DE2166491C3 - Federtriebwerk, insbesondere für Fahrspielzeuge < - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federtriebwerk, insbesondere für Fahrspielzeuge, mit einem mechanischen Kraftspeicher z. B. in Form einer Spiralfeder, deren Enden jeweils mit Zahnrädern unterschiedlicher Durchmesser verbunden sind, die nach Art eines Differentialgetriebes über ein zwpi Zahnkränze mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisendes Ritzel in Triebver bindung stehen, wobei ein kleinerer Ritzelzahnkranz mit dem größeren Zahnrad und ein größerer Ritzelzahnkran, mit dem kleineren Zahnrad im Eingriff und die Rilzel/ahnkränze über Richtgesperre entgegengesetz ler Richtwirkung mit der Ritzelwelle jeweils in einer Drehrichtung in Drehverbindung stehen und ein zweites Ritzel, ein sogenannte·. Umkehrrit/el vorgesehen ist. über das /um Federaufzug mittels der Abtriebswelle ein Ritzel/ahnkran7 mit dem nicht mit diesem in Eingriff stehenden Zahnrad in (ietriebeverbmdung bnngbar ist. dessen Achse beidseitig von einer innerhalb des Triebwerkrahmens verschwenkbaren Gabel getragen wirdj wobei das Umkehrritzel im unbelasteten Zustand der Gabel wenigstens mit einem Federzahnrad außer Eingriff ist.

Da dieses Triebwerk in erster Linie für Kinderspielzeuge bestimmt ist. soll die zur Umschaltung erforderliche Kraft möglichst klein sein. Außerdem darf das

Umkehrritze] trotz der bei Federaufzug zunehmenden Federspannung nicht aus der Verzahnung herausspringen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach einer ersten Variante gem. vorliegender Erfindung der Drehpunkt der Gabelachse auf der rückwärtigen Verlängerung der Winkelhalbierenden des Winkels gelegen, der durch die Verbindungslinie zwischen der Achse der Federzahnräder und der Achse des Umkehrritzels einerseits und der Verbindungslinie ^wischen der Achse der mit den Federzahnrädern kämmenden Ritzel und der Achse des Umkehrritzels andererseits gebildet wird.

Bei dieser Anordnung heben sich die von den beiden Federzahnrädern beim Au^fzug erzeugten und im Bereich der beiden Zahneingriffe wirksamen Drehmo- is mente im wesentlichen auf.

Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispie¹ des Patentes 20 39 265, bei welchem die Gabel um die Achse der Federzahnräder verschwenkbar ist. sind dagegen noch relativ hohe Steuerkräfte notwendig

Nach einer zweiten Variante zur Lösung der gestellten Aufgabe wird von einem Federtriebwerk der oben beschriebenen Art ausgegangen, bei weichem die Achse des Umkehrritzels nicht von einer Gabel getragen wird, sondern beidseitig von in Rahmenplatinen vorgesehenen Langlöchern gelagert ist, wobei auf das Umkehrritzel direkt eine Rückholfeder derart wirkt, daß es mit dem zugeordneten Fedtrzahnrad bzw. dem mn einem Feder/.ahnrad im Eingriff befindlichen Ritzel außer Eingriff ist.

Diese mit dem Hauptpatent gleichfalls bereits vorgeschlagene Lösung, bei welcher auf eine besondere Gabel verzichtet wird, eignet sich für einfache und robuste Getriebe. Ein derartiges Getriebe, bei welchem das Umkehrritzel unmittelbar zwischen den Rahmenplatinen gelagert ist, eignet sich insbesondere für Miniatur-Rennautos od. dgl.

Es genügt hierbei, daß nur ein Wellenende des Umkehrritzels in einem Langloch der Rahmenplatine gelagert ist und diese seitlich überragt, wobei auf das überragende Ende die in diesem Fall an der Platine vorgesehene Rückholfeder wirkt.

Durch besondere Gestaltung des Langloches lassen sich ähnlich günstige Belastungsverhältnisse wie bei der 4S Lagerung des Ritzels in der oben erlit-jterten Gabel erreichen.

Die erfindungsgemäßen Vorschläge sowie weitere vorteilhafte Maßnahmen zur Verwirklichung der Erf.ndung sind nachstehend inhand von drei bevorzug-(en Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen schematis.ch dargestellt sind, im einzelnen erläutert.

In diesen zeig!

Fig. IA Seitenansicht des Federtriebwerkes gemäß der Erfindung nach ei.iem ersten Ausführungsbeispiel 5"> beim Federablauf von Villa-Villa in Fig. IC gesehen, leilweise aufgebrochen,

f-'ig. IB Seitenansicht des Federtriebwerkes beim Federaufzug von Vl116— VHIbin Fi g. IC gesehen.

F ig. IC Aufsicht des Federtriebwerkes gem. F i g. IA. mi

P1 g. 1D federanordnung beim Federaufzug in verkleinerter Darstellung

F i g. 2Ä Seilenansicht des Federtriebwerkes gem. der Erfindung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel beim Federaufzug, <,i

F i g. 2El Aufsicht des Federtriebwerkes gem. F i g. 2A

Fig. 2C Unlenansicht des Federtriebwerkes gem. F i g. 2A beim Federablauf.

Voraussetzung für die Verwirklichung vorliegender Erfindung ist. daß in früher bereits vorgeschlagener Weise in der Getriebekette zwischen der Aufzugswelle und der als Kraftspeicher dienenden Feder zwei Richtgesperre entgegengesetzter Richtwirkung derart angeordnet sind, daß die Feder sowohl bei Links- als auch bei Rechtsdrehung der Aufzugswelle gespannt wird. Unter einem Richtgesperr im Sinne der Erfindung wird eine Vorrichtung verstanden, weiche ein Drehmoment nur in einer Drehrichtung überträgt, in der anderen Drehrichtung dagegen leerläuft.

Mit dem DE-Patent 20 19 085 sind z. B. solche für die vorliegende Erfindung gleichfalls geeignete Richtgesperre vorgeschlagen worden, die im wesentlichen aus auf einer Welle angeordneten Sperrädern mit Axialoder Radialverzahnung bestehen, welchen Sperrmittel, wie z. B. Sperrzähne oder entsprechend ausgebildete Sperräder, zugeordnet sind.

Als Kraftspeicher sind bei allen Ausführungsbeispie len Spiralfedern vorgesehen. Die erfinHungsgemäßen Vorschläge lassen sich ledoch auch mn Schraubenfedern. aus Gummi bestehenden Torsionsfedern od. dgl. Kraftspeicher verwirklichen. Schließlich können anstelle von Zahnrädern auch Reibräder. Schnur- od^r Riemenscheiben od. dgl. vorgesehen sein.

Bei den nachstehend beschriebenen erfindungsgema'J ausgebildeien Federtnebwerken sind wie beim Gegenstand des Hauptpatentes Aufzugs- und Ablaufgetriebe sowie Aufzugs- und Abtriebswelle identisch

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1A— 1D ist die in dem Federhaus 87 angeordnete Feder mit ihren Enden jeweils mit den Federzahnrädern 88 bzw. 89 verbunden. Diese sind auf der zwischen den Platinen 90 und 91 angeordneten Welle 92 frei verdrehbar. Den Federzahnrädern 88 und 89 sind die Ritzel 93a und 93b zugeordnet, welche auf der Welle 93c angeordnet sind und mit dieser, wie in Fig. IB angedeutet ist. jeweils über Richtgesperre entgegengesetzter Richtwirkung für jeweils eine Drehrichtung in Wirkverbindung stehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind innerhalb der Ritzel 93a und 93& Innenverzahnungen 94 mit Sägezähnen angeordnet, mit welchen eine mit der Welle 93cdrehfest verbundene Sperrklinke 95 zusammenwirkt.

Der Aufzug dieses Federtriebwerkes erfolgt in der gleichen Weise wie bei dem Federtriebwerk nach dem Hauptpatent. In der in Fig. 1 B angedeuteten Aufzugsposition ist das Zahnrad 96a des Umkehrntzels % mit dem Federzahnrad 88 im Eingriff. Das zweite gleich groß ausgebildete Zahnrad 966 ist mit dem Ritzelzahnrad 93£» stets im Eingriff.

Die Umsteuerung des Umkehrntzels 96 erfolgt mittels des gabelförmig ausgebildeten Schwenkrahmens 97. e'er beidseitig mit Drehzapfen 98 zwischen den Platinen 90 und 91 gelagert ist. Hierbei ist wenigstens ein Lager 99 Ianglochartig ausgebildet. Der verlängerte Arm des gabelförmigen Schwenkrahmens 97 durchsetzt mit einem Zapfen 97a ein weiteres in der Platine 91 vorgesehenes Langlo^h 91a, welches zusammen mit dem I.angloch 99 der Zwangsführung der Gabel 97 und damit des Uffikehmtzels 96 dient. Diese Länglöcher sind so angeordnet, daß das Zahnrad 96a bei niedergedrückter Gabel 97 mit Sicherheit mit dem Federzahnrad 88 in Eingriff gelangt und daß es bei unbelasteter Gabel 97 m'". Sicherheit außer Eingriff ist.

Eine derartige Steuerung ist zumindest dann notwendig, wenn die Zahnräder eng beieinander liegen und so dimensioniert sind, daß sich nur sehr kurze Srhnltweue

ergeben. Innerhalb des Langloches 91a ist eine Sichefungsnäse 9t6 vorgesehen, gegen welche sich der Zapfen 97a bei niedergedrücktem Bügel 97 zusätzlich abstützen kann.

Für die Rückführung des Bügels 97 sorgt eine Rückführfeder 100, weiche einerends mit der Platine 91 verbunden ist und mit dem freien Ende auf den Zapfen 97a kraflschlüssig aufliegt.

Eine einwandfreie Funktion dieser Anordnung ergibt sich, wenn der Mittelpunkt der Drehzapfen 98 auf der rückwärtigen Verlängerung der Winkelhalbierenden 101 liegt, weiche den von den Verbindungslinien zwischen den Mittelpunkten der Wellen 92 und 96c einerseits und 93c und 96c andererseits eingeschlossenen Winkel λ halbiert. Bei dieser Anordnung heben sich die von den beiden Federzahnrädern 88 und 89 beim Aufzug erzeugten und im Bereich der beiden Zahneingriffe 102 und 103 wirksamen Drehmomente im wesentlichen auf. Diese Zusammenhänge sind anhand unn P i
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Zum Zwecke des Federablaufs wird der gabelförmige Schwenkrahmen 97 entlastet, so daß er unter der Wirkung der Feder 100 in die in Fig. IA und IC veranschaulichte Position zurückkehrt. Die Zahnräder

88 und 96a sind in dieser Position nicht mehr im Eingriff. Das Umkehrritzel 96. das mit seinem Zahnrad 966 noch mit dem Ritzel 936 im Eingriff ist. läuft beim Federablauf leer mit.

Beim Federablauf arbeitet das Getriebe nach Art eines Differentialgetriebes, wie es im einzelnen im Hauptpatent erläutert ist. Beide Federzahnräder 88 und

89 übertragen auf die beim Federablauf drehfest miteinander verbundenen Ritzel 93a, 6 gegeneinander wirksame Drehmomente. Wegen der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse zwischen den zugeordneten Zahnrädern gibt die Welle 93c lediglich das Differenz moment ab. Die Federzahnräder 88 und 89 verdrehen sich hierbei allmählich gegeneinander, bis schließlich die mitumlaufende, im Federhaus 87 befindliche Feder entspannt ist.

Bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel steht zum Zwecke des Federaufzugs stets das größere der beiden Federzahnräder über das Umkehrritzel mit dem größeren der beiden auf der Abtriebswelle sitzenden Ritzel in getrieblicher Verbindung. Diese Anordnung bietet sich aus platzlichen Gründen an. Wie anhand der F i g. 2A bis 2C veranschaulicht ist, ist es jedoch auch grundsätzlich möglich, das kleinere der beiden Federzahnräder, nämlich das Federzahnrad 104, über das Umkehrritzel 106 mit dem kleineren der beiden auf der Antriebswelle 107c angeordneten Ritzel 107a getrieblich zu verbinden. In diesem Fall ist das Zahnrad 106a im Durchmesser so zu dimensionieren und bezüglich des unter diesem befindlichen Ritzel 1076 seitlich so zu versetzen, daß es an diesem seitlich vorbeigreift um mit dem Federzahnrad 104 in Eingriff gebracht werden zu können. In diesem Fall ist das Zahnrad 104 so breit ausgebildet, daß es sowohl mit dem Zahnrad 106a des Umkehrritzels 106 als auch dem auf der Abtriebswelle 107c angeordneten Ritzel 1076 in Eingriff sein kann. Diese Anordnung ist von Vorteil, wenn in beiden Drehrichtungen der Welle 107c ein gleichmäßiger Aufzug erfolgen soll. Durch das Obersetzungsverhältnis zwischen den Zahnkränzen I06a und 1066 des Umkehrritzels 106 wird der Unterschied der Übersetzungsverhältnisse zwischen den Ritzetzahnkränzen 107a, 1076 einerseits Und den Fedefzahnkfänzen 105 und 104 andererseits ausgeglichen. Diese Wirkung läßt sich auch bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielefr erreichen. Hierbei gilt die allgemeine Regei, daß das größere Zahnrad des Umkehrritzels auf der gleichen Seite wie das größere der mit den Federzahnrädern im Eingriff befindlichen Ritzel gelegen sein muß.

Das Federtriebwerk nach F i g. 2A bis 2G unterscheidet sich von den zuvor erläuterten ferner dadurch, daß das Umkehrritzel 106 nicht in einer eigenen Gabel oder einem Schwenkrahmen gelagert ist. Vielmehr ist das Umkchrritzel 106 unmittelbar zwischen den Rahmenplatinen 117, 118 gelagert, wodurch die Konstruktion weiter vereinfacht wird. Ein derartiges Getriebe ist insbesondere für Miniaturrennautos od. dgl. geeignet.

Wie die F i g. 2A bis 2C erkennen lassen, ist die Welle 106t mit ihren beiden Enden 106c/ und 106c in

2ΰ !"tUSriCiriTiüngCn uCT ι rSiiiiCii ι i/, inj gCiagSnt. ι iicfuci ist das Lager für das Wellenende 106</als Langloch 118a ausgebildet, während das in der Platine 117 vorgesehene Lager für das Wellenende 106e im Querschnitt dem Wellenende 106e entspricht. Das als Langloch 118a ausgebildete Lager ermöglicht, das Zahnrad 1066 des Umkehrritzels 106 mit dem Ritzel 107a außer Eingriff zu bringen. Diesem Zweck dient die an der Platine 118 angeordnete Rückholfeder 119, deren vorderes Ende unter las Wellenende 106c/ greift. Im unbelasteten Zustand nimmt die Feder 119 die strichpunktierte Position 119' ein und hebt das Wellenende 106c/in die gestrichelte obere "osition 106c/'.

Die Umsteuerung eines derart gelagerten Umkehrritzels 106 erfolgt in folgender Weise. Das Federtriebwerk ist z. B. innerhalb der Karosserie eines Fahrspielzeuges schwenkbar gelagert. An der Karossv -ie ist im Bereich des Wellenendes 106c/ ein Anschlag 116 vorgesehen. V/ird die Fahrzeugkarosserie zum Zwecke des Federaufzuges niedergedrückt, so wird das Wellenende 106c/ mittels des Anschlages 116 gegen die Wirkung der Rückholfeder 119 nach unten gedrückt, so daß das Zahnrad 106c/mitdem Ritzel 107a in Eingriff gelangt.

In der untersten Position liegt der Anschlag 116 auf einer an der Platine 118 vorgesehenen Rastnase 124a auf. Diese Anordnung bewirkt, daß das Wellenende lO6c/in dieser Position bei relativ geringer Reibung frei umlaufen kann. Aus dem gleichen Grunde ist das abgekröpfte Ende 119a der Rückholfeder 119 so lang bemessen, daß die Feder 119 in dieser Position gleichfalls keinen Druck mehr auf die Welle 106 ausübt

In der obersten Position, d. h. also bei entlasteter Karosserie, befindet sich die Rückholfeder !.; der Position 119', in welcher sie sich gegen eine zweite, an der Platine 118 vorgesehene Rastnase 1246 abstützt.

Auch diese Rastnase 1246 ist so angeordnet, daß die Rückholfeder in der Position 119' auf das Wellenende in der Position 106c/'keinen Druck ausübt, d.h. also, daß das Umkehrritzel nicht durch die Rückholfeder 119 gebremst wird.

mi Selbstverständlich kann die Steuerung des Ritzels 106 auch derart erfolgen, daß das Ritzelzahnrad 1066 mit dem Ritzel 107a im Eingriff bleibt, dagegen der Eingriff zwischen dem Ritzel 106a und dem Federzahnrad 104 beeinflußt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Federtriebwerk, insbesondere für Fahrspielzeuge, mit einem mechanischen Kraftspeicher z. B. in Form einer Spiralfeder, deren Enden jeweils mit Zahnrädern unterschiedlicher Durchmesser verbunden sind, die nach Art eines Differentialgetriebes über ein zwei Zahnkränze mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisendes Ritzel in Triebverbindung stehen, wobei ein kleinerer Ritzelzahnkranz mit dem größeren Zahnrad und ein größerer Ritzelzahnkranz mit dem kleineren Zahnrad im Eingriff sind und die Ritzelzahnkränze über Richtgesperre entgegengesetzter Richtwirkung mit der Ritzelwelle jeweils in einer Drehrichtung in Dreh- iä verbindung stehen, und ferner ein zweites Ritzel, ein Umkehrritzel, vorgesehen ist, über das zum Federaufzug mittels der Abtriebswelle ein Ritzelzahnkranz mit dem nicht mit diesem im Eingriff stehenden Zahnrad in Getriebeverbindung bringbar ist. dessen Achr-e beidseitig von einer innerhalb der Triebwerkrahmen gegen die Wirkung einer Rückholfeder verschwenkbaren Gabel getragen wird, wobei das Umkehrritzel im unbelasteten Zustand der Gabel wenigstens mit einem Federzahnrad außer Eingriff ist, nach Patent 20 39 265, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt der Gabelachse (98) auf der rückwärtigen Verlängerung der Winkelhalbierenden (101) des Winkeis (α) liegt, der durch die Verbindungslinie zwischen der Achse (92) der Federzahnräder (88,89) und der Achse (96c) des Umkehrritzc's (96) einerseits und der Verbindungslinie zwischen der Achs der mit den Federzahnrädern (88,89) kämmenden Ritzel (93a. b) und der Achse (%c^ des Um! ihrritzels (96) andererseits gebildet wird.

2. Federtriebwerk nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Lager der Gabelachse (98) als Langloch (99) ausgebildet ist und ein Arm der Gabel (97) einen Zapfen {97a) aufweist. welcher ein derartig ausgebildetes Langloch (91a,) durchsetzt, daß ein Zahnrad (96ajdes Umkehrritzels

(96) bei niedergedrückter Gabel (97) mit dem Federzahnrad (88) in sicherem Eingriff und bei entlasteter Gabel (97) außer Eingriff ist. «

3. Federtriebwerk nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rückholfeder (100,112) zwischen Getrieberahmen (90,91,120,121) und dem an der Gabel (97, 123) vorgesehenen Zapfen (97a. 125) befindet. So

4. Federtriebwerk nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Zapfen (97a) führenden Langloch (9IaJ eine vorspringende Sicherungsnase (91 b) vorgesehen ist. gegen welche sich der Zapfen (97a^ bei niedergedrückter Gabel «

(97) abstützt.

5 Federtriebwerk, insbesondere für Fahrspielzeuge, mit einem mechanischen Kraftspeicher / B in Form einer Spiralfeder, deren Rnden jeweils mit Zahnrädern unterschiedlicher Durchmesser verbunden sind, die nach Art eines Differentialgetriebes über ein zwei Zahnkränze mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisendes Ritzel in Triebverbifidung stehen, wobei ein kleinerer Ritzelzahnkranz mit dem größeren Zahnrad und ein größerer ίϊ Ritzelzahnkranz mit dem kleineren Zahnrad im F.ingfiff sind und die Rilzelzahnkränze über Richtgesperre entgegengesetzter Richtwirkung mit der Ritzelwelle jeweils in einer Drehrichtung in Drehverbindung stehen, und ferner ein zweites Ritzel, ein Umkehrritzel, vorgesehen ist, über das zum Federaufzug mittels der Abtriebswelle ein Ritzelzahnkranz mit dem nicht mit diesem im Eingriff stehenden Zahnrad in Getriebeverbindung bringbai ist und dessen Achse beidseitig von in Rahmenplatinen vorgesehenen Langlöchern gelagert ist, wobei auf das Umkehrritzel eine Rückholfeder dtrart wirkt, daß es mit dem zugeordneten Federzahnrad bzw. dem mit einem Federzahnrad im Eingriff befindlichen RiUeI außer Eingriff ist, nach Patent 20 39 265, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenende (iO6d) des Umkehrritzels (106) in einem Langloch (118a,) der Rahmenplatine (118) gelagert ist und diese seitlich überragt, wobei auf das überragende Ende (\Q6d) die an der Platine (118) vorgesehene Rückholfeder (119) wirkt.

6. Federtriebwerk, das in einem Gehäuse, vorzugsweise einer Karosserie eines Fahrspielzeuges schwenkbar angeordnet ist, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse im Bereich des das Langloch (118a,) durchsetzenden Wellenendes (106ty ein Anschlag (116) vorgesehen ist. welcher das Umkehrritzel (106) bei Niederdrükken des Gehäuses gegen die Wirkung der Rückholfeder (119) in Eingriff bringt

7. Federtriebwerk nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Langloches (118a,) eine Rast (124a,) vorgesehen ist und daß die Rückholfeder (115) eine parallel zum Langloch (118a,) verlaufende Abkröpfung (119a,) aufweist, derart, daß die Umkehrritzelwelle (106cJ bei niedergedrücktem Gehäuse frei umlaufen kann.

8. Federtriebwerk nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückholfeder (119) eine Rast (\24b) derart zugeordnet ist, daß die Umkehrritzelwelle (lOöc^bei unbelastetem Gehäuse frei umlaufen kann.