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Federwerk-Aufzugsachse, insbesondere für Spielzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Federwerk-Aufzugsachse, welche mit einem Einhängeglied für
die Feder, einer Sperrscheibe, einem Sperrzahnrad und einem liehrkantsteckteil für
den Aufzugsschlüssel versehen ist. Es handelt sich vornehmlich um eine Aufzugsachse
für Laufwerke von Spielzeugen.
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Erfahrungsgemäß werden Spielzeuge in den meisten Fällen dadurch unbrauchbar,
daß durch die baldige Abnutzung der Vierkantanordnung und das dadurch bewirkte vergrößerte
Luftspiel in der Lagerung die Zähne des Federlaufwerks schadhaft werden oder daß
dessen Feder bricht. Solcher Bruchschaden ist bisher in der Regel darauf zurückzuführen,
daß die Feder an einem U-förmigen, einseitig auf der Aufzugsachse sitzenden Bügel
eingehängt ist. Die Feder legt sich, wenn sie beim Aufziehen zusammengewunden wird,
einerseits über den Steg des U-Bügels, andererseits über die untere Kante der vierkantigen
Aufzugsachse. Die nachteilige Folge davon ist zum einen, daß die Feder außermittig
zur Achse aufgewickelt wird, zum anderen, daß sie keinen gleichmäßig bogenförmigen
Verlauf nimmt, sondern ungefähr dreieckförmig aufgewunden wird. An den Ecken dieses
Dreieckverlaufs, welche durch die Kanten des Bügelstegs und durch die Kante der
Achse gekennzeichnet sind, bilden sich daher knickartig ausgebeulte Stellen. Diese
Knickstellen treten nicht nur im Bereich der Glühzone, sondern auch am ungeglühten
Teil der Feder auf. Sie sind die Stellen, an welchen die Feder bevorzugt bricht,
weil dort die Feder beim Aufziehen unter einem zu kleinen Krümmungsradius gebogen
wird, sich also bei öfterem Aufzug Ermüdungserscheinungen einstellen.
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Die Nachteile der geschilderten, unter scharfem Winkel erfolgenden
Abbiegung hat man schon dadurch zu vermeiden versucht, daß man einen langen, ausgeglühten
Federstumpf
wählte. Abgesehen davon, daß auf diese Weise die geschilderten, schädlichen Knickstellen
nicht vermieden, allenfalls ein wenig gemindert werden können, hat dieser Vorschlag
den Nachteil, daß ein erheblicher Teil der Feder für die Federwirkung verlorengeht,
die Leistung des Federwerks mithin entsprechend vermindert wird. Es wird auch durch
das lange, ausgeglühte Federende der meist sehr knappe Ausdehnungsraum der Feder
wesentlich verringert, wodurch die Federleistung und die Gangzeit des Werks weiterhin
herabgesetzt werden. Diese Nachteile wirken sich in erhöhtem Maße bei starken, zugkräftigen,
harten Federn und namentlich bei den neuzeitlichen, in ihrem Innenraum sehr beschränkten,
mechanischen Hochleistungsspielzeugen aus.
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Bisher besteht außerdem bei Federwerken die Gefahr, daß die Feder
zerstört wird, wenn beim Aufziehen der Feder unsachgemäß vorgegangen, d. h. in falscher
Richtung gedreht wird. Dies geschieht namentlich bei Purzelfiguren leicht, deren
Federwerk durch Drehen der Gliedmaßen aufgezogen wird, und bei Spielzeugen, bei
welchen der Aufzug der Feder über die Laufräder mittels Bodenreibung erfolgt. Es
ist deshalb bei solchen Spielzeugen das einzuhängende Federende mittels einer doppelten
Umbiegung in den Mitnehmerbügel eingehängt worden. Dabei ergeben sich aber die gleichen
Nachteile wie bei langem, ausgeglühtem Federstumpf, nämlich Minderung der Federleistung
und des Federausdehnungsraums.
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Schließlich besteht bei den bisher gebräuchlichen Federwerken noch
der Mißstand, daß die vierkantigen Aufzugsachsen das Loch der auf ihnen sitzenden
Sperrscheibe nach etwas kräftigem Aufzug und des Sperrzahnrads nach verhältnismäßig
kurzer Gebrauchsdauer aufreiben. Das Vierkantloch der Sperrscheibe und das Zahnradloch
werden plötzlich oder allmählich schadhaft, denn diese Teile sind verhältnismäßig
dünn, vermögen also der Ausreibewirkung der Kanten der Achse keinen genügenden Widerstand
zu bieten. Es unterliegt aber auch die Vierkantachse selbst starker Abnutzung bzw.
Abrundung, je scharfkantiger solche verwendet wird. Diese Schäden und außerdem folgende
Nachteile zeigen sich vornehmlich bei raumbeengten, kleinen Hochleistungswerken
in der Massenfertigung mit gestanzten Zahnrädern bei feinem Zahnungsmodul. Infolge
der Abnutzung der Vierkantachse in den Lagerlöchern und dieser selbst stellen sich
meist nach einer Benutzungszeit, nach der das Spielzeug sonst noch voll intakt ist,
große Ausweitungen und Überdrehungen ein und beeinträchtigen zumindest die einwandfreie
Zahnräderabwälzung. Häufig werden die schwachen Triebzähne durchgesägt oder die
Zähne des Sperrzahnrads umgeknickt. Dies tritt erfahrungsgemäß besonders stark bei
gestanzten, etwas schlagenden Zahnrädern auf. Es maßten ferner bislang, insbesondere
wenn starke Federn zum Einsatz kommen, um brauchbare Laufwerke herzustellen, Zahnräder
mit grobem, weniger wirkungsvollem Modul oder mehrere, kostspielige Zwischenzahnräder
mit Trieb, soweit der Raum oder die Drehrichtung dies überhaupt zuläßt, oder teure,
gefräste Stahltriebe bzw. -räder eingebaut werden. Dadurch wird aber die beabsichtigte
Wirkung des Spielzeugs verringert, ja, meist nicht erreicht, da die Bauweise dies
nicht zuläßt. Außerdem wird das Spielzeug verteuert.
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Die Erfindung ist auf die Behebung all dieser Mißstände gerichtet.
Es hat sich gezeigt, daß die Aufgabe in zuverlässiger Weise und mit einfachen Mitteln
lösbar ist, wenn der Grundgedanke der Erfindung verwirklicht wird, der dahin geht,
ein Einhängeglied zu benutzen, welches eine gleichmäßige, knicklose und zur Achsmitte
konzentrische Rufwindung der Feder ermöglicht, indem es dieser an wenigstens vier
ausreichend weit voneinander entfernten Stellen eine Auflage bietet. Ein solches
Einhängeglied kann derart ausgebildet sein, daß ein rechteckiger Mitnehmer Verwendung
findet, der von der Aufzugsachse mittig durchsetzt und mit breiten Auflagestegen
für die Feder versehen ist. Es handelt sich also um einen doppel-U-förmigen Bügel,
dessen beide Tragstege sich gegenüberliegend auf zwei Seiten der Aufzugsachse befinden
und gewährleisten, daß die Mitte der Federspirale mit der Mitte der Aufzugsachse
zusammenfällt. Die Tragstege, welche von geeigneter Breite sind, können in Richtung
des Federverlaufs gewölbt gestaltet sein. Der Mitnehmer ist als Stanz-bzw. Biegeteil
erzeugbar, beispielsweise derart, daß ein U-förmiger Bügel an seinen beiden Schenkelenden
nach innen abgewinkelt wird, so daß ein zweiter Steg entsteht welcher parallel zum
Verbindungssteg der Schenkel verläuft, durch welche mittig die Aufzugsachse hindurchgesteckt
ist.
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In Weiterentwicklung der Erfindung kann die Aufzugsachse im Bereich
des Mitnehmers mit längs gerichteten Aasquetschungen versehen werden, welche als
zwei zusätzliche, gegenüberliegende Auflagestege für die Feder wirken. In diesem
Fall findet die Feder also an sechs Stellen eine Auflage. Es ist also in erhöhtem
Maße gewährleistet, daß die Feder einen gleichmäßig bogenförmigen, somit knicklosen
Windungsverlauf nimmt. Dieser ist infolge der sechsfachen Auflage schon beim geglühten
Federstumpf gegeben, mithin erst recht beim angeglühten Teil der Feder gesichert.
Es ist daher in einfacher Weise das angestrebte Ziel der Vermeidung von Federbruchschaden
durch Verhinderung von Knickstellen erreicht.
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Besonders vorteilhaft ist es, die von der Achse durchsetzten Löcher
der Seitenwände des Mitnehmers mit radialen Einschnitten zu versehen, welche auf
die Aasquetschungen der Achse passen. Auf diese Weise ist der Mitnehmer fest und
undrehbar auf der Achse rasch und einfach festzulegen. Damit der Mitnehmer auch
in Achsrichtung unverrückbar auf der Aufzugsachse festsitzt, empfiehlt es sich,
jeder Aasquetschung einen schulterartigen Absatz zu geben, gegen welchen sich der
Mitnehmer zu seiner Lagesicherung in Längsrichtung mit einer seiner Seitenwände
abstützt. In Gegenrichtung wird die Lagesicherung des Mitnehmers durch das Sperrzahnrad
bzw. die dieses festlegenden Mittel übernommen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung überragen die Aasquetschungen
der Aufzugsachse auf der Sperrseite den Mitnehmer derart, daß sie in die Sperrscheibe
eingreifen, welche mit an ihr Aufsteckloch anschließenden, entsprechenden radialen
Einschnitten
versehen ist. Diese Ausbildung bringt den wichtigen
Fortschritt, daß die Gefahr des Ausreibens und Ausschlagens des Sperrscheibenlochs
ebenso zuverlässig hintangehalten ist wie die Gefahr einer Abrundung der Aufzugsachse.
Die radial abstehenden Ausquetschungen der Aufzugsachse greifen in die Sperrscheibe
so tief ein, daß die zum Ausreiben notwendige Materialverdrängung unmöglich ist.
Da die Ausquetschungen die Einschnitte der Sperrscheibe ausfüllen, so kann sich
eine irgendwie geartete Lockerung der Scheibe gegenüber der Achse nicht mehr ereignen.
Versuche haben ergeben, daß bei Anwendung übermäßiger Gewalt die Achsen an der Aufsteckstelle
des Schlüssels abgedreht werden, bevor die Sperrscheibe oder die ausgequetschten
Achsstege nachgeben.
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Vorzugsweise werden die Ausquetschungen der Aufzugsachse so lang gemacht,
daß sie die Sperrscheibe durchgreifen und in eine tellerartige Einbuchtung des Sperrzahnrads
einragen. Dies bringt den Vorteil, daß ohne Toleranzvorschriften gearbeitet werden
kann und das Sperrzahnrad satt an der Sperrscheibe zur Anlage kommt, wenngleich
die Ausquetschungen die letztere durchsetzen.
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Die undrehbare und auch in Längsrichtung unverrückbare Festlegung
des Mitnehmers kann aber auch derart geschehen, daß an die Ausquetschungen der Aufzugsachse
nach dem Aufbringen des Mitnehmers nachträglich zusätzliche Haltenasen angequetscht
werden. Diese an der Innenseite der Seitenwände des Mitnehmers sich anlegenden Nasen
hindern den Mitnehmer an einer Verschiebung in Achsrichtung. Ein weiterer Vorzug
liegt darin, daß sie eine Erhöhung der Quetschstege bedingen. Dies ist wegen möglichst
kreisförmiger Aufwicklung der Feder besonders vorteilhaft.
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Der Mitnehmer kann, wie bereits erwähnt, als Stanz- und Biegeteil
aus Blech gefertigt sein. Es ist aber auch möglich, ihn im Wege des Gießens, vornehmlich
des Spritzgießens, oder aus gestanzten, mit Schlitzlöchern versehenen, aufgezogenen
Scheiben herzustellen. In diesen Fällen empfiehlt es sich, den Erfindungsgedanken
derart zu verwirklichen, daß das Einhängeglied als walzenförmiger Mitnehmer mit
Einrastungen für die Feder und einer Einlagerung für den Federhals gestaltet ist.
Dabei kann der weitere, wichtige Fortschritt erzielt werden, daß die Feder auch
dann gegen Bruch gesichert ist, wenn die Achse beim Aufziehen in falscher Richtung
gedreht wird. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß die Feder z. B. mit einem T-förmigen
oder anderen, als Anschlag dienenden Endteil versehen, während die Mitnehmerwalze
einen Ausschnitt und eine Umfangsnut erhält. Die Feder wird dann beim Aufziehen
dadurch mitgenommen, daß sie sich mit dem als Anschlag dienenden Endteil gegen die
durch die Ausnehmung oder zwei Aufwälzscheiben mit sektorähnlichem Ausschnitt, die
mit einem Zwischenstück für die Aufnahme des Federhalses auf der Achse befestigt
sind, und die Umfangsnut gebildeten Anschläge abstützt. Bei gegensätzlicher Drehung
der Aufzugsachse wird dabei die Federeinhängung selbsttätig gelöst, indem die sich
drehende Mitnehmerwalze die Feder ausklinkt. Dabei ist besonders vorteilhaft, daß
die Feder sich bei richtiger Drehrichtung der Aufzugsachse stets selbsttätig einhängt.
Dies kann durch entsprechende Ausglühung vor dem Einbau oder durch vorherige Formung
des Federstumpfes verbessert werden.
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An Stelle der geschilderten Ausbildung kann auch eine Locheinhängung
treten, in welchem Fall die Feder mit einem Einhängeloch, vorzugsweise einem Längsschlitz,
und der walzenförmige Mitnehmer mit einem geeignet abgeschrägten Einhängenocken
versehen ist. In jedem Fall ergibt sich der weitere Vorteil eines außerordentlich
kurzen, geglühten Federstumpfes. Als Einhängung kann auch eine V-förmig umgebogene
Federeinhängung in einem gegen-V-förmigen Ausschnitt vorgesehen sein, die sich beim
Rückwärtsdrehen der Achse aushängt.
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Von nicht zu unterschätzender Bedeutung ist schließlich, daß zur Ausführung
der Erfindung nicht mehr von Vierkantmaterial für die Aufzugsachse ausgegangen zu
werden braucht. Die Achse wird mit Vorteil aus Rundmaterial erzeugt. Dies ist nicht
nur aus fertigungstechnischen Gründen angenehm; es macht auch von Vierkantungenauigkeiten
des Ausgangsmaterials unabhängig.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise in nicht größenrichtiger
Darstellung veranschaulicht. Fig. i zeigt die Ansicht eines Federwerkgesperres,
Fig. 2 einen Schnitt nach A-A der Fig: r, Fig. 3 bis 15 lassen die Einzelteile des
Gesperres in verschiedenen Ansichten erkennen, in Fig. 16 ist in mehrfacher Vergrößerung
eine Federeinhängung bisheriger Ausbildung dargestellt und in Fig. 17 die zugehörige
Feder entspannt gezeigt, Fig. 18 stellt eine Stirnansicht einer aus Rundmaterial
erfindungsgemäß gefertigten Aufzugsachse dar und Fig. i9 die Federeinhängung nach
der Erfindung, in Fig. 20 ist die zugehörige Feder entspannt gezeichnet. Fig. 21,
22 und 23 zeigen das Endteil einer sich selbst aus- und einhängenden Feder für einen
walzenförmigen Mitnehmer, welcher in Fig. 24 bis 28 in mehreren Ausführungsformen
dargestellt ist, in Fig. 29 ist die auf einen solchen Mitnehmer aufwikkelbare Feder
in entspanntem Zustand gezeichnet mit vorgebogener Rundung im nachgelassenen Zustand
oder in ausgeglühtem Zustand nach Aufzug sich bildender Rundung.
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Das Gesperre besteht beim gezeichneten Ausführungsbeispiel nach Fig.
Z bis 15 aus der Aufzugsachse i, dem Mitnehmer 2, der Sperrscheibe 3, dem Sperrzahnrad
4 und der Haltebuchse 5.
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Die Aufzugsachse ist aus Rundmaterial gefertigt. Sie besitzt ein Vierkantsteckteil6,
für den Aufzugsschlüssel. Sie ist mit zwei in Achsrichtung verlaufenden sich gegenüberliegenden
Ausquetschungen 7 und 8 versehen.
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Der Mitnehmer 2 ist bügelförmig gestaltet. Er ist mit seinen Seitenwänden
9 und io auf die Aufzugsachse aufgesteckt. Er greift dabei mittels der beiden an
seine Aufstecklöcher ii anschließenden, radialen Einschnitte 12 über die Ausquetschungen
7 und 8 der Aufzugsachse, ist also gegen Drehung gesichert. Wie namentlich Fig.
2 erkennen läßt, durchgreift die Aufzugsachse i mittig die Seitenwände 9 und io
des Mitnehmers,
so daß die Tragstege 13 und 14, auf welche sich
die Feder auflegt, sich in gleichem Abstand von der Achsmitte befinden. Der Tragsteg
14 ist durch Abbiegung der Seitenwände 9 und io gebildet. Beide Tragstege sind ziemlich
breit gehalten. Tunlicherweise sind die Tragstege 13 und 14 in Abweichung von der
zeichnerischen Darstellung etwas gewölbt ausgebildet.
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Zwecks Lagesicherung des Mitnehmers in Achsrichtung sind die Ausquetschungen
7 und 8 bei 15 schulterartig abgesetzt. Sinngemäß sind die radialen Einschnitte
12 in der Seitenwand 9 des Mitnehmers etwas kürzer gehalten als in der gegenüberliegenden
Wand io. Der Mitnehmer legt sich also mit seiner Seitenwand 9 gegen die Absätze
15 an. Er wird in Gegenrichtung durch die Sperrscheibe 3 und das Sperrzahnrad 4
gehalten.
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Die Festlegung des Sperrzahnrads 4 in seiner Gebrauchslage kann in
jeder geeigneten Weise erfolgen. Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel dient dazu
eine Buchse 5, die durch die Quetschnasen 16 in ihrer Stellung zusätzlich gesichert
ist. An Stelle einer solchen Buchse kann ein aufgezogener oder durch Quetschnasen
oder in sonstiger Weise gesicherter Haltering gemäß Fig. 14 und 15 treten. Jedes
dieser Haltemittel braucht nur ein Rundloch zu besitzen: Die Ausquetschungen 7 und
8 der Aufzugsachse ragen auf der Sperrseite über den Mitnehmer 2 vor und greifen
in die Sperrscheibe 3 ein, deren Rundloch 18 aus diesem Grund in geeignete radiale
Einschnitte i9 übergeht. Auf diese Weise ist nicht nur die Sperrscheibe undrehbar
auf der Achse festgelegt, sondern auch erreicht, daß das Aufsteckloch 18 dieser
Scheiben ebensowenig ausgerieben wie die Achse abgerundet werden kann. Es ist ein
lockerungsfreier Sitz der Sperrscheibe gewährleistet.
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Damit die ganze Sperrscheibe zuverlässig in ihrer ganzen Breite von
den Ausquetschungen erfaßt wird, aber auch damit bei deren Herstellung keine besondere
Fertigungsgenauigkeit vorgeschrieben werden muß, ist die Ausbildung zweckvoll so
getroffen, daß die Ausquetschungen der Aufzugsachse die Sperrscheibe durchsetzen
und etwas über diese vorstehen. Es ist deshalb das Sperrzahnrad 4 mit einer tellerartigen
Einbuchtung 2o versehen, innerhalb welcher die Ausquetschungen enden.
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An Stelle des oben erläuterten Mitnehmers 2 kann ein walzenförmiger
Mitnehmer gemäß Fig. 24 bis 28 treten. Dieser ist zweckvoll durch Gießen hergestellt,
z. B. spritzgegossen. Er besitzt eine sektorartige Ausnehmung 22, durch welche eine
Anschlagleiste 23 gebildet wird. Außerdem weist er eine mittige oder zwei äußere
Umfangsnuten 24 auf, welche an der Stelle der Ausnehmung 22 so tief sein können
wie diese, darin aber allmählich auslaufen. Die Umfangsnut erstreckt sich vorteilhaft
mindestens über ein Drittel des Walzenumfangs, kann aber bis zum Ausschnitt 22 anlaufen:
Einem solchen walzenförmigen Mitnehmer wird zweckvoll eine Feder 25 gemäß Fig. 21,
22 oder 23 zugeordnet, also eine Feder, deren Endteil durch seitliche Ausschnitte
oder ein Längsloch anschlagfähig gestaltet ist. Bei eingehängter Feder legt sich
der Hals 26 in die Umfangsnut ein, während sich die Federanschlagkanten 27 oder
28 gegen die durch die Nut unterbrochene Anschlagleiste 23 abstützen. Wenn die Achse
i beim Aufziehen der Feder 25 in Richtung des Pfeils X gedreht wird, so wird die
Feder aufgewickelt, da das Endteil 26, 27, 28 von der Anschlagleiste 23 mitgenommen
wird. Erfolgt jedoch eine gegensätzliche Drehung der Aufzugsachse i, so gleitet
der Mitnehmer unter der Feder durch, ohne daß diese einer schädlichen Spannung unterworfen
wird. Bei richtiger Drehung rastet aber die Feder mit ihren Randnasen 27 oder 28
stets selbsttätig in die Einhängung 22, 23 ein. Wie Fig. 28 erkennen läßt, kann
der Mitnehmer aus zwei gegebenenfalls gestanzten Scheiben und einem zwischen diesen
eingesetzten Zwischenstück gebildet sein. Die Scheiben besitzen die gleichen Ausschnitte
22 wie der Mitnehmer nach Fig. 24 bis 27, während das Zwischenstück umfänglich so
gestaltet ist, daß die Nut 24 entsteht.
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Der durch die Erfindung erzielte Fortschritt wird durch Betrachtung
der Fig. 16, 17, i9 bis 29 besonders deutlich. Eine Feder, welche auf einen einseitigen
Mitnehmer bisheriger Ausbildung (s. Fig. 16) aufgewunden wird, zeigt einen ungefähr
dreieckigen Windungsverlauf. Sie erhält eine Vielzahl von knickartigen Ausbeulungen
30, wie sie besonders deutlich in Fig. 17 zum Ausdruck kommen. Im Gegensatz dazu
wird eine Feder, welche um einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Mitnehmer nach
Fig. 5 bis 7 herumgewickelt wird, mittig zur Aufzugsachse aufgewunden. Ihr Verlauf
ist dabei gleichmäßig und bogenförmig. Bei ihr treten Ausbeulungen 31 nur noch in
verringertem Maße auf und nur noch im Bereiche der Glühzone, wo solche Ausbeulungen
unschädlich sind. Der ungeglühte Teil der Feder ist von schädlichen Ausbeulungen
verschont (s. Fig. 20). Dieses Ergebnis wird noch verbessert, wenn die Ausquetschungen
7 und 8 der Aufzugsachse so hoch gewählt werden, daß auch sie für die Feder als
Auflagestege wirken. Zweckvoll wird dies durch einen zweistufigen Quetschvorgang
erreicht, derart, daß an die Ausquetschungen 7 und 8 Erhöhungen 7" und 811
angequetscht werden. Diese zusätzlichen Ausquetschungen können, wie bereits eingangs
erwähnt, zugleich zur Lagesicherung des Mitnehmers in Achsrichtung, und zwar nach
beiden Seiten herangezogen werden.
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Bei Verwendung eines walzenförmigen Mitnehmers gemäß Fig. 24 bis 28
ist ein besonders gleichmäßiger, konzentrischer Verlauf der Federspirale erzielbar.
Wie Fig. 29 zeigt, treten in diesem Falle selbst in der Glühzone, wenn solche vorgesehen
ist, keine Ausbeulungen mehr auf.