CN111479699A - 防旋转的可伸出橡皮擦机构 - Google Patents

Abstract

一种用于与书写工具一起使用的可缩回橡皮擦或其他棒状物体的防旋转机构，该防旋转机构利用锁定元件来在擦除操作期间在向橡皮檫施加压力时防止该橡皮擦的无意缩回或伸出。

Description

防旋转的可伸出橡皮擦机构

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月6日提交的美国专利申请第15/833,752号的优先权权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及书写工具，并且更具体地涉及一种用于与书写工具一起使用的防旋转的可伸出/可缩回橡皮擦机构。

背景技术

书写工具，并且具体地说是笔，已经广泛使用了数百年，其中，活动铅笔可以追溯到18世纪。在19世纪后期第一个橡皮擦安装在铅笔的末端，而到20世纪20年代，在美国销售的几乎全部铅笔都包括橡皮擦。随着时间的推移，独立的、可移除的和集成的橡皮擦的各种迭代被开发用于与各种铅笔和其他书写工具一起使用。值得注意的是，活动铅笔采用了可伸出橡皮擦，来增加每个书写工具可用的橡皮擦体积，并允许使用使用者可更换的橡皮擦。本领域中已知多个用于暴露橡皮擦的致动件或致动机构。

从书写工具的端部致动橡皮擦的一种常见方法是扭转型致动机构，其中使用者在一个方向上扭转旋转旋钮以使橡皮擦从书写工具的橡皮擦端伸出，而在相反方向上扭转旋钮以将橡皮擦退回到橡皮擦端中。常规的扭转伸出机构通常允许橡皮擦旋钮在任一方向上自由旋转。当使用橡皮擦时，向书写工具施加压力，以在书写工具、橡皮擦和书写基底之间产生所需的摩擦，从而允许橡皮擦从基底上擦除标记。这些可伸出橡皮擦易出现意外缩回，具体而言，当使用伸出后的橡皮擦时，所施加的压力可能导致致动机构旋转并导致橡皮缩回。替代性地，这可能会导致橡皮擦意外伸出，如果橡皮擦过度伸出的话，这可能会导致橡皮擦破损。这两种情况都是不期望的，并且会不利地中断擦除操作。

因此，需要生产一种克服当前设计的缺点中的一个或多个的简单、可靠的橡皮擦缩回和致动机构。

发明内容

根据本公开的一个实施例，橡皮擦机构包括：主体，该主体大致呈管状形状，具有中心孔、第一主体端和与第一主体端相对的第二主体端；橡皮擦致动机构，该橡皮擦致动机构被构造成使橡皮擦伸出和缩回；以及旋钮。旋钮大致呈管状形状，并且具有从第一旋钮端同轴突出的大致管状的套筒，该套筒设置在主体的中心孔中，并且协作地将致动机构连接到旋钮。旋钮还包括第一锁定元件，并且主体包含第二锁定元件，锁定元件适于选择性地防止旋钮相对于主体旋转。锁定元件充当用于橡皮擦机构的可旋转部件的夹紧***，当在使用期间向橡皮擦施加压力时，锁定元件接合，防止或阻止旋转，但是当被翻转并且压力释放时，部件自由旋转。

在本公开的另一实施例中，书写工具包括：外部套筒，该套筒具有第一端和相对设置的第二端、在第一端和第二端之间延伸的中心孔；棒状物体以及至少部分地被接收在中心孔中的棒状物体致动机构。书写工具还包括适于由使用者旋转的旋转结构，其中旋转结构的至少一部分从外部套筒的第二端向外延伸，并且具有与外部套筒的第二端相邻的表面，该表面包括第一锁定元件，并且外部套筒的第二端包括第二锁定元件，该第二锁定元件与第一锁定元件协作，以在力被施加到棒状物体时防止旋转结构旋转。

附图说明

参考附图阐述了详细描述。相同附图标记的使用可以指示类似或相同物品。各种实施例可以利用除附图中所示的元件和/或部件之外的元件和/或部件，并且一些元件和/或部件可能不存在于各种实施例中。附图中的元件和/或部件不一定按比例绘制。贯穿本公开，根据上下文，单数和复数术语可以互换使用。

图1是根据本公开的一个示例实施例的书写工具的透视图。

图2是根据本公开的一个示例实施例的防旋转橡皮擦机构子组件的侧视图。

图3是图2的橡皮擦机构的主体的透视图。

图4是图2的橡皮擦机构的旋钮的透视图。

图5是图1的书写组件的橡皮擦端的放大视图。

图6是对其施加有力的图1的书写组件的橡皮擦端的放大视图。

图7是示出根据本公开的一个示例实施例的书写工具的内部部件的透明侧视图。

图8是根据本公开的一个示例实施例的两级螺杆机构的侧视图。

具体实施方式

本文描述的书写工具和橡皮擦机构可以有利地容纳各种书写和擦除介质。本公开包括书写工具和防旋转可伸出橡皮擦机构(它们在本文中通常分别称为“书写工具”和“橡皮擦机构”)的非限制性实施例。本文详细描述了实施例，以使本领域普通技术人员能够实践书写工具和相关联的橡皮擦机构，虽然应当理解的是，可以利用其他实施例，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下进行逻辑改变。本文参考了示出本公开的一些实施例的附图，其中相同的附图标记的使用指示相似或相同物品。贯穿本公开，根据上下文，单数和复数术语可以互换使用。

在结合几个附图和所附权利要求书阅读详细说明时，本文使用的术语的含义对于本领域的普通技术人员将是显而易见的，或者对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。虽然在此针对橡皮擦进行了某些讨论，但是应当理解的是，本公开可以与本公开范围内的其他棒状物体一起使用，诸如粉笔或其他书写介质。如本文所用，术语“连接”、“安装”、“联接”和其他类似的术语被广泛用于指代任何合适的直接或间接连接机构。本文提及“大致管状”形状是指具有大致圆形横截面的中空圆柱体，尽管在本公开的范围内可以使用其他横截面。

贯穿本公开，本公开的各个方面以范围格式呈现。应当理解的是，范围格式方面的描述仅仅是为了方便和简洁，并且不应当被解释为对本发明的范围的不可改变的限制。因此，范围的描述应该被认为已经具体地公开了所有可能的子范围以及该范围内的单个数值。例如，对范围(诸如从1至6)的描述应被认为已经具体公开了子范围(诸如从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6、从3至6等)以及该范围内的单个数字，例如，1、2、3、4、5和6。无论范围的宽度如何，这一点都适用。

图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的书写工具100。书写工具100包括笔杆110，该笔杆可以大致呈管状形状、具有橡皮擦端120、与橡皮擦端相对的书写端130以及其间的抓握区域140。橡皮擦端120包括用于使橡皮擦203伸出和缩回的橡皮擦机构200，如下面更全面描述的那样。虽然橡皮擦机构在本文中被示出为附接到活动铅笔或与活动铅笔一起集成，但是也可以设想的是，橡皮擦机构可以适于附接到现有的木制铅笔或其他早已存在的书写工具上。

图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的橡皮擦机构200。橡皮擦机构200可以包括主体210，主体210大致呈管状形状并且包括第一主体端220、第二主体端230和主体中心孔240。在一些实施例中，橡皮擦机构200的主体210可以设置在或者以其他方式安装在书写工具100的笔杆110的橡皮擦端120上，而在其他实施例中，主体210可以与书写工具100的笔杆110一体形成。如下文更详细解释的那样，橡皮擦机构可以包括致动机构250，该致动机构允许橡皮擦选择性地伸出书写工具100的笔杆110从而使它暴露以便于使用，并缩回笔杆内以便于存储。根据当前公开，可以使用利用使用者旋转来使橡皮擦伸出的任何已知的橡皮擦致动机构。例如，在一个实施例中，致动机构是两级螺杆机构，诸如美国专利申请第2004/0221422号中所述，其公开内容通过引用并入本文。

如图2所示，橡皮擦机构还可以包括旋钮270。依赖于扭转运动的橡皮擦致动机构通常包括由使用者旋转的结构(诸如旋钮)，以便使橡皮擦伸出书写工具或缩回到书写工具中。在这些实施例中，例如，旋钮270可以顺时针旋转以将橡皮擦伸出笔杆110，并且以相反的方向使橡皮擦缩回。旋钮270大致呈管状形状，并且包括第一旋钮端272和第二旋钮端273。旋钮270还可以包括套筒274，该套筒大致呈管状形状，并且沿着旋钮270的纵向轴线从第一旋钮端272同轴突出。套筒可以设置在主体中心孔240中，并且适于将致动机构250协作地连接到旋钮270。

如图4所示，在一些实施例中，第一旋钮端272包括第一锁定元件276。如图5所示，在一些实施例中，第二主体端230包含第二锁定元件236。这些锁定元件适于在擦除操作期间当压力被施加到橡皮擦端120时选择性地防止旋钮270相对于主体210旋转。本文中应该理解的是，锁定元件可以设置在笔杆110的任何表面上或者设置在容纳邻近旋钮270的橡皮擦致动机构250的其他结构上以实现相同的效果。通过防止或阻止旋钮270的无意旋转，消除或至少大大减少了橡皮擦的缩回或伸出。

如图5所示，当书写工具100处于静止时，橡皮擦机构200可以包括在第二主体端230与第一旋钮端272之间的间隙290。在一些实施例中，压力的施加减小了间隙290，使得第一锁定元件276和第二锁定元件236接合，从而防止或阻止旋钮270旋转，如图6所示。当没有施加力时，间隙允许旋钮不受来自锁定元件的干扰而旋转。在一些示例性实施例中，间隙290具有在第一旋钮端272和第二主体端230之间测量的约0.004英寸至约0.015英寸、约0.004英寸至约0.012英寸或约0.008英寸至约0.010英寸的距离。其他合适的间隙距离包括约0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014和0.015英寸。

如图5所示，在一些实施例中，第一锁定元件276包括从第一旋钮端272轴向向外延伸的至少一个突起278。如图4所示，在一些实施例中，第二锁定元件236包括从第二主体端230轴向向内延伸的至少一个凹槽238，其中凹槽238被构造成当施加压力并且将部件对齐时接收突起278。在一个示例性实施例中，第二主体端230包括一系列凹槽238，这些凹槽围绕第二主体端230的圆周均匀设置，并且其尺寸被确定成接收一个或多个突起278。通过增加凹槽238的数量，在锁定元件的对齐中允许更大的灵活性。也就是说，需要较少的旋钮270的旋转来将突起278与凹槽238对齐，从而允许锁定元件彼此接合并防止旋钮270旋转。通过增加凹槽的密度，旋转可以被最小化，使得这对于使用者来说可忽略或察觉不到。在一些实施例中，第二锁定元件236可以具有1至48个之间的凹槽，其中凹槽的数量可以被选择成使得凹槽以期望的间隔覆盖相应表面的整个圆周。

类似地，在一些示例实施例中，第一旋钮端272可以包含围绕第一旋钮端272的圆周均匀设置的一系列突起278。在一个实施例中，第一锁定元件276可以包含围绕第一旋钮端272的圆周彼此隔开约180度的两个突起278。在其他示例性实施例中，第一锁定元件可以具有1至48个之间的突起278，只要突起278的数量等于或小于凹槽238的数量即可。如同第二锁定元件236的凹槽238一样，增加第一锁定元件276的密度，突起278减少了将突起278与用于接合锁定元件的相关联的凹槽238对齐所需的旋转。在一个实施例中，突起278的数量被选择成使得一个突起278和下一突起278之间的角度相同或者是一个凹槽238和下一凹槽238之间的角度的倍数。也就是说，如果“g”是第二锁定元件236中的相邻凹槽238之间的角度，并且“p”是第一锁定元件中的相邻突起278之间的角度，则gA＝p，其中A是正整数。

在各种实施例中，凹槽238可以具有与突起278的宽度基本相同的宽度。替代性地，间隔开的凹槽238可以具有大于突起278的宽度的宽度。凹槽238可以间隔开任何期望的距离。例如，凹槽238之间的空间可以具有与突起278的宽度基本相同的宽度或小于该突起的宽度的宽度。虽然图4和图5示出了设置在旋钮270上的突起278和设置在主体210上的凹槽238，但是本文中也可以设想的是，这种布置可以颠倒，其中突起278从第二主体端230延伸且凹槽238设置在第一旋钮端272上。

当凹槽238和突起278被用作锁定元件时，它们可以具有相同或不同的横截面形状，只要当接合在一起时旋钮270的旋转被阻止或防止即可。例如，凹槽238可以具有三角形横截面形状。在其他实施例中，凹槽238可以具有半圆形横截面形状。类似地，突起278可以具有任何横截面形状，只要它们可以被凹槽238接收即可。在一些示例中，突起278具有三角形横截面形状。在其他示例中，突起278具有半圆形横截面形状。

其他相互作用、匹配或协作的结构可以用作第一锁定元件276和第二锁定元件236。例如，第二主体端230和第一旋钮端272两者可以包括围绕相应表面的圆周的部分的圆周的一系列凹槽。这导致相邻凹槽之间的一系列凸起部分。第一旋钮端272的凸起部分可以与第二主体端230上的凹槽相互作用以阻止或防止旋转，反之亦然。

图7示出了具有半透明笔杆110的一个示例书写工具100，显示了其内部部件并显示了橡皮擦机构200。在另一示例实施例中，如图7所示，书写工具105包括外部套筒115，该外部套筒具有第一端125、相对设置的第二端135以及在第一端和第二端之间延伸的中心孔145(未标记)。书写工具100还包括棒状物体203和棒状物体致动机构205，其中棒状物体致动机构205至少部分地被接收在中心孔145中。棒状物体致动机构205可以包括适于由使用者旋转的旋转结构215。旋转结构的一部分(225)可以从外部套筒115的第一端125向外延伸，并且具有与外部套筒115的第一端125相邻的表面235。表面235可以包括锁定元件，并且外部套筒115的第一端125可以包括第二锁定元件，该第二锁定元件与第一锁定元件协作，以在压力被施加到棒状物体203时防止或阻止旋转结构215的旋转。在一些示例性实施例中，棒状物体203是橡皮擦，而在其他实施例中，它可以是书写介质，诸如粉笔或铅笔笔芯。

如图8所示，在一个示例性实施例中，棒状物体致动机构205包含两级螺杆机构305。两级螺杆机构305可以包括第一螺杆元件315和第二螺杆元件325，该第一螺杆元件具有外螺纹并被设置在外部套筒115中，该第二螺杆元件嵌套在第一螺杆内315并协作地连接第一螺杆315和棒状物体203。在一个示例中，旋转结构215适于驱动第二螺杆325的旋转，该第二螺杆与第一螺杆315协作以产生棒状物体的轴向运动。

在又一示例实施例中，书写工具100包括管状笔杆110，该管状笔杆具有书写端130、橡皮擦端120和在其间延伸的中心孔。书写工具100还可以包括橡皮擦机构200，该橡皮擦机构在橡皮擦端120处部分地设置在笔杆110的中心孔中，该橡皮擦机构包括旋钮270，该旋钮延伸超过笔杆110的橡皮擦端120以供使用者抓握。旋钮270可以包括邻近笔杆110的橡皮擦端120的第一旋钮端272。橡皮擦机构200还可以包括设置在笔杆110的中心孔中的致动机构250，以及协作地连接旋钮270和致动机构250的套筒274。笔杆110的橡皮擦端120和第一旋钮端272各自还可以包括锁定元件，以在施加压力时选择性地防止橡皮擦机构200相对于笔杆110旋转。

在一些实施例中，致动机构250被构造成可移除地安装橡皮擦。在一些实施例中，永久地安装橡皮擦。锁定元件可以包括多个匹配的凹槽238和突起278。在一个示例实施例中，旋钮270的第一旋钮端272上的锁定元件包括至少一个突起，而笔杆110的橡皮擦端120上的锁定元件包括适于接收旋钮270的第一旋钮端272上的突起278的多个凹槽238。

实例

对比性测试(其测量由相同使用导致的橡皮擦的缩回)显示了本公开实现的相对于现有设计的改进。下表显示了通过将橡皮擦伸出一致的距离，测量伸出量，然后通过以预定角度应用指定数量的笔画来使用橡皮擦而执行的比较性测试的结果。

表1–缩回测试–当前设计

如上所示，现有设计显示了超过63％的平均缩回率。对本公开进行了相同的测试。

表2–缩回测试–本公开

本公开显示了极大改进的性能，其测量的缩回率小于10％。

尽管本文描述并在附图中显示了本公开的某些实施例，但是本领域普通技术人员将认识到的是，许多修改和替代实施例都在本公开的范围内。而且，尽管本公开的某些实施例是针对特定的机制和构型来描述的，但是应当理解的是，许多其他机构和构型也在本公开的范围内。除非另有明确说明或在所用的上下文中以其他方式理解，否则本文使用的条件性语言(诸如“可”、“可能”、“也许”或“可以”)通常旨在传达某些实施例包括，而其他实施例不包括某些特征、元素或功能性能力。因此，这种条件性语言通常并不旨在暗指全部实施例以任何方式需要某些特征、元素或功能性能力。

Claims (20)

1.一种橡皮擦机构，包含：

主体，所述主体大致呈管状形状并且包含第一主体端、与所述第一主体端相对的第二主体端、以及主体中心孔；

致动机构，所述致动机构被构造成使橡皮擦伸出和缩回；以及

旋钮，所述旋钮大致呈管状形状，并且包含第一旋钮端、与所述第一旋钮端相对的第二旋钮端；以及套筒，所述套筒大致呈管状形状并且沿着所述旋钮的纵向轴线从所述第一旋钮端同轴突出；

其中所述套筒设置在所述主体中心孔中并且协作地将所述致动机构连接到所述旋钮；

其中所述第一旋钮端包含第一锁定元件，并且所述第二主体端包含适于选择性地防止所述旋钮相对于所述主体旋转的第二锁定元件。

2.根据权利要求1所述的橡皮擦机构，其中在所述第二主体端和所述第一旋钮端之间存在间隙，使得向所述橡皮擦施加压力减小所述间隙，使得所述第一锁定元件和所述第二锁定元件接合。

3.根据权利要求2所述的橡皮擦机构，其中所述间隙具有约0.004英寸至约0.012英寸的距离。

4.根据权利要求所述1的橡皮擦机构，其中所述第一锁定元件包含从所述第一旋钮端向外延伸的至少一个突起，并且所述第二锁定元件包含从所述第二主体端向内延伸的至少一个凹槽，其中所述凹槽被构造成当压力被施加到所述橡皮擦时接收所述至少一个突起。

5.根据权利要求4所述的橡皮擦机构，其中所述第二主体端包含围绕所述第二主体端的圆周均匀设置的一系列凹槽。

6.根据权利要求4所述的橡皮擦机构，其中所述第二主体端包含1至48个之间的凹槽。

7.根据权利要求4所述的橡皮擦机构，其中所述第一旋钮端包含围绕所述第一旋钮端的圆周均匀设置的一系列突起。

8.根据权利要求4所述的橡皮擦机构，其中所述第一锁定元件包含围绕所述第一旋钮端的圆周彼此隔开约180度的第一突起和第二突起。

9.根据权利要求4所述的橡皮擦机构，其中所述第一锁定元件包含1至48个之间的突起。

10.根据权利要求4所述的橡皮擦机构，其中所述至少一个突起具有三角形横截面形状。

11.根据权利要求4所述的橡皮擦机构，其中所述至少一个突起具有半圆形横截面形状。

12.根据权利要求4所述的橡皮擦机构，其中所述第一锁定元件和所述第二锁定元件包含大致相同的横截面形状。

13.一种书写工具，包含：

外部套筒，所述外部套筒具有第一端、相对设置的第二端以及在所述第一端和所述第二端之间延伸的中心孔；

棒状物体；以及

棒状物体致动机构，所述棒状物体致动机构至少部分地接收在所述中心孔中，所述棒状物体致动机构包含适于由使用者旋转的旋转结构，其中所述旋转结构的一部分从所述外部套筒的所述第二端向外延伸并且具有与所述外部套筒的所述第二端相邻的表面，其中所述表面包含第一锁定元件并且所述外部套筒的第二端包含第二锁定元件，所述第二锁定元件与所述第一锁定元件协作，以在压力被施加到所述棒状物体时防止所述旋转结构旋转。

14.根据权利要求13所述的书写工具，其中所述棒状物体是橡皮擦。

15.根据权利要求13所述的书写工具，其中所述棒状致动机构包含两级螺杆机构。

16.根据权利要求15所述的书写工具，其中所述两级螺杆机构包含：

第一螺杆元件，所述第一螺杆元件设置在所述外部套筒中并具有外螺纹；

第二螺杆元件，所述第二螺杆元件嵌套在所述第一螺杆元件内并协作连接所述第一螺杆元件和所述棒状物体；并且

其中所述旋转结构适于驱动所述第二螺杆元件的旋转，所述第二螺杆元件与第一螺杆协作以产生所述棒状物体的轴向运动。

17.一种书写工具，包含：

管状笔杆，所述管状笔杆具有书写端、橡皮擦端和在其间延伸的中心孔；以及

橡皮擦机构，所述橡皮擦机构在所述笔杆的擦除端处部分地设置在所述中心孔中并包含：

旋钮，所述旋钮延伸超过所述笔杆的所述橡皮擦端以供使用者抓握并包含邻近所述笔杆的所述橡皮擦端的第一旋钮端；

致动机构，所述致动机构设置在所述笔杆的所述中心孔中并被构造成可移除地安装橡皮擦；以及

套筒，所述套筒协作地连接所述旋钮和所述致动机构；

其中所述笔杆的橡皮擦端和所述第一旋钮端各自进一步包含锁定元件，以在压力被施加到所述橡皮擦上时选择性地防止所述橡皮擦机构相对于所述笔杆旋转。

18.根据权利要求17所述的书写工具，其中所述锁定元件包含多个匹配的凹槽和突起。

19.根据权利要求18所述的书写工具，其中所述旋钮的所述第一旋钮端上的所述锁定元件包含至少一个突起。

20.根据权利要求18所述的书写工具，其中所述笔杆的所述擦除端上的所述锁定元件包含多个凹槽，所述凹槽适于接收所述旋钮的所述第一旋钮端上的所述至少一个突起。

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