DE2346731C3 - Schlagvorrichtung für piezoelektrische Einrichtungen, insbesondere piezoelektrische Zündeinrichtungen für Feuerzeuge - Google Patents

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 stärv'ig 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 des 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 (DE-OS 1 488 892, DE-AS 1 212 327,DE-OS 1 613 866, FR-PS 1 386 718).

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 aii- gewandten 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 (DE-OS 1763 030, FR-PS 1386 718, Fig. 8; FR-PS 2 066 801). Die Einrichtungen dieser Art sind aber mit zwei hauptsächlichen Mangeln behaftet:

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

b) Auch bei den bekannten Feuerzeugen dieser zweiten Art ist die vom Benutzer aufzubringende BcSätigungskraft 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 konstanten Energie unter der Wirkung seiner Feder auf das piezoelektrische Element schlagen kann, unabhängig davon, mit welcher Schnelligkeit und welcher Kraft der Benutzer den als Betätigungselement vorgesehenen 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 Malde erstreckend, und di»3 der Nocken frei derart gelagert ist und zwischen dem Drückerund 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 g?gert 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 Nockenabgreif er 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 verbesseit und im übrigen auch sehr viel gleichmäßiger als bisher, w dal) bei jeder Betätigung praktisch gleiche, reproduzierbare Verhältnisse erreicht werden. Trotz der Beseitigung der stark verschleißenden Kanten und Winkel an den Betätigungsnocken bzw. entsprechenden Rasteinrichtungen wiru 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 Feder spannung 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 ao zurückzufallen.

In bevorzugter Ausführiingsform 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 Drückeru zum nächsten Anschlag überzutreten.

Der irei 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 Nok ken gedruckt 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 Beweglichkeil von Nocken und Abstützfläche des Hammers nach Freigabe noch wesentlich verbessert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein im wesentlichen U-förmiger Trägerrah men 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 drchbare Nocken durch drei in Nähe des Umfanges in glei chen 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 Kanter·- teil, einer sich über einen Anschlag legenden Vertiefuiig 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 r'wa mittigen Schnitt durch eine Schlagvorrichtung gemäß der Erfindung«

Fig. 2 eine erläuternde' Detaildaf stellung aus Fig. 1, und

Fig. 3 eine Darstellungähnlich Fig. 1 in der labilen Stellung der verschiedenen Teile in dem Augenblick,

in welchem die Absfützrolln 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. I isl die Vorrichtung in einem Trägcrrahmcn I von im wesentlichen U-Form untergebracht. Das piezoelektrische Element 3 ist in den Steg des U eingeschraubt. Auf halber Höhe des Trägerrahmens I ist der Hammer S an seinem relativ schmalen Schaft 7 auf einer festen Achse 9 des Trägerrahmens I schwenkbar gelagert, so daß der relativ breite Hammerkopf Il auf den Kopf des piezoelektrischen Elementes 3 schlagen kann. Eine relativ starke Schraubenfeder 13 ist zu beiden Seiten des Hammer schaftes 7 auf die Achse 9 gewickelt und stutzt sich durch eine mittlere Schlaufe 15 auf den Hammer 5 und mit ihren beiden Endstucken 17 auf einem Quer riegel 19 des Tragerrahmens 1 ab. Her Schaft 7 des Hammers 5 tragt 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 Achse¹ 27 des Trager rahmciis 1 angebracht.

In dieser Ausfuhrungsforni hat der frei drehbare Nocken 25 drei Sektoren, von denen jeder einen Winkelbercich von 120 C einnimmt. Jeder dieser Sektoren hat einen Teil mit ausgehend von einer Mulde 29 bis zum einem Hocker 31 zunehmendem Halbmesser. In symmetrischer Weise schließt sich ein Sektorteil mit abnehmendem Halbmesser von dem Hocker 31 bi«· zu einer Mulde 29 an. Der frei drehbare Nocken 25 ist ein wenig schmaler als der Tragerrahmen 1 und ist mit drei transversalen Achsen 33 durchsetzt, die in Nahe· des Nockenumfanges und in gleichen Winkel abstünden von 12(1 angeordnet sind. Diese Achsen sind frei drehbar und stehen zu jeder Seite des Nokkens vor (Die Bedeutung dieser Achsen wird weiter unten erläutert. I Zwei Einlegescheibcn 35 dienen als Willerlager fur die transversalen Achsen 33 (und ha hen auch Fuhrungsw irkung. wie sie weiter unten erläutert wird I

Am oberen Ende des Trägerrahmens 1 ist ein Drucker 37 schwenkbar auf einer festen Achse 39 des fragerrahmens 1 gelagert. Der Drucker hat die Form eines umgekehrten U und wird in seine angehobene (in Fig. 1 dargestellte I Lage durch eine auf die Achse 39 gewickelte und am Querricgcl 19 sowie am Driikker 27 abgestützt Schraubenfeder 41 zurückgeholt.

In den Seitenflanken des Druckers 37 sind zwei krcishogenformigc Fenster 43 gebildet, die über einen Querriegel 45 des Tragerrahmens 1 gleiten und damit ilen Schwenkbereich des Drückers 37 begrenzen. Der Drucker 37 tragt eine Querachse 47. auf der ein Bügel 49 in Form eines umgekehrten U schwenkbar ist und durch eine relativ schwache, auf die Achse 47 gewikkelte und unter dem Bügel und unter dem vorderen Teil lies Druckers 47 abgestützte Schraubenfeder 51 zurückgeholt wird. Die beiden sich nach unten erstreckenden Arme 53 des Bügels 49 bilden zwei Lenker. Diese Lenker erstrecken sich nach unten bis in die Zwischenräume zwischen dem frei drehbaren Nocken 25 und seinen beiden Einlegescheibcn 35, die die Lenker seitlich führen. Die Lenker 53 sind an ih rem unteren Ende (vgl. Fig. 2) nach den frei drehbaren Nocken 25 hin bogenförmig geformt, und zwar mit einer abgerundeten Kante 55, auf die ein vertika ler 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 rinc Art von Klaue am unteren Ende jedes der Lenker 53.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung gernäß der Ei findung ist wie folgt:

In der Ruhestellung, wie sie in F-"ig. I gezeigt isl. wird der Drucker 37 (lurch seine Rückholfeder 39 in angehobener Stellung gehalten, in der die kreisbogenförmigen Fenster 43 in Anlage mit der Unterseile des QucrricRcls 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 Finden einer der Achsen 33 des frei drehbaren Nokkens 25. Der Hammer 5 stutzt 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. I-'crner stützt sich tier Hammerkopf Il auf dem piezoelektrischen FIe ment 3 'ib.

Wenn der Benutzerden Drücker 37 eindrückt, he wegen sich die Lenker 53 nach unten und greifen mil ihren Vertiefungen 59 (vgl. F-"ig. 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 Hocker 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. Dicserfolgt durch die alleinige Wirkung der Rückholfeder 13 unabhängig von der Art und Weise, mit der 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 den 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 gedrückt werden, laufen dabei über die Enden der folgenden Achse 33 des frei drehbaren Nockens 25, und zwar zunächst mit ihren abgerundeten Kantcntcilen 55 (Fig. 2), dann mit ihren vertikalen Kantenteilen 57 und legen sich schließlich mit ihren unteren vertikaler Kantcnteilen 61 gegen die Enden dieser Achse 33. Die Gesamtheit der Einrichtung hai somit wieder ihre RuhcsteIlung(Fig. I leingenommen, wobeiallerdingr· der frei drehbare Nocken 25 um eine Drittel-Umdrehung gegenüber der vorigen Ruhestellung verstellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche;

   1, 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 Nocken, 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, 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 Hocker (31) erstreckend und mit seinem zweiten, mit abnehmendem Halbmesser ausgebildeten Teil sich von diesem Hocker (31) bis zur Mulde bzw. bis zur nächsten Mulde (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 Nokkens (25) und einen schwenkbai 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. 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 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. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der 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 (37) zum nächsten Anschlag (33) überzutreten.
4. 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 und der Lenker (S3) als Schublenker ausgebildet und mittels Feder (57) gegen den Nocken (25) gedrückt wird.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützf lache des Hammers (5) durch mindestens eine zum Abrollen auf dem Profil des frei drehbaren Nockens (25) ausgebildete Rolle (23) gebildet ist.

   6, Vorrichtung nach Anspruch I 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 achs- parallele Bolzen durchsetzt ist, deren Ende* (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 Vertie-

   ao fung (59) und einem zweiten sich in Längsrichtung des Lenkers (53) erstreckenden Kantenteil (61).