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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer hohen elektrischen Spannung, mit einem
Aussengehäuse aus Kunststoff, welches eine piezoelektrische Elementeneinheit und eine Rückstellfeder enthält, und einem im Aussengehäuse gleitend gelagerten Innengehäuse aus Kunststoff, welches einen Schlagkörper und eine mit diesem verbundene Stossfeder enthält, wobei der Schlagkörper einen aus seiner Oberfläche herausragenden Stift aufweist, der sowohl in einem eine schräge Führungskante aufweisenden Fenster des einen
Gehäuseteiles als auch in einem eine gestufte Kante aufweisenden Fenster des andern Gehäuseteiles Aufnahme findet.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art neigt die mechanische Anordnung, die am Aussengehäuse zur
Führung der Arbeitsbewegung des Schlagkörpers vorgesehen ist, dazu, die Festigkeit des Gehäuses zu schwächen.
Auch die Art des Zusammenbaues des Schlagkörpers und der Stossfeder sind vom Montagegesichtspunkt aus unbefriedigend.
Ein Gasfeuerzeug mit einer Zündvorrichtung der eingangs erwähnten Art ist aus der österr. Patentschrift
Nr. 285222 bekannt, wobei das Fenster mit der gestuften Kante im Innengehäuse vorgesehen ist und das eine schräge Führungskante aufweisende Fenster des Aussengehäuses für die Rückführung des Schlagkörpers in seine verriegelte Ausgangsstellung eine zweite schräge Führungskante besitzt. Bei der bekannten Konstruktion kann der
Stift erst nach vollständigem Zusammenbau sämtlicher Teile eingesetzt werden, zu welchem Zweck die Teile gegen die Kraft der Stossfeder bis zur richtigen gegenseitigen Lage zusammengedrückt werden müssen. Eine weitgehende ähnliche Konstruktion ist aus der brit. Patentschrift Nr. 1, 267, 147 bekanntgeworden.
Einen etwas andern Mechanismus weist eine Zündvorrichtung gemäss der österr. Patentschrift Nr. 273549 auf, wobei zum Auslösen des Schlagkörpers keine Verdrehung desselben erfolgt, sondern dieser mittels nachgiebiger Zungen des Gehäuseoberteiles, welche am Ende ihres Weges auf Rampen auffahren, mitgenommen wird.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1763030 der Patentinhaberin war es bereits bekannt, bei einer
Zündvorrichtung mit der Stossfeder auf den Schlagkörper auch ein Drehmoment auszuüben, jedoch bestehen die
Gehäuseteile dieser bekannten Vorrichtung aus Blech und werden durch Stanzen und Abkanten hergestellt.
Dadurch wird nicht nur die Herstellung der Einzelteile, sondern auch der Aufbau der gesamten Vorrichtung komplizierter, da es sich um ein Hochspannungsgerät handelt, und auf eine gute und dauerhafte Isolation daher besonders geachtet werden muss. Ähnliches gilt für ein aus der deutschen Offenlegungsschrift 2137409 bekanntgewordenes Gasfeuerzeug, dessen Gehäuseteil ebenfalls aus Blech hergestellt sind.
Bei einer nicht der eingangs erwähnten Gattung angehörenden Stossvorrichtung für ein piezoelektrisches Element gemäss der deutsche Auslegeschrift 1925945 der Patentinhaberin übt die Stossfeder ein Drehmoment auf den Schlagkörper aus, um diesen in seine Ruhestellung zu bringen. Aufbau und Funktion dieser bekannten Stossvorrichtung bestehen darin, dass zwei zeitlich aufeinanderfolgend auslösbare Hämmer mit gesonderten Antriebsfeder vorhanden sind, um in einem gegebenen zeitlichen Abstand aufeinanderfolgende Hochspannungsimpulse erzeugen zu können.
Die Herstellung der beiden ineinander gleitbar gelagerten Gehäuseteile aus Kunststoff ist wegen der in Betrieb auftretenden Hochspannung eine wichtige Voraussetzung für eine technisch einwandfreie Funktion sowie für eine günstige Massenfertigung. Längliche hohle Kunststoffteile werden aus Festigkeitsgründen zweckmässig mit geschlossenem Profil ausgebildet und es müssen für das Zusammensetzen und Zusammenhalten der Einzelteile besondere Vorkehrungen getroffen werden. Die Erfindung zielt darauf ab, eine einfache und betriebssichere Vorrichtung zur Erzeugung einer hohen elektrischen Spannung zu schaffen, die aus wenigen Einzelteilen besteht sowie einfach und schnell zusammengebaut werden kann.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art die Stossfeder-wie an sich bekannt-unter Verdrehung eingespannt ist und eine Rückstell-Richtkraft ausübt und dass das das Fenster mit der gestuften Kante aufweisende Aussengehäuse mit in sein offenes Ende auslaufenden Führungsnuten für den Stift des Schlagkörpers versehen ist. Durch die Doppelfunktion der Stossfeder ist eine einfache Konstruktion mit geringem Bauteileaufwand möglich. Damit auch das Zusammensetzen der voraussetzungsgemäss aus Kunststoff bestehenden Gehäuseteile technisch einfach sowie mit geringem Arbeits- und Zeitaufwand erfolgen kann, sind im Aussengehäuse die Führungsnuten für den Stift des Schlagkörpers vorgesehen.
Die Gehäuseteile können gesondert hergestellt und unter Ausnutzung der Führungsnut mit dem Schlagkörper und den Zubehörteilen einfach zusammengebaut werden.
Zweckmässig ist die erfindungsgemässe Vorrichtung derart ausgebildet, dass die Enden der Stossfederachse abgebogen sind und das eine Ende in einen Schlitz in einer Sitzfläche am Schlagkörper und das andere Ende in einen Schlitz in einem Widerlager am Innengehäuse eingelegt sind. Diese Ausbildung erleichtert das Zusammensetzen der Einzelteile gegenüber bekannten Vorrichtungen, bei welchen die abgebogenen Federenden in kleine axiale Bohrungen eingeführt werden müssen.
Vorzugsweise weist das den Schlagkörper und die Stossfeder aufnehmende Innengehäuse eine in der Hauptsache zylindrische Führungsbohrung mit einer Führung für das Ende der Stossfeder auf. Durch diese Ausführung wird ausser einem sicheren Festlegen des Federendes auch Sicherheit gegen seitliches Ausbeulen der ein Drehmoment ausübende Schraubendruckfeder erzielt.
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Im folgenden werden die Probleme, die bei bekannten Vorrichtungen auftreten, sowie der Aufbau und die erzielbare Wirkung bevorzugter Ausführungen der erfindungsgemässen Vorrichtung im einzelnen erörtert und in den Zeichnungen veranschaulicht. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 in Seitenansicht eine Vorrichtung zur Erzeugung einer hohen elektrischen Spannung, u. zw. in vorbekannter Ausführung ; Fig. 2 in Seitenansicht eine erfindungsgemässe Vorrichtung ; Fig. 3 die Vorrichtung in Stirnansicht ; Fig. 4 die Vorrichtung wie in Fig. 2, zum Teil im Schnitt ;
Fig. 5 eine Zerlegungszeichnung derselben Vorrichtung ; die Fig. 6 und 7 eine zweite Ausführungsart in Seitenansicht und zum Teil im Schnitt ; die Fig. 8, 9 und 10 einen Schlagkörper, ein Federwiderlager und eine Stossfeder aus der zweiten Ausführungsart je in perspektivischer Ansicht ; die Fig. 11 und 12 eine dritte Ausführungsart in Seitenansicht und zum Teil im Schnitt, und Fig. 13 in perspektivischer Darstellung ein Innengehäuse und eine Stossfeder aus der dritten Ausführungsart.
In den einzelnen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
Eine bekannte Vorrichtung, wie sie insbesondere für Taschenfeuerzeuge benutzt wurde, ist so aufgebaut, wie in Fig. 1 gezeigt. Sie besitzt ein Aussengehäuse--l--und ein Innengehäuse--2--, welche beide aus Blech hergestellt sind. Das Aussengehäuse weist eine Nut oder einen offenen Schlitz--4--auf, welcher einen an einem Stosskörper angeordneten Stift aufnimmt, wobei der Stosskörper im Innengehäuse untergebracht ist.
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Aussengehäuse untergebrachte piezoelektrische Einheit Stosskraft auszuüben. Dies kann deswegen eintreten, weil im Schlitz --4-- Kräfte angreifen. Es kann dann dazu kommen, dass das Innengehäuse nicht mehr einwandfrei gleiten kann. Dies ist ein schwerer Nachteil, der sich auf die Lebensdauer der Vorrichtung auswirkt.
Aus diesem Grunde hat man eine Vorrichtung entwickelt, die weder eine Nut, noch einen offenen Schlitz am Aussengehäuse aufweist, sondern bei der nach dem Einsetzen des Innengehäuses in das Aussengehäuse an dem Schlagkörper ein Zapfen angebracht und mit ihm fest verbunden wird. Da aber für das Anbringen und Befestigen des Zapfens oder Stiftes sehr wenig Platz vorhanden ist, ergab das einen ungünstigen Fertigungsverlauf.
Ausserdem ist die mechanische Festigkeit des eingefügten Teiles unzureichend. Ferner müssen bei dieser Konstruktion sowohl das Aussen- wie auch das Innengehäuse ein Fenster oder eine Öffnung für das Einsetzen des Stiftes erhalten, so dass auch die mechanische Festigkeit der Gehäuse selbst herabgemindert wird.
Dieses Problem zu lösen, ist das Ziel der Erfindung, von welcher eine Ausführungsform in Fig. 2 bis 5 gezeigt ist.
In Fig. 2 ist mit-5-ein Aussengehäuse aus Kunstharz bezeichnet, in dem eine piezoelektrische Einheit - untergebracht ist. Das Gehäuse weist an seinem einen Ende eine Öffnung--6--und in einer Seitenwand ein im wesentlichen T-förmiges Fenster --7-- auf. Ferner sind in zwei einander diagonal gegenüberliegenden Kanten Nuten --8-- für die Aufnahme des Stiftes ausgearbeitet, welche in die Öffnung --6-- auslaufen.
Mit--9--ist ein Innengehäuse bezeichnet, das in dem Aussengehäuse gleitend geführt ist. In dem
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--10-- und- -13--, das in einer Seitenwandung des Innengehäuses ausgearbeitet ist, nach aussen ragt.
Zwischen der piezoelektrischen Einheit--14--und dem Innengehäuse --9-- ist eine Rückstellfeder - angeordnet.
In Fig. 5 ist der Einbauvorgang zu erkennen. Das Innengehäuse --9-- wird mit dem aus dem Schlagkörper-10-herausragenden Stift-12-in das Aussengehäuse --5-- eingesetzt. Der Schlagkörper --10-- ist im Innengehäuse angeordnet. Der Stift --12-- gleitet dabei in den im Aussengehäuse-5- nahe der Öffnung --6-- vorgesehenen Führungsnuten --8-- entlang. Sobald der Stift --12-- das T-förmige Fenster --7-- erreicht hat, springt er dank der rückstellenden Richtkraft der Stossfeder-11-in den gestuften Teil des Fensters ein, so dass der in Fig. 2 gezeigte Zustand erreicht ist.
(Der Weg des Innengehäuses und des Stiftes --12-- während des Einsetzens ist in Fig. 5 durch gestrichelte Linien angedeutet. )
Beim Gebrauch wird das Innengehäuse in Richtung des Pfeiles--B--in Fig. 2 bewegt, in dem man es
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im Aussengehäuse ausgesparten Fensters --7-- festgehalten ist. Die Stossfeder --11-- wird zusammengedrückt und speichert Schlagenergie. Bei weiterem Eindrücken des Innengehäuses kommt eine
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Teil des Fensters, wodurch der Schlagkörper --10-- auf Grund der in der Stossfeder--11-- aufgespeicherten Energie zum Aufschlag auf eine metallische Prallfläche-18-an der Einheit--14- gebracht wird.
Hiedurch entsteht in der piezoelektrischen Einheit eine hohe Spannung, welche durch einen Leiter --16-- abgenommen wird. Nach dem Aufprall wird das Innengehäuse wieder freigegeben und kehrt unter der Einwirkung der Rückstellfeder --15-- in Richtung des Pfeiles-A- (Fig. 2) wieder zurück.
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Gleichzeitig bewegt sich auch der Stift-12-in derselben Richtung zurück, sobald er die Stufe im Fenster --7-- erreicht hat, wird er durch die Richtkraft der Stossfeder-11-in die Fensterstufe hineingedreht, so dass die Ausgangsstellung der Vorrichtung wieder erreicht ist.
Man sieht, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung leicht zusammensetzbar ist und dass die Gehäuse genügend mechanische Festigkeit aufweisen, um eine betriebssichere weiche Bewegung der beiden Gehäuse relativ zueinander zu gewährleisten. Das bedingt eine lange Lebensdauer und hohe Qualität. Gleichzeitig ist die Vorrichtung vom Kostenstandpunkt aus vorteilhaft.
In Fig. 6 bis 10 ist eine zweite Ausführungsart der Erfindung veranschaulicht, die im Vergleich zu bekannten Geräten durch die Art der Anbringung der Stossfeder wirtschaftlicher im Zusammenbau ist.
Die piezoelektrische Einheit -14-- ist durch Verstemmen mit dem Aussengehäuse--17--in dessen
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--15-- angeordnet.schlagkörper --10-- untegebracht. Letzterer ist dazu bestimmt, gegen eine metallische Prallfläche -18-- an der piezoelektrischen Einheit--14--eine Schlagwirkung auszuüben. In den beiden Gehäusen --17 und 9-- ist an einer Seite je ein Fenster--7 und 13--ausgespart, in welchem ein Stift--12--eingreift, der aus der Oberfläche des Schlagkörpers --10-- herausragt. Diese Fenster können in ähnlicher Weise gestaltet sein, wie diejenigen in der erstbeschriebenen Ausführung.
Die Stossfeder--11--ist so angeordnet, dass sie den Stift--12--vermöge ihrer Richtkraft in dem gestuften Teil des Fensters--7--zurückhält und vermöge ihrer Druckkraft auf das Innengehäuse-9-in Richtung des Pfeiles-A-- (Fig. 6) wirkt. Die beiden Enden der Feder sind rechtwinkelig zur Federachse abgebogen. Das eine Ende greift in einen Schlitz --21-- ein, der
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--10-- inpiezoelektrischen Einheit ist ein elektrischer Leiter--16--vorgesehen.
Zum Gebrauch wird das Innengehäuse --9-- in Richtung des Pfeiles-B-- (Fig. 6) entgegen der Federkraft der Rückstellfeder --15-- in das Aussengehäuse hineingedrückt. Im Anfangsstadium dieser Bewegung verändert der Schlagkörper --10-- noch nicht seine Stellung, da der Stift--12--in dem
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Berührung mit dem Stift --12-- und verdreht ihn entgegen dem Uhrzeigersinn (gesehen von Seite der Einheit --14--). Infolgedessen verlässt der stift --12-- den gestuften Teil des Fensters, und der Schlagkörper --10-- übt auf Grund der in der Feder aufgespeicherten Energie seine Kraft auf die Prallfläche --18-- der Einheit --14-- aus. Die erzeugte hohe Spannung wird über den elektrischen Leiter --16-- abgenommen.
Nach dem Stoss wird das Innengehäuse wieder freigegeben und von der Rückstellfeder --15-- in Richtung des Pfeiles --A-- zurückgedrückt. Sobald während dieser Bewegung der stift --12-- die Stufenfläche am Fenster--7--erreicht, wird er durch die Richtkraft der Feder--11--zurückgedreht, so dass die Vorrichtung wieder ihre Ausgangsstellung annimmt.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art sind die beiden Enden der Stossfeder in axialer Richtung abgebogen und werden bei verwundener Federstellung in entsprechend enge Löcher im Schlagkörper bzw. im Innengehäuse eingesetzt, die wenig grösser sind als der Durchmesser des Federdrahtes. Dabei wird der Feder eine axiale Verdrehung erteilt. Bei einer derartigen Konstruktion kann aber leicht ein Fehler an der Einfügungsstelle der Federenden entstehen, die Feder kann sich unter der Spannung verziehen, die abgebogenen Enden können eine Krümmung mit Radius --R-- annehmen und all das setzt die Wirksamkeit und Leistung herab.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung nach der vorstehenden Beschreibung sind die einander entgegengesetzten Enden der Stossfeder senkrecht zur Achsenrichtung abgebogen und in den Schlitzen an den Widerlagern am Schlagkörper und Innengehäuse eingesetzt, so dass die Feder eine Rückstellkraft und eine Richtkraft ausüben kann. Fehler bei der vorzunehmenden Verdrehung und Fehler beim Einsetzen der Federenden sind damit ausgeschlossen, was verbesserte Wirksamkeit und Leistung ergibt. Das ist besonders wichtig, wenn Aussen- und Innengehäuse zylindrisch sind und kein Stopfen oder Angriffspunkt für die Verdrehungskraft, wie bei viereckigem Gehäuse, vorgesehen werden kann.
In Fig. 11 bis 13 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei welcher der Fortschritt gegenüber den bekannten Ausführungen in der Einbauweise des Schlagkörpers und der Stossfeder liegt.
Die piezoelektrische Einheit --14-- ist durch Verstemmen in einem Ende des Aussengehäuses-17-
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ausüben. Beide Gehäuse weisen in der Wandung je ein Fenster--7 bzw. 13-auf. Der aus dem Umriss des Schlagkörpers herausragende Stift--12-ist in diesen Fenstern geführt. Die Fenster sind ähnlich denjenigen in den vorher beschriebenen Ausführungen gestaltet.
Die Stossfeder-11-ist so angeordnet, dass der Stift --12- in Ruhestellung in Eingriff mit dem gestuften Teil des Fensters --7-- steht, beim Zusammenbau des
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Schlagkörpers und der Stossfeder wird letztere in die im Querschnitt der Hauptsache nach kreisförmige
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der Zapfen --12-- noch in den gestuften Teil des Fensters --7-- eingreift. Dabei wird die Stossfeder zusammengedrückt und speichert Energie.
Bei Fortsetzung der Bewegung kommt die geneigte Führungsfläche des Fensters --13-- im Innengehäuse in Kontakt mit dem Zapfen --12-- und dreht diesen entgegen den Uhrzeigersinn (gesehen von der Einheit-14-). Die Folge ist, dass der Zapfen aus dem gestuften Fensterteil
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wieder in ihrer Ausgangsstellung.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art kann es beim Einbau der Stossfeder in verwundenem Zustand vorkommen, dass das Federende nicht richtig eingedreht und in der Aufnahmeöffnung im Innengehäuse nicht richtig verankert ist, wenn nämlich diese Öffnung rechteckig und der Stosskörper zylindrisch ist. Das rührt von der unzureichenden Führung des Schlagkörpers und der Stossfeder her.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung laut vorstehender Beschreibung ist das Innengehäuse mit einer Bohrung versehen, deren Querschnitt dem Umriss der Stossfeder samt ihrem Endabschnitt entspricht, so dass es ausgeschlossen ist, dass sich die Feder in der Bohrung verdreht, d. h. Feder und Stosskörper sind ausreichend geführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Erzeugung einer hohen elektrischen Spannung, mit einem Aussengehäuse aus Kunststoff, welches eine piezoelektrische Elementeneinheit und eine Rückstellfeder enthält, und einem im Aussengehäuse gleitend gelagerten Innengehäuse aus Kunststoff, welches einen Schlagkörper und eine mit diesem verbundene Stossfeder enthält, wobei der Schlagkörper einen aus seiner Oberfläche herausragenden Stift aufweist, der sowohl in einem eine schräge Führungskante aufweisenden Fenster des einen Gehäuseteiles als auch in einem eine gestufte Kante aufweisenden Fenster des andern Gehäuseteiles Aufnahme findet, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass die Stossfeder (11)-wie an sich bekannt-unter Verdrehung eingespannt ist und eine Rückstell-Richtkraft ausübt und dass das das Fenster (7)
mit der gestuften Kante aufweisende Aussengehäuse (5) mit in sein offenes Ende auslaufenden Führungsnuten (8) für den Stift (12) des Schlagkörpers (10) versehen ist.