DE2913448A1

DE2913448A1 - Piezoelektrisches bauteil mit montageplatte fuer zuendvorrichtungen

Info

Publication number: DE2913448A1
Application number: DE19792913448
Authority: DE
Inventors: Kazumi Nakahara
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1979-10-18
Also published as: US4291626A; IT7921638A0; JPS54148568U; ES480203A1; JPS609582Y2; IT1165030B; IT7921294V0

Description

2913448 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte

J

Diplom-Physiker Dr. Waiter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte: 43 Essen 1,Theaterplatz 3, Posrf.789

53 745/C-th 2. April 1979

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

NGK Spark Plug Co., Ltd.

14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku,

Nagoya City, Äichi Prefecture,

Japan

Piezoelektrisches Bauteil mit Montageplatte für Zündvorrichtungen.

Es gibt zahlreiche Zündvorrichtungen, welche ein piezoelektrisches Bauteil verwenden. Dabei wird ein derartiges zylindrisches piezoelektrisches Bauteil, welches ein oder mehrere Piezoelemente; enthält, am einen Ende durch einen Hammer schlagartig druckbeaufschlagt, wodurch elektrische Energie entsteht, welche an elektrisch mit diesem Bauteil verbundenen Elektroden einen Zünd- ■ funken ergibt. ]

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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

Man kennt verschiedene Arten von Schlageinrichtungen, welche im allgemeinen einen Hammer, Federorgane und Bedienungsorgane aufweisen, welche derart zusätzlich zu dem piezoelektrischen Bauteil in bezw. auf der Tragplatte der Zündvorrichtung angeordnet sind, daß bei einer Betätigung der Bedienungsorgane der Hammer freigegeben wird und über die Federorgane schlagartig gegen ein Ende des piezoelektrischen Bauteiles geschleudert wird.

Bei häufiger Betätigung der Zündvorrichtung wird oftmals das piezoelektrische Bauteil gegenüber dem Hammer im Winkel oder radial verschoben, was naturgemäß die zuverlässige Arbeitsweise der Zündvorrichtung nachteilig beeinflußt.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein piezoelektrisches Bauteil mit einer Montageplatte für derartige Zündvorrichtungen in der Weise auszubilden, daß das piezoelektrische Bauteil zusammen mit der Schlageinrichtung ohne Verwendung eines speziellen Werkzeuges leicht in die aus Blech gestanzte Montageplatte eingesetzt und unbedingt sicher in dieser Montageplatte gehaltert werden kann, so daß das Ganze leicht in eine Zündvorrichtung eingebaut werden kann, ohne daß sich die Lage des piezoelektrischen Bauteiles selbst bei langem und räumen Betrieb ändern kann.

Gekennzeichnet ist ein erfindungsgemäßes piezoelektrisches Bauteil mit Montageplatte für Zündvorrichtungen im wesentlichen dadurch, daß das im wesentlichen zylindrische piezoelektrische Bauteil in bezw. an seiner Mantelfläche zwei diametral einander gegenüberliegend axial verlaufende Rinnen mit einer nur unwesent-

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lieh größeren Breite als die Dicke der Montageplatte aufweist und daß die aus Blech gestanzte Montageplatte eine langgestreckte Fensteröffnung in einer derartigen Ausbildung aufweist, daß das piezoelektrische Bauteil in einer ersten Position in die Fensteröffnung einsetzbar und dann mit seinen Rinnen auf die seitlichen Fensterkanten aufschiebbar ist.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Aus-führungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigt

Fig.l eine Explosivzeichnung eines ersten Ausführungsbeispiels;

Fig.2 eine Draufsicht auf das Fertigteil im Teilschnitt;

Fig.3 eine Seitenansicht der Anordnung von Fig.2 im Teilschnitt;

FiS-²I-J 5 und 6 Schnitte durch Fig.2 längs der Linie IV-IV, V-V bezw. VI-VI;

Fig.7 einen Schnitt durch Fig.2 längs der Linie VII-VII in vergrößertem Maßstabe;

Fig.8 ein zweites Ausführungsbeispiel in Explosivzeichnung;

Fig.9 eine perspektivische Darstellung der Anordnung gemäß Fig.8;

Fig.10 einen Schnitt durch Fig.9 längs der Linie X-X; und

Fig.11 eine der Fig.8 entsprechende Darstellung einer weiteren Abwandlung.

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Bei dem in den Figuren 1 bis 7 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel besitzt das piezoelektrische Bauteil 10 vier übereinander gestapelte Piezoelemente 11 (Pig.2 und 3)* welche durch Isolierscheiben 12 elektrisch voneinander getrennt sind, sodaß sich vier elektrische Klemmen 13 ergeben, an welche vier Zündelektroden angeschlossen werden können und welche infolgedessen gleichzeitig jeweils einen Zündfunken ergeben. Andererseits können naturgemäß auch zwei nebeneinanderliegende Piezoelemente parallel geschaltet werden, um jeweils nur eine Ausgangsklemme zu ergeben, oder das piezoelektrische Bauteil kann auch nur ein einziges Piezoelement enthalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt das piezoelektrische Bauteil 10 eine zylindrische Hülse 14 aus Isolierstoff, welche die vier Piezoelemente 11 und metallische Stirnscheiben 15 bezw. 15^f zusammenhalt, wobei letztere Scheiben zur Aufnahme der Schlagenergie bezw. zum Festhalten des Bauteiles 10 dienen. Wie insbesondere in Fig.3 dargestellt ist, sind am Mantel der zylindrischen Hülse 14 vier Isolierbuchsen 13a angeformt, welche jeweils eine Klemme 13 umgeben.

Erfindungsgemäß sind nunmehr in der Mantelfläche der zylindrischen Hülse 14 des im übrigen in herkömmlicher Weise ausgebildeten piezoelektrischen Bauteiles 10 zwei diametral einander gegenüberliegend axial verlaufende Rinnen 16, 16 ausgebildet, wie dies besonders deutlich in Fig.l zu sehen ist.

Die erfindungsgemäß für dieses piezoelektrische Bauteil 10 vorgesehene Montageplatte 20 ist aus Metallblech ausgestanzt und gebogen und besitzt eine langgestreckte Fensteröffnung mit einem ersten Bereich 21 und einem mit dem ersten Bereich zusammen-

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hängenden zweiten Bereich 22. Der erste Fensterbereich 21 dient dazu, das piezoelektrische Bauteil 10 verdrehungssicher festzuhalten, und besitzt eine Länge L¹, welche im wesentlichen gleich der Länge L des zylindrischen Bauteiles 10 ist, und besitzt eine Breite W' (Fig.7), welche nur unwesentlich größer ist als der Diametralabstand Wl (siehe Fig.7) zwischen den Böden der beiden Rinnen 16, deren Breite nur etwas größer ist als die Dicke des Metallbleches der Montageplatte 20. Der zweite Fensterbereich 22 hat eine größere Länge als die Länge L des Bauteiles 10 und eine größere Breite als der Durchmesser W2 dieses Bauteiles 10.

Zum Einsetzen des Bauteiles 10 in den ersten Fensterbereich 21 wird dieses Bauteil zunächst in den zweiten Fensterbereich 22 eingesetzt und dann zum ersten Fensterbereich 21 in der Weise hingeschoben, daß die beiden Seitenkanten dieses Fensterbereiches

21 jeweils in die Axialrinnen 16 des Bauteiles eingreifen, bis die rückwärtige Endscheibe 15' des Bauteiles an der Stirnkante des Fensterbereiches 21 anliegt. Vorzugsweise wird an dieser Stirnkante eine in das Fenster hinweisende Zunge 23 ausgebildet, um einen sicheren Eingriff mit der Endscheibe 15¹ zu erreichen.

Um zu verhindern, daß das Bauteil 10 sich axial im Fenster 21 verschieben kann, ist ein Anschlagblech 17 mit einem Mittelloch 18 für den vorstehenden Zapfen der Endscheibe 15 am Kopf des Bauteiles vorgesehen, welche an beiden Enden 19 abgewinkelt ist und mit diesen an den Wurzeln zweier im zweiten Fensterbereich

22 nach oben bezw. nach unten abgebogener Ansätze 24 bezw. 24' anliegt. Diese abgebogenen Ansätze 24 und 24^! können auch dazu dienen, die Schlageinrichtung festzuhalten, welche allerdings nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.

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Das Einsetzen des Bauteiles 10 in den zweiten Pensterbereich 22 ist in Fig.6 dargestellt, wobei dieses Bauteil strichpunktiert angedeutet ist und die nach oben bezw. unten abgebogenen Ansätze 24 bezw. 24^? im Schnitt dargestellt sind. Dadurch, daß dieser zweite Pensterbereich 22 eine größere Breite als der Durchmesser des zylindrischen Bauteiles 10 besitzt und die abgewinkelten Ansätze 24 und 24^! ebenfalls entsprechend hochgebogen sind, wird ein Einsetzen des Bauteiles 10 nicht behindert. Die Lage des Bauteiles 10 im ersten Pensterbereich zeigt FIg.I₃ wobei deutlich zu sehen ist,, daß die Seitenkanten des Fensterbereiches 21 in die Axialrinnen 16 des Bauteiles 10 eingreifen und dessen radiale oder wlnkelrnäßige Verschiebung in diesem ersten Fensterbereich 21 verhindern=, In axialer Richtung ist das Bauteil 10 zwischen der Zunge 23 und dem Anschlag YJ in der Montageplatte 20 eindeutig festgelegt.

Da die Schlagelnrlchtuag nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist_s soll sie nachstehend nur kurz erläutert werden, um zu zeigen,, wie eine häufige Betätigung sich auf den sicheren Sitz des piezoelektrischen Bauteiles auswirkt» Dabei kann naturgemäß für di© erfindungsgemäße Anordnung aus Bauteil und Montageplatte auch Irgendeine andere Schlageinrichtung verwendet werden.

Ein Druckknopf 30 In Form ©Ines nur an einem Ende offenen Hoiilzylinders besitzt zwei diametral einander gegenüberliegende Schlitze 31 im Zylindermantel, welche vom offenen Ende ein vorgegebenes Stück weit in axialer Richtung verlaufen, sodaß der Druckknopf mit diesen Schlitzen 31 auf den glatten Teilen eier Montageplatte 10 längs des zweiten Fensterbereiches 22 verschieb-

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bar ist. In diesen beiden Schlitzen 3I sind diametral einander gegenüberliegend Auskerbungen 32 ausgebildet,, durch welche., wie noch zu erläutern sein wird_s der erforderliche Betätigungsabstand von diesen Auskerbungen zum geschlossenen Ende der Schlitze gegeben ist.

Die in Fig.l in ihren Einzelteilen dargestellte Schlagvorrichtung

40 besitzt einen im wesentlichen T»förmigen Hammer mit einem Kopf

41 und einem um nahezu 90° verdrehten Stiel 42 (siehe Fig.4 und 5)s ferner eine erste Spiralfeder 43* eine zweite Spiralfeder mit größerem Durchmesser und eine zwischen dem Druckknopf 30 und dem Hammer 4I₃ 42 angeordnete Scheibe 45 mit diametral einander gegenüberliegenden Vorsprüngen 46 sowie einem etwa vertikal verlaufenden Schlitz oder Langloch 47 (siehe Fig.4).

Die erste Spiralfeder 43 wird auf den Hammerstiel 42 aufgeschoben und mit ihrem einen Ende am Hammerkopf 41 fixiert. Alsdann wird die Scheibe 45 mit ihrem Schlitz 47 auf das freie Ende des Hammerstiels 42 (siehe Fig.4) aufgedrückt und mittels des freien Endes der Spiralfeder 43 fixierte sodaßj, wenn die Scheibe 45 zum Hammerkopf 4l und diesem gegenüber bewegt wird,, sie sich längs des verdrehten Stieles 42 bewegte wodurch unter gleichzeitigem Zusammendrücken der Spiralfeder 43 eine gegenseitige Winkelbewegung zwischen der Scheibe und dem Hammer erzeugt wird.

Vor dem Aufschieben der Scheibe 45 auf den Hammerstiel wird allerdings die zweite Spiralfeder 44 über die erste Spiralfeder 43 geschoben und so weit zusammengedrückt _a daß ihr eines Ende an in den zweiten Pensterbereich. 22 hineinragenden Haltenasen 2β anliegt und ihr anderes Ende an der alsdann aufgesetzten Scheibe 45.

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Wenn nun dieser Druckknopf 30 mit seinen Schlitzen Jl auf die Montageplatte aufgeschoben wird, in welcher der Hammer 41, 42, die erste Feder 43, die zweite Feder 44 und die Seheibe 45 eingesetzt ist, wobei letztere am Ende dieses zweiten Fensterbereiches 22 liegt und das eine Ende der Außenfeder 44 an den Haltenasen 26 sowie der Hammerkopf 41 an den Wurzeln der abgewinkelten Ansätze 24 und 24' anliegt, so greifen doe Vorsprünge 46 der Scheibe 45 in die Schlitze 3I des Druckknopfes ein. Beim weiteren Einschieben des Druckknopfes 30 können diese Vorsprünge 46 der Scheibe infolge einer geringen Neigung des freien Endes des Hammerstieles 42 und des Scheibenschlitzes 47 gegenüber der korrekten senkrechten Lage in die jeweiligen Auskerbungen 32 einrasten, sodaß der Druckknopf gewissermaßen verankert ist.

Wenn der Druckknopf 30 nunmehr entgegen der Kraft der Spiralfedern 43 und 44 so weit niedergedrückt wird, bis die geschlossenen Enden seiner Schlitze 3I an der entsprechenden Kante der Montageplatte 20 anliegen, wird die Scheibe 45 gleichzeitig im zweiten Fensterbereich 22 zum piezoelektrischen Bauteil 10 hingedrüekt₅ sodaß diese Scheibe 45 längs des verdrehten Hammerstieles 42 unter Zusammendrücken der ersten Feder 43 gegenüber dem an den abgewinkelten Ansätzen 24 und 24' anliegenden Hammerkopf 41 verschoben. Durch diese Bewegung der Scheibe 45 längs des verdrehten Hammerstieles 42 erfolgt eine gegenseitige Winkelverdrehung. Da die Scheibe 45 sich jedoch nicht verdrehen kann, wird der Hammerkopf 41 mit Gewalt verdreht,, sodaß er von den beiden nach oben bezw. nach unten abgewinkelten Ansätzen 24 und 24" freikommt» Dadurch wird der Hammer 41, 42 plötzlich infolge der Kraft der zusammengepreßten Feder 43 gegen den Betätigungs™

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kopf 15 des piezoelektrischen Bauteiles 10 geschleudert. Durch die außenliegende oder zweite Feder 44 wird dann der Druckknopf 30 wieder in seine Ursprungslage zurückgedrückt, da das eine Ende dieser Feder 44 an den Haltenasen 26 der Montageplatte und das andere Ende an der Scheibe 45 anliegt, deren Vorsprünge 46 in die Auskerbungen 32 einrasten»

Bei dem in den Figuren 8 bis 10 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel werden die. Axialrinnen des piezoelektrischen Bauteiles 50 jeweils durch zwei Reihen von axial verlaufenden Vorsprüngen gebildet» Dieses Bauteil 50 besitzt ebenfalls eine zylindrische Hülse 54 aus irgendeinem Isolierstoff, welche eine oder mehrere Biezoelemente sowie Endscheiben 55 und 55' enthält. Die elektrische Ausgangsklemme ist von einer Isolierbuchse 53* umgeben. An der Mantelfläche der Hülse 54 sind ein axial ver-" laufender oberer Vorsprung 56a und zwei axial verlaufende untere Vorsprünge 56b in einem derartigen Abstand voneinander ausgebildet, daß siischen diesen Vorsprüngen eine axial verlaufende Rinne entsteht. Gleiche Vorsprüoge 56a und 56b sind auf der Mantelfläche genau gegenüberliegend ausgebildetο Selbstverständlich ist die Anzahl und Anordnung dieser Vorsprünge nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt«

Wie in Fig.8 besonders deutlich zu sehen ist, besteht die Montageplatte 60-aus einem ausg©staaztea und längs einer Kante, umgebogenen Metallblech» Wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein erster Pensterbereich 61 zur Halterung des piezoelektrischen Bauteiles 50 und ein zweites? damit verbundener Fensterbereich 62 zur Halterung der Sohlagetnriohtung ausge»

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stanzt. Am äußersten Ende des ersten Fensterbereiches 61 ist zur einwandfreien Halterung des Bauteiles 50 an seiner Endscheibe 55^s eine einwärts weisende Zunge 63 ausgebildet.

Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel wird hier das Bauteil 50 direkt in den ersten Pensterbereich 6l eingesetzt, wie dies durch die strichpunktierten Pfeillinien in Fig.8 angedeutet ist. Der Pensterbereich 6l ist nur etwas breiter als der Durchmesser des zylindrischen Bauteiles 5O₅ sodaß Aussparungen 64 an den gegenüberliegenden Seitenkanten dieses Fensterbereiches ausgebildet werden müssen.» durch welche die unteren ¥orsprünge 56b des Bauteiles jeweils nach unten hindurchgedrückt werden können.

Beim Einsetzen des Bauteiles 50 entsprechend der senkrechten Pfeillinie in Pig»8 können infolgedessen die unteren Axialvorsprünge 56b durch die betreffenden Aussparungen 64 hindurehgleiten,, während die oberen axialen Yorsprünge 56a auf den Bereichen der Montageplatte beiderseits des Fensterbereiches βΐ aufliegen.» Wenn nun entsprechend der strichpunktierten Pfeillinie in Fig»8 das Bauteil 6l, wie Fig.10 zeigt* fixiert werden, indem in jede durch die oberen und unteren axial verlaufenden Vorsprünge 56a <, 56b gebildete Rinne die jeweilige Seitenkante dieses ersten Pensterbereiches 61 eingreift und die Endscheibe 55^{s a}n der Zunge 63 anliegt. Um eine Axialverschiebung des Bauteiles 50 zum zweiten Fensterbereich 62 hin zu verhindern, ist eine Anschlagscheibe 57 mit einem Mittelloch 58 vorgesehen, durch welche der axial vorspringende Teil 55 der Kopfendscheibe hindurchragt, während zwei Einkerbungen 59 diametral einander gegenüberliegend am umfang der Scheibe ausgebildet sind. Zwin

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Einsetzen der auf den Kopfvorsprung 55 des piezoelektrischen Bauteiles aufgesetzten Anschlagscheibe 57 in die Montageplatte 60 sind zwei tiefe Auskerbungen 65 vorgesehen^, in welche die Anschlagscheibe 57 eingedrückt und dann etwas vorgeschoben wird* sodaß die Pensterkanten in die Auskerbungen 59 der Anschlagscheibe einrasten.

Eine Abwandlung dieses zweiten Ausführungsbeispiels ist in Fig.11 dargestellt, welche sich nur insofern von diesem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet, als das piezoelektrische Bauteil 50 in den ersten Fensterbereich ¹Jl in umgekehrter Richtung entsprechend der senkrechten Pfeillinie aus Fig.11 eingesetzt wird₅ zu welchem Zweck zwei einander gegenüberliegende Aussparungen 72 als Durchlaß für die oberen axial verlaufenden Vorsprünge 56a vorgesehen sind« Anschließend wird das Bauteil 50 in gleicher Weise in Richtung der wagerechten Pfeillinie aus Fig. 11 im Fensterbereich ¹Jl verschoben und durch eine entsprechende Anschlagscheibe dort endgültig fixiert«

Claims

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Patentansprüche:

{ 1.' Piezoelektrisches Bauteil mit Montageplatte für Zündvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen zylindrische piezoelektrische Bauteil (10; 50) in bezw. an seiner Mantelfläche zwei diametral einander gegenüberliegend axial verlaufende Rinnen (16, 16; 56a-b, 56a-b) mit einer nur unwesentlich größeren Breite als die Dicke der Montageplatte (2Oi 60j 70) aufweist und daß die aus Blech gestanzte Montageplatte eine langgestreckte Fensteröffnung (21, 22; 61; 7I) in einer derartigen Ausbildung aufweist, daß das piezoelektrische Bauteil in einer ersten Position in die Fensteröffnung einsetzbar und dann mit seinen Rinnen auf die seitlichen Fensterkanten aufschiebbar ist.
2. Piezoelektrisches Bauteil mit Montageplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Rinnen (16, 16) in die Mangelfläche des piezoelektrischen Bauteiles (10; 50) eingeschnitten sind und daß die langgestreckte Fensteröffnung (20) durch zwei in Längsrichtung aneinander anschließende Bereiche (21, 22) gebildet ist, von denen der eine (21) eine Breite besitzt, welche nur unwesentlich größer ist als der Diametralabstand der Böden der beiden Rinnen, während der andere Bereich (22) eine größere Breite als der Durchmesser des piezoelektrischen Bauteiles besitzt, so daß das Bauteil in diesen zweiten Bereich leicht einsetzbar und alsdann mit seinen beiden Rinnen auf den Seitenkanten des ersten Bereiches gleitend in diesen verdrehungssicher einschiebbar ist.

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3· Piezoelektrisches Bauteil mit Montageplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Rinnen durch jeweils zwei Reihen axial verlaufender Vorsprünge (56a, 56b) an der Mantelfläche des piezoelektrischen Bauteiles (50) gebildet sind und daß die Fensteröffnung (6l; Tl) in ihren beiden Seitenkanten Ausschnitte (64; 72) in einer derartigen Anordnung aufweist, daß das Bauteil (50) mit der unteren (56b) bezw. der oberen (56a) Reihe von Vorsprüngen in die Ausschnitte einsetzbar und dann verdrehungssicher axial verschiebbar ist.

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