DE1488892B2 - PIEZOELECTRIC PULSE GENERATOR - Google Patents
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- F23Q3/002—Igniters using electrically-produced sparks using piezoelectric elements
Description
3 43 4
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht Elementes. Das Halterungsblättchen 22 vermittelt
darin, daß der Handhebel in einem Gehäuse gelagert gleichzeitig den elektrischen Massekontakt von der
ist, welches eine nachgiebige Aufnahmeeinrichtung äußeren Stirnseite des zugehörigen keramischen Zyfür
das Kipplager aufweisende Rahmenende bildet, linders 14 zum metallischen Rahmen 10.
was beim erfindungsgemäßen Impulsgenerator zu 5 Am entgegengesetzten Ende des piezoelektrischen
einem besonders einfachen raumsparenden Aufbau Elementes 12 ist für die entsprechende Masseverbinführt.
dung ein Kontaktblättchen 26 an der äußeren Stirn-Piezoelektrische Impulsgeneratoren mit Lagerung seite des zugehörigen keramischen Zylinders 16 vordes
Handhebels in einem Gehäuse sind an sich aus gesehen, dahinter wiederum ein H-förmiges Halteder
österreichischen Patentschrift 241 008 und der io rungsblättchen 28 in einer entsprechenden Schulter
französischen Patentschrift 1407 954 bekannt. Je- des Rahmenschlitzes 11 im Rahmen 10. Die Haltedoch
wirkt dort der Handhebel über mehrere Zwi- rungsblättchen 22, 28 verhindern ein Verrutschen des
schenglieder nach Art eines Kniegelenks auf das piezoelektrischen Elementes 12 quer zur Ebene des
piezoelektrische Element, was zu einer sperrigen An- Rahmens 10. Zwischen dem Kontaktblättchen 26 und
Ordnung führt und auch zu Verschleiß- und Reibungs- 15 dem Halterungsblättchen 28 ist eine Nockenwelle 32
Verlusten im Lager des Handhebels, weil das Lager quer zur Ebene des Rahmens 10 angeordnet. Sie ist
mit der die piezoelektrischen Elemente spannenden im wesentlichen zylindrisch, jedoch mit Abflachungen
Kraft belastet ist, beim Erfindungsgegenstand hin- 33 in ihrem Axialbereich zwischen dem Kontaktblättgegen
nicht. Dort schließt sich der Kraftfluß von den chen 26 und dem Halterungsblättchen 28.
piezoelektrischen Elementen unmittelbar über die ab- 20 Dies ist insbesondere aus F i g. 4 ersichtlich. Mit
rollende Nockenwelle zum starren Rahmen. D1 ist der volle Wellendurchmesser bezeichnet, mit
Die Erfindung wird an Hand des in den Figuren 33 die Abflachungen, die mit Abrundungen in den
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels zylindrischen Umfangsbereich übergehen. Die Abweiter
erläutert. Es zeigt flachungen sind so zueinander angeordnet, daß sie in Fig. 1 eine schaubildliche auseinandergezogene 25 der entspannten Position des piezoelektrischen EIe-Gesamtansicht,
mentes jeweils parallel zu den Blättchen 26 bzw. 28 F i g. 2 eine Draufsicht, wobei das Gehäuse und verlaufen und eine größere Bogenlänge haben als die
der Handhebel weggelassen sind und die entspannte dazwischen stehengebliebenen zylindrischen Mantel-Ausgangsposition
der piezoelektrischen Elemente ge- flächen der Nockenwelle. Mit D2 ist der kleinste
zeichnet ist, 30 Wellendurchmesser zwischen den Abflachungen 33An advantageous embodiment of the invention consists of an element. The mounting plate 22 means that the hand lever is stored in a housing and simultaneously forms the electrical ground contact of the one which forms a flexible receiving device on the outer end of the associated ceramic cylinder frame end having the tilting bearing, and 14 to the metallic frame 10.
which in the pulse generator according to the invention to 5 At the opposite end of the piezoelectric a particularly simple space-saving structure element 12 is for the corresponding mass connection. dung a contact plate 26 on the outer forehead piezoelectric pulse generator with storage side of the associated ceramic cylinder 16 vores hand lever in a housing are seen per se, behind it in turn an H-shaped holder of the Austrian patent 241 008 and the io rungsblättchen 28 in a corresponding shoulder French patent 1407 954 known. Each frame slot 11 in the frame 10. The holding but the hand lever acts there via several intermediate leaves 22, 28 prevent the limb from slipping in the manner of a knee joint on the piezoelectric element 12 transversely to the plane of the piezoelectric element, which leads to a bulky attachment. Frame 10. Between the contact plate 26 and order and also to wear and friction 15 the mounting plate 28 is a camshaft 32 losses in the bearing of the hand lever, because the bearing is arranged transversely to the plane of the frame 10. It is essentially cylindrical, with which the piezoelectric elements tensioning, but is loaded with force with flattened areas; There the flow of force from the surfaces 26 and the mounting plate 28 closes.
piezoelectric elements directly above the ab- 20 This is in particular from FIG. 4 can be seen. With rolling camshaft to rigid frame. D 1 is the full shaft diameter, with The invention is illustrated by means of the flattened areas in FIGS. 33, which merge with rounded areas in the cylindrical circumferential area shown in the drawing. The further explained. It shows flats are arranged to one another so that in Fig. 1 they show a diagrammatic exploded view of the relaxed position of the piezoelectric EIe overall view, Mentes in each case parallel to the leaflets 26 and 28 F i g. 2 shows a plan view, with the housing and extending and having a greater arc length than that of the hand lever and the relaxed cylindrical jacket starting position of the piezoelectric elements of the camshaft, which remains in between. The smallest is marked with D 2 , 30 shaft diameter between the flats 33
Fig. 2a und 2b in entsprechender Ansicht ver- bezeichnet.2a and 2b denoted in a corresponding view.
schiedene Arbeitspositionen, Als Lager für die Nockenwelle 32, und um deren F i g. 3 eine Seitenansicht auf dem fertig montierten Betätigung zu erleichtern, ist ein Gehäuse 34 aus Impulsgenerator, U-förmig gebogenem Blech vorgesehen, das an seinem Fig. 4 einen vergrößerten Teilquerschnitt durch 35 längeren, nach innen abgekröpften Schenkelende eine den Nockentrieb. nachgiebige Aufnahmeeinrichtung 36 für das Rah-Aus den F i g. 1 bis 3 ist ein länglich-flacher Rah- menende 38 bildet. In der Nähe seines Rückens 40 men 10 ersichtlich, der einen Rahmenschlitz 11 auf- und parallel zu diesem sind fluchtende Lagerbohrunweist, in dem das piezoelektrische Element 12 gehal- gen für die Nockenwelle 32 vorgesehen. Diese trägt tert wird. Der Rahmen 10 besteht aus Metall und ist 40 zwischen den Gehäuseschenkeln Stellringe 42, welche hinreichend starr, um der in ihm auf das piezoelek- die axiale Position sowohl der Nockenwelle als auch irische Element auszuübenden Axialbelastung zu der ihr benachbarten Kontakt- und Halterungsblättwiderstehen. chen 26 bzw. 28 gegenüber dem Gehäuse 34 sichern. Das piezoelektrische Element 12 besteht aus zwei Das in den F i g. 1 und 3 linke Ende der Nockenwelle keramischen Zylindern 14, 16, die aus Bariumtitanat, 45 32 ist als rechtwinklige Abkröpfung 44 ausgebildet, Bleititanat, Zirkonat oder ähnlichem polykristallinem welche zwischen entsprechenden Abwinkelungen des Material hergestellt sind und auf der Mantelfläche mit Gehäuses 34 als Anschlag zur Begrenzung des Silicongummi oder ähnlichem Material überzogen Arbeitswinkels der Nockenwelle wirkt. Deren anderes sind. Ende 43 ist starr mit dem Handhebel 46 verbunden, Diese Zylinder sind stirnseitig mit Elektroden ver- 50 beispielsweise durch nicht dargestellte Setzschrauben, sehen und axial gegensinnig polarisiert, so daß sie Zum Ausgleich der Herstellungs-Längentoleranzen mechanisch hintereinander, elektrisch aber parallel im piezoelektrischen Element 12 sowie den mechageschaltet sind. Eine Axialbelastung der Zylinder er- nisch zugeordneten Teilen 22, 24, 26, 32 und 38 wird gibt dann einen Hochspannungsstoß an der Mittel- das Kipplager 24 zur Justierung und Einstellung einer elektrode 18, an der ein Zündkabel 20 angeschlossen 55 Vorspannung benutzt und ist deshalb in Einschubist. Die äußeren Stirnelektroden des piezoelektrischen richtung mit einer kleinen Keilschräge ausgeführt. Elementes 12 sind über den Rahmen 10 parallel ge- Diese ist in F i g. 3 der Deutlichkeit halber überschaltet, trieben dargestellt und liegt beim Ausführungsbei-Das piezoelektrische Element 12 stützt sich mit spiel in der Größenordnung von 2°. Das Kipplager einer äußeren Stirnseite über ein H-förmiges Halte- 60 24 ist hinreichend lang, um durch entsprechend tiefes rungsblättchen 22, das in entsprechende Schultern an Einschieben die erwähnten Längentoleranzen mittels einem Ende des Rahmenschlitzes 11 gesetzt wird, auf seiner Keilschräge ausgleichen zu können. Zur Erein Kipplager 24 im Ende dieses Rahmenschlitzes. leichterung dieser Montagearbeit hat das Gehäuse 34 Das Kipplager 24 hat eine in Kipprichtung zylin- einen Durchbruch 50, aus dem das Kipplager 24 wähdrische Oberfläche, so daß eine linienförmige Ab- 65 rend der Montage zunächst vorstehen kann. Es wird Stützung des piezoelektrischen Elementes über das so weit vorgeschoben, bis es formschlüssige Verbinzwischengeschaltete Halterungsblättchen 22 erfolgt, dung über das Halterungsblättchen 22 mit dem piezoim Bereich der Längsachse des piezoelektrischen elektrischen Element 12 in seiner entspannten Lagedifferent working positions, as a bearing for the camshaft 32, and around their F i g. 3 to facilitate a side view of the fully assembled actuator, a housing 34 is from Pulse generator, U-shaped bent sheet metal provided, which at its Fig. 4 has an enlarged partial cross-section through 35 longer, inwardly bent leg end a the cam drive. resilient receiving device 36 for the yard-out of FIG. 1 to 3 an elongated, flat frame end 38 is formed. Near his back 40 men 10 can be seen, which has a frame slot 11 and parallel to this are aligned bearing holes, in which the piezoelectric element 12 is supported for the camshaft 32. This carries tert is. The frame 10 is made of metal and is 40 between the housing legs adjusting rings 42, which sufficiently rigid to allow the axial position of both the camshaft and the piezoelectric element in it Irish element to be exerted axial load to resist the adjacent contact and mounting sheet. Chen 26 or 28 secure against the housing 34. The piezoelectric element 12 consists of two das in FIGS. 1 and 3 left end of the camshaft ceramic cylinders 14, 16, which are made of barium titanate, 45 32 is designed as a right-angled bend 44, Lead titanate, zirconate or similar polycrystalline which between corresponding bends of the Material are made and on the outer surface with housing 34 as a stop to limit the Silicone rubber or similar material coated working angle of the camshaft acts. Their other are. The end 43 is rigidly connected to the hand lever 46. These cylinders are connected to electrodes at the end, for example by means of set screws (not shown), see and axially polarized in opposite directions, so that they compensate for the manufacturing length tolerances mechanically one behind the other, electrically but in parallel in the piezoelectric element 12 as well as the mecha-switched are. An axial load on the cylinders associated with parts 22, 24, 26, 32 and 38 is applied then there is a high voltage surge at the center of the tilting bearing 24 for adjustment and setting of a Electrode 18 to which an ignition cable 20 is connected 55 uses bias voltage and is therefore in a slide-in module. The outer end electrodes of the piezoelectric device are designed with a small bevel. Element 12 are parallel over the frame 10. This is shown in FIG. 3 overridden for the sake of clarity, exaggerated shown and is in the execution example-The piezoelectric element 12 is supported with play in the order of 2 °. The tilt bearing an outer end face over an H-shaped holding 60 24 is long enough to pass through correspondingly deep rungsblättchen 22, which means in corresponding shoulders to insert the length tolerances mentioned one end of the frame slot 11 is set to be able to compensate on its wedge slope. To the Erein Tilt bearing 24 in the end of this frame slot. The housing 34 facilitates this assembly work The tilting bearing 24 has a cylindrical opening 50 in the tilting direction, from which the tilting bearing 24 wahdrische Surface, so that a linear end of the assembly can initially protrude. It will Support of the piezoelectric element on the so far advanced until there is a form-fitting connection between Retaining leaflet 22 takes place, manure via the retaining leaflet 22 with the piezoim Area of the longitudinal axis of the piezoelectric electrical element 12 in its relaxed position
(F i g. 2) erhält. Dann kann das nicht mehr benötigte, aus dem Durchbruch 50 ragende schmalere Keilende des Kipplagers 24 abgeschnitten werden.(Fig. 2). Then the no longer required, protruding from the opening 50 narrower wedge end of the tilting bearing 24 are cut off.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen die Teile 22, 24, 26, 28 und 32 aus gehärtetem Stahl.In the preferred embodiment, parts 22, 24, 26, 28 and 32 are made of hardened steel.
F i g. 2 zeigt die Ausgangsposition zwischen dem piezoelektrischen Element 12 und dem dieses einfassenden Rahmen 10, wobei das piezoelektrische Element 12 in der Rahmenebene gegen die Rahmenlängsachse etwas nach rechts gekippt ist. Durch Betätigung des Handhebels 46 wird das piezoelektrische Element 12 um das Kipplager 24 im Gegenuhrzeigersinn bewegt in die gespannte Mittellage nach F i g. 2 a und dann in die entgegengesetzte Endlage nach Fig. 2b. Bezüglich des Gehäuses34 bewegen sich dabei sowohl der Rahmen 10 wie auch das piezoelektrische Element 12, und zwar gegenläufig, weil die Nockenwelle 32 im Gehäuse unverschieblich gelagert ist. Statt dessen könnte auch die Nockenwelle 32 verschieblich und dafür der Rahmen 10 oder das piezoelektrische Element 12 unverschieblich gefaßt sein.F i g. 2 shows the starting position between the piezoelectric element 12 and the one surrounding it Frame 10, the piezoelectric element 12 in the frame plane against the frame longitudinal axis tilted slightly to the right. By operating the hand lever 46, the piezoelectric Element 12 moves counterclockwise around tilting bearing 24 into the tensioned central position according to FIG. 2 a and then in the opposite end position according to Fig. 2b. With respect to the housing34 move both the frame 10 and the piezoelectric element 12, namely in opposite directions, because the camshaft 32 is immovably mounted in the housing. The camshaft could also be used instead 32 displaceable and for this the frame 10 or the piezoelectric element 12 is held immovable be.
Im Betrieb des Impulsgenerators wird das Zündkabel 20 in wirksame Nähe des zu zündenden brennbaren Materials gebracht, gegenüber einer nicht dargestellten Masseverbindung, wodurch die Zündfunkenstrecke gebildet wird. Der Handhebel 46 kann von Hand oder durch ein nicht dargestelltes Gestänge niedergedrückt werden, wodurch die Nockenwelle 32 sich um ihre Achse dreht und dabei die Blättchen 26, 28 verschiebt und spreizt und dadurch das piezoelektrische Element 12 staucht (vgl. dazu die Bewegungspfeile in Fig. 4). Die Stauchbewegung erzeugt den Hochspannungsimpuls im Zündkabel 20.When the pulse generator is in operation, the ignition cable 20 is effectively close to the combustible one to be ignited Material brought, opposite a ground connection, not shown, whereby the ignition spark gap is formed. The hand lever 46 can be done by hand or by a linkage (not shown) are pressed down, whereby the camshaft 32 rotates about its axis and thereby the leaflets 26, 28 displaces and spreads and thereby compresses the piezoelectric element 12 (cf. the movement arrows in FIG. 4). The upsetting movement creates the High voltage pulse in the ignition cable 20.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |