DE2553995C3 - Vorrichtung zum Erzeugen piezoelektrischer Energie, insbesondere zur Verwendung bei photographischen Geräten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen piezoelektrischer Energie mit einem piezoelektrischen Bauteil, das zwischen zwei sowohl als Amboß als auch als Elektroden dienenden Körpern angeordnet ist und mit einem das piezoelektrische Bauteil und zumindest teilweise beide Ambosse umgebenden

Gehäuse, das den aus dem piezoelektrischen Bauteil und

den Ambossen gebildeten piezoelektrischen Generator zusammenhält

Eine für die Verwendung bei Zündleinrichtungen für

Gasgeräte vorgesehene Vorrichtung der obigen Art ist bereits bekannt, siehe deutsche Ofienlegungsschrift 23 05 277. Bei dieser bekannten Vorrichtung befindet sich das piezoelektrische. Bauteil, das aus zwei Elementen gebildet ist, zwischen zwei als Ambosse dienenden Metallpuffern, die gemeinsam eine Elektrode bilden. Ein zwischen die beiden Elemente des piezoelektrischen Bauteils eingefügter Anschluß bildet die zweite Elektrode.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine piezoelektrische Vorrichtung dieser Gattung zu schaffen, welche Vorrichtung für eine Verwendung bei einer piezoelektrischen Blitzlichtzündeinrichtung einer photographischen Kamera besonders gut geeignet ist Dies bedeutet genauer gesagt, daß eine Vorrichtung der besagten Art geschaffen werden soll, die nicht nur so kompakt ausgebildet ist, daß sie bei photographischen Geräten, wo es gilt, mit kleinstmöftlichem Bauraum auszukommen, verwendbar ist, sondlern die darüber hinaus als industrielles Massenerzeugmis einfach zusanv menbaubar und damit billig herstellbar ist

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für eine Verwendung der Vorrichtung bei* einer piezoelektrischen Blitzlicht-Zündeinrichtung einer photographisehen Kamera der erste Amboß aus einem Kreiszylinder und einem sich an diesen anschließenden, kegelstumpfförmigen Teil und der zweite Amboß aus einem Zylinder mit einem sich an diesen anschließenden und

einen größeren Durchmesser als dieser aufweisenden Flanschrand gebildet sind, daß das Gehäuse einen kegeistumpfförmigen, dem kegeistumpfförmigen. Teil des ersten Ambosses angepaßten Endteil far die Aufnahme dieses Teils des ersten Ambosses aufweist, daß der Endteil des Gehäuses eine zentrale, vom kegelstumpfförrnigen Teil des ersten Ambosses durchgriffene öffnung besitzt, daß sich an den kegelstumpfförmigen Endteil ein zentraler Hohlzylinder anschließt, der den Zylinder des ersten Ambosses und das piezoelektrische Bauteil aufnimmt, daß sich an den zentralen Hohlzylinder ein Endzylinder anschließt, der den Flanschrand des zweiten Ambosses aufnimmt und der mit seinem äußeren Ende zur Lagesicherung des zweiten Ambosses um dessen Flanschrand herumgeformt ist, und daß eine mit elektrischen Anschlüssen versehene Halterung vorgesehen ist, in die der durch das Gehäuse zusammengehaltene piezoelektrische Generator einsetzbar ist und in der dieser mittels einer Federklammer befestigbar ist

Dadurch, daß bei dieser Lösung das Gehäuse und der erste Amboß zueinander passend ausgebildete, kegelstumpfförmige Teile besitzen, wird der Zusammenbau bei der Herstellung der Vorrichtung auf ganz besondere Weise erleichtert und vereinfacht, weil beim Zusammenfügen der Teile sich die richtige Orientierung des ersten Ambosses im Gehäuse durch die gegenseitige Formgebung praktisch von selbst ergibt Nach dem Einlegen des ersten Ambosses und des piezoelektrischen Bauteils in das Gehäuse braucht lediglich das äußere Ende des Gehäuses um den erweiterten Flanschrand des zweiten Ambosses herumgeformt zu werden, um die aus den beiden Ambossen, dem Gehäuse und dem piezoelektrischen Bauteil gebildete piezoelektrische Einheit zusammenzuhalten. Dadurch, daß erfindungsgemäß der kegelstumpfförmige Teil des ersten Ambosses sich durch eine zentrale Öffnung des Gehäuses erstreckt wird darüber hinaus der Vorteil erreicht daß die piezoelektrische Einheit in der zugeordneten Halterung durch den aus dem Gehäuse vorstehenden, kegeistumpfförmigen Endteil des Ambosses selbstzentrierend aufnehmbar ist Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die piezoelektrische Einheit auf einfachste Weise mittels einer Federklammer zu haltern, wobei der vorstehende Endteil den piezoelek* trischen Generator nicht nur durch Eingriff in einen geeigneten Sitz der Federklammer gegen seitliche Verschiebung zu sichern vermag, sondern durch die elektrische Kontaktberührung mit der Federklammer auch die elektrische Verbindung für die Abgabe der elektrischen Energie herstellt. Aufgrund der somit erreichten überraschenden Kompaktheit der Vorrichtung und aufgrund der durch den einfachen Zusammenbau der Vorrichtung bedingten niedrigen Herstellungskosten wird die erfindungsgemäße Lösung den oben erwähnten beiden Anforderungen, die an piezoelektrische Vorrichtungen für eine Verwendung bei photographischen Geräten zu stellen sind, in sehr vorteilhafter Weise gerecht

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert

Es zeigt

F i g. 1 eine auseinandergezogene gezeichnete, perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines piezoelektrischen Generators vor dem Zusammenbau 6j desselben,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1 nach erfolgtem Zusammenbau,

F i g, 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von JP i g, 2,

Fig,4 eine auseinandergezogen gezeichnete, perspektivische Ansicht einer Halterung für den piezoelektrischen Generator gemäß F i g, 1 und 3 und

Fig,5 einen perspektivischen, teils aufgebrochen gezeichneten Ansicht der Halterung gemäß F i g, 4 nach erfolgtem Zusammenbau derselben,

Da photographische Geräte und Einrichtungen zur Verwendung bei solchen Geräten in verschiedenen Ausführungsformen an sich bekannt sind, richtet sich die vorliegende Beschreibung in der Hauptsache auf solche Teile, die unmittelbar zur Erfindung gehören oder mit dieser in einem engeren Zusammenhang stehen. Es versteht sich, daß nicht eigens dargestellte oder beschriebene Teile in üblicher, dem Fachmann bekannter Art und Weise ausgebildet sein können.

Ein in den F i g. 1 bis 3 gezeigter piezoelektrischer Generator 10 weist einen Amboß 12, einen piezoelektrischen Kristall 14 und einen Amboß 16 auf. Der Amboß 12 ist aus einem Flanschrand 18 und einem Zylinder 20 gebildet Der Flanschrand 18 und der Zylinder 20 bestehen vorzugsweise aus Messing, in*i der Zylinder 20 ist wesentlich länger als der Flanschrand ifl und besitzt einen etwas geringeren Durchmesser als dieser. Der Flanschrand 18 und der Zylinder 20 bilden Endflächen 22 bzw. 24, die je im wesentlichen eben und mit Nickel plattiert sind. Der piezoelektrische Kristall 14 ist vorzugsweise im wesentlichen würfelförmig, könnte jedoch auch andersartig geformt sein. Der Amboß 16 weist einen Zylinder 26 auf, der einstückig mit einem kegeistumpfförmigen Teil 28 ausgebifdet ist Der Zylinder 26 und der kegelstumpfförmige Teil 28 bilden Endflächen 30 bzw. 32, die beide im wesentlichen eben und mit Nickel plattiert sind.

Ein Gehäuse 40 ist aus einem einzigen Stück eines geeigneten, elektrisch nichtleitenden Werkstoffs gefertigt beispielsweise aus einem Polyamidkunststoff (z. B. Nylon) oder aus einem ähnlichen Kunststoff. Vor dem Zusammenbau besteht das Gehäuse 40 aus einem zentralen Hohlzylinder 42, einem kegelstumpfförnwgen Endteil 44, in dem eine zentrale Öffnung 46 ausgebildet ist sowie aus einem Endzylinder 48, der einen etwas kleineren Außendurchmesser als der zentrale Zylinder 42 besitzt, in einem Ende 50 ausläuft und ebenfalls eine zentrale öffnung bildet (die in F i g. 1 nicht gezeigt ist). Beim Zusammenbau wird der Amboß 16 in das Gehäuse 40 eingelegt wobei der kegelstumpfförmige Teil 28 zur Ausrichtung des Ambosses 16 innerhalb des Gehäuses beiträgt Der Amboß 16 und das Gehäuse 40 sind so dimensioniert daß das Ende des kegeistumpfförmigen Teils 28 des Ambosses 16 sich durch die zentrale öffnung 46 hindurcberstreckt Der piezoelektrische Kristall 14, der durch geeignete Verfahren polarisiert wurde, so daß er ein elektrisches Feld erzeugt, wenn er mechanischer Beanspruchung unterzogen wird, wird in den inneren Hohlraum des Gehäuses 40 eingelegt «o daß er an der Endfläche 30 des Ambosses 16 anliegt Nun wird der Amboß 12 in das Gehäuse 40 so eingesetzt daß die Endfläche 22 an dem piezoelektrischen Kristall 14 anliegt Der piezoelektrische Kristall 14 wird so eingelegt daß das elektrische Feld zwischen den an den Endflächen 22 und 30 anliegenden Oberflächen des Kristalls erzeugt wird. Der gesamte Pack wird nun erhitzt, und das Gehäuse wird so verformt, daß das Ende 50 des Endzylinders 48 über den Flanschrand 18 des Ambosses 12 so herumgeformt wird, daß eine Einheit in Form des in Fi g. 2 und 3 gezeigten, piezoelektrischen Generators 10 gebildet wird.

Der Einbau der Ambosse 12 und 16 und des piezoelektrischen Kristalls 14 in das Gehäuse 40 kann zusammen mit dem Arbeitsgang des Verformens des Endes 50 auf einfache Weise durch selbsttätige Montagetechniken durchgeführt werden. Beim Zusammenbau eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Generators 10 wird ein dielektrischer Werkstoff in flüssiger Form auf eine oder beide der Endflächen 22 und 30 in einer Menge aufgetragen, die dazu ausreicht, um die gesamte Oberfläche des piezoelektrischen Kristalls 14 zu bedecken. Es hat sich gezeigt, daß ein solcher Überzug die Gefahr des Entstehens elektrischer Funken innerhalb des Generators 10 und die Gefahr eines Bruchs des piezoelektrischen Kristalls verringert. Ein Silikonfett, eine flüssige Epoxidmasse oder ähnliche Werkstoffe sind hierfür geeignet. Nach dem Zusammenbau sind die Ambosse 12 und 16 sowie der piezoelektrische Kristall innerhalb des Gehäuses 40 sicher gehaltert. Die Achse der Polarisation des piezoelektrischen Kristalls 14 erstreckt sich zwischen den Ambossen 12 und 16, so daß, wenn einer der Ambosse einen mechanischen Schlag erhält, elektrische Energie durch den piezoelektrischen Kristall 14 erzeugt wird.

Eine Halterung 60 weist, wie aus den F i g. 4 und 5 zu ersehen ist, eine Platte 62, einen Körper 64, einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluß 66 bzw. 68 und eine Federklammer 70 auf. Die Platte 62 ist innerhalb einer zugehörigen Kamera befestigt und kann durch eine Wandung des Kameragehäuses gebildet oder an einer solchen Wandung befestigt sein. Die Platte 62 weist eine im wesentlichen rechteckige Vertiefung 72 auf. Die Platte 62 und der Körper 64 sind aus gießfähigem Werkstoff gefertigt, beispielsweise aus einem Polykarbonat oder einem anderen geeigneten Kunststoff. Der Körper besitzt einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt mit einer Ausnehmung 74, die im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und so dimensioniert ist, daß sie zur Aufnahme und Halterung des Gehäuses 40 in der Weise geeignet ist, daß sich der kegelstumpfförmige Teil 28 teilweise aus der Ausnehmung 74 herauserstreckt Der Körper 64 weist außerdem einen Schlitz 76 auf, der sich durch eine Seitenwand 75 des Körpers 64 hindurch bis in die Ausnehmung 40 hineinerstreckt und über den Bereich der gesamten Länge derselben verläuft. Der Körper 64 ist in der Kamera durch einen Bolzen oder eine Schraube 78 oder ein anderes Befestigungsmittel fest angebracht und erstreckt sich zumindest teilweise über den Bereich der in der Platte 62 ausgebildeten so Vertiefung 72.

Der erste elektrische Anschluß 66 weist einen kreiszylinderförmigen Kontaktteil 80, einen Arm 81 und einen Verbindungsteil 82 auf. Der zylindrische Kontaktteil 80 ist so dimensioniert, daß er in der Ausnehmung 74 passend aufgenommen wird, wobei sich sein Arm 81 durch den Schlitz 76 hindurch erstreckt Der Verbindungsteil 82 kann mit einem elektrischen Anschlußdraht verbunden sein oder mit einer anderen geeigneten innerhalb der Kamera vorgesehenen, elektrischen Verbindung.

Der zweite elektrische Anschluß 68 weist eine Blattfeder 84 auf, die langgestreckt ausgebildet ist und in einem Ende 85 ausläuft, das im wesentlichen V-förmig gestaltet ist Die Blattfeder 84 ist an einer Platte 86 oder einem Wandungsteil innerhalb der Kamera befestigt. Die Blattfeder 84 ist mit einem Anschlußdraht elektrisch verbunden oder mit einer anderen geeigneten elektrischen Verbindung innerhalb der Kamera.

Die Federklammer 70 weist in ihrem oberen Steg 88 eine zentrale Bohrung 90 auf und besitzt zwei Federschenkel 92, die bogenförmig gekrümmt sind, sich vom Steg 88 erstrecken und je in einem Halteklip 94 enden. Die zentrale Bohrung 90 ist in geeigneter Weise so dimensioniert, daß sie zu dem kegelstumpfförmigen Teil 28 des im Gehäuse 40 befindlichen Ambosses paßt

Zum Zusammenbau wird der erste elektrische Anschluß 66 in die Ausnehmung 74 eingelegt wobei der Arm 81 durch den Schlitz 76 verläuft Dann kann das Gehäuse 40 in die Ausnehmung 74 eingesetzt werden, wobei der Amboß 12 zuerst eingeführt wird und mit seiner Endfläche 24 in Kontaktberührung mit dem zylinderförmigen Kontaktteil 80 des ersten elektrischen Anschlusses 66 kommt, um eine elektrische Verbindung mit den Amboß 12 herzustellen. Nun wird die Federklammer 70 in Stellung gebracht, wobei sich das Ende des kegelstumpfförmigen Teils 28 des Ambosses 16 durch die zentrale Bohrung 90 hindurcherstreckt, wobei der Teil 28 in Kontaktberührung mit dem Steg 88 ist und die Halteklips 94 mit der Unterseite des Körpers 64 innerhalb des Bereichs der Vertiefung 72 in Eingriff sind. Beim Zusammenbau kommt ein Federschenkel 92 der Federklammer 70 in Kontaktberührung mit dem Ende 85 des zweiten elektrischen Anschlusses 68, so daß eine elektrische Verbindung mit dem Amboß 16 hergestellt wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Federklammer 70 so ausgelegt und ausgebildet, daß der piezoelektrische Kristall 14 unter einer mechanischen Druckbelastung steht, wenn das Gehäuse 40 mittels der Federklammer 70 in der Kamera gehaltert ist Die Druckkraft ist so bemessen, daß sie in etwa der Kraft entspricht, mit der der piezoelektrische Generator 10 beim Betrieb beaufschlagt wird. Durch eine solche Vorbelastung des piezoelektrischen Kristalls 14 wird sichergestellt, daß der Kristall immer etwas zusammengedrückt ist, auch während des Beginns der Entlastung nach Einwirkung einer Schlagkraft Dadurch wird die Gefahr eines Bruchs des Kristalls verringe-t

Es ist zu ersehen, daß oben ein Gehäuse für den Einbau eines piezoelektrischen Bauteils zusammen mit den zugehörigen Ambossen sowie eine Halterung aufgezeigt sind, die für die Unterbringung eines solchen einstöckigen, piezoelektrischen Generators innerhalb einer Kamera geeignet ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. 2S53 995

   Patentansprüche;

   J, Vorrichtung zum Erzeugen piezoelektrischer Energie mit einem piezoelektrischen Bauteil, das zwischen zwei sowohl als Amboß als auch als Elektroden dienenden Körpern angeordnet ist, und mit einem das piezoelektrische Bauteil und zumindest teilweise beide Ambosse umgebenden Gehäuse, das den aus dem piezoelektrischen Bauteil und den Ambossen gebildeten piezoelektrischen Generator zusammenhält, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Verwendung der Vorrichtung bei einer piezoelektrischen Blitzlicht-Zündeinrichtung einer photographischen Kamera der erste Amboß (16) aus einem Kreiszylinder (26) und einem sich an diesen anschließenden, kegelstumpfförmigen Teil (28) und der zweite Amboß (12) aus einem Zylinder (20) mit einem sich an diesen anschließenden und einen größeren Durchmesser als dieser aufweisenden Fianschrand (18) gebildet sind, daß das Gehäuse (40) einen kegelstumpfförmigen, dem kegelstumpfförmigen Teil (28) f*es ersten Ambosses (16) angepaßten Endteil (44) für die Aufnahme dieses Teils (28) des ersten Ambosses (16) aufweist, daß der Endteil (44) des Gehäuses (40) eine zentrale, vom kegelstumpfförmigen Teil (28) des erstes Ambosses (16) durchgriffene öffnung (46) besitzt, daß sich an den kegelstumpfförmigen Endteil (44);des Gehäuses (40) ein zentraler Hohlzylinder (42) anschließt, der den Zylinder (26) des ersten Ambosses (16) und das piezoelektrische Bauteil (14) aufnimmt, daß sich an den zentralen Hohlzylinder (42) des Gehäuses (40) ein Endzylinder (48) anschließt, der den Flanschrand (18) des zweiten Amboss (12}- aufnimmt und der mit seinem äußeren Ende (50) zur Lagesicherung des zweiten Ambosses (12) um dessen Flanschrand (18) herumgeformt ist, und daß eine mit elektrischen Anschlössen (66 und 68) versehene Halterung (60) vorgesehen ist, in die der durch das Gehäuse (40) zusammengehaltene piezoelektrische Generator (10) einsetzbar ist und in der dieser mittels einer Federklammer (70) befestigbar ist
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ambosse (16 und 12) aus Messing gefertigt ist
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß beide Ambosse (16 und 12) je eine ebene, für die Anlage am piezoelektrischen Bauteil (14) vorgesehene Endfläche (30 bzw. 22) aufweisen, die mit einem Oberzug aus Nickel versehen sind.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (40) aus Kunststoff gefertigt ist
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (60) einen Körper (64) mit einer der Form des piezoelektrischen Generators (10) angepaßten Ausnehmung (74) für die Aufnahme des Generators (10) aufweist und daß der Generator (10) in der Ausnehmung (74) durch die Federklammer (70) befestigbar ist

   & Vorrichtung nach Anspruch 5_; dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (74) zumindest teilweise kreiszylindrisch geformt ist und daß in dem Körper (64) ein sich von dessen Oberfläche bis in die Ausnehmung (74) erstreckender, langgestreckter Schlitz (76) ausgespart ist, der durch einen (66) der elektrischen Anschlüsse (66 und 68) der Halterung

   (60) durchgriffen wird,

   7, Vorrichtung nach Anspruch l>, dadurch gekennzeichnet, daß die Federklammer (70) eine zentrale Bohrung (90) sowie zwei Federscbenkel (92) besitzt,

   die mit dem Körper (64) in einer Lage verrastbar sind, in der die Bohrung (90) der Federklammer (70) koaxial zu seiner Ausnehmung (74) angeordnet ist

   8, Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste elektrische Anschluß (66) der Halterung (60) einen zylinchrförmigen Kontaktteil (80) aufweist, w den sich ein den Schlitz (76) durchgreifender Arm (81) anschließt und daß der zweite Anschluß (68) der Halterung (60) als Blattfeder (84) ausgebildet ist, die mit der am Körper

   (64) verrasteten Federklammer (70) in elektrischer Kontaktberührung steht, in deren zentrale Bohrung (90) der kegelstumpfförmige Teil (28) des ersten Ambosses (16) des Generators (10) eingreift

   9, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß der Endzylinder (48) des Gehäuses (40), der mit seinem Ende (SO) um den Flanschrand (18) des zweiten Ambosses (12) herumgeformt ist, eine geringere Wandstärke besitzt als der zentrale Hohlzylinder (42) des Gehäuses (40),