DE1212327B

DE1212327B - Piezoelectric high-voltage ignition device, especially for lighters

Info

Publication number: DE1212327B
Application number: DEM58289A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Maltner
Original assignee: Heinrich Maltner GmbH
Current assignee: Heinrich Maltner GmbH
Priority date: 1963-09-21
Filing date: 1963-09-21
Publication date: 1966-03-10
Also published as: CH413467A; AT248769B; GB1036030A

Description

Piezoelektrische Hochspannungs-Zündvorrichtung, insbesondere für Feuerzeuge Die Erfindung betrifft eine handbetätigte piezoelektrische Hochspannungs-Zündvorrichtung, bei der eine Druckvorrichtung mit kontinuierlich verstellbarem Betätigungsorgan die mechanische Belastung eines piezoelektrischen Wandlers kontinuierlich ändert. Sie ist insbesondere für die Funkenstreckenzündung von Feuerzeugen geeignet.Piezoelectric high-voltage ignition device, in particular for lighters The invention relates to a hand-operated piezoelectric high-voltage ignition device, in which a pressure device with a continuously adjustable actuator the mechanical load on a piezoelectric transducer changes continuously. It is particularly suitable for spark gap ignition of lighters.

Für die Hochspannungszündung werden Spannungen von mehreren Kilovolt benötigt. Zur Erzeugung dieser Spannungen muß der piezoelektrische Wandler mit erheblichen Kräften belastet werden. Trotzdem liegt seine Verformung nur in der Größenordnung der üblichen Herstellungstoleranzen bzw. des sich infolge der Abnutzung der stark beanspruchten Druckvorrichtung einstellenden Spiels. Man hat daher von vornherein Stellvorrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe die richtige Arbeitslage des Wandlers einjustiert werden konnte. Jedoch machte es selbst mit Hilfe solcher Stellvorrichtungen Schwierigkeiten, den optimalen Arbeitspunkt mit Bezug auf die Druckvorrichtung zu erreichen; völlig ausgeschlossen war dies, wenn ein Laie die Verstellung vornehmen wollte, wenn nach einer gewissen Zeit eine Abnutzungserscheinung zu bemerken war.For high-voltage ignition, voltages of several kilovolts are required needed. In order to generate these voltages, the piezoelectric transducer must with considerable Forces are loaded. Nevertheless, its deformation is only of the order of magnitude the usual manufacturing tolerances or due to the wear and tear of the heavily claimed pressure device adjusting game. You therefore have from the start Adjusting devices provided, with the help of which the correct working position of the converter could be adjusted. However, it did itself with the help of such adjusting devices Difficulty finding the optimal working point with respect to the printing device reach; This was completely out of the question if a layman made the adjustment wanted if after a certain time a sign of wear and tear was noticeable.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß der piezoelektrische Wandler mechanisch mit einer Pufferfeder in Reihe geschaltet ist, die bis zur Zündung und gegebenenfalls darüber hinaus gleichsinnig verformt wird.In contrast, the invention consists in that the piezoelectric The converter is mechanically connected in series with a buffer spring, which leads to ignition and possibly also deformed in the same direction.

Bei einer solchen Konstruktion wird der für die Spannungserzeugung erforderliche Belastungsdruck erst erreicht, wenn die Feder bereits einen gewissen Weg zurückgelegt hat, der auf jeden Fall größer ist als die Verformung des Wandlers selbst. Da diese Druck-Weg-Charakteristik der Feder vorherrscht, muß auch die Druckvorrichtung entsprechend ausgelegt werden. Dann aber spielen kleine Herstellungstoleranzen, geringe Abnutzungserscheinungen u. dgl. keine ausschlaggebende Rolle mehr, weil die entsprechende Verschiebung des Arbeitspunktes der Federcharakteristik für die Belastung des Wandlers von völlig untergeordneter Bedeutung ist.With such a construction, the one for the voltage generation required load pressure is only reached when the spring has already reached a certain Has covered a distance that is definitely greater than the deformation of the transducer itself. Since this pressure-travel characteristic of the spring predominates, the pressure device must also be interpreted accordingly. But then small manufacturing tolerances play a role, minor signs of wear and the like. No longer a decisive role, because the corresponding shift of the working point of the spring characteristic for the Load on the converter is of completely subordinate importance.

Es ist zwar bereits bekannt, beide Stirnflächen eines piezoelektrischen Körpers mit einer sehr dünnen Schicht leitenden Gummis abzudecken, um auf diese Weise die aufgebrachte Kraft gleichmäßig auf den Querschnitt des Körpers zu verteilen. Diese Konstruktion ist aber nur von theoretischer Bedeutung, da alle bekannten Gummiarten unter den Drücken, die zur Verformung eines piezoelektrischen Körpers erforderlich sind, bleibend verformt werden und wegfließen. Die elastische Gummischicht führt daher nicht zu einem Ausgleich irgendwelcher Toleranzen, sondern zu einer Vergrößerung der Fehler.Although it is already known, both end faces of a piezoelectric Cover the body with a very thin layer of conductive rubber to put on this Way to distribute the applied force evenly over the cross-section of the body. This construction is only of theoretical importance, since all known types of rubber under the pressures required to deform a piezoelectric body are permanently deformed and flow away. The elastic rubber layer leads therefore not to compensate for any tolerances, but to increase it the mistake.

Am günstigsten ist die Verwendung einer Tellerfeder. Eine Tellerfeder benötigt nur geringen Platz und ist im allgemeinen so steif, daß sie im Arbeitsbereich des Belastungsdrucks für den Wandler noch Federeigenschaften hat. Gegebenenfalls kann man eine Versteifung vorsehen, indem ein Satz von Tellerfedern verwendet wird. Um den Federweg zu vergrößern, kann man mindestens zwei einander entgegengerichtete Tellerfedern vorsehen.It is best to use a disc spring. A disc spring takes up little space and is generally rigid enough to be in the work area the load pressure for the converter still has spring properties. Possibly stiffening can be provided using a set of disc springs. In order to increase the travel, you can use at least two oppositely directed Provide disc springs.

Es ist zwar bei Zündvorrichtungen mit schlagartig beanspruchten piezoelektrischen Wandlern vorgeschlagen worden, eine Speicherfeder getrennt vom Wandler zusammenzudrücken und dann die Feder während der Entspannung plötzlich auf den Wandler wirken zu lassen. Beim Erfindungsgegenstand wird die Feder aber für eine ganz andere Aufgabe eingesetzt und bis zur Zündung und gegebenenfalls darüber hinaus gleichsinnig verformt.It is true in ignition devices with suddenly stressed piezoelectric Transducers have been proposed to compress a storage spring separately from the transducer and then suddenly let the spring act on the transducer during relaxation. In the subject matter of the invention, however, the spring is used for a completely different task and deformed in the same direction up to ignition and possibly beyond.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels.Further features of the invention emerge from the following Description of an embodiment shown in the drawing in longitudinal section.

In einem U-förmigen Träger 1 sind in einem Isolierkörper 2 zwei piezoelektrischeKörper 3 und 4 untergebracht. Zwischen ihre einander zugekehrten Stirnseiten ist eine leitende Platte 5 gelegt, die sich über den Leiter 6 bis zur Elektrode 7 der Zündfunkenstrecke fortsetzt. Die andere Elektrode g befindet sich an einem Bügel 9, der direkt am Träger 1 befestigt ist und damit an Masse liegt. Eine Masse-Verbindung haben auch die einander abgekehrten Stirnseiten der beiden piezoelektrischen Körper 3 und 4 über Teile der Druckvorrichtung.In a U-shaped carrier 1 in an insulating body 2 are two piezoelectric bodies 3 and 4 housed. Between their facing end faces is a conductive one Plate 5 placed, which extends over the conductor 6 to the electrode 7 of the ignition spark gap continues. The other electrode g is located on a bracket 9 which is directly on Carrier 1 is attached and thus connected to ground. Also have a ground connection the opposite end faces of the two piezoelectric bodies 3 and 4 about parts of the printing device.

Auf die linke Stirnseite des piezoelektrischen Körpers 3 wirkt über eine Druckplatte 10 das Druckstück 11 eines Kniehebelgelenks. Zur Druckvorrichtung gehört ferner ein Betätigungshebe112, _der im Träger 1 um die Achse 13-schwenlkbar,ist und seinerseits das um eine Achse 14 schwenkbare Druckstück 11 trägt. Auf die rechte Stirnfläche des piezoelektrischen Körpers 4 wirkt eine Stellschraube. 15,. die in einem mit dem Träger 1 verbundenen Mutterblock 16 verschraubbar ist, über- -zwei, Druckplatten 17 und 18.The left end face of the piezoelectric body 3 acts over a pressure plate 10 the pressure piece 11 of a toggle joint. To the printing device heard Furthermore, an actuating lever 112, which can be pivoted about the axis 13 in the carrier 1 and in turn carries the pressure piece 11 pivotable about an axis 14. On the right An adjusting screw acts on the end face of the piezoelectric body 4. 15 ,. in the a nut block 16 connected to the carrier 1 can be screwed, over two, Pressure plates 17 and 18.

Zwischen diesen Druckplatten 17 und 18 befindet sich ein aus vier Tellerfedern 19, 20, 21 und 22 bestehender Federsatz 23. Bei einer Belastung des piezoelektrischen Wandlers 3, 4 mit Hilfe des Kniehebelmechanismus 11 bis 14 wird zunächst dieser Federsatz 23 zusammengedrückt; bis in der Federcharakteristik der dem Belastungsdruck des Wandlers entsprechende Arbeitspunkt -erreicht ist. Die Zündvorrichtung arbeitet daher in- normaler Weise, lediglich mit dem Unterschied, daß zum Erreichen der für einen Funkenüberschlag zwischen den Elektroden 7 und 8 erforderlichen Spannung das Druckstück 11 statt weniger Hundertstel Millimeter eine etwas größere Strecke zurücklegen muß. Infolgedessen fällt eine ungenaue Einstellung der Schraube 15 oder eine gewisse Abnutzung der- Druckvorrichtung für die Arbeitsweise der Zündvorrichtung nicht ins Gewicht.Between these pressure plates 17 and 18 there is one of four Disc springs 19, 20, 21 and 22 existing spring set 23. When the piezoelectric transducer 3, 4 with the help of the toggle mechanism 11 to 14 is initially this set of springs 23 compressed; up to the spring characteristics of the the working point corresponding to the load pressure of the converter has been reached. The ignition device therefore works in the normal way, with the only difference that to achieve the voltage required for a sparkover between the electrodes 7 and 8 the pressure piece 11 covers a somewhat larger distance instead of a few hundredths of a millimeter must cover. As a result, inaccurate adjustment of the screw 15 or some wear and tear on the pressure device for the ignition device to work does not matter.

Die veranschaulichte Konstruktion kann in vielerlei Hinsicht abgewandelt werden, ohne daß vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise können die Federn auch zwischen den beiden Körpern 3 und 4 angeordnet sein. Sie können an der linken Seite des Körpers 3 oder sogar im Druckstück 11 eingebaut sein, was den Vorteil hat, daß die Körper 3, 4 bei der Belastung nicht verschoben werden. Der Isolierkörper 2 kann aus mehreren Teilen bestehen. Auch eine mehrstufige Hebelübersetzung kann zweckmäßig sein, wenn die gleiche Endkraft erst nach einem Weg erreicht wird, der etwa eine Größenordnung höher ist als bei starr gelagertem Wandlerkörper. Gegebenenfalls kann sogar auf die Stellschraube 15 verzichtet werden. Abänderungen der Konstruktion, die den Einbau oder das Aufsetzen auf ein Feuerzeug ermöglichen, sind ohne weiteres anbringbar, -da- die- veranschaulichten -Tellerfedern lkaüm zusätzlichen' Platz, bder eine neuartige Konstruktionsweise erfordern. Die zwischengeschaltete Feder hat des weiteren den Vorteil, daß sie die Druckvorrichtung selbsttätig in die Ruhelage zurückführt.The illustrated construction can be modified in many ways without departing from the spirit of the invention. For example, the springs can also be arranged between the two bodies 3 and 4. They can be installed on the left side of the body 3 or even in the pressure piece 11, which has the advantage that the bodies 3, 4 are not displaced when the load is applied. The insulating body 2 can consist of several parts. A multi-stage leverage can also be useful if the same final force is only reached after a path that is approximately one order of magnitude higher than with a rigidly mounted converter body. If necessary, the adjusting screw 15 can even be dispensed with. Modifications of the construction, which allow the installation or the placement on a lighter, can be attached without further ado, -as- the- illustrated -dish-spring was added “space, or require a new type of construction. The interposed spring also has the advantage that it automatically returns the pressure device to the rest position.

Claims

Claims: 1. Piezoelectric high-voltage ignition device, in which a pressure device with a continuously adjustable actuator the mechanical load on a piezoelectric transducer changes continuously, especially for the spark gap ignition of lighters, thereby gekennze.ich-net, that the piezoelectric transducer is mechanically connected in series with a buffer spring is deformed in the same direction up to ignition and possibly beyond will.

2. Ignition device according to claim 1, characterized in that a plate spring is used.

3. Ignition device according to claim 2, characterized in that a Set of disc springs is used.

4. Ignition device according to claim 3, characterized characterized in that at least two oppositely directed disc springs are provided are.

5. Ignition device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the spring is arranged between the pressure device and the transducer.

6. Ignition device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the printing device has a two- or multi-stage leverage.