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Piezoelektrische Zündvorrichtung.
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Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Zündvorrichtung, in welcher
ein piezoelektrisches Bauteil mit im wesentlichen zylindrischer Ausbildung am einen
Ende'verschwenkbar gelagert ist und mit seinem anderen Ende über ein Zwischenorgan
mechanisch mit einem im Winkel bewegbaren Betätigungshebel derart verbindbar ist,
daß bei Verschwenkung des Betätigungshebels der Verbindungspunkt zwischen dem piezoelektrischen
Bauteil und dem Zwischenorgan quer zur Längsachse des Bauteiles
bewegbar
und das Piezoelement zusammendrückbar ist und beim Loslassen des Betätigungshebels
das piezoelektrische Bauteil mit den anderen beweglichen Teilen infolge der Eigenelastizität
des Piezoelementes in die Ausgangslage rückführbar ist und dadurch elektrische Zündenergie
nicht kurzzeitig, sondern über längere Zeit erzeugbar ist.
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Eine derartige Zündvorrichtung,welche nach dem Druckprinzip arbeitet,
ist bereits von der Anmelderin in der spanischen Gebrauchsmusteranmeldung 220 512
vom 23. April 1976, welche unter der gleichen Nummer registriert wurde, in der brasilianischen
Patentanmeldung Nr. PI 76 02 506 vom 23. April 1976 und in der italienischen Patentanmeldung
Nr. 22 608 A/76 vom 25. April 1976 beschrieben und dargestellt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine derartige piezoelektrische
Zündvorrichtung in äußerst einfacher Konstruktion und damit in preiswerter Ausführung
zu schaffen.
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Die vorbeschriebene piezoelektrische Druck-Zündvorrichtung ist gegenüber
der üblichen piezoelektrischen Zündvorrichtung, der sogenannten Aufschlag-Type,
bei welcher ein Hammer durch eine Feder ständig gegen ein piezoelektrisches Kopfende
gedrückt wird, sodaß er bei einem Abheben entgegen der Federkraft und bei einem
plötzlichen Loslassen in seine Ausgangslage zurückschnellt und dadurch auf das piezoelektrische
Kopfende aufschlägt, wodurch elektrische Zündenergie entsteht, insofern vorteilhaft,
als bei der vorbeschriebenen Zündvorrichtung der Zündfunke wesentlich länger als
bei der Aufschlag-Type erzeugt
wird. Schwierigkeiten ergeben sich
jedoch bei einer derartigen Zündvorrichtung in der einwandfreien Halterung des piezoelektrischen
Bauteiles und bei der Montage der verschiedenen Bauteile einer derartigen Vorrichtung,
insbesondere des piezoelektrischen Bauteiles.
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Bei der in den vorgenannten Patentanmeldungen beschriebenen Vorrichtung
hat das Zwischenorgan die Form eines Schnabels, welcher den kurzen Arm eines zweiarmigen
Betätigungshebels bildet, dessen längerer Arm den Hauptteil für die Handbetätigung
bildet.
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Dabei erstrecken sich die beiden Arme in der gleichen Richtung und
das die beiden Arme verbindende gebogene Teil ist am Gehäuse angelenkt, sodaß, wenn
der lange Arm des Betätigungshebels zusammen mit dem betreffenden Teil des Gehäuses
ergriffen und beide Teile im Winkel zueinander bewegt werden, der Schnabel in gleicher
Weise verschwenkt wird. Die Spitze des Schnabels greift in eine Vertiefung ein,
welche am einen Ende des zylindrischen piezoelektrischen Bauteiles ausgebildet ist,
dessen anderes Ende verschwenkbar mit dem Gehäuse verbunden ist. Auf diese Weise
erzeugt die Schwenkbewegung des Schnabels eine Bewegung des piezoelektrischen Bauteiles
um diesen Gelenkpunkt. Wenn die axialen Mittellinien des kurzen Hebelarmes oder
des Schnabels und des piezoelektrischen Bauteiles etwas schräg zueinander verlaufen
und am Angriffspunkt des Schnabels am piezoelektrischen Bauteil einander kreuzen,
um den sogenannten Kipphebel-Mechanismus zu bilden, und wenn der Betätigungshebel
derart verschwenkt wird, daß die beiden Linien im wesentlichen miteinander fluchten,
so wird das in dem piezoelektrischen Bauteil enthaltene Piezoelement zusammengepreßt.
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Es dürfte jedem Fachmann einleuchten, daß es schwierig ist, beim Zusammenbau
einer derartigen Vorrichtung den Schnabel genau in der gewünschten Weise mit dem
piezoelektrischen Bauteil zu kuppeln und gleichzeitig dafür zu sorgen, daß nach
jeder Betätigung der Vorrichtung das Bauteil wieder die gewünschte Schräglage einnimmt.
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Diese Schwierigkeit will die Erfindung überwinden, indem sie, wie
bereits erwähnt, eine äußerst einfach aufgebaute und infolgedessen äußerst preiswerte
Zündvorrichtung schafft.
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Gekennzeichnet ist eine erfindungsgemäße piezoelektrische Zündvorrichtung
im wesentlichen dadurch, daß das Zwischenorgan aus einer im wesentlichen zylindrischen
Rolle besteht, welche an einer Seite eine axial verlaufende ebene Fläche und an
einer dieser Fläche etwas versetzt gegenüberliegenden Stelle im Zylindermantel einen
Gelenkpunkt aufweist, daß die Rolle durch Auflage ihrer ebenen Fläche stabil gehalten
wird und durch den Gelenkpunkt exzentrisch mit dem piezoelektrischen Bauteil an
der anderen Seite verbunden ist.
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In ihrem Aufbau besonders einfach und infolgedessen sehr preiswert
wird die erfindungsgemäße Zündvorrichtung nach einer weiteren Besonderheit insbesondere
dadurch, daß sie eine aus einem Metallblech ausgestanzte und gepreßt rechteckige
Tragplatte mit einem in Längsrichtung verlaufenden rechteckigen Fenster und jeweils
einem schmäleren Ausschnitt an den Schmalseiten des Fensters auSweist, daß vom Fenster
aus ein erstes Tragorgan mit seitlichen Schlitzen die Kanten des einen schmäleren
Ausschnittes
übergreifend in diesen Ausschnitt eingeschoben ist
und daß das piezoelektrische Bauteil mit einer Vertiefung am einen Ende und mit
einem Zapfen am anderen Ende auf dem Tragzapfen bzw. in der Einfräsung der mit ihrer
ebenen Fläche am zweiten Tragorgan anliegenden Rolle im Fenster der Tragplatte abgestützt
ist.
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Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der
beiliegenden Zeichnung; es zeigt Fig.1 eine perspektivische Darstellung der einzelnen
Bauteile der Vorrichtung als Explosivzeichnung, allerdings ohne die Zündelektroden;
Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung im Teilschnitt; und Fig.3 eine Draufsicht
auf die Vorrichtung wiederum im Teilschnitt.
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Wie insbesondere Fig.1 zeigt, besitzt die erfindungsgemäße piezoelektrische
Zündvorrichtung eine Tragplatte 10, welche aus Metallblech ausgestanzt ist und ein
rechteckiges Fenster 11 zur Aufnahme eines piezoelektrischen Bauteiles 20 aufweist.
An den beiden Schmalseiten dieses Fensters 11 ist jeweils ein etwas schmälerer Ausschnitt
12 bzw. 13 ausgebildet. Außerdem ist an dem den Ausschnitt 12 aufweisenden Ende
der Tragplatte 10 eine Ausbogung 14 für einen noch zu erläuternden Zweck eingepreßt.
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Das piezoelektrische Bauteil 20 besitzt ein zylindrisches Gehäuse
21 mit einem darin eingebauten, in der Zeichnung jedoch
nicht dargestellten
piezoelektrischen Element sowie mit einem seitlichen Ansatz 22, aus welchem eine
Leitung 23 herausgeführt ist, welche mit der einen Klemme des piezoelektrischen
Elementes verbunden ist. Die andere Klemme ist naturgemäß wie üblich über das Gehäuse
geerdet. Im einen Ende des Gehäuses 21 ist eine Scheibe 24 mit einer zentralen Ausnehmung
25 eingesetzt, während am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses eine einen zentralen
Zapfen 27 aufweisende Scheibe 26 angeordnet ist, welche in den Figuren 2 und 3 deutlich
zu sehen ist.
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Ein Tragorgan 30 für das eine Ende dieses piezoelektrischen Bauteiles
20 besitzt zwei einander gegenüberliegende seitliche Schlitze 31, 31, sodaß dieses
Tragorgan vom Fenster 11 aus in den einen schmäleren Ausschnitt 12 eingeschoben
werden kann, wobei die beiden Seitenkanten dieses Ausschnittes in die seitlichen
Schlitze 31 eingreifen. Dieses Tragorgan 30 besitzt eine Gewindebohrung 32, sodaß
eine Tragschraube 34 mit einem Tragzapfen 33 derart in dieses Tragorgan eingeschraubt
werden kann, daß der Tragzapfen 55 in die zentrale Ausnehmung 25 einrasten Kann.
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Zur Abstützung des piezoelektrischen Bauteiles 20 am anderen Ende
ist ein weiteres Tragorgan 40 vorgesehen, welches in gleicher Weise wie das vorbeschriebene
Tragorgan seitliche Schlitze 41, 41 aufweist, sodaß es vom Fenster 11 in den schmäleren
Ausschnitt 13 eingeschoben werden kann, wobei die Kanten dieses Ausschnittes in
die seitlichen Schlitze 41 eingreifen.
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Dieses Tragorgan 40 greift allerdings nicht direkt am anderen Ende
26, 27 des piezoelektrischen Bauteiles 20 an, sondern
zwischen
beiden Teilen ist ein Zwischenorgan 50 vorgesehen, welches aus einer im wesentlichen
zylindrischen Rolle besteht, die eine axial verlaufende ebene Fläche an einer Seite
aufweist, mit welcher sie fest an der Oberfläche des Tragorganes 40 anliegt. Dieses
Zwischenorgan oder diese Rolle 40 besitzt eine an einer dieser ebenen Fläche 31
etwas versetzt gegenüberliegenden Stelle im wesentlichen radial, jedoch etwas exzentrisch
verlaufende Einfräsung 52, in welche der Zentralstift 27 am entsprechenden Ende
des piezoelektrischen Bauteiles einrastet. Außerdem ist diese Rolle 50 an beiden
Enden derart abgesetzt, daß Zapfen 55 mit länglichem Querschnitt an beiden Enden
entstehen, an denen ein Handbetätigungshebel 60 in noch zu erläuternder Weise angreift.
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Dieser Betätigungshebel 60 besteht aus zwei Hebelstangen 61, 61, welche
jeweils aus Metall ausgestanzt sind, am einen Ende ein dem Querschnitt der Rollenzapfen
entsprechendes Langloch 62 und am anderen Ende ein Loch 63 aufweisen, durch welches
eine Schraube 64 hindurchgesteckt und mit einer Mutter 65 festgezogen wird, sodaß
ein zweigabliger Hebel entsteht.
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Der Zusammenbau der vorbeschriebenen Bauteile und die Arbeitsweise
der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung soll nachstehend anhand der Figuren 2 und
3 erläutert werden. Zunächst wird das Tragorgan 30 mit der in die Gewindebohrung
32 teilweise eingeschraubten Tragschraube 34 in den Ausschnitt 12 eingesetzt und
alsdann das andere Tragorgan 40 in den Ausschnitt 13 wie bereits beschrieben. Alsdann
wird das Zwischenorgan oder die Rolle 50 mit ihrer ebenen Axialfläche 51 an die
entsprechende Seite des
Tragorganes 40 angelegt und das piezoelektrische
Bauteil 20 derart in das Fenster 11 eingesetzt, daß der herausragende Zapfen 27
in die etwas exzentrisch im Zwischenorgan 50 ausgebildete Einfräsung 52 eingreifen
kann, wie dies in Fig.2 zu sehen ist.
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Alsdann wird die Tragschraube 34 mittels eines durch die Ausbogung
14 eingeführten entsprechenden Werkzeuges weiter eingeschraubt, sodaß der Tragzapfen
33 in die Ausnehmung 25 am anliegenden Ende des piezoelektrischen Bauteiles 20 einrastet
und dadurch dieses piezoelektrische Bauteil im Fenster 11 fixiert.
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Dabei kann das Zwischenorgan 50 an der Oberkante des schmäleren Ausschnittes
13 in Fig.2 anliegen, wenn auch in dieser Figur ein geringer Zwischenraum zwischen
dieser Kante und dem Zwischenorgan eingezeichnet ist. Aus Fig.2 ist ersichtlich,
daß eine Mittellinie durch das piezoelektrische Bauteil 20 und eine durch den GelenSpunkt,
welcher am Angriffspunkt des Zentralstiftes 27 an der Einfräsung 52 des Zwischenorganes
50 gebildet wird, rechtwinklig zur rückseitigen ebenen Fläche 51 dieses Zwischenorganes
und infolgedessen auch rechtwinklig zur Vorderseite des Tragorganes 40 verlaufende
Linie in diesem Gelenkpunkt einander in einem Winkel schneiden, welcher nahezu 1800
beträgt, um den Kniehebelmechanismus zu bilden.
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Der aus den beiden Hebelstangen 61, 61 bestehende Betätigungshebel
60 ist dadurch mit dem Zwischenorgan 50 verbunden, daß die Langlöcher 62 auf die
entsprechend ausgebildeten Enden 53 des Zwischenorganes 50 aufgedrückt sind. Wie
Fig.2 zeigt, weist durch diese Verbindung dieser Betätigungshebel 60 mit seinem
freien Ende schräg nach unten.
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Zur Betätigung der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung wird bei feststehendem
Gehäuse CAS der Betätigungshebel 60 entgegen dem Uhrzeigersinn, d.h. in Richtung
des Pfeiles a in Fig.2, verschwenkt. Infolge der vorbeschriebenen Verbindung zwischen
diesem Betätigungshebel 60 und dem Zwischenorgan 50 wird dieses Zwischenorgan infolgedessen
ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht. Dabei dreht sich dieses Zwischenorgan
50 auf der einen Kante zwischen seiner ebenen Axialfläche 51 und dem Zylindermantel
als Drehpunkt, sodaß das piezoelektrische Bauteil 20 um den Angriffspunkt des Tragzapfens
33 in der Ausnehmung 25 der Scheibe 24 in Richtung des Pfeiles b (Fig.2) verschwenkt
wird.
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Dadurch wird das in dem zylindrischen Gehäuse 21 untergebrachte piezoelektrische
Element zusammengepreßt. Wenn nun der Betätigungshebel 60 losgelassen wird, so kehren
die den Kniehebelmechanismus bildenden Teile infolge der Eigenelastizität des piezoelektrischen
Elementes in ihre Ausgangslage entsprechend Fig.2 zurück, sodaß dieses Element elektrische
Energie erzeugt und im Bereich SPK (Fig.2) ein Zündfunke überspringt. Die erforderliche
Schräglage des piezoelektrischen Bauteiles 20 wird durch die rückseitige ebene Fläche
51 des Zwischenorganes 50 erreicht, mit welcher dieses Zwischenorgan am Tragorgan
40 anliegt.
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