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Sperr- und Treibkupplung für Treibfedern von Spielzeugtriebwerken
Das Entspannen der Blattfedern bei Spielzeugaufziehwerken durch Nachgreifen am Aufziehschlüssel
wird bisher durch federnde Schnappvorrichtungen hintangehalten.
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Eine bekannte Schnappvorrichtung besteht aus .einer federbelasteten
Klinke, die an das erste Zahnrad angelenkt ist -und beim Aufziehen der Blattfeder
über ein mit der vierkantigen Aufzugsachse umlaufendes Sperrad hinwegratscht. Beim
Loslassen des Schlüssels dreht die sich entspannende Feder das Sperrad rückwärts
gegen de Klinke, deren Drehzapfen sich jedoch nicht mitdrehen läßt, weil das ihn
tragende Zahnrad festgestellt ist, sei es durch einen in den Triebwerksregler eingreifenden
Sperrarm oder ,dadurch, daß die vom Triebwerk anzutreibenden Teile einstweilen von
Hand festgehalten werden. Die Klinke erzeugt unter ihrer Federbelastung infolge
ihres rasch aufeinanderfolgenden Einschnappens in die Sperrzahnlücken ein rasselndes,
scharfes Einklinkgeräusch. Die Erfahrung hat jedoch gelehrt, daß die Klinkenbelastungsfeder
früher oder später erlahmt, wenn sie zu wenig gehärtet war, oder bricht, wenn man
sie zur Vermeidung eines baldigen Erlahmens zu stark härtete. In beiden Fällen versagt
dann die Sperrklinke, das sie tragende Zahnrad in langsamen Ablauf zu versetzen,
um ein vorzeitiges Ablaufen der gespannten Blattfeder hintanzuhalten.
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Eine zweite auch gebräuchliche Schnappvorrichtung besteht aus einer
mit der Aufzugsachse umlaufenden Stahlblechscheibe, aus der Kreisbogenschlitze und
radial anschließende Schlitze herausgeschnitten sind, so daß außerhalb der Bogenschlitze
bogenförmige Federzungen verbleiben. Aus dem anzutreilaen
den Zalinrade
sind radiale Schlitze aus-.geschnitten, in welche gegen das Zahnrad zu abgewinkelte
Zungenenden eingreifen. Beim Aufziehen der Blattfeder steigen die Zungenenden aus
den Schlitzen auf die Zahnradstirnfläche auf. Dadurch werden die Zungen bespannt,
um das Einschnappen ihrer angewinkelten Treibenden in jeden der darauffolgenden
Schlitze zu sichern. Nach dein Aufziehen der Blattfeder und dein Entriegeln des
Triebwerkes treiben die Treibstirnkanten der angewinkelten Treibenden das Zahnrad
im Ablaufsinne an, indem sie sich an eine der radialen Schlitzflächen anlegen.
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Beim Ausstanzen dieser gehärteten, also sehr harten Federzungenstahlblechscheibe
werden die Schneidwerlzzeuge außerordenlich stark beansprucht. @,#%erden die Schneidwerkzeuge
mit ihren stumpf gewordenen Schneiden trotzdem «-eiterbenützt, so brechen sie leicht;
denn sie können nicht dicker sein, als die schmalen Bogen- und Radialschlitze breit
sind. Beien Ausschneiden der Radialschlitze mit zti stumpf gewordenen Schneiden
bilden sich auch scharfe Treibrandgrate,welche beim Aufziehen der Blattfeder über
die zwischen den Radialschlitzen des Zahnrades stehengel)liebenen Stege hinwegschleifen
und mit der Zeit eine Ringnut einschürfen. Infolge der starken Federkraft der Bogenzungen
schleifen und runden solche Grate hauptsächlich die radialen Sperrkanten der Zahnradschlitze
ab. Auf die dann abgerundeten Sperrkanten steigen dieTreibstirnkanten der Bogenzangen
schließlich unter der Entspannungskraft der Feder auf, statt daß sie die Blattfederkraft
übertragen. Trotz des durch den hohen Schneidwerkzeugverbrauch bedingten hohen Preises
dieser Sperr- und Treibzungenscheiben bieten diese keine auf die Dauer sichere Gewähr
gegen Versagen des Triebwerks. Abgesehen davon, erschweren die beim fortgesetzten
Aufsteigen auf die Zahnradschlitzstege stark gespannt werdenden Bogenzungen infolge
der durch ihre Spannkraft erzeugten großen Reibung das Aufziehen der Blattfeder
außerordentlich. Das beim Aufziehen fortgesetzte Aufschnappen der angewinkelten
Zungenenden auf die Schlitzkanten erzeugt auch ein lautes Schnappgeräusch, das man
in Kauf nehmen muß.
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Es haften sowohl den mit Federklinken als auch den mit Bogentreibzungen
arbeitenden Sperr- und Treibkupphrngen für Blattfedern bei Spielzeugaufziehwerken
infolge Geräuscherzeugung, Erschwerung des Aufziehens der Blattfeder und vor allem
in bezug auf Unzuverlässigkeit der Treibwirkung nach langer Benutzung Fehler an,
deren Abstellung Gegenstand der neuen Sperr- und Treibkupplung ist. Dieselbe besteht
aus mit der Aufzugsachse umlaufenden Sperr- und Treibdaumen und aus einem vorzugsweise
an Kopfstiften des anzutreibenden Zahnrades radial zurAufzugsachse verschieblichen
Ring mit zwei einspringenden, zti einer Ringdiametralebene spiegeligen Anschlagnocken,
die beim Aufziehen der Blattfeder von den Treibdaumenrücken wechselweise radial
auswärts geschoben werden und deren diametraler Innenkantenabstand kleiner ist als
der Durchmesser des von den Außenkanten der Treibdaumen durchlaufenen Kreises. Innerhalb
dieses Kreises liegt immer mindestens einer der Anschlagnocken. Werden beim Nachgreifen
am Aufzugschlüssel die Treibdaumen durch die Entspannung der mehr oder minder aufgezogenen
Blattfeder rückwärts, d. h. meist linksherum gedreht, so findet die spätere Treibkante
eines, der Treibdaumen an einem der in den besagten Kreis eingetretenen Anschlagnocken
schon nach kurzer Rückdrehstrecke einen Anschlag.
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Die Anlaufflächen der Anschlagnocken können im Rahmen der Erfindung
irgendwie gestaltet sein, sofern sie nur wechselweise in diesen Treibdaunienaußenkreis
eintreten. Ebenso brauchen die Anschlagflächen der -Nocken im Rahmen der Erfindung
nicht unbedingt radial zur Ringrnittelachse oder zur Aufzugsachse zu verlaufen;
vielmehr könnten sie auch sonstwie angeordnet und geformt sein, sofern sie nur die
Aufgabe des Abfangens der späteren Treibflächen der Treibdaumen erfüllen. Zur Erzielung
eines geräuschlosen Antriebes der Ringnocken und insbesondere eines geräuschlosen
Abfangens der Treibdaumentreibflächen durch die Abfangflächen der 1Tocken ist eine
Ausführungsform bevorzugt, bei welcher sowohl die Abfangflächen der Anschlagnocken
als auch die von diesen abzufangenden Treibflächen der Treibdaumen zur Aufzugsachse
radial, die Anlaufflächen der Anschlagnocken zu deren Abfangflächen rechtwinklig
angeordnet sind und der Treibdaumenrücken mit einer großen, ebenen Fläche auf die
am weitesten einwärts gerückte Nockenanlauffläche auftrifft.
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Auf der Zeichnung sind in den Abb. i bis d. verschiedene kennzeichnende
Stellungen dieser bevorzugten Sperr- und Treibkupplung in Seitenansicht auf das
anzutreibende Zahnrad veranschaulicht.
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Abb. 5 zeigt eine vom Schnitt A-B der Abb. 6 aus gesehene Seitenansicht
samt der Blattfeder, und Abb. 6 läßt ini Schnitt nach C-D der Abb. 5 die axiale
Aufeinanderfolge der Teile der Sperr- und Treibkupplung erkennen.
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Mit Bezug auf Abb. 6 ist a die vordere und b die hintere Triebwerksplatine.
Die Aufzugsachse c ist mit einem hinteren Rundzapfen
d in
einem Rundloch f der Platine b und mit ihrem Vierkantteil in einem
Rundloch g der Platte a gelagert. Hinter der Platine a ist auf die Aufzugsachse
c eine Muffe h aufgesteckt. Der Schaft i eines Hakens k (Abb. 5) ist durch
die Muffe h und die Aufzugsachse c hindurchgesteckt und verhindert eine axiale Muffenverschiebung.
Die Platinen a, b werden durch einen Abstandsbolzen m in festem Abstand voneinander
gehalten. An diesen Bolzen ist das äußere Ende der Blattfeder it fest-gelegt,
deren inneres Ende mit einem nicht dargestellten Schlitzloch über den Haken k gesteckt
und an den Hakenschaft i angehängt ist, o ist das anzutreibende Stirnzahnrad, das
mit einem Rundloch p auf dem abgesetzten Zapfen q einer Muffe r lose
drehbar ist. Diese ist mit ihrem Rundloch unverschieblich und undrehbar auf das
Vierkant der Aufzugsachse aufgetrieben.
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Auf der Aufzugsachse sitzt mit einem Vierkantloch undrehbar und zwischen
den Muffen h und q, r unverschieblich eine Scheibe, welche erfindungsgemäß
in drei Treibdaumen s, t, zt ausläuft. In dem Zahnrade o festsitzende Kopfstifte
v führen nach der Erfindung die zueinander parallelen Randgabeln w eines Sperr-
und Kupplungsringes x, in welchen erfindungsgemäß Sperr- und Anschlagnocken y einspringen.
Die Außenflächen z der Treibdaumen bewegen sich auf einem Kreise 3 (Abb. 3). Der
Erfindung gemäß ist der Abstand q. `zwischen den Nockeninnenkanten 5, die in einer
durch die Achsen der Aufzugsachse c und des Ringes x gehenden Diametralebene liegen,
kleiner als der Durchmesser des Kreises 3. Die Nocken y sind in dem Abstand q. spiegelig
zu dieser Diametralebene, und zwar liegen die Abfangkanten 6 in dieser und die Anlaufkanten
7 rechtwinkelig zu derselben. Die Treibflächen 8 der Treibdaumen liegen in zur Aufzugsachsenmitte
radialen Ebenen, während die Treibdaumenrücken q große, ebene Flächen bilden, mit
denen sie auf die am weitesten einwärts gerückte Nockenanlauffläche 7 platt auftreffen.
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Es ergibt sich folgende Wirkungsweise: Beim Aufziehen der Blattfeder
oder einer Runddrahtfeder werden die Treibdaumen s, t, u im Sinne des Pfeiles
1o rechtsherum mitgenommen. Von der Stellung nach Abb. i ausgehend, bei welcher
der Ring x am weitesten nach rechts verschoben ist, erfolgt dessen Verschiebung
nach links durch den Treibdaumen s, bis dieser die Nockenanlauffläche 7 verläßt
(Abb. 2) . Im Augenblick der Freigabe der Anlauffläche 7 hat sich die Rückfläche
9 des Treibdaumens t bereits an die Anlauffläche 7 des rechten Nockens geräuschlos
angelegt, üm diesen nach rechts in die Stellung nach Abb. i zu verschieben. Verläßt
der Treibdaumen t die rechte Nockenkante 5, so hat sich der Treibdaumen u mit seiner
ebenen Rückfläche 9 an die Anlauffläche 7 des linken Nockens angelegt, um diesen
wieder in die Stellung nach Abb. a zu schieben.
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Es findet also während der Rechtsdrehung der Aufzugsachse ein Hinundherschieben
des Abfang- und Kupplungsringes x statt, wobei mindestens eine der Abfangflächen
6 der Nocken in den Kreis 3 eingetreten ist. Nach Abb. i ist die linke Abfangkante
6 völlig in diesen Kreis eingetreten, und die rechte Abfangkante völlig aus diesem
Kreise ausgetreten. Die linke Abfangfläche bietet der beim Nachgreifen am Aufzugsschlüssel
unter der Entspannung der Blattfeder n sich im Sinne des Pfeiles i i zurückdrehenden
Treibfläche 8 des Tieibdaumens t die größte Fläche dar. Ebenso trifft beim Loslassen
des Schlüssels nach Abb. z der Treibdaumen u auf die ganze rechte Anschlagfläche
6 auf. Nach den Abb. i und z ist nur eine der Anschlagflächen in den Treibdaumenaußenkreis
3 eingetreten. Bei der Mittelstellung des Ringes x nach Abb. 3 sind dessen beide
Anschlagnocken in den Kreis 3 hineingetreten. In dieser Stellung fängt z. B. die
linke Anschlagfläche einen kürzeren Teil der Treibfläche 8 des Daumens s ab. Aus
Abb. q. ist diese Stellung ersichtlich.
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Da das Loslassen des Aufzugsschlüssels nicht plötzlich erfolgt, sondern
die ihn drehenden Finger zuerst dem Entspannungsbestreben der Blattfeder allmählich
nachgeben, erfolgt das Auftreffen der Treibkante 8 des Treibdaumens t auf die linke
Abfangfläche 6 nicht mit einem Schlaggeräusch, sondern sanft und geräuschlos.
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Die zum Vergleich mit den eingangs geschilderten, bekannten Sperr-
und Treibkupplungen für Blatttreibfedern erreichten Vorteile nach der Erfindung
sind neu und grundsätzlicher Art, nämlich es ist zur Wirksammachung der Sperr- und
Treibkupplung keine Feder mehr erforderlich und folglich auch kein Erlahmen oder
Brechen einer solchen zu befürchten. Das Aufziehen unter Ausrückung der Kupplung
und die Umstellung auf Antrieb des Zahnräderwerkes geht geräuschlos vor sich.
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Die Treibdaumen und die Anschlagnocken nützen sich nicht rasch ab,
weil der Bewegungswiderstand des Nockenbildungsringes nicht durch eine ihn belastende
Feder gesteigert wird und an sich zur Überwindung nur der Reibung der Führungsgabeln
w an den Führungsstiften v verschwindend gering ist. Zum Ausstanzen des Nockenbildungsringes
x und ebenso der Treibklauenscheibe sind keine empfindlichen Schneidwerkzeuge erforderlich,
und es findet kein kostspieliger, rascher Schneidwerkzeugverschleiß statt, zumal
der
Ring x und ebenso die Treibnocken, von denen keine Selbstfederung mehr verlangt
wird, aus gewöhnlichem Schwarzblech ausgestanzt werden können; ja es genügen wegen
der geringen Abnutzungsbeanspruchung auch sonstige Werkstoffe, wie Zelluloid, Kunst,
Korn oder Kunstharzmasse. Schließlich lassen sich der Anschlagnockenring und die
Treibdaumennuß auch aus solchen Stoffen warm pressen oder warm spritzen, so daß
ein Ausstanzen überhaupt entfällt. Aus Hartholz, Hartpappe oder Hartgummiersatz
lassen sich die Teile ohne merklichen Werkzeugverschleiß leicht ausstanzen.
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Die neue Kupplung läßt sich auch zum Aufziehen von schraubenförmigen
Federn mit radialem Spannarm für Spielzeugfedertriebwerke benutzen, der in einen
der Treibdaumen koaxial eingreifen müßte.