DE3231058A1 - Geschwindigkeitsregler fuer eine spieldose - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Geschwindigkeitsregler für eine sog. Spieldose.

Bei einer beispielsweise durch eine Hauptfeder angetriebenen Spieldose ist üblicherweise ein Geschwindigkeitsregler vorgesehen, der das Abspielen eines Musik-Stücks mit konstanter Geschwindigkeit (Tempo) regelt.

Bisherige Geschwindigkeitsregler dieser Art umfassen ein Luftreglersystem zur Regelung der Abspielgeschwindigkeit mittels eines mit hoher Drehzahl laufenden Flügelrads und ein Zentrifugalreglersystem zur Regelung der Geschwindigkeit mittels Gewichtsteilen, die •sich unter einer Fliehkraft radial bewegen, und einem Bremsteil, der mit dem Außenumfang der Gewichte in Berührung steht.

Beide Reglersysteme vermögen eine Schneckenwelle mit einem durch ein Vorgelege, dessen Geschwindigkeit geregelt werden soll, in Drehung zu versetzen, wobei das Flügelrad bzw. die Gewichte jeweils an der Schneckenwelle montiert sind.

Obgleich das genannte Luftreglersystem einen einfachen Aufbau besitzt, is± an ihm nachteilig, daß die die Geschwindigkeit regelnde Kraft klein ist. Mit diesem Reglersystem ist es schwierig, stets eine konstante Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Vorgeleges aufrechtzuerhalten, weil der Luftwiderstand des Flügelrads lediglich bei einer Änderung der auf das zu regelnde Vorgelege ausgeübten Antriebskräfte wirksam wird. Falls als Antrieb eine Feder verwendet wird, ändert sich deren Antriebskraft vom Anfangszustand nach dem (vollen) Aufziehen der Feder bis zu einer späteren Phase. Um

bei diesem Reglersystem eine große Regelkraft zu erzielen, muß der Luftwiderstand durch Vergrößerung speziell des Durchmessers des Flügelrads oder aber durch Vergrößerung des Beschleunigungs- bzw. Übersetzungsverhältnisses zum Antrieb vergrößert werden. Eine Vergrößerung des Flügelrads wirft aber Einbauprobleme auf. Zur Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses muß andererseits die Zähnezahl des das Vorgelege bildende Zahnrads geändert werden. Eine Verkleinerung des Zahnmoduls des Zahnrads wirft ein weiteres Problem bezüglich der mechanischen Festigkeit auf, weshalb der Zahnmodul nicht unter eine bestimmte Grenze verkleinert werden kann.

Vorteilhaft am Zentrifugalreglersystem ist, daß dieses eine große Kraft, d.h. Bremswirkung, im Vergleich zum •Luftreglersystem erzeugt, andererseits muß dabei aber der Bremsteil um die Gewichte herum angeordnet sein, was aber in nachteiliger Weise auf eine Vergrößerung der Zahl der Bauteile hinausläuft. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Einbaulage eines Abstellelements für die Spieldose Beschränkungen unterworfen ist.

Ähnlich wie im Fall des Abstellelements ist auch das Luftreglersystem unvermeidbar mit einem Problem behaftet. Das Flügelrad besteht aus einem dünnen Metallblechstreifen oder -flügel, der in Zusammenwirken mit dem Abstellelement den Betrieb der Spieldose, d.h. die Bewegung des Vorgeleges beendet. Hierbei können jedoch die Schnecke und die Lager einer zu ihrer Beschädigung führenden Überbelastung ausgesetzt sein. Diese Bauteile müssen daher mit zweckmäßiger Festigkeit und entsprechenden Abmessungen ausgebildet sein. Das Flügelrad

³^ wird dabei mittels eines Preßsitzes auf der Schneckenwelle befestigt, wodurch die Schnecke befestigt werden kann, so daß die Schneckenwelle vorher einer Abschreckhärtung unterworfen werden muß.

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323105a

Die Erfindung wurde nun im Hinblick auf die geschilderten Mängel des Stands der Technik entwickelt. Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines einfach aufgebauten und eine stabile Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsregelung gewährleistenden Geschwindigkeitsreglers, welcher sich auf die einfache Konstruktion als Vorzug des Luftreglersystems und die Zuverlässigkeit der Bremskraft oder -leistung als wesentlichen Vorzug c[_es zentrifugalregier systems stützt.

Diese Aufgabe wird durch die in beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

In der Erfindung wird speziell ein Geschwindigkeitsregler geschaffen, der ein durch ein zu regelndes •Zahnrad-Vorgelege angetriebenes Schneckenrad, eine durch letzteres in Drehung versetzbare Schneckenwelle, einen an der Schneckenwelle über Verbindungen, die elastisch verformbar sind, angebrachten Rotor und einen dicht

neben Oberseite, Unterseite und Ende des Rotors angeordneten und mit diesem in Schleifberührung stehenden Bremsteil aufweist, wobei sich dieser Geschwindigkeitsregler dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Ver- ^° bindungen in Axialrichtung der Schneckenwelle von der den Schwerpunkt des Rotors einschließenden Ebene abweichen bzw. ausgehen und senkrecht zur Schneckenwelle verlaufen. -

Erfindungsgemäß wird eine Regelwirkung infolge des Luftwiderstands des Rotors normalerweise dann erreicht, wenn sich die Schneckenwelle mit niedriger Drehzahl dreht, während eine zuverlässige Bremswirkung zu einem starken Berührungs- bzw. Reibungswiderstand des am Bremsteil schleifenden Rotors führt, der sich bei hoher Drehzahl axial und radial zur Schneckenwelle verlagert, wobei diese Bremswirkung zusätzlich zum Luftwiderstand wirkt.

Erfindungsgemäß wird weiterhin normalerweise eine Geschwindigkeitsregelung auch bei einer Verkleinerung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Schneckenwelle und Zahnrad-Vorgelege gewährleistet, so daß der Zahnmodul des Zahnrads groß gewählt sein kann. Hierdurch wird die Herstellung des Zahnrads bei entsprechender Kostensenkung vereinfacht.

Darüber hinaus kann der Rotor ohne weiteres mittels eines Preßsitzes an der Schneckenwelle befestigt werden, wenn er aus einem elastischen Material, wie Gummi bzw. Kautschuk, hergestellt ist. Wenn dann der Rotor mit einem Anschlag bzw. Abstellelement in Berührung gelangt

* 5 kann ein Bruch der Schneckenwelle und des Lagers verhindert werden, weil der Rotor aufgrund seiner Elastizität die auf ihn einwirkenden Stöße aufzunehmen vermag.

Die Erfindung betrifft somit speziell einen Geschwindig- ^O keitsregler für eine Spieldose, mit einem Antrieb, einer Walze mit einer Vielzahl von Abspielstiften, einer Metall-Membran mit einer Vielzahl von entsprechenden, tonerzeugenden Zungen und einem durch den Drehzahlregler zu regelnden Zahnrad-Vorgelege, das mit der Walze für den Antrieb verbunden ist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein durch das Vorgelege angetriebenes Schneckenrad, eine mit diesem in Eingriff

Schnecke einer
stehende/Schneckenwelle, eine Gewichtstelle und biegsame, elastisch verformbare Teile aufweisende Rotoreinheit

sowie eine mit den Gewichtsteilen in Berührung bringbare Bremseinrichtung vorgesehen sind und daß mindestens einer der biegsamen Teile so angeordnet ist, daß er in Axialrichtung der Schneckenwelle gegenüber einer die Schwerpunkte der Gewichtsteile einschließenden Ebene

abweicht und sich dabei senkrecht zur Schneckenwelle erstreckt.

In weiterer Ausgestaltung kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß ein Abschalt- oder Abstellelement vorgesehen ist, das zum Anhalten der Drehbewegung der Rotoreinheit in die Drehbewegungsbahn der Gewichtsteile vorschiebbar und dabei in einer von der Erstreckungsrichtung der biegsamen Teile der Rotoreinheit verschiedenen Richtung bewegbar ist.

D_er erfindungsgemäße Geschwindigkeitsregler kennzeichnet sich weiterhin dadurch, daß eine Abschalt- oder Abstelleinrichtung mit einem Abstellelement vorgesehen ist, das zur Beendigung der Drehung der Rotoreinheit in die Drehbewegungsbahn der Gewichtsteile vorschiebbar und dabei zwischen einem ersten und einem zweiten Bereich bewegbar ist, wobei der erste Bereich durch die Überlappung einer Drehbewegungsbahn der Gewichtsteile der Drehung der Rotoreinheit mit geregelter hoher Drehzahl und einer

Drehbewegungsbahn der Gewichtsteile bei Drehung der 20

Rotoreinheit mit niedriger Drehzahl und praktisch ohne elastische Verformung der Rotoreinheit und der zweite Bereich durch einen den ersten Bereich ausschließenden Bereich bestimmt sind.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Gewichtsteile jeweils eine mit der Bremseinrichtung in Berührung bringbare Berührungsfläche besitzen und daß die in Drehrichtung nachlaufende Kante der Berührungsfläche in einer höheren Ebene liegt als die in Drehrichtung vorlaufende Kante.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
35

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Werks einer Spieldose mit einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Geschwindigkeitsregler gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Betriebszustands des Rotors oder Läufers gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer anderen

Ausführungsform einer Rotoreinheit gemäß der ^O Erfindung mit einer Anschlag- bzw. Abstell

einrichtung ,

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung einer weiteren Abwandlung des Rotors und der Bremseinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 6 und 7 schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Schrägstellung des Rotors,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rotors mit Ansätzen,

Fig. 9 eine perspektivische Teilansicht eines anderen

erfindungsgemäßen Rotors mit einem erhöhten

Abschnitt auf seiner Oberseite,

Fig. 10 bis 12 schematische Darstellungen verschiedener Abwandlungen des Gewichtsteils des Rotors und der Bremseinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 13 eine teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung

zur Veranschaulichung der Betätigung des Abschaltoder Abstellelements und

Fig. 14 eine schematische Darstellung der Bewegungsbahnen des Gewichtsteils des erfindungsgemäßen Rotors.

Das in Fig. 1 dargestellte Spieldosenwerk umfaßt einen Rahmen 1, eine Walze 2 und ein Federgehäuse 3. Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine massive Membran 6 mit Hilfe von Stell-Schrauben 5 auf einen Sitz 4 am Rahmen 1 befestigt. Die Membran besteht aus einer Vielzahl schwingfähiger Zungen mit jeweils unterschiedlicher Frequenz, die in den Membran parallel zueinander ausgebildet sind.

Im Rahmen 1 sind eine Ausnehmung 7 als Boden für das Federgehäuse 3 sowie Lagerböcke 16, 17, 18 und 19, in denen Lagerschlitze 12, 13, 14 bzw. 15 ausgebildet sind, vorgesehen. Zahnräder 8-11 bilden ein Zahnrad-Vorgelege oder Geschiebe zur Übertragung der Übertragungskraft einer nicht dargestellten Feder auf einen noch . näher zu beschreibenden Geschwindigkeitsreglermechanismus. Ein Lagerteil 21 lagert ein unteres Ende 20a einer Schneckenwelle 20 des Geschwindigkeitsreglers, während ein Lagerteil 23 zur drehbaren Lagerung einer nicht dargestellten, massiven oder hohlen Welle dient, die an der einen Stirnplatte 22 der Walze 2 ausgebildet ist. Am Lagerbock 18 ein Stemmzapfen 24 ausgebildet. Der Sitz 4 ist mit dem Lagerbock 18 und dem Lagerteil 23 über 'Rippen 25 bzw. 26 verbunden. Auf einer die Ausnehmung 7 festlegenden, teilweisen Umfangsrand 27 sind eine Aussparung 28, in welcher das eine Ende der nicht dargestellten Feder verankert ist, sowie Stemmzapfen 29 und 30 vorgesehen. In eine im Zentrum der

°^ Ausnehmung 7 ausgebildete Bohrung 31 ist eine nicht dargestellte Feder-Aufziehwelle eingesetzt.

Die Walze 2 besteht aus einem Zylinder 32 mit Nadeln zum Anreißen der schwingenden Zungen sowie an beiden Enden des Zylinders 32 angebrachten Stirnplatten 22 und 33. Eine Achse 34, die das eine Ende einer Drehachse der Walze bildet, ein Kegelrad 35, das mit einem

nicht dargestellten, im Federgehäuse angeordneten Ratschenmechanismus zusammengreift, und ein mit dem Zahnrad 8 des Vorgeleges kämmendes Zahnrad 36 sind materialeinheitlich an der aus einem Kunstharz geformten Stirnplatte 33 angeformt.

Die Zahnräder 8 und 9 sind materialeinheitlich miteinander ausgebildet, wobei das Zahnrad 8 und 9 mit dem Zahnrad 10 kämmt. Das Zahnrad IO und das Zahnrad 11 (Schneckenrad ) sind ebenfalls materialeinheitlich miteinander ausgebildet, und das Schneckenrad 11 steht mit der Schneckenwelle 20 in Eingriff.

Die Schneckenwelle 20 bildet einen Teil des Geschwindigkeitsreglers. Ein aus Gummi bzw. Kautschuk oder einem anderen zweckmäßigen Werkstoff hergestellter Rotor bzw. Läufer 3 7 ist auf die Schneckenwelle 20 aufgesetzt. Der Rotor 37 besteht aus Gewichtsteilen 38 und elastisch verformbaren Verbindungsstücken 40, die eine Nabe 39 mit den Gewichten verbinden. An den Oberseiten der Gewichte 38 sind Ansätze 38a ausgebildet, welche den Schwerpunkt der Gewichte exzentrisch verlegen und außerdem eine Berührungsstellung mit einem noch zu

beschreibenden Abschalt- bzw. Abstellteil 46 auf die nachlaufende Seite (bei der Drehung des Rotors gesehen) verlegen. Das obere Ende 20b der Schneckenwelle 20 ist als scharfe Spitze ausgebildet.

Das Federgehäuse 3 umfaßt einen Einschlußteil 41 für die Feder und einen darin angeordneten, nicht dargestellten Ratschenmechanismus und mit den Lageböcken 16 bis 18 in Berührung bringbare Wellen-Haltestücke 42 - 44, die ein Herausrutschen der betreffenden Wellen verhindern.

Das Federgehäuse 3 umfaßt weiterhin eine Lagerbohrung 45 für das obere Ende 20b der Schneckenwelle 20, eine die Bohrung 45 längs der Drehbewegungsbahn der Ansätze 38a kreisförmig umschließenden Bremsteil 46, Aufnahme-

bohrungen 47 bis 49 für die Stemmzapfen 24, 29 und 30, sowie eine Aussparung 50, die in der ümfangswand des Einschlußteils 41 ausgebildet ist und zusammen mit der Aussparung 28 das eine Ende der Feder festlegt. Ein nicht dargestellter Lagerteil für die Welle 34 der Walze 2 ist in einem Außenteil der Ümfangswand des Feder- bzw. Einschlußteils 41 ausgebildet.

Wenn die im Federgehäuse befindliche Feder für das Drehen des Zahnrads 35 aufgezogen ist bzw. wird, kann die Walze 2 in Pfeilrichtung in Drehung versetzt werden. Bei der Drehung des Kegelrads 35 dreht sich das materialeinheitlich mit ihm verbundene Zahnrad 36 mit, so daß das zugeordnete Zahnrad-Vorgelege in Pfeilrichtung in Drehung versetzt wird. Hierbei wird die Schneckenwelle 20 ebenfalls in Richtung des Pfeils gemäß Fig. 3 in Drehung versetzt.

Bei niedriger Drehzahl dreht sich dabei die Schneckenwelle 20 mit einer auf die Schnecke 2Oc einwirkenden, aufwärts gerichteten Kraft, wobei der obere Lagerzapfen 20b in Punktberührung mit dem Boden der Lagerbohrung gelangt, so daß eine Drehung auch bei einem sehr kleinen Drehmoment möglich ist. Bei der Drehung der Schneckenwelle 20 erzeugen die Gewichte 38 einen Luftwiderstand, wodurch eine Drehung des Zahnrad-Vorgeleges mit konstanter Drehzahl gewährleistet wird.

Wenn sich das Vorgelege mit hoher Drehzahl dreht, wird die Schneckenwelle 20 entsprechend mit hoher Drehzahl in Drehung versetzt. In diesem Fall wirktauf die Gewichte 38 eine Fliehkraft ein, so daß die Gewichte 38 gemäß Fig. 3 zu einer Trennung von der Nabe 39 gezwungen werden. Die Gewichte 38 sind jedoch mit der Schneckenwelle 20 in Positionen verbunden, die axial von einer die Schwerpunkte G- und G„ (Fig. 2) einschließenden Linie versetzt sind, so daß sich die Gewichte 38 axial

aufwärts verlagern. Die Oberseiten der Gewichte 38 kommen daher mit dem Bremsteil 46 in Berührung, wobei sie auf letzterem gleiten bzw. schleifen.

Bei hoher Drehzahl der Schneckenwelle 20 wirken daher auf diese die beiden Kräfte aus dem Luftwiderstand der Gewichte 38 und dem Reibungswiderstand zwischen den Gewichten 38 und dem Bremsteil 46 ein. Der Reibungswiderstand ist dabei der Zentrifugalkraft der Gewichte 38 proportional, so daß die Drehzahl der Walze 2 auf eine konstante Größe geregelt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist weiterhin auf der Oberseite Jedes Gewichts 38 ein Ansatz oder Vorsprung 3 8a vorgesehen, der bei der Drehung des Gewichts 38 mit dem Bremsteil 46 in Berührung gelangt. Dies bedeutet , daß die Oberseite jedes Gewichts 38 an ihrer in Drehrichtung vorlaufenden Kante niedrig und an der nachlaufenden Kante hoch ist, wodurch ein "fest gehen" verhindert wird und Geräusche bei der gegenseitigen Berührung der Teile unterdrückt werden. Wenn sich die Drehung verlangsamt und damit die Zentrifugalkraft der Gewichte abnimmt, steht der Rotor nicht mehr in Berührung mit dem Bremsteil, wobei immer noch der Luftwiderstand des Rotors als Bremskraft wirkt.

Im Laufe der Drehung ändert sich die Kennung bzw. die Kraft der im Federgehäuse untergebrachten Feder allmählich. Infolgedessen tritt unvermeidbar eine Änderung der für die Drehung der Walze bzw. des Zahnrad-Vorgeleges benötigten Kraft auf. Mit anderen Worten: wenn ein Spalt g (Pig· 2) konstant bleibt, kann sich der Zeitpunkt verschieben, zu dem die Gewichte 38 mit ihrer Eigenbewegung mit dem Bremsteil 46 in Berührung gelangen. Die Drehzahl der Walze, d.h. dieibspielgeschwindigkeit, kann daher nur in variable Einstellung des Spalts g konstant gehalten werden. Da die Gewichte 38, die Ver-

bindungsstücke 40 und die Nabe 39 aus einem elastischen Werkstoff bestehen, läßt sich die relative Lagenbeziehung zwischen der Schneckenwelle 20 und dem elastischen Rotor ohne weiteres ändern, so daß der Spalt g sehr einfach justiert werden kann. Außerdem läßt sich der Rotor sehr einfach auf die Schneckenwelle aufsetzen. Infolgedessen wird das bisher wesentliche Abschreckhärten der Schneckenwelle 20 unnötig.

Der Rotor steht somit für die Regelung der Drehzahl der Walze unter Ausnützung des Luftwiderstands sowie des Reibungswiderstands zur Verfügung, so daß auch bei einer kleinen Masse des Rotors eine vergleichsweise

große Bremskraft auf die Schneckenwelle einwirken kann und darüber hinaus auch das Zahnrad-Übersetzungsverhältnis verkleinert werden kann. Aus diesem Grund kann der Zahnmodul des Zahnrad-Vorgeleges vergrößert werden, so daß auch ein Zahnrad, das ein vergleichsweise großes

Drehmoment übertragen soll, leicht formbar ist. Für diese Merkmale werden die Zahl der erforderlichen mechanischen Teile und die Kosten für diese Teile wesentlich herabgesetzt.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist auch die Lagereinrichtung für die Zahnräder und die Schneckenwelle. Insbesondere können die Zahnräder und die Schneckenwelle einfach unter ihrem Eigengewicht in die betreffenden Lager eingelegt werden, wodurch bereits

°^ eine genaue Lagenausrichtung dieser Teile erzielt wird. Auf diese Weise werden Erzeugnisse gleichbleibender Fertigungsgüte gewährleistet. Außerdem werden hierdurch der Zusammenbau der Teile des Werks erleichtert und

außerdem die Zahl der erforderlichen Teile verringert. 35

a ψ * *

r Φ ψ w

Bei der beschriebenen Ausführungsform werden die Zahnräder und die Schneckenwelle einfach in den Rahmen 1 eingelegt bzw. eingesteckt und mittels einer Halteeinrichtung 3A festgelegt. Die Erfindung ist jedoch nicht notwendigerweise hierauf beschränkt.

Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung mit einem durch das Zahnrad-Vorgelege angetriebenen Schneckenrad 110 dessen eigenes Ende in einem Lager 301 und dessen anderes Ende in einem anderen nicht dargestellten Lager gelagert sind. Das Lager ist durch Einschneiden und Hochbiegen eines Teils einer Bodenplatte 300 geformt. Ein anderer Teil 300' der Bodenplatte 300 ist lotrecht aufwärts und weiterhin parallel zum eigentlichen Bodenplattenteil abgebogen und bildet somit einen Schneckenträger. Mit dem Schneckenträger ist ein als Bremsteil wirkendes Friktionselement 460 mittels eines Preßsitzes fest verbunden.

^O im Friktionselement 460 ist eine Lagerbohrung für einen Lagerzapfen einer Schneckenwelle 200 ausgebildet. Weiterhin ist im Bodenteil 300 eine Lagerbohrung 302 für den anderen Lagerzapfen der Schneckenwelle 200 vorgesehen, wobei die Schneckenwelle 200 in der Bohrung

und der vorher genannten Lagerbohrung drehbar gelagert ist.

Gemäß Fig. 4 weis't die Schneckenwelle 200 eine Welle bzw. eine Achse zur Halterung der Gewichte 380, Lager-

bzw

spitze, Lagerzapfen zur Ermöglichung einer Drehung mit geringster Reibung und eine mit dem Schneckenrad in Eingriff stehende Schnecke auf. Ein die Gewichte 380 aufweisender Rotor oder Läufer besteht aus einem flexiblen, elastischen Werkstoff, wie Gummi bzw.

Kautschuk o.dgl., so daß er bei hoher Drehzahl eine radial auswärts gerichtete Zentrifugal- oder Fliehkraft und zusätzlich einen Luftwiderstand erzeugt.

Die Rotornabe ist mit einem Preßsitz auf die Schneckenwelle aufgesetzt. Verbindungsstücke dienen zur Verbindung der Nebe mit den Gewichten. An der Oberseite jedes Gewichts ist ein Gleit- bzw. Schleifteil angeformt, der eine Reibungskraft erzeugt, wenn er bei hoher Drehzahl mit dem Friktionselement in Berührung gelangt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Schneckenwelle 200 bei der Drehung des Schneckenrads 110 gemäß Fig. 4 nach oben gedrückt wird. Das Friktionselement 460 ist über der Schneckenwelle 200 angeordnet.

Wenn sich das Schneckenrad 110 in Pfeilrichtung gemäß Fig. 4 dreht, wird die an der Schnecke in Eingriff stehende Schneckenwelle 200 nach oben gedrückt, wobei der obere Lagerzapfen bei einer Drehung mit sehr kleinem Drehmoment in Punktberührung mit dem Boden der betreffenden Lagerbohrung gelangt.

Wenn das das Schneckenrad 110 einschließende Zahnrad-Vorgelege bei seiner Drehung eine vorgegebene Drehzahl überschreitet, verlagern sich die Gewichtsteile 380 des Rotors unter der Zentrifugalkraft von der Nabe hinweg. Da die Gewichtsteile 380 mittels der Verbindungsstücke mit dem oberen Ende der Nabe verbunden sind, werden sie unter der Fliehkraft nach oben ausgelenkt. Hierbei verlagern sich die Schleifteile aufwärts in Berührung mit den Friktionselement.

Die Aufwärtsverlagerung der Schleifteile ist der Drehzahl der Schneckenwelle 200 nahezu proportional. Bei zunehmender Drehzahl der Schneckenwelle 200 vergrößert sich somit die Reibungskraft zwischen den Schleifteil und dem Friktionselement 460 und umgekehrt. Eine Änderung der Drehung oder der Drehzahl der Schneckenwelle 200 wird, genauer gesagt, in eine Änderung der Auslenkung des Rotors umgesetzt.

Zum Abschalten der Spieldose wird im allgemeinen ein Abschalt- bzw. Abstellelement durch die Schneckenwelle betätigt, auf die ein kleines Drehmoment einwirkt, und die daher leicht stehen bleibt. Es sind zwei Arten von Abstellelementen vorgesehen. Bei der einen Art verschiebt sich das Abstellelement in Axialrichtung zur Schneckenwelle in Berührung mit dem Rotor, wie bei 4OOA in Fig. 4 angedeutet, während bei der anderen Art das Abstellelement in Radialrichtung zur Schneckenwelle verschoben wird und dabei mit dem Rotor in Berührung gelangt, wie dies bei 400B in Fig. 4 dargestellt ist.

In jedem Fall kommt das betreffende Abstellelement mit dem Rotor in Berührung, in dem seine Spitze in die Drehbewegungsbahn des Rotors hineinragt. Da bei der .erfindungsgemäßen Anordnung der Rotor auf einem flexiblen bzw. elastischen Material, wie Gummi, besteht, wird der beim Anschlagen des Rotors gegen das Abstellelement auftretende Stoß gemildert.

Durch die Ausbildung des Rotors als flexibles Element wird sein Aufpressen auf die Schneckenwelle erleichtert, so daß auf eine Abschreckhärtung der Schneckenwelle verzichtet werden kann.

Weiterhin kann der BremsZeitpunkt, zu dem das Friktionselement und der Rotor miteinander in Berührung gelangen, entsprechend der Federkennung optimiert werden, in dem "^ die Lage des Rotors gegenüber der Schneckenwelle bzw. die Relativstellung des Schleifteils zum Friktionselement geändert wird.

Dieselbe Wirkung kann dadurch erzielt werden, daß der

Bremsteil 46, wie bei 46' in Fig. 5 angedeutet, als den Gewichten 38 gegenüberstehende Umfangsflache ausgebildet wird. In Fig. 5 veranschaulichen die gestrichelten Linien den Ruhezustand und die ausgezogenen Linien

den Betriebszustand.

Vorzugsweise sind die Oberseite der Gewichte des Rotors und des Bremsteils im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, um die angestrebte Geschwindigkeitsregelung zu ermöglichen ,und eswird weiterhin das Zentrum 0 mit der Oberseite des betreffenden Gewichts, auf das ein Drehmoment einwirkt, mit dem Bremsteil in Berührung gebracht. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, kann auf etwaige Ansätze oder Vorsprünge an der Oberseite jedes Gewichtsteils verzichtet werden. Tatsächlich ist jedoch aufgrund von Fertigungsfehlern oder mechanischen Toleranzen ein Neigungswinkel zwischen der Oberseite des Gewichtsteils 38 und dem Bremsteil 46 vorhanden, wie dies beispielsweise in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist.

Wenn in den Fig. 6 und 7 die Aufwärtskraft aufgrund

der Zentrifugalkraft des Gewichtsteils 38 mit W, der Abstand !zwischen dem Zentrum O des Gewichtsteils 38 und dem Bremsteil 46 mit S> und der Reibungskoeffizient zwischen Oberseite des Gewichts und Bremsteil mit /U bezeichnet werden, wirkt auf das Gewicht 38

'

ein nach rechts gerichtetes Rückstelldrehmoment

To = AiW₄S (Fig. 7)

um das Zentrum 0 ein, wenn ein Gleit- bzw. Schleifpunkt 30

A an der in Bewegungsrichtung vorlaufenden Kante in Bezug auf das Zentrum 0 vorhanden ist (vgl. Fig. 7). In diesem Fall kann ein "Festgehen" oder "Rattern" durch das Rückstelldrehmoment aufgrund einer elastischen

Verformung bei Angriff des Gewichts 38 am Bremsteil 46 35

auftreten. Hierbei wirkt eine im Vergleich zum Drehmoment der Schneckenwelle 20 übermäßig große Kraft auf die Schneckenwelle ein, so daß der Rotor 37 augenblicklich zum Stillstand kommt. Sobald der Rotor 37 stillsteht.

kehrt das Gewicht 38 in seine ursprüngliche Form bzw.

sich
Stellung zurück, wobei seine Oberseite vom Bremsteil 46 trennt, so daß das auf den Rotor 37 wirkende Rückstelldrehmoment beseitigt wird und der Rotor 37 schnell wieder anläuft. Hierauf kommt das Gewicht irapulsförmig wieder mit dem Bremsteil in Berührung, so daß ein knackendes bzw. klopfendes Geräusch entsteht.

Wenn sich andererseits gemäß Fig. 6 der Berührungspunkt A an der in Bewegungsrichtung nachlaufenden Kante in Bezug auf das Zentrum O befindet, besitzt das Rückstelldrehmoment dieselbe Größe, wie vorstehend beschrieben; da jedoch seine Wirkrichtung gegenüber dem Zentrum O in diesem Fall entgegengesetzt ist, treten weder klopfende Geräusche noch ein "Festgehen" auf.

Im Hinblick auf die vorstehend geschilderten Umstände ist der in den Fig. 1 und 8 dargestellte Vorsprung bzw. Ansatz 38a an der Hinterkante, d.h. der in Bewegungsrichtung nachlaufenden Kante des Gewichts 38 vorgesehen.

Bei dieser Ausbildung bleibt der Berührungspunkt A bzw. das Vorderende des Ansatzes 38a (in Drehrichtung gesehen) gegenüber dem Zentrum O an der Seite der nachlaufenden Kante. Infolgedessen wird ein "Festgehen" verhindert, während eine Geräuschbildung beim Abbremsvorgang unterdrückt wird.
30

Eine ähnliche Wirkung wird erzielt, wenn am Gewichtsteil 38A des Rotors 37A gemäß Fig. 9 eine Abschrägung (notsch) 38b vorgesehen wird.

Es ist somit vorteilhaft, den nachlaufenden Teil der Oberseite des Gewichts in eine höhere Ebene als ihrem vorlaufenden Teil zu verlegen, um der oben genannten Beziehung zwischen den Berührungspunkt A und dem

Zentrum O zu entsprechen. Falls sich jedoch der Berührungspunkt A in Drehrichtung vor dem Zentrum O befindet, kann durch Tieferlegung der Vorderkante (in Drehrichtung) des Gewichts sowohl ein "Festgehen" verhindert als auch ° eine Geräuschbildung unterdrückt werden.

Die Fig. 10 bis 12 veranschaulichen praktische Beispiele zur selektiven Einstellung oder Justierung der Drehzahl. Dabei nimmt der Gewichtsteil 38 aufgrund der Drehzahl die durch die ausgezogenen oder gestrichelten Linien eingezeichnete Stellung ein.

Es sind verschiedene Arten von Bremsteilen 46 verwendbar, die sich voneinander bezüglich der Abmessung (Strecke X vor der Mittellinie Y in Fig. 10) und Form (Fig. 11) unterscheiden. Um beispielsweise die Bremskraft zur Verringerung der Drehzahl zu vergrößern , kann der Verformungswider stand herabgesetzt werden, so daß der Gewichtsteil bereits bei einer kleineren Verformung mit

dem Bremsteil in Berührung gelangen kann. Die Drehzahl

kann auf diese Weise beliebig eingestellt werden. Fig. 12 veranschaulicht ein Beispiel in welchem zur Änderung einer vorgegebenen Drehzahl der Rotor in verschiedenen Stellungen auf der Schneckenwelle angeordnet wird. Aufgrund des 25

Preßsitzes kann der Rotor einfach verstellt werden. In diesem Fall kann die vorgegebene oder Soll-Drehzahl ohne Vergrößerung der Zahl der Bauteile beliebig eingestellt werden.

In Fig. 13 ist mit C₁ ein Gehäuse eines Spielzeugs, eines Schmuckkästchens o.dgl. bezeichnet, in welches die Spieldose eingebaut ist und an welchem ein zu öffnender Deckel C^ gelagert ist. Das Werk für die Spieldose ist am Gehäuse C. angebracht. In Fig. 13 ist zur Verdeutli-

"° chung ein Teil des Geschwindigkeitsregelmechanismus veranschaulicht. Das Lager 21, in welchem das eine Ende der Schneckenwelle 20 als Endelement des Zahnrad-Vorgeleges

liegt, ist im Rahmen 1 des Werks ausgebildet. Das andere Ende der Schneckenwelle 20 ist in einem Bremselement 3A gelagert, das starr mit dem Rahmen 1 verbunden ist.

_ Das Bremselement 3A weist einen ringförmigen Bremsteil 5

46 auf. Der Rotor 37 aus einem elastischen Werkstoff, wie Gummi o.dgl., ist mittels eines Preßsitzes auf die Schneckenwelle 20 aufgeschoben. Der Rotor 37 umfaßt die auf die Schneckenwelle 20 aufgepreßte Nabe sowie _in die Gewichte 38, die jeweils über Verbindungsstücke 40 mit der Nabe verbunden sind. In Fig. 13 ist bei 100 ein Aufziehschlüssel für die nicht dargestellte Feder angedeutet.

Ein L-förmig gebogenes Abstellelement 400 ist aufwärts und abwärts verschiebbar in einer Seitenwand des Gehäuses Cl geführt. Das Abstellelement 400 wird durch eine Feder 410 nach oben gedrückt. Das eine Ende 402 des Abstellelements 400 steht mit einer Fläche des Deckels C^ in Berührung. Das andere Ende 401 des Abstellelements 400 ist so angeordnet, daß es am Rotor 37 anzugreifen vermag. Diese letztere Stellung wird später noch näher erläutert werden.

Wenn der Deckel C», w:ie durch die strichpunktierten Linien angedeutet, geöffnet wird, wird das Abstellelement 4OO durch die Feder 410 nach oben verlagert. Hierbei befindet sich das andere Ende 401 des Abstellelements 400, wie durch die strichpunktierten Linien angedeutet, in einer vom Rotor 37 getrennten Stellung.

Wenn die Feder aufgezogen ist und das Abstellelement 400 in die strichpunktiert eingezeichnete Stellung verschoben wird, beginnt sich die Schneckenwelle 20 zu drehen. Bei ihrer Drehung mit hoher Drehzahl verlagern sich die Gewichte 38 des Rotors 37 unter der Zentrifugalkraft, wobei sich die Verbindungsstücke 40 durchbiegen.

Der bei hoher Drehzahl axial durchgebogene oder gewölbte Rotor 3 7 (vgl. strichpunktierte Linie Fig. 13) erzeugt dabei eine Bremskraft, weil die Oberseiten der Gewichte 38 auf dem ringförmigen Bremsteil 46 des Bremselements 3A entlang schleifen, wodurch die Drehzahl auf eine konstante Größe verringert wird. Die Walze dreht sich daher mit vorgegebener Geschwindigkeit unter Einhaltung einer konstanten Abspielgeschwindigkeit.

Wenn der Rotor 37, wie durch die ausgezogenen Linien in Fig. 13 dargestellt, der Zentrifugal- bzw.Fliehkraft nicht unterbrochen ist, kann seine virtuelle Drehbewegungsbahn in diesem Zustand als "unbiegsamer Bereich" (inflexible region) bezeichnet werden. Während ■ der Drehung ist der Rotor 3 7, wie durch die strichpunktierten Linien in Fig. 13 dargestellt, der Zentrifugalkraft unterbrochen und daher gegen das Bremselement 3A durchgebogen bzw. ausgelenkt. Die Drehbewegungsbahn des Rotors 37 in diesem Zustand kann als "flexibler Bereich" bezeichnet werden.

Das Ende 401 des Abstellelements 400 ist von beiden genannten Bereichen auf Abstand angeordnet. Wenn der Deckel C„ geschlossen wird, wird das bisher außerhalb der Bewegungsbahn in der strichpunktiert eingezeichneten Stellung gehaltene Abstellelement 4OO in die in ausgezogenen Linien eingezeichnete Abschalt- bzw. Abstell- ^Q stellung verlagert. Das eine Ende 4Ol des Abstellelements 400 bewegt sich dabei in Richtung des Pfeils a in Fig. 14 zu einer Zone Z, in welcher die beiden genannten Bereiche einander überlappen.

Gemäß Fig. 14 wird daher der im ausgelenkten Zustand rotierende Rotor 37 (strichpunktierte Linien) durch die Berührung mit dem Abstellelement in seiner Drehung angehalten. Dabei besteht eine Möglichkeit dafür, daß

das Ende 401 gegen die Oberseite des Gewichts 38 auftrifft, wenn das Abstellelement 400 in Richtung des Pfeils a in die Abstellstellung verschoben wird. Mit anderen Worten: das Abstellelement und der Rotor können sich gegenseitig störend beeinflußen. Dies kann aber zu einer Beschädigung des Abstellelements und/oder des Rotors führen.

Da der Rotor 37 jedoch erfindungsgemäß aus einem elastischen Werkstoff hergestellt ist, kann er sich am Verbindungsstück 40 durchbiegen und nach unten ausweichen und damit dem beschriebenen Störeinfluß entgehen. Das Abstellelement kommt daher nicht mit dem betreffenden Gewicht, sondern mit dem anderen, nachlaufenden Gewicht in (seitliche) Berührung, um die Schneckenwelle zum Stillstand zu bringen. Da bei der dargestellten Ausfuhrungsform zwei Gewichte 38 vorgesehen sind, dreht sich die Schneckenwelle auch dann, wenn das Abstellelement mit der Oberseite des einen dieser Gewichte in Berührung gelang, über 180 weiter, worauf das andere Gewicht am Absteilelement anschlägt.

Die Einführrichtung des Abstellelements in den "flexiblen Bereich" ist nicht auf die in Fig. 14 durch den Pfeil a angedeutete Richtung beschränkt, vielmehr sind verschiedene Bewegungsrichtungen des Abstellelements, einschl. der Richtung gemäß dem Pfeil b in Fig. 14, vorstellbar. Wenn das Abstellelement beispielsweise in Richtung des Pfeils b in den "flexiblen Bereich" eingeführt wird, kann beim Auftreffen des Abstellelements auf eine Seitenkante bzw. -fläche des Gewichts 38 dieses aufgrund der Durchbiegung des Verbindungsstücks 40 ausweichen, so daß dieses Anstoßen keine nachteiligen Folgen hat. Vorzugsweise bewegt sich das Abstellelement jedoch in einer von der Erstreckungsrichtung des Verbindungsstücks verschiedenen Richtung.

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Wenn nämlich die Achse des Verbindungsstücks mit der Bewegungsrichtung des Abstellelements übereinstimmt, kann sich das Verbindungsstück beim Anstoßen des Abstellelements am Gewicht nur schwer verformen, doch ist auch dies wegen der Elastizität des Rotors nicht schwerwiegend.

Das Abstellelement kommt erst nach Eintritt zwischen die Zone Z und die Zone, in welcher die beiden genannten Bereiche einander nicht überlappen, zur Wirkung

Claims (10)

323105 Patentansprüche

1. Geschwindigkeitsregler für eine Spieldose, mit einem Antrieb, einer Walze (2) mit einer Vielzahl von Abspielstiften, einer Meta11-Membraη (6) mit einer Vielzahl von entsprechenden, tonerzeugenden Zungen und einem durch den Drehzahlregler zu regelnden Zahnrad-Vorgelege/ das mit der Walze (2) für deren Antrieb verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch das Vorgelege angetriebenes Schneckenrad (11), eine mit diesem in

Schnecke (20c) einer

Eingriff stehende/Schneckenwelle (20), eine Gewichtsteile (38) und biegsame, elastisch verformbare Teile (40) aufweisende Rotoreinheit (37) sowie eine mit den Gewichtsteilen (38) in Berührung bringbare Bremseinrichtung (3A) vorgesehen sind und daß mindestens einer der biegsamen Teile (40) so angeordnet ist, daß er in Axialrichtung der Schneckenwelle (20) gegenüber einer die Schwerpunkte der Gewichtsteile

(38) einschließenden Ebene abweicht und sich dabei senkrecht zur Schneckenwelle (20) erstreckt.

2. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoreinheit (37) eine mit der Schneckenwelle verbundene Nabe (39) aufweist und daß die Nabe (39), die biegsamen Teile (40) und die Gewichtsteile (38) materialeinheitlich aus einem elastischen Werkstoff hergestellt sind.

3. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (40) mit einem Preßsitz auf die Schneckenwelle (20) aufgeschoben ist.

4. Geschwindigkeitsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschaltoder Abstellelement (z.B. 400) vorgesehen ist, das zum Anhalten der Drehbewegung der Rotoreinheit (37)

in die Drehbewegungsbahn der Gewichtsteile (38) vorschiebbar und dabei in einer von der Erstreckungsrichtung der biegsamen Teile (40) der Rotoreinheit verschiedenen Richtung bewegbar ist.

5. Geschwindigkeitsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschalt- oder Abstelleinrichtung mit einem Abstellelement vorgesehen ist, das zur Beendigung der Drehung der Rotoreinheit in die Drehbewegungsbahn der Gewichtsteile vorschiebbar und dabei zwischen einem ersten und einem zweiten Bereich bewegbar ist, wobei der erste Bereich durch die Überlappung einer Drehbewegungsbahn der Gewichtsteile bei der Drehung der Rotoreinheit mit geregelter hoher Drehzahl und einer Drehbewegungsbahn der Ge-• wichtsteile bei Drehung der Rotoreinheit mit niedriger Drehzahl und praktisch ohne elastische Verformung der Rotoreinheit und der zweite Bereich durch einen den ersten Bereich ausschließenden Bereich bestimmt sind.

6. Geschwindigkeitsregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsteile jeweils eine mit der Bremseinrichtung in Berührung bringbare Berührungsfläche besitzen und daß die in Drehrichtung nachlaufende Kante der Berührungsfläche in einer höheren Ebene liegt als die in Drehrichtung vorlaufende Kante.

7. Geschwindigkeitsregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsstelle zwischen den Gewichtsteilen und der Bremseinrichtung zur Änderung der Reibungskraft und der geregelten Drehzahl der Rotoreinheit einstellbar bzw. variabel ist.

8. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsstelle durch Änderung der Aufpreßstellung der Rotoreinheit auf

5 der Schneckenwelle änderbar ist.

9. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsteile verschiedene Abmessungen und Formen besitzen können und daß die

10 Bremseinrichtung Bremselemente verschiedener Abmessungen und Formen aufweisen kann.

10. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, daß atn der Berührungsfläche mindestens 15 ein Vorsprung oder Ansatz (z.B. 38a) angeformt ist.