekoppelt ist.
Stift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (134) an dem der Mine (11) zugewandten Ende des Drückers (4) liegt.
Stift nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elastische Einrichtung (131), die den Drücker (4) in Richtung weg von der Mine (11) vorspannt.
Stift nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Anschlag (22), an dem die Mine (11) sich in der Ruhestellung mittelbar oder unmittelbar abstützt.
Stift nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem Kraftsensor (134) gekoppelte elektrische oder elektronische Schaltung und eine Batterie (12), wobei die Batterie in der Arbeitsstellung an die elektrische oder elektronische Schaltung angeschlossen und in der Ruhestellung davon getrennt ist.
Stift nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische oder elektronische Schaltung hinsichtlich axialer Bewegungen bezüglich des Schaftes (1, 2) mit dem Drücker (4) gekoppelt ist.
Stift nach einem der Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Platine, die die elektrische oder elektronische Schaltung (13) trägt und innerhalb des Drückers (4) liegt.
Stift nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch einen Schlitten (10), der die Mine (11) und die Batterie (12) axial verschieblich bezüglich des Schaftes hält.