DE2521626C3 - Piezoelektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Gasfeuerzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Gasfeuerzeuge, mit einem Gehäuse, das im Querschnitt einen im wesentlichen quadratischen Umriß hat und in dem in koaxialer Anordnung ein Piezoelement, ein kappenförmiger Druckknopf und eine Rückstellfeder für diesen und in dem Druckknopf ein zylindrischer Schlagbolzen und eine Druckfeder als Kraftspeicher für diesen angeordnet sind, wobei der Schlagbolzen einen quer zur Schlagrichtung stehenden Knebel aufweist, der durch mindestens ein mit zur Schlagrichtung schräg stehenden Steuerkanten versehenes Fenster des Druckknopfes hindurch- und in eine L-förmige Führung im Gehäuse eingreift, deren in der Knebelebene liegender kurzer Schenkel die Rastlage für den Knebel bildet, aus der er durch Auflaufen auf eine Steuerkante am Ende einer Relativbewegung zwischen Druckknopf und Gehäuse nach Spannen der Druckfeder unter Drehung des Schlagbolzens um eine in Schlagrichtung verlaufende Achse aushebbar ist, und deren in Schlagrichtung liegender !anger Schenkel die Führung für Hen Knebel während des Vorschnellens des Schlagbolzens bildet.

Eine solche Zündvorrichtung ist aus der OE-PS 2 85 222 bekannt. Wenn der von der Druckfeder beaufschlagte Schlagbolzen nach der Auslösung vorschnellt und auf das Piezoelement aufschlägt, erzeugt der mechanische Stoß in diesem einen Hochspannungsimpuls, der in einer mit dem Piezoelement verbundenen Funkenstrecke einen Funkenüberschlag bewirkt, der zum Zünden eines Gases, z. B. des Betriebsgases eines Feuerzeuges benutzt werden kann.

Die Druckfeder dient als Kraftspeicher dazu, die Schlagstärke von der bei Betätigung des Druckknopfes jeweils aufgewandten Kraft unabhängig zu machen, um einen stets gleichen Funkenüberschlag sicherzustellen. Hierzu dient die Verriegelung des Schlagbolzens in seiner Ruhelage mittels seines Knebels, aus der er erst freigegeben wird, wenn der Druckknopf ganz durchgedrückt und die Druckfeder voll gespannt ist.

Piezoelektrische Zündvorrichtungen dieser Bauart werden insbesondere in Gasfeuerzeugen verwendet. Für diesen Zweck sollten sie preiswert herzustellen und dauerhaft im Gebrauch, außerdem klein und leicht sein und die für ein sicheres Zünden erforderliche Zündenergie liefern. Diese Forderungen lassen sich schwer vereinen. Die geforderte Zündenergie bestimmt die in der Druckfeder zu speichernde mechanische Energie und damit die zwischen Druckknopf und Knebel und ihren Führungen in dem gewöhnlich aus Blech dünner Wandstärke gefertigten Gehäuse wirksamen spezifischen Druck-, Schub- und Biegekräfte. Mit immer kleiner werdenden Abmessungen werden die Material-Beanspruchungen außerordentlich hoch mit der Folge, daß die Lebensdauer und/oder Zuverlässigkeit der Zündvorrichtung abnimmt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine piezoelektrische Zündvorrichtung der eingangs beschriebenen Art dunch Werkstoffwahl und -paarung und bauliche Ausführung so zu verbessern, daß bei mindestens gleicher Zündenergie, gemessen am Stand der Technik, eine höhere Lebensdauer, kleinere

Abmessungen, geringeres Gewicht und Zeiteinsparung bei der Herstellung wie bei der Reparatur erhalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse und der Druckknopf Spritzgußteile sind und daß das Gehäuse eine im Querschnitt spindelförmige Führung für den in seinem Umriß passend spindelförmigen Druckknopf bildet und daß der lange Schenkel der Führung für den Knebel in der am Spindeibauch liegenden Gehäuseecke ausgespart ist.

Mit der Bezeichnung »spindelförmig« wird hierbei eine Querschnittsform umschrieben, die einem Rhombus ähnelt, dessen auf der Nebenachse liegende Ecken verrundet sind. Mit dieser Querschnittsform und Führungsanordnung werden eine Anzahl wesentlicher Vorteile erreicht: eine großflächige, drehsichere Führung des Druckknopfes im Gehäuse, eine verdeckte, d h. nach außen geschlossene Längsführung für den Knebel des Schlagbolzens, eine größtmögliche Gleitfläche für den Knebel längs des kurzen Rastschenkels der L-Führung und die Möglichkeit, einige wichtige Teile der Zündvorrichtung zu einer Montageeinheit zusammenzufassen.

Die großflächige Führung, die sich im wesentlichen längs der Hauptachse der spindelförmigen Kontur erstreckt, verhindert ein Verkanten des bei der Betätigung der Zündvorrichtung unter erheblichen Druckkräften stehenden Druckknopfes in scner Gehäuseführung auch bei kurzen Führungslängen, wie sie bei der angestrebten Verkürzung der Baulänge unvermeidlich sind.

Die geschlossene Führung verhindert ein seitliches Herausfallen des Knebels, wenn sich sein Preßsitz in der ihn aufnehmenden Bohrung im Schlagbolzen lösen sollte, und außerdem ein Eindringen von Staub und Schmutzpartikeln zwischen die Führungsflächen, wie dies beim bekannten Stand der Technik mit wegen der dünnen Gehäusewand notwendigerweise offenen Schlitzführungen leicht möglich ist und zum Ausfall der Funktion, zumindest aber zur Verschmutzung und rascheren Abnutzung führt. Grundsätzlich ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung ein fester Sitz des Knebels im Schlagbolzen überhaupt nicht nötig.

Ganz entscheidend für eine Verlängerung der Lebensdauer trotz der mit der Verkleinerung der Querschnittsabmessungen und Wandstärken wachsenden spezifischen Druckbelasti'ng ist aber, daß sich die von der inneren Spindelkontur und der äußeren Vierkantkontur des Gehäusequerschnitts begrenzte Gleitfläche, wie im einzelnen noch erläutert werden wird, gegen die Kante, an der der Knebel aus seiner Rastlage in den langen Führungsschenkel überspringt, zunehmend vergrößert etwa in dem Maße, wie die Kraft der zusammengedrückten Druckfeder ansteigt, so daß der spezifische Druck des Knebels auf die Gleitfläche im wesentlichen konstant bleibt, während er bei allen bekannten L-förmigen Schlitzführungen erheblich ansteigt, so daß sich die erwähnte Kante rasch abnutzt, was die Zündsicherheit und Lebensdauer der Vorrichtung herabsetzt.

Diese Vorteile lassen sich voll nützen, wenn in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Druckknopf und das Gehäuse aus einem zähen Kunststoff gespritzt sind. Die Verwendung von Kunststoff, wie sie an sich z. B. aus der DT-OS 23 24 228 für eine piezoelektrische Zündvorrichtung anderer Art bekannt ist, macht eine Schmierung der bewegten Teile überflüssig, die bei Gegenständen des täglichen Gebrauchs, wie Feuerzeugen, äußerst problematisch ist, weil sie der Wartung bedarf. Die Werkstoffpaarung Kunststoff/Metall hat besonders gute Gleiteigenschaften, was der Lebensdauer der Zündvorrichtung zugute kommt

Zweckmäßig bildet der kappenförmige Druckknopf eine Zylinderführung für den Schlagbolzen, und längs dieser Führung erstrecken sich erfindungsgemäß zwei sich in der Spindelachse diametral gegenüberliegende Nuten. Die zylindrische Führung, wie sie an sich bei einem das Gehäuse übergreifenden, statt in ihm geführten Druckknopf aus der österreichischen Patentschrift bekannt war, gibt dem Schlagbolzen eine wesentlich bessere Führung als eine Linienführung etwa nach der DT-OS 17 63 033. Die Nuten im Druckknopf biiden Dehnungsfugen, die verhindern, daß sich das Führungsspiel bei einem etwaigen Alterungsschrumpfen des Kunststoffes verschlechtert.

Montage und Demontage der Zündvorrichtung lassen sich entscheidend vereinfachen, wenn der Druckknopf, die Druckfeder und der Schlagbolzen eine von dessen Knebel zusammengehaltene Montageeinheit bilden und wenn außerdem der lange Schenkel der Führung über den kurzen Schenkel der Führung hinaus bis zur offenen druckknopfseitigen Stirnseite des Gehäuses verläuft. Dank der nur im Gehäuseinneren ausgebildeten Knebelführung verliert das Gehäuse dadurch — anders als es etwa bei einer Ausführung nach der DI-OS 21 37 409 — nicht seine Geschlossenheit.

Der Schlagmechanismus kann gesondert konfektioniert und als Ersatzteil bevorratet werden und, wie mich ausführlich erläutert werden wird, ohne Werkzeug mit dem Gehäuse verbunden und leicht wieder von diesem getrennt werden.

Dasselbe gilt für das empfindliche Piezoelement, wenn das Gehäuse über seinem Boden einen seitlichen Abschnitt hat, durch den das Piezoelement in das Gehäuse einschiebbar ist. Dann kann das Piezoelement mitsamt der Rückstellfeder für den Druckknopf ausgewechselt werden, ohne daß die Vorrichtung auseinandergenommen werden muß oder Befestigungsklammern gelöst werden müssen, wie das etwa bei einer Ausführung nach der DT-OS 17 63 003 notwendig ist.

Im folgenden werden die Erfindung und ihre Vorteile an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigt

Fig. 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung die Einzelteile einer piezoelektrischen Zündvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 drei Seitenansichten der Zündvorrichtung nach Fig. 1 im zusammengebauten Zustand, und zwar in

F i g. 2(a), 2(b) in der Ruhelage ihres Schlagbolzens und in

Fig. 2(c) mit gedrücktem Druckknopf nach dem Aufschlagen des Schlagbolzens;

Fig.3(a) eine Draufsicht auf die beiden Stirnseiten des Gehäuses und

Fig. 3(b), 3(c) zwei Längsschnitte durch das Gehäuse längs der Linie ß-ßbzw. C-Cin F i g. 3(a);

Fig.4 eine schematische Darstellung des Knebelweges bei der Drehbewegung des Schlagbolzens.

Fig. 1 zeigt in übersichtlicher Darstellung den kappenförmigen Druckknopf 1 mit einem Fenster 1.1, von denen zwei sich diametral gegenüberliegend vorhanden sind (Fig. 2), und eine Rastnase 1.2, die Druckfeder 2, den Schlagbolzens 3 mit einem Schaft 3.1 als Sitz für die Druckfeder 2 und einer Querbohrung 3.2

für den als Knebelkerbstift ausgeführten Knebel 4, die Rückstellfeder 5, das Gehäuse 6 mit einem großen seitlichen Ausschnitt 6.1, durch den das Piezoelement 7 eingesetzt wird, und mehrerer kleinen Fenstern, die später beschrieben werden. Über der Explosionszeichnung sind die Ansichten gegen die offenen Stirnseiten von Druckknopf 1 und Gehäuse 6 dargestellt.

Druckknopf 1 und Gehäuse 6 sind aus Kunststoff gespritzt; der Schlagbolzen 3, der Knebel 4 und die beiden Schraubenfedern 2 und 5 sind aus Stahl.

Man erkennt aus F i g. 1 den spindelförmigen Umriß des Druckknopfes 1 und die entsprechende Kontur der Führungsfläche 6.2 für diesen im Gehäuse 6. Innen hat der Druckknopf 1 eine zylindrische Führungsfläche 1.3 für den Schlagbolzen 3. In Achsrichtung der Spindelkontür sind in die Druckknopfwandung zwei sich diametral gegenüberstehende Nuten 1.4 als Dehnungsfugen eingeformt, die sich in die Führungsfläche 1.3 öffnen.

In das Gehäuse 6 sind in die beiden am Spindelbauch liegenden Gehäuseecken Nuten 6.3 eingeformt (Fig. 1, 4). die von der Stirnfläche 6.4 ausgehen und in der Tiefe nicht ganz bis zu dem Ausschnitt 6.1 reichen [F i g. 3(b)], aber so lang sind, daß der in ihnen mit seinen Enden geführte Knebel 4 frei laufen kann, wenn der Schlagbolzen 3 von der Druckfeder 2 gegen den Amboß 7.1 des Piezoelementes 7 geschlagen wird.

In jede der beiden Nuten 6.3 mündet kurz unterhalb der Stirnfläche 6.4 ein kleines Fenster 6.5 in der Gehäusewand, das sich senkrecht zur Schlagrichtung erstreckt. Dieses Fenster 6.5 dient als Rastlage für den Knebel 4 in der Ruhelage des Schlagbolzens 3 [Fig.2(a)].

Wie bekannt und aus Fig. 1 in Verbindung mit F i g. 2(a) zu entnehmen ist, greift der Knebel 4 nach dem Zusammenbau von Druckknopf 1, Druckfeder 2 und Schlagbolzen 3 mit seinen beiden Enden durch die Fenster 1.1 im Druckknopf hindurch, so daß die drei Teile unmittelbar zu einer Montageeinheit verbunden sind. Diese sehr vorteilhafte Möglichkeit ist bei bekannten Ausführungen, etwa nach den bereits genannten Patentschriften, nicht gegeben, weil die bei deren Gehäuse verwendeten L-förmigen Schlitzführungen geschlossen sind, so daß der Knebel erst nach dem Einbau des Druckknopfes in das Gehäuse in den Schlagbolzen eingeschoben werden kann. Dieser Arbeitsgang ist außerordentlich umständlich, weil der Schlagbolzen auch bereits in seiner Ruhelage unter leichten Federdruck steht.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung laufen jedoch die den langen Schenkel der L-Führung bildenden Nuten 63 über die den kurzen Schenkel bildenden Fenster 63 hinaus in die Stirnfläche 6.4 des Gehäuses 6 aus, so daß der Knebel 4 beim Zusammenbau mühelos und ohne Werkzeug in die Nuten 63 eingeführt werden kann: er sitzt zunächst auf der Stirnfläche 6.4 auf, während der Druckknopf 1 bereits in der Führungsfläche 6.2 zentriert ist, und wird beim Eindrücken des Druckknopfes von der steilen Steuerkante 1.11 des Fensters 1.1 [Fig- '. 2(a)] unter Drehung des Schlagbolzens 2 in die Diagonalebene des Gehäuses 6 geschoben, in welcher die Nuten 6.3 liegen. Der Vorgang läuft also ab wie beim Ausheben des Knebels 4 aus seiner Ruhelage in dem Fenster 6.5 beim Auslösen einer Zündung. — Dennoch kann der Knebel 4, wenn der Druckknopf 1 losgelassen und von der Rückstellfeder 5 wieder aus dem Gehäuse 6 herausgedrückt wird, den Auslauf der Nuten 6.3 nicht erreichen, weil er von der bei einem Winkel von etwa 15° zur Knebelebene sehr flach liegenden anderen Steuerkante 1.12 des Fensters 1.1 (Fig. 1) sofort ind das Fenster 6.5 hineingedreht wird.

Zur Sicherung gegen ein Überspringen des Fensters greift die Nase 1.2 am Druckknopf in einen Führungsschlitz 6.6 am Gehäuse ein.

Zur Demontage kann diese Sicherheitsraste leicht überwunden werden; der Knebel braucht nur an einem Fenster 6.5 in die Diagonalstellung geschoben zu werden, so daß seine Enden in die Ausläufe der Nuten 6.3 gelangen können; die Rückstellfeder trennt Druckknopf 1 und Gehäuse 6 voneinander.

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch das Gehäuse 6 in Höhe seiner Fenster 6.5. Die Ruhelage des Knebels 4 ist strichpunktiert eingezeichnet, und seine Bewegung aus seiner Ruhelage heraus bei Drehung des Schlagbolzens um seine (zur Zeichenebene senkrechte) Achse mit dem Pfeil 8 angedeutet. Man erkennt, daß die (nicht schraffierte) Gleitfläche 6.51, auf der der Knebel 4 bei ständig steigender Druckbelastung (durch die Druckfeder 2) bei seiner Bewegung in Richtung des Pfeiles 8 gleitet, gegen die Kante 6.9 hin, an der der Knebel in die Nut 63 hinein abgleitet, stetig zunimmt, so daß die Abnutzung an dieser kritischsten Stelle des Schlagmechanismus auch ohne Schmierung — wie bei einer Paarung Kunststoff/Metall — im Vergleich zu bekannten Ausführungen gering bleibt.

In den Nuten 6.3 läuft der Knebel 4 verdeckt und praktisch ohne Reibung, da er — anders als bei der Ausführung nach der DT-AS 17 63 033 — nicht von einer Torsionsfeder beaufschlagt ist. Aus den verdeckten Nuten 6.3 kann der Knebel 4 auch nicht herausfallen, selbst wenn er lose in der Bohrung 3.2 des Schlagbolzens 3 sitzen oder sich in dieser gelöst haben sollte. Andererseits kann von außen kein Schmutz oder Staub in die Nuten 63 und aus diesen in die Führungsfläche 6.2 eindringen.

Im Gehäuse 6 sind noch weitere Fenster 6.7, 6.8 vorgesehen, durch die hindurch die Metallkapsel des Piezoelementes 7 kontaktiert werden kann. Diese Fenster dienen zugleich der Gewichtserleichterung; in der Ausführung aus Kunststoff kann die Zündvorrichtung ein Drittel leichter sein als aus Metall.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Piezoelektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Gasfeuerzeuge, mit einem Gehäuse, das im Querschnitt einen im wesentlichen quadratischen Umriß hat und in dem in koaxialer Anordnung ein Piezoelement, ein kappenförmiger Druckknopf und eine Rückstellfeder für diesen und in dem Druckknopf ein zylindrischer Schlagbolzen und eine Druckfeder als Kraftspeicher für diesen angeordnet sind, wobei der Schlagbolzen einen quer zur Schlagrichtung stehenden Knebel aufweist, der durch mindestens ein mit zur Schlagrichtung schräg stehenden Steuerkanten versehenes Fenster des Druckknopfes hindurch- und in eine L-förmige Führung im Gehäuse eingreift, deren >n der Knebelebene liegender kurzer .Schenkel die Rastlage für den Knebel bildet, aus der er durch Auflaufen auf eine Steuerkante am Ende einer Relativbewegung zwischen Druckknopf und Gehäuse nach Spannen der Druckfeder unter Drehung des Schlagbolzens um eine in Schlagrichtung verlaufende Achse aushebbar ist, und deren in Schlagrichtung liegender langer Schenkel die Führung für den Knebel während des Vorschnellens des Schlagbolzens bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) und der Druckknopf (1) Spritzgußteile sind und daß das Gehäuse (6) eine im Querschnitt spindelförmige Führung (6.2) für den in seinem Umriß passend spindelförmigen Druckknopf (I) bildet und daß der lange Schenkel der Führung für den Knebel (4) in der am Spindelbauch liegenden Ecke des quadratischen Gehäusequerschnitts ausgespart ist, wobei sich die Gleitfläche (6.51) für den Knebel längs des kurzen Schenkels der L-förmigen Führung vergrößert.

2. Piezoelektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druckknopf (1) und Gehäuse (6) aus einem zähen Kunststoff gespritzt sind.

3. Piezoelektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kappenförmige Druckknopf (1) eine zylindrische Führung (1.3) für den Schlagbolzen (3) bildet, längs deren sich zwei in der Spindelachse diametral gegenüberliegende Nuten (1.4) erstrecken.

4. Piezoelektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf (1), die Druckfeder (2) und der Schlagbolzen (3) eine von dessen Knebel ( 4) zusammengehaltene Montageeinheit bilden und daß der lange Schenkel (6.3) der Führung über den kurzen Schenkel (6.5) der Führung hinaus bis zur offenen, druckknopfseitigen Stirnseite (6.4) des Gehäuses (6) verläuft.

5. Piezoelektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) einen in Schlagrichiung verlaufenden Führungsschlitz (6.6) für eine dem Druckknopf (1) angeformte Sicherungsnase (1.2) hat.

6. Piezoelektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Knebel (4) in seiner Ruhelage zurückstellende Steuerkante (1.12) des Fensters (1.1) eine Neigung von etwa 15° oder weniger zur Knebeldrehebene hat.

7. Piezoelektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) über seinem Boden einen seitlichen Ausschnitt (6.1) hat, durch den das Piezoelement (7) in das Gehäuse einschiebbar ist.