DE1009057B - Kugelschreiber - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Kugelschreiber mit einem Tintenspeicher, einer aus Glasmaterial bestehenden Kugelfassung mit einem becherförmigen Kugelsitzteil sowie einem Tintenzuführkanal, der mit dem Tintenspeicher und einer in dem Fuß der Kugelfassung befindlichen Öffnung verbunden ist, und mit einer in der Fassung befindlichen Kugel, die von einem kegelförmigen Abschnitt der Kugelschreiberspitze gehalten wird, und betrifft insbesondere einen Kugelschreiber mit einer verbesserten Kugel und einer verbesserten Kugelfassung mit Kugelsitzanordnung. Ziel der Erfindung ist ein Kugelschreiber, bei dem dünnflüssige Tintensorten verwendet werden können, die in Schreibpapiere schnell eindringen, nicht abschmutzen, sich auf der Außenseite des Kugelsitzes nicht ansammeln und ziemlich ausgiebig sind. Ferner bezweckt die Erfindung, die an die Schreibfläche abzugebende Tinte der Kugel so zuzuführen und auf die Kugel so aufzubringen, daß die Tinte auf dem mit der Schreibfläche in Berührung kommenden Kugelabschnitt sich gleichmäßig verteilt und daher eine voll ausgezogene, gleichmäßig breite Linie beim Schreiben entsteht.

Es ist bereits bekannt, die Kugelfassung mit dem Kugelsitz oder die Kugel oder beide aus einem harten Material, wie z. B. Edelsteinen in Form von Korund, Saphir, Rubin oder Spinell oder Edelstahl, herzustellen. Ferner ist es bekannt, die Kugel und die Kugelfassung mit dem Kugelsitz aus Glas zu formen.

Man hat aber bisher nur das eine oder das andere angewendet und bezweckte damit, die bei der Benutzung des Kugelschreibers auftretende starke und wechselnde Reibung zwischen Kugel und Kugelsitz sowie zwischen Kugel und Schreibfläche zu verringern und auch ein Unrundwerden der Kugel zu verhindern.

Demgegenüber weist erfindungsgemäß das Glasmaterial der Kugelfassung einen Wärmedehnungskoeffizienten von etwa· 32 · 10~⁷ und eine Härte zwischen 5 und 7 auf der Härteskala von Mohs auf, während die Kugel in an sich bekannter Weise aus einem kristallinischen Material besteht, das härter als das Glasmaterial der Kugelfassung ist und etwa den gleichen Wärmedehnungskoeffizienten wie dieses hat. Der an der Kugelfassung befindliche Kugelsitz ist dann so hart, daß er verschleißfest ist und sich unter dem Druck der Kugel nicht verformt. Die Härte der Kugel soll dagegen in an sich bekannter Weise menials 7 auf der genannten Skala betragen. Das kristallinische Material der Kugel kann dabei in an sich bekannter Weise aus Korund, Saphir, Rubin, Spinell oder Quarz bestehen; es kann auch aus Smaragd oder Wolframkarbid bestehen.

Ein Kugelsitz aus Glasmaterial von der vorstehend angegebenen Härte nimmt sowohl pastenförmige als Kugelschreiber

Anmelder:

The Parker Pen Company,
Janesville, Wis. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Boehmert, Patentanwalt,
Bremen, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. März 1952

Wendell K. Beckwith, Whitewater, Wis. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

auch dünnflüssige Tinten leicht an. Ferner ist er härter als die von der Kugel aufgenommenen abgeriebenen Teilchen aus der Schreibfläche, so daß sich diese Teilchen nicht in den Kugelsitzflächen festsetzen können. Da außerdem die Kugel noch härter als der Kugelsitz ist, werden die von ihr aufgenommenen Teilchen sehr fein zerrieben und zusammen mit der Tinte von der Sitzfläche wieder heraus auf die Schreibfläche geführt.

Zwischen den als Kugelflächenzonen ausgebildeten Kugelsitzflächen und der Kugel ist weiterhin in an sich bekannter Weise ein ganz geringer Abstand vorgesehen, so daß zwischen den Oberflächen der Kugel und des Kugelsitzes ständig ein Tintenfilm vorhanden ist. Dadurch wird, insbesondere beim Gebrauch von gewöhnlichen Füllfederhaltertinten, eine gleichmäßige Tintenförderung durch die Kugel nach außen bewirkt. Der Abstand ist jedoch so klein, daß nur die kleinsten Teilchen von an der Kugel haftenden Fremdstoffen von der Schreibfläche in den Zwischenraum gelangen können, zumal in an sich bekannter Weise die tintenführenden Kugelsitzflächen rückwärts des größten Umfanges der Kugel liegen.

Die Außenfläche der Kugel ist ferner in an sich bekannter Weise mit kleinen Vertiefungen versehen, die erfindungsgemäß etwa 90° der Kugelfläche betragen. Dadurch ist einerseits die Kugel ständig mit Tinte voll bedeckt, andererseits ist aber die Adhäsion der Tinte zu der im angegebenen Maße mit Vertiefungen versehenen Kugel größer als zur Schreibfläche, so daß auf die letztere hauptsächlich die auf den zwischen den Kugelflächenvertiefungen befindlichen Feldern haftende Tinte übertragen wird. Es findet also kein

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fassung 37 nach hinten und stehen mit der im Durchmesser kleineren Bohrung 36 in Verbindung, die als ein axial liegender Zuführkanal dient. Die Kugel 13 wird in der Kugelfassung durch die am äußersten 5 Ende des kegelförmigen Abschnittes 16 befindliche Haltelippe 16° gehalten. Die im vorstehenden beschriebene Ausgestaltung der Kugelschreiberspitze 12 bildet keinen Teil der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird die Lagerbüchse 25 für die ίο Kugel 13 (Fig. 1) aus einem Glasmaterial hergestellt, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 32 · 10—⁷ hat, wie z. B. bestimmte Arten von Bor-Silikat-Glas, das aus 80 °/o Kieselsäure, 14% Boroxvd, 4°/o Soda und 2% Aluminium besteht. Andere

Fig. 4 eine Stirnansicht des Kugelsitzes,

Fig. 5 ein der Fig. 3 entsprechender Teillängsschnitt einer abgeänderten Ausführungsform und

Fig. 6 eine der Fig. 4 entsprechende Stirnansicht der abgeänderten Ausführung.

Der erfindungsgemäße Kugelschreiber besteht aus einem Gehäuse 10, einem Tintenspeicher 11 und einer

formt werden kann. Die obenerwähnten Glasmaterialien haben den weiteren Vorteil, daß sie den sehr niedrigen Ausdehnungskoeffizienten haben, so

Eindringen überflüssiger Tinte in die Papierfasern und ein dadurch verursachtes häufiges Aussetzen der Schreiblinien statt.

Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen.
In den Zeichnungen ist

Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kugelschreibers,

Fig. 2 ein vergrößerter Teillängsschnitt des vorderen Abschnittes des in Fig. 1 dargestellten Kugelschreibers,

Fig. 3 ein vergrößerter Teillängsschnitt des vorderen Endes der Kugelschreiberspitze, wobei ins- 15 Glassorten mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffibesondere die Einzelheiten des Kugelsitzes zu ersehen zienten sind ebenfalls geeignet. Die Härte des bei der

Erfindung jeweilig verwendeten Glasmaterials ist gleichfalls wichtig und liegt zwischen der Härte des Apatits, der eine Härtezahl 5 auf der Mohsschen 20 Härteskala hat, und Quarz, das auf der Mohsschen Härteskala eine Härtezahl 7 hat.

Der Vorteil für die Verwendung des vorgenannten Glasmaterials für die Lagerbüchse 25 besteht darin, daß dieses Glasmaterial so hart ist, daß es verschleiß-Kugelschreiberspitze 12 mit einer Kugel 13, die von 25 fest ist, sich unter dem Druck der Kugel 13 nicht verdem Tintenspeicher 11 aus versorgt wird. Der im ein- formt, jedoch leicht durch einen Formvorgang gezelnen nicht näher dargestellte Tintenspeicher 11 kann
beliebige Form haben und kann so ausgebildet sein,
daß er entweder eine dicke pastenartige Tinte, wie sie

üblicherweise in Kugelschreibern verwendet wird, 30 daß bei der Verwendung des Kugelsitzes mit einer oder eine dünne hochflüssige Tinte aufnimmt, deren Kugel 13, die etwa den gleichen Wärmeausdehnungs-Viskosität den üblichen Füllfederhaltertinten ent- koeffizienten hat, der Kugelsitz mit der gleichen spricht. Der Tintenspeicher 11 kann im Gehäuse 10 Kugel 13, die in dem Kugelsitz verwendet werden gebildet oder in das Gehäuse für dauernd eingebaut soll, geformt werden kann, wobei der Kugelsitz beim sein oder kann die Form einer herausnehmbaren und 35 Abkühlen von der Formtemperatur sich dicht an die auswechselbaren Einsatzpatrone haben, die nach Ver- Kugel 13 anlegt. Außerdem hat dieses Glasmaterial brauch der Tinte durch eine volle Einsatzpatrone aus- die gewünschte Eigenschaft als Kugelsitz, da es von gewechselt wird. Tinten leicht genäßt wird, und zwar sowohl von Tin-

Die Erfindung betrifft dabei die besondere Aus- ten pastenförmiger Konsistenz, wie sie üblicherweise bildung der Kugelschreiberspitze 12, die des näheren 40 in Kugelschreibern verwendet werden, als auch von in Fig. 2 dargestellt ist, und zwar insbesondere die verhältnismäßig dünnflüssigen Tinten, deren Näß-Materialien für die Kugel 13 und die Kugelfassung. eigenschaft ähnlich den in den üblichen Füllfeder-Die Kugelschreiberspitze 12 besteht in an sich be- haltern verwendeten Tinten ist. Es wurde festkannter Weise aus einem rohrförmigen, sich mit einer gestellt, daß harte, reibende Teilchen, wie sie beiSchulter 20 gegen das vordere Ende des Gehäuses 10 45 spielsweise in dem Leim des Papiers gefunden und anlegenden und die Kugelschreiberspitze 12 in ihrer während des Schreibens von der Kugel eines Kugel-Lage haltenden Endstück 15 mit einem kegelförmigen Schreibers aufgenommen werden, in die Oberfläche Abschnitt 16 und einem hinteren Schaftabschnitt 17, von metallischen Kugelsitzflächen eingebettet werden, der in eine Bohrung 18 des Gehäuses 10 einfaßt und wie sie für gewöhnlich in Kugelschreibern zur Verin der Bohrung 18 durch das Gewinde 19 gehalten 50 wendung kommen. Der Metallsitz mit seinen darin wird. In dem Endstück 15 ist eine am vorderen Ende eingebetteten Reibteilchen wirkt dann beim Umlauf die Kugelfassung mit Kugelsitz tragende Lagerbüchse der Kugel wie eine Läppscheibe, durch die die Kugel-25 angeordnet, die in dem Endstück 15 durch einen oberfläche außergewöhnlich schnell verschlissen wird, büchsenartigen Halter 26 gehalten wird, der teleskop- Ein aus den vorgenannten Glasmaterialien bestehenartig über die Lagerbüchse 25 geschoben ist und 55 der Kugelsitz dagegen ist härter als die von der innerhalb der Bohrung 27 des Endstückes 15 liegt. Kugel aus der Schreibfläche aufgenommenen Reib-Der Halter 26 hat einen Schaft 28 mit einer inneren, teilchen, so daß sich diese Teilchen nicht in die Kugel nach außen konvergierenden Schulter 29, die sich an einsetzen können. Wird eine Kugel, deren Härte das hintere Ende der Lagerbüchse 25 anlegt. Der größer als die Härte des Kugelsitzes ist, verwendet, Halter 26 ist in dem Endstück 15 durch die Lötnaht 5a so werden die Teilchen in feinere Teilchen zerrieben, 30 festgelegt. Er hat außerdem einen Schaft 31, der die dann mit der Tinte aus der Sitzfläche herausaus dem Halter nach hinten ragt und eine Bohrung geführt und zusammen mit der Tinte auf der Schreib-32 aufweist, die die Bohrung 33 der Lagerbüchse 25 fläche abgesetzt werden. Die obenerwähnte besondere mit dem Innenraum des Speichers 11 verbindet. Vor- Ausführungsform des Kugelsitzes und das erwähnte wärts der Bohrung 33 liegt eine im Durchmesser 65 besondere Material ermöglichen die Benutzung dünnkleinere Bohrung 36, die in die nach vorn offene und flüssigerer Tinten als bisher, und es kann eine Kugelim vorderen Ende der Lagerbüchse 25 vorhandene art mit Vorteil verwendet werden, die nachstehend Kugelfassung 37 (Fig. 3 und 4) mündet. Mehrere beschrieben wird.

seitliche Längskanäle 38, die im folgenden Seiten- Bei einem Kugelsitz obiger Ausführung, der aus

kanäle genannt sind, erstrecken sich von der Kugel- 70 einem praktisch nicht dehnbaren Glasmaterial her-

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gestellt ist, dessen physikalische Abmessungen sich in der Kälte praktisch nicht ändern, läßt sich eine Kugel aus einem härteren Material verwenden, das sich bei Berührung mit einer Schreibfläche nicht abnutzt und durch die Schleifwirkung von Teilchen, die von der Kugel aufgenommen wurden und ihren Weg zwischen die Kugel und ihren Sitz fanden, nicht nachteilig beeinflußt wird. So wurde gefunden, daß eine für Kugelschreiber an sich bekannte, aus einem Metalloxyd, z. B. dem als Korund bekannten Aluminium- oxyd oder aus der als Saphir bekannten einkristallinen Form hergestellte Kugel gute Ergebnisse, erzielt, wenn diese harte Kugel zusammen mit dem beschriebenen Kugelsitz verwendet wird. Gleich gute Ergebnisse wurden mit anderen bei Kugelschreibern an sich ebenfalls bekannten Kugeln erhalten, wie Rubin, Spinell und Quarz; das gleiche gilt für Kugeln aus Smaragd und Wolframkarbid. Es wurde weiter festgestellt, daß man bessere Ergebnisse erhält, wenn eine aus den oben aufgezählten Stoffen hergestellte ao Kugel in an sich bekannter Weise auf ihrer Oberfläche viele kleine Grübchen oder Vertiefungen aufweist und die zwischen den Vertiefungen befindlichen Felder geformt und poliert sind, so daß, mit Ausnahme dieser kleinen Grübchen, eine einwandfreie Kugelfläche entsteht. Die Kugel wird in ungefährer Größe durch Sintern hergestellt, dann geschliffen und die verbleibenden Felder auf Kugeln gewünschter Abmessungen poliert. Dadurch wird eine sehr hohe Gleichmäßigkeit in der Form der Kugeln erzielt. Günstigere Ergebnisse werden erhalten, wenn die zwischen den Vertiefungen liegenden Felderflächen erfindungsgemäß ungefähr 10% der Gesamtoberfläche der Kugel ausmachten. Die Größe der Kugel wird vorteilhaft so gewählt, daß in an sich bekannter Weise ein außerordentlich geringer Abstand zwischen der Oberfläche der Kugel und der am vorderen Ende der Längskanäle 38 anschließenden Ringfläche 48 des Kugelsitzes besteht, sobald die Kugel in dem Kugelsitz liegt. Vorzugsweise ist der Abstand von der Außenkante dieser Ringfläche 48 sehr gering und steigt von einer kleineren Abmessung an der Innenkante des Sitzes an. Es ist natürlich ein Abstand an allen Abschnitten des Sitzes vorhanden. Der Abstand zwischen Kugel und Sitz ist am äußersten vorderen Ende des Sitzes etwas größer als der Abstand an der Ringfläche 48, und der Abstand an der Haltelippe 16^s ist genau so groß oder größer als der Abstand an der Ringfläche 48. Die Lage und Ausgestaltung der einzelnen Abschnitte der Sitzflächen wird weiter unten noch näher beschrieben. Es ist bereits vorgeschlagen worden, mit Vertiefungen versehene Metallkugeln zu verwenden. Dies war jedoch unpraktisch, da sich die zwischen den Vertiefungen vorhandenen Felder sehr schnell abnutzten und die Fläche vergrößerten.

Die aus dem vorgenannten Glasmaterial bestehende Lagerbüchse 25 kann aus einem Glasrohrzuschnitt (nicht dargestellt) hergestellt werden. Die Kugelfassung, die Zuführbohrung und die Kanäle lassen sich durch eine "Reihe von Formvorgängen herstellen, die dem Fachmann bekannt sind. Es wurde gefunden, daß ein Kugelsitz, der aus dem vorgenannten Glasmaterial hergestellt ist, viele Vorteile gegenüber Sitzen aus anderen Stoffen, z. B. aus Metall, hat. Der erfindungsgemäße Kugelsitz hat sehr gute Verschleißfestigkeit, so daß der Kugelschreiber eine lange Verwendungsdauer besitzt. Der Kugelsitz verformt sich nicht beim Schreiben unter dem Druck der Kugel. Der Kugelsitz kann leicht durch einen verhältnismäßig einfachen und billigen Formvorgang hergestellt werden, wobei der vorgenannte niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient des Glasmaterials ein genaues Formen ermöglicht, Außerdem entspricht der Wärmeausdehnungskoeffizient des Kugelsitzes etwa dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Kugel, so daß der Kugelsitz teilweise durch die Kugel selbst geformt werden kann. Das zur Herstellung des Kugelsitzes dienende Glasmaterial wird durch die verwendeten Tintensorten, insbesondere aber bei verhältnismäßig dünnflüssigen Tinten, leicht genäßt.

Die Kugelfassung 37 hat eine kugelförmige Sitzfläche 44 mit einer öffnung 40 in Form eines abgestumpften Dreiecks (Fig. 4), das an den abgestumpften Ecken durch drei teilringförmige Kanten

41 und an den Seiten durch drei konvexe Kanten 43 begrenzt wird, die die gegenüberstehenden Enden der Kanten 41 schneiden. Die drei Kanten 41 sind in gleichem. Abstand auf dem Umfang verteilt und liegen konzentrisch um die Kugelfassung 37 herum, so daß zwischen der öffnung 40 und der größten Umfangs-* kante 42 der Kugelfassung 37 eine geschlossene Fläche vorhanden ist. Die öffnung 40 kann dadurch hergestellt werden, daß drei Seitenkanäle 38 durch die Kugelfassung 37 hindurch in die Lagerbüchse 25 eingearbeitet sind, so daß die Seitenkanäle 38 ziemlich weit in die Lagerbuchse 25 hinein koaxial zur Bohrung 33 und zu der eine Verlängerung derselben bildenden kleineren Bohrung 36 verlaufen. Auf diese Weise besteht über ihre gesamte Länge eine Verbindung mit der kleineren Bohrung 36. Die auf der Kugelfassung 37 verbleibende Oberfläche setzt sich also zusammen aus der zwischen den Kanten 41 und der öffnung 40 und der Umfangskante 42 der Kugelfassung 37 vorhandenen Umfangsfläche und aus den in Fortsetzung dieser Umf angsfläche liegenden Flächen der drei gleich weit in Abstand voneinander stehenden einwärts vorspringenden Kugelsitze 44.

In der zwischen der Umf angskante 42 der Kugelfassung 37 und den Kanten 41 der öffnung 40 liegenden Fläche ist in an sich bekannter Weise eine in Umfangsrichtung verlaufende zusammenhängende Ringnut 45 gleichförmigen Querschnitts vorgesehen, die als Tinten- oder Luftleiter oder als Fangnut für Luft, Fasern, Papierleim und andere Fremdstoffe dient, die von der Kugel 13 während des Schreibens erfaßt werden. Die von den Kanten 50 bzw. 51 begrenzte Ringnut 45 wird vorzugsweise durch einen radial einspringenden Wandabschnitt 46 gleichförmiger Breite und einen zylindrischen Wandabschnitt 47 gebildet, der nach vorn und im wesentlichen koaxial mit der Achse der Kugelfassung 37 verläuft. Der Wandabschnitt 47 liegt daher unter einem spitzen Winkel zur Oberfläche der in der Kugelfassung 37 befindlichen Kugel 13. Die Ringnut 45 teilt die zwischen den Kanten 41 der öffnung 40 und der Umf angskante

42 liegende Fläche in zwei getrennte, in Umfangsrichtung ununterbrochene Flächen 48 und 49. Die Fläche 48 schließt sich an die Fläche der Sitze 44 an. Die Fläche 48 bildet außerdem eine ziemlich große Kugelzone mit einem Radius, der etwas größer ist als der Radius der Kugel 13. Diese Kugelzone wird nachstehend als »Meßringfläche« bezeichnet. An dieser Stelle sei erwähnt, daß eine Kugelzone derjenige Flächenabschnitt einer Kugel ist, der zwischen zwei die Kugel schneidenden parallelen Ebenen liegt. Die Fläche 49 kann ebenfalls eine ziemlich große Kugelzone sein, die konzentrisch zur Meßringfläche 48 liegt, aber einen etwas größeren Radius hat und viel breiter ist. Die Fläche 49 wird nachstehend als »Schaberring« bezeichnet. Die Arbeitsweise und der Zweck der

Meß ringfläche und des Schaberringes sowie der anderen bisher beschriebenen Teile der Sitzanordnung werden nachstehend ausführlich beschrieben.

Damit die Kugel eines Kugelschreibers genügend Tinte abgibt und eine voll ausgezogene, gleichmäßige Schreiblinie entsteht, muß bei der Drehung der Kugel ein ziemlich großer Abschnitt der Kugel in Berührung mit dem Tintenvorrat liegen. Wird jedoch die zur Kugel führende Zuführleitung über eine bestimmte Größe hinaus vergrößert, so wird die Gleichförmigkeit der Schreiblinie nicht verbessert, sondern die Kugel klebt, und es tritt ein übermäßiger Verschleiß des Sitzes in der Kugel ein. Die Ursache hierfür ist natürlich der erhöhte Berührungsdruck, der aus der Verkleidung der Lagerfläche herrührt. Besonders bei Verwendung von Tinten geringer Viskosität ist es erforderlich, den Flächendruck auf die Lagerflächen niedrig zu halten, damit ein stetiger Tintenfilm zwischen diesen Flächen vorhanden ist. Hierbei ist also eine verhältnismäßig große Lagerfläche erforderlich. Andererseits muß eine große ununterbrochene Umfangslinie der Zuführöffnung vorhanden sein, damit die Tinte auf die Oberfläche der Kugel gelangen kann. Diese Überlegungen werden besonders wichtig, wenn die erwähnte besondere Kugelart verwendet wird. Bemerkt sei, daß eine zum Abführen der Tinte auf die Kugel 13 dienende lange ununterbrochene Öffnungskante durch die Verbindung der gegenüberstehenden Kanten 41 der Zuführöffnungen mit Hilfe der konvexen Kanten 43 erzielt wird, während gleichzeitig eine verhältnismäßig große Kugeltragfläche durch die einwärts vorspringenden Sitze 44 geschaffen ist. Wird den Kanten 43 eine Krümmung gegeben, deren Radius gleich dem Radius der Kanten 41 ist, so ergibt sich eine Gesamtlänge der Kante, die gleich ist der Kante einer Zuführöffnung dieses Radius.

Bei der oben beschriebenen Ausführung können der Kugelsitz und die Kugel auf enge Toleranzen gearbeitet werden, um den freien Durchfluß von Tinte zu regeln. Bei Verwendung der beschriebenen Materialien werden diese Toleranzen für unbegrenzte Zeit aufrechterhalten, da bei diesen Stoffen praktisch kein Verschleiß erfolgt. Durch die erste Maßnahme werden nur sehr kleine Teilchen mittels der Kugel an dem Schaberring 49 vorbeigeführt. Die Teilchen, die an dem Schaber ring 49 vorbeigehen, werden durch die härteren Oberflächen der Kugel 13 und des Schaberringes 49 zermahlen und werden in der Ringnut 45 aufgefangen. Die Teilchen werden längs der Ringnut 45 geführt und dann mit der an der austretenden Oberfläche der Kugel 13 befindlichen Tinte gemischt, so daß sie aus der Kugelfassung 37 heraustreten und mit der Tinte wieder auf das Schreibpapier gelangen. Da sowohl der Kugelsitz als auch die Kugel aus praktisch nicht dehnbaren Stoffen sind, tritt kein Verschleiß zwischen der Kugelfläche und der Kugelfassung auf, da diese Teilchen nicht in diesen Flächen eingebettet werden können.

Es wurde bereits erwähnt, daß zwischen der Meßringfläche 48 und der Kugel 13 ein sehr geringer Abstand vorhanden ist, wenn Tinten verwendet werden, die eine Viskosität im Bereich der Viskosität von gewöhnlichen Füllfederhaltertinten haben. Infolge dieses Abstandes wird die gewünschte Tintenmenge durch die Kugel 13 nach außen gefördert, so daß sich eine gleichmäßige, voll ausgezogene Schreiblinie auf dem Schreibpapier ergibt. Der Abstand ist jedoch so klein, daß nur die kleinsten Teilchen von an der Schreibfläche der Kugel anhaftenden Fremdstoffen in den Zwischenraum eintreten können. Die Ringnut 45 bildet hierbei eine Fangnut für die Fremdstoffe und auch für Luft. Die Ringnut 45 führt diese Stoffe zu der austretenden Fläche der Kugel 13, so daß die Fremdstoffe nicht in dem Kugelsitz verbleiben, sondern aus dem Kugelsitz herausgetragen werden. Es wird natürlich eine gewisse Tintenmenge in der Ringnut 45 aufgefangen. Die Oberfläche des Schaberringes 49, die wesentlich breiter ist als die Oberfläche des Meßringes 48, die aber einen etwas größeren Zwischenraum von der Kugel 13 hat, vergleichmäßigt oder glättet jede ungleichförmige Tintenverteilung an der austretenden Oberfläche der Kugel 13. Der Abstand des Schaberringes 49 ist jedoch immer noch sehr klein und läßt nur die kleinsten Teilchen von Fremdstoffen, die durch die eintretende Kugeloberfläche eingeführt werden, in die Ringnut 45 eintreten.

Wie bekannt, wird nur ein Teil der Tinte, die durch die austretende Oberfläche der Kugel 13 mitgenommen wird, auf die Schreibfläche übertragen. Die eintretende Oberfläche bleibt daher durch die Tinte gefeuchtet, so daß die Neigung, Luftbläschen mitzunehmen, wesentlich herabgesetzt wird. Diese Neigung besteht, sobald die Kugel durch die Berührung mit dem Papier vollständig getrocknet wurde, wie es der Fall bei den üblichen Kugelschreibern ist. Luftbläschen, die von der eintretenden Oberfläche der Kugel 13 mitgenommen werden, werden durch die Ringnut 45 aufgefangen und werden zur austretenden Oberfläche der Kugel 13 geleitet. Der zwischen der zylindrischen Wand 47 der Ringnut 45 und der Oberfläche der Kugel 13 bestehende kleine Winkel nimmt die zwischen den Flächen bestehenden Luftbläschen ab, die dann durch die Ringnut 45 zu der austretenden Oberfläche der Kugel 13 geleitet werden, sich in die Oberfläche der Kugel 13 einlagern und mit der Kugel 13 nach außen treten. Dieser Teil kann daher als Luftaustrittsabschnitt der Ringnut 45 bezeichnet werden. Andererseits treffen die Luftbläschen, die durch die eintretende Oberfläche der Kugel 13 an der Haltelippe 16^a und dem Schaberring 49 vorbeigeführt werden, auf den radial einspringenden Wandabschnitt 46 der Ringnut 45, der sich von der Oberfläche der Kugel 13 ungefähr im rechten Winkel erstreckt. Die Luftbläschen werden also von der Oberfläche der Kugel 13 abgezogen und aufwärts durch die Ringnut 45 sowie zu beiden Seiten dieser Stelle geleitet. Diese Stelle kann daher als Luftauffang- oder Luftabzugsabschnitt der Ringnut 45 bezeichnet werden. Es tritt also keine Luft in den eigentlichen Kugelsitz ein. Die Tintenzuführung wird nicht gestört, und es entstehen keine Unterbrechungen oder Unregelmäßigkeiten in der Tintenzuführung.

Die Kapillarwirkung ist so kräftig, daß die· Tinte sich sehr schnell bewegt, und zwar tatsächlich schneller als die eintretende Oberfläche der Kugel 13. Infolge des engen Kapillarraumes zwischen der Kugel 13 und der Meß ringfläche 48 wird außerdem Tinte durch Kapillarwirkung aus der Kugelfassung 37 in die Ringnut 45 sogar an der Seite der Kugelfassung 37 gezogen, die nahe der eintretenden Fläche der Kugel 13 liegt. Es wird daher eine Tintenabdichtung urn die* gesamte Umfangsfläche des Raumes, der zwischen detf Meßringfläche 48 und der Kugel 13 liegt, aufrecht-' erhalten, so daß ein Luftzutritt zu der hinter der Kugel 13 liegenden Kugelfassung 37 verhindert wird.

Da die Kante 50 der Ringnut 45 eine größere Umfangsabmessung hat als deren Kante 51, wird eine größere Tintenmenge aus der Ringnut 45 durch die austretende Oberfläche der Kugel 13 abgeführt, als in

die Ringnut 45 eintritt. Infolgedessen besteht die Neigung, einen Luftunterdruck in der Ringnut 45 zu schaffen, der bestrebt ist, Tinte einzusaugen, so daß eine weitere Sicherung gegen den Eintritt von Luft in die hinter der Kugel 13 befindliche Kugelfassung 37 besteht.

Im Gegensatz zu den Stoffen, die für die Kugel und den Kugelsitz üblicher Kugelschreiber für gewöhnlich verwendet werden, sind die erfindungsgemäß verwendeten Materialien fest gegen Korrosion oder gegen andere schädliche Wirkung, die durch die in vielen Tintensorten befindlichen Säure- oder Alkalistoffe entstehen. Es kann also fast jede Tintensorte verwendet werden. Der Kugelsitz verformt sich auch nicht unter dem Druck der Kugel, wie dies bei Kugelsitzen bekannter Kugelschreiber der Fall ist.

Wird ein Kugelschreiber der in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Art verwendet, so fließt Tinte von dem Tintenspeicher 11 auf die Oberfläche der Kugel 13 durch den Tintenzuführkanal, der aus der Bohrung 32 im Schaft 31 des Halters 26 und aus den gleichgerichteten Bohrungen 33 und 36 der Lagerbüchse 25 besteht, zu der in der Kugelfassung 37 vorhandenen Öffnung 40. Die Meß ringfläche 48 sorgt dafür, daß ein Tintenfilm gleichförmiger vorbestimmter Dicke durch die Kugel 13 an der Meßringfläche 48 vorbeigeführt wird. Die genaue Wirkung der Kugel 13 und des Kugelsitzes beim Aufbringen der Tinte auf die Kugel 13 ist zwar nicht bekannt, doch besteht Grund zu der Annahme, daß die Tinte auf die Felder der Kugelflächen an der Meßringfläche 48 aufgedrückt wird. Beim Vorbeigang des austretenden Oberflächenabschnittes der Kugel 13 am Schaberring 49 wird der auf der Kugeloberfläche befindliche Tintenfilm geglättet und vergleichmäßigt, so daß alle Unregelmäßigkeiten in der Dicke des Films ausgeglichen werden. Die Tinte, die aus der Kugelfassung 37 durch die Kugel 13 herausgefördert ist, wird auf das Papier von den mit dem Papier in Berührung kommenden Abschnitten der Kugel 13 in der üblichen Weise aufgetragen. Beim Weiterdrehen der Kugel 13 werden diese Abschnitte der Kugeloberfläche zurück in die Kugelfassung 37 geführt. Luft, die in die Kugelfassung 37 durch die Oberflächenabschnitte der Kugel 13 mitgenommen wird, fängt sich in der Ringnut 45 und strömt um die Ringnut 45 herum, so daß sie schließlich durch die austretenden Flächen der Kugel 13 aus der Kugelfassung 37 herausgeführt wird. Das Vorhandensein der luftfangenden Ringnut 45 und die eigenartige Form dieser Nut verhindert also, daß die Luft in die Zuführkanäle eintritt und den Zusammenhang der aus dem Tintenspeicher 11 zur Kugel 13 fließenden Tintensäule unterbricht. Ebenso werden alle Fremdstoffteilchen, die durch die umlaufende Kugel 13 aufgenommen und durch die eintretenden Oberflächenabschnitte der Kugel 13 an dem Schaberring 49 vorbeigeführt werden, in der Ringnut 45 gefangen und schließlich aus der Kugelfassung 37 durch die austretenden Oberflächenabschnitte der Kugel 13 herausgeführt, so daß sie nicht in die Hauptlagerstellen des Kugelsitzes eindringen. Die vertiefte Kugel verhütet das sogenannte »Klumpen«, d. h. das Anhäufen von Tinte an der Haltelippe 16° des Kugelsitzes, weil sich Tinte zwischen den eintretenden Oberflächen der Kugel 13 und den angrenzenden Oberflächen des Kugelsitzes ansammelt. Bei dem erfindungsgemäßen Kugelschreiber führt die mit Vertiefungen versehene Kugel 13 die nicht verwendete Tinte in den Kugelsitz zurück, so daß wenig oder gar keine Tinte von den eintretenden Oberflächen der Kugel 13 abgehoben wird. Es wurde bereits ausgeführt, daß eine größere Umfangskante oder Berührungskante eine größere Menge Tinte in die Oberfläche der Kugel 13 einbringt als eine kurze Berührungskante. Die Umfangskante 42 ist größer als die Berührungskante der Öffnung 40, die aus den Kanten 41 und 43 besteht. Bei dem Umlauf der Kugel 13 in ihrem Sitz bringt daher die Umfangskante 42 eine größere Tintenrnenge in die eintretende Oberfläche der Kugel 13, als durch die Kante der Öffnung 40 in die austretende Oberfläche gebracht wird. Jede Tintenmenge, die sich sonst als »Klumpen« auf der Haltelippe 16^a der Kugelschreiberspitze 12 sammeln würde, wird also in die Fläche der Kugel 13 gebracht und in den Sitz zurückgeführt. Der Umstand, daß die auf die Umfangskante 42 treffende Tinte in den Kugelschreiber schneller zurückgeführt wird als die gegen die Kanten 41, 43 treffende Tinte, wurde dadurch bewiesen, daß die Kugelschreiberspitze in eine Tintenmenge eingetaucht und die Kugel in Umlauf gesetzt wurde, wobei die Tinte in den Zuführkanal und in den Tintenspeicher 11 steigt. Die genaue Abmessung und die Einstellung des Spiegels der Tinte auf der Kugel 13 sowie die steile Endwand des Endstückes 15 verhüten auch diese »Klumpen«. Die verhältnismäßig niedrige Viskosität der in dem Kugelschreiber nach Fig. 3 und 4 verwendeten Tinte verhütet ebenfalls einen solchen Vorgang.

Die dargestellte Ausführung der Kugelschreiberspitze läßt sich gut verwenden bei dünnflüssigen Tinten einer Viskosität von 40 cP oder niedriger.

Es wurde gefunden, daß eine stärkere Schrift erzeugt wird, wenn die Breite der Meßringfläche 48 vermindert wird. Umgekehrt wird eine hellere Schrift erhalten, wenn die Meßringfläche 48 breiter gemacht wird. In den Fig. 5 und 6 ist eine abgeänderte Ausführungsform gezeigt, in der die Meßringfläche 48 und die Ringnut 45 weggelassen sind, um einen Kugelschreiber für eine kräftigere Schrift zu bilden. Gleiche Teile dieser abgeänderten Ausführung haben die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Teile in den Fig. 3 und 4. Wie bei der ersten Ausführung sind in der Lagerbüchse 59 Kanäle 38 vorgesehen, die mit der Kugelfläche der Kugelfassung 60 in Verbindung stehen und eine stumpfdreieckige Öffnung 61 bilden, die die gleiche Form wie die in Fig. 4 gezeigte Öffnung 40 hat und ebenfalls an den abgestumpften Ecken drei in Umfangsrichtung in gleichem Abstand voneinander stehende Kanten 62 aufweist, die durch die konvexen Seitenkanten 63 des Dreiecks miteinander verbunden sind. Die Kugelzone, die zwischen der größten Umfangskante 64 der Kugelfassung 60 und dem Kreis liegt, in welchem die Kanten 62 der Öffnung 61 sich befinden, ist etwas breiter als die Meßringfläche 48, aber schmaler als der Schaberring 49 der erstbeschriebenen Ausführung, sobald eine Tinte niederer Viskosität, z. B. eine übliche Füllfederhaltertinte, benutzt wird. Der Abstand zwischen der Kugel 13 und dieser Fläche soll sehr gering sein.

An Stelle einer abgesetzten Bohrung, wie sie durch die in den Fig. 2 bis 4 dargestellte kleinere Bohrung 36 gebildet ist, wird in dieser Ausführungsform ein dreieckiger Kanal verwendet, der durch die Kugelfassung 59 hindurchgeht.

Wenn für die Kugel und den Kugelsitz die obenerwähnten Materialien verwendet werden, sind Teilchen, die in die Kugellagerfläche eintreten, nicht von solcher Härte, daß sie irgendeine Beschädigung verursachen, sondern werden zwischen den harten Oberflächen der Kugel und des Kugelsitzes zermahlen. Wird bei dieser Ausführungsform eine verhältnis-

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mäßig dicke pastenförmige Tinte verwendet, so können sich Luftbläschen nicht in solchen Mengen zusammenschließen, daß Luftzellen entstehen, die die Schreibwirkung stören. Es ergeben sich kräftigere Schriftlinien, da die Umfangskanten 63, 62 länger sind als die Kanten 41, 43.

Die in den Fig. 2 bis 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung mit verhältnismäßig dicken pastenförmigen Tinten. Diese Ausführungsform kann jedoch auch bei dünnflüssigen Tinten verwendet werden, vorausgesetzt, daß genügend Druck auf die Tinte zur Einwirkung gebracht wird, so daß sich keine Luftbläschen innerhalb der Fassung bilden, und daß eine genügende Zuführung erfolgt, um die Luftzuführung zu sperren. Ein solcher Druck wird auf die in dem Kugelschreiber befindliche Tinte in beliebiger, bekannter Weise ausgeübt.

Claims (13)

PatentanspbOche·

1. Kugelschreiber mit einem Tintenspeicher, einer aus Glasmaterial bestehenden Kugelfassung mit einem becherförmigen Kugelsitzteil sowie einem Tintenzuführkanal, der mit dem Tintenspeicher und einer in dem Fuß der Kugelfassung befindlichen Öffnung verbunden ist, und mit einer in der Fassung befindlichen Kugel, die von einem kegelförmigen Abschnitt der Kugelschreiberspitze gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasmaterial der Kugelfassung (25, 59) einen Wärmedehnungskoeffizienten von etwa 32 · 1O^-7 und eine Härte zwischen 5 und 7 auf der Härteskala von Mohs aufweist und die Kugel (13) in an sich bekannter Weise aus einem kristallinischen Material besteht, wobei das kristallinische Material" der Kugel (13) härter als das Glasmaterial der Kugelfassung (25, 59) ist und etwa den gleichen Wärmedehnungskoeffizienten wie dieses hat.

2. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallinische Material der Kugel in an sich bekannter Weise aus Korund besteht.

3. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallinische Material der Kugel in an sich bekannter Weise aus Saphir besteht.

4. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallinische Material der Kugel in an sich bekannter Weise aus Rubin besteht.

5. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallinische Material der Kugel in an sich bekannter Weise aus Spinell besteht.

6. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallinische Material der Kugel in an sich bekannter Weise aus Quarz besteht.

7. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallinische Material der Kugel aus Smaragd besteht.

8. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristallinische Material der Kugel aus Wolframkarbid besteht.

9. Kugelschreiber nach Anspruch 1, bei dem mit der die Tinte zuführenden axialen Bohrung im Vorderende der Kugelfassung Seitenkanäle in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise an die Seitenkanäle (38) nach vorn hin eine das Vorderende der öffnung (61) der Kugelfassung (59) bildende ununterbrochene Kugelflächenzone (60) anschließt, die rückwärts des größten Umf anges der in der Kugelfassung (59) befindlichen Kugel (13) liegt.

10. Kugelschreiber nach Anspruch 1 mit einer zwischen zwei in Umfangsrichtung ununterbrochen verlaufenden Kugelflächenzonen in der Vorderöffnung der Kugelfassung befindlichen ununterbrochenen Ringnut gleichförmigen Querschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Ringnut (45j nach vorn anschließende Kugelflächenzone (49) rückwärts des größten Umfanges der in der Kugelfassung (25) befindlichen Kugel (13) liegt.

11. Kugelschreiber nach Anspruch 1, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelsitzfläche der Kugelfassung (25, 59) dreieckförmig von je drei im Wechsel angeordneten konzentrisch liegenden Kanten (41, 62) der Seitenkanäle (38) und die Kugeln (13) haltenden konvexen Kanten (43, 63) begrenzt ist.

12. Kugelschreiber nach Anspruch 1, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelflächenzone (48, 49, 60) einen solchen Radius hat, daß an ihrer Vorderkante zwischen der Kugel (13) und der Kugelflächenzone (48, 49, 60) in an sich bekannter Weise ein ganz geringer Abstand vorhanden ist.

13. Kugelschreiber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Kugel (13) in an sich bekannter Weise kleine Vertiefungen hat, wobei die Gesamtfläche der zwischen den Vertiefungen befindlichen Felder etwa 10%> der Gesamtfläche der Kugel (13) beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 804 769, 825 967, 909,828 209;

schweizerische Patentschriften Nr. 250 921,
261403, 263 304, 271142;

französische Patentschriften Nr. 800 851, 841306, 473, 935 742, 945 809, 945 810, 963 735;

belgische Patentschrift Nr. 498 017;

britische Patentschrift Nr. 660 784;

USA.-Patentschrift Nr. 2 536 124.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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