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Vorrichtung zum selbsttätigen Umschalten des Federtriebwerkes von
Spielzeuglokomotiven Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Umschalten
des Federtriebwerkes von Spielzeuglokomotiven und sonstigen Schienenspielfahrzeugen
mittels Aufrichtens eines Anschlagböckchens, mittels Schwingens eines Umschalthebels
durch einen über das aufgerichtete Böckchen hinwegstreifenden Anschlagfühler und
schließlich mittels Schwenkens des Wechselradträgers um die angetriebene Laufräderachse.
Von den bekannten Umschaltvoriichtungen dieser Art unterscheidet sich die Umschaltvorrichtung
nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß ein Umschalthebel durch Stillsetzen
des Federtriebwerkes während der Umschaltzeit und unmittelbar daräuf das selbsttätige
Freigeben des Federtriebwerkes einleitet, und daß das Schwenken des Wechselradträgers,
das eigentliche Umschalten, unter Entlastung des Wechselrades von dem Triebfederdruck
lediglich durch das Weiterrollen der bis dahin angetrieben gewesenen Laufräder unter
dem Beharrungsvermögen der fahrenden Masse erfolgt.
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Diese Unterschiede und hauptsächlich die mit denselben erreichten
Fortschritte werden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen der neuen Umschaltvorrichtung
an den Zeichnungen erläutert.
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Abb. z zeigt in Seitenansicht bei abgenommener vorderer Platine ein
Ausführungsbeispiel, das nur das selbsttätige Umschalten während der Fahrt ermöglicht.
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Abb.2 läßt in Seitenansicht, Abb.3 in Oberansicht und Abb. 4 in Stirnansicht
ein zweitesAusführungsbeispiel erkennen, das außer dem selbsttätigen Umschalten
während der Fahrt auch das selbsttätige dauernde Anhalten und das Weiterfahrenlassen
in der gleichen Richtung ermöglicht.
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Abb. 5 stellt eine besondere Sternradform zum selbsttätigen Zurückwerfen
des Umschalthebels dar. Die Abb. 6 bis 8 veranschaulichen die ähnlichste bekannte
Umschaltvorrichtung, und zwar sind Abb. 6 ein Schnitt nach A-B der Abb. 7, Abb.7
eine Oberansicht und Abb. 8 ein Schnitt nach C -D der Abb. 7. Nach den Abb.
z bis 4 werden die Platinen a, b
durch Abstandsnietstifte c, d zusammengehalten.
Wie bei bekannten Vorrichtungen führt die von der Spiralfeder i im Sinne der Pfeile
angetriebene Zahnräderreihe k, m, n, o, P, q einerseits mit dreimaliger
Übersetzung ins Schnelle zur verzahnten Reglerwelle q und andererseits mit zweimaliger
Übersetzung ins Schnelle zu einem auf der ortsfesten Welle y festsitzenden Treibzahnrädchen
s. Auf der anzutreibenden Achse t der Laufräder u
sitzen fest das anzutreibende
Ritzel v und lose eine Scheibe w, auf deren Stift x das Wechselrädchen y
lose drehbar sitzt. Die andere Laufräderachse x trägt die Laufräder 3. Bei dem in
Abb. x dargestellten Eingriff des Wechselrädchens y in das Treibrädchen s fährt
das Triebwerk entsprechend den eingezeichneten sonstigen Pfeilen im Sinne des Pfeiles
4, also nach links.
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Es handelt sich nun um die selbsttätige Umschaltung auf Fahrt nach
rechts. Diese Fahrtrichtung stellt sich ein, indem das Wechselrädchen y aus dem
Treibrädchen s ausgerückt und in das Treibrad n eingerückt wird (vgl. Abb. 2), was
durch entsprechende Schwenkung des Wechselradträgers w erfolgt. Zur selbsttätigen
Herbeiführung
dieser Schwenkung sind die folgenden Einrichtungen getroffen: Auf dem Abstandsstift
f sitzt lose ein zweiarmiger Anschlagfühler 5, 6, dessen unterer Arm 5 unter. die
aufgerichtete, neue Schleifleiste 7 eines im übrigen bekannten Anschlagböckchens7,
8 herabhängt, das durch Verschieben seines nicht dargestellten, verwundenen Tragflachdrahtes
in einem Schlitz der einen Fahrschiene in bekannter Weise aufrichtbar und umlegbar
ist. In umgelegter Stellung befindet sich die Schleifleiste seitlich und unterhalb
des Fühlarmes 5.
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Auf dem Abstandsniet d sitzt schwenkbar ein zweiarmiger Umschalthebel
9, io, der in eine Feststellklaue ii ausläuft. Auf der Reglerwelle q sitzt fest
ein Sternrad i2, zwischen dessen Zahnflanken 13 das Ende der Klaue ii paßt. Erfindungsgemäß
ist eine Blattfeder 1q., welche außen an das Abstandsniet c anschlägt und durch
einen Lagerbügel 15 des Hebels 9, io hindurchgeführt und an einer Nase 16 des Hebelarmes
9 'festgelegt ist, ständig bestrebt, den Hebelarm 9 unterhalb und oberhalb des Abstandsnietes
f an den Anschlagfühler 5, 6 anzudrücken und die Klaue ii von dem Sternrad 12 abgeschwenkt
zu halten. Das an die Platine a angeschweißte Gehäuse 36 (Abb. 3) enthält einen
auf der gezahnten Welle q sitzenden Regler.
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Die Umschaltvorrichtung kommt folgendermaßen zur Wirkung: Trifft bei
Fahrt nach links der Arm 5 auf das aufgerichtete Anschlagböckchen 8, so schwenkt
er sich unter Aufsteigen auf die Schleifleiste 7 nach rechts. In dieser Stellung
verbleibt der Arm 5 während seines Hinwegschleifens über die Schleifleiste 7. Der
obere Arm 6 des Anschlagfühlers 5, 6 wird dabei nach links geschwenkt. Er schwenkt
also unter Überwindung der Feder 1q. den unteren Arm 9 des Umschalthebels nach links,
und zwar so weit, daß die sich nach rechts auf die Reglerwelle q einschwenkende
Klaue ii den Radstern i2 abfängt und so lange festhält, als der Fühlerarm 5 auf
der Schleifleiste 7 schleift. Während dieser Zeit bleibt das Triebwerk einschließlich
des Treibrädchens s stillgesetzt, der sonstige starke Druck derTriebfeder i auf
die Zähne des Wechselrädchens y also ausgeschaltet. Infolge des Beharrungsvermögens
der fahrenden Masse rollen die. bis dahin angetrieben gewesenen Laufräder u auf
den Schienen 2o nach links weiter. Das sich nach links mitdrehende Ritzel v treibt
das Wechselrädchen y als Planetenrädchen rechtsherum. Das Wechselrädchen löst sich
infolgedessen spielend leicht aus seinem bisherigen Treibrädchen s aus und schwenkt
seinen Träger x, w um die Laufräderachse t, bis es ebenso spielend leicht
mit dem Treibrad n in Eingriff kommt. Der zum Aus- und Wiedereinschalten des Wechselrädchens
nötige Kraftaufwand ist so gering und die zur Erzielung der erforderlichen Schwenkung
des Wechselrädchenträgers w ausreichende Fahrstrecke ist so kurz, daß diese durch
die Entlastung vom Triebfederdruck sich auszeichnende Umschaltvorrichtung auch noch
bei sehr leichter fahrender Masse und bei sehr kleiner Auslaufgeschwindigkeit der
Lokomotive oder des Zuges noch sicher zur Wirkung kommt. Um so sicherer wirkt sie
unter großen fahrenden Massen bei großer Fahrgeschwindigkeit.
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Nach erfolgter Umschaltung, deren Zustandekommen durch entsprechende
Längenbemessung der Schleifleiste 7 gesichert ist, schnappt der Fühlarm 5 von der
Schleifleiste 7 ab. Damit hebt die Feder 1q. die Feststellklaue ii aus .dem Radstern
12 aus und gibt die Triebfeder i frei. Unter deren Druck dreht sich das Treibrad
rechtsherum weiter, was eine Linksdrehung des Wechselrädchens y und eine Rechtsdrehung
des Ritzels v und der Laufräder u, also das Fahren des Zuges nach rechts zur Folge
hat.. Der Zug ist durch seinen Schwung mit dem Fühlerarm 5 noch eine kurze Strecke
weit über die Schleifleiste 7 hinausgefahren.
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Beim Fahren des Zuges nach rechts trifft der Fühlarm 5 wieder auf
die Schleifleiste, wenn diese.aufgerichtet belassen wurde. Durch seinen Anschlag
an die Schleifleiste wird der Fühlarm 5 diesmal nach links ausgeschwenkt, so daß
er selbst den unteren Arm 9 des Umschalthebels 9, io nach links, dessen oberen Arm
io mit der Feststellklaue li also nach rechts auf den Radstern i2 einschwenkt. Dadurch
wird das Triebwerk einschließlich des Treibrädchens s abermals stillgesetzt und
das Wechselrädchen als Planetenrädchen um die Laufräderachse t nach rechts in Eingriff
mit dem Treibrädchen s geschwenkt. Der Zug fährt nun wieder nach links. Läßt man
das Umschaltböckchen 7, 8 aufgerichtet, so kann man das Spiel des fortgesetzten
Fahrtrichtungswechsels bis zum Ablaufen der Triebfeder i sich fortsetzen lassen.
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Die neue Umschaltvorrichtung bringt gegenüber den bekannten Spielzeuglokomotivumschaltvorrichtungen
eine ganze Reihe von Fortschritten, nämlich sie läßt sich auch in Spielzeuglokomotiven
und sonstige Schienenspielfahrzeuge mit sehr kleinem Abstand der Laufräderachsen
t, z einbauen, weil der Wechselradträger w nur so lang zu sein braucht, daß er die
getriebene Laufräderachse t und den Tragzapfen x des Wechselrädchens y umfaßt und
weil schon die geringe Schwungmasse der_ kleinsten SpielzeuglokomotivenunabhängigvonemNachschub
eines Eisenbahnwagens oder .einer Reihe von Eisenbahnwagen den fast auf Null herabgesunkenen
Umschaltwiderstand zu überwinden vermag. Schon darin liegt ein großer Fortschritt,
weil man bisher nur die teuersten und schwersten Spielzeuglokomotiven umschaltbar
machen konnte. Man glaubte, die langen Hebelarme,
mit welchen man
die Schwenkung des Wechselrädchens trotz des widerstrebenden Nachdruckes der Triebfeder
auf langem Umschaltweg erzwang, nicht entbehren zu können. Die neue Umschaltvorrichtung
ermöglicht die Durchführung einer rationellen Herstellungsweise, weil sie nur aus
Teilen besteht, die nach ihrem Stanzen und Biegen einbaufertig sind. Die völlige
Entbehrlichmachung der langen, teuren, geschlitzten Umschalthebel und ortsfesten,
geschlitzten Platinen zur Führung und rechtzeitigen Sperrung des Umschalthebelzapfens
einer bekannten Umschaltvorrichtung, deren Schlitze zwecks gemeinsamer und doppelter
Führung dieses Zapfens aufs genaueste einander angepaßt werden müssen, bedeutet
unter diesen Umständen bei der Massenherstellung einen großen Vorteil.
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Bei all dieser Billigkeit und Einfachheit tritt die Umschaltwirkung
unabhängig von größerer Fahrgeschwindigkeit und einem sich nicht von selbst ergebenden
Mindestmaße der Schienenfahrzeuge jedesmal unfehlbar ein. Bei den bisherigen, unter
Federdruck arbeitenden Umschaltvorrichtungen erlitten das Wechselrädchen und das
Treibrädchen eine außerordentlich rasche Abnützung, weil bei jedem dieser Federwerke
der Augenblick eintritt, in welchem das Wechselrädchen mit dem Treibrädchen und
dem Treibrad mit seinen Kopfkanten in Eingriff steht. Bei dieser Stellung des Wechselrädchens
tritt eine augenblickliche gänzliche Bremsung des Werkes ein. Das Herausreißen des
Wechselrädchens aus dieser Stellung, in welcher seine Kopfkanten von den entgegengesetzt
umlaufenden Zähnen des Treibrädchens und des Treibrades gewissermaßen in die Zange
genommen werden, erfordert wegen des starken Nachdruckes der Triebfeder nicht nur
eine große Ausrückkraft, die man nur durch die langen, zwischen den Radachsen eingebauten
Ausrückhebel erzeugen -zu können glaubte, sondern auch eine häufige Ausbesserung
des Werkes durch Ersetzung der bald verschlissenen, an der. Umschaltung beteiligten
Zahnräder. Da gerade die schweren, teuren Spielzeugeisenbahnen Federwerke mit entsprechend
starker Feder haben müssen, tritt diese Abnützung bei den teuersten Eisenbahnen
am schnellsten auf. Die neue Umschaltvorrichtung eignet sich wegen der Entlastung
der Zahnkopfkanten von der Federkraft auch für die schwersten Maschinen mit stärkster
Feder, weil diese beim Umschalten ohne Einfluß auf die Abnützung und Dauerhaftigkeit
der Umschalträder ist.
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An die bisher nur beispielsweise veranschaulichte Ausführungsform
der Vorrichtung zum selbsttätigen Stillsetzen des Werkes ist die Erfindung nicht
gebunden. So könnte das Ausrückfederchen 1q. bei Wahl eines Sternrädchens nach Abb.
5 in Wegfall kommen. Die Zahnflanken 13' dieses Sternrädchens sind nämlich gegen
die Druckrichtung des Sperrdaumens so schwach geneigt, daß sie diesen selbsttätig
unter dem Nachdruck der Triebfeder von sich zurückwerfen, sobald der Fühlarm 5 die
Schleifleiste 7 verläßt. Auch jedwede andere Bremse, auch eine eigentliche, durch
Reibung wirksam werdende Bremse, wäre brauchbar, sofern sie sich nur von selbst
-löst, nachdem der Fühlarm die Schleifleiste verlassen hat.
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Von Bahnen in höheren Preislagen wird außer der Umschaltbarkeit auch
Abbremsbarkeit durch Aufrichten eines Anschlagböckchens ohne Richtungswechsel verlangt.
Die bisher allgemein übliche Abbremsung bestand in der hier zur Einleitung der Umschaltung
benützten Einrückung eines Bremshebels in einen auf der Reglerwelle sitzenden Radstern.
Nur blieben die bekannten Bremshebel bis zu ihrer Ausrückung von Hand in den Radstern
eingehakt. Wollte man auch bei dem neuen Werk den Bremshebel auf diese Weise in
den Radstern einrücken, so würde durch das Anziehen der Bremse das Werk zwar gebremst,
aber zugleich umgeschaltet werden, so daß es nach Ausrückung des Bremshebels von
Hand immer in der umgekehlten Richtung laufen würde. Um auch die billigen Eisenbahnen
bremsbar zu machen, wird deshalb gemäß den Abb. 2 bis q. ein Bremshebel 17, 21 vorgesehen,
dessen Klaue 18 irgendeinen mit der Laufradachse t umlaufenden Vorsprung, z. B.
den Daumen rg, abfängt. Da durch dieses Abfangen die Auswirkung der durch den Schub
der Lokomotive erzeugten Kraft auf den Wechselbetrieb verhindert wird, läuft das
Werk nach Lösung der Bremse in der vorherigen Richtung weiter. Die Schwenkung dieses
Hebels wird wie diejenige des Umschalthebels g, ro mittels eines zweiarmigen Anschlägfühlers
26, 27 bewirkt, dessen Arme je nach der Fahrtrichtung wechselweise auf den unteren
Arm 21 des Bremshebels treffen, der zweckmäßig neben dem Umschalthebel auf das Abstandsniet
d lose schwenkbar aufgesetzt ist. Natürlich darf der Bremshebel nicht unter dem
Einfluß einer Ausrückfeder 1q oder einer ihn selbsttätig von sich abwerfenden umlaufenden
Schrägfläche stehen. Dagegen hat er- den Handgriff 22, an welchem er 'bei stillstehender
Maschine ausgerückt wird.
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Zur Umschaltung des Werkes bei stehender Maschine ist der Wechselradträger
w zu einem Handgriff w', 23 ausgebildet; dessen Endstellungen für Rechts- oder Linksfahrt
durch Anschläge begrenzt werden. Es kann z. B. der Anschlaglappen 9,4 als Anschlag
für Linksfahrt und die Welle 25 des- Rädchens m als Anschlag für Rechtsfahrt dienen.
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An einer ähnlichen bekannten Umschaltvorrichtung nach den Abb. 6 bis
8 finden sich wieder die Platinen a, b und die Teile k, z der Abb.
1. Abweichend von dem neuen Werk ist der Umschaltfühlhebel
28,
an welchem unten der Anschlagfühler 5"hängt, bei 29 schwenkbar gelagert. Ein in
den Fühlhebel eingenieteter Kraftübertragungszapfen 3o ist in einem zu 29 konzentrischen
Kreisschlitz 31 der Platine b geführt und abgestützt. An dieser Platine ist ferner
als Verlängerung des jetzt nur noch die Wechselrädchenachse x umfassenden Wechselrädchenträgers
w ein Druckhebel W geführt. Dieser führt sich mittels eines Schrägschlitzes 32,
der in zwei Flachschlitze 33 und 34 ausläuft, an dem Zapfen 3o des Fühlerhebels.
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Trifft der Anschlagfühler 5" auf das An schlagböckchen 8, so wird
der Fühlhebel 28 um 29 nach rechts ausgeschwungen und der Druckhebel W gezwungen,
seine Schlitze 33, 32. 34 an dem Zapfen 3o hochzuschieben, also sich aufwärts zu
schwenken. Durch diese Aufwärtsschwenkung wird ein großer Reibungswiderstand überwunden,
den der Zapfen 3o insbesondere beim Übergang der Feststellschlitze 33, 34 in den
Hebelschlitz 32 erzeugt. Diese Reibungsarbeit läßt sich nur leisten, indem die Beharrungskraft
der Lokomotive mittels des Fühlers 5" auf eine verhältnismäßig lange Strecke 35
sich auf den Anschlag auswirkt. Dies ist nur bei entsprechend langer Bemessung des
Fühlhebels 28 möglich, dessen Fühler 5" dabei bis nahe an die andere Laufräderachse
x zurückschwingt, und außerdem durch entsprechend lange Bemessung des Druckhebels
W. Diese beiden Längenbemessungen bedingen einen verhältnismäßig großen Abstand
der Laufräderachsen t und z
voneinander, also ein entsprechend langes
und großes Triebwerk, das selbstverständlich für Lokomotiven in mittleren und billigsten
Preislagen bisher nicht geliefert werden konnte.
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Wenn die Ausspringgefahr durch die Anordnung des langen Fühlhebels
28 und des langen Druckhebels W auch beseitigt ist, so ist die Sicherheit des Umschaltens
doch nur bis zu einer kleinen Anzahl anzuhängender Wagen gewährleistet.
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Das neue, ohne Präzisionsarbeit wie die Schlitzführungen 3o-34 weit
billiger und kürzer herstellbareUmschalttriebwerkläßtsich dagegen auch in mittellange
und sogar in sehr kurze, entsprechend billige Lokomotiven einbauen. Die Sicherheit
des Umsehaltens ist durch nur erforderlichen geringen Kraftaufwand infolge der zeitweisen
Ausschaltung der Federtriebkraft trotzdem gewährleistet, und zwar um so zuverlässiger,
desto mehr Wagen vom Kinde angehängt werden.