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Elektromagnetischer Impulsmotor Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen
Impulsmotor mit einem Kontaktunterbrecher, wie er inbesondere für elektrische Trockenrasierapparate
u. dgl. verwendet wird. Das Ziel der Erfindung ist es, an einem derartigen Impulsmotor
vor allem die Rotoranordnung und den Aufbau der Rotorwelle zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung geschieht dies dadurch, daß die durch eine Bohrung
des Rotors hindurchlaufende Rotorwelle an dem einen Ende eine Bohrung und eine elliptische
Außenfläche hat, welche einen die Kontakte schließenden und öffnenden Nocken bildet,
und daß auf dieser Welle in bestimmter Winkellage zu dem genannten Nocken eine Rotoreinstellvorrichtung
vorgesehen ist, .während an dem anderen Ende der Welle ein Exzenter sowie Druckringe
sitzen, die den axialen Schub aufnehmen. Durch die geschilderte Ausbildung wird
die Herstellung der verschiedenen Teile wesentlich erleichtert und die Durchführung
des Zusammenbaus und die Einstellung der Teile von besonderen Fachkenntnissen unabhängig
gemacht, so daß sich die Herstellungskosten erheblich verringern. Indem ferner der
die Kontakte betätigende Nocken durch das Ende der Rotorwelle dargestellt wird,
lassen sich teuere Maschinenoperationen ausschalten und die Rotorwellen einheitlich
herstellen, so daß sie nebst den anderen, mit ihnen in Verbindung stehenden Teilen
bequem ausgewechselt werden können.
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Die Erfindung bezweckt den Zusammenbau des ganzen Rotors in einer
bestimmten tangentialen Lage zur Rotorwelle, damit die erforderliche Winkelbeziehung
zwischen den Polen des Rotors und der Hauptachse des die Kontakte betätigenden Nockens
innerhalb
der Gesamtanordnung des Motors in einfacher Weise zu
erreichen ist, ohne daß Spezialmeßwerkzeuge erforderlich sind, da der Rotor und
der die Kontakte betätigende Nocken so angeordnet werden, daß die Kontakte des Motors
zu den gewünschten Zeitpunkten bei der Drehung des Rotors geschlossen und unterbrochen
werden, um ein höchst wirksames Arbeiten des Motors zu sichern.
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Die Erfindung verwendet eine Rotoranordnung, bei welcher der Rotor
axial zur Welle einstellbar ist, derart, daß das axiale Spiel der Welle aufgenommen
und ausgeschaltet wird. Dies wird durch lösbare Anbringung eines Exzenters auf der
Rotorwelle erreicht, und zwar an einer Stelle, die, vom Rotor aus betrachtet, jenseits
des einen Wellenlagers liegt. Durch die Verwendung geeigneter, den Axialschub aufnehmender
Mittel, wie etwa zweier Distanzringe, die auf entgegengesetzten Seiten eines der
beiden Rotorwellenlager, und zwar zwischen Exzenter und Rotor vorgesehen sind, erreicht
die Einstellung des Rotors auf der Welle gegenüber dem Exzenter gerade die richtige
Einstellung der Welle des Rotors in ihren Lagern, so daß ein unnötiges axiales Endspiel
in den Lagern vermieden und die Voraussetzung für einen freien Lauf des Rotors auf
seiner Welle geschaffen wird. Dieses wesentliche Merkmal der Erfindung ermöglicht
auch eine bequeme und billige Herstellung der Rotorwelle, des Exzenters und des
Rotors und überdies ein Zusammenbauen und Justieren dieser Teile mit geringstem
Arbeitsaufwand.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Rotoraufbau, bei dem ein
Exzenter und ein Startrad lösbar und benachbart auf dem Ende der Rotorwelle angeordnet
sind, wobei der Exzenter sich vorzugsweise gegen einen Bund, welcher auf der Welle
vorgesehen ist, legt, und wobei sowohl der Exzenter als auch das Startrad vor ihrer
Einführung in den Motor schnell auf die Welle aufgeschoben werden können und dabei
in eine Lage zu bringen sind, in der sie auf der Welle gegen nachträgliche relative
Verschiebung gesichert sind. Die bequeme Handhabung der Welle erleichtert ihren
Einbau in die mit Abstand voneinander angeordneten Lager sowie in den zwischen den
Lagern befindlichen Rotor, indem ihr dem Startrad gegenüberliegendes Ende durch
die Lager und den Rotor hindurchgesteckt wird, um anschließend den Rotor auf der
Welle einzustellen unter Beseitigung des Endspiels infolge Zusammenwirkens des Rotors
und des Exzenters.
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Die Erfindung enthält noch weitere Merkmale, die sich aus dem Auf-
und Zusammenbau des Rotors und der Rotorwelle mit ihren Einzelteilen ergeben; diese
Merkmale sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
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Fig. I zeigt eine Stirnansicht auf die kontakttragende Seife eines
elektromagnetischen Impulsmotors; Fig. 2 ist ein bruchstückartiger Querschnitt durch
den oberen Teil des Motors nach Fig. I in einem gegenüber Fig. I vergrößerten Maßstab,
woraus der Rotoraufbau im Schnitt längs der Achse der Rotorwelle ersichtlich ist;
Fig.3 ist ein Querschnitt mit Abmessungen, die denen der Fig. I entsprechen, welcher
erkennen läßt, wie der Rotor in einer bestimmten tangentialen Lage auf der Rotorwelle
festgehalten wird; Fig. 4 zeigt die Rotorwelle und die auf ihr angeordneten Teile
mit Ausnahme des Rotors in perspektivischer, auseinandergezogener Darstellung; Fig.
5 ist eine Stirnansicht auf die mit Bezug auf die Darstellung in Fig. 4 gegenüberliegende
Seite des Startrades.
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Der Motor hat einen Statorrahmen I mit einer Feldwicklung 2. Der Stator
I ist von im wesentlichen U-förmiger Gestalt, wie aus Fig. I ersichtlich ist, wobei
die freien Enden der den U-förmigen Stator bildenden Schenkel die Statorpole darstellen.
Der Stator I ist zweckmäßig aus einzelnen Blechlamellen aus magnetisierbarem Metall
in an sich bekannter Weise aufgebaut. Die Ausbildung des in Fig. I dargestellten
Statorrahmens I ist bekannt. Der Motor wird hauptsächlich in die jetzt im Handel
üblichen Rasierapparate eingebaut. Die freien Enden oder Pole des Statorrahmens
i haben ein Paar Isolierplatten 3, 4, die an entgegengesetzten Stirnseiten desselben
in Abstand voneinander und in paralleler Anordnung mittels geeigneter Schrauben
5 befestigt sind.
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Die in Fig. i mit 6 bezeichnete Kontaktanordnung ist an der Isolierplatte
befestigt. Die Kontaktanordnung ist von üblicher Ausgestaltung; sie hat ein Paar
Kontaktarme, von denen jeder an seinem einen Ende einen Kontakt 8 trägt, während
von seinem anderen Ende ein federnder Arm 9 abgeht, der mit der Stützkonsole io
verbunden ist, die ihrerseits in entsprechender Weise durch Nieten od. dgl. an der
Isolierplatte 3 befestigt ist. Diese Kontaktanordnung ist im wesentlichen bekannt
und mit dem Stromkreis der Feldwicklung 2 in Reihe .geschaltet. Gleitplatten ii
aus geeignetem Isolierwerkstoff wirken mit dem kontaktsteuernden Nocken zusammen,
um die Berührung der Kontakte 8 in der gewünschten Weise zu unterbrechen. Der Kondensator
i2 ist parallel zu den Kontakten gelegt.
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Die Isolierplatten 3 und 4 sind mit in Richtung der Rotorachse fluchtend
angeordneten Lagern 13 vernietet.
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Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf den Aufbau und den Zusammenbau
der Rotorwelle mit dem Rotor, dem kontaktsteuernden Nocken, der exzentrischen Rolle
und dem Startrad sowie auf die Einstellung dieser Teile in ihrer Gesamtheit in den
Lagern 13. Dieser Aufbau wird nachstehend beschrieben.
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Die Rotorwelle 14 ist mit ihren Enden in den Lagern 13 geführt. Das
in Fig. 2 linke Ende der Welle 14 hat einen reduzierten Absatz 15 sowie weiter auswärts
einen kontaktsteuernden Nocken 16. Dieses Ende der Welle 14 einschließlich des Absatzes
15 und des Nockens 16 hat eine axiale Bohrung, welche sich vom Stirnende der Welle
nach einwärts erstreckt und mit 17 bezeichnet ist.
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Bei der Herstellung der Welle 14 erhält ein Stück Stangenmaterial
zunächst die Bohrung 17 und eine Eindrehung zur Herstellung des Abschnitts 15 der
Welle zwischen dem Nocken und dem Stirnende dieser Welle. Dann wird am Wellenende
der Nocken 16 gebildet, wobei mittels Preßstempeln die elliptische Gestalt des Nockens
geformt wird, indem das hohlzylindrische
metallische Material am
Wellenende in eine elliptische Gestalt übergeführt wird, welche in den Fig. I, 2
und 4 dargestellt ist. Diese Preßformung des Nockens kann nach einem Kaltpreßverfahren
erfolgen; sie erzeugt genau 'einen elliptischen Nocken für die erforderliche Betätigung
der Kontakte 8 in den gewünschten Zeitpunkten, was einen günstigen Betrieb des Motors
ergibt. Bei der Herstellung eines polygonalen oder elliptischen Nockens wird auch
die Bohrung 17 des Wellenendes in ihrer Gestalt verformt durch das Metall, welches
in den Hohlraum der Bohrung hineingepreßt wird, die Größe und Gestalt des Hohlraumes
verringert, wobei die Innenfläche der Bohrung eine im wesentlichen elliptische Form
annimmt in Übereinstimmung mit der elliptischen Gestalt der äußeren Oberfläche des
Nockens 16.
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Das entgegengesetzte Ende der Rotorwelle 14 ist mit einem reduzierten
zylindrischen Absatz 18 versehen, der in einen weiteren reduzierten und mit Gewinde
versehenen Absatz I9 übergeht. Der reduzierte Absatz 18 bildet einen Bund 2o.
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Der Exzenter 21 ist mit einer Bohrung 22 versehen, welche gleitend
über den Absatz 18 hinübergeschoben werden kann, bis sich das Ende des Exzenters
21 gegen den Bund 2o legt, wenn der Exzenter und die Welle I4 sich in Zusammenbaustellung
befinden. Das eine Ende der Bohrung in dem Exzenter ist verjüngt und mit Gewinde
versehen, womit der Exzenter auf den mit Gewinde versehenen Absatz I9 in der aus
Fig. 2 ersichtlichen Weise aufgeschraubt werden kann; wenn der Exzenter bis zum
festen Anschlag gegen den Bund aufgeschraubt ist, ist der Exzenter gegen Relativdrehung
gegenüber der Rotorwelle 14 während des Betriebes des Motors gesichert.
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Das Startrad 25 hat eine metallische scheibenförmige Einlage 26, die
mit einer Bohrung 27 versehen ist, mit der sie über den mit Gewinde versehenen Absatz
I9 der Welle 14 geschoben werden kann. Die Scheibe 26 ist in eine geeignete Gußmasse
28 eingebettet, welche den äußeren Überzug bildet und den Radaufbau derart vervollständigt,
daß auf der einen Seite eine kreisförmige Aussparung 29, konzentrisch zur Bohrung
27 in der Scheibe 26, vorhanden ist. Die mit der Aussparung 29 versehene Seite des
Startrades 25 hat an ihrem Rande eine Vielzahl von Vertiefungen mit Rippen 30, welche
denjenigen Teil bilden, der normalerweise nach der Außenseite des Rasierapparates
durch eine entsprechende Öffnung des Gehäuses hindurchragt, so daß für die Ingangsetzung
des Motors eine Handbetätigung des Startrades 25 ermöglicht wird. Die innere Fläche
der Umhüllung 28 des Startrades 25 enthält gemäß Fig. 4 eine annähernd elliptische,
der Scheibe 26 benachbarte Ausnehmung 31. Diese Ausnehmung ist so gestaltet, daß
sie das eine Ende des Exzenters 2I in einer von zwei einander gegenüberliegenden
Stellungen aufzunehmen vermag, wenn das Startrad mit dem Exzenter 2I auf den reduzierten
Absätzen 18 und I9 der Rotorwelle 14 zusammengebaut ist.
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Die Rolle 32 aus Isolierwerkstoff geeigneter Beschaffenheit hat eine
zentrale Öffnung zur Aufnahme des äußeren Umfanges des Exzenters 2I, um deren Aufbringung
und freie Drehung auf dem Exzenter in der in Fig. 2 gezeigten Stellung zu ermöglichen.
Der Abstands- und Druckring 33 ist auf der Welle 14 benachbart zum Exzenter 21 angeordnet;
er ist größer als der Exzenter 21 und stützt die auf dem Exzenter 21 befindliche
Rolle 32, wenn die Motorwelle in den Motor eingebracht wird, infolge seiner Einfügung
zwischen dem Exzenter 2I und der Außenseite des rechten Lagers 13 gemäß Fig. 2,
welches in der Platte 4 untergebracht ist. Dieser Distanzring 33 bezweckt auch die
Beseitigung der Abnutzung bei axialen Verschiebungen der Welle 14 in ihren Lagern
I3.
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Der Distanzring 34 ist auf dem Exzenter 2I zwischen der Rolle 32 und
dem Startrad 25 angeordnet, um die Abnutzung bei Drehung der Rolle 32 auf dem Exzenter
21 zu beseitigen. Die Fixiermutter 35 wird auf den reduzierten und mit Gewinde versehenen
Absatz I9 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise aufgeschraubt. Die Mutter 35 ragt
in die Öffnung 29 des Startrades 25 hinein und legt sich gegen die Scheibe 26, so
daß diese fest gegen das eine Stirnende des Exzenters 21 gedrückt wird, das sich
dann fest gegen den Bund 2o anlehnt. Wenn die Mutter 35 fest angezogen ist, um das
Startrad 25 gegen die Stirnseite des Nockens 21 abzustützen, dann sind der Nocken
und das Startrad auf den Absätzen 18 und I9 der Rotorwelle 14 gegenüber Relativdrehungen
einwandfrei gesichert. Die Distanzringe 33 und 34 und die Rolle 32 sitzen lose auf
der Welle in ihrer relativen Einbaulage, wenn die Welle vor der Vervollständigung
des Motors zur Einführung in die Lager vorbereitet ist.
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Der mittlere Teil der Rotorwelle 14 ist mit einer länglichen ebenen
Fläche 36 versehen, die das eine Mittel zur Lagerung des Rotors auf der Welle bildet.
Der Rotor 37 besteht aus Lamellen von mägnetisierbarem Blech, wobei die geschichteten
Lamellen zweckmäßig durch eine Nietenverbindung fest zusammengehalten werden, was
aus dem Schnitt gemäß Fig.-3 ersichtlich ist. Dort ist ein zweipoliger Rotor gezeigt
in Übereinstimmung mit dem zweipoligen Stator. Der Rotor ist außerdem in der Mitte
mit einer die Rotorwelle aufnehmenden Bohrung 39 versehen, während der äußere
Umfang des Rotors 37 konzentrisch zur Achse der Bohrung 39 ist; dieser Aufbau
des Rotors ist der übliche.
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Die Schraube 40, welche den mittleren Teil der einen Seite des Rotors
durchdringt, bildet das ergänzende Mittel zur Einstellung und Fixierung des Rotors.
Die Fixierschraube 4o hat zu diesem Zweck vorn eine ebene Fläche 41, die mit der
ebenen Fläche 36 zusammenwirkt. Wenn nämlich die Schraube 40 so weit eingedreht
ist, daß ihre flache Stirnfläche fest gegen die Fläche 36 der Welle 14 drückt, dann
befindet sich der Rotor 37 in einer bestimmten und festen tangentialen und axialen
Lage gegenüber der Welle 14 und dem Nocken 16. Die Hauptachse des Nockens 16 bildet
zweckmäßig mit der Mittellinie durch die Pole des Rotors 37 einen Winkel von 7°,
um eine günstige Beziehung zwischen dem Nocken und dem Rotor für einen vorteilhaften
Motorbetrieb herzustellen. Dieser Winkel 42 ist mit punktgestrichelten Linien in
Fig. i angedeutet.
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Bei der Herstellung der Rotorwelle 14 wird ihre Fixierfläche 36 vor
der beschriebenen Formung des
Nockens 16 angebracht. Die ebene Fläche
36 dient dann zur Bestimmung der tangentialen Lage der Welle 14 während der Herstellung
des Nockens, so daß die Hauptachse der äußeren elliptischen Form des Nockens 16
eine bestimmte relative Winkellage zur Fläche 36 entsprechend dem Bezugszeichen
42 in Fig. I erhält.
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Beim Zusammenbau des Rotors mit der Rotorwelle 14 wird das zum Nocken
16 geformte Ende der Welle durch das Lager 13 der Platte 4 hindurchgeschoben, nachdem
der Exzenter und das Startrad zusammen mit den Distanzringen 33 und 34 und der Rolle
32 darauf aufgebracht wurden. Der Rotor 37 wird zwischen die beiden Platten 3 und
4 gebracht, so daß seine Bohrung 39 mit dem Lager 13 der Platte 4 fluchtet und das
Ende der Welle 14 durch die Bohrung 39 sowie durch das Lager i3 der Isolierplatte
3. hindurchgeschoben werden kann. Während dieses Zusammenbaues wird der Distanzring
43 gemäß Fig.-zwischen das Lager 13 der Isolierplatte 4 und den Rotor eingefügt.
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Wenn die Rotorwelle 14 vollständig in die beiden Lager gemäß Fig.
2 eingeführt ist, wird der Rotor 37 in eine solche Lage gedreht, daß beim Eindrehen
der Schraube 40 ihre Stirnfläche 41 mit der Fläche 36 zusammenspielt. Nachdem diese
Stellung erreicht ist, wird die Welle derart verschoben, daß das axiale Spiel an
dem die Rolle 32 und das Startrad 25 tragenden Ende aufgehoben ist. Der Rotor 37
wird in Richtung auf den auf der Welle 14 sitzenden Exzenter 21 so weit bewegt,
bis praktisch das ganze Spiel an dem in der Platte 4 vorgesehenen Lager 13 beseitigt
ist und die Distanzringe 33 und 43 die Stirnflächen des Lagers 13 in der Platte
4 berühren. In diesem Augenblick bringt ein festes Anziehen der Schraube 4o gegen
die Fläche 36 den Rotor und die Rotorwelle in die gewünschte Betriebslage; um ein
günstiges Arbeiten des Motors zu gewährleisten.
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Der freie Lauf muß nach dem festen Anziehen der Schraube 4o ausprobiert
werden, so daß nach der Fixierung der Rotorwelle 14 kein Schleifen zwischen den
Distanzringen 33 und 43 und den Stirnflächen des Lagers 13 der Platte 4 stattfindet.
Falls ein solches Schleifen vorhanden ist, muß die Schraube 40 gelöst werden, und
es muß eine geringfügige Lüftung der Distanzringe 33 und 43 gegenüber dem Lager
13 erfolgen, so daß gerade genügend Spiel vorhanden ist, um eine freie Drehung der
Welle 14 und des Rotors 37 zu ermöglichen, ohne jedoch ein unnötig großes axiales
Spiel beim Umlaufen des Rotors zu erhalten. Wenn der Rotor und die Rotorwelle in
dieser Weise zusammengebaut sind, ist der. kontaktsteuernde Nocken 16 zwischen den
von den Kontaktarmen getragenen Reibungsplatten II derart angeordnet, daß das Schließen
und Öffnen der Kontakte 8 mit Bezug auf den Rotor und seine Drehung während des
Motorbetriebes in den richtigen Zeitpunkten erfolgt.
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Aus dieser Konstruktion und ihrem Zusammenbau ergibt sich eine Gleichförmigkeit
in der Herstellung der Teile; bei der jeder Teil des Rotorwellenaufbaues nach der
Zusammensetzung des Motors auswechselbar ist, so daß beschädigte Teile leicht ersetzt
werden können. Die Befestigung des Rotors 37 auf der Welle 14 .beim Zusammenbau
der Teile kann auch zur genauen Einstellung der ganzen auf der Rotorwelle angeordneten
Konstruktion benutzt werden, um sie in günstige Betriebslage zum Rotor 37 zu bringen,
der unter einer bestimmten Winkellage relativ zum Nocken 16 fixiert sein muß, ohne
dazu besondere Meßwerkzeuge zu erfordern. Spezialeinstellvorrichtungen werden nicht
benötigt, da die Schraube 40 mit der Fläche 36 der Welle 14 eine gemeinsame Einstellvorrichtung
bildet, durch die der Rotor 37 automatisch in die geeignete Stellung gegenüber dem
Nocken 16 gebracht werden kann. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Zusammenfügung
des ganzen Rotorwellenaufbaues sowie einen leichten Einbau des Rotors in den Motor,
ohne daß Spezialfacharbeiter oder Spezialinstrumente oder -werkzeuge benötigt werden,
um den Zusammenbau und die Einstellung des Rotors in den Lagern frei drehbar zu
erhalten.
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Die Nockenrolle 32 ist eingerichtet zum Zusammenarbeiten mit einem
nicht dargestellten Hebel, wie er üblicherweise benutzt wird, wenn ein Motor dieser
Art in einem Trockenrasierapparat oder in einem ähnlich wirkenden Apparat Verwendung
findet, wobei die Rolle 32 mit dem Exzenter 21 bei der Betätigung des Apparates
die Drehbewegung der Rotorwelle 14 in eine hin und her gehende Bewegung überführen,
so daß der mit der Rolle 32 zusammenwirkende Hebel die Betätigung des Rasierapparates
oder eines ähnlichen Apparates in der gewünschten Weise gewährleistet.
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Bei der Herstellung der Rotorwelle 14 mit den reduzierten Absätzen
an beiden Enden und der ebenen Fixierfläche 36 zeigt sich, daß die Welle bequem
auf automatischen Maschinen hergestellt und die Fixierfläche 36 dazu benutzt werden
kann, die Welle 14 während der Kaltformung des Nockens 16 genau zu lagern und festzuhalten.
Die Abmessungen des Nockens in der Richtung seiner Hauptachse sind nicht größer
als der Durchmesser der Welle I4.
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Es zeigt sich ferner, daß durch die Einfügung des einen Endes des
Exzenters 21 in die Ausnehmung 31 zwecks raumsparender Aufnahme des Exzenters in
das Startrad keine relativen Bewegungen zwischen dem Exzenter und dem Startrad infolge
ihrer benachbarten Anordnung auftreten. Dadurch werden unmittelbare Spannungsbeanspruchungen
von dem Absatz 1c9 der Welle 14 beim Starten des Motors ferngehalten, vor allem
deswegen, weil die direkte Berührung zwischen dem Startrad und dem Exzenter den
durch den Exzenter bewegten Mechanismus unmittelbar antreibt.
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Der kontaktsteuernde Nocken ist als elliptisch beschrieben; allerdings
muß dieser Nocken nicht die genaue Form einer Ellipse haben, sondern kann von irgendeiner
in der Technik bekannten ellipsenähnlichen Gestalt sein. Der Ausdruck elliptisch
soll alle diese Ausführungsformen des Nockens decken.