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Federmotor Die Erfindung bezieht sich auf Federmotoren mit einer Stahldrahtfeder,
etwa aus Klaviersaitendraht, als Triebquelle, wie sie allgemein unter der Bezeichnung
Uhrwerksmotoren bekannt sind.
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An sich ist die Verwendung von zu einem Wendel aufgewickelten Federdrähten
in primitiver Ausführung als Kraftquelle für den Antrieb von Spielzeug od. dgl.
bekannt. Bei diesen Ausführungen ist das eine Ende des Federdrahtes mit einem Antriebsrad
oder unmittelbar mit dem anzutreibenden Glied, das gleichachsig zu der Wickelfeder
drehbar gelagert ist, verbunden.
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Das andere Federende kann von Hand um die Federachse herumgezogen
werden und ist mit einer Klinke od. dgl. Sperrzahn versehen, um einen Rücklauf der
Feder zu verhindern. Die Feder ist hierbei im Verhältnis zu dem Wickeldurchmesser
ziemlich lang, und wenn das Antriebsende festgehalten und das Aufzugsende verdreht
wird, wird die Drehspannung von den Federwicklungen aufgenommen und gespeichert,
bis mit der Freigabe der Antriebssperre die aufgespeicherte Energie an das Antriebsrad
abgegeben und dieses verdreht wird.
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Die Anwendbarkeit dieser Federmotoren ist wegen des Verhältnisses
der Länge zum Durchmesser, insbesondere aber auch wegen der erheblichen Seitendrücke,
die sich aus der Änderung in der Länge der Feder und der Spannung beim Aufwickeln
oder Abwickeln ergeben, sehr gering.
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Weiter nimmt beim Aufwickeln der Feder deren Länge unter Verringerung
des Wickeldurchmessers zu,
| wobei aber, atci> zs@ven3,@ ; Adrehn@gen |
gemacht werden können., da in der Federwegen der Steigung des Schraubenganges eine
unausgeglichene Kraft auftritt die zu einer. sinusiörmigej>$ewe ng mit ausgeprägten
l#notenp@en =@fifrt,twobedie Feder beim weiteren Aufziehen eine rohe elliptische
Form oder mehrere dieser Formen annimmt und leim' Entspanüen viel ihrer Energie
an das Zurückführen der elliptischen Form verliert und.nur wen*'
der
Speicherenergie
für die axiale Drehjng abgibt.
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Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, diese vorgenannten Mängel
zu beseitigen oder erheblich herabzumindern, wodurch es möglich wird, eine einfache
Wickelfeder als Kraftquelle für den Antrieb der verschiedensten Mechanismen zu verwenden.
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Hierzu sind nach der Erfindung bei einem Federmotor mit einem Federdrahtwendel
als Antriebsquelle, dessen Enden verankert sind und "der um seine Achse zur Aufspeicherung
von Energie aufwickelbar ist, so daß der Wendel nach seiner Freigabe eines der Ankerglieder
um die Federachse in eine DrehbWegung. versetzt wird, Mittel vorgesehen, um den,-
Ankergliedern beim Aufwickeln und Abwickeln der Feder eine bestimmte Axialverschiebung
zu erteilen, .die in fester Beziehung zu der Änderung des Wickeldurchmessers der
Feder- steht, so daß also die axiale Länge der Feder sich mit ihrer Wickelbewegung
ändert.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert,
die Ausführungsformen zur Verwendung als Spielzeugfederwerke wiedergibt. Es zeigt
Fig. i eine Seitenansicht eines Spielzeugfahrwerkes mit teilweise abgebrochener
Rahmenplatte, um den Federmotor freizulegen, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II,11
der Fig. i, Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene der Motorachse bei ungespannter Feder;
Fig. 4 die Stellung der Teile bei voll gespannter Feder.
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Bei der Ausführung,, nach Fig. i bis 4 ist das Federwerk in einem
Kastenrahmen i eines Spielzeugs untergebracht, das mit Laufrädern 2 versehen ist,
die von dem Federmotor über eine Kette von Zwischenrädern 3 und ein Kegelrad 4 angetrieben
sind, das mit einem Kegelrad 5 im Eingriff steht. Das Kegelrad 5 sitzt an dem Kopf
6 eines Schraubbolzens 7, der in die Gewindebohrung 8 einer gleichachsigen Trommel
9 eingeschraubt ist. Die Trommel 9 trägt an dem dem Kegelrad 5 abgekehrten Ende
ein Sperrad io, dessen Sperrzähne ii mit einer langen Sperrklappe 12 zusammenarbeiten.
Die Klappe 12 kann aus der Ebene einer der Seitenwände des Rahmens i abgebogen sein
oder nach Fig, i aus einer langen ,Klappe 12 bestehen, die auf einer Tragstange
z3 aufgeschoben ist. Die Tragstange 13 liegt achsparallel zur Trommelachse und ist
an einer der -Seitenwände des Gehäuses i gelagert, wobei die. Sperrklappe 12 frei
durch eine Durchbrechung 14 der. Seitenwand schwingen kann und durch eine Feder
1s gegen die Zähne ii des Sperrrades io gedrückt wird.
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D, -r Schraubbolzen 7 hat einen Mantel f, der auf der Trommel 9 gleitet
und als Kern für eine Wickelfed2r 17 dient, wenn. diese in der gespannten Lage (Feg.
4) sich befindet, wobei jeder Spalt zwischen der Tt'oPMel 9 ,lind .'dem Mantel 7'
vermieden und eine ,$lei@hmäßige Unterlage für die Feder erhalten wird.
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Die Enden der Feder 17 sind an den Köpfen 6 bzw. ;v-des ,Schtaubbolzens,7
bzw. der Trommel 9 befestigt, und die Steigung des Gewindes zwischen dem Bolzen
7 und der Bohrung 8 der Trommel 9 entspricht der-Iftigen der Feder 17, wobei die
Steigung der Feder über den ganzen Arbeitsbereich gleichgehalten ist. 1*'-Feder
kann somit nicht aus der zylindrischen F , etwa in eine elliptische oder
sonst eine nichtzylindrische Form, abgebogen werden oder sich axial v«ziehen, so
daß zwischen den einzelnen Wicklungen der Abstand vergrößert wird. Somit wird ein
Verlust an Arbeitsvermögen infolge dieser Verformungen oder Seitenverschiebungen
beim Ablauf der Feder vermieden.
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Der $chraubbolzen 7 und die Trommel 9 sind von einer Mittelachse oder
Stange 16 aufgenommen, die einen runden Teil für die Führung des Schraubbolzens
7 und einen Vierkant oder sonst vierzylindrischen Teil 16' fürdie Abschlußscheibe
derTrommel9 hit,, auf dem diese gleiten kann. Die Stange 16 ist in Lagern 22 des
Rahmens i gehalten und hat einen Aufzugsvierkant 18 zum Aufziehen der Feder.
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Die Abmessungen der Feder 17 sind so gewählt, daß sie in entspanntem
Zustand (Fig. 3) gerade zwischen die beiden Kopfscheiben 6 und io paßt, wenn diese
durch gegenseitige Verdrehung der sie aufnehmenden Teile 7 und 9 in der engsten
Abstandsstellung sich befinden. Wenn jetzt der Schraubbolzen 7 oder das erste Antriebsrad
des Kopfes 6 an einer Drehung gehindert wird, beispielsweise durch Festhalten der
Laufräder 2, und die Welle 16 gedreht wird, so wird die Feder 17 aufgewickelt und
nimmt dabei an Länge zu. Gleichzeitig wird aber durch das Abschrauben der Trommel
9 von dem Schraubbolzen 7 das Sperrad io auf der Welle 16' verschoben.
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Die Feder wird durch das Verdrehen des Sperrades io und der dieses
tragenden Trommel 9 um die erforderliche Zahl von Umdrehungen aufgezogen, und am
Ende der Aufzugsbewegung hat das Sperrad io sich auf dem Vierkantteil16' bis zur
Endstellung verschoben (Fig.4), wobei die Feder immer noch den Raum zwischen den
Teilen 6 und io ausfüllt.
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Die jetzt in Wirkung tretende Klinke 12 verhindert den Rücklauf der
Feder, und bei Freigabe des Kopfes 6 oder des ersten Übertragungsrades beginnt die
Feder sich zu entspannen und treibt das Getriebe 3 an. Da hierbei das Sperrad io
festgehalten ist, schraubt sich die Trommel 9 wieder auf den Schraubbolzen 7 auf,
so daß das Sperrad io der sich verkürzenden Feder wieder folgt, bis der ursprüngliche
Ruhezustand wieder erreicht ist.
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Da mit dem Aufziehen -der Feder die Trommel 9 von dem Bolzen_7 losgeschraubt
wird, wird zweckmäßig eine den Federaufzug begrenzende Sperre vorgesehen, die etwa
aus einem Anlagefinger i9 auf der Außenseite des Sperrades 9 bestehen kann und so
angeordnet ist, daß sie bei der vorletzten Aufzugsumdrehung noch an einem Gegenanschlag
2o des Rahmens vorbeigeht, am Ende der letzten Umdrehung aber an diesem zur Anlage
kommt und damit die weitere Aufzugsbewegung verhindert.
Der Schraubbolzen
7 ist gegen axiale Verschiebung auf der Welle durch Anlage seines inneren Endes
an dem Vierkant 16' der Welle 16 und durch eine Nabe 21 am anderen Ende gesichert,
die sich gegen ein Rahmenblech i' legt. Gegebenenfalls kann an dieser Seite ein
Drucklager vorgesehen sein, wenn der Motor für hochwertige Spielzeuge oder für größere
Arbeitsleistungen bestimmt ist. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist für billiges
Spielzeug od. dgl. gedacht. Auch kann eine Mehrfachfeder an. Stelle des einen Federdrahtes
genommen werden.
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Zweckmäßig ist die Trommel g mit einem über die Gewindebohrung vorstehenden
Rand g' versehen, der sich bei entspannter Feder gegen die Innenseite des Flansches
6 legt (Fig. 3). Auch wird beim Zusammenbau des Motors die Feder vorteilhaft etwas
vorgespannt, so daß vor dem Aufziehen des Motors bereits eine wirksame Federkraft
gespeichert ist.