DE2346731B2

DE2346731B2 - Schlagvorrichtung fuer piezoelektrische einrichtungen, insbesondere piezoelektrische zuendeinrichtungen fuer feuerzeuge

Info

Publication number: DE2346731B2
Application number: DE19732346731
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Saint Jorioz Dietze (Frankreich)
Original assignee: ST Dupont SA
Current assignee: ST Dupont SA
Priority date: 1972-09-27
Filing date: 1973-09-17
Publication date: 1978-02-16
Also published as: NL7313353A; ES195482Y; BE804685A; IT996730B; AT319646B; DE2346731A1; AU6048273A; FR2209079B1; CA986566A; ES195482U; JPS4970766A; US3867653A; AU476751B2; CH568528A5; DE2346731C3; GB1443043A; FR2209079A1; BR7307393D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schlagvorrichtung für piezoelektrische Einrichtungen, insbesondere piezoelektrische Zündeinrichtungen für Feuerzeuge, die ein piezoelektrisches Element, einen schwenkbaren Hammer, der ständig unter der Wirkung einer ihn in Berührung mit dem piezoelektrischen Element drückenden Rückstellvorrichtung steht, einem Nokken, mit dem der Hammer in Berührung bleibt und der mindestens einen Sektor mit einem ersten Teil mit sich von der Nocken-Drehachse entfernendem Profil zum Abheben des Hammers vom piezoelektrischen Element und einen zweiten Teil mit sich der Nocken-Drehachse näherndem Profil und einen Drücker aufweist, der ebenfalls ständig unter der Wirkung einer zweiten Rückstellvorrichtung steht und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung des drehbaren Nockens versehen ist.

Bei Betätigungsvorrichtungen für piezoelektrische Einrichtungen sind zwei grundsätzliche Systeme bekannt:

1. Erzeugung einer Kompression der. Kristalls, wobei die vom Benutzer aufzubringende Kraft mit Hilfe einer Übersetzung für den auf den Kristall auszuübenden Druck erhöht wird. Solche Übersetzungen können Hebelarmsystem oder abgerundete, ovale Nocken mit hydraulischer Kraftübersetzung sein (DT-OS 1488892, DT-AS 1212327, DT-OS 1613866, FR-PS 1386718). Dieses System hat aber den Nachteil, daß die vom Benutzer aufzubringende Kraft beträchtlich ist und der auf den Kristall ausgeübte Druck von Fall zu Fall verschieden ist entsprechend der jeweils vom Benutzer bei der Handbetätigung angewandten Kraft.

2. Dieser doppelte Nachteil soll durch das zweite bekannte System behoben werden, wonach ein Stoß oder Schlag auf den piezoelektrischen Kristall ausgeübt werden soll. Für Feuerzeuge sind hierfür die verschiedensten Einrichtungen benutzt, um eine auf einen Hammer einwirkende Feder zu spannen, dann diese Feder freizugeben (mit Hilfe eines Rastmechanismus), sobald die

Federspannung einen gewissen Wert erreicht hat, so daß der Hammer auf den Kristall schlägt (DT-OS 1763030, FR-PS 1386718, Fig. 8; FR-PS 2066801). Die Einrichtungen dieser Art sind aber mit zwei hauptsächlichen Mängeln behaftet:

a) Am Rastmechanismus oder Schnappmechanismus, insbesondere in den Winkeln, wo das Rasten erfolgt, tritt erheblicher Verschleiß auf.

b) Auch bei den bekannten Feuerzeugen dieser zweiten Art ist die vom Benutzer aufzubringende Betätigungskraft erheblich und größer als bei Feuerzeugen mit anderen Zündsystemen.

Bei piezoelektrischen Einrichtungen auf anderem Gebiet als bei Feuerzeugen ist es bekannt, den auf den Kristall schlagenden Hammer mit Hilfe eines drehbaren Nockens zu betätigen (US-PS 2856564). Jedoch ist diese bekannte Vorrichtung nicht für die Benutzung in einem Feuerzeug brauchbar, weil der Nocken fest auf einer Drehachse angebracht ist und eine mechanische Kupplung für die Drehbewegung benötigt, wie sie in Feuerzeugen nicht angebracht werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, bei einer mit einem auf das piezoelektrische Element schlagenden Hammer und einem auf einer Drehachse sitzenden kantenfreien Nocken ausgerüsteten Schlagvorrichtung für piezoelektrische Einrichtungen den Nocken derart auszubilden und beweglich zu machen, daß der Hammer praktisch frei und mit einer konstan ten Energie unter der Wirkung seiner Feder auf das piezoelektrische Element schlagen kann, unabhängig davon, mit welcher Schnelligkeit und welcher Kraft der Benutzerden als Betätigungselement vorgsehenen Drücker eindrückt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der bzw. jeder Sektor des Nockens, auf dem sich eine Abstützfläche des Hammers der Nokkenform folgend bewegt, abgerundet ausgebildet ist, und zwar mit seinem ersten, mit zunehmendem Halbmesser ausgebildeten Teil sich von einer Mulde bis zu einem Hocker erstreckend und mit seinem zweiten, mit abnehmendem Halbmesser ausgebildeten Teil sich von diesem Hocker bis zur Mulde bzw. bis zur nächsten Mulde erstreckend, und daß der Nocken frei derart gelagert ist und zwischen dem Drücker und dem Nocken eine nur in einer Richtung wirksame kinetische Verbindung vorgesehen ist, die je einen Anschlag pro Sektor des Nockens und einen schwenkbar am Drücker angebrachten und beim Betätigen des Drückers gegen den bzw. jeweils einen dieser Anschläge gedrückten, den jeweiligen Anschlag vor sich her freigebenden Lenker enthält.

Durch die frei drehbare Anbringung des Nockens auf seiner Drehachse und die Freigabe des Nockens von seinem Betätigungselement wird der Hammer in die Lage versetzt, bei seinem Freigeben praktisch ungehindert und hart auf den piezoelektrischen Kristall zu schlagen, weil der Nocken vor dem Hammer und dessen Nockenabgreifer her weglaufen kann. Darüber hinaus werden durch die Erfindung noch wesentliche weitere Vorteile erzielt:

Der Wirkungsgrad der Umsetzung der am Hammer wirksamen Federspannung in elektrische Energie wird wesentlich verbessert und im übrigen auch sehr viel gleichmäßiger als bisher, so daß bei jeder Betätigung

praktisch gleiche, reproduzierbare Verhältnisse erreicht werden. Trotz der Beseitigung der stark verschleißenden Kanten und Winkel an den Betätigungsnocken bzw. entsprechenden Rasteinrichtungen wird am piezoelektrischen Element eine elektrische Energie erzeugt, die mit derjenigen vergleichbar ist, wie sie bei den bisherigen Vorrichtungen nur durch die Benutzung dieser verschleißenden Teile ermöglicht wurde. Außer der Beseitigung der stark verschleißenden Teile wird noch ermöglicht, mit geringerer Federspannung als bisher zu arbeiten, so daß die vom Benutzer aufzubringende Kraft zum Spannen der Feder herabgesetzt werden kann.

Im Rahmen der Erfindung kann der bzw. jeder Sektor des frei drehbaren Nockens in Art eines Zahnes ausgebildet sein, der eine Flanke mit ansteigendem Profil und eine zurücklaufende Flanke bietet, die es der Abstützfläche des Hammers gestattet, praktisch frei an den Fuß der Flanke mit ansteigendem Profil zurückzufallen.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung, bei der der Nocken mehr als ein Segment aufweist, ist der Lenker elastisch gegen den Nocken gedrückt und dazu ausgebildet, nach Freigabe des jeweiligen Anschlages beim Zurückbewegen des Drückers zum nächsten Anschlag überzutreten.

Der frei drehbare Nocken kann beispielsweise drei Sektoren aufweisen, wobei die beiden Profilteile jedes Sektors symmetrisch sind und der Lenker als Schublenker ausgebildet und mittels Feder gegen den Nokken gedrückt wird.

Die Abstützfläche des Hammers kann durch mindestens eine Rolle gebildet sein, die dazu ausgebildet ist, auf dem Profil des Nockens abzurollen. Durch diese Ausbildung der Abstützfläche als Rolle wird die gegenseitige Beweglichkeit von Nocken und Abstützfläche des Hammers nach Freigabe noch wesentlich verbessert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein im wesentlichen U-förmiger Trägerrahmen vorgesehen, in dessen U-Steg das piezoelektrische Element eingeschraubt ist, wobei der Hammer an seinem Schaft eine Achse trägt, auf der zwei seitliche symmetrische Rollen drehbar sind, der frei drehbare Nocken durch drei in Nähe des Umfanges in gleichen Abständen angeordneten Achsen durchsetzt ist, deren Enden die Anschläge bilden, während ein Bügel in Form eines umgekehrten U im Drücker schwenkbar gelagert ist, dessen beiden Arme die Lenker bilden und diese Lenker am unteren Ende bogenförmig nach dem frei drehbaren Nocken hin geformt sind, und zwar mit einer abgerundeten Kante, gefolgt von einem sich in Längsrichtung des Lenkers erstreckenden Kantenteil, einer sich über einen Anschlag legenden Vertiefung und einem zweiten sich in Längsrichtung des Lenkers erstreckendem Kantenteil.

Ein Ausführungsbeipiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen etwa mittigen Schnitt durch eine Schlagvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine erläuternde Detaildarstellung aus Fig. 1, und

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 1 in der labilen Stellung der verschiedenen Teile in dem Augenblick, in welchem die Abstützrolle des Hammers vom ersten auf den zweiten Teil des Profils eines Nockensektors übertritt, wobei der Übersichtlichkeit halber die

Rückholfedern und das piezoelektrische Element weggelassen sind.

Gemäß Fig. 1 ist die Vorrichtung in einem Trägerrahmen 1 von im wesentlichen U-Form untergebracht. Das piezoelektrische Element 3 ist in den Steg des U eingeschraubt. Auf halber Höhe des Trägerrahmens 1 ist der Hammer 5 an seinem relativ schmalen Schaft 7 auf einer festen Achse 9 des Trägerrahmens 1 schwenkbar gelagert, so daß der relativ breite Hammerkopf 11 auf den Kopf des piezoelektrischen Elementes 3 schlagen kann. Eine relativ starke Schraubenfeder 13 ist zu beiden Seiten des Hammerschaftes 7 auf die Achse 9 gewickelt und stützt sich durch eine mittlere Schlaufe 15 auf den Hammer 5 und mit ihren beiden Endstücken 17 auf einem Quer riegel 19 des Trägerrahmens 1 ab. Der Schaft 7 des Hammers 5 trägt eine Querachse 21, auf der sich zwei seitliche, symmetrische Rollen 23 frei drehen. Unterhalb des Schaftes 7 des Hammers 5 ist der Nocken 25 frei drehbar auf einer festen Achse 27 des Trägerrahmens 1 angebracht.

In dieser Ausführungsform hat der frei drehbare Nocken 25 drei Sektoren, von denen jeder einen Winkelbereich von 120° C einnimmt. Jeder dieser Sektoren hat einen Teil mit ausgehend von einer Mulde 29 bis zum einem Höcker 31 zunehmendem Halbmesser. In symmetrischer Weise schließt sich ein Sektorteil mit abnehmendem Halbmesser von dem Hocker 31 bis zu einer Mulde 29 an. Der frei drehbare Nocken 25 ist ein wenig schmaler als der Trägerrahmen 1 und ist mit drei transversalen Achsen 33 durchsetzt, die in Nähe des Nockenumfanges und in gleichen Winkelabständen von 120° angeordnet sind. Diese Achsen sind frei drehbar und stehen zu jeder Seite des Nokkens vor. (Die Bedeutung dieser Achsen wird weiter unten erläutert.) Zwei Einlegescheiben 35 dienen als Widerlager für die transversalen Achsen 33 (und haben auch Führungswirkung, wie sie weiter unten erläutert wird).

Am oberen Ende des Trägerrahmens 1 ist ein Drücker 37 schwenkbar auf einer festen Achse 39 des Trägerrahmens 1 gelagert. Der Drücker hat die Form eines umgekehrten U und wird in seine angehobene (in Fig. 1 dargestellte) Lage durch eine auf die Achse 39 gewickelte und am Querriegel 19 sowie am Drükker 27 abgestütze Schraubenfeder 41 zurückgeholt.

In den Seitenflanken des Drückers 37 sind zwei kreisbogenförmige Fenster 43 gebildet, die über einen Qucrriegci 45 des Tragerrahmens I gleiten und damit den Schwenkbereich des Drückers 37 begrenzen. Der Drücker 37 trägt eine Querachse 47, auf der ein Bügel 49 in Form eines umgekehrten U schwenkbar ist und durch eine relativ schwache, auf die Achse 47 gewikkclte und unter dem Hügel und unter dem vorderen Teil des Druckers 47 abgestützte Schraubenfeder 51 zurückgeholt wird. Die beiden sich nach unten erstreckenden Arme 53 des Hügels 49 bilden zwei Lenker. Diese Lunker erstrecken sich nach unten bis in die Zwischenräume /wischen dem frei drehbaren Nocken 25 und seinen beiden Einlegescheiben 35, die die Lenker seitlich führen. Die Lenker 53 sind an ihrem unteren Ende (vgl. Fig. 2) nach den frei drehbaren Nocken 25 hin bogenförmig geformt, und zwar mit einer abgerundeten Kante 55, auf die ein vertikaler Kantenteil 57 folgt, daran anschließend mit einer Vertiefung 59, die jeweils über ein Ende der Achsen 33 des frei drehbaren Nockens 25 greifen kann, und schließlich mit einem vertikalen Teil 61. Es ergibt sich somit eine Art von Klaue am unteren Ende jedes der Lenker 53.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist wie folgt:

In der Ruhestellung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, - ι·") wird der Drücker 37 durch seine Rückholfeder 39 in angehobener Stellung gehalten, in der die kreisbogenförmigen Fenster 43 in Anlage mit der Unterseite des Querriegels 45 sind. Die Lenker 53 des Bügels 49 liegen unter der Wirkung dessen Feder 51 mit den unteren vertikalen Kantenteilen 61 (Fig. 2) gegen die Enden einer der Achsen 33 des frei drehbaren Nokkens 25. Der Hammer 5 stützt sich unter der Wirkung der Feder 13 mit seinen Rollen 23 in einer Mulde 29 des frei drehbaren Nockens 25 ab, der dadurch gegen Bewegung festgehalten ist. Ferner stützt sich der Hammerkopf 11 auf dem piezoelektrischen Element 3 ab.

Wenn der Benutzer den Drücker 37 eindrückt, bewegen sich die Lenker 53 nach unten und greifen mit ihren Vertiefungen 59 (vgl. Fig. 2) auf die Enden der Achse 33, wodurch sie den frei drehbaren Nocken 25 in Drehung versetzen. Die Rollen 23 des Hammers 5 rollen aus der Mulde 29 des frei drehbaren Nockens 25 bis auf einen Höcker 31, und der Hammer 5 wird angehoben. Man erreicht so die labile Stellung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Die den Höcker 31 überlaufenden Rollen 23 des Hammers 5 stoßen jetzt den frei drehbaren Nocken 25 vor sich her und laufen in die folgende Mulde 29, wobei der Hammer 5 mit seinem Kopf 11 auf das piezoelektrische Element 3 schlägt Dies erfolgt durch die alleinige Wirkung der Rückholfeder 13 unabhängig von der Art und Weise, mit dei der Benutzer den Drücker 37 eingedrückt hat.

Der frei drehbare Nocken 25 wird jetzt durch die in die folgende Mulde 29 eingelaufenen Rollen 23 gegen Bewegung festgehalten. Wenn der Benutzer der Drücker 37 freigibt, wird dieser von seiner Feder 41 angehoben, die Lenker, die durch die Feder des Bügels 49 gegen den frei drehbaren Nocken 25 gedrücki werden, laufen dabei über die Enden der folgender Achse 33 des frei drehbaren Nockens 25, und zwai zunächst mit ihren abgerundeten Kantentcilen 5£ (Fig. 2), dann mit ihren vertikalen Kantenteilen 5" und legen sich schließlich mit ihren unteren vertikaler Kantentcilen 61 gegen die Enden dieser Achse 33 Die Gesamtheit der Einrichtung hat somit wieder ihre Ruhestellung (Fig. 1) eingenommen, wobei allcrding! der frei drehbare Nocken 25 um eine Drittel-Umdre hung gegenüber der vorigen Ruhestellung verstell! ist

lliei/u 1 HImII Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schlagvorrichtung für piezoelektrische Einrichtungen, insbesondere piezoelektrische Zünd- "> einrichtungen für Feuerzeuge, die ein piezoelektrisches Element, einen schwenkbaren Hammer, der ständig unter der Wirkung einer ihn in Berührung mit dem piezoelektrischen Element drückenden Rückstellvorrichtung steht, einem Nocken, ι·> mit dem der Hammer in Berührung bleibt und der mindestens einen Sektor mit einem ersten Teil mit sich von der Nocken-Drehachse entfernendem Profil zum Abheben des Hammers vom piezoelektrischen Element und einen zweiten Teil mit ιϊ sich der Nocken-Drehachse näherndem Profil und einen Drücker aufweist, der ebenfalls ständig unter der Wirkung einer zweiten Rückstellvorrichtung steht und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung des drehbaren Nocke ns ^u versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Sektor des Nockens (25), auf dem sich eine Abstützfläche des Hammers (5) der Nokkenform folgend bewegt, abgerundet ausgebildet ist, und zwar mit seinem ersten, mit zunehmendem -'"> Halbmesser ausgebildeten Teil sich von einer Mulde (29) bis zu einem Höcker (31) erstreckend und mit seinem zweiten, mit abnehmendem Halbmesser ausgebildeten Teil sich von diesem Höcker (31) bis zur Mulde bzw. bis zur nächsten Mulde jq (29) erstreckend, und daß der Nocken (25) frei drehbar gelagert ist und zwischen dem Drücker (37) und dem Nocken (25) eine nur in einer Richtung wirksame kinetische Verbindung vorgesehen ist, die je einen Anschlag (33) pro Sektor des Nok- sϊ kens (25) und einen schwenkbar am Drücker (37) angebrachten und beim Betätigen des Drückers (37) gegen den bzw. jeweils einen dieser Anschläge (33) gedrückten, den jeweiligen Anschlag (33) vor sich her freigebenden Lenker (53) enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Sektor des frei drehbaren Nockens in Art eines Zahnes ausgebildet ist, der eine Flanke mit ansteigendem Profil 4-; und eine zurücklaufende Flanke bietet, die es der Abstützfläche des Hammers (5) gestattet, praktisch frei an den Fuß der Flanke mit ansteigendem Profil zurückzufallen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der -,0 der Nocken mehr als ein Segment aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (53) elastisch gegen den Nocken (25) gedrückt und dazu ausgebildet ist, nach Freigabe des jeweiligen Anschlags (33) beim Zurückbewegen des Drückers v, (37) zum nächsten Anschlag (33) überzutreten.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der frei drehbare Nocken (25) drei Sektoren aufweist, wobei die beiden Profilteile jedes Sektors symmetrisch sind _bo und der Lenker (53) als Schublenker ausgebildet und mittels Feder (57) gegen den Nocken (25) gedrückt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützfläche des Hammers μ (5) durch mindestens eine zum Abrollen auf dem Profil des frei drehbaren Nockens (25) ausgebildete Rolle (23) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen U-förmiger Trägerrahmen (1) vorgesehen ist, in dessen U-Steg das piezoelektrische Element (3) eingeschraubt ist, der Hammer (5) an seinem Schaft (7) eine Achse (21) trägt, aus der zwei seitliche, symmetrische Rollen (23) drehbar sind, der frei drehbare Nocken (25) durch drei in Nähe des Umfangs in gleichen Abständen angeordnete achsparallele Bolzen durchsetzt ist, deren Enden (33) die Anschläge bilden, daß ein Bügel (49) in Form eines umgekehrten U im Drücker (37) schwenkbar gelagert ist, dessen beiden Arme die Lenker bilden und dessen Lenker am unteren Ende bogenförmig nach dem frei drehbaren Nocken (25) hin geformt sind, und zwar mit einer abgerundeten Kante (55), gefolgt von einem sich in Längsrichtung des Lenkers erstreckenden Kantenteil (57), einer sich jeweils über einen Anschlag (33) legenden Vertiefung (59) und einem zweiten sich in Längsrichtung des Lenkers (53) erstreckenden Kantenteil (61).