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EP3209505B1 - Membrane de compensation de difference de pression - Google Patents

Membrane de compensation de difference de pression Download PDF

Info

Publication number
EP3209505B1
EP3209505B1 EP15791707.1A EP15791707A EP3209505B1 EP 3209505 B1 EP3209505 B1 EP 3209505B1 EP 15791707 A EP15791707 A EP 15791707A EP 3209505 B1 EP3209505 B1 EP 3209505B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
reservoir
pen
compensation
porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP15791707.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3209505A1 (fr
Inventor
Anne-Lise DAMIANO
Olivier ALBENGE
Christelle DEBRAUWER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BIC SA
Original Assignee
BIC SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BIC SA filed Critical BIC SA
Publication of EP3209505A1 publication Critical patent/EP3209505A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3209505B1 publication Critical patent/EP3209505B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K5/00—Pens with ink reservoirs in holders, e.g. fountain-pens
    • B43K5/02—Ink reservoirs
    • B43K5/04—Ink reservoirs flexible
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K7/00—Ball-point pens
    • B43K7/02—Ink reservoirs; Ink cartridges
    • B43K7/08—Preventing leakage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K8/00—Pens with writing-points other than nibs or balls
    • B43K8/02—Pens with writing-points other than nibs or balls with writing-points comprising fibres, felt, or similar porous or capillary material
    • B43K8/03—Ink reservoirs; Ink cartridges

Definitions

  • the invention relates to a membrane for compensating the pressure difference between the outside and the inside of a free ink reservoir of a pen or the like, as well as a pen with a free ink reservoir equipped with such a membrane.
  • a still-free reservoir pen is a pen in which the ink is free to flow within the enclosure defined by the reservoir.
  • the invention relates to the pressure difference compensation between the enclosure of such a reservoir and the outside.
  • Free ink pens comprising an ink reservoir connected to a writing tip.
  • the pressure regulation and the tightness of these reservoirs in all circumstances is a recurring problem, no known system being fully satisfactory.
  • baffle device also called a deflector or labyrinth-shaped device, in English “baffle”
  • the baffle device may become engorged or drained with ink so as to adapt the pressure inside the reservoir in relation to the outside pressure, both over ink consumption and during accidental variations in pressure, while supplying ink to the writing tip.
  • the baffle device alone, as found on most conventional pens, is not satisfactory: it essentially functions as a tampon with a vent connected to the outside and able to store a limited amount of ink. .
  • the buffer capacity offered by the baffle device may prove to be insufficient and the pen may leak, for example via the vent of the baffle device.
  • the baffle device does not make it possible to prevent a break in the supply of the writing tip with ink. There is therefore a need for a new type of pressure regulating device for free ink pens.
  • One embodiment relates to a membrane for compensating the pressure difference between the outside and the inside of a free ink reservoir of a pen or the like according to claim 1.
  • the compensating membrane has two parts of different rigidities.
  • pen or equivalent is meant any writing instrument having a free ink reservoir but also, more generally, any tool comprising a free ink reservoir connected to a writing tip and emptying as it is used, on the same principle as a pen.
  • the first part deforms and the second part eventually deforms. Since the first stiffness of the first part is less than the second stiffness of the second part, the first part deforms first or more than the second part for small pressure differences. From a certain predetermined pressure difference on either side of the compensation membrane, the second part is deformed in the same way as the first part. The deformations continue in this way according to the number of parts of the compensation membrane, as and when as the pressure difference continues to increase.
  • the compensation membrane When the compensation membrane is mounted on a tank, the deformation of the compensation membrane thus makes it possible to compensate for the pressure difference between the inside and the outside of the tank.
  • the compensating membrane In order to be able to compensate for this pressure difference, the compensating membrane is obviously tight, in particular tight to the air and tight to the ink contained in the reservoir.
  • the first part and the second part of the compensating membrane because of their different rigidities, are requested by threshold according to the pressure difference. The presence of two parts of different rigidities allows a progressive response of the compensation membrane to adapt to variations in pressure difference.
  • the non-linearity of the deformation of the compensation diaphragm as a function of the pressure difference on either side of said diaphragm guarantees optimum operation of the reservoir, without risk of leakage or stoppage of writing, in all conditions. overpressure or underpressure regimes inside the tank.
  • the slow variation in pressure due to the consumption of ink during current use of the pen generates a small instantaneous pressure difference which is mainly absorbed by the deformations of the first part, while the extreme variations in pressure due to to accidental depressions or overpressures (heat, altitude, shocks, etc.) generating a strong instantaneous pressure difference, are mainly absorbed by the deformations of the second part.
  • the two rigidities have predetermined values so that the compensating membrane deploys in a controlled manner when subjected to a predetermined pressure difference, thus developing a controlled volume which is added or subtracted from the volume of the reservoir. .
  • This controlled deployment prevents in particular any formation of unwanted air pocket or unusable ink pocket.
  • Such a compensation membrane therefore allows, by being used alone or possibly with other additional devices, satisfactory management of the pressure and the prevention of leaks.
  • a pen comprising a free ink reservoir equipped with such a compensating membrane allows the compensation of the main pressure variations due to ink consumption and to external conditions, without deforming under the weight of the ink. ink nor create stress on the ink. This ensures satisfactory use of the pen.
  • the compensation membrane also constitutes a part that is structurally easy to manufacture and inexpensive compared to known pressure difference compensation devices.
  • the compensating membrane includes a third portion having a third stiffness, the third stiffness being greater than the first stiffness and less than the second stiffness.
  • the compensating membrane can then understand three or more parts. Such a third part further improves the control of the deployment of the membrane since it provides an additional intermediate threshold making it possible to better manage the continuity of the deformation between the first part and the second part.
  • the parts are concentric.
  • the compensation membrane deforms into easy-to-predict shapes, which makes it possible to better anticipate the behavior of the compensation membrane with respect to the other components of the pen and to increase its reliability.
  • the compensation membrane comprises a weight.
  • a weight has the effect of adding inertia to the compensation membrane, which prevents it from responding too violently to a very rapid request.
  • the flyweight acts as a low pass filter in the sense that it limits the response of the diaphragm to rapid oscillations of the pressure difference. This limits the risk of tearing or damaging the compensation membrane.
  • the compensation membrane has a shape that is substantially symmetrical in revolution.
  • substantially symmetrical shape of revolution is understood to mean, of course, a circular shape, but also an oval, elliptical or equivalent shape. It will be understood that the important parts of the membrane, in particular the parts which play a role in its deformation, are of symmetry of revolution. The deformation of the compensation membrane is therefore very predictable and takes place in the direction of the axis of symmetry. The compensating membrane is also easier and cheaper to manufacture.
  • the compensation membrane is configured to be substantially undeformable under the effect of its own weight. It is considered that the compensation membrane is substantially undeformable when its deformation under its own weight is zero or negligible compared to its maximum elastic deformation.
  • the greatest deformation, in particular of the first part, under its own weight is at least ten times, or even at least a hundred times, or even at least a thousand times less than its deformation. maximum elasticity. The greatest deformation of a part is measured as the displacement of the material point of that part which moves the most. The maximum elastic deformation is the last elastic deformation attainable by the material before plasticization of at least part of the compensation membrane.
  • the parts can be configured so that in the absence of external stresses, the membrane remains or returns to a reference position.
  • the compensation membrane is elastic. In other words, any deformation of the compensation membrane with respect to its rest position induces a stress field in the compensation membrane, said stress field tending to bring the compensation membrane back to its reference position.
  • the compensation membrane therefore functions as a diaphragm that can be folded out towards the inside or the outside of the reservoir. If the compensation membrane is installed pre-stressed on the tank, in the absence of external stresses, it will remain or return to a reference position different from its natural rest position.
  • the membrane has a wavy shape in its rest (or at rest) position.
  • the compensation membrane comprises, at rest, at least one annular bend. Such a bend indicates a fold of the membrane on itself. Such a bend or fold may be located in the vicinity of the intersection between two adjacent parts, at the intersection of two adjacent parts or within a part. Such an elbow can constitute an articulation around which the membrane can deform.
  • the presence of at least one annular bend allows the compensation membrane to be folded back on itself in its rest position, which allows it to vary significantly the volume of the reservoir. when it deploys. In addition, this shape facilitates the gradual deployment of the compensation membrane and its return to its rest position in the absence of stresses.
  • the present disclosure also relates to a pen or equivalent comprising a free ink reservoir equipped with a compensation membrane according to any one of the embodiments described above.
  • the compensating membrane is substantially undeformable under the effect of the weight of the ink.
  • the deformation of the compensation membrane under the weight of the ink can be negligible compared to its maximum elastic deformation.
  • the greatest deformation of the first part under the weight of the ink is at least ten times, even at least a hundred times, or even at least a thousand times less than its maximum elastic deformation.
  • the weight of the ink is understood to be in the maximum filling state of the reservoir; it goes without saying that then, the membrane does not deform either for less filling of the reservoir.
  • the reservoir extends in a substantially axial direction and has a first axial end opposite to a second axial end, said compensating membrane blocking a first opening of the reservoir disposed in the vicinity of the first axial end.
  • a substantially axial direction is a rectilinear direction deviating by at most twenty degrees, or even at most ten degrees, or even at most five degrees, or even at most two degrees from the axis, or even a broken line and / or curve of which the mean direction is substantially axial.
  • the membrane is placed in a place of the reservoir where its interactions with the other components of the pen can be very limited. The deformations of the membrane therefore do not interfere with the other functions of the pen.
  • the reservoir includes a liquid impermeable and gas permeable membrane.
  • a membrane is often referred to as a “breathable membrane”.
  • the compensating membrane and the breathable membrane act together to limit the pressure difference between the interior and the exterior of the reservoir.
  • the compensating membrane is particularly useful for accommodating rapid changes in the pressure difference, while the breathable membrane further balances slow or long-lasting pressure differences.
  • the breathable membrane can allow air to enter the reservoir as ink is consumed, which limits the stresses on the compensation membrane.
  • the liquid-impermeable and gas-permeable membrane plugs a second opening of the reservoir disposed in the vicinity of the second axial end.
  • the compensating membrane acts as a pressure compensating device at the first opening of the reservoir
  • the breathable membrane acts as a pressure compensating device at the second opening of the reservoir.
  • the compensating membrane and the breathable membrane therefore act together but without the risk of interfering with each other.
  • the reservoir further includes a baffle device.
  • the compensation membrane completely secures the baffle device from the point of view of leaks in the event of impact or overpressure of the reservoir, in particular of sudden overpressure.
  • the baffle device can become engorged or empty with ink to balance the pressure between the inside and the outside of the reservoir, but it is necessary that the ink level in the baffle device remains within a range. predetermined so that the pen is not subject to ink leaks or writing stoppages.
  • the regulation of the ink level in the baffle device is carried out automatically by the compensation membrane which is dimensioned to assume, by its deformation, a part of the pressure imbalance. The compensating membrane and the baffle device therefore ensure, by their combination, correct operation of the pen.
  • the reservoir further includes a porous and hydrophobic portion.
  • the porous and hydrophobic part may have an interconnected and open porosity, i.e. a porosity where the pores are accessible to the surface of the porous part and connected to each other.
  • the hydrophobic nature of the porous and hydrophobic part prevents the ink from penetrating therein at rest.
  • the porous and hydrophobic part is capable of receiving ink under a low overpressure (porous aspect), and this without becoming completely imbued with ink (hydrophobic aspect).
  • the porous and hydrophobic portion can accommodate ink with increasing resistance as the level of ink in the porous and hydrophobic portion increases.
  • the porous and hydrophobic part can be provided alone or in combination with the baffle device.
  • the reservoir extends in a substantially axial direction and has a first axial end opposite to a second axial end, and the baffle device or the porous and hydrophobic part block a second opening of the reservoir disposed in the vicinity of the second axial end.
  • the compensation membrane is therefore located on one side of the reservoir, while the baffle device or the porous and hydrophobic part is located on the other side of the reservoir and clogs the reservoir.
  • the reservoir may comprise a baffle device and a porous and hydrophobic part.
  • the baffle device and the porous and hydrophobic part both block the second opening of the reservoir, these two elements being arranged in series.
  • the baffle device may be in contact with the interior of the reservoir while the porous and hydrophobic part may be in contact with the exterior of the reservoir.
  • the baffle device or the porous and hydrophobic part are able to absorb a certain quantity of ink depending on the pressure difference between the inside and the outside of the reservoir.
  • the baffle device or the porous and hydrophobic part therefore contribute, with the compensation membrane, to the compensation of the pressure difference between the interior and the exterior of the reservoir.
  • the positioning of the baffle device or of the porous and hydrophobic part in the vicinity of the second axial end is particularly compact and optionally allows a fluid connection to be made between the reservoir and other components of the pen, by example the writing tip.
  • the compensation membrane blocks the first opening
  • the fact that the baffle device or the porous and hydrophobic part block the second opening axially opposite to the first opening allows each component to function in a complementary manner without risking be shy.
  • the compensation membrane does not interfere with the operation of the baffle device or of the porous and hydrophobic part and vice versa.
  • the compensation membrane can be located at the rear of the tank, where it is free to deploy.
  • the baffle device and / or the porous and hydrophobic part is positioned at the front of the reservoir, in the vicinity of the writing tip, with a structure suitable for connecting the writing tip to the reservoir.
  • the liquid-impermeable and gas-permeable membrane and the baffle device or the porous and hydrophobic part block the second opening, said membrane being adjacent to the baffle device or to the porous and hydrophobic part, the device of baffle or the porous and hydrophobic part being disposed on the interior side of the reservoir with respect to said membrane. Therefore, at the second opening, the breathable membrane is in contact with the exterior of the reservoir and the baffle device or the porous and hydrophobic part is in contact with the interior of the reservoir.
  • the breathable membrane seals the reservoir against ink while allowing gases, in particular air, to pass through, while the baffle device and / or the porous and hydrophobic part protects the breathable membrane. which could clog and lose its air permeability if it were in direct and frequent contact with the ink.
  • the simultaneous arrangement of a breathable membrane and of a baffle device or of a porous and hydrophobic part makes it possible, by synergy, to protect and preserve the functions of each of these components.
  • the combination of a compensating membrane with a breathable membrane and a baffle device or a porous and hydrophobic part makes it possible to obtain a slight depression in the tank. This slight depression is necessary to compensate for the weight of the ink on the writing tip when the writing tip is oriented. down. Therefore, the combination of a compensating membrane with a breathable membrane and a baffle device and / or a porous and hydrophobic part not only makes it possible to regulate the sudden variations in the pressure difference between the inside and the outside of the body. reservoir, but also to compensate for the weight of the ink on the writing tip of the pen and to introduce air into the reservoir as the ink empties, which further optimizes the use of the pen.
  • the first axial end is on the side opposite a writing tip with respect to the second axial end.
  • the writing tip, the second axial end and the first axial end are arranged in this order along the pen, the first axial end of the reservoir being provided with the compensating membrane.
  • the compensating membrane can therefore move freely without the risk of being hampered or hampering the writing function of the pen and, on the contrary, accommodating the size of the reservoir to always allow an ink flow.
  • the figure 1 present in section a free ink pen 10 (hereinafter abbreviated as “pen”) according to a first embodiment.
  • the pen 10 comprises a barrel 12 forming a reservoir 14 inside which ink (not shown) is free to move.
  • the barrel 12 may include internal or external reliefs or shapes intended for example for its assembly with other parts of the pen.
  • the reliefs or shapes of the barrel 12 can also have a simple aesthetic effect.
  • the reservoir 14 extends in a substantially axial direction X.
  • the pen 10 comprises a writing tip 16 in fluid communication with the reservoir 14.
  • the writing tip 16 can be any tip, in particular a ball tip, felt, a feather, or any other type of point known elsewhere.
  • the connection between the writing tip 16 and the reservoir 14 is adapted to the type of tip according to the methods known in the prior art.
  • a writing tip 16 comprising a ball tip with a fibrous connector directly connected to the reservoir 14.
  • the pen 10 comprises a compensation membrane 20, a porous and hydrophobic part 30 and a breathable membrane 40.
  • the compensation membrane 20 blocks a first opening of the reservoir 14 disposed in the vicinity of a first axial end 14a.
  • the first axial end 14a is the end of the reservoir 14 opposite the writing tip 16.
  • the porous and hydrophobic part 30 blocks a second opening located at a second axial end 14b of the reservoir 14.
  • the second axial end 14b is opposite the first axial end 14a.
  • the second axial end 14b is located on the side of the writing tip 16.
  • the breathable membrane 40 also blocks the second opening. More precisely, it is adjacent to the porous and hydrophobic part 30, the porous and hydrophobic part 30 being disposed on the interior side of the reservoir 14 relative to the breathable membrane 40.
  • the breathable membrane 40 and the porous and hydrophobic part 30 can be directly or indirectly adjacent, that is to say that there may or may not exist one or more element (s) between them.
  • the compensation membrane 20 includes an actuation threshold. In other words, it is designed to deform only from a predetermined pressure difference between the interior and the outside of the reservoir 14. This notably allows the reservoir 14 to be in slight depression.
  • the porous and hydrophobic part 30 absorbs part of the ink, which creates a slight depression in the reservoir 14. This depression, which is sufficiently light not to be compensated for by a movement of the compensating membrane 20, makes it possible to compensate for the weight of the ink on the writing tip 16, and thus prevent ink from dripping through the writing tip 16.
  • the membrane breathable 40 prevents the reservoir 14 from leaking in the event that the porous and hydrophobic portion 30 is completely saturated with ink.
  • the breathable membrane 40 owing to its nature impermeable to liquids and permeable to gases, allows the introduction of air into the reservoir 14.
  • the air can also pass unhindered through the porous and hydrophobic part 30.
  • This assembly of the breathable membrane 40 and the porous and hydrophobic part 30 therefore functions as a vent, allowing air to enter or leave the reservoir 14, which, in combination with the compensating membrane 20, makes it possible to regulate the pressure in the tank 14 according to the external pressure.
  • the compensation membrane 20 is configured to be stressed only in its elastic deformation range.
  • the compensation membrane 20 is therefore configured to resume its reference position (its shape) in the absence of external stress.
  • the compensation membrane 20 makes it possible to absorb large and / or rapid variations in pressure.
  • the compensation membrane 20 is deformed, which creates internal stresses in the compensation membrane 20, said stresses aiming to return the compensation membrane 20 to its reference position as soon as this is compatible with the balancing of the pressures. inside and outside the tank 14.
  • the structure of the compensation membrane 20 will now be detailed with reference to figure 2 .
  • the compensation membrane 20 is shown, on the figure 2 , in axial section and in a rest position, that is to say in a position for which the difference between the internal pressure Pi (pressure inside the tank 14) and the external pressure Po (pressure outside the tank 14) is lower than the actuation threshold of the compensation membrane 20.
  • the compensation membrane 20 comprises a first part 22 having a first rigidity K1, a second part 24 having a second rigidity K2 and a third part 26 having a third rigidity K3.
  • the first rigidity is less than the third rigidity, which is itself less than the second rigidity (that is to say K1 ⁇ K3 ⁇ K2).
  • the higher the rigidity of a part the greater the efforts required to deform that part.
  • each part has a wavy shape or equivalent when the pressure difference on either side of the compensation membrane is less than the actuation threshold of the compensation membrane. The presence of undulations or convolutions makes it possible to release a larger volume when the part is deployed.
  • the parts 22, 24, 26 of the compensation membrane 20 can be made of different materials or else of the same material. In particular in the case where they are made of the same material, in order to obtain different stiffnesses, the parts may have different thicknesses. As shown on the figure 2 , in this example, each part has a rigidity all the greater the thicker it is. In this case, the first part 22 is thinner than the third part 26, which is itself thinner than the second part 24.
  • at least one part can be made of a polymer material, in particular of silicone or of thermoplastic elastomer.
  • the compensation membrane is made of several materials, it can be produced by bi-injection, tri-injection or by the placement of inserts.
  • the parts 22, 24, 26 of the compensation membrane are concentric about an X axis. Even more, they have a shape that is substantially symmetrical about revolution about the X axis.
  • the compensation membrane 20 is fixed to the barrel 12 by a radially outer part 20a.
  • the compensation membrane can be directly injected or co-injected during the injection of the barrel 12, which would further improve the tightness of the reservoir 14.
  • the compensation membrane 20 also comprises a weight 28.
  • the weight is annular and symmetrical of revolution, so as not to disturb the general symmetry of the compensation membrane 20.
  • the weight 28 is arranged between the first part 22 and the second part 24. The weight 28 increases the inertia of the compensation membrane 20.
  • the Pi-Po difference increases.
  • the compensation membrane begins to deform.
  • the first part 22, which has the lowest rigidity K1 begins to deform towards the outside of the reservoir 14 to increase the volume of the reservoir 14 and therefore to reduce the internal pressure Pi.
  • This state is represented on the figure. figure 3A .
  • the three respective stiffnesses K1, K2, K3 of the parts 22, 24, 26, define three successive modes of evolution of the deformation of the compensation membrane 20 when the pressure difference Pi-Po increases.
  • the variations in the pressure difference are accommodated mainly by the deformation of a given part; the parts less rigid than this given part are stretched (that is to say already deformed outwards) while the parts more rigid than this given part are appreciably relaxed (that is to say not yet or only slightly distorted).
  • an intermediate state is represented on the figure 3B .
  • the pressure difference is accommodated mainly by the third part 26.
  • the first and third parts 22, 26 are deformed outwards while the part 24, of higher rigidity, is not or only slightly. distorted. In other words, the pressure forces are sufficient to deform the first and third parts 22, 26 but not to deform the second part 24.
  • the different parts of the compensation membrane 20 will continue to deform on the same principle, in increasing order of their rigidities and according to successive regimes, until reaching a state where all the parts 22, 24, 26 are deployed outwards. This state is represented on the figure 3C .
  • the compensation membrane 20, due to the different rigidities and shapes of its different parts 22, 24, 26, can be qualified as a controlled deployment membrane.
  • the respective stiffnesses K1, K2, K3 of the parts 22, 24, 26 are preferably dimensioned so that the deformations of the compensation membrane 20 remain in the elastic range of the parts 22, 24, 26.
  • the compensation membrane 20 can be referred to as a shape memory membrane.
  • the membrane is therefore configured to stay or return to its position. rest in the absence of external stress, this position being unique.
  • the figure 4 shows the free ink pen in another embodiment.
  • the 110 pen of the figure 4 is identical to pen 10 of the figure 1 , except that the porous and hydrophobic part 30 has been replaced by a baffle device 130.
  • the baffle device 130 comprises an air passage and the baffles are able to store a quantity of ink as a function of the difference. pressure on either side of the baffle device 130.
  • the baffle device 130 can perform the same functions as the porous and hydrophobic part 30. However, its reliability is only ensured by virtue of its cooperation with the membrane. breathable 40 and the compensating membrane 20, which are unchanged in this embodiment.
  • the pen 110 could further include a porous and hydrophobic portion disposed in series with the baffle device 130.

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Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne une membrane de compensation de différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur d'un réservoir d'encre libre de stylo ou équivalent, ainsi qu'un stylo à réservoir à encre libre équipé d'une telle membrane. Un stylo à réservoir à encore libre est un stylo dans lequel l'encre est libre de circuler au sein de l'enceinte définie par le réservoir. L'invention concerne la compensation de différence de pression entre l'enceinte d'un tel réservoir et l'extérieur.
    • ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
  • On connaît des stylos à encre libre comportant un réservoir d'encre relié à une pointe d'écriture. La régulation de la pression et l'étanchéité de ces réservoirs en toutes circonstances (au fil de la consommation d'encre ou dans des conditions extrêmes telles qu'à bord d'un avion, en altitude, par de fortes chaleurs, etc.), notamment dans des conditions pouvant entraîner une fuite d'encre par la pointe d'écriture, est une problématique récurrente, aucun système connu n'étant pleinement satisfaisant.
  • Par exemple, on connaît un dispositif de chicane (aussi appelé déflecteur ou dispositif en forme de labyrinthe, en anglais « baffle ») pour réguler la pression dans le réservoir. Selon la pression du réservoir, le dispositif de chicane peut se gorger ou se vider d'encre de manière à adapter la pression à l'intérieur du réservoir par rapport à la pression extérieure, aussi bien au fil de la consommation d'encre que lors de variations accidentelles de la pression, tout en alimentant en encre la pointe d'écriture.
  • Cependant, le dispositif de chicane seul, tel qu'on le trouve sur la plupart des stylos classiques, n'est pas satisfaisant : il fonctionne essentiellement comme un tampon présentant un évent relié à l'extérieur et pouvant emmagasiner une quantité limitée d'encre. Ainsi, si le réservoir d'encre est sujet à une surpression trop élevée, la capacité tampon offerte par le dispositif de chicane peut s'avérer insuffisante et le stylo peut fuir, par exemple via l'évent du dispositif de chicane. A l'inverse, en cas de dépression du réservoir par rapport à l'extérieur, il existe des situations où le dispositif de chicane ne permet pas de prévenir une rupture d'alimentation de la pointe d'écriture en encre. Il existe donc un besoin pour un nouveau type de dispositif de régulation de pression pour les stylos à encre libre. En outre, le document US 5 535 487 divulgue ; une membrane de compensation de différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur d'un réservoir d'encre libre de stylo ou équivalent comprenant une première partie présentant une première rigidité, et une deuxième partie présentant une deuxième rigidité, la première rigidité étant inférieure à la deuxième rigidité. Ce document divulgue également un stylo ou équivalent comportant une telle membrane.
    • PRÉSENTATION DE L'INVENTION
  • Un mode de réalisation concerne une membrane de compensation de différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur d'un réservoir d'encre libre de stylo ou équivalent selon la revendication 1.
  • Dans un tel mode de réalisation, la membrane de compensation présente deux parties de rigidités différentes En outre, par « stylo ou équivalent », on entend tout instrument d'écriture ayant un réservoir d'encre libre mais aussi, plus généralement, tout outil comprenant un réservoir d'encre libre relié à une pointe d'écriture et se vidant au fur et à mesure de son utilisation, sur le même principe qu'un stylo .
  • Sous l'effet d'une différence de pression de part et d'autre de la membrane de compensation, la première partie se déforme et la deuxième partie se déforme éventuellement. Comme la première rigidité de la première partie est inférieure à la deuxième rigidité de la deuxième partie, la première partie se déforme en premier ou plus que la deuxième partie pour de petites différences de pression. A partir d'une certaine différence de pression prédéterminée de part et d'autre de la membrane de compensation, la deuxième partie se déforme au même titre que la première partie. Les déformations se poursuivent ainsi de suite selon le nombre de parties de la membrane de compensation, au fur et à mesure que la différence de pression continue d'augmenter.
  • Lorsque la membrane de compensation est montée sur un réservoir, la déformation de la membrane de compensation permet ainsi de compenser la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir. Afin de pouvoir compenser cette différence de pression, la membrane de compensation est bien évidemment étanche, notamment étanche à l'air et étanche au encre contenu dans le réservoir En outre, la première partie et la deuxième partie de la membrane de compensation, du fait de leurs rigidités différentes, sont sollicitées par seuil selon la différence de pression. La présence de deux parties de rigidités différentes permet une réponse progressive de la membrane de compensation pour s'adapter aux variations de différence de pression. La non-linéarité de la déformation de la membrane de compensation en fonction de la différence de pression de part et d'autre de ladite membrane garantit un fonctionnement optimal du réservoir, sans risque de fuite ni d'arrêt d'écriture, dans tous les régimes de surpression ou de dépression à l'intérieur du réservoir. Notamment, la variation lente de pression due à la consommation de l'encre lors de l'utilisation courante du stylo génère une faible différence de pression instantanée qui est principalement absorbée par les déformations de la première partie, tandis que les variations extrêmes de pression dues à des dépressions ou surpressions accidentelles (chaleur, altitude, chocs, etc.) générant une forte différence de pression instantanée, sont absorbées principalement par les déformations de la deuxième partie.
  • De plus, les deux rigidités ont des valeurs prédéterminées de sorte que la membrane de compensation se déploie de façon contrôlée lorsqu'elle est soumise à une différence de pression prédéterminée, développant ainsi un volume maîtrisé qui s'ajoute ou se retranche au volume du réservoir. Ce déploiement contrôlé évite notamment toute formation de poche d'air indésirable ou de poche d'encre inutilisable.
  • Une telle membrane de compensation permet donc, en étant utilisée seule ou éventuellement avec d'autres dispositifs additionnels, une gestion satisfaisante de la pression et la prévention des fuites. Par exemple, un stylo comportant un réservoir d'encre libre équipé d'une telle membrane de compensation permet la compensation des principales variations de pression dues à la consommation de l'encre et aux conditions extérieures, sans se déformer sous le poids de l'encre ni créer de contrainte sur l'encre. Ceci assure une utilisation satisfaisante du stylo. La membrane de compensation constitue en outre une pièce structurellement facile à fabriquer et peu coûteuse par rapport aux dispositifs de compensation de différence de pression connus.
  • Dans certains modes de réalisation, la membrane de compensation comprend une troisième partie présentant une troisième rigidité, la troisième rigidité étant supérieure à la première rigidité et inférieure à la deuxième rigidité. La membrane de compensation peut alors comprendre trois parties ou davantage. Une telle troisième partie améliore encore le contrôle du déploiement de la membrane puisqu'elle fournit un seuil supplémentaire intermédiaire permettant de mieux gérer la continuité de la déformation entre la première partie et la deuxième partie.
  • Dans certains modes de réalisation, les parties sont concentriques. La membrane de compensation se déforme selon des formes faciles à prévoir, ce qui permet de mieux anticiper le comportement de la membrane de compensation par rapport aux autres composants du stylo et d'augmenter sa fiabilité.
  • Selon l'invention, la membrane de compensation comprend une masselotte. Une telle masselotte a pour effet d'ajouter de l'inertie à la membrane de compensation, ce qui l'empêche de répondre trop violemment à une sollicitation très rapide. De plus, la masselotte agit comme un filtre passe-bas au sens où elle limite la réponse de la membrane aux oscillations rapides de la différence de pression. Ceci limite les risques de déchirement ou d'endommagement de la membrane de compensation.
  • Dans certains modes de réalisation, la membrane de compensation présente une forme sensiblement symétrique de révolution. Par « forme sensiblement symétrique de révolution », on entend bien entendu une forme circulaire, mais également une forme ovale, elliptique ou équivalent. On comprend que les parties importantes de la membrane, notamment les parties qui jouent un rôle dans sa déformation, sont à symétrie de révolution. La déformation de la membrane de compensation est donc très prévisible et s'effectue dans la direction de l'axe de symétrie. La membrane de compensation est en outre plus facile et moins chère à fabriquer.
  • Dans certains modes de réalisation, la membrane de compensation est configurée pour être sensiblement indéformable sous l'effet de son propre poids. On considère que la membrane de compensation est sensiblement indéformable lorsque sa déformation sous son propre poids est nulle ou négligeable devant sa déformation élastique maximale. En particulier, la plus grande déformation, notamment de la première partie, sous son propre poids, est au moins dix fois, voire au moins cent fois, voire au moins mille fois inférieure à sa déformation élastique maximale. La plus grande déformation d'une partie se mesure comme le déplacement du point matériel de cette partie qui se déplace le plus. La déformation élastique maximale est la dernière déformation élastique atteignable par la matière avant plastification d'au moins une partie de la membrane de compensation.
  • Grâce à une telle caractéristique, on évite que la membrane de compensation fasse varier la pression dans le réservoir de manière intempestive en se déformant sous son propre poids selon l'orientation du réservoir. On s'assure ainsi que les déformations de la membrane sont bien la conséquence d'une variation de pression à l'intérieur ou à l'extérieur du réservoir, la membrane se déformant uniquement pour équilibrer la différence de pression de part et d'autre.
  • En particulier, les parties peuvent être configurées de sorte qu'en l'absence de sollicitations extérieures, la membrane reste ou revienne dans une position de référence. Ainsi, au sens mécanique du terme, la membrane de compensation est élastique. En d'autres termes, toute déformation de la membrane de compensation par rapport à sa position de repos induit un champ de contraintes dans la membrane de compensation, ledit champ de contraintes tendant à ramener la membrane de compensation dans sa position de référence. La membrane de compensation fonctionne donc comme un diaphragme dépliable vers l'intérieur ou vers l'extérieur du réservoir. Si la membrane de compensation est installée précontrainte sur le réservoir, en l'absence de sollicitations extérieures, elle restera ou reviendra dans une position de référence différente de sa position de repos naturelle.
  • Dans certains modes de réalisation, la membrane a une forme ondulée dans sa position de repos (ou au repos). Dans certains modes de réalisation, la membrane de compensation comprend, au repos, au moins un coude annulaire. Un tel coude désigne un repli de la membrane sur elle-même. Un tel coude ou repli peut se situer au voisinage de l'intersection entre deux parties adjacentes, à l'intersection de deux parties adjacentes ou au sein d'une partie. Un tel coude peut constituer une articulation autour de laquelle la membrane peut se déformer. La présence d'au moins un coude annulaire permet de replier la membrane de compensation sur elle-même dans sa position de repos, ce qui lui permet de faire varier de façon importante le volume du réservoir lorsqu'elle se déploie. En outre, cette forme facilite le déploiement progressif de la membrane de compensation et son retour à sa position de repos en l'absence de sollicitations.
  • Le présent exposé concerne également un stylo ou équivalent comprenant un réservoir d'encre libre équipé d'une membrane de compensation selon l'un quelconque des modes de réalisation précédemment décrits.
  • Dans certains modes de réalisation, la membrane de compensation est sensiblement indéformable sous l'effet du poids de l'encre. En particulier, la déformation de la membrane de compensation sous le poids de l'encre peut être négligeable devant sa déformation élastique maximale. En particulier, la plus grande déformation de la première partie sous le poids de l'encre est au moins dix fois, voire au moins cent fois, voire au moins mille fois inférieure à sa déformation élastique maximale. Le poids de l'encre s'entend dans l'état de remplissage maximal du réservoir ; il va de soi qu'alors, la membrane ne se déforme pas non plus pour un remplissage moindre du réservoir.
  • Grâce à une telle caractéristique, on évite que la membrane de compensation fasse varier la pression dans le réservoir de manière intempestive en se déformant sous le poids de l'encre selon l'orientation du réservoir.
  • Dans certains modes de réalisation, le réservoir s'étend selon une direction sensiblement axiale et présente une première extrémité axiale opposée à une deuxième extrémité axiale, ladite membrane de compensation bouchant une première ouverture du réservoir disposée au voisinage de la première extrémité axiale. Une direction sensiblement axiale est une direction rectiligne s'écartant d'au plus vingt degrés, voire au plus dix degrés, voire au plus cinq degrés, voire au plus deux degrés de l'axe, ou encore une ligne brisée et/ou courbe dont la direction moyenne est sensiblement axiale. Ainsi, la membrane est placée à un endroit du réservoir où ses interactions avec les autres composants du stylo peuvent être très limitées. Les déformations de la membrane ne gênent donc pas les autres fonctions du stylo.
  • Dans certains modes de réalisation, le réservoir comprend une membrane imperméable aux liquides et perméable aux gaz. Une telle membrane est souvent appelée « membrane respirante ». Ainsi, pour un réservoir d'encre libre comprenant une membrane de compensation et une membrane respirante, la membrane de compensation et la membrane respirante agissent de concert pour limiter la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir. La membrane de compensation est particulièrement utile pour accommoder les variations rapides de la différence de pression, tandis que la membrane respirante permet davantage d'équilibrer les différences de pression lentes ou durables. En particulier, la membrane respirante peut laisser entrer de l'air dans le réservoir au fur et à mesure de la consommation d'encre, ce qui limite les sollicitations de la membrane de compensation.
  • Dans certains modes de réalisation, la membrane imperméable aux liquides et perméable aux gaz bouche une deuxième ouverture du réservoir disposée au voisinage de la deuxième extrémité axiale.
  • Ainsi, tandis que la membrane de compensation agit comme un dispositif de compensation de pression à la première ouverture du réservoir, la membrane respirante agit comme un dispositif de compensation de pression à la deuxième ouverture du réservoir. La membrane de compensation et la membrane respirante agissent donc ensemble mais sans risque de se gêner mutuellement.
  • Dans certains modes de réalisation, le réservoir comprend en outre un dispositif de chicane. La membrane de compensation sécurise complètement le dispositif de chicane du point de vue des fuites en cas de choc ou de surpression du réservoir, notamment de surpression brutale. En effet, le dispositif de chicane peut se gorger ou se vider d'encre pour équilibrer la pression entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir mais il est nécessaire que le niveau d'encre dans le dispositif de chicane reste compris dans un intervalle prédéterminé pour que le stylo ne soit sujet ni aux fuites d'encre, ni aux arrêts d'écriture. La régulation du niveau d'encre dans le dispositif de chicane est réalisée automatiquement par la membrane de compensation qui est dimensionnée pour assumer, par sa déformation, une partie du déséquilibre de pression. La membrane de compensation et le dispositif de chicane assurent donc, par leur combinaison, un bon fonctionnement du stylo.
  • Dans certains modes de réalisation, le réservoir comprend en outre une partie poreuse et hydrophobe. En particulier, la partie poreuse et hydrophobe peut avoir une porosité interconnectée et ouverte, c'est-à-dire une porosité où les pores sont accessibles à la surface de la partie poreuse et reliés entre eux. Le caractère hydrophobe de la partie poreuse et hydrophobe empêche l'encre d'y pénétrer au repos. En revanche, la partie poreuse et hydrophobe est capable d'accueillir de l'encre sous une faible surpression (aspect poreux), et cela sans s'imbiber complètement d'encre (aspect hydrophobe). Dans certains modes de réalisation, la partie poreuse et hydrophobe peut accueillir de l'encre avec de plus en plus de résistance au fur et à mesure que le niveau d'encre dans la partie poreuse et hydrophobe augmente. Par ailleurs, au sein du réservoir équipé de la membrane de compensation, la partie poreuse et hydrophobe peut être prévue seule ou en combinaison avec le dispositif de chicane.
  • Dans certains modes de réalisation, le réservoir s'étend selon une direction sensiblement axiale et présente une première extrémité axiale opposée à une deuxième extrémité axiale, et le dispositif de chicane ou la partie poreuse et hydrophobe bouchent une deuxième ouverture du réservoir disposée au voisinage de la deuxième extrémité axiale. La membrane de compensation est donc située d'un côté du réservoir, tandis que le dispositif de chicane ou la partie poreuse et hydrophobe est situé d'un autre côté du réservoir et bouche le réservoir. Selon une variante, le réservoir peut comprendre un dispositif de chicane et une partie poreuse et hydrophobe. Par exemple, le dispositif de chicane et la partie poreuse et hydrophobe bouchent tous deux la deuxième ouverture du réservoir, ces deux éléments étant disposés en série. Par exemple, par rapport au réservoir, le dispositif de chicane peut être en contact avec l'intérieur du réservoir tandis que la partie poreuse et hydrophobe peut être en contact avec l'extérieur du réservoir.
  • Ainsi, à la deuxième ouverture, le dispositif de chicane ou la partie poreuse et hydrophobe sont capables d'absorber une certaine quantité d'encre dépendant de la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir. Le dispositif de chicane ou la partie poreuse et hydrophobe contribuent donc, avec la membrane de compensation, à la compensation de la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir. Le positionnement du dispositif de chicane ou de la partie poreuse et hydrophobe au voisinage de la deuxième extrémité axiale est particulièrement peu encombrant et permet éventuellement de réaliser une liaison fluidique entre le réservoir et d'autres composants du stylo, par exemple la pointe d'écriture. Par exemple, dans le cas où la membrane de compensation bouche la première ouverture, le fait que le dispositif de chicane ou la partie poreuse et hydrophobe bouchent la deuxième ouverture axialement opposée à la première ouverture permet que chaque composant fonctionne de manière complémentaire sans risquer de se gêner. Ainsi, la membrane de compensation n'entrave pas le fonctionnement du dispositif de chicane ou de la partie poreuse et hydrophobe et inversement. Par exemple, la membrane de compensation peut être située à l'arrière du réservoir, où elle est libre de se déployer. Par exemple, le dispositif de chicane et/ou la partie poreuse et hydrophobe est positionné à l'avant du réservoir, au voisinage de la pointe d'écriture, avec une structure adaptée au raccordement de la pointe d'écriture au réservoir.
  • Dans certains modes de réalisation, la membrane imperméable aux liquides et perméable aux gaz et le dispositif de chicane ou la partie poreuse et hydrophobe bouchent la deuxième ouverture, ladite membrane étant adjacente au dispositif de chicane ou à la partie poreuse et hydrophobe, le dispositif de chicane ou la partie poreuse et hydrophobe étant disposé(e) du côté intérieur du réservoir par rapport à ladite membrane. Par conséquent, à la deuxième ouverture, la membrane respirante est en contact avec l'extérieur du réservoir et le dispositif de chicane ou la partie poreuse et hydrophobe est en contact avec l'intérieur du réservoir.
  • Ainsi, la membrane respirante assure l'étanchéité du réservoir vis-à-vis de l'encre tout en laissant passer les gaz, notamment l'air, tandis que le dispositif de chicane et/ou la partie poreuse et hydrophobe protège la membrane respirante qui pourrait s'encrasser et perdrait sa perméabilité à l'air si elle était en contact direct et fréquent avec l'encre. L'agencement simultané d'une membrane respirante et d'un dispositif de chicane ou d'une partie poreuse et hydrophobe permet, par synergie, de protéger et préserver les fonctions de chacun de ces composants.
  • De plus, la combinaison d'une membrane de compensation avec une membrane respirante et un dispositif de chicane ou une partie poreuse et hydrophobe permet d'obtenir une légère dépression dans le réservoir. Cette légère dépression est nécessaire pour compenser le poids de l'encre sur la pointe d'écriture lorsque la pointe d'écriture est orientée vers le bas. Par conséquent, la combinaison d'une membrane de compensation avec une membrane respirante et un dispositif de chicane et/ou une partie poreuse et hydrophobe permet non seulement de réguler les variations brutales de la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir, mais aussi de compenser le poids de l'encre sur la pointe d'écriture du stylo et d'introduire de l'air dans le réservoir au fur et à mesure que l'encre se vide, ce qui optimise encore l'utilisation du stylo.
  • Dans certains modes de réalisation, la première extrémité axiale est du côté opposé à une pointe d'écriture par rapport à la deuxième extrémité axiale. Ainsi, la pointe d'écriture, la deuxième extrémité axiale et la première extrémité axiale sont agencées dans cet ordre le long du stylo, la première extrémité axiale du réservoir étant munie de la membrane de compensation. La membrane de compensation peut donc se déplacer librement sans risque d'être gênée ni de gêner la fonction d'écriture du stylo et, au contraire, accommoder la taille du réservoir pour toujours permettre un débit d'encre.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description se réfère aux pages de dessins annexées, sur lesquelles :
    • la figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un stylo, vu en coupe, équipé d'une membrane de compensation et d'une partie poreuse et hydrophobe ;
    • la figure 2 représente en détail la membrane de compensation de la figure 1 à son état de repos ;
    • les figures 3A, 3B et 3C représentent les étapes successives de déploiement de la membrane de compensation de la figure 2 lors d'une augmentation relative de pression dans le réservoir du stylo ;
    • la figure 4 représente un deuxième mode de réalisation d'un stylo vu en coupe, équipé d'une membrane de compensation et d'un dispositif de chicane.
    DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
  • La figure 1 présent en coupe un stylo à encre libre 10 (ci-après abrégé en « stylo ») selon un premier mode de réalisation. Le stylo 10 comprend un fût 12 formant un réservoir 14 à l'intérieur duquel de l'encre (non représentée) est libre de circuler. Le fût 12 peut comprendre des reliefs ou formes internes ou externes destinés par exemple à son assemblage avec d'autres parties du stylo. Les reliefs ou formes du fût 12 peuvent aussi avoir un simple effet esthétique.
  • Comme représenté sur la figure 1, le réservoir 14 s'étend selon une direction sensiblement axiale X. Le stylo 10 comprend une pointe d'écriture 16 en communication fluidique avec le réservoir 14. La pointe d'écriture 16 peut être une pointe quelconque, notamment une pointe à bille, en feutre, une plume, ou tout autre type de pointe connu par ailleurs. La liaison entre la pointe d'écriture 16 et le réservoir 14 est adaptée au type de pointe selon les modalités connues dans l'art antérieur. Sur la figure 1, on a représenté une pointe d'écriture 16 comprenant une pointe bille avec un connecteur fibreux directement reliée au réservoir 14.
  • Le stylo 10 comprend une membrane de compensation 20, une partie poreuse et hydrophobe 30 et une membrane respirante 40. La membrane de compensation 20 bouche une première ouverture du réservoir 14 disposée au voisinage d'une première extrémité axiale 14a. En l'espèce, la première extrémité axiale 14a est l'extrémité du réservoir 14 opposée à la pointe d'écriture 16. La structure et le fonctionnement de la membrane de compensation 20 seront décrits par la suite.
  • La partie poreuse et hydrophobe 30 bouche une deuxième ouverture située à une deuxième extrémité axiale 14b du réservoir 14. La deuxième extrémité axiale 14b est opposée à la première extrémité axiale 14a. La deuxième extrémité axiale 14b est située du côté de la pointe d'écriture 16.
  • La membrane respirante 40 bouche également la deuxième ouverture. Plus précisément, elle est adjacente à la partie poreuse et hydrophobe 30, la partie poreuse et hydrophobe 30 étant disposée du côté intérieur du réservoir 14 par rapport à la membrane respirante 40. La membrane respirante 40 et la partie poreuse et hydrophobe 30 peuvent être directement ou indirectement adjacentes, c'est-à-dire qu'il peut ou non exister un ou plusieurs élément(s) entre elles.
  • La membrane de compensation 20 comporte un seuil d'actionnement. En d'autres termes, elle est prévue pour ne se déformer qu'à partir d'une différence de pression prédéterminée entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir 14. Ceci permet notamment au réservoir 14 d'être en légère dépression. En particulier, lorsque le stylo 10 est tenu pointe en bas, la partie poreuse et hydrophobe 30 absorbe une partie de l'encre, ce qui crée une légère dépression dans le réservoir 14. Cette dépression, suffisamment légère pour ne pas être compensée par un mouvement de la membrane de compensation 20, permet de compenser le poids de l'encre sur la pointe d'écriture 16, et d'éviter ainsi que de l'encre ne goutte par la pointe d'écriture 16. En outre, la membrane respirante 40 empêche le réservoir 14 de fuir au cas où la partie poreuse et hydrophobe 30 serait complètement gorgée d'encre.
  • La membrane respirante 40, du fait de son caractère imperméable aux liquides et perméable aux gaz, permet l'introduction d'air dans le réservoir 14. L'air peut également passer sans entrave à travers la partie poreuse et hydrophobe 30. Cet assemblage de la membrane respirante 40 et de la partie poreuse et hydrophobe 30 fonctionne donc comme un évent, permettant de faire entrer ou sortir de l'air dans le réservoir 14, ce qui, en combinaison avec la membrane de compensation 20, permet de réguler la pression dans le réservoir 14 en fonction de la pression extérieure.
  • Dans le présent mode de réalisation, la membrane de compensation 20 est configurée pour être sollicitée uniquement dans son domaine de déformation élastique. La membrane de compensation 20 est donc configurée pour reprendre sa position (sa forme) de référence en l'absence de sollicitation extérieure. Comme indiqué précédemment, la membrane de compensation 20 permet d'absorber les variations importantes et/ou rapides de pression. Pour cela, la membrane de compensation 20 se déforme, ce qui crée des contraintes internes à la membrane de compensation 20, lesdites contraintes visant à rendre à la membrane de compensation 20 sa position de référence dès que cela est compatible avec l'équilibrage des pressions à l'intérieur et à l'extérieur du réservoir 14.
  • La structure de la membrane de compensation 20 va maintenant être détaillée en référence à la figure 2. La membrane de compensation 20 est représentée, sur la figure 2, en coupe axiale et dans une position de repos, c'est-à-dire dans une position pour laquelle la différence entre la pression intérieure Pi (pression à l'intérieur du réservoir 14) et la pression extérieure Po (pression à l'extérieur du réservoir 14) est inférieure au seuil d'actionnement de la membrane de compensation 20.
  • La membrane de compensation 20 comprend une première partie 22 présentant une première rigidité K1, une deuxième partie 24 présentant une deuxième rigidité K2 et une troisième partie 26 présentant une troisième rigidité K3. Dans l'exemple représenté, la première rigidité est inférieure à la troisième rigidité, qui est elle-même inférieure à la deuxième rigidité (c'est-à-dire K1<K3<K2). Plus la rigidité d'une partie est élevée, plus les efforts nécessaires pour déformer cette partie seront importants. Par ailleurs, comme représenté sur la figure 2, chaque partie présente une forme ondulée ou équivalent lorsque la différence de pression de part et d'autre de la membrane de compensation est inférieure au seuil d'actionnement de la membrane de compensation. La présence d'ondulations ou circonvolutions permet de dégager un volume plus important lorsque la partie est déployée.
  • En outre, l'ordre radial des parties 22, 24, 26 de rigidités différentes peut être modifié par rapport à l'ordre représenté sur la figure 2.
  • Les parties 22, 24, 26 de la membrane de compensation 20 peuvent être constituées de matériaux différents ou bien du même matériau. En particulier dans le cas où elles sont faites du même matériau, afin de d'obtenir des rigidités différentes, les parties peuvent avoir des épaisseurs différentes. Comme représenté sur la figure 2, dans cet exemple, chaque partie a une rigidité d'autant plus grande qu'elle est épaisse. En l'espèce, la première partie 22 est moins épaisse que la troisième partie 26, qui est elle-même moins épaisse que la deuxième partie 24. Par exemple, au moins une partie peut être réalisée en matériau polymère, notamment en silicone ou en élastomère thermoplastique. Dans le cas où la membrane de compensation est faite de plusieurs matériaux, elle peut être réalisée par bi-injection, tri-injection ou par la mise en place d'inserts.
  • Dans le présent mode de réalisation, les parties 22, 24, 26 de la membrane de compensation sont concentriques autour d'un axe X. Plus encore, elles présentent une forme sensiblement à symétrie de révolution autour de l'axe X.
  • Sur la figure 2, on voit que la membrane de compensation 20 est fixée au fût 12 par une partie radialement externe 20a. Toutefois, la membrane de compensation peut être directement injectée ou co-injectée lors de l'injection du fût 12, ce qui améliorerait encore l'étanchéité du réservoir 14.
  • La membrane de compensation 20 comprend également une masselotte 28. En l'espèce, la masselotte est annulaire et symétrique de révolution, de manière à ne pas perturber la symétrie générale de la membrane de compensation 20. La masselotte 28 est disposée entre la première partie 22 et la deuxième partie 24. La masselotte 28 augmente l'inertie de la membrane de compensation 20.
  • Le fonctionnement de la membrane de compensation 20 va maintenant être détaillé en référence aux figures 3A-3C, qui représentent plusieurs états successifs de déformation de la membrane de compensation 20. La succession des états des figures 3A-3C se produit lorsque la différence entre la pression intérieure et la pression extérieure (Pi-Po) est positive et augmente. Bien entendu, une déformation inversée (vers l'intérieur du réservoir), obtenue dans le cas où la différence de pression Pi-Po est négative et diminue, est analogue et ne sera pas décrite en détail.
  • Un état initial est donné par la figure 2. Sur la figure 2, les trois parties 22, 24, 26 sont à l'état de repos (où elles présentent une forme sensiblement ondulée), ce qui signifie que la différence de pression Pi-Po est inférieure, en valeur absolue, au seuil d'actionnement de la membrane de compensation 20.
  • Lorsque la pression intérieure augmente ou que la pression extérieure diminue, par exemple sous l'effet d'une forte chaleur ou en altitude, la différence Pi-Po augmente. Lorsqu'elle dépasse le seuil d'actionnement de la membrane de compensation 20, la membrane de compensation commence à se déformer. La première partie 22, qui a la rigidité K1 la plus basse, commence à se déformer vers l'extérieur du réservoir 14 pour augmenter le volume du réservoir 14 et donc faire diminuer la pression intérieure Pi. Cet état est représenté sur la figure 3A. Les deuxième et troisième parties 24, 26, de rigidités respectives K2, K3 plus élevées que la première rigidité K1, gardent sensiblement leur forme d'origine. Cette étape définit un premier régime, dans lequel les variations de la différence de pression sont accommodées principalement par la déformation de la première partie 22.
  • Les trois rigidités respectives K1, K2, K3 des parties 22, 24, 26, définissent trois régimes successifs d'évolution de la déformation de la membrane de compensation 20 lorsque la différence de pression Pi-Po augmente. Dans chaque régime, les variations de la différence de pression sont accommodées principalement par la déformation d'une partie donnée ; les parties moins rigides que cette partie donnée sont tendues (c'est-à-dire déjà déformées vers l'extérieur) tandis que les parties plus rigides que cette partie donnée sont sensiblement détendues (c'est-à-dire pas encore ou peu déformées). Par exemple, un état intermédiaire est représenté sur la figure 3B. Dans cet état intermédiaire, la différence de pression est accommodée principalement par la troisième partie 26. Les première et troisième parties 22, 26 sont déformées vers l'extérieur tandis que la partie 24, de rigidité la plus élevée, n'est pas ou peu déformée. En d'autres termes, les efforts de pression sont suffisants pour déformer les première et troisième parties 22, 26 mais pas pour déformer la deuxième partie 24.
  • Si la différence Pi-Po augmente encore, les différentes parties de la membrane de compensation 20 continueront à se déformer sur le même principe, dans l'ordre croissant de leurs rigidités et selon des régimes successifs, jusqu'à atteindre un état où toutes les parties 22, 24, 26 sont déployées vers l'extérieur. Cet état est représenté sur la figure 3C.
  • La membrane de compensation 20, du fait des différentes rigidités et formes de ses différentes parties 22, 24, 26, peut être qualifiée de membrane à déploiement contrôlé.
  • Par ailleurs, les rigidités respectives K1, K2, K3 des parties 22, 24, 26 sont de préférence dimensionnées de sorte que les déformations de la membrane de compensation 20 restent dans le domaine élastique des parties 22, 24, 26. Ainsi, lorsque la différence de pression Pi-Po devient à nouveau inférieure au seuil d'actionnement d'une partie, ladite partie retourne sensiblement à sa position de référence. Par conséquent, en ce sens, la membrane de compensation 20 peut être qualifiée de membrane à mémoire de forme. En d'autres termes, de manière générale, la membrane est donc configurée pour rester ou revenir dans sa position de repos en l'absence de sollicitation extérieure, cette position étant unique.
  • Plus précisément, à partir de l'état de la figure 3C, si la différence de pression Pi-Po diminue, le retour de la membrane de compensation 20 à l'état de repos s'effectue dans l'ordre inverse des étapes décrites ci-dessus. A partir de l'état de repos de la figure 2, si la différence de pression Pi-Po diminue encore, la membrane de compensation 20 se déforme vers l'intérieur du réservoir 14 ; les parties 22, 24, 26 se déforment alors dans l'ordre croissant de leurs rigidités respectives.
  • La figure 4 présente le stylo à encre libre dans un autre mode de réalisation. Le stylo 110 de la figure 4 est identique au stylo 10 de la figure 1, si ce n'est que la partie poreuse et hydrophobe 30 a été remplacée par un dispositif de chicane 130. Le dispositif de chicane 130 comprend un passage d'air et les chicanes sont aptes à stocker une quantité d'encre fonction de la différence de pression de part et d'autre du dispositif de chicane 130. Ainsi, le dispositif de chicane 130 peut réaliser les mêmes fonctions que la partie poreuse et hydrophobe 30. Toutefois, sa fiabilité n'est assurée que grâce à sa coopération avec la membrane respirante 40 et la membrane de compensation 20, qui sont inchangées dans ce mode de réalisation. En variante, le stylo 110 pourrait comprendre en outre une partie poreuse et hydrophobe disposée en série avec le dispositif de chicane 130.
  • Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, des modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims (15)

  1. Membrane de compensation (20) de différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur d'un réservoir d'encre libre (14) de stylo ou équivalent (10, 110) comprenant une première partie (22) présentant une première rigidité, et une deuxième partie (24) présentant une deuxième rigidité, la première rigidité étant inférieure à la deuxième rigidité, et caractérise en ce que une masselotte (28) est disposée entre la première partie (22) et la deuxième partie (24).
  2. Membrane de compensation (20) selon la revendication 1, comprenant une troisième partie (26) présentant une troisième rigidité, la troisième rigidité étant supérieure à la première rigidité et inférieure à la deuxième rigidité.
  3. Membrane de compensation (20) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les parties (22, 24, 26) sont concentriques.
  4. Membrane de compensation (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la masselotte (28) est annulaire et symétrique de révolution.
  5. Membrane de compensation (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, présentant une forme sensiblement symétrique de révolution.
  6. Membrane de compensation (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, configurée pour être sollicitée uniquement dans le domaine de déformation élastique des parties (22, 24, 26).
  7. Stylo ou équivalent (10, 110) comprenant un réservoir d'encre libre (14) équipé d'une membrane de compensation (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
  8. Stylo ou équivalent (10, 110) selon la revendication 7, dans lequel le réservoir d'encre libre (14) s'étend selon une direction sensiblement axiale (X) et présente une première extrémité axiale (14a) opposée à une deuxième extrémité axiale (14b), ladite membrane de compensation (20) bouchant une première ouverture du réservoir (14) disposée au voisinage de la première extrémité axiale (14a).
  9. Stylo ou équivalent (10, 110) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le réservoir (14) comprend une membrane respirante, imperméable aux liquides et perméable aux gaz (40).
  10. Stylo ou équivalent (10, 110) selon les revendications 8 et 9, dans lequel la membrane respirante (40) bouche une deuxième ouverture du réservoir disposée au voisinage de la deuxième extrémité axiale (14b).
  11. Stylo ou équivalent (110) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel le réservoir d'encre libre (14) comprend en outre un dispositif de chicane (130).
  12. Stylo ou équivalent (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel le réservoir d'encre libre (14) comprend en outre une partie poreuse et hydrophobe (30).
  13. Stylo ou équivalent (10, 110) selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le réservoir d'encre libre (14) s'étend selon une direction sensiblement axiale (X) et présente une première extrémité axiale (14a) opposée à une deuxième extrémité axiale (14b), et le dispositif de chicane (130) ou la partie poreuse et hydrophobe (30) bouchent une deuxième ouverture du réservoir disposée au voisinage de la deuxième extrémité axiale (14b).
  14. Stylo ou équivalent (10, 110) selon les revendications 10 et 13, dans lequel la membrane respirante (40) et le dispositif de chicane (130) ou la partie poreuse et hydrophobe (30) bouchent la deuxième ouverture, ladite membrane (40) étant adjacente au dispositif de chicane (130) ou à la partie poreuse et hydrophobe (30), le dispositif de chicane (130) ou la partie poreuse et hydrophobe (30) étant disposé(e) du côté intérieur du réservoir (14) par rapport à ladite membrane (40).
  15. Stylo ou équivalent (10, 110) selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, dans lequel la première extrémité axiale (14a) est du côté opposé à une pointe d'écriture (16) par rapport à la deuxième extrémité axiale (14b).
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