WO2014044596A2 - Instrument d'ecriture - Google Patents

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WO2014044596A2
WO2014044596A2 PCT/EP2013/068927 EP2013068927W WO2014044596A2 WO 2014044596 A2 WO2014044596 A2 WO 2014044596A2 EP 2013068927 W EP2013068927 W EP 2013068927W WO 2014044596 A2 WO2014044596 A2 WO 2014044596A2
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cap
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preform
dies
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PCT/EP2013/068927
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Michel Willemin
Nakis Karapatis
Jean-Claude Martin
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Swatch Group Research and Development SA
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    • B43K8/024—Pens with writing-points other than nibs or balls with writing-points comprising fibres, felt, or similar porous or capillary material with writing-points comprising felt

Definitions

  • the present invention relates to a writing instrument comprising a body extending longitudinally along a central axis and a clip extending substantially parallel to the central axis attached to at least a portion of the body to a free end.
  • writing instruments consist of a body that extends longitudinally along a central axis C between a front end and a rear end.
  • the front end has an opening through which a writing tip, not visible since retracted, can come out.
  • the writing instrument has a push button that actuates an exit / retracting mechanism of the tip.
  • the body can be made by two pieces, a conical nose and a barrel to which the conical nose is fixed.
  • This writing instrument is also provided with a clip used for the user to hang the writing instrument to a shirt pocket for example.
  • This clip consists of an arm provided, at a first end, with a free protuberance to be in contact with the body of the writing instrument and, at a second end, attachment means for fixing said clip to the body. of the writing instrument.
  • These attachment means may be a clip system that is to say that the clip system is inserted into a hole of the body to fix said clip.
  • the attachment means may also be under the form of an unclosed ring surrounding the body of the writing instrument.
  • a first disadvantage is that this type of writing instrument is unattractive and fragile. Indeed, the fact that the staple is an insert causes risks of tearing said staple during handling.
  • a disadvantage of this configuration is that it requires a manufacturing process in which the body and the staple are each made on their side. An additional assembly step is then provided to equip each writing instrument with a staple.
  • the material in which the staple is made is any metal.
  • Each material is characterized by its Young's modulus E also called modulus of elasticity (generally expressed in GPa), characterizing its resistance to deformation.
  • each material is also characterized by its elastic limit o e (generally expressed in GPa) which represents the stress beyond which the material deforms plastically.
  • crystalline materials as used in the prior art for example, Cu-Be alloy, whose Young E modulus was 130 GPa and having a yield strength o e typically equal to 1 GPa, gives a low e / E ratio, that is to say of the order of 0.007.
  • These crystalline alloy parts have, therefore, limited elastic deformation. In the case of a writing instrument clip, it is found that the user tends to frequently manipulate this clip and the latter eventually deforms or even break.
  • the use of crystalline precious metals for the manufacture of such a staple is not conceivable given the insufficient mechanical characteristics of these metals.
  • these precious metals have in particular a low elastic limit, of the order of 0.5 GPa for alloys of Au, Pt, Pd and Ag, against about 1 GPa for crystalline alloys conventionally used.
  • a ratio o e / E of about 0.004.
  • a high ratio e / E is necessary for the realization of such a staple as explained above. Therefore, those skilled in the art are not encouraged to use these precious metals for making such a staple.
  • the invention relates to a writing instrument that overcomes the aforementioned drawbacks of the prior art by providing a writing instrument made in one piece of at least partially amorphous material.
  • the invention relates to a writing instrument comprising
  • a body extending longitudinally along a central axis
  • an elastic element attached to at least a part of the body; characterized in that the elastic member and said at least a portion of the body are of material and are made of at least partially amorphous metal alloy.
  • the metal alloy comprises at least one element which is of the precious type, included in the list comprising gold, platinum, palladium, rhenium, ruthenium, rhodium, silver , iridium or osmium.
  • the clip and said at least part of the body are made of totally amorphous material.
  • said material is free of cobalt, beryllium or nickel.
  • said elastic member is a clip extending substantially parallel to the central axis from a first end attached to at least a portion of the body to a free end.
  • said elastic element is a spring comprising at least one element extending substantially radially towards the central axis within said at least part of the body.
  • said body comprises at a front end an opening through which a writing tip can exit.
  • said body comprises at a front end a conical nose fixed to said body and comprising an opening through which a writing tip can exit.
  • said body further comprises complementary members directly embedded in said body during a casting or hot forming operation.
  • the invention also relates to a method of producing a writing instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the body is made by the following steps:
  • the dies or the mold comprise surface states so as to replicate them directly during the casting or hot forming operation.
  • precious metals in amorphous form have a high ratio e / E allowing the production of parts such as the clip or the spring according to the present invention.
  • a first advantage of the present invention is that it has more interesting elastic characteristics. Indeed, in the case of an amorphous material, the ratio o e / E is increased by raising the elastic limit o e . Thus, the material sees the stress, beyond which it does not return to its original shape, increase. This improvement of the ratio o e / E then allows a larger deformation. This makes it possible to optimize the dimensions of the clip according to whether one wishes to increase the measurement range of the clip or to reduce the size of said clip for an equivalent measuring range. Similarly for the spring, the restoring force can be adjusted by changing the dimensions of said spring.
  • amorphous materials have the particular characteristic of softening while remaining amorphous in a given temperature range [Tx - Tg] specific to each alloy (with Tx: crystallization temperature and Tg: glass transition temperature). It is thus possible to shape them under a relatively low stress and at a low temperature. This makes it possible to reproduce very precisely fine geometries because the viscosity of the alloy decreases sharply and the latter thus marries all the details of the mold.
  • the present invention also relates to a protection element of a writing tip of a writing instrument according to the invention comprising a cap extending longitudinally along a central axis and arranged to fit on the body of said instrument, and a clip extending substantially parallel to the central axis from a first end attached to the cap to a free end characterized in that that the clip and said cap are made of material and are made of at least partially amorphous metal alloy.
  • the metal alloy comprises at least one element which is of the precious type, included in the list comprising gold, platinum, palladium, rhenium, ruthenium, rhodium, silver , iridium or osmium.
  • said clip and said cap are made of totally amorphous material.
  • said material is free of cobalt, beryllium or nickel.
  • said cap further comprises complementary members directly embedded in said body during a casting or hot forming operation.
  • the dies or the mold comprise surface states so as to replicate them directly during the casting or hot forming operation.
  • FIG. 1 schematically shows a longitudinal sectional view of a writing instrument according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 schematically shows a side view of a writing instrument according to the present invention.
  • FIG. 2a schematically shows a radial sectional view of a writing instrument according to the present invention
  • FIG. 3 schematically shows a side view of a writing instrument according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS 1 and 2 show a sectional view of a writing instrument 1 according to a first embodiment.
  • This writing instrument 1 comprises a body 2 which extends longitudinally along a central axis C between a front end 3 and a rear end 4.
  • the front end has an opening 5 through which a writing tip 6, which is not visible since retracted, can come out.
  • This writing tip 6 may be a pencil or a pen or ballpoint or a felt tip disposed at the end of a refill (not shown) extending longitudinally in the body 2.
  • the writing instrument has a push button 7 which can actuate a mechanism, not shown, output / retraction of the tip.
  • This writing instrument is also provided with an elastic element 10 such as a clip 8 used so that the user can hook the writing instrument for example to a shirt pocket.
  • This clip 8 consists of an arm 81 provided at a first end 82 with a protuberance 83 to be in contact with the body of the writing instrument. This clip is fixed, by a second end 84, to the body 2 of the writing instrument.
  • the body 2 can be made by two parts, a conical nose 9 and a barrel to which the conical nose is fixed. It can also be made in three parts, a first part at which the clip is fixed, a second part for gripping said instrument and a third part which is the conical nose attached to the second part. These three parts thus form said body 2.
  • At least the first part of the body 2 and the clip 8 are made of material and are made of a totally amorphous or partially amorphous material.
  • metal glasses are used, that is to say amorphous metal alloys.
  • This configuration of having at least the first part of the body 2 and the clip 8 monoblock offers a more solid and better quality.
  • the advantage, in terms of deformation of these amorphous metal alloys, comes from the fact that during their manufacture, the atoms of this amorphous material do not arrange according to a particular structure as is the case for materials crystalline.
  • the elastic limit, e o is different.
  • the amorphous material is differentiated by an elastic limit or ea higher than that of the crystalline material of a ratio substantially equal to two. This allows the amorphous material to undergo a greater stress before reaching the elastic limit o e, the thus supported constraint being four to eight times greater than that supported by a crystalline equivalent material.
  • this configuration makes it possible to improve the reliability of the staple 8 on the writing instrument.
  • the elastic limit o ea is higher which makes the plastic region more distant and therefore reduces the risk of plastically deforming the clip 8 when the user manipulates the writing instrument.
  • a staple 8 amorphous material also allows for the same constraint, the optimization of its dimensioning to withstand the same constraints.
  • the dimensions of the clip 8, such as the thickness modify its deformation.
  • the stress that can be applied to the clip 8, without plastic deformation increases. It then becomes possible to keep the same resistance to stress while reducing its thickness.
  • the clip 8 becomes, therefore, thinner and therefore less visible which can bring a plus in terms of aesthetics.
  • amorphous materials or amorphous metal alloys have the characteristic of being harder than their crystalline equivalents. As a result, the body 2 made of such materials will be harder and therefore more resistant.
  • the materials that are crystalline or amorphous often use alloys comprising allergenic elements.
  • such types of alloys include cobalt, beryllium or nickel.
  • variants of the invention can be made with alloys not containing these allergenic elements. It is also possible that allergenic elements are present but that they do not cause an allergenic reaction.
  • the at least first part of the body 2 and the clip 8 are made of noble material.
  • the noble materials such as gold or platinum are too soft to allow the realization of a staple 8 flexible and robust. But as soon as they come in the form of glass metallic, that is to say in the amorphous state, these precious metals are then endowed with characteristics such that their use becomes possible while proposing a precious and aesthetic aspect.
  • platinum 850 (Pt 850) and gold 750 (Au 750) are the precious metals that will be used for producing the assembly formed by said at least first part of body 2 and staple 8.
  • the amorphous metal alloys have an ease of shaping. Indeed, the amorphous metals have the particular characteristic of softening while remaining amorphous in a given temperature range (Tx - Tg) specific to each alloy. It is thus possible to shape them under a relatively low stress and a not too high temperature.
  • This process consists of hot forming an amorphous preform.
  • This preform is obtained by melting the metal elements constituting the amorphous alloy in an oven. This fusion is done under control with the aim of obtaining a contamination of the oxygen alloy as low as possible. Once these elements are melted, they are cast as a semi product, then cooled rapidly to maintain the amorphous state.
  • the hot forming is performed in order to obtain a final piece. This hot forming is performed by pressing in a temperature range between Tg and Tx for a determined time to maintain a structure or state totally or partially amorphous.
  • the different stages of definitive formatting are then: i. Heating the dies having the negative shape of the assembly formed of the at least first part of the body 2 and of the staple 8 to a chosen temperature,
  • This shaping mode makes it possible to reproduce fine geometries very precisely because the viscosity of the alloy decreases sharply, the latter thus matching all the details of the mold.
  • the advantage of this method is that there is no solidification shrinkage which makes it possible to have a more precise part, produced at a lower temperature than by injection.
  • this makes it possible to make at least a first part of the body 2 and the staple in one and the same step.
  • the fact of having at least the first part of the body 2 and the staple 8 coming from the material makes it possible to reduce the risks of tearing off the staple 8.
  • the writing instrument 1 comprises a protective element or cap 20 intended to be fixed on the body 2 and to protect the front end 3.
  • the tip of FIG. Writing 6 is arranged at this front end 3 and it is sometimes necessary to protect this writing tip, especially in the case of a pen or felt tip.
  • This cap 20 comprises a component extending longitudinally along the central axis (C). This component is arranged to fit on the body 2 of said instrument.
  • said protective element comprises a clip 80. This clip 80 extends substantially parallel to the central axis (C) from a first end attached to the component to a free end.
  • the clip 80 and said cap 20 are made of material and are made of at least partially amorphous metal alloy.
  • the variants described for the first embodiment are also possible for this second embodiment.
  • the body 2 may further comprise a return spring 1 1 of the writing-charging tip assembly as is visible to Figures 2 and 2a.
  • this spring 1 1 comes from material with the body 2 and can take the form of a perforated washer extending radially towards the center of the body 2 ensuring the spring effect as visible in Figure 2A showing a view of the spring 1 1 along the cutting axis A.
  • this washer may be replaced by a plurality of tongues extending radially towards the center of the body 2. A slight inclination may be present to ensure better operation.
  • the use of amorphous metal alloy makes it possible to obtain a spring which bears a higher stress, guaranteeing greater reliability.
  • This return spring 1 1 can also be made directly with the body 2 during a hot forming or casting operation. It will be understood that various modifications and / or improvements and / or combinations obvious to those skilled in the art can be made to the various embodiments of the invention set out above without departing from the scope of the invention defined by the appended claims.

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Description

INSTRUMENT D'ECRITURE
La présente invention concerne un instrument d'écriture comprenant un corps s'étendant longitudinalement selon un axe central et une agrafe s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe central fixée à au moins une partie du corps jusqu'à une extrémité libre.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE
Il est connu dans l'art antérieur des instruments d'écriture constitués d'un corps qui s'étend longitudinalement selon un axe central C entre une extrémité avant et une extrémité arrière . L'extrémité avant comporte une ouverture par laquelle une pointe d'écriture, non visible puisque rétractée, peut sortir. A l'extrémité arrière, l'instrument d'écriture présente un bouton poussoir qui actionne un mécanisme de sortie/rétractation de la pointe. Le corps peut être réalisé par deux pièces, un nez conique et un fût auquel le nez conique est fixé.
Cet instrument d'écriture est également muni d'une agrafe utilisée pour que l'utilisateur puisse accrocher l'instrument d'écriture à une poche de chemise par exemple. Cette agrafe consiste en un bras muni, à une première extrémité, d'une protubérance libre devant être en contact avec le corps de l'instrument d'écriture et, à une seconde extrémité, de moyens d'attache pour fixer ladite agrafe au corps de l'instrument d'écriture. Ces moyens d'attache peuvent être un système de clip c'est-à-dire que le système de clip vient s'insérer dans un orifice du corps pour fixer ladite agrafe. Les moyens d'attache peuvent également se présenter sous la forme d'une bague non fermée venant ceinturer le corps de l'instrument d'écriture.
Un premier inconvénient est que ce type d'instrument d'écriture est peu esthétique et fragile. En effet, le fait que l'agrafe soit une pièce rapportée entraîne des risques d'arrachage de ladite agrafe lors de manipulations.
De plus, un inconvénient de cette configuration est qu'elle nécessite un procédé de fabrication dans lequel le corps et l'agrafe sont réalisés chacun de leur côté. Une étape supplémentaire d'assemblage est alors prévue pour équiper chaque instrument d'écriture d'une agrafe.
Par ailleurs, le matériau dans lequel l'agrafe est réalisée est un métal quelconque. Chaque matériau se caractérise par son module d'Young E également appelé module d'élasticité (exprimé généralement en GPa), caractérisant sa résistance à la déformation. De plus, chaque matériau est aussi caractérisé par sa limite élastique oe (exprimée généralement en GPa) qui représente la contrainte au-delà de laquelle le matériau se déforme plastiquement. Ainsi, il est possible, pour une épaisseur donnée, de comparer les matériaux en établissant pour chacun le rapport de leur limite élastique sur leur module d'Young oe/E, ledit rapport étant représentatif de la déformation élastique de chaque matériau. Ainsi, plus ce rapport est élevé plus la déformation élastique du matériau est élevée. Or les matériaux cristallins tels qu'utilisés dans l'art antérieur, par exemple, l'alliage Cu-Be, dont le module d'Young E est égal à 130 GPa et ayant une limite d'élasticité oe valant typiquement 1 GPa, donne un rapport oe/E faible c'est-à-dire de l'ordre de 0,007. Ces pièces en alliage cristallin possèdent, par conséquent, une déformation élastique limitée. Dans le cas d'une agrafe d'instrument d'écriture, on constate que l'utilisateur a tendance à manipuler fréquemment cette agrafe et cette dernière finit par se déformer voire se casser. De même, l'utilisation de métaux précieux cristallins pour la fabrication d'une telle agrafe n'est pas envisageable compte tenu des caractéristiques mécaniques insuffisantes de ces métaux. En effet, ces métaux précieux présentent notamment une limite élastique faible, de l'ordre de 0.5 GPa pour les alliages d'Au, de Pt, de Pd et d'Ag, contre environ 1 GPa pour les alliages cristallins classiquement utilisés. Etant donné le module élastique de ces métaux précieux, qui est de l'ordre de 120 GPa, on arrive à un rapport oe/E d'environ 0.004. Or, un rapport oe/E élevé est nécessaire pour la réalisation d'une telle agrafe comme expliqué précédemment. Par conséquent, l'homme du métier n'est pas incité à utiliser ces métaux précieux pour la réalisation d'une telle agrafe.
Un autre inconvénient des instruments d'écriture existant est le ressort placé dans la partie inférieure du corps et qui fournit la force de rappel pour sortir/rétracter la pointe d'écriture. En effet, ce ressort est une pièce unique qui parfois s'échappe du corps de l'instrument d'écriture lors du remplacement de la pointe d'écriture, ce qui supprime une fonction de base de l'instrument d'écriture.
RESUME DE L'INVENTION
L'invention concerne un instrument d'écriture qui pallie les inconvénients susmentionnés de l'art antérieur en proposant un instrument d'écriture réalisé d'un seul tenant en matériau au moins partiellement amorphe.
A cet effet, l'invention concerne un instrument d'écriture comprenant
- un corps s'étendant longitudinalement selon un axe central;
- un élément élastique fixée à au moins une partie du corps; caractérisé en ce que l'élément élastique et ladite au moins une partie du corps viennent de matière et sont réalisés en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
Des modes de réalisation avantageux de cet instrument d'écriture font l'objet des revendications dépendantes.
Dans un premier mode de réalisation avantageux, l'alliage métallique comporte au moins un élément qui est du type précieux, compris dans la liste comportant l'or, le platine, le palladium, le rhénium, le ruthénium, le rhodium, l'argent, l'iridium ou l'osmium.
Dans un second mode de réalisation avantageux, l'agrafe et ladite au moins une partie du corps sont réalisées en matériau totalement amorphe.
Dans un troisième mode de réalisation avantageux, ledit matériau est exempt de Cobalt, de Béryllium ou de Nickel.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, ledit élément élastique est une agrafe s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe central depuis une première extrémité fixée à au moins une partie du corps jusqu'à une extrémité libre.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, ledit élément élastique est un ressort comportant au moins un élément s'étendant sensiblement radialement vers l'axe central à l'intérieur de ladite au moins une partie du corps.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, ledit corps comprend à une extrémité avant une ouverture par laquelle une pointe d'écriture peut sortir.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, ledit corps comprend à une extrémité avant un nez conique fixé audit corps et comprenant une ouverture par laquelle une pointe d'écriture peut sortir. Dans un autre mode de réalisation avantageux, ledit corps comprend en outre des organes complémentaires directement incrustés audit corps lors d'une opération de coulé ou de formage à chaud.
L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un instrument d'écriture selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps est réalisé par les étapes suivantes :
a) se munir du matériau constitutif du corps ;
b) réaliser ledit corps par coulée dudit matériau dans un moule ; c) refroidir l'ensemble de sorte à donner audit corps un état amorphe ; et
d) récupérer ledit corps.
Un autre procédé de réalisation d'un instrument d'écriture se caractérise en ce que le corps est réalisé par les étapes suivantes :
a) réaliser une préforme avec le dit matériau au moins partiellement amorphe;
b) chauffer les matrices entre la température de transition vitreuse Tg et la température de cristallisation Tx dudit matériau;
c) placer la préforme entre les matrices ; et
d) exercer une pression sur la préforme à l'aide des matrices pendant un temps prédéterminé afin de répliquer leur forme sur chacune des faces de la préforme,
e) refroidir ledit corps de sorte à conserver l'état au moins partiellement amorphe.
Avantageusement, les matrices ou le moule comprennent des états de surface de sorte à les répliquer directement lors de l'opération de coulé ou de formage à chaud. De façon surprenante, les métaux précieux sous forme amorphe présentent un rapport oe/E élevé permettant la réalisation de pièces comme l'agrafe ou le ressort selon la présente invention.
Un premier avantage de la présente invention est qu'elle possède des caractéristiques élastiques plus intéressantes. En effet, dans le cas d'un matériau amorphe, le rapport oe/E est augmenté par élévation de la limite élastique oe. Ainsi, le matériau voit donc la contrainte, au-delà de laquelle il ne reprend pas sa forme initiale, augmenter. Cette amélioration du rapport oe/E permet alors une déformation plus importante. Cela permet d'optimiser les dimensions de l'agrafe selon que l'on veuille augmenter la plage de mesure de l'agrafe ou alors réduire la taille de ladite agrafe pour une plage de mesure équivalente. De même pour le ressort, la force de rappel peut être ajustée en modifiant les dimensions dudit ressort.
Un autre avantage de ces matériaux amorphes est qu'ils ouvrent de nouvelles perspectives de mise en forme permettant l'élaboration de pièces aux formes compliquées avec une plus grande précision. En effet, les métaux amorphes ont la caractéristique particulière de se ramollir tout en restant amorphe dans un intervalle de température [Tx - Tg] donné propre à chaque alliage (avec Tx : température de cristallisation et Tg : température de transition vitreuse). Il est ainsi possible de les mettre en forme sous une contrainte relativement faible et à une température peu élevée. Cela permet alors de reproduire très précisément des géométries fines car la viscosité de l'alliage diminue fortement et ce dernier épouse ainsi tous les détails du moule.
La présente invention concerne également un élément de protection d'une pointe d'écriture d'un instrument d'écriture selon l'invention comprenant un capuchon s'étendant longitudinalement selon un axe central et agencé pour s'emboîter sur le corps dudit instrument, et une agrafe s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe central depuis une première extrémité fixée au capuchon jusqu'à une extrémité libre caractérisé en ce que l'agrafe et ledit capuchon viennent de matière et sont réalisés en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
Dans un premier mode de réalisation avantageux, l'alliage métallique comporte au moins un élément qui est du type précieux, compris dans la liste comportant l'or, le platine, le palladium, le rhénium, le ruthénium, le rhodium, l'argent, l'iridium ou l'osmium.
Dans un second mode de réalisation avantageux, ladite agrafe et ledit capuchon sont réalisés en matériau totalement amorphe.
Dans un troisième mode de réalisation avantageux, ledit matériau est exempt de Cobalt, de Béryllium ou de Nickel.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, ledit capuchon comprend en outre des organes complémentaires directement incrustés audit corps lors d'une opération de coulé ou de formage à chaud.
L'invention concerne aussi un procédé de réalisation d'un élément de protection d'une pointe d'écriture d'un instrument d'écriture qui se caractérise en ce que le capuchon est réalisé par les étapes suivantes :
a) se munir du matériau constitutif du capuchon;
b) réaliser ledit capuchon par coulée dudit matériau dans un moule ;
c) refroidir l'ensemble de sorte à donner audit capuchon un état amorphe ; et
d) récupérer ledit capuchon.
Le procédé de réalisation d'un élément de protection d'une pointe d'écriture d'un instrument d'écriture se caractérise aussi en ce que le capuchon est réalisé par les étapes suivantes :
a) réaliser une préforme avec ledit matériau au moins partiellement amorphe; b) chauffer les matrices entre la température de transition vitreuse Tg et la température de cristallisation Tx dudit matériau;
c) placer la préforme entre les matrices ; et
d) exercer une pression sur la préforme à l'aide des matrices pendant un temps prédéterminé afin de répliquer leur forme sur chacune des faces de la préforme,
e) refroidir ledit capuchon de sorte à conserver l'état au moins partiellement amorphe.
Avantageusement, les matrices ou le moule comprennent des états de surface de sorte à les répliquer directement lors de l'opération de coulée ou de formage à chaud.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, avantages et caractéristiques de l'instrument d'écriture selon la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée suivante d'au moins une forme de réalisation de l'invention donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente de manière schématique une vue en coupe longitudinale d'un instrument d'écriture selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
- la figure 2 représente de manière schématique une vue de côté d'un instrument d'écriture selon la présente invention ; et
- la figure 2a représente de manière schématique une vue en coupe radiale d'un instrument d'écriture selon la présente invention ; et - la figure 3 représente de manière schématique une vue de côté d'un instrument d'écriture selon un second mode de réalisation de la présente invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
Les figures 1 et 2 représentent une vue en coupe d'un instrument d'écriture 1 selon un premier mode de réalisation. Cet instrument d'écriture 1 comprend un corps 2 qui s'étend longitudinalement selon un axe central C entre une extrémité avant 3 et une extrémité arrière 4. L'extrémité avant comporte une ouverture 5 par laquelle une pointe d'écriture 6, non visible puisque rétractée, peut sortir. Cette pointe d'écriture 6 peut être une pointe à mine ou une pointe à plume ou à bille ou un feutre disposée à l'extrémité d'une recharge (non représentée) s'étendant longitudinalement dans le corps 2. A l'extrémité arrière 4, l'instrument d'écriture présente un bouton poussoir 7 qui peut actionner un mécanisme, non représenté, de sortie/rétractation de la pointe.
Cet instrument d'écriture est également muni d'un élément élastique 10 telle une agrafe 8 utilisée pour que l'utilisateur puisse accrocher l'instrument d'écriture par exemple à une poche de chemise. Cette agrafe 8 consiste en un bras 81 muni à une première extrémité 82 d'une protubérance 83 devant être en contact avec le corps de l'instrument d'écriture. Cette agrafe est fixée, par une seconde extrémité 84, au corps 2 de l'instrument d'écriture.
Dans une variante, le corps 2 peut être réalisé par deux pièces, un nez conique 9 et un fût auquel le nez conique est fixé. Il peut également être réaliser en trois pièces, une première partie au niveau de laquelle l'agrafe est fixée, une seconde partie servant à la préhension dudit instrument et une troisième partie qui est le nez conique fixé à la seconde partie. Ces trois parties forment ainsi ledit corps 2.
Avantageusement selon l'invention, au moins la première partie du corps 2 et l'agrafe 8 viennent de matière et sont réalisées en un matériau totalement amorphe ou partiellement amorphe. En particulier, on utilise des verres métalliques c'est-à-dire des alliages métalliques amorphes. Cette configuration d'avoir au moins la première partie du corps 2 et l'agrafe 8 monobloc offre un aspect plus solide et de meilleure qualité.
En effet, l'avantage, en termes de déformation de ces alliages métalliques amorphes, vient du fait que lors de leur fabrication, les atomes composant ce matériau amorphe ne s'arrangent pas selon une structure particulière comme c'est le cas pour les matériaux cristallins. Ainsi, même si le module d'Young E d'un matériau cristallin et d'un matériau amorphe est identique, la limite élastique, oe, est différente. En effet, le matériau amorphe se différencie par une limite élastique oea plus élevée que celle du matériau cristallin d'un rapport sensiblement égal à deux. Cela permet aux matériaux amorphes de pouvoir subir une plus forte contrainte avant d'arriver à la limite élastique oe, la contrainte ainsi supportée étant quatre à huit fois supérieure à celle supportée par un matériau équivalent cristallin.
En premier lieu, cette configuration permet d'améliorer la fiabilité de l'agrafe 8 sur l'instrument d'écriture. En effet, la limite élastique oea est plus élevée ce qui rend la région plastique plus éloignée et donc diminue le risque de déformer plastiquement l'agrafe 8 lorsque l'utilisateur manipule l'instrument d'écriture.
De plus, de manière avantageuse, on constate qu'une agrafe 8 en matériau amorphe permet également pour une même contrainte, l'optimisation de son dimensionnement afin de supporter les mêmes contraintes. En effet, les dimensions de l'agrafe 8, telle que l'épaisseur modifient sa déformation. Avantageusement, avec une limite élastique qui augmente, la contrainte pouvant être appliquée à l'agrafe 8, sans déformation plastique, augmente. Il devient alors possible de garder la même résistance à la contrainte tout en réduisant son épaisseur. L'agrafe 8 devient, par conséquent, plus fine et donc moins visible ce qui peut apporter un plus en terme d'esthétique.
Par ailleurs, les matériaux amorphes ou alliages métalliques amorphes ont la caractéristique d'être plus durs que leurs équivalents cristallins. De ce fait, le corps 2 réalisé dans un tel matériaux sera plus dur et donc plus résistant.
On pourra alors citer comme exemples de matériaux amorphes pouvant être utilisés : le Zr41 Ti14Cu12NM 0Be23 dont le module d'Young E vaut 105 GPa et la limite élastique vaut oe= 1 ,9 GPa, et qui a un rapport oe/E = 0,018 et le Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.3 dont le module d'Young E vaut 98 GPa et la limite élastique vaut oe= 1 ,4 GPa avec un rapport oe/E = 0,014. On comprendra que les alliages cités dans les brevets suivants : US 5,288,344 ; US 5,61 8,359 et US 7,368,022 sont incorporés par référence dans ladite demande.
Bien sûr, il existe d'autres caractéristiques qui peuvent être intéressantes telles que l'aspect allergène de l'alliage. En effet, on peut remarquer que les matériaux qu'ils soient cristallins ou amorphes utilisent souvent des alliages comprenant des éléments allergènes. Par exemple, de tels types d'alliages comportent du Cobalt, du Béryllium ou du Nickel. Ainsi, des variantes de l'invention peuvent être réalisées avec des alliages ne contenant pas ces éléments allergènes. On peut aussi prévoir que des éléments allergènes soient présents mais que ceux-ci ne provoquent pas de réaction allergène.
Selon une autre variante de l'invention, il peut être prévu que la au moins première partie du corps 2 et l'agrafe 8 soient réalisées en matériau noble. Effectivement, à l'état cristallin, les matériaux nobles tels que l'or ou le platine sont trop mous pour permettre la réalisation d'une agrafe 8 flexible et robuste. Mais dès lors qu'ils se présentent sous la forme de verre métallique, c'est-à-dire à l'état amorphe, ces métaux précieux sont alors dotés de caractéristiques telles que leur utilisation devient possible tout en proposant un aspect précieux et esthétique. De façon préférentielle, le platine 850 (Pt 850) et l'or 750 (Au 750) sont les métaux précieux qui seront utilisés pour la réalisation de l'ensemble formé par ladite au moins première partie du corps 2 et l'agrafe 8. Bien sûr, d'autres métaux précieux pourront être utilisés tels que du palladium, rhénium, ruthénium, rhodium, argent, iridium et osmium. On comprendra que les alliages cités dans les brevets suivant : WO 2006/045106 et WO 2004/05901 9 sont incorporés par référence dans ladite demande.
On peut également constater que les alliages métalliques amorphes possèdent une facilité de mise en forme. En effet, les métaux amorphes ont la caractéristique particulière de se ramollir tout en restant amorphe dans un intervalle de température (Tx - Tg) donné propre à chaque alliage. Il est ainsi possible de les mettre en forme sous une contrainte relativement faible et à une température pas trop élevée.
Ce procédé, décrit précisément dans le brevet US 2003/0047248 incorporé par référence dans la présente demande, consiste en un formage à chaud d'une préforme amorphe. Cette préforme est obtenue par fusion des éléments métalliques constituant l'alliage amorphe dans un four. Cette fusion est faite sous contrôle avec pour but d'obtenir une contamination de l'alliage en oxygène aussi faible que possible. Une fois ces éléments fondus, ils sont coulés sous forme de semi produit, puis refroidis rapidement afin de conserver l'état amorphe. Une fois la préforme réalisée, le formage à chaud est réalisé dans le but d'obtenir une pièce définitive. Ce formage à chaud est réalisé par pressage dans une gamme de température comprise entre Tg et Tx durant un temps déterminé pour conserver une structure ou état totalement ou partiellement amorphe. Ceci est fait dans le but de conserver les propriétés élastiques caractéristiques des métaux amorphes. Les différentes étapes de mise en forme définitive sont alors : i. Chauffage des matrices ayant la forme négative de l'ensemble formé de la au moins première partie du corps 2 et de l'agrafe 8 jusqu'à une température choisie,
ii. Introduction de la préforme en métal amorphe entre les matrices chaudes,
iii.Application d'une force de fermeture sur les matrices afin de répliquer la géométrie de ces dernières sur la préforme en métal amorphe,
iv.Attente durant un temps maximal choisi,
v. Ouverture des matrices,
vi. Refroidissement rapide de l'ensemble formé de la au moins première partie du corps 2 et de l'agrafe 8 en dessous de Tg, et vii. Sortie de l'ensemble formé de la au moins première partie du corps 2 et de l'agrafe 8 des matrices.
Ce mode de mise en forme permet de reproduire très précisément des géométries fines car la viscosité de l'alliage diminue fortement, ce dernier épousant ainsi tous les détails du moule. L'avantage de cette méthode est qu'il n'y a pas de retrait de solidification ce qui permet d'avoir une pièce plus précise, réalisée à une température moins élevée que par injection. De plus, cela permet de réaliser au moins une première partie du corps 2 et l'agrafe dans une seule et même étape. De plus, le fait d'avoir au moins la première partie du corps 2 et l'agrafe 8 venant de matière permet de diminuer les risques d'arrachage de l'agrafe 8.
Bien entendu, d'autres types de mise en forme sont possibles comme la mise en forme par injection. Ce procédé, décrit précisément dans le brevet US 5,71 1 ,363 incorporé par référence dans la présente demande, consiste à mouler l'alliage obtenu par fusion des éléments métalliques dans un four, sous la forme d'une pièce quelconque tel qu'un barreau et cela dans un état cristallin ou amorphe, peu importe. Puis, cette pièce de forme quelconque en alliage est de nouveau fondue pour être injectée dans un moule possédant la forme de la pièce définitive. Une fois, le moule rempli, celui-ci est refroidi rapidement jusqu'à une température inférieure à Tg afin d'éviter la cristallisation de l'alliage et ainsi obtenir l'ensemble formé de la au moins première partie du corps 2 et de l'agrafe 8 en métal amorphe ou semi-amorphe.
Ainsi, il est donc possible de former l'ensemble formé de la au moins première partie du corps 2 et de l'agrafe 8 selon la géométrie désirée.
Une variante consiste à réaliser des décorations directement lors de la fabrication de l'ensemble formée par la au moins première partie du corps 2 et de l'agrafe 8. Pour cela, les décorations de l'instrument d'écriture 1 telles que du type côte de Genève, perlage, satinage ou guillochage sont réalisées directement dans les empreintes négatives dudit moule ou desdites matrices utilisés pour, respectivement la coulée et le formage à chaud. Ainsi, en plus des avantages cités précédemment, cette variante permet également de se passer du lourd outillage utilisé actuellement pour réaliser ces décorations en série. On comprend que le procédé permet donc la réalisation d'un instrument d'écriture décoré de manière plus rapide et, incidemment, de manière moins chère.
Avantageusement, il peut être prévu que des organes complémentaires tels que des inserts nacrés ou des pierres précieuses soient incrustés dans l'instrument d'écriture. On pourra prévoir que cet organe complémentaire est directement placé dans le moule ou sur les matrices et incrusté lors des étapes de coulée ou de formage à chaud. Cet organe complémentaire fait ainsi partie intégrante de l'instrument d'écriture et n'est pas une partie rapportée. Dans un second mode de réalisation visible à la figure 3, l'instrument d'écriture 1 comprend un élément de protection ou capuchon 20 destiné à se fixer sur le corps 2 et à protéger l'extrémité avant 3. En effet, la pointe d'écriture 6 est agencée au niveau de cette extrémité avant 3 et il est parfois nécessaire de protéger cette pointe d'écriture, notamment dans le cas d'une pointe à plume ou feutre. Ce capuchon 20 comprend un composant s'étendant longitudinalement selon l'axe central (C). Ce composant est agencé pour s'emboîter sur le corps 2 dudit instrument. Il est envisageable que ledit élément de protection comprenne une agrafe 80. Cette agrafe 80 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe central (C) depuis une première extrémité fixée au composant jusqu'à une extrémité libre.
Avantageusement, l'agrafe 80 et ledit capuchon 20 viennent de matière et sont réalisés en alliage métallique au moins partiellement amorphe. Bien entendu, les variantes décrites pour le premier mode de réalisation sont également possibles pour ce second mode de réalisation.
Dans le cas d'un instrument d'écriture à poussoir et mine ou bille rétractable, on notera également que le corps 2 peut comprendre en outre un ressort de rappel 1 1 de l'ensemble pointe d'écriture-recharge comme cela est visible aux figures 2 et 2a. Avantageusement, ce ressort 1 1 vient de matière avec le corps 2 et peut prendre la forme d'une rondelle ajourée s'étendant radialement en direction du centre du corps 2 garantissant l'effet ressort comme visible sur la figure 2A montrant une vue du ressort 1 1 selon l'axe de coupe A. Alternativement, cette rondelle peut être remplacée par une pluralité de languettes s'étendant radialement en direction du centre du corps 2. Une légère inclinaison peut être présente pour assurer un meilleur fonctionnement. L'utilisation d'alliage métallique amorphe permet d'obtenir un ressort supportant une contrainte supérieure garantissant une fiabilité supérieure. Ce ressort de rappel 1 1 peut également être réalisé directement avec le corps 2 lors d'une opération de formage à chaud ou de coulée. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations et/ou combinaisons évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention exposée ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Instrument d'écriture (1 ) comprenant :
- un corps (2) s'étendant longitudinalement selon un axe central (C) ;
- un élément élastique (10) fixée à au moins une partie du corps;
caractérisé en ce que l'élément élastique (10) et ladite au moins une partie du corps (2) viennent de matière et sont réalisés en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
2. Instrument d'écriture selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'alliage métallique comporte au moins un élément qui est du type précieux, compris dans la liste comportant l'or, le platine, le palladium, le rhénium, le ruthénium, le rhodium, l'argent, l'iridium ou l'osmium.
3. Instrument d'écriture selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'agrafe et ladite au moins une partie du corps sont réalisées en matériau totalement amorphe.
4. Instrument d'écriture selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit matériau est exempt de Cobalt, de Béryllium ou de Nickel.
5. Instrument d'écriture selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit élément élastique est une agrafe (8) s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe central (C) depuis une première extrémité fixée à au moins une partie du corps jusqu'à une extrémité libre.
6. Instrument d'écriture selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit élément élastique (10) est un ressort (1 1 ) comportant au moins un élément s'étendant sensiblement radialement vers l'axe central (C) à l'intérieur de ladite au moins une partie du corps (2).
7. Instrument d'écriture selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit corps comprend à une extrémité avant une ouverture par laquelle une pointe d'écriture peut sortir.
8. Instrument d'écriture selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit corps comprend à une extrémité avant un nez conique fixé audit corps et comprenant une ouverture par laquelle une pointe d'écriture peut sortir.
9. Instrument d'écriture selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que ledit corps comprend en outre des organes complémentaires directement incrustés audit corps lors d'une opération de coulé ou de formage à chaud.
10. Procédé de réalisation d'un instrument d'écriture selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (2) est réalisé par les étapes suivantes :
a) se munir du matériau constitutif du corps (2) ;
b) réaliser ledit corps par coulée dudit matériau dans un moule ; c) refroidir l'ensemble de sorte à donner audit corps un état amorphe ; et
d) récupérer ledit corps.
1 1 . Procédé de réalisation d'un instrument d'écriture selon l'une des revendication 1 à 9, caractérisé en ce que le corps (2) est réalisé par les étapes suivantes :
a) réaliser une préforme avec ledit matériau au moins partiellement amorphe;
b) chauffer les matrices entre la température de transition vitreuse Tg et la température de cristallisation Tx dudit matériau;
c) placer la préforme entre les matrices ; et d) exercer une pression sur la préforme à l'aide des matrices pendant un temps prédéterminé afin de répliquer leur forme sur chacune des faces de la préforme,
e) refroidir ledit corps (2) de sorte à conserver l'état au moins partiellement amorphe.
12. Procédé de réalisation d'un instrument d'écriture selon les revendications 10 ou 1 1 , caractérisé en ce que les matrices ou le moule comprennent des états de surface de sorte à les répliquer directement lors de l'opération de coulée ou de formage à chaud.
13. Elément de protection d'une pointe d'écriture d'un instrument d'écriture selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant un capuchon (20) s'étendant longitudinalement selon un axe central et agencé pour s'emboîter sur le corps dudit instrument, et une agrafe (80) s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe central (C) depuis une première extrémité fixée au capuchon jusqu'à une extrémité libre caractérisé en ce que l'agrafe et ledit capuchon viennent de matière et sont réalisés en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
14. Elément de protection selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'alliage métallique comporte au moins un élément qui est du type précieux, compris dans la liste comportant l'or, le platine, le palladium, le rhénium, le ruthénium, le rhodium, l'argent, l'iridium ou l'osmium.
15. Elément de protection selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite agrafe (80) et ledit capuchon (20) sont réalisés en matériau totalement amorphe.
16. Elément de protection selon l'une des revendications 13 à 15 caractérisé en ce que ledit matériau est exempt de Cobalt, de Béryllium ou de Nickel.
17. Elément de protection selon les revendications 13 à 15, caractérisé en ce que ledit capuchon (20) comprend en outre des organes complémentaires directement incrustés audit corps lors d'une opération de coulé ou de formage à chaud.
18. Procédé de réalisation d'un élément de protection d'une pointe d'écriture d'un instrument d'écriture selon l'une des revendications 13 à 1 7, caractérisé en ce que le capuchon (20) est réalisé par les étapes suivantes :
a) se munir du matériau constitutif du capuchon (20);
b) réaliser ledit capuchon (20) par coulée dudit matériau dans un moule ;
c) refroidir l'ensemble de sorte à donner audit capuchon (20) un état amorphe ; et
d) récupérer ledit capuchon (20).
19. Procédé de réalisation élément de protection d'une pointe d'écriture d'un instrument d'écriture selon l'une des revendications 13 à 1 7, caractérisé en ce que le capuchon (20) est réalisé par les étapes suivantes :
a) réaliser une préforme avec le dit matériau au moins partiellement amorphe;
b) chauffer les matrices entre la température de transition vitreuse Tg et la température de cristallisation Tx dudit matériau;
c) placer la préforme entre les matrices ; et
d) exercer une pression sur la préforme à l'aide des matrices pendant un temps prédéterminé afin de répliquer leur forme sur chacune des faces de la préforme,
e) refroidir ledit capuchon (20) de sorte à conserver l'état au moins partiellement amorphe.
20. Procédé de réalisation d'un instrument d'écriture selon les revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que les matrices ou le moule comprennent des états de surface de sorte à les répliquer directement lors de l'opération de coulé ou de formage à chaud.
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