"Dispositif piézo-électrique du type à bouton-poussoir"
La présente invention est relative à un dispositif piézoélectrique du. type à bouton-poussoir.
Les dispositifs piézo-électriques du type à bouton-poussoir classiques comportant un marteau actionné ou libéré de manière à venir frapper une unité piézo-électrique sous l'action d'un <EMI ID=1.1>
doigt sont de construction complexe parce que de nombreuses pièces constructives. sont utilisées. La construction connue exige beaucoup de travail pour son assemblage et entraîne des problèmes pour la production en série et donc un prix de revient élevé.
La présente invention a pour but d'atténuer les désavantages précités des dispositifs piézo-électriques du type à bouton-poussoir classiques.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple
non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1A est une vue en élévation frontale et partiellement en coupe d'un dispositif piézo-électrique du type à bouton-poussoir suivant l'invention, à l'état de repos. La figure 1B est une vue en élévation latérale correspondant à la figure lA.
Les figures 2 et 3 sont des vues en élévation latérale illustrant la séquence de fonctionnement du dispositif illustré à la figure 1A.
La figure 4 est une vue "explosée" illustrant les éléments constructifs du dispositif suivant l'invention.
En se référant aux dessins, la référence P désigne d'une façon générale une unité piézo-électrique qui est munie dans
la présente forme de réalisation de plusieurs fils de sortie
à haute tension. L'unité piézc-électrique P possède un bottier isolant cylindrique 7 offrant une paire de rainures s'étendant axialement 7b et 7b' sur sa surface externe, comme illustré plus clairement à la figure 4. A l'intérieur du bottier isolant 7, plusieurs éléments piézo-électriques la, lb, lc et ld sont lo-gês comme illustré, à la figure 1A en interposant une plaque de borne de masse 2 entre les deux éléments internes la et lb
qui sont disposés dans le sens opposé l'un par rapport à l'autre de manière à diriger des surfaces d'extrémité de même polarité, c'est-à-dire des surfaces d'extrémité négatives dans la forme de réalisation illustrée, vers la plaque de borne de masse 2 et avec deux isolateurs en porcelaine 4 et 4' introduits entre les paires d'éléments respectifs la, le et lb, ld. Les éléments la et le ou lb et ld sont également disposés dans le sens opposé l'un par rapport à l'autre. En effet, si l'élément la présente sa surface d'extrémité positive vers le haut, l'élément adjacent supérieur le présente sa surface d'extrémité positive vers le bas. Chacun des isolateurs en porcelaine 4
et 4' agit de manière à isoler les éléments piézo-électriques internes et externes respectifs. De part et d'autre de l'isolateur 4 ou 4', on a prévu une paire de plaques de borne
3, 3 ou 3', 3' de manière à dériver la haute tension engendrée. Les plaques de borne 3, 3, 3' et 3' sont munies chacune d'une broche de connexion 3a, 3a, 3a' et 3a', comme illustré à la figure 1B. Les broches de connexion s'étendent à l'intérieur de saillies cylindriques 7a, 7a, 7a' et 7a' du bottier isolant cylindrique 7. A la base de l'empilage d'éléments piézo-électriques se trouve une plaque de fixation métallique 6 et à son sommet une plaque d'application de pression 5.
La forme de réalisation illustrée comporte une unité piézo-électrique P avec plusieurs éléments piézo-électriques, qui convient tout particulièrement pour une utilisation en
tant que source d'allumage par décharge d'étincelles d'un appareil de chauffage équipé de plusieurs brûleurs. Toutefois, la présente invention n'est pas limitée à une telle forme de réali-sation particulière comportant plusieurs éléments piézo-électri-
<EMI ID=2.1>
bien au cas de l'utilisation d'une unité piézo-électrique classique comportant un ou deux éléments et possédant une borne de sortie à haute tension.
En tout cas, il est essentiel de donner à l'unité piézoélectrique P une forme cylindrique avec des rainures axiales sur la surface externe, qui agit de manière à s'associer avec un châssis ou encadrement d'assemblage comme décrit ci-après. Dans la forme de réalisation illustrée, on a prévu une paire de rainures axiales sur la surface externe du bottier isolant cylindrique 7 mais, toutefois, la plaque de fixation métallique 6 et la plaque d'application de pression 5 peuvent être déformées de manière à s'étendre à partir du boîtier isolant 7 et une paire de rainures axiales peut être prévue sur leurs parties prolongées.
La partie H constitue d'une façon générale une unité de marteau destinée à venir frapper l'unité piézo-électrique P afin de produire une tension électrique élevée. L'unité de marteau H comprend une plaque de marteau métallique 8 avec une partie d'impact plane 8a dirigée vers la plaque d'application de pression 5 de l'unité piézo-électrique P et une partie de base 8b
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8a. La partie de base 8b possède une partie de came de torsion 8c légèrement tordue autour de l'axe de la partie de rase 8b soit dans le sens des aiguilles d'une montre, soit dans le sens
une
opposé �orme de réalisation avec une torsion dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre a été illustrée au dessin) <EMI ID=4.1> plus clairement dans la vue "explosée" de la figure 4, une pla-que d'entraînement de forme -annulaire 9 est montée à coulissement sur la partie de base 8b de la plaque de marteau 8. La plaque d'entraînement 9 possède une paire de petits arrêts 9a
et 9a' aux deux extrémités. La partie de base 8b est introduite dans une ouverture pratiquée au centre de la plaque d'entraînement 9. Lorsque cette dernière est déplacée vers le bas tout
en engageant l'ouverture centrale avec la partie de came
de torsion 8c de la plaque de marteau 8, cette dernière est amenée à tourner dans le sens de la torsion de la partie de came 8c. Dans la présente forme de réalisation, la plaque de marteau 8 est amenée à tourner dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre. Un ressort d'actionnement hélicoïdal 10 est monté autour de la partie de base 8b et entre la partie d'impact 8a de la plaque de marteau 8 et la plaque d'entraîne- ment 9 engageant sa partie d'extrémité élargie 8d. Le ressort d'actionnement 10 applique une force de rappel à la plaque de marteau 8 dans la direction de l'unité piézo-électrique P et
il applique également une force de rappel en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre à la plaque de marteau 8, ce
qui constitue le sens inverse de la rotation lorsque la plaque d'entraînement 9 est déplacée vers le bas.
Un châssis ou encadrement de support métallique 11, représenté particulièrement clairement à la figure 4, est prévu.
Dans un évidement interne de l'encadrement 11 situé vers le bas à la figure 1A, l'on a monté l'unité piézo-électrique P en introduisant les deux rainures externes 7b et 7b' pratiquées
sur le boîtier isolant 7 sur les bords latéraux de l'évidement ou logement. La plaque de borne de masse 2 située au milieu
de l'unité piézo-électrique P possède une borne s'étendant vers l'extérieur 2a qui.engage la face interne de l'évidement de l'en-cadrement de support métallique 11 et établit une connexion de masse électrique pour l'unité P. Cette dernière est fixée en position par une plaque de retenue 12 s'engageant entre la partie supérieure ronde de la plaque d'application de pression 5 de l'unité P et les bords inférieurs d'une paire de plaques
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ment courbées à l'opposé et engagent la surface inférieure 8a' de la partie supérieure 8a de la plaque de marteau 8 dans son état de non actionnement. La partie supérieure du logement de l'encadrement 11 abrite l'unité de marteau H de façon à lui permettre de se déplacer librement dans le sens axial si le déplacement de la surface supérieure 8a' n'était limité que par les pattes faisant saillie vers l'intérieur lla et lia'. Lorsque l'unité piézo-électrique P est montée sur l'encadrement de support métallique 11, les saillies 7a, 7a, 7a', 7a' s'étendent perpendiculairement à la surface principale plane de l'encadrement 11. Chaque paire de broches de connexion adjacentes 3a, 3a et 3a', 3a' est disposée de manière à s'étendre à partir des cotés opposés de l'encadrement 11.
Cette construction des broches de connexion convient pour l'établissement de plusieurs conducteurs à haute tension destinés à distribuer ou répartir les hautes tensions produites.
Un bouton-poussoir cylindrique 13 fait par exemple de résine synthétique est agencé de manière à s'adapter à coulissement à la partie supérieure de l'encadrement 11 grace à une paire de fentes axiales 13a et 13a'. Dans la partie médiane des fentes 13a et 13a', on a prévu une paire de logements situés radialement 13b et 13b', qui engagent les petits arrêts 9a et 9a' de la plaque d'entraînement 9, de manière à retenir cette dernière dans l'évidement de l'encadrement 11. Un ressort de rappel 14 destiné à appliquer une force de rappel ou de libération au bouton-poussoir 13 est prévu autour de l'unité de marteau H. Le ressort 14 est situé entre une paire d'arrêts llb et llb' prévus sur la face supérieure des pattes en saillie
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et il applique une force de rappel vers le haut à cette plaque 9 et donc au bouton-poussoir 13.
Le fonctionnement du dispositif piézo-électrique suivant l'invention sera à présent décrit. Lorsque le bouton-poussoir
13 est repoussé vers le bas comme indiqué par une flèche dans la position de repos illustrée à la figure 1A, l'unité de marteau H est également déplacée vers le bas par le déplacement de la plaque d'entraînement 9. Dans ce cas, les deux bords latéraux de l'extrémité supérieure 8a' de la plaque de marteau 8 ou la partie d'impact plane 8a rencontrent les bords supérieurs des
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suite du déplacement de la plaque de marteau 8 est empêchée.
En continuant à enfoncer le bouton-poussoir 13, la plaque d'entraînement 9 glisse le long de la partie de base 8b de la plaque de marteau 8 tout en repoussant vers le bas le ressort d'actionnement hélicoïdal 10 dans le sens axial et également à l'encontre de la force de rappel du ressort de rappel 14. Tout en coulissant vers le bas le long de la partie de base 8b de la plaque de marteau 8, la plaque d'entraînement 9 amène la plaque de marteau 8 à tourner dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre par l'engagement de la partie de came de torsion 8c, à l'encontre de la force de rappel dans le sens des aiguilles d'une montre du ressort d'actionnement 10. Lorsque les deux bords latéraux de la partie d'impact plane 8a se dégagent de la surface supérieure des pattes faisant saillie vers l'intérieur
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aiguilles d'une montre, la plaque de marteau 8 se déplace brus- quement vers le bas sous l'effet de la force de ressort du ressort d'actionnement 10 et vient frapper la-plaque d'application de pression 5 de l'unité piézo-électrique P. Cette dernière ,produit des tensions élevées sous l'impact de la plaque de marteau 8 entre les bornes à haute tension 3, 3, 3', 3' connectées électriquement aux surfaces de borne positives des éléments piézo-électriques la, lb, le, ld et de l'encadrement de support métallique 11 mettant à la masse leurs surfaces terminales négatives. Les hautes tensions engendrées peuvent être obtenues
à partir du dispositif en utilisant des conducteurs appropriés afin de les mettre par exemple à profit pour allumer un brûleur à plusieurs branches en produisant plusieurs décharges par étincelles en plusieurs éclateurs non représentés aux dessins.
Après avoir assuré l'allumage, on permet au bouton-poussoir
13 de revenir vers.le haut en cessant de l'enfoncer, grâce à la force de rappel du ressort 14 qui a été comprimé par la plaque d'entraînement 9 conjointement avec le ressort d'actionnement
10. La plaque d'entraînement 9 engageant le bouton-poussoir 13 est également déplacée vers le haut et elle ramène la plaque de marteau 8 vers le haut grace à l'engagement avec la partie d'extrémité élargie 8b. Lorsque la plaque de marteau 8 a été suffi,samment ramenée vers le haut, sa surface d'impact 8a' rencontre la surface d'extrémité supérieure des pattes en saillie lla et
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teau 8 est ramenée à la position illustrée aux figures 1A et 1B sous l'effet de la force de rappel en rotation du ressort d'actionnement 10.
Comme expliqué précédemment, le dispositif piézo-électrique du type à bouton-poussoir suivant l'invention comprend une unité piézo-électrique, une unité de marteau avec une plaque de mar- teau possédant une partie de came de torsion, une plaque d'entraînement destinée à faire tourner la plaque de marteau autour de son axe en faisant coulisser la partie de came de torsion, un ressort d'actionnement qui applique continuellement une pression à la plaque de marteau dans le sens d'impact axial et dans le sens de rotation opposé au sens de rotation résultant de l'action de la partie de came,
un encadrement de support destiné à fixer l'unité piézo-électrique sur le cOté inférieur et recevant l'unité de marteau sur le coté supérieur tout en étant doté de pattes en saillie engageant le sommet de la plaque de marteau pour limiter son déplacement vers le bas dans l'état non actionné, et un bouton-poussoir agencé de manière à se déplacer à coulissement et librement suivant la direction axiale de l'encadrement, conjointement avec la plaque d'entraînement qui lui est reliée et avec un rappel par un ressort de rappel. Le dispositif est actionné en enfonçant le bouton-poussoir couplé à la plaque d'entraînement, qui est déplacée vers le bas de manière à faire tourner la plaque de marteau sous une action de came et pour dégager la surface de tête d'impact des pattes
en saillie pour effectuer une course d'impact vers l'unité piézo-électrique de manière à produire une tension élevée et l'unité de marteau ainsi que le bouton sont ramenés à leur position initiale sous l'action du ressort de rappel.
Le dispositif piézo-électrique suivant l'invention est de construction très simple, ce qui contribue à réduire le nombre des défauts mécaniques possibles et facilite son assemblage. Les éléments constructifs principaux tels que la plaque de marteau, la plaque d'entraînement et l'encadrement de support peu-
"Push-button type piezoelectric device"
The present invention relates to a piezoelectric device of the. push button type.
Conventional push button type piezoelectric devices comprising a hammer actuated or released so as to strike a piezoelectric unit under the action of an <EMI ID = 1.1>
finger are of complex construction because of many constructive parts. are used. The known construction requires a lot of work for its assembly and causes problems for series production and therefore a high cost price.
The object of the present invention is to alleviate the aforementioned disadvantages of piezoelectric devices of the conventional push-button type.
Other details and features of the invention will emerge from the description below, given by way of example.
non-limiting and with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1A is a front elevational view and partially in section of a piezoelectric device of the push-button type according to the invention, in the rest state. Figure 1B is a side elevational view corresponding to Figure 1A.
Figures 2 and 3 are side elevational views illustrating the sequence of operation of the device illustrated in Figure 1A.
FIG. 4 is an “exploded” view illustrating the constructive elements of the device according to the invention.
Referring to the drawings, reference numeral P generally denotes a piezoelectric unit which is provided in
the present embodiment of several leads
at high voltage. The piezoelectric unit P has a cylindrical insulating case 7 offering a pair of axially extending grooves 7b and 7b 'on its external surface, as illustrated more clearly in figure 4. Inside the insulating case 7, several piezoelectric elements la, lb, lc and ld are lo-gês as illustrated in Figure 1A by interposing a ground terminal plate 2 between the two internal elements la and lb
which are arranged in the opposite direction from each other so as to direct end surfaces of the same polarity, i.e. negative end surfaces in the illustrated embodiment, towards the ground terminal plate 2 and with two porcelain insulators 4 and 4 'inserted between the pairs of respective elements la, le and lb, ld. The elements la and le or lb and ld are also arranged in the opposite direction relative to each other. In fact, if the element la presents its positive end surface upwards, the upper adjacent element la presents its positive end surface downwards. Each of the porcelain insulators 4
and 4 'acts to isolate the respective internal and external piezoelectric elements. On either side of the insulator 4 or 4 ', there is provided a pair of terminal plates
3, 3 or 3 ', 3' so as to derive the high voltage generated. Terminal plates 3, 3, 3 'and 3' are each provided with a connection pin 3a, 3a, 3a 'and 3a', as shown in Fig. 1B. The connection pins extend inside cylindrical projections 7a, 7a, 7a 'and 7a' of the cylindrical insulating housing 7. At the base of the stack of piezoelectric elements is a metal fixing plate 6 and at its top a pressure application plate 5.
The illustrated embodiment comprises a piezoelectric unit P with several piezoelectric elements, which is particularly suitable for use in
as a spark discharge ignition source of a heater equipped with more than one burner. However, the present invention is not limited to such a particular embodiment comprising several piezoelectric elements.
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well in the case of using a conventional piezoelectric unit comprising one or two elements and having a high voltage output terminal.
In any case, it is essential to give the piezoelectric unit P a cylindrical shape with axial grooves on the outer surface, which acts in such a way as to associate with an assembly frame or frame as described below. In the illustrated embodiment, a pair of axial grooves are provided on the outer surface of the cylindrical insulating housing 7 but, however, the metal fixing plate 6 and the pressure application plate 5 can be deformed so that they 'extend from the insulating housing 7 and a pair of axial grooves can be provided on their extended parts.
Part H generally constitutes a hammer unit intended to strike the piezoelectric unit P in order to produce a high electrical voltage. The hammer unit H includes a metal hammer plate 8 with a planar impact part 8a directed towards the pressure application plate 5 of the piezo unit P and a base part 8b
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8a. The base part 8b has a torsion cam part 8c slightly twisted around the axis of the shaving part 8b either clockwise or counterclockwise.
a
opposite (realization elm with an anti-clockwise twist has been illustrated in the drawing) <EMI ID = 4.1> more clearly in the "exploded" view of figure 4, a pla -that ring-shaped drive 9 is slidably mounted on the base part 8b of the hammer plate 8. The drive plate 9 has a pair of small stops 9a
and 9a 'at both ends. The base part 8b is introduced into an opening in the center of the drive plate 9. When the latter is moved downwards, all
by engaging the central opening with the cam part
8c of the hammer plate 8, the latter is caused to rotate in the direction of the torsion of the cam part 8c. In the present embodiment, the hammer plate 8 is caused to rotate in the counterclockwise direction. A helical actuating spring 10 is mounted around the base portion 8b and between the impact portion 8a of the hammer plate 8 and the drive plate 9 engaging its widened end portion 8d. The actuating spring 10 applies a return force to the hammer plate 8 in the direction of the piezo unit P and
it also applies a clockwise rotating restoring force to the hammer plate 8, this
which constitutes the reverse direction of rotation when the drive plate 9 is moved downward.
A metal support frame or frame 11, shown particularly clearly in Figure 4, is provided.
In an internal recess of the frame 11 located downwards in FIG. 1A, the piezoelectric unit P has been mounted by inserting the two external grooves 7b and 7b 'made
on the insulating housing 7 on the lateral edges of the recess or housing. The ground terminal plate 2 located in the middle
of the piezo unit P has an outwardly extending terminal 2a which engages the inner face of the recess of the metal support frame 11 and establishes an electrical ground connection for the unit. P. The latter is secured in position by a retaining plate 12 which engages between the round upper part of the pressure application plate 5 of the P unit and the lower edges of a pair of plates
<EMI ID = 5.1>
<EMI ID = 6.1>
oppositely curved and engage the lower surface 8a 'of the upper part 8a of the hammer plate 8 in its non-actuated state. The upper part of the frame housing 11 houses the hammer unit H so as to allow it to move freely in the axial direction if the movement of the upper surface 8a 'was limited only by the lugs projecting towards it. inside lla and lia '. When the piezoelectric unit P is mounted on the metal support frame 11, the projections 7a, 7a, 7a ', 7a' extend perpendicular to the planar main surface of the frame 11. Each pair of pins of adjacent connection 3a, 3a and 3a ', 3a' is arranged so as to extend from the opposite sides of the frame 11.
This construction of the connection pins is suitable for establishing several high voltage conductors intended to distribute or distribute the high voltages produced.
A cylindrical push-button 13 made for example of synthetic resin is arranged so as to fit slidably to the upper part of the frame 11 thanks to a pair of axial slots 13a and 13a '. In the middle part of the slots 13a and 13a ', there is provided a pair of housings located radially 13b and 13b', which engage the small stops 9a and 9a 'of the drive plate 9, so as to retain the latter in the The frame recess 11. A return spring 14 for applying a return or release force to the push button 13 is provided around the hammer unit H. The spring 14 is located between a pair of stops. llb and llb 'provided on the upper face of the projecting legs
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and it applies an upward return force to this plate 9 and therefore to the push-button 13.
The operation of the piezoelectric device according to the invention will now be described. When the push button
13 is pushed down as indicated by an arrow in the home position shown in Figure 1A, the hammer unit H is also moved downward by the movement of the drive plate 9. In this case, the two side edges of the upper end 8a 'of the hammer plate 8 or the planar impact part 8a meet the upper edges of the
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further displacement of the hammer plate 8 is prevented.
By continuing to depress the push button 13, the drive plate 9 slides along the base part 8b of the hammer plate 8 while pushing down the coil actuating spring 10 in the axial direction and also against the return force of the return spring 14. While sliding down along the base part 8b of the hammer plate 8, the drive plate 9 causes the hammer plate 8 to rotate. counterclockwise by engaging the torsion cam portion 8c, against the clockwise return force of the actuating spring 10. When the two side edges of the planar impact part 8a emerge from the upper surface of the inwardly projecting tabs
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clockwise the hammer plate 8 moves sharply downward under the spring force of the actuating spring 10 and hits the pressure application plate 5 of the unit piezoelectric P. The latter produces high voltages under the impact of the hammer plate 8 between the high voltage terminals 3, 3, 3 ', 3' electrically connected to the positive terminal surfaces of the piezoelectric elements la , lb, le, ld and the metal support frame 11 grounding their negative end surfaces. The high voltages generated can be obtained
from the device using suitable conductors in order to use them for example to ignite a burner with several branches by producing several discharges by sparks in several spark gaps not shown in the drawings.
After having ensured the ignition, the push-button is allowed
13 to return upwards, ceasing to push it in, thanks to the return force of the spring 14 which has been compressed by the driving plate 9 together with the actuating spring
10. The drive plate 9 engaging the push button 13 is also moved upward and returns the hammer plate 8 upward through engagement with the enlarged end portion 8b. When the hammer plate 8 has been sufficiently brought upwards, its impact surface 8a 'meets the upper end surface of the projecting legs 11a and
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teau 8 is returned to the position illustrated in FIGS. 1A and 1B under the effect of the restoring force in rotation of the actuating spring 10.
As explained above, the push button type piezoelectric device according to the invention comprises a piezoelectric unit, a hammer unit with a hammer plate having a torsion cam part, a drive plate. intended to rotate the hammer plate around its axis by sliding the torsion cam portion, an actuating spring which continuously applies pressure to the hammer plate in the direction of axial impact and in the direction of rotation opposite to the direction of rotation resulting from the action of the cam part,
a support frame intended to secure the piezoelectric unit on the lower side and receiving the hammer unit on the upper side while being provided with protruding tabs engaging the top of the hammer plate to limit its movement towards the top low in the unactuated state, and a push-button arranged so as to slide and freely move in the axial direction of the frame, together with the drive plate connected to it and with a return by a spring reminder. The device is operated by depressing the push button coupled to the drive plate, which is moved downward so as to rotate the hammer plate under cam action and to disengage the impact head surface from the lugs.
projecting to effect an impact stroke towards the piezoelectric unit so as to produce a high tension and the hammer unit as well as the button are returned to their initial position by the action of the return spring.
The piezoelectric device according to the invention is of very simple construction, which contributes to reducing the number of possible mechanical faults and facilitates its assembly. The main constructive elements such as the hammer plate, the drive plate and the support frame can be