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Federtriebwerk, insbesondere für Fahrspielzeuge Die Erdindung betrifft
ein Federtriebwerk mit einer Spiralfeder, das insbesondere für Fahrspielzeuge, wie
z. B.
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Spielzeugautos, geeignet ist.
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Federtriebwerke dieser Art weisen in der Regel eine Spiralfeder auf,
deren inneres Ende mit einer Federwelle und deren äußeres Ende über ein Übersetzungsgetriebc
mit der Abtriebswelle verbunden ist. Die Feder kann hierbei mit einem Schlüssel
mittels der Federwelle aufgezogen werden, wobei das Getriebe und damit das äußere
Federende arretiert werden müssen.
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Erfahrungsgemäß sind Kleinkinder nicht in der Lage, das Federwerk
zu bedienen, so daß federgetriebene Spielzeuge nur für Kinder eines bestimmten Alters
geeignet sind.
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So kann man beobachten, daß Kinder die Antriebsfeder häufig durch
entgegengesetzte Drehung der Abtriebswelle bzw. der
mit dieser verbundenen
Antriebsräder unti nicht; mittels des hierfür bestimmten Aufzugsschlüssels, der
außerdem oft genug verloren geht, aufzuziehen versuchen. \Ieen des zwischen der
Spiralfeder und der Abtriebswelle vorgesehenen Übersetzungsgetriebes ist ein derartiges
Aufziehen langwierig und mühsam, Außerdem besteht die Gefahr, daß das Federtriebwerk
durch Verdrehen der Abtriebswelle in falscher Richtung oder durch Uberdrehen beschädigt
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Äin Felertriebwerk zu schaffen,
das mittels der Abtriebswelle rasch und gefahrlos aufgezogen werden kann, wobei
die Drehrichtung beliebig sein soll, Zur Lösung dieser Aufgabe eignet sich grundsätzlich
ein an sich bekanntes Differentialgetriebe, wie es z. B. mit der älteren Patentanmeldung
P 1? 51 51 756.6 vorgeschlagen wird Bei einem derartigen Differentialgetriebe erzeugt
der Antriebsmotor zwei gegeneinanderwirkende Dr-ehmomente, die mittels des Getriebes
derart überlagert werden, daß an dessen Abtriebsseite ein kleineres Differenzmoment
auftritt.
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Beim Gegenstand der Erfindung dient als Antriebsmotor eine Spiralfeder,
deren inneres Ende über die Federwelle und deren äußeres Ende über das Federhaus
jeweils mit Zahnrädern unterschiedlicher Durchmesser verbunden sind, die über ein
zwei Zahnkränze mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisendes Ritzel in Triebverbindung
stehen. Zum Aufziehen der Spiralfeder müssen entweder die Federwelle oder das Federhaus
arretiert werden, so daß im ersten Fall die Feder von ihrem äußeren und im zweiten
Fall von ihrem inneren Ende her aufgezogen werden kann. Zur Ruhest@llung eines Federendes
sind
an Federwelle und Federuaus Sperräder mit entgegengesetzt gerichteter
Verzahnung angebracht, die mit hilfe von Sperrklinken Jeweils für eine Drehrichtung
arretiert werden können.
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Um bei einet derartigen Federtriebwerk die Spiralfeder sowohl von
ihrem inneren als auch ihrem äußeren Ende her auf ziehen zu können, wird Gemäß der
Erfindung vorgeschlagen, im Kraftfluß zwischen Federwelle und Federhaus zwei Richtgesperre
mit entgegengesetzt gerichteten Sperrwirkungen derart vorzusehpn, daß die Spiralfeder
durch Rechta- oder Linksdrehung einer einzigen Welle Je nach Drehrichtung von ihrem
inneren bzw. äußeren Ende her bei gleichzeitiger Ruhestellung des jeweils gegenüberliegenden
Endes aufgezogen werden kann. Hierbei sind Federwelle und Federhaus mittels der
mit diesen verbundenen Sperräder, in deren Verzahnungen Sperrklinken gleichzeitig
eingebracht werden müssen, jeweils für entgegengesetzte Drehrichtungen zu arretieren.
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Be dieser Anordnung kann die Spiralteder durch wenige Drehungen der
Ritzelwelle, die vorzugsweise als Abtriebswelle dient, aufgesogen werden, wobei
die Drehrichtung beliebig ist.
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Bei einem konstruktiv besonders vor-teilhaften Ausführungsbeispiel
sind die beiden Richtgesperre mit dem Ritzel selbst kombiniert. In diesem Fall sind
die Zahnkränze des Ritzels nicht fest miteinander verbunden, sondern gegeneinander
verdrehbar auf einer fest mit der Welle verbundenen Wabe angeordnet. Zwischen Nabe
und den beiden Zahnkränzen ist jeweils ein Richtgesperr vorgesehen.
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Dieses Richtgesperr kann beispielsweise in radialer Richtung elastisch
federnde Innenklinken besitzen, die an der Nabe des Ritzels angebracht sind und
jeweils mit einer Innengesperrverzahnung in beiden Ritzelzahnkränzen zusammenwirken.
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In weiterer Abwandlung dieses Vorschlages können auch an der Ritzelnabe
beidseitig nach Art von Kronenzahnrädern ausgebildete Gesperrverzahnungen vorgesehen
sein, die in entsprechende, an den Ritzelzahnkränzen angebrachte Gesperrverzahnungen
eingreifen. In diesem Fall müssen die Ritzelzahnkränze axial verschiebbar auf der
Nabe angeordnet sein, wobei sie zweckmäßigerweise unter Wirkung einer in Axialrichtung
vorgespannten Feder stehen.
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Werden die mit den Sperrädern von Federhaus und Federwelle zusammenwirkenden
Sperrklinken mit den Sperrädern in Ein griff gebracht kann die Spiralfeder mit wenigen
Umdrehungen der Ritzelwelle unabhängig von deren Drehrichtung aufgezogen werden.
Wenn dieses Federtriebwerk insbesonders zum Antrieb eines Spielzeugautos bestimmt
ist, empfiehlt es sich, die mit den Sperrädern von Federhaus und Federwelle zusammenwirkenden
Sperrklinken derart elastisch federnd auszubilden, daß sie in Ruhelage mit den Sperrädern
außer Eingriff sind und nur beim Niederdrücken der Karosserie in Eingriff C.ebracht
wrden. Damit die Sperrklinlcen nach dem Aufziehen der Spiralfeder und nach Freigabe
der Karosserie des Spielzeugautos mit Sicherheit aus der Verzahnung der Sperräder
wieder ausgehoben werden, sind nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung elastisch
federnde Steuerhebel vorgesehen, die bei Einlegen der Klinken gespannt werden und
letztere zur Aufhebung der Sperrung aus der Sperradverzahnung selbsttätig ausheben.
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vlies setzt voraus, daß dao Federtriebwerk gegenüber der Karosserie
des Speilzeugautos um eine vorzugsweise zu den Fahrzeugachsen parallele Achse schwenkbar
angeordnet ist und daß die Karosserie einen Anschlag aufweist, au welchem
die
Steuerhebel bei Niederdrücken der Karosserie anliegen.
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Auch kann das Federtriebwerk mit einem schwenkbar gelagerten Hebelarm
versehen sein, mit welchem die beiden Ste@erhebel gleichzeitig niederdrückbar und
vorzugsweise auch arretierbar sind.
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Damit die Spiralfeder oder das Getriebe bei übermäßigem Aufziehen
nicht beschädigt werden, sollte das äußere Ende der Spiralfeder in an sich bekannter
Weise als Rutschzaum ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise ist hierbei die Innenflache
des Federhauses, an welcher der Rutschzaum anliegt, mit quer zur Drehrichtung verlaufenden
Rasten o. dgl. Ausnehmungen versehen, so daß der über die Rasten gleitende Rutschzaum
ein Rattergeräusch erzeugt, wenn die Feder aufgezogen ist. Hierdurch wird akustisch
angezeigt, daß die Feder aufgezogen ist. Um das Rattergeräusch noch zu verstarken,
wird ferner vorgeschlagen, in das äußere umgebogene Ende der Spiralfeder, welche
den Rutschzaum bildet, eine stärker bemessene ßchleppfedcr einzulegen und Spiral-
und Schleppfederende nach außen abzukröpfen.
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Das erfindungsgemäße Getriebe ist so einfach aufgebaut, daß es ohne
weiteres, mit Ausnahme der Spiralfedbr, vollständig aus Kunststoff gefertigt werden
kann.
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Die Zahnräder können hierbei, soweit sie gegen Axialverschiebung gesichert
werden müssen, im Bereich ihrer zentralen Bohrungen elastisch federnde, vorspringende
Lippen besitzen, die anstelle der sonat üblichen Sprengringe zur Lagesicherung in
an der Zahnwelle vorgesehene Ringnuten eingreifen.
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Zweckmäßigerweise besteht diese Lippe aus einem-radial in die Bohrung
des Zahnrades.vorspringenden Kragen, der die
erforderliche Elastizität
durch radiale Einschnitte erhält Diese Vorschläge sind besonders zweckmäßig zur
Sicherung der Ritzelzahnkränze, deren Sicherunslippen in an der Nabe vorgesehene
Ringnuten verdrehbar eingreifen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele,
die in der Zeichnung dargestellt sind, im einzelnen erläutert.
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In diesen zeigen: Fig. 1 Seitenansicht des erfindungsgemäßen Federtriebwerkes,
bei welchem die vordere Platine und der vordere Ritzelzahnkranz 9 zum Teil aufgebrochen
dargestellt sind, Pig. la Schnitt längs der Linie ta-Ia in Fig. 1, Fig. 2 Untenansicht
des Getriebes genäß Fig. 1, Fig 3 Johnitt längs der Linie III-III in Fig. 2, Fig.
4 schematische Darstellung einer Sperrklinkenanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 zum Teil im Schnitt dargestellte Aufsicht eines Ritzels für das erfindungsgemäße
Getriebe nach einem anderen Ausführungsbeispiel, Fig. 6 vergrößerter Teilschnitt
eines Ritzelzahnkranzes des erfindungsgemäßen Getriebes, Fig. 7 Radialschnitt längs
der Linie VII-VII in Fig. 6 und Fig. 8 Seitenansicht eines Spielzeugautos mit erfindungsgemäßem
Getriebe in schematischer Darstellung.
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Aufbau und Funktionsweise des erfindungsgemäßen Getriebes sind anhand
der fig. 1 - 3 im einzelnen erläutert.
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Das erfindungsgemäße Getriebe weist lediglich zwei zwischen den Platinen
13 und 14 gelagerte Wellen, die Federwelle 3 und die Ritzelwelle 11, auf, auf welchen
sämtliche Zahnräder gelagert sind. Auf der mit dem Zahnrad 5 fest verbundenen Federwelle
3 ist das Zahnrad 4 mit Federhaus gelagert, während die Ritzelwelle 11 die mittels
einer Nabenscheibe lib von einander getrennten Ritzelzahnkränze 9 und 10 trägt.
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Die Antriebskraft für das Getriebe wird von der aus Fig.
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3 ersichtlichen Spiralfeder 1 geliefert, die im Federhaus 2 untergebracht
ist und deren inneres Ende Ia mit der Fedemselle 3 verbunden ist. Die Zahnräder
4 und 5 von Bederhaus 2 und Federwelle 3 sind Jeweils mit Sperrädern 6 und 7 entgegengerichteter
Verzahnung fest verbunden. Dem Sperrad 6 ist die in Fig. 1 dargestellte Sperrklinke
8 zugeordnet. Die m-t dem Sperrad 7 zusammenwirkende, nicht dargestellte Sperrklinke
entspricht im Aufbau der klinke 8, ist jedoch gegenüber dieser um 1800 verdreht.
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Das Zahnrad 4 des Federhauses 2 kämmt mit dem Zahnkranz 9 und das
Zahnrad 5 der Federwelle 3 mit dem Zahnkranz 10 des Ritzels R. Innerhalb beider
Zahnkränze 9 und 10 sind Richtgesperre angeordnet, die folgende Wirkung haben: a)
Bei Verdrehen der Ritzelwelle 11 im Uhrzeigersinn oc.
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werden die Zahnräder 9 und 4 und mittels des Federgehäuses 2 das
äußere Federende Ib mitgenommen. Da die nicht dargestellte Klinke über Sperrad 7,
Zahnrad 5 und FEderwelle 3 das inaere Federende 1a festhält,
wird
die Feder 1 von ihrem äußeren Ende her auf;ezoE;en. Der Klinkenzahn 8a gleitet hierbei
über die Verzahnung des Sperrades 6 hinweg.
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Bei Verdrehen der Ritzelwelle 11 im Gegenuhrzeigersinn werdcn die
Zahnräder 10 und 5 und mittels der Federwelle 3 das innere Federende 1a mitgenommen.
Da die Klinke 8 über das Sperrad 6, Zahnrad 4 und Federhaus 2 das äußere Federende
Ib festhält, wird die Feder 1 von ihrem inneren Ende her aufgezogen. I)er Zahn der
nicht dargestellten Klinke gleitet hierbei über die Verzahnung des Sperrrades 7
hinweg.
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Sie beiden innerhalb der Ritzelzahnkränze 9 und 10 vorgesehenen Richtgesperre
bestehen bei dem Ausführungsbcispiel gemaß Fig. 1 - 3 jeweils aus mit der Ritze@welle
11 verbundenen Sperrklinken, von welchen jeweils nur eine Sperrklinke 11a bzw. 11b
dargestellt ist, und einer Innenverzahnung 9a bzw. 10a mit Sägezähnen.
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i)iese Richtgesperre bewirken, daß die Welle 11 gegenüber aern Zahnkranz
9 nur im Gegenuhrzeigersinn ß und gegenüber dem Zahnkranz 10 nur im Uhrzeigersinn
α frei verdrehbar ist.
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Soll die Spiralfeder 1 aufgezogen werden, sind zunächst die Derrklinken
8 in die Verzahnungen der Sperräder 6 und 7 einzubringen. Durch Verdrehen der Ritzelwelle
11 in beiden Richtungen wird die Spiralfeder abwechselnd von ihrem äußeren und ihrem
inneren Ende her aufgezogen.
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Im oberen Bereich der Platinen 13 und 14 sind die mit den Sperrädern
6 und 7 zusammenwirkenden Sperrklinken 8 vorgesehen. Die elastisch federnde Sperrklinke
8 mit Elinkenzahn 8a ist mit einem gleichfalls elastisch federnden, jedoch stärker
ausgebildeten Steuerhebel 15 verbunden, der bei 16 an der Platine 13 drehbar gelagert
ist.
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Sein freiesvEnde 15a ist nun einem Einschnitt.13a der Platine:13 längsverschiebbar
gelagert und von einem Stift 13bs der eine Ausnehmung des Steuerhebelendes 15a durchsetzt,
gerührt. Ferner weist der Steuerhebel 35 einen Auslösearm 15b auf, der die Klinke,
wie Fig .1 a verdeutlicht, mit seinem rechtwinklig absebogenen Ende unterfängt.
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Oberhalb des Auslösearms 15b ist ein Steuernocken 15c vorzesehen,
auf welchem der um die Achse 17 schwenkbare Betätigungshebel 18 aufliegt. Mit demselben
Hebel 18 ist die nicht dargestellte, an der Platine 14 @orgesehene Sperrklinke gleichzeitig
betätigbar. Das freie abgewinkelte Ende 18a des Betätigungshebels 18, das beim Niederdrücken
mit seiner Stirnfläche auf dem Absatz 13c der Platine,.13 aufliegt,- begrenzt den
Schwenkweg des Hebels 18. Ferner dienen die Flächen 13d und 13e der Platine 13 als
Begrenzung für die Vertikal- bzw. Horizontalbewegung der Klinke 8 und die Fläche
13f als rückwärtiger Anschlag für den Steuerhebel 15. Wird der Steuerhebel 15 mittels
des Armes 18 nach unten bewegt, gelangt der Sperrzahn 8a mit der Verzahnung der
Sperrades 6 in Eingriff. Da die Sperrklinke elastisch federnd ausgebildet ist, kann
das mit dem Zahnrad 4 verbundene Sperrad 6 im Gegenuhrzeigersinn frei verdreht werden,
wobei der Sperrzahn über die Verzahnung des Sperrades 6 gleitet und das freie Ende
der Sperrklinke von dem rechtwinklig abgewinkelten Ende des Auslösearmes 15b abgehoben
wird. wird der Steuerhebel 15 wieder freigegeben,
nimmt der Arm
15b die Sperrklinke 8 mit und hebt diese aus der Sperradverzahnung 6 aus.
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Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die Federeigenschaften der
Sperrklinke 8 und des tteuerhebels 15 den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden
können. So darf die Vorspannung der niedergedrückten Sperrklinke 8 nicht zu groß
sein, um die Reibung zwischen dem Klinkenzahn 8a und dem im Gegenuhrzeigersinn.
durchdrehenden Sperrad 6 klein zu halten. Eine relativ große Rückstel@kraft ist
dagegen erforderlich, um bei aufgezogener Feder den Zahn 8a wieder aus der Verzahnung
auszuheben. Für diesen Zweck ist die stärker bemessene Steuerhebel 15 vorgesehen.
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Wirkt auf das Sperrad 6 und damit auf das Zahnrad 4 ein Drehmoment
im Uhrzeigersinn, so blockiert die niedergedrückt Klinke 8 die Drehung in dieser
Richtung, wobei sie sich gegen, die Flächen 13d und 13e der Platine 13 abstützt.
In entsprechender Weise liegt der Steuerhebel 15 an der Fläche 13 f an.
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, Für die gleichzeitige Betätigung der beiden Sperrklinkenanordnungen
für die Sperräder 6 und 7 ist, wie erwähnt, der un hio Achse 17 schwenkbare Betätigungshebel
18 vorgesehen.
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wird das Getriebe für ein Spielzeugauto benützt, ist es auch möglich,
dieses um die zu den Fahrzeugachsen 37 und 38 parallele Achse 17 innerhalb der Icnroooerie
36 derart schwenkbar zu lagern, daß die Nocken 15c des Lteuerhebels 15 unmittelbar
an einem xarosserieteil 39 anliegen und die Sperrklinkenanordnungen durch Niederdrücken
der Karosserie in Richtung des Pfeiles P betätigt werden können. Die Fahrzeugachse
37 kann hierbei mit der Ritzelwelle 11 nach Fig. 1 bis 3 bzw. 26 nach Fig. 5 identisch
sein.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel einer Reihe ton möglichen, nach demselben
Prinzip arbeitenden Sperrklinkenanordnungen ist in Fig. 4 schematisch dargestellt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die elastisch federnde Sperrklinke
19 mit Sperrzahn 19a um die Achse 20 drehbar und im Platineneinschnitt entsprechend
der Anordnung gemäß Fig. 1 längsverschiebbar gelagert. Sie weist einen elastisch
federnden Arm 22 auf, der -funktionell dem Steuerhebel 15 entspricht und mit seinem
freien Ende auf einem an der Platine vorgesehenen Wider-.
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lager 23 aufliegt. Wird die Sperrklinke 19 niedergedrückt, gelangt
der Sperrzahn 19a in die Verzahnung des Sperrades.
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Gleichzeitig wird der Federarm 22 derart gespannt, daß er nach Freigabe
der Klinke 19 den Sperrzahn 19a aus der Verzahnung des Sperrades wieder aushebt.
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Yit Fig. 5 der Zeichnung ist eine andere Ausbildung der Richtgesperre
für das erfindungsgemäße Getriebe dargestellt. Auch in dieser Fall sind die Richtgesperre
mit den beiden Ritzelzahnkränzen 24 und 25 kombiniert. Das in Fig. 5 dargestellte
Ritzel kann grundsätzlich anstelle des bei dem Getriebe gemaß Fig. 2 dargestellten
Ritzels R verwendet werden. Wie Fig. 5 zeigt, sind die beiden Ritzelzahnkränze 24
und 25 auf der Ritzelwelle 26 axial verschiebbar und verdrehbar gelagert. Sie stehen
unter der Wirkung vorgespannter Bedern 27 und 28, so daß siemit ihren Sperradverzahnungen
24a bzw. 25a an den ent-29a und 29b sprechenden Verzahnungen/der Nabenscheibe 29
anliegen.
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Nur aus Gründen der besseren Darstellung sind di Ritzelzahnkränze
24 und 25 in einem Abstand von der Nabenscheibe 29 gezeichnet. Die Nabenscheibe
29 ist mit der Ritzelwelle 26 fest verbunden. Die Sägezähne der Sperradverzahnungen
24a und 25a sowie der entsprechenden Verzahnungen 29a und 29b
der
Nabenscheibe 29 weisen einander entgegengesetzte Neigungsrichtungen auf, so daß
je nach Drehungsrichtung der Ritzeiwelle 26 und der Nabenscheibe 29 nur einer der
beiden Ritzelzahnkränze 24 und 25 mitgenommen wird. Der in der eingangs erläuterten
Weise @ockierte Zahnkranz wird hierbei entsprechend der Zahntiefe aXial verschoben,
wobei eine der beiden Federn 27 oder 28 für die Rückführung des Zahnkranzes sorgt..
Rückwärtig stützen sich die Federn 27 und 28 gegen an der Ritzelwelle 26 vorgesehene
Ringbünde 30, 31 ab.
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Mit der Erfindung wird gleichzeftig eine für die Eunststoffspritztechnik
besonders zweckmäßige Lagesicherung für Zahnräder vorgeschlagen. Während man üblicher
Weise zur Lagesicherung von Rädern, i:;ie z 3. Zahnrädern,auf einer Welle Sprengrlnge
verwendet, die in eine Nut der Welle elastisch federnd eingesetzt werden, sind die
Zahnräder und die Ritzelzahnkränze bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 - 3
selbst mit elastisch federnden Lippen versehen, die entsprechend dem Sprengring
in eine Ring nut der Achse eingreifen.
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Diese Idee ist mit den Fig. G und 7 der Zeichnungen veranschaulicht.
Konzentrisch zur Mittelbohrung eines Zahnrades 32 sind kreissegmentförmige Lippen
33 vorgesehen, die in eine Ringnut 34a einer mit der Welle 35 fest verbundenen Nabe
34 eingreifen. Bei der ilontage ist das Zahnrad 32 über das konische Ende 34b auf
die Nabe 34 aufzuschieben, wobei der Konus 34b die elastisch federnd den Lippen
33, die durch Einschnitte 33a voneinander getrennt sind, aufspreizt, bis sie schließlich
in die Nut 34a einrasten. Auf diese Weise erübrigt sich der bisher zur Fixierung
erforderliche Sprengring, wodurch die Montage vereinfacht und die Herstellungkosten
herabgesetzt werden können.