DE1205789B - Device for converting an axial movement into a rotary movement - Google Patents
Device for converting an axial movement into a rotary movementInfo
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Description
Vorrichtung zum Umwandeln einer Axialbewegung in eine Drehbewegung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln einer Axialbewegung in eine Drehbewegung einer getriebenen Welle, die einen gehäusefesten Elektromagneten zum Antrieb eines die Axialbewegung ausführenden Ankers, der mit der Welle in Drehrichtung verbunden ist, und zwei Platten mit bogenförinigen Führungen mit axialer Schrägkomponente für dazwischen eingesetzte Mitnehmerkugeln aufweist, von denen die eine Platte gehäusefest angeordnet ist und die andere Platte mit der Welle in Antriebsverbindung steht.Device for converting an axial movement into a rotary movement The invention relates to a device for converting an axial movement into one Rotary movement of a driven shaft that uses an electromagnet fixed to the housing Drive an armature executing the axial movement, which rotates with the shaft in the direction of rotation is connected, and two plates with arcuate guides with an axial bevel component for driver balls inserted in between, one of which is fixed to the housing is arranged and the other plate is drivingly connected to the shaft.
Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen eine mittels eines gehäusefesten Elektromagneten auf eine drehbare Welle über Platten ausgeübte Axialbewegung über in diese Platten eingearbeitete mit Mitnehmerkugeln versehene bogenförmige Führungen mit axialer Schrägkomponente in eine Drehbewegung der Welle umgewandelt wird. Dabei wirkt die vom Elektromagneten auf die eine an der Welle befestigte, radial verlaufende Platte ausgeübte magnetische Anziehungskraft mit einer am Gehäuse fest verbundenen, zu den bogenförmigen Führungen in der beweglichen Platte komplirnentäre Führungen aufweisende Platte dahingehend zusammen, daß die dadurch auf die bewegliche Platte ausgeübte Axialkraft in eine Drehbewegung der Welle umgewandelt wird.There are already known devices in which one by means of a Electromagnet fixed to the housing, exerted axial movement on a rotatable shaft via plates by means of arcuate balls incorporated into these plates and provided with driver balls Guides with an axial helical component converted into a rotary movement of the shaft will. The one from the electromagnet acts on the one attached to the shaft, radially extending plate exerted magnetic attraction force with a on the housing firmly connected, complementary to the arcuate guides in the movable plate Guides having plate together to the effect that the thereby on the movable Axial force exerted on the plate is converted into a rotary movement of the shaft.
Diese Vorrichtungen sind unter anderem auch als Schrittschaltwerk einsetzbar, weisen aber den Nachteil auf, daß durch die enge Kopplung der miteinander über ihre bogenförmigen Führungen zusammenwirkenden Platten die Bewegung der Welle auch bei ausgeschaltetem Elektromagneten allein auf den von diesen bogenförmigen Führungen begrenzten Drehwinkel beschränkt ist.These devices are, among other things, also called stepping mechanism can be used, but have the disadvantage that due to the close coupling of each other The movement of the shaft is controlled by plates that interact via their arcuate guides even when the electromagnet is switched off, only on the arcuate one of these Guides limited angle of rotation is restricted.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Umwandeln einer Axialbewegung in eine Drehbewegung einer getriebenen Welle zu schaffen, bei der die Welle und die an ihr befestigte angetriebene Platte in beiden I>rehrichtungen völlig frei drehbar beweglich ist und erst bei Betätigung des die Axialbewegung bewirkenden Elektromagneten automatisch mit den die Axialbewegung in eine Drehbewegung umwandelnden Führungsplatten gekoppelt wird und nur im eingekuppelten Zustand der axial gerichteten Antriebskraft unterworfen ist, die eine den bogenförrnigen Führungen entsprechende begrenzte aber steuerbare Drehbewegung der Welle gewährleisten.The object of the invention is to provide a device for converting a To create axial movement in a rotary movement of a driven shaft in which the shaft and the driven plate attached to it in both directions of rotation is completely freely rotatable and only when actuated the axial movement causing electromagnets automatically with the axial movement in a rotary movement converting guide plates is coupled and only in the coupled state of the axially directed driving force is subjected to the arcuate guides ensure corresponding limited but controllable rotary movement of the shaft.
Die Erfindung besteht daher in einer Vorrichtung zum Umwandeln einer Axialbewegung in eine Drehbewegung einer getriebenen Welle der vorgenannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Verbindung der abtriebsseitigen Platte mit der Welle eine Reibkupplungsscheibe vorgesehen ist, die in eingerücktem Zustand an der Platte anliegt und in ausgerücktem Zustand von ihr freikommt.The invention therefore consists in an apparatus for converting a Axial movement into a rotary movement of a driven shaft of the aforementioned type, which is characterized in that to connect the output-side plate with the shaft is provided with a friction clutch disc which is in the engaged state rests against the plate and is released from it in the disengaged state.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Reibkupplungsscheibe mit dem Anker fest verbunden sein und Mitnehmerzapfen zum Drehen der Welle aufweisen.In a further embodiment of the invention, the friction clutch disc be firmly connected to the armature and have driving pins for rotating the shaft.
Weiterhin besteht eine vorteilhafte Ausführungsform darin, daß mit der Welle eine Platte fest verbunden ist, die Aussparungen zur Aufnahme der Mitnehmerzapfen aufweist. Außerdem hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn sowohl die Reibkupplungsscheibe als auch die abtriebsseitige Platte ferromagnetisches Material enthalten.Furthermore, an advantageous embodiment is that with a plate is firmly connected to the shaft, the recesses for receiving the drive pin having. In addition, it has also proven to be advantageous if both the friction clutch disc and the plate on the output side contain ferromagnetic material.
Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Nachteil des bisher Bekannten vermieden, d. h., die angetriebene Welle bleibt bei ausgeschaltetem Antriebs-Elektromagneten in beiden Drehrichtungen unbegrenzt frei beweglich, so daß sie zu jedem Zeitpunkt und in jeder Winkellage von der axial wirkenden elektromagnetischen Kraft erfaßt und nach Kupplung über die Reibkupplungsscheibe der von der magnetischen Anziehungskraft ausgeübten Drehbewegung unterworfen wird.With this device according to the invention, the disadvantage of the previously known is avoided, i. In other words, when the drive electromagnet is switched off, the driven shaft remains freely movable in both directions of rotation, so that it is captured by the axially acting electromagnetic force at any time and in any angular position and, after coupling via the friction clutch disc, subjected to the rotational movement exerted by the magnetic force of attraction will.
Ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbundenes Schaltwerk kann mithin auch wahlweise leicht mit der Hand oder über eine andere unabhängige Kraftquelle betätigt werden. Außerdem kann die Ausgangswinkelstellung der Bewegungsumwandlung jederzeit und leicht verändert werden. In der Anlage ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Stimseitenansicht einer Vorrichtun" mit den Merkmalen der Erfindung, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, F i g. 3 eine Stirnseitenansicht etwa entsprechend F i g. 1 einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, F i g. 5 eine Seitenansicht der in F i 3 dargestellten Ausführungsfonn, F ig.6 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer weiteren, paarweise angeordneten Ausführungsform der erflndungsgemäßen Vorrichtung, F 1 g. 7 eine noch andersartig paarweise aufgebaute Ausführungsform der Erfindung, ebenfalls teilweise im Schnitt, und F i g. 8 eine perspektivische Ansicht eines bei der Ausführungsform gemäß F i g. 7 verwendeten Drehankers in vergrößertem Maßstab. . A switching mechanism connected to the device according to the invention can therefore also optionally be operated easily by hand or via another independent power source. In addition, the starting angular position of the movement conversion can be changed easily at any time. An exemplary embodiment of the invention is shown in the appendix. It shows Fig. 1 is an end view of a Vorrichtun "with the features of the invention, F i g. 2 is a section along the line 2-2 in Fig. 1, F i g. 3 is an end view taken approximately g corresponding to F i. 1 of a modified Embodiment of the device according to the invention, FIG . 4 a section along the line 4-4 in FIG . 1 on an enlarged scale, FIG. 5 a side view of the embodiment shown in FIG. 3, FIG. 6 a side view, partially g in section, of another, arranged in pairs embodiment of erflndungsgemäßen device F1. 7 even otherwise pairs constructed embodiment of the invention, also partly in section, and F i g. 8 is a perspective view of the embodiment according F i g 7 swivel anchor used on an enlarged scale .
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung zum Umwandeln einer Axialbewegung in eine Drehbewegung, kurz Drehsolenoid genannt, weist ein zylindrisches Gehäuse auf, das aus einem napfförmigen Gehäuseteil 10 mit einer Rückwand 12 für das offene Ende dieses Teils besteht. An der Gehäuserückwand 12 ist ein ferromagnetisches Element 15 mittels Schrauben 14 in der Gehäusemitte befestigt, das einen zylindrischen, einwärts gerichteten, als Spulenkern dienenden Teil 16 aufweist. Die Ringspule 18 ist im Innern des Gehäuses 1.0 um den Kein 16 herum -angeordnet und durch eine Isolierschicht 20 von ihm getrennt. Die Ringspule 18 und der Kern 16 bilden einen gewöhnlichen Elektromagneten, der über die Zuleitungen 21 erregt werden kann.The device shown in the figures for converting an axial movement into a rotary movement, called a rotary solenoid for short, has a cylindrical housing which consists of a cup-shaped housing part 10 with a rear wall 12 for the open end of this part. A ferromagnetic element 15 is fastened to the rear wall 12 of the housing by means of screws 14 in the center of the housing and has a cylindrical, inwardly directed part 16 serving as a coil core. The ring coil 18 is arranged in the interior of the housing 1.0 around the slot 16 and separated from it by an insulating layer 20. The ring coil 18 and the core 16 form an ordinary electromagnet which can be excited via the leads 21.
Mit Hilfe der Schrauben 14 ist am Gehäuse weiterhin ein federtragendes Element 22 befestigt, das von der Gehäuserückwand 12 durch Abstandringe 24 getrennt ist. Der Elektromagnet wird von einem Winkelträger 26 gestützt, der ebenfalls mit Hilfe der Schrauben 14 am Gehäuse befestigt und durch Abstandringe 28 vom federtragenden Element 22 getrennt ist.With the aid of the screws 14, a spring-bearing element 22 is also fastened to the housing and is separated from the housing rear wall 12 by spacer rings 24. The electromagnet is supported by an angle bracket 26 which is also fastened to the housing with the aid of the screws 14 and is separated from the spring-bearing element 22 by spacer rings 28.
Der Winkelträger 26, das federtragende Element -22 und die Gehäuserückwand 12 sind mit zum napffönnigen Gehäuseteil 10 konzentrischen, aufeinander ausgerichteten öffnungen versehen, die eine das Drehsolenoid axial durchsetzende Welle 30 aufnehmen. Die Welle 30 ist drehbar in einem zentral im Kein 16 angeordneten Lager 32 gelagert. Ihre Axialverschiebbarkeit wird durch eine in einer Ringnut 36 in der Welle 30 angeordnete und in die Gehäuserückwand 12 versenkte Ringscheibe 34 begrenzt, ohne daß dadurch die Drehbarkeit der Welle behindert wird. Die Welle 30 kann beliebig lang sein, sofern sie nur durch das offene Ende des napffönnigen Gehäuseteils 10 hindurchragt.The angle support 26, the spring-bearing element -22 and the rear wall 12 of the housing are provided with openings which are concentric to the cup-shaped housing part 10 and which are aligned with one another and which receive a shaft 30 axially penetrating the rotary solenoid. The shaft 30 is rotatably mounted in a bearing 32 arranged centrally in the no 16 . Their axial displaceability is limited by an annular disk 34 arranged in an annular groove 36 in the shaft 30 and sunk into the rear wall 12 of the housing, without the rotatability of the shaft being hindered as a result. The shaft 30 can be of any length as long as it only protrudes through the open end of the cup-shaped housing part 10 .
Neben dem Kein 16 ist auf der Welle 30 ein einen zylindrischen Anker 42 tragendes Lager 40 in der Weise befestigt, daß es in das offene Ende des Gehäuseteils 10 hinein- und aus diesem Ende wieder herausgleiten kann. Der Anker 42 hat praktisch den gleichen Durchmesser wie der Kein 16 und ist in die Ringspule 18 hinein- und aus ihr wieder herausbewegbar. Auf diese Weise lUßt sich der Anker42 auf der Welle 30 axial verlagern.In addition to the slot 16 , a bearing 40 carrying a cylindrical armature 42 is attached to the shaft 30 in such a way that it can slide into the open end of the housing part 10 and out of this end again. The armature 42 has practically the same diameter as the no 16 and can be moved into and out of the toroidal coil 18. In this way, the armature 42 can be displaced axially on the shaft 30 .
Am äußeren Ende des Ankers 42 ist eine Reibkupplungsscheibe 44 aufgepreßt oder anderweitig mit dem Anker verbunden, die mit diametral angeordneten, axial nacli außen vorstehenden, voneinander unabhängigen Mitnehmerzapfen 46 versehen ist, deren Länge praktisch gleich dem axialen Ankerhub oder größer als dieser ist.A friction clutch disk 44 is pressed onto the outer end of the armature 42 or otherwise connected to the armature, with diametrically arranged, axially after externally protruding, mutually independent driving pin 46 is provided, the length of which is practically equal to or greater than the axial armature stroke.
Die Mitnehmerzapfen 46 ragen in auf sie ausgerichtete Aussparungen 48 in eine angetriebene Platte 50 hinein, die am äußeren Ankerende fest mit der Welle 30 verbunden ist. Obwohl der Anker 42 drehbar auf der Welle 30 angeordnet ist, können sich der Anker 42 und die Welle 30 nicht unabhängig voneinander drehen, da die Mitnehmerzapfen 46 mit der antreibenden Platte 50 im Eingriff stehen. Die Axialbewegung des Ankers 42 in das Drehsolenoid hinein wird jedoch durch diese Anordnung in keiner Weise beschränkt.The driving pins 46 protrude into recesses 48 aligned with them in a driven plate 50 which is firmly connected to the shaft 30 at the outer armature end. Although the armature 42 is rotatably disposed on the shaft 30 , the armature 42 and the shaft 30 cannot rotate independently of one another because the driving pins 46 are in engagement with the driving plate 50. The axial movement of the armature 42 into the rotary solenoid, however, is in no way restricted by this arrangement.
Der Anker 42 wird bei einer Erregung der Ringspule 18 unter der Wirkung des aufgebauten magnetischen Feldes axial in den Gehäuseteil 10 hineingezogen. Diese Axialbewegung wird durch eine nachfolgend beschriebene Einrichtung in eine der Welle 30 aufgeprägte Schwenkbewegung umgewandelt. Ein radial einwärts gerichteter, ringförmiger Flanschteil 52 des napffönnigen Gehäuseteils 10 bildet einen mit einer öffnung versehenen endseitigen Auflageabschnitt, wobei die öffnung einen etwas größeren Durchmesser als der Anker 42 besitzt, damit sie dessen Axialbewegung nicht behindert. Auf dem Anker 42 ist parallel und im Abstand zur Außenfläche des Flanschteils 52 eine mit einer Zentralöffnung versehene abtriebsseitige Platte 54 gleitend angebracht, deren Zentralöffnung so groß ist, daß sie den Anker 42 aufnehmen kann.When the toroidal coil 18 is excited, the armature 42 is drawn axially into the housing part 10 under the action of the built-up magnetic field. This axial movement is converted into a pivoting movement impressed on the shaft 30 by a device described below. A radially inwardly directed, annular flange part 52 of the cup-shaped housing part 10 forms an end-side support section provided with an opening, the opening having a slightly larger diameter than the armature 42 so that it does not impede its axial movement. An output-side plate 54 provided with a central opening is slidably mounted on the armature 42, parallel to and at a distance from the outer surface of the flange part 52 , the central opening of which is so large that it can receive the armature 42.
Die abtriebsseitige Platte 54 ist mit einander diametral gegenüberstehenden Ansätzen 56 versehen, von denen jeder mit einem Ende einer von zwei vorhandenen Federn 58 verbunden ist. Die anderen Enden der Spiralfedem sind an verlängerten Armen 59 des federtragenden Elements 22 befestigt, die parallel zu beiden Seiten des Gehäuseteils 1.0 angeordnet sind. Auf diese Weise wird die abtriebsseitige Platte 54 drehbar an dem Flanschteil 52 gehalten, obwohl sie durch die Federn 58 in eine feste Winkelstellung vorgespannt ist.The output-side plate 54 is provided with diametrically opposed lugs 56 , each of which is connected to one end of one of two springs 58 that are present. The other ends of the spiral springs are attached to elongated arms 59 of the spring-bearing element 22, which are arranged parallel to both sides of the housing part 1.0 . In this way, the output-side plate 54 is held rotatably on the flange part 52 , although it is biased into a fixed angular position by the springs 58.
Die einander gegenüberstehenden Flächen der Platte 54 und des Flanschteils 52 sind je mit drei im gleichen Abstand voneinander angeordneten bogenförmigen Führungen mit axialer Schrägkomponente 60 und 62 versehen. Zu Beginn ist die Platte 54 so auf den Flanschteil 52 ausgerichtet, daß, wie aus F i g. 1 deutlich zu erkennen ist, die Enden der Führungen 60 der Platte 54 praktisch auf die Enden der Führungen 62 des Flanschteils 52 ausgerichtet sind. Wie in F i g. 4 dargestellt ist, sind die axialen Schrägkomponenten der Führungen 60 und 62 entgegengesetzt voneinander weggerichtet bzw. abgeschrägt.The opposing surfaces of the plate 54 and of the flange part 52 are each provided with three arc-shaped guides with axial oblique components 60 and 62 , which are arranged at the same distance from one another. At the beginning, the plate 54 is aligned with the flange part 52 that, as shown in FIG. 1 it can be clearly seen that the ends of the guides 60 of the plate 54 are practically aligned with the ends of the guides 62 of the flange part 52. As in Fig. 4, the axial inclined components of the guides 60 and 62 are directed away from one another or beveled in opposite directions.
Zwischen je zwei einander gegenüberstehenden Führun-en 60 und 62 ist ein in den Figuren als Mitnehmerkugeln 64 ausgeführtes reibungsarines Element angeordnet. Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist befinden sich die Platte 54 und der Flanschteil 52 anfangs in einem Abstand voneinander, wobei die Mitnehmerkugeln 64 unter der Wirkung der Feder 58 in den äußersten Enden der Führungen 60 und 62 gehalten und die Platte 50, die den Zwischenraum zwischen der Platte 54 und dem Flanschteil 52 begrenzt, verhindert, daß sie dazwischen herausfallen.Between each two opposing guides 60 and 62 , a friction-free element embodied as driver balls 64 in the figures is arranged. As shown in FIG. 4 as can be seen, the plate 54 and the flange part 52 are initially at a distance from one another, the driver balls 64 being held in the outermost ends of the guides 60 and 62 under the action of the spring 58 and the plate 50 forming the space between the plate 54 and the flange part 52 , prevents them from falling out therebetween.
Im Betrieb wird durch die Erregung der Ringspule 18 ein magnetisches Feld aufgebaut, das den Anker 42 in die Ringspule hineinzieht. Die vom Anker 42 getragene Reibkupplungsscheibe 44 bewegt die abtriebsseitige Platte 54 in Richtung auf den Flanschteil 52 des napfförmigen Gehäuseteils 10 zu einwärts. Die Führungen mit axialer Schrägkomponente 60 und 62 bewirken zusammen mit den Mitnehmerkugeln 64 nur dann eine Axialbewegung der Platte 54, wenn diese gleichzeitig mit verschwenkt wird, wobei die Mitnehmerkugeln 64, wie in F i g. 4 gestrichelt dargestellt ist, in den Mittenteil der Führungen 60 und 62 hineinrollen können.During operation, the excitation of the toroidal coil 18 creates a magnetic field which pulls the armature 42 into the toroidal coil. The friction clutch disc 44 carried by the armature 42 moves the plate 54 on the output side in the direction of the flange part 52 of the cup-shaped housing part 10 . The guides with axial oblique components 60 and 62, together with the driver balls 64, only cause an axial movement of the plate 54 when it is pivoted at the same time, the driver balls 64, as in FIG. 4 is shown in dashed lines, can roll into the central part of the guides 60 and 62 .
Hierdurch wird die Axialbewegung des Ankers 42 in eine Schwenkbewegung der Platte 54 umgewandelt. Wie in F i g. 1 gestrichelt dargestellt ist, verlängert die Schwenkbewegung der Platte 54 die Feder 58 und baut dadurch eine Rückstellkraft auf, deren Größe proportional zur Winkelversetzung der Platte 54 ist.As a result, the axial movement of the armature 42 is converted into a pivoting movement of the plate 54. As in Fig. 1 is shown in dashed lines, the pivoting movement of the plate 54 extends the spring 58 and thereby builds up a restoring force, the magnitude of which is proportional to the angular displacement of the plate 54.
Die magnetische Anziehungskraft des Ankers 42 ruft eine mechanische Berührungskraft zwischen der vom Anker 42 getragenen Reibkupplungsscheibe 44 und der Platte 54 hervor. Diese Reibungskraft hat zur Folge, daß die Platte 54 bei ihrer Verschwenkung die Reibkupplungsscheibe 44 und damit den Anker 42 ebenfalls mitverschwenkt. Unter der Wirkung der Mitnehmerzapfen 46 wird die angetriebene Platte 50 und folglich auch die Welle 30 verschwenkt. Auf diese Weise dienen die Reibkupplungsscheibe 44 und die Platte 54 als magnetisch betätigte Kupplung, obwohl die zwischen ihnen wirkenden Kräfte rein mechanischer Natur sind.The magnetic attraction of the armature 42 creates a mechanical contact force between the friction clutch disc 44 carried by the armature 42 and the plate 54. This frictional force has the consequence that the plate 54 also pivots the friction clutch disk 44 and thus the armature 42 when it is pivoted. Under the action of the driver pins 46, the driven plate 50 and consequently also the shaft 30 are pivoted. In this way, the friction clutch disc 44 and the plate 54 serve as a magnetically operated clutch, although the forces acting between them are purely mechanical in nature.
Die erwähnte Reibungskraft wird in der Praxis durch Aufrauhen der miteinander in Berührung kommenden Flächen der Reibkupplungscheibe 44 und der Platte 54 oder durch Einfügung eines Kupplungsbelags erhöht. Falls die beiden Scheiben bzw. Platten 44 und 54 aus ferromagnetischem Material hergestellt sind, wird die mit dem Anker 42 verbundene Reibkupplungsscheibe 44 stark magnetisiert und vergrößert auf diese Weise den Kontakt zwischen den beiden Scheiben. In dieser Hinsicht bilden die Scheibe 44 und die Platte 54 tatsächlich eine magnetische Kupplung.The aforementioned frictional force is achieved in practice by roughening the coming into contact with each other surfaces of the friction clutch disc 44 and the plate 54 or increased by the insertion of a clutch lining. If the two discs or plates 44 and 54 are made of ferromagnetic material, the Friction clutch disc 44 connected to armature 42 is strongly magnetized and enlarged in this way the contact between the two discs. Educate in this regard disk 44 and plate 54 actually have a magnetic coupling.
Hört die Erregung der Ringspule 18 auf, so bringen die Federn 58 die Platte 54 wieder in ihre Ausgangs-Winkelstellung zurück und stellen dadurch den Schwenkmechanismus wieder auf Null. Da jetzt keine großen Berührungskräfte zwischen der Scheibe 44 und der Platte 54 mehr herrschen, kann sich die Platte 54 frei drehen, ohne den Anker und folglich auch die Antriebsplatte 50 oder die Welle 30 mitzunehmen.If the excitation of the toroidal coil 18 ceases, the springs 58 bring the plate 54 back into its starting angular position and thereby set the pivoting mechanism back to zero. Since there are no longer any great contact forces between the disk 44 and the plate 54, the plate 54 can rotate freely without taking the armature and consequently also the drive plate 50 or the shaft 30 with it.
Die beschriebene Vorrichtung bewirkt also bei jeder Erregung der Ringspule 18 eine Winkelverdrehung der Welle 30, und zwar erfolgt die Verschwenkung bei dem beschriebenen besonderen Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 im Uhrzeigersinn. Die Drehrichtung läßt sich jedoch durch Umkehrung der Richtung der Schrägungskomponente der Führungen 60 und 62 auch umkehren. Es ist zu beachten, daß die Welle 30 durch das Drehsolenoid zwar verschwenkt, aber nicht axial bewegt wird. Der mögliche Verschwenkungswinkel der Welle 30 wird zunächst durch die Bogenlänge der Führungen 60 und 62 festgelegt, deren Schrägung ersichtlicherweise entsprechend der verfügbaren axialen Versetzung des Ankers 42 eingestellt werden muß. Die genaue Winkelversetzung der Welle 30 läßt sich schließlich mit Hilfe einer Arretierungsvorrichtung an der Welle 30 einstellen, wie es beispielsweise bei der Verwendung des Drehsolenoids zur Betätigung eines gewöhnlichen Waffelschalters üblich ist. In Verbindung mit solchen Anwendungsformen kann die Welle 30 von Hand und unabhängig vom Drehsolenoid verschwenkt werden, wenn das Drehsolenoid nicht erregt ist, was sowohl eine handbetätigte als auch eine automatische Auswahl der Winkelstellung der Welle 30 ermöglicht.The device described thus causes an angular rotation of the shaft 30 with each excitation of the ring coil 18 , and the pivoting takes place in the particular exemplary embodiment described in accordance with FIG. 1 clockwise. However, the direction of rotation can also be reversed by reversing the direction of the bevel component of the guides 60 and 62 . It should be noted that although the shaft 30 is pivoted by the rotary solenoid, it is not moved axially. The possible pivoting angle of the shaft 30 is initially determined by the arc length of the guides 60 and 62 , the inclination of which, as can be seen, must be set in accordance with the available axial displacement of the armature 42. The exact angular displacement of the shaft 30 can finally be adjusted with the aid of a locking device on the shaft 30 , as is customary, for example, when using the rotary solenoid to operate a conventional waffle switch. In connection with such applications, the shaft 30 can be pivoted manually and independently of the rotary solenoid when the rotary solenoid is not energized, which enables the angular position of the shaft 30 to be selected both manually and automatically.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Rückstellkraft der Federn 58, wie in F i g. 1 dargestellt, mit wachsender Verschwenkung der Platte 54 wächst. Bei manchen Anwendungsarten spielt das keine Rolle. Bei der in den F i g. 3 und 5 dargestellten abgewandelten Ausführungsfonn ist die Rückholfeder jedoch so angeordnet, daß das Rückholmoment innerhalb brauchbarer Grenzen praktisch unabhängig von der Verlagerung der Feder ist. Die Ausführungsforin gemäß F i g. 3 zeigt weiterhin eine etwas gedrängtere Anordnung der zusammenwirkenden Bauteile.It has already been pointed out that the restoring force of the springs 58, as shown in FIG. 1 , with increasing pivoting of the plate 54 grows. For some types of application, this does not matter. In the case of the FIGS. In the modified embodiment shown in FIGS. 3 and 5 , however, the return spring is arranged so that the return torque is practically independent of the displacement of the spring within useful limits. The execution form according to FIG. 3 also shows a somewhat more compact arrangement of the interacting components.
Bei der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ab- wandlung ist das aus dem napffönnigen Teil 10 und der Gehäuserückwand 12 gebildete Gehäuse unverändert geblieben, jedoch ist hier am Gehäuseteil 10 an Stelle des federtragenden Elements 22 ein Auge bzw. Ansatz 66 angeschweißt oder anderweitig befestigt, der über den Endteil hinausragt. Der Ansatz 66 ist zwecks Aufnahme der Zunge 70 einer Feder 72 mit einer Öffnung 68 versehen, wobei die Feder 72 parallel zum Flanschteil 52 des napfförmigen Gehäuseteils 10 angeordnet ist.In the case of the FIGS. 3 and 4, waste conversion has remained the 12 housing formed from the napffönnigen part 10 and the rear housing wall unchanged, but here the housing part 10 in place of the spring bearing member 22 is welded an eye or projection 66 or otherwise secured, which about the end portion protrudes. The extension 66 is provided with an opening 68 for the purpose of receiving the tongue 70 of a spring 72 , the spring 72 being arranged parallel to the flange part 52 of the cup-shaped housing part 10 .
Diese Ausführungsform ist wie die vorgenannte mit einem praktisch zylindrischen Anker 42 versehen, doch weist die Reibkupplungsscheibe 44 einen merklich verringerten Durchmesser auf, wie in F i g. 3 bei 74 angedeutet ist. Diese Reibkupplungsscheibe 74 ist entweder auf den Anker 42 aufgepaßt oder anderweitig mit ihm verbunden und weist nahe dem Ankerumfang einen einzelnen Mitnehmerzapfen 76 auf, der mit einer fest auf der Welle 30 befestigten abgewandelten Platte bzw. einem Arm 78 in Eingriff gebracht werden kann. Die Wirkung dieser Scheibe 74 bei der Verschwenkung der Welle 30 ist praktisch die gleiche wie bei der vorhergehend be- schriebenen Ausführungsforin.This embodiment, like the previous one, is provided with a practically cylindrical armature 42, but the friction clutch disc 44 has a markedly reduced diameter, as shown in FIG. 3 is indicated at 74. This friction clutch disc 74 is either fitted to the armature 42 or otherwise connected to it and has a single drive pin 76 near the armature circumference which can be brought into engagement with a modified plate or arm 78 fixedly attached to the shaft 30. The effect of this disc 74 at the pivoting of the shaft 30 is practically the same as in the previously written Ausführungsforin loading.
Bei der abgewandelten Ausführungsform ist in einem gewissen Abstand vom Gehäuseteil 10 auf dem Anker 42 eine mit einer Öffnung und abgeschrägten bogenförmigen Führungen 62 versehene Platte 80 drehbar befestigt, die ähnlich wie die Platte 54 der bevorzugten Ausführungsform wirkt, wobei die Führungen 62 mit komplementären Führungen 60 zusammenwirken, die mit dem Flanschteil 52 des napfförmigen Gehäuseteils 10 verbunden sind. Das einwärtsgerichtete Ende der Rückholfeder 72 ist am Umfang der Platte 80 angeschweißt oder anderweitig befestigt, so daß sie die Platte 80 immer in Arbeitsstellung vorspannt.In the modified embodiment, at a certain distance from the housing part 10 on the armature 42 a plate 80 provided with an opening and bevelled arc-shaped guides 62 is rotatably attached, which acts similarly to the plate 54 of the preferred embodiment, the guides 62 with complementary guides 60 which are connected to the flange part 52 of the cup-shaped housing part 10 . The inward end of the return spring 72 is welded or otherwise attached to the periphery of the plate 80 so that it always biases the plate 80 in the operative position.
Die Arbeitsweise der abgewandelten Ausführungsform gleicht vollkommen der der bevorzugten Ausführungsform, indem die Reibkupplungsscheibe 74 und die Platte 80 unter gleichzeitiger Wirkung von magnetischen und Reibungskräften in inniger Berührung miteinander gehalten werden, solange das Drehsolenold erregt ist.The operation of the modified embodiment is exactly the same as that of the preferred embodiment in that the friction clutch disc 74 and plate 80 are held in intimate contact with one another under simultaneous magnetic and frictional forces while the rotary solenoid is energized.
Obwohl dies nicht ausdrücklich dargestellt ist, kann die Spannung der Feder 72 leicht eingestellt werden, indem eine Einrichtung zur Winkeleinstellung des Ansatzes 66 gegenüber dem Gehäuseteil 10 oder zur Einstellung des Befestigungspunkts des einwärts gerichteten Endes der Feder 72 an der Platte 80 vorgesehen werden.Although not specifically shown, the tension of the spring 72 can be easily adjusted by providing means for angularly adjusting the boss 66 relative to the housing portion 10 or for adjusting the point of attachment of the inwardly directed end of the spring 72 to the plate 80 .
Bei einer weiteren Abwandlung der vorliegenden Anordnung steht die Welle 30 über die Platte 50 bzw. 78 nach außen vor, während ihr gegenüberliegendes Ende im Kern 16 des Elektromagneten schwenkbar gelagert ist. Die Welle 30 kann einen Schalter od. dgl. an jedem Ende der Drehsolenoideinheit betätigen.In a further modification of the present arrangement, the shaft 30 projects outwardly beyond the plate 50 or 78, while its opposite end is pivotably mounted in the core 16 of the electromagnet. The shaft 30 can operate a switch or the like at either end of the rotary solenoid unit.
Bei der hier beschriebenen Konstruktion des Drehsolenolds sind der Anker 42 und der Kein 16 vorzugsweise aus Weicheisen oder anderem ferromagnetischem Material geringer Remanenz hergestellt. Die Platten 54 bzw. 80 und 44 bzw. 74 sind ebenfalls aus ferromagnetischem Material vorzugsweise geringer Remanenz hergestellt, obwohl die magnetischen Eigenschaften dieser Teile, wie bereits erwähnt, nicht kritisch sind. Die übrigen Teile werden aus paramagnetischem Material, beispielsweise Kupfer oder Aluminium, hergestellt, obwohl die Wirksamkeit der Vorrichtung nicht dadurch beeinträchtigt wird, wenn nur ferromagnetische Materialien verwendet weräen.In the construction of the rotary solenoid described here, the armature 42 and the pin 16 are preferably made of soft iron or other ferromagnetic material with low remanence. The plates 54 or 80 and 44 or 74 are also made of ferromagnetic material, preferably low remanence, although the magnetic properties of these parts, as already mentioned, are not critical. The remaining parts are made of paramagnetic material such as copper or aluminum, although the effectiveness of the device is not impaired if only ferromagnetic materials are used.
Die Führungen 60 und 62 sind aus den zusammenwirkenden Elementen der Vorrichtung, nämlich den Platten 80 bzw. 54 und dem Gehäuseteil 10 ausgestanzt, obwohl ersichtlicherweise auch andere Mittel mit dem gleichen Erfolg verwendet werden können.The guides 60 and 62 are stamped from the cooperating elements of the device, namely the plates 80 and 54, respectively, and the housing part 10 , although it will be apparent that other means can be used with the same success.
Häufig soll die vom Drehsolenoid betätigte Welle 30 wahlweise in oder entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt werden. Dies läßt sich leicht mit Hilfe zweier unabhängig voneinander zu betätigender, die gleiche Welle antreibender Drehsolenoide erreichen, von denen das eine die Welle in der einen und das andere die Welle in der Gegenrichtung verschwenkt. In den F i g. 6 und 7 sind für diesen Zweck vorgesehene Anordnungen dargestellt. The shaft 30 actuated by the rotary solenoid is often to be pivoted either clockwise or counterclockwise. This can easily be achieved with the aid of two independently operated rotary solenoids driving the same shaft, one of which pivots the shaft in one direction and the other of which pivots the shaft in the opposite direction. In the F i g. 6 and 7 , arrangements provided for this purpose are shown.
Die Abwandlung gemäß F i g. 6 weist eine herkömmliche Kernanordnung auf, bei der zwei Drehsolenoide einander gegenüberliegend um ein zylindrisches ferromagnetisches Kernelement 90 herum miteinander vereinigt sind, das an jedem Ende Kernabschnitte 92 bildende zylindrische Vorsprünge aufweist. Jeder Kernabschnitt 92 wird von einer Ringspule 96 umgeben, die ihrerseits in einen napfförmigen Gehäuseteil 94 eingeschlossen ist. Eine Welle 98 ist in einer axial im Kernelement 90 angeordneten Lagerhülse 100 drehbar gelagert. Obwohl nicht dargestellt, können Mittel zur Begrenzung der Axialbewegung der Welle 98 gegenüber dem Kernelement 90 vorgesehen sein. Neben jedem Kernabschnitt 92 ist auf der Welle 98 ein mit einer axialen Lagerhülse 104 versehener Anker 102 befestigt.The modification according to FIG. 6 has a conventional core arrangement in which two rotary solenoids are united opposite one another around a cylindrical ferromagnetic core element 90 having cylindrical projections forming core portions 92 at each end. Each core section 92 is surrounded by an annular coil 96 , which in turn is enclosed in a cup-shaped housing part 94. A shaft 98 is rotatably mounted in a bearing sleeve 100 arranged axially in the core element 90. Although not shown, means for limiting the axial movement of the shaft 98 with respect to the core element 90 can be provided. In addition to each core section 92 , an armature 102 provided with an axial bearing sleeve 104 is fastened on the shaft 98.
Wird eine der beiden Ringspulen 96 erregt, so werden beide Anker 102 magnetisch angezogen, doch wird auf den der erregten Ringspule benachbarten Anker 102 wegen des größeren magnetischen Flusses in dem von der erregten Ringspule umgebenen Kernabschnitt 92 eine größere magnetische Wirkung ausgeübt.If one of the two ring coils 96 is excited, both armatures 102 are magnetically attracted, but a greater magnetic effect is exerted on the armature 102 adjacent to the excited ring coil because of the greater magnetic flux in the core section 92 surrounded by the excited ring coil.
An einem Ende jedes Ankers 102 ist eine Reibkupplungsscheibe 106 entweder aufgepaßt oder anderweitig befestigt, während das andere Ende des Ankers auf der Welle 98 in die benachbarte Ringspule 96 hinein- und wieder herausgleiten kann. Die Reibkupplungsseheiben 106 sind mit je zwei nach außen vorstehenden Mitnehmerzapfen 108 versehen, die in komplementäre öffnungen in einer drehfest auf der Welle 98 befestigten angetriebenen Platte 110 eingreifen können, von denen an jedem Ende der Anordnung je eine vorgesehen ist. Auf diese Weise ist jeder Anker 102 drehfest mit der Welle 98 verbunden. Die Mitnehmerzapfen 108 sind mindestens so lang oder länger als die zugelassene Axialbewegung der Anker 102, so daß sie stets innerhalb der zugehörigen Platten 110 bleiben.At one end of each armature 102, a friction clutch disc 106 is either fitted or otherwise attached, while the other end of the armature can slide in and out of the adjacent toroidal coil 96 on the shaft 98. The Reibkupplungsseheiben 106 are each provided with two outwardly projecting driving pin 108, which in complementary openings in a rotationally fixed manner on the shaft 98 secured to the driven plate 110 can engage, of which one is provided at each end of the assembly. In this way, each armature 102 is connected to the shaft 98 in a rotationally fixed manner. The driving pins 108 are at least as long or longer than the permitted axial movement of the armature 102, so that they always remain within the associated plates 110.
An jedem Anker 102 ist zwischen der mit ihm verbundenen Reibkupplungsscheibe 106 und dem zugehörigen napfförmigen Gehäuseteil 94 eine weitere, mit zwei Ansätzen 114 versehene Platte 112 befestigt. Die Ansätze berühren die Federn 116, die von am Gehäuseteil 94 befestigten Ansätzen 118 gehalten werden. Die Federn 116 dienen dazu, die Platten 112 in eine feste Winkelstellung in bezug auf den Gehäuseteil 94 vorzubelasten.A further plate 112 provided with two lugs 114 is fastened to each armature 102 between the friction clutch disc 106 connected to it and the associated cup-shaped housing part 94. The lugs contact the springs 116, which are held by lugs 118 attached to the housing part 94. The springs 116 serve to preload the plates 112 into a fixed angular position with respect to the housing part 94.
Die Platten 112 und die benachbarten, mit dem Gehäuseteil 94 verbundenen Flanschteile 102 sind mit einander gegenüberliegenden, gegeneinander abgeschrägten bogenförrnigen Führungen versehen, die zwecks Übertragung einer Drehbewegung auf die Platte 112 mit komplementären Mitnehmerkugeln 122 zusammenwirken, wenn die Scheibe in axialer Richtung auf den benachbarten Flanschteil 120 hin bewegt wird.The plates 112 and the adjacent ones connected to the housing part 94 Flange parts 102 are mutually opposite, bevelled against each other arcuate guides provided for the purpose of transmitting rotary motion the plate 112 cooperate with complementary driver balls 122 when the disc is moved in the axial direction towards the adjacent flange part 120.
Sobald eine der beiden Ringspulen 96 elektrisch erregt wird, wird der benachbarte Anker 102 in die erregte Spule hineingezogen, wodurch die daran befestigte Reibkupplungsscheibe 106 in Reibungskontakt mit der frei beweglichen Platte 112 kommt. Zwischen der Reibkupplungsscheibe 106 und der Platte 112 ist zwecks Gewährleistung einer guten Reibungsverbindung eine Kupplungsbelagscheibe 124, beispielsweise aus Fasermaterial angeordnet. Wenn die Platte 112 gegen den damit zusammenwirkenden Flansch 120 verschoben wird, wird die Platte 112 und entsprechend auch die Reibkupplungsseheibe 106 mitverschwenkt, Die Drehung der Welle 98 erfolgt unter der Wirkung der Mitnehmerzapfen 108. As soon as one of the two toroidal coils 96 is electrically excited, the adjacent armature 102 is drawn into the excited coil, as a result of which the friction clutch disc 106 attached to it comes into frictional contact with the freely movable plate 112. Between the friction clutch disc 106 and the plate 112, a clutch facing disc 124, for example made of fiber material, is arranged to ensure a good frictional connection. When the plate 112 is displaced against the interacting flange 120, the plate 112 and, accordingly, also the friction clutch disk 106 are also pivoted. The rotation of the shaft 98 takes place under the action of the driver pins 108.
Wenn die beiden Drehsolenoide hinsichtlich der Wirkung der Drehumwandlungs-Vorrichtung gleichgebaut sind, bewirkt die entgegengesetzte Ausrichtung bezüglich des gemeinsamen Kernelernents 90 ein Verschwenken der Welle 98 in oder entgegen der Richtung des Uhrzeigers, je nachdem, welche Ringspule 96 erregt wird. Ersichtlicherweise kann die Welle 98 von Hand verschwenkt werden, wenn keine Spule erregt ist.If the two rotary solenoids are of the same construction with regard to the effect of the rotary conversion device, the opposite orientation with respect to the common kernel element 90 causes the shaft 98 to pivot in the clockwise or counterclockwise direction, depending on which ring coil 96 is excited. It can be seen that the shaft 98 can be pivoted by hand when no coil is energized.
Die Abwandlung gemäß F i g. 7 stellt eine gewöhnliche Ankeranordnung mit zwei Drehsolenoiden in einander zugekehrter Stellung dar, die je ein Kernelement 130 mit einem vorstehenden Kernabschnitt 132, eine Ringspule 134, einen napfförmigen Gehäuseteil 136 und eine Abschlußplatte 138 am Kernelement 130 aufweisen und koaxial einander gegenüberliegend von einem rohrförmigen Zylinder 140 gestützt werden, der sich von einer Abschlußplatte 138 zur anderen erstreckt und die Solenoide einschließt.The modification according to FIG. 7 shows a conventional armature arrangement with two rotary solenoids in a mutually facing position, each having a core element 130 with a protruding core section 132, an annular coil 134, a cup-shaped housing part 136 and an end plate 138 on the core element 130 and coaxially opposite one another by a tubular cylinder 140 which extends from one end plate 138 to the other and encloses the solenoids.
Im Innern der Kernelemente 130 ist je eine Lagerhülse 142 angeordnet. Beide Hülsen bilden Lager für eine durch beide Solenoide hindurchreichende Welle 144, auf der zwischen den einander gegenüberliegenden Solenoiden ein Anker 146 gleitend befestigt ist, welcher auf diese Weise in eine der beiden Solenoidspulen 134 magnetisch hineingezogen werden kann. Wie in F i g. 8 schaubildlich dargestellt ist, ist der Anker 146 mit der Welle 144 durch auf gegenüberliegenden Seiten der Welle vorgesehene Abflachungen und einer komplementär geschlitzten Öffnung im Anker verkeilt, wodurch der Anker zwar auf der Welle 144 gleiten, sich aber nicht unabhängig von ihr drehen kann.In the interior of the core members 130 each have a bearing sleeve 142 disposed. Both sleeves form bearings for a shaft 144 which extends through both solenoids and on which an armature 146 is slidably mounted between the opposing solenoids, which armature can thus be magnetically drawn into one of the two solenoid coils 134. As in Fig. 8 , the armature 146 is keyed to the shaft 144 by flats provided on opposite sides of the shaft and a complementary slotted opening in the armature which allows the armature to slide on the shaft 144 but not rotate independently of it.
Der Anker 146 ist mit einer Reibkupplungsscheibe 148 versehen, die durch Aufpressen oder anderweitig mit seinem Mittenteil verbunden ist. Auf beiden Seiten der Reibkupplungsscheibe 148 sind aus Fasermaterial hergestellte Kupplungsscheiben 150 vorgesehen.The armature 146 is provided with a friction clutch disc 148 which is connected to its central part by pressing on or in some other way. Clutch disks 150 made of fiber material are provided on both sides of the friction clutch disk 148.
Neben jeder Kupplungsscheibe 150 befindet sich eine frei drehbare Platte 152, die mit bogenfönnigen Führungen mit Schrägkomponente versehen sind, welche mit komplementären abgeschrägten Führungen in einem Flanschteil 154 des benachbarten, napfförinigen Gehäuseteils 136 und mit einer Anzahl dazwischen angeordneter Mitnehmerkugeln 156 zusammenwirken. Die Platten 152 sind untereinander durch Federn 158 verbunden, die stark genug sind, um die Platten 152 zusammenzuziehen und die in einem solchen Winkel zwischen den Platten angeordnet sind, daß sie einen Drehzug ausüben. Die Mitnehmerkugeln 156 werden zwischen den Platten 152 und den damit zusammenwirkenden Flanschteilen 154 über von der Innenwand des Zylinders 140 vorstehende Abstandsansätze 160 gehalten, welche die axiale Verlagerung der Platten 152 von den Flanschteilen 154 fort begrenzen.Next to each clutch disc 150 is a freely rotatable plate 152 which is provided with curved guides with inclined components, which cooperate with complementary inclined guides in a flange part 154 of the adjacent, cup-shaped housing part 136 and with a number of driver balls 156 arranged in between. The plates 152 are interconnected by springs 158 which are strong enough to draw the plates 152 together and which are positioned at such an angle between the plates that they exert a twisting tension. The driving balls 156 are held between the plates 152 and the flange parts 154 interacting therewith by means of spacing lugs 160 which protrude from the inner wall of the cylinder 140 and which limit the axial displacement of the plates 152 away from the flange parts 154.
Wird eine der beiden Ringspulen 134 erregt, so wird der Anker 146 in diese hineingezogen, wodurch die Platte 152 in Wechselwirkung mit dem der Ringspule benachbarten Flanschteil 154 kommt und dabei verschwenkt wird, was über die Kupplungsscheiben zwischen den Scheiben bzw. Platten 148 und 152 ein Verschwenken des Ankers 146 und demgemäß der Welle 144 zur Folge hat. Dadurch, daß die beiden Drehsolenoide hinsichtlich der Arbeitsweise derDrehumwandlungs-Vorrichtung völlig gleich gebaut sind, bewirkt ihre entgegengesetzte Einrichtung je nachdem, welche Ringspule 134 erregt wird, entweder eine Drehung der Welle 144 in oder entgegen dem Uhrzeigersinn.If one of the two toroidal coils 134 is excited, the armature 146 is drawn into it, whereby the plate 152 comes into interaction with the flange part 154 adjacent to the toroidal coil and is pivoted in the process, which occurs via the clutch disks between the disks or plates 148 and 152 Pivoting the armature 146 and accordingly the shaft 144 results. Because the two rotary solenoids are constructed in exactly the same way with regard to the operation of the rotary conversion device, their opposite arrangement causes either a clockwise or counterclockwise rotation of the shaft 144, depending on which toroidal coil 134 is excited.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1205789XA | 1956-08-28 | 1956-08-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=22391207
Family Applications (1)
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DEL27955A Pending DE1205789B (en) | 1956-08-28 | 1957-06-27 | Device for converting an axial movement into a rotary movement |
Country Status (1)
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE325595C (en) * | 1918-11-06 | 1920-09-15 | Gyro Ab | Ratchet gear |
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US2626681A (en) * | 1948-05-18 | 1953-01-27 | G H Leland Inc | Electromagnetic power mechanism |
-
1957
- 1957-06-27 DE DEL27955A patent/DE1205789B/en active Pending
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