DE2421967A1 - Federwerk, insbesondere fuer spielzeuge - Google Patents

Description

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Firma STELCO Spielwarenfabrik Stelter GmbH & Co. KG, 8510 Fürth/Bayern, Waldstrasse 40

!Federwerk, insbesondere für Spielzeuge

Die Erfindung betrifft ein Pederwerk mit einer Hemmeinrichtung, die ein Eeibglied aufweist, welches federnd gegen eine sich, bei unter der Wirkung der Antriebsfeder ablaufendem Federwerk mitbewegende Gleitfläche gedrückt ist. Das erfindungsgemasse Federwerk ist insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich für Spielzeuge bestimmt.

Die Verwendung einer Hemmeinrichtung aus Reibglied und Gleitfläche bei einem Federwerk gestattet es, den konstruktiven Aufwand bezüglich der Hemmeinrichtung gegenüber den bisher geläufigen Konstruktionen erheblich zu vermindern. Dabei lässt sich

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ohne weiteres mit einer solchen Hemmeinrichtung die Ablaufzeit des Federwerkes durch Verlangsamung beachtlich erhöhen. Bei Wahl entsprechender Materialien für das Reibglied ist es sogar denkbar, zusätzlich besondere Effekte zu erzeugen, die beispielsweise in einem ruckartigen Antriebj der z.B. bei einem Spielfahrzeug recht überraschend sein kann, liegen mögen. Bei dem bekannten derartigen Federwerk hat jedoch die Hemmeinrichtung den Nachteil, dass es praktisch ausgeschlossen ist, einen gleichmassigen Antrieb des mit dem Federwerk ausgestatteten Gegenstandes zu erreichen. Es muss vielmehr stets eine gewisse Variation in der Antriebsgeschwindigkeit in Kauf genommen werden.

Selbstverständlich gibt es ,jedoch einige Anwendungsgebiete, wo durchaus ein mit einer Hemmeinrichtung aus Reibglied und Gleitfläche ausgestattetes Federwerk wünschenswert wäre, andererseits aber unbedingt auch ein gleichmässiger Anlauf erreicht werden muss. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Federwerk der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, dass es trotz Verwendung der einfachen, nur aus Eeibglied und Gleitfläche bestehenden Hemmeinrichtung trotzdem sehr gleichmässig abläuft, beispielweise zum Antrieb einer Spielzeuguhr od. dgl. geeignet ist.

Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu lösen, wird nach der Er-

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findung bei dem Federwerk der zu Beginn erwähnten Art vorgeschlagen, dieses so auszubilden, dass die Andruckkraft*etwa der. jeweils wirkenden Antriebskraft der Antriebsfeder proportional ist.

Während also bei dem bekannten Federwerk die Ausbildung der Hemmeinrichtung so war, dass das Eeibglied stets mit etwa gleichbleibender Kraft gegen die zugeordnete Gleitfläche gedrucktwurde, wird bei dem Ifederwerk nach der Erfindung so vorgegangen, dass sich die Andruckkraft des Eeibgliedes in Abhängigkeit von der wirkenden Kraft der Antriebsfeder ändert. Sofern also die leder noch stark gespannt ist, alsoihre Antriebskraft hoch ist, wird das Eeibglied stärker gegen die Gleitfläche gedruckt, somit die Bremswirkung stärker als dann, wenn das Federwerk· bereits nahezu abgelaufen ist, somit die Antriebskraft der Antriebsfeder nur mehr gering. Auf diese Weise lässt sich ein gutes Zusammenspiel von Antriebswirkung durch die Feder und Bremswirkung durch die Heizeinrichtung erreichen, so dass das Federwerk nahezu während seiner gesamten Laufdauer, d.h. sowohl bei stark gespannter als auch bei nahezu völlig entspannter Antriebsfeder, mit weitgehend gleicher Geschwindigkeit abläuft.

In der Praxis hat sich eine Ausführungsform des Federwerks als zweckmässig erwiesen, bei der das Eeibglied auf einem bezüglich *für das Eeibglied

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seines Abstandes gegenüber der Gleitfläche beweglichen Trägergelagert ist, an dem das feste, zur Abstützung dienende Ende der Antriebsfeder derart angreift, dass das Reibglied (durch das feste Ende der Antriebsfeder) in Richtung auf die Gleitfläche gedruckt wird. Bevorzugt wird hierbei der Träger für das Eeibglied federnd von der Gleitfläche weg gehalten, um zuverlässig die Eeibkraft zu vermindern, wenn die Kraft der Antriebsfeder nachlässt. Dies lässt sich sehr einfach dadurch erreichen, dass der Träger für das Reibglied ein federelastisch verbiegbarer Bügel ist.

Ein besonders raumsparendes, beispielsweise als Antriebswerk für eine Spielzeuguhr od. dgl. geeignetes Federwerk erhält man, wenn in einer Bohrung einer Grundplatte eine Antriebswelle mit ihrem einen Ende gelagert ist, an welcher ein Ende der von einer die Antriebswelle konzentrisch umgebenden Schraubenfeder gebildeten Antriebsfeder angreift, deren anderes Ende einen radial abstehenden Arm bildet, der sich an einem Anschlag eines bogenförmigen, schwenkbar auf der Grundplatte angeordneten Trägers abstützt, der radial nach innen weisend das Reibglied trägt,

welle

welches einer konzentrisch zur Antriebs/ angeordneten Gleitfläche anliegt.

Bei diesem Federwerk kann zur weiteren Verminderung der ohnehin

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geringen Zahl der Teile so vorgegangen werden, dass die Gleitfläche die Umfangsflache eines Kronenrades ist, an dem ein Zahnrad einer Aufzugswelle angreift.

Zweckmässig liegt "bei dem vorerwähnten !"ederwerk der bogenförmige Träger nahe seinem Schwenkpunkt einem seine Schwenkbewegung in Richtung auf die Gleitfläche begrenzenden Anschlag an, wodurch es möglich ist, die Andruckkraft des Reibgliedes zu beschränken, selbst wenn ggf. das feste Ende der Antriebsfeder stark auf den Träger drücken sollte.

Sofern der bogenförmige Träger aus verhältnismässig steifem Material besteht, kann er zwischen Ans chiag und Reibglied auf der Bogen-Innenseite eine seine Biegbarkeit verbessernde Aussparung aufweisen. Diese Ausführungsform wird man .!.beispielsweise wählen, wenn der Träger aus Kunststoff einstückig gepresst ist.

Schliesslich liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Reibglied ein Abschnitt eines zwischenStützeo. auf dem Träger aufgespannten Stranges aus elastischem Werkstoff, z.B. entsprechendem Gummi, ist. Durch die zweckentsprechende Wahl des Werkstoffes für das Reibglied lässt sich natürlich die Bremswirkung beim Aufeinandergleiten von Reibglied und Gleitfläche entsprechend einstellen.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, wobei auf Vorzüge des Erfindungsgegenstandes, die sich für den Fachmann aufgrund des Standes der Technik ohne weiteres ergeben, nicht besonders hingewiesen wurde, diese Vorteile jedoch ebenfalls der Erfindung zuzurechnen sind.

In der Zeichnung stellen dar:

Figur 1 die Draufsicht auf ein als Antrieb für eine Spielzeuguhr dienendes Federwerk von der dem Zifferblatt gegenüberliegenden Seite her,

Figur 2 einen Schnitt nach Linie II-II und

Figur 3 einen Schnitt nach Linie HI-III in der Figur 1.

Wie die Zeichnung erkennen lässt, ist bei dem dargestellen Ausführungsbeispiel in einem Gehäuse 1 eine Grundplatte 2 als Träger für das gesamte Federwerk gelagert. Das Gehäuse 1, von dem, wie die Schnitte der Figuren 2 und 3 zeigen, der rückwärtige, das Federwerk verschliessende Deckel abgenommen ist, ist an seiner Vorderseite 3 durchsichtig und lässt so die als Ziffer-

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"blatt 4 dienende, in der Zeichnung untere Fläche der Grundplatte 2 sowie die "beiden Zeiger 5 und 6 der Spielzeuguhr erkennen.

In den Zeichnungsfiguren ist weiterhin das Aufzugsrad nicht dargestellt, welches durch den nicht gezeigten Deckel festgelegt wird und in dem Lager 7 (Figur 1) ruht sowie an einem Zahkranz

8 an der rückwärtigen Stirnkante eines Eingelementes 9₅ welches nachstehend noch näher erläutert werden soll, angreift»

Die Grundplatte 2 besitzt eine zentrale Bohrung 10, die ein verjüngter Ansatz 11 eines als Abtriebswelle dienenden,abgestuften zylindrischen Körpers 12 durchgreift. Das die Grundplatte 2 nach unten überragende Ende 13 der Abtriebswelle 12 trägt direkt den Stundenzeiger 5· Gleichzeitig dient dieses Ende 13 als Lager für den Minutenzeiger 6, welcher auf dem Ende 13 frei drehbar gelagert und mit einem Zahnrad 14 verbunden ist. Das Zahnrad 14· zum Antrieb des Minutenzeigers 6 kämmt mit einem an der Unterseite der Grundplatte 2 vorgesehenen Zwischenzahnrad 15» das über eine Achse 16 mit einem weiteren Zahnrad 17 (Figur 1) auf der Ober- bzw. Bückseite der Grundplatte 2 in Verbindung steht. Das Zahnrad 17 greift an einem äusseren Zahnkranz 18 des Teiles

9 an und wird so bei Drehung des Teiles 9 ebenfalls in Drehung gesetzt. Da sich das Teil 9 mit der Abtriebswelle 12 mitdreht, wird auf diese Weise erreicht, dass sich der Minutenzeiger 6

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entsprechend dem grosstechnischen Vorbild schneller dreht als der Stundenzeiger 5* wobei selbstverständlich das übliche Übersetzungsverhältnis von 1 : 12 durch entsprechende Wahl der Zähnezahl der Zahräder 14, 15» 17 und 18 eingestellt werden kann*

Wie bereits erwähnt, weist das ringartige Teil 9 zwei Zahnkränze auf, nämlich den stirriseitigen Zahnkranz 8, der zum Aufzug des Federwerkes verwendet wird, und den radialen Zahnkranz 18, der über die Zahnräder 17* 15 und 14 den Minutenzeiger 6 antreibt. Das ringförmige Teil 9 ist so mit der Abtreibswelle 12 bzw« dem Abtriebswellenkörper verbunden, dass sich die beiden Teile 9 und 12 stets gemeinsam drehen.

In dem Zwischenraum zwischen dem Antriebswellenkörper 12 und dem Umfangszylinder 19 des Teils 9 ist ein Teil einer Schraubenfeder 20 untergebracht, die als Antriebsfeder für das dargestellte Federwerk dient. Dabei ist das eine Ende 21 (Figur 2) der Antriebsfeder 20 so mit dem Teil 9 verbunden, dass sich das Teil 9 und infolgedessen auch der Antriebswellenkörper 12 bei Entspannung der leder 20 mitdrehen.

Das andere, feste Ende 22 der Feder ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zu einem radial abstehenden Arm nach aussen abgebogen.

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Dieser Arm 22 liegt (Figuren 1, 2) an einem Anschlag 23 eines bogenförmigen Trägers 24 an. Der Träger 24 ist mittels eines Zapfens 25 (Figur 1) schwenkbar auf der Grundplatte 2 gelagert. Seine Schwenkbewegung in Richtung auf das ringförmige Teil 9 bzw. dessen zylindrischen Abschnitt 19» dessen Aussenflache 26 die Gleitfläche für das Reibglied 27 bildet, ist durch einen Anschlag 28 der Grundplatte 2 begrenzt. Der Träger 24 besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus leicht federelastisch biegbarem Kunststoff, so dass er einer Verbiegung in Richtung auf den Ringkörper 9 einen gewissen Widerstand entgegensetzt. Die Verbiegbarkeit des Trägers 24 in seine Ebene, d.h. parallel zur Grundplatte 2, wird dabei bei dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung dadurch erhöht, dass der Träger zwischen dem Schwenkzapfen 25 und dem Reibglied 27 eine Ausparung 29 aufweist.

Aus der Zeichnung ist weiter deutlich ersichtlich, dass das Reibglied 27 im vorliegenden Fall ein Abschnitt eines auf dem Träger 24 aufge spannten Stranges 31 aus elastischem Werkstoff ist. Der Strang 31 kann beispielsweise aus Gummi bestehen. Zur Festlegung des Stranges, z.B. Ringes, 31 dienen hakenartige Ansätze 32 an der Oberseite des Trägers, die den Abschnitt 31 auf der der Gleitfläche 26 abgekehrten Seite des Trägers 24 festlegen. Da der Strang 31 zur Bildung des Reibgliedes 27 in Richtung auf die Gleitfläche 26 über den Träger 24 vorstehen muss, erfolgt seine

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Festlegung auf dieser Seite mit Hilfe eines Tragelementes 33, das an seiner Spitze oben zwei im Querschnitt dreieckige, überstehende Nasen 35 aufweist, während zwischen diesen beiden, voneinander beabstandeten Nasen 35 an der Unterseite nur eine mittige Nase 36 vorhanden ist, die den Strang 31 zur Bildung des Reibgliedes 27 derart halten, dass er etwas übersteht.

Auf der Grundplatte 2 ist schliesslich noch ein Anschlag 3? vorhanden, der mit einem Ansatz 38 des Abtriebswellengliedes 12 zur Begrenzung der Ablauf- und Aufzugsbewegung des Federwerkes zu s ammenwirkt.

Die Arbeitsweise des Federwerks nach der Erfindung ist nun folgende:

Sofern der Deckel (oben in den Figuren 2 und 3) aufgesetzt und dadurch die nicht dargestellte Aufzugswelle in dem Lagerbock 7 so festgelegt ist, dass ein Zahnrad der Aufzugswelle an dem Stirn-Zahnkranz 8 des ringförmigen Teiles 9 angreift, kann durch Drehen der Aufzugaelle das Ringteil 9 gedreht und dadurch das mit diesem Teil 9 verbundene Ende 21 der Antriebsfeder 20 unter Spannung der Feder bewegt werden. Vorzugsweise ist die Aufzugswelle so angeordnet, dass nach Beendigung des Aufzugs das Federwerk nicht sofort zu laufen beginnt, sondern erst dann, wenn die Aufzugswelle in eine bestimmte Stellung verbracht wird, beispiels-

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weise radial nach aussen gezogen wird, wodurch, das Zahnrad der Aufzugswelle mit dem Zahnkranz 8 nicht mehr in Eingriff gelangt.

Bei Spannung der Antriebsfeder 20 wird axich der zur Abstützung der Feder 20 dienende Arm 22 in Richtung des Pfeiles 39 bewegt, was eine entsprechende Bewegung des Trägers 24 für das Reibglied 2? zur Folge hat. Dadurch wird der Andruck des Reibgliedes 27 gegen die Gleitfläche 26 des Ringes 9 und somit auch die zwischen Reibglied 27 und Gleitfläche 26 bestehende Bremswirkung -verstärkt-.

Gibt man nun das Federweik zum Ablauf frei, so wird die Abtriebswelle 12 durch die Wirkung der sich entspannenden Feder 20 gedreht, wodurch eine entsprechende Drehung der Zeiger 5 u*¹^ 6 hervorgerufen wird. Ggf. kann auch die Drehung des Zahrades 15» welches Ja bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sichtbar ist, noch zur Verwirklichung einer Anzeigefunktion, beispielsweise zur Nachbildung eines Sekundenzeigers, herangezogen werden.

Wenn sich die Feder 20 entspannt, verringert sich allmählich die auf das Ende 22 in Richtung des Pfeiles 39 wirkende Kraft, wodurch auch der Andruck des Reibgliedes 27 gegen die Gleiiflache 26 vermindert wird. Dies hat zur Folge, dass bei geringer werdender Antriebskraft der Feder 20 auch die Bremskraft geringer wird. Dadurch erhält man, wie bereits mehrfach erwähnt, einen äusserst

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gleichmässigen. Ablauf des Federwerks, der im vorliegenden Falle insbesondere geeignet ist, die sich bei einer Uhr abspielenden Bewegungsvorgänge zu simulieren. Es.sei allerdings darauf hingewiesen, dass man bei einer Spielzeugohr, die die Zeit nicht genau angeben soll, die Bewegung zweckmässig erheblich beschleunigt ablaufen lässt, um dem spielenden Kind auch tatsächlich einen guten Eindruck von der wirklichen Zeigerbewegung zu geben, die es ja normalerweise bei einer Uhr nicht verfolgen kann* Sobald dann die beiden Anschläge 37» 38 wieder zur Anlage aneinander kommen, ist die AbI aufbewegung des Federwerkes beendet und es muss in der üblichen Weise wieder aufgezogen werden.

Zwischen dem Ring 9 und dem Abtriebswellenteil 12 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine Rutschkupplung, beispielsweise durch geeignete Passung, vorgesehen. Die Verwendung einer solchen Rutschkupplung bringt die Möglichkeit, unabhängig von der jeweiligen Aufzugsstellung der Feder 20 mittels der Aufzugswelle die Zeiger,insbesondere den Zeiger 6 verstellen zu können.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht durch das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann ein Federwerk nach der Erfindung insbesondere auch für andere Anwendungsgebiete, wo es auf einen möglichst gleichmässigen Ablauf ankommt, eingesetzt werden. Weiterhin lässt sich der Grundgedanke der Erfindung auch

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nicht nur bei einer Schraubenfeder sondern z.B. auch bei einer Spiralfeder oder "bei einer axial wirkenden Feder verwirklichen, wenn eine entsprechende, mit der Antriebsfeder gekoppelte Einrichtung vorgesehen ist, die das Reibglied in Abhängigkeit von der jeweils wirkenden Antriebskraft der Feder unterschiedlich stark gegen die zugeordnete Gleitfläche drückt. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise von einer zweckentsprechenden. Hebelübersetzung gebildet sein. Unter "Feder" im Sinne der Erfindung ist jedes federnde Element, insbesondere auch ein Gummistrang od. dgl. zu verstehen.

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Claims (8)

1. Patent-( Schutz- )Ansprüche

   Federwerk, insbesondere füx* Spielzeuge, mit einer Hemmeinrichtung, die ein Reibglied aufweist, welches federnd gegen eine sich bei unter der Wirkung der Antriebsfeder ablaufendem Federwerk mitbewegende Gleitfläche gedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckkraft (39) für das Reibglied (27) etwa der jeweils wirkenden Antriebskraft der Antriebsfeder (20) proportional ist«
2. 2. Federwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibglied (27) auf einem bezüglich seines Abstandes gegen« über der Gleitfläche (26) beweglichen Träger (24) gelagert ist, an dem das feste, zur Abstützung dienende Ende (22) der - Antriebsfeder (20) derart angreift, dass das Reibglied in Richtung auf die Gleitfläche gedrückt wird.
3. 3. Federwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (24) für das Reibglied (27) federnd von der Gleitfläche (26) weg gehalten ist.

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4. 4-. Federwerk nach. Anspruch. 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (24) für das Eeibglied (27) ein .federelastisch, verbiegbarer Bügel (29) ist«
5. 5. Federwerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Bohrung (10) einer Grundplatte (2) eine Abtriebswelle (12) mit ihrem einen Ende (15) gelagert ist, an welcher ein Ende (21) der von einer die Abt3?iebswelle konzentrisch umgebenden Schraubenfeder gebildeten Antriebsfeder (20) angreift, deren anderes Ende einen !"•adial abstehenden Arm (22) bildet, der sich an einem Anschlag (23) eines bogenförmigen, schwenkbar (25) auf der Grundplatte (2) angeordneten Trägers (24) abstützt, der radial nach innen weisend das Eeibglied (27) trägt, welches einer konzentrisch zur Abtriebswelle angeordneten Gleitfläche (26) anliegt.
6. 6. Feuerwerk nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche die Umfangsfläche (26) eines Kronenrades (8, 19) ist, an dem ein Zahnrad einer Aufzugswelle eingreift.
7. 7. Federwerk nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet dass der bogenförmige Träger (24-) nahe seinem Schwenkpunkt

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   (25) einem seine Schwenkbewegung in Richtung auf die Gleitfläche (26) begrenzenden Anschlag (28) anliegt.
8. 8. Federwerk nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, dass der bogenförmige Sräger (24) zwischen Anschlag (28) und Seibglied (27) auf der Bogen-Innenseite eine seine Biegbarkeit verbessernde Ausparung (29) aufweist«

   9« IPederwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eeibglieö (27) ein Abschnitt eines zwischen Stützen (32, 33) auf dem Träger (24) aufgespannten Stranges (31) aus elastischem Werkstoff ist.

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