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Anlaßvorrichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Anlaßv orrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, bei der die Drehung
der Antriebswelle eines Anlaßmotors von einem treibenden Teil über eine Schraubenfeder
und ein getriebenes Teil auf das Schwungrad und die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine
wirken.
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Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, welche
die Haltbarkeit des dem Anlaßniotor zugehörigen Ritzels und des auf dem Schwungrad
der Brennkraftmaschine festsitzenden Zahnkranzes weseritUch erhöht, so daß ein Ausschlagen
sowohl der Zähne des Ritzels als auch der des Zahnkranzes beim Einspuren unmöglich
wird. Ferner werden die beim Anlassen der Brennkraftmaschine auf den Anlaßmotor
wirkenden Stöße erheblich verringert.
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Zu diesem Zwecke wird nach der Erfindung in der Antriebsvorrichtung
die an sich bekannte Schraubenfeder, die gleichzeitig als Kupplung dient, derart
ausgebildet und angeordnet, daß sie sowohl axial als auch radial nachgiebig ist
und beim Anlassen an dem einen oder anderen Ende ungefähr beim, größten Drehmoment
einen. bestimmten und begrenzten Schlupf hat, während sie als Betriebsmittel dient.
Anlaßvorrichtungen für Brennkraftmaschinen, bei welchen eine Feder als Reibkupplung
verwandt wird, sind bereits bekannt. Die Verbindung der Feder mit dem treibenden
und angetriebenen Teile der Vorrichtung ist derart, daß nicht alle Stöße abgefangen
werden können. Zwar haben die zur Anwendung gelangenden Kupplungsfedern einen gewissen
Schlupf, doch ist dieser lediglich dazu da, dem Ritzel ein Überlaufen bzw. ein Überholen
der Feder zu ermöglichen, sobald der Motor mit eigener Kraft zu laufen beginnt.
Die Wicklung der Kupplungsfeder ist dabei derart, daß sie sich beim Vorwärtsdrehen
der Anlaßvorrichtung in zunehmendem Maße sowohl auf dem treibenden als auch auf
dem getriebenen Teile festzieht. Lediglich wenn sich das Ritzel schneller dreht,
kann die Feder schlüpfen. In diesem Falle wirkt sie als Freilaufkupplung, sobald
die Brennkraftmaschine mit eigener Kraft zu laufen beginnt. Die in dieser Weise
angeordnete Feder ist jedoch nicht in der Lage, zwecks Verhütung des Ausbrechens
der Zähne axial nachzugeben, so daß man bei diesen Vorrichtungen eine zweite Feder,
die unabhängig von der ersten arbeitet, vorsehen muß.
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Bei Anordnung der Kupplungsfeder gemäß vorliegender Erfindung sind
die vorgenannten
Nachteile vermieden, und es ist eine Anlaßvorrichtung
geschaffen, die selbst die stärksten Stöße und unvorhergesehenen Beanspruchungen
restlos aufnehmen und abfangen kann.
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Die Kupplungsfeder ist als eine schraubenförmige Torsions- und Druckfeder
ausgebildet, die konaxial mit der Antriebswelle liegt. Sie steht an einem Ende in
Reibungseingriff mit der Nabe des anzutreibenden Ritzels, während ihr anderes Ende
in eine Ausnehmung eines treibenden Teiles hineingedrückt ist. Dieser treibende
Teil hat die Form einer Hülse mit in Schraubenlinien verlaufenden Schlitzen, in
welche zwei an der Antriebswelle befindliche Köpfe hineinragen, die die riülse sowohl
drehen als auch gleichzeitig in Längsrichtung bewegen können, um beim Anspringen
der Brennkraftmaschine das Ritzel aus dem Zahnkranz des Schwungrades hiiaauszuführen.
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Die Kupplung kann zwar ungefähr beim größten Antriebsmoment auf der
Nabe des Ritzels schlüpfen, bei stoßfreiem Arbeiten der Vorrichtung wird dies jedoch
nicht eintreten. An dem Ende der Feder, das in der Ausnehmung der Führungshülse
liegt, soll jedoch ein gewisser Schlupf stattfinden zur Dämpfung und Aufnahme der
auftretenden Stöße. Zu diesem Zwecke können sich auch die mittleren Windungen der
Feder zusammenziehen. Die Feder ist zu diesem Zwecke mit dem treibenden Teile oder
dem angetriebenen Teile mit einer bestimmten Vorspannung derart verbunden, daß sie
ungefähr beim, größten Andrehmoment des Motors oder bei einem etwaigen Zurückschlagen
der Brennkraftmaschine gleich einer Reibkupplung auf einem der Teile schlüpfen kann.
Dieser Schlupf beim jedesmaligen Anlassen des Motors wird nach Erreichung der Torsionsgrenze
der Feder etwa 3o bis 6o' betragen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der, daß die Schraubenfeder
keinerlei vorstehende Teile oder Enden aufweist, die abbrechen und in das Schwungrad-
oder Kupplungsgehäuse hineinfallen und an den dort befindlichen Teilen Schaden verursachen
können. Auch wird die Feder bei Überlastungen oder Rückschlägen der Maschine eine
dauernde Verzerrung nicht erleiden.
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Im folgenden seien die einzelnen Teile der Vorrichtung gemäß der Erfindung
näher beschrieben sowie ihre Wirkungsweise erläutert.
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Auf beiliegenden Zeichnungen stellen dar: Fig. x eine Seitenansicht
der Antriebsvorrichtung, Fig.2 die Vorrichtung im Schnitt nach Linie 2-2 b der Fig.
i, Fig. 3 das Ritzel bzw. den getriebenen Teil für sich von der Seite gesehen, Fig.
q. die Hülse mit den schraubenlinienförmig verlaufenden Schlitzen im Längsschnitt,
Fig.5 die Feder in einer vorzugsweise gebräuchlichen Ausführungsform vor der Aufbringung
auf die treibenden und getriebenen Teile, Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 7 und 8 Federn in einer Ausführung, die ebenfalls
Verwendung finden können, Fig. g im Längsschnitt noch eine andere Art der Anbringung
einer Feder auf einem Ritzel. In allen Figuren sind gleiche bzw. gleichwertige oder
einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es sollen zunächst die Fig. x bis 5 betrachtet werden. io bezeichnet
einen Teil eines Anlaßmotors, wie er bei Kraftwagen zum Anlassen der Brennkraftmaschine,
d. h. zum Drehen der Kurbelwelle bis zum Anspringen der Maschine, Verwendung findet.
Solche Anlaßmotoren sind allgemein bekannt. ii bezeichnet die Welle des Anlaßmotors
und i2 ein auf ihr verschiebbar gelagertes -Ritzel. Mit welchen Mitteln dieses Ritzel
durch Längsverschiebung auf der Welle =x mit einem auf einem Schwungrad (nicht dargestellt)
sitzenden Zahnkranz 13 in Eingriff gebracht wird, soll im folgenden näher beschrieben
werden. Die Zähne des Ritzels 12 sind bei 1q. abgeschrägt, um den Eingriff in den
Zahnkranz zu erleichtern. Ritzel x2 und seine zugehörige Nabe 15 sind entweder aus
einem Stück hergestellt oder aber fest miteinander verbunden. In dem mittleren Teile
verjüngt sich der Durchmesser der Nabe 15, wie bei 16 angedeutet. Eine Ringnut 17
ist in der Nabe 15 an ihrem dem Ritzel zunächstliegenden Teile vorgesehen. Der mit
18 bezeichnete Endteil der Nabe 15 hält einen Teil der Anlaßvorrichtung zum Ritzel
x2 relativ in Stellung zu einem noch weiter unten näher beschriebenen Zwecke.
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Das Innere des Ritzels ist zwecks Schaffung eines die Welle xi des
Anlaßmotors umschließenden Hohlraumes ig abgesetzt. Eine die Welle ii umschließende
Schraubenfeder 2o ist im Hohlraum ig untergebracht. Sie liegt mit dem einen 'Ende
gegen eine Schulter 21, die als solche die Endwand des Hohlraumes ig darstellt,
während ihr anderes Ende gegen eine Hülse 22 anliegt, welche die Welle ix umschließt,
um, einen gewissen Betrag sich in diesen Hohlraum x9 hineinerstreckt und ein Lager
für das eine Ende des Ritzels i2 liefert.
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Auf dem äußeren Teile der Welle ix ist eine Hülse 23 starr befestigt.
Die Befestigung geschieht durch einen Stift 2q., der an seinem einen Ende mit einem
Kopf 25 aus einem Stück gebildet, am anderen Ende mit einer Hülse 26 fest verbunden
ist. Kopf 25 und Hülse 26 haben gleichen Durchmesser und greifen in die in Schraubenlinienform
verlaufenden Kurvenschlitze 27 der Hülse 28 ein.
Diese Hülse 28
.umschließt die Hülse oder Muffe 23 und den Endabschnitt 18 der zum Ritzel 12 gehörigen
Nahe 15. Die Bohrung der Hülse 28 ist so weit, daß gegenüber dem Umfang der Muffe
23 noch ein gewisser Zwischenraum verbleibt. Bei 29 ist die Bohrung im `Durchmesser
erweitert, um einen Sitz für eine linksgängig schraubenförmig 'gewickelte Torsions-
und Stoßdämpfungsfeder 30 zu schaffen. Im Inneren der Hülse 28 ist eine Ringnut
31 zur Aufnahme der Endwindungen der Feder 30 geschaffen.
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Die Hülse 28 ist an dem einen Ende bei 32 abgeschrägt, um das Einsetzen
der Feder 30 in dieselbe zu erleichtern. Die Feder 3o soll vor dem Einsetzen zweckmäßig
kegelstumpfförmige Gestalt besitzen und mehrere mittlere, etwas auseinandergezogene
Windungen aufweisen. An dem im Durchmesser größeren Ende der Feder sind, wie bei
34. angedeutet, einige Windungen 33 der Feder abgeflacht. Diese Federwindungen werden
zusammengezogen und in den im Durchmesser erweiterten Teil 29 der Bohrung der Hülse
28 hineingedrückt. So an Ort und Stelle gebracht, geben die Federwindungen in der
genannten Bohrung eine Reibung ab, die zum mindesten dem größten Antriebsmoment
des Anlaßmotors io standhält. Die letzte Federwindung schnappt in die Nut 31 ein
und hält so die Feder in der Hülse fest. Die Endwindungen 33 der in der Hülse 28
eingesetzten Feder 30 umschließen den Endabschnitt 18 des Ritzels 12. Hier
empfiehlt es sich, einen geringen Zwischenraum zwischen dem Umfange des Abschnitts
18 und der Feder zu belassen. Der mit 18 bezeichnete Nabenabschnitt hält die Hülse
durch Vermittlung der Feder 30 mit der Welle axial überein.
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Das im Durchmesser kleinere Ende der Feder 30 sitzt auf dem
mit 15 bezeichneten Nabenabschnitt des Ritzels 12. An dem soeben genannten im Durchmesser
kleineren Ende der Feder werden mehrere Windungen 35 aufgetrieben und so auf den
Umfang der genannten Nabe aufgesetzt, daß sie hier eine gewisse Reibung abgeben.
Es empfiehlt sich, die Endwindung so zu gestalten, daß sie in die Nut 17 einschnappen
muß und so das Ende der Feder auf der Nabe des Ritzels festhält. Auch empfiehlt
es sich, die Windungen 35 der Feder 30 auf dem Umfange der Nabe 15 mit solch einer
Reibung angreifen zu lassen, daß hier eine Belastung, die gleich groß oder größer
als das größte Antriebsmoment des Motors ist, aushalten kann.
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Die Windungen 35 werden sich bei Drehung der Feder auf der Nabe 15
von selbst festziehen und können in der Drehrichtung des Antriebes nicht schlüpfen.
Die Nabe 15 jedoch kann schlüpfen, wenn sie in einer entgegengesetzten Richtung
gedreht wird. Dies kann aber niemals eintreten, da es eine umgekehrte-Bewegung,
ausgenommen zu dem Zwecke, das Ritzel mit dem Zahnkranz außer Eingriff zu bringen,
nicht gibt.
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Die allgemeine Wirkungsweise der im vorausgegangenen beschriebenen
Vorrichtung ist folgende: Wird der Anlaßmotor io in Gang gesetzt, so wird die sich
drehende Welle i1 die Hülse oder Muffe 23 und den Stift 24 an der Drehung mit teilnehmen
lassen. Die Köpfe 25 und 26 dieses Stiftes werden nun in den Kurvenschlitzen a7
in der Weise wirksam, daß die Hülse 28 längs der Welle ii nach vorn geschoben wird,
und zwar zusammen mit der Feder 30 und dem Ritzel 12 so weit, bis letzteres
in den Zahnkranz 13 eingreift. Der Stift 24 bzw. dessen Köpfe 25 und 26 erteilen
der Hülse 28 eine Drehung und durch Vermittlung der Torsionsfeder 3o eine solche
auch dem Ritzel12. Wenn nun beim Einrücken des Ritzels 12 in die Verzahnung 'des
Rades 13 die Zähne des Ritzels und die des Zahnrades 13 aufeinanderstoßen, gibt
die Torsionsfeder 30 entsprechend nach, und so ergibt sich in der Drehung des Ritzels
seitlich eine gewisse Verschiebung, so daß der Welle ii die Möglichkeit gelassen
wird, ihre Drehung fortzusetzen, während die Zähne des Ritzels Zeit finden, den
Eingriff in die Zähne des Zahnkranzes zu suchen, ohne daß einer der Zähne des Ritzels
oder des Zahnkranzes ausgeschlagen oder abgebrochen wird. Wenn der der Drehung entgegenstehende
Widerstand an den Zähnen des Ritzels, nachdem die eben genannten Zähne erst gegen
die Zähne des Zahnrades gestoßen sind, ein übermäßig großer ist, werden die in Reibungsschluß
befindlichen Windungen 33 der Feder 30 in der Bohrung 29 der Hülse 28 schlüpfen
und auf diese Weise ein Brechen der Torsionsfeder verhüten. Das Ritzel 12 hat somit
Gelegenheit, sich auf den Zähnen des Zahnkranzes 13 so weit zu bewegen, bis die
Ritzelzähne mit den Lücken zwischen den Zähnen des Zahnkranzes in völlige Übereinstimmung
gelangen, worauf das Ritzel so weit nach vorn verschoben wird, bis seine Zähne mit
den Zähnen des Zahnkranzes kämmen. Zu dieser Zeit wird der über die Torsionsfeder
3o gehende Antrieb ein zweites Mal einsetzen, und bei diesem zweiten Male wird die
Torsionsfeder zur Wirkung kommen. Die Wickelungen 33 werden in der Hülse 28 so lange
schlüpfen, bis das Trägheitsvermögen des Schwungrades und der Maschine überwunden
ist. Möglich sind also zwei Momente, in denen die Feder in der Hülse schlüpfen kann,
nämlich wenn die Zähne des Ritzels erst gegen die Zähne des Zahnkranzes stoßen und
zweitens, nachdem die Zähne des Ritzels mit denen des Zahnkranzes in Eingriff gebracht
worden sind. Auf
jeden Fall wird die Torsionsfeder zweimal wirksam,
sofern nicht der Fall sich ergibt, daß die Ritzelzähne gleich mit den Lücken zwischen
den Zähnen des Zahnkranzes übereiüstimmen. Im letzterwähnten Falle findet die Verschiebung
des Ritzels oder mit anderen Worten das Einschieben des Ritzels in die Verzahnung
des Zahnkranzes keinen Widerstand.
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Nachdem der Zahnkranz 18 und mit demselben die Kurbelwelle zur Drehung
gebracht und die Brennkraftmaschine angesprungen ist, wird die Anlaßvorrichtung,
wie üblich, außer Betrieb gesetzt und das Ritzel 12 außer Eingriff mit Zahnkranz
13 dadurch gebracht, daß es nunmehr von ihm gedreht wird. Da Stift 24 jetzt
feststeht und eine Drehung jetzt nicht mehr ausführt, wird das Ritzel 2o die Feder
3o und die Hülse 28 infolge des Eingriffes. des Stiftes 24 in die Kurvenschlitze
27 nach rechts verdrehen, und zwar nach rechts mit Bezug auf Fig. x und 2.
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Bemerkenswert ist, daß die Torsionsfeder 30 sich da, wo sie auf der
Nabe 13 des Ritzels z2 sitzt, von selbst in der Drehrichtung festziehen wird und
somit auf der Nabe des Ritzels nicht schlüpfen kann. In der anderen Richtung jedoch
kann die Feder schlüpfen. Der Reibungskontakt an dem in der Bohrung 29 der Hülse
28 sitzenden Federende ergibt ein Antriebsvermögen mindestens so groß wie das Andrehmoment
des Anlaßmotors, jedoch ist in diesem Falle der Antrieb bestrebt, die Kupplungswirkung
der Feder zu lösen, statt die Feder anzuziehen. Bei umgekehrter Bewegung würde die
Feder sich anziehen und festsetzen, so daß sie nicht schlüpfen könnte. Es ergibt
sich also, daß ein Ende der Feder bei Überlastung in irgendeiner Richtung schlüpfen
kann.
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Fig.6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. 36 .bezeichnet
die Welle eines Anlaßmotors. An ihrem Ende sitzt eine Hülse 37, die als treibender
Teil dient und auf der Welle mittels eines Stiftes 38 befestigt ist, sich also mit
der Welle gemeinsam drehen muß. Auf der Welle 36 sitzt lose und längs verschiebbar
und auch drehbar eine Hülse 39, die als getriebener Teil betrachtet werden soll
und mit einer Nabe 40 versehen ist. Eine schraubenförmig gewickelte Torsions- und
Stoßdämpfungsfeder 41 ist zwischen dem treibenden Teil 37 und dem. getriebenen
Teil 39 angeordnet. Von den mittleren Windungen der Feder 41 sind einige
etwas auseinandergezogen. Einige Windungen an dem einen Ende der Feder 41 liegen
aneinander und umschließen den Umfang des treibenden Teiles 37. Von der letzten
Windung ist das Ende an dem Stift 38 in geeigneter Weise befestigt. Einige Windungen
43 am anderen Ende der Feder 41 liegen ebenfalls aneinander und umschließen den
Umfang der zum getriebenen Teil 39 gehörigen Nabe. Aufgezogen sitzen diese
Windungen auf dem Umfang der Nabe mit einer gewissen Vorspannung. Sämtliche Windungen
der Feder 41 sind rechtsgängig.
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Die Hülse 39 enthält eine von der einen Stirnseite ausgehende Bohrung
44, und in dieser Bohrung i'st der Nabenteil 45 eines Ritaels 46 untergebracht.
Auf dem Umfang des Nabenteils 45 sind auf entgegengesetzten Seiten Ansätze 47 vorgesehen,
die in die mit 48 bezeichneten, in der Hülse 39 vorgesehenen in Schraubenlinien
verlaufenden Kurvenschlitze eingreifen. Eine schwache Schraubenfeder 49 umgibt die
Welle 36 und ist zwischen dem Ritzel 46 und einer auf der genannten Welle vorgesehenen
Schulter untergebracht.
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In dieser Ausführungsform der Erfindung wirkt die Feder 41 als Sicherheitskupplung
zwischen dem treibenden Teil 37 und dem getriebenen Teil 39. Wenn die Welle
36 des Anlaßmotors gedreht wird, wird die Drehung des treibenden Teiles 37 auf den
getriebenen Teil 39 mittels der Feder 4r übertragen, -und wenn nun der getriebene
Teil bzw. die Hülse 39 gedreht wird, werden die Seiten der Kurvennuten 48 auf die
Ansätze 47 wirken und das Zahnrad 46 längs der Welle 36, und zwar mit Bezug auf
Fig. 6 nach links verschieben, um die Zähne- des Ritzels zu veranlassen, in die
Zähne eines Zahnkranzes - ähnlich dem im. Zusammenhang mit der vorausgegangenen
Auslühr-Lmg der Erfindung beschriebenen Zahnkranz 13 ' - einzugreifen. Zu gleicher
Zeit wird die Hülse 39 des Ritzels 46 drehen. Wenn das Ritzel46 vom Zahnkranz in
umgekehrter Richtung gedreht wird, werden die Ansätze 47 die Seiten der Kurvenschlitze-
im Sinn . einer Längsverschiebung der Hülse nach rechts erfassen (Fig. 6) und dadurch
veranlassen, daß die Zähne des Ritzels mit. denen des Zahnkranzes außer Eingriff
gebracht werden.
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In Fig.7 ist eine weitere Ausführungsform der Feder dargestellt. Diese
Feder 5o kann in der vorausgegangenen. Ausführungsform der Erfindung ohne weiteres
verwandt werden. Hergestellt wird die Feder. zweckmäßig aus einem Draht runden Querschnitts.
Die Wicklung ist linksgängig. Alle Windungen liegen unmittelbar aneinander. Eirage
der mittleren Windungen 51 sind, wie bei 52 angedeutet, abgeflacht, um ihr in der
.Mitte .eine- erhöhte Flexibilität zu geben, ohne das Kupplungsvermögen der Feder
selbst zu beeinträchtigen.
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In Fig. 8 ist noch eine andere Ausführungsform der Feder gezeigt.
Der- Wicklungssinn der Feder 53 ist linksgängig. Hergestellt ist diese Feder aus
einem Draht flachen Querschnitts. Die Breitseiten des gewickelten Drahtes liegen,
wie bei 54 angedeutet, aneinander. Bei dieser Ausführungsform der Feder erhält
man
auf die gesamte Länge der Feder mehr Wicklungen als sonst und somit ein erhöhtes
Kupplungsvermögen und eine größere Flexibilität. Wenn auch die Zeichnungen die Federn
30, 5o und 53 in Kegelstumpfform zeigen (diese Form besitzen die Federn, bevor sie
in die Antriebsvorrichtung eingebaut sind), so ist dies nicht von besonderer Bedeutung.
Mit gleichem Erfolg kann auch eine Feder von zylindrischer Form Verwendung finden.
Es ist aber erforderlich, daß das Loch, in welches das eine Ende der Feder hineingedrückt,
einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als der normale Außendurchmesser der
Feder, und daß die Nabe, auf welche das andere Ende der Feder gedrückt oder gezogen
werden muß, größer ist als der normale Innendurchmesser der Feder.
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In Fig. 9 ist ein Ritzel 55 in einer Ausführungsform dargestellt,
die als Ersatz für das Ritzel 12 Verwendung finden kann. Dieses Ritzel besitzt eine
Nabe 56 mit einer sich um den Umfang herumziehenden Schraubennut 57. Eine schraubenförmig
gewickelte, und zwar rechtsgängige Torsionsfeder 58 umgibt die Nabe 56. Mehrere
Endwindungen 59 sind auf der Nabe in deren Schraubennut festgelegt mit entsprechendem
Vorstand. Das andere Ende der Feder wird zusammengerögen eine Reibung im Innern
des treibenden Teiles 28 abgeben, und zwar genau so, wie dies bei Feder 3o gezeigt
ist.