DE3406118A1

DE3406118A1 - Anordnung einer schaltbaren kupplung mit bremseinrichtung

Info

Publication number: DE3406118A1
Application number: DE19843406118
Authority: DE
Inventors: Kenneth Fred Horseheads N.Y. Seager sen.; Thomas Curran Elmira N.Y. Sekella
Original assignee: Purolator Products Co LLC
Current assignee: Purolator Products Co LLC
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1984-02-21
Publication date: 1984-08-30
Also published as: FR2541744A1; GB2135749A; JPS59164425A; AU2116683A; US4569426A; CA1225346A; GB8404910D0

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

6000 Frankfurt /Main Staufenstrasse

Anmelder:

FACET ENTERPRISES INC.

7o3o South YaIe Avenue Suite 800

TULSA, Oklahoma 74136 /USA

Bezeichnung: Anordnung einer schaltbaren Kupplung mit Bremseinrichtung.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer schaltbaren Kupplung mit Bremseinrichtung an einem drehbaren und einem feststehenden Maschinenteil. Die neue Anordnung ist besonders geeignet für solche Anwendungsfälle, bei denen während des normalen Betriebs die Kupplung eingerückt und die Bremse gelöst ist, die Kupplung aber wahlweise getrennt werden kann und dabei automatisch die Bremse angezogen wird.

Es gibt viele mechanische Geräte mit schaltbaren Kupplungen, um Antriebe wahlweise einzuschalten. Bei vielen dieser mechanischen Geräte ist der angetriebene Teil während der meisten Zeit, in der die Antriebswelle umläuft, angekuppelt. Es ist unter diesen Umständen deshalb vorteilhaft, eine Kupplung vorzusehen, welche normalerweise eingerückt ist und nur während derjenigen Zeitspanne, in welcher die Antriebsverbindung über die Kupplung gelöst sein soll, durch einen Hilfsantrieb getrennt wird. Es sind schon viele solche Kupplungen entwickelt worden und dem Fachmann bekannt.

Bei vielen Anwendungsfällen müssen die Kupplungen jedoch mit einer Bremseinrichtung verbunden sein, um bei gelöster Kupplung eine unerwünschte Bewegung der über die Kupplung angetriebenen Teile zu verhindern. Eine solche unerwünschte. Bewegung der angetriebenen Teile kann durch Reibung zwischen der Antriebswelle und z.B. einer Riemenscheibe, einem Zahnrad oder einem anderen Maschinenelement, welches die angetriebenen Teile und den Kupplungsmechanismus miteinander verbindet, verursacht werden. Eine weitere Ursache für unerwünschte Bewegungen können Vibrationen sein. Schließlich kann auch eine träge Masse die vorher über die Kupplung angetriebenen Teile noch während einer gewissen Zeitdauer nach dem Trennen der Kupplung in Bewegung halten.

Ein erstes Beispiel für eine Maschine, die eine schaltbare Kupplung mit Bremseinrichtung braucht, ist eine Druckmaschine, bei der über eine einzige Antriebswelle sowohl ein Druckkopf

als auch in einem bestimmten Verhältnis zu diesem ein Satz Farbräder längs einer Druckzeile vorwärts bewegt. Dabei wird während des normalen Betriebs der Vorschub des Druckkopfs durch einen Motor bewirkt, der die Antriebswelle jeweils um einen bestimmten Winkelschritt dreht. Eine normalerweise eingerückte Kupplung zwischen der Antriebswelle und dem Druckkopf gestattet, die Drehbewegung der Welle mittels eines Riemens oder Drahtbands zum Druckkopf zu übertragen. Eine fest mit der Antriebswelle verbundene Riemenscheibe treibt außerdem über einen Riemen oder ein Drahtband die Farbräder an, so daß diese zusammen mit dem Druckkopf längs der Druckzeile vorgeschoben werden.

Die Farbradeinrichtung kann auch mehreren Farbrädern bestehen, von denen jedes eine andere Druckfarbe hat. Es wird angestrebt, daß die Auswahl zwischen den verschiedenen Farbrädern sehr schnell erfolgt, um einen sehr schnellen vielfarbigen Druckvorgang zu ermöglichen. Die Auswahl der verschiedenen Farbräder geschieht in der Weise, daß die erwähnte Kupplung ausgerückt und danach die Antriebswelle noch um einen vorbestimmten Winkel gedreht wird, so daß die Einrichtung mit den Farbrädern relativ zum Druckkopf verschoben und dieser mit dem ausgewählten Farbrad ausgerichtet wird. Nachdem ein bestimmtes Farbrad ausgewählt worden ist, können durch Wiedereinrücken der Kupplung der Druckkopf und das Farbrad gemeinsam längs der Druckzeile vorwärts bewegt werden.

Es ist ohne weiteres verständlich, daß bei solch einer Druckmaschine jede Bewegung des Druckkopfs während der Auswahl des Farbrads unerwünscht ist. Deshalb wird eine Bremse gebraucht, um die Bewegung des Druckkopfs während dieser Zeitdauer zu verhindern. Zur Lösung dieses Problems ist ein besonderer Bremsmechanismus zwischen dem Druckkopf und dem Rahmen der Druckmaschine vorgeschlagen worden. Hierzu konnte z,B. eine Bremseinrichtung an der Antriebswelle angeordnet werden, die am Maschinenrahmen festgelegt war.

Da die Druckmaschine elektronisch gesteuert ist, empfiehlt es sich, elektromechnisch betätigte Kupplungen und Bremsen einzusetzen. Für die bekannte Anordnung würde man zwei elektromagnetische Spulen"brauchen, umeinerseits die Bremse und andererseits die Kupplung zu betätigen. Die getrennten Antriebe zur Betätigung der Bremse und der Kupplung beanspruchten viel kostbaren Raum und erzeugten auch viel Wärme.

Es werden mit der Zeit immer kleinere Druckvorrichtungen entwickelt, während gleichzeitig wegen des Vordringens von Mikroprozessoren und Computern immer höhere Anforderungen an die Geschwindigkeit und die Flexibilität der Druckvorrichtungen gestellt werden. Es ist deshalb wahrscheinlich, daß schon in Kürze noch weitere zusätzliche Auswahlmöglichkeiten, wie z.B. jetzt schon die Auswahlmöglichkeit zwischen verschiedenen Farbrädern, üblich werden. Diese Situation verlangt nach einer schaltbaren Kupplung mit Bremseinrichtung, welche weniger Platz beansprucht, mit einer geringeren Leistung auskommt und weniger Wärme erzeugt als die vorstehend genannten Anordnungen.

Ein zweites Beispiel für ein Gerät mit einer normalerweise eingerückten Kupplung und einer normalerweise gelösten Bremse ist ein Klimagerät. Wenn eine Klimaanlage anläuft, sollte zunächst das Freon im Kühlkreislauf des Kompressors zu fließen und zu kühlen beginnen, bevor Luft durch das System gedrückt wird. Deshalb sollte in der Anlaufphase das Gebläse der Klimaanlage noch nicht laufen. Da die Anlaufphase nur einen kleinen Bruchteil der Betriebszeit ausmacht, in welcher die Antriebswelle läuft, wird eine normalerweise eingerückte Kupplung verwendet, die nur während der Startphase eines Kühlzyklus gelöst wird.

Es könnte geschehen, daß während der Startphase das Gebläserad infolge Vibrationen und Reibung mit niedriger Winkelgeschwindigkeit umläuft. Man hat festgestellt, daß bereits dieses geringe Maß an Drehbewegung des Gebläserads für den

wirtschaftlichen Betrieb der Klimaanlage schädlich ist. Um das genannte Problem zu vermeiden, hat man jedoch bisher den Weg gewählt/ mittels besonderer, verschließbarer lamellenartiger Absperreinrichtungen den Luftstrom durch die Klimaanlage während der Startphase zu verhindern. Alternativ könnte eine Bremseinrichtung die ungewollte Drehung des Gebläserads unterbinden.

Es wird aus dem Vorstehenden klar, daß es auch für solche Klimaanlagen vorteilhaft wäre, wenn es eine kombinierte Kupplungs- und Bremseinrichtung gäbe, die sich leicht herstellen und einbauen läßt, während der Startphase jedes Betriebszyklus mit geringer Leistung betrieben werden kann und während des übrigen Teils des Betriebszyklus überhaupt keine Energie verbraucht. Nach Möglichkeit sollte eine solche Einrichtung möglichst klein bauen.

Es stellt sich deshalb die Erfindungsaufgabe, eine Kupplungsund Bremseinrichtung zu schaffen, deren Kupplung normalerweise in Eingriff ist, während die Bremse normalerweise gelöst ist, wobei diese Kupplungs- und Bremseinrichtung während des normalen Betriebs keine Energie verbraucht und keine Wärme erzeugt, und auch zum Lösen der Kupplung und gleichzeitigen Anziehen der Bremse nur möglichst einfache Mittel und eine geringe Leistung notwendig sind.

Vorstehende Aufgabe wird durch die Kombination der im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

In einer ersten praktischen Ausführungsform sind die beiden Kupplungsteile relativ zueinander indexierbar. Dazu kann eines der beiden Kupplungsteile mit einer Anzahl von Rastelementen versehen sein, die jeweils in einem bestimmten Winkelabstand zu den benachbarten Rastelemanten angeordnet sind. Das andere Kupplungsteil hat dann wenigstens ein zu den genannten Rastelementen passendes, mit ihnen zusammenwirkendes Rastelement, so daß die beiden Kupplungsteile in

verschiedenen relativen Drehwinkelstellungen miteinander in Eingriff gebracht werden können. Neben den Rastelementen können außerdem zwischen den beiden Kupplungsteilen wirksame Anschläge vorhanden sein, welche die relative Drehbewegung der beiden Kupplungsteile begrenzen.

Bei einer anderen praktischen Ausführungsform der Erfindung haben die Kupplungsteile zusammenwirkende Reibflächen, mittels derer sie in beliebigen Drehwinkelstellungen in Eingriff gebracht werden können.

Unabhängig von den verschiedenen Ausführungsformen bietet die Erfindung den Vorteil, daß die Kupplung und die Bremse eine Einheit mit einem einzigen Betätigungsorgan bilden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine elektromagnetische Spule, während das andere Kraftglied vorzugsweise eine Feder ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform

einer kompakten Kupplungs- und Bremseinrichtung;

Fig. 2 einen Längsschnitt nach Schnittlinie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt nach Schnittlinie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kupplungs- und Bremseinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 im Teilschnitt.

Die beiden in Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiele sind zwar jeweils unterschiedlichen Zweckbestimmungen angepaßt, verkörpern jedoch in beiden Fällen die Ziele und Vor-

teile der Erfindung. Es versteht sich, daß die gezeigten Ausführ ungs formen auch noch für andere Zwecke Anwendung finden können, und es ist einem Fachmann außerdem klar, daß nach der Lehre der Erfindung die Einzelteile der gezeigten Kupplungsund Bremseinrichtungen auch anders als gezeigt gestaltet werden können.

In Fig. 1 bis 3 ist eine Kupplungs- und Bremseinrichtung dargestellt, die zur Verwendung bei einer Druckvorrichtung oder einem ähnlichen Gerät bestimmt ist, welches eine indexierbare Kupplung verlangt. Die Druckvorrichtung selbst ist in der Zeichnung nicht gezeigt. Sie hat in üblicher Weise ein Gehäuse, einen Schrittmotor und eine Antriebswelle, die in der Zeichnung mit 12 bezeichnet ist. Die Antriebswelle erstreckt sich zwischen dem vorderen und hinteren Ende der Druckvorrichtung. Eine Einrichtung zur Bereitstellung der Druckfarben, z.B. eine Anzahl von mit Abstand angeordneten Farbrädern, die auf einer gemeinsamen Welle sitzen, wird von der Antriebswelle 12 längs einer Druckzeile vorgeschoben, wenn die Welle durch den Schrittmotor gedreht wird. In entsprechender Weise wird durch die Rotation der Antriebswelle 12 ein Druckkopf längs der Druckzeile vorgeschoben. In diese Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 12 und dem Druckkopf ist jedoch die in der Zeichnung gezeigte Kupplungs- und Bremseinrichtung 1o eingeschaltet, so daß die Ankupplung des Druckkopfs an die Antriebswelle 12 nach Belieben gelöst werden kann. Während dieser Zeitspanne, in welcher der Druckkopf von der Antriebswelle 12 abgekuppelt ist, können die Farbräder durch die Antriebswelle 12 weiterbewegt und somit relativ zum Druckkopf verschoben werden, so daß im weiteren Verlauf des Druckvorgangs eine andere Druckfarbe benutzt werden kann.

Die Kupplungs- und Bremseinrichtung zwischen der Antriebswelle 12 und dem Druckkopf wird nachstehend im Detail beschrieben. Dazu gehört zunächst als erstes, antriebsseitiges Kupplungsteil eine Kupplungsscheibe 14. Bei der gezeigten

-la-

Ausführung wird die Kupplungsscheibe 14 auf die Antriebswelle 12 aufgesetzt und wäre auf dieser drehbar, wenn sie nicht mittels einer oder mehrerer Schrauben 16 gegen Drehung auf der Welle 12 festgelegt wäre. Die Kupplungsscheibe 14 bildet das eine Ende der Kupplungs- und Bremseinrichtung 1o und sollte deshalb auf der mit 18 bezeichneten Endfläche und der zylindrischen Umfangsfläche 2o ästhetisch ansprechend gestaltet sein.

Auf der der äußeren Fläche 18 gegenüberliegenden Fläche 22 hat die Kupplungsscheibe 14 eine Vielzahl von Rastelementen 24, die jeweils in einem bestimmten Winkelabstand zu den benachbarten Rastelementen angeordnet sind. Die Rastelemente 24 können Nuten oder andere Ausnehmungen, jedoch auch umgekehrt Zähne oder ähnliche Vorsprünge sein. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Rastelemente 24 in der antriebsseitigen Kupplungsscheibe 14 Nuten mit einem Zwischenabstand von 13,8°. Es gibt drei Gruppen von jeweils sechs Nuten am Umfang der Endfläche 22 der Kupplungsscheibe. Die Mittenabstände dieser Gruppen von Rastelementen betragen jeweils 12o°. Zwischen benachbarten Gruppen von Rastelementen befindet sich jeweils ein Anschlag 26. Die Anschläge begrenzen in nachstehend beschriebener Weise die relativen Drehbewegungen der Kupplungsteile.

Die antriebsseitige Kupplungsscheibe 14 kann aus Kunststoff oder alternativ aus einem metallischen Material bestehen. In einer praktischen Ausführungsform ist sie unterteilt in einen metallischen zylindrischen äußeren Scheibenteil 28 und einen Scheibenteil 3o aus Kunststoff (die Unterteilung ist nicht gezeigt)„ Eine derartige Konstruktion gestattet kostengünstige Herstellung durch Spritzgießen oder ein ähnliches Verfahren, ergibt jedoch insgesamt eine sehr belastungsfähige Kupplungsscheibe.

Neben der Endfläche 22 der Kupplungsscheibe 14 ist eine Hohlwelle 32 drehbar auf der Antriebswelle 12 gelagert. Die Hohl-

welle 32 ist im wesentlichen zylindrisch und besteht aus einem nicht-metallischen Material. Das der Endfläche 22 der Kupplungsscheibe 14 zugewandte Ende 34 der Hohlwelle 32 erstreckt sich in eine zentrale Sackbohrung 36 in der Kupplungsscheibe 14 und ist darin drehbar. Die Hohlwelle 32 hat in einem bestimmten Abstand von der Kupplungsscheibe 14 einen ringförmigen Bund 38, dessen der Kupplungsscheibe 14 zugewandte Endfläche mit 4o, entgegengesetzte Endfläche mit 42 und zylindrische Umfangsflache mit 44 bezeichnet sind.

Eine flache Feder 46, die am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist mittels Stahlnieten 5o an der Endfläche 4o des Bunds 38 der Hohlwelle 32 befestigt. Die verwendeten Nieten haben vorzugsweise einen Schraubengang, der jedoch mehr wie Federn oder Keile als wie bei einem Gewinde wirkt, um einen formschlüssigen Eingriff in das Kunststoffmaterial der Hohlwelle zu gewährleisten. Die Feder 46 kann aus Federstahl oder einem ähnlichen Material ausgestanzt sein. Sie hat drei sich in Umfangsrichtung erstreckende Finger 48 mit freien Enden, die radial außerhalb des Bunds 38 angeordnet sind.

Auf der äußeren zylindrischen Fläche 44 des Bunds 38 ist axial beweglich ein Anker 52 montiert. Der Anker 52 ist ein dünnes, scheibenförmiges Element mit einer zentralen öffnung entsprechend dem Bund 38 der Hohlwelle 32 und besteht aus einem ferromagnetisehen Material, so daß er auf eine steuerbare magnetische Spule anspricht und durch diese längs der Hohlwelle bewegt werden kann. Der Anker 52 bildet ein zweites Kupplungsteil und hat zu diesem Zweck wenigstens ein Rastelement 54 zum wahlweisen Eingriff in die Rastelemente 24 der antriebsseitigen Kupplungsscheibe 14. Bei der gezeigten Ausführungsform sind drei Rastelemente 54 an dem Anker 5 2 vorhanden, von denen jedes mit einer Gruppe von Rastelementen der Kupplungsscheibe 14 in Eingriff zu bringen ist. Der Anker kann aber relativ zur Kupplungsscheibe gedreht werden, wenn er axial von dieser weggezogen ist. Die Drehung des Ankers relativ zur Kupplungsscheibe wird durch die Anschläge 26 begrenzt,

so daß bei dem Ausführungsbeispiel nur eine Drehung des Ankers von 69° relativ zur Kupplungsscheibe 14 möglich ist. Die als Rastelemente 54 dienenden Zähne am Anker 52 können in sechs verschiedenen relativen Winkelstellungen des Ankers und der Kupplungsscheibe 14 in verschiedene Nuten 24 eingreifen.

Der Anker 52 ist mittels drei Nieten 56 mit der Feder 46 verbunden, die sich durch Löcher an den Enden der Finger 48 der Feder erstrecken. Falls gewünscht, können die Nieten 56 einstückig mit dem Anker ausgebildet sein, wie dies bekannt ist. Die Feder 46 drückt den Anker 52 zur Kupplungsscheibe 14 hin und somit die Rastelemente 54 und 24 in Eingriff.

Auf der Hohlwelle 32 ist neben der Endfläche 42 des Bunds 38 eine innere Polplatte 58 derart montiert, daß sie mit der Hohlwelle 32 umläuft. Im Ausführungsbeispiel ist die innere Polplatte 58 eine aus einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellte Scheibe, die aber auch aus einem anderen in ähnlicher Weise magnetischen Material bestehen kann. Beispielhaft ist gezeigt, daß die innere Polplatte 58 mittels derselben Nieten 5o mit der Hohlwelle 32 verbunden ist, die auch die Feder 46 am Bund 38 halten.

Neben der inneren Polplatte 48 ist drehbar auf der Hohlwelle eine elektromagnetische Einrichtung 6o montiert, deren Konstruktion herkömmlicher Art sein kann. Dazu gehört ein Magnetkörper 62 mit einer äußeren zylindrischen Wand 64, einer inneren zylindrischen Wand 66 und einer sich dazwischen erstreckenden flachen Endwand 68. Zum Magnetkörper gehört weiterhin eine elektromagnetische Spule 7o, die zwischen den zylindrischen Wänden 64 und 66 sitzt. Die äußere zylindrische Wand ist mit einem Schlitz 72 versehen, durch den hindurch der elektrische Anschluß der elektromagnetischen Spule 7o erfolgt. Der Magnetkörper 62 hat schließlich noch eine äußere Lasche 74, mittels welcher er an einem feststehenden Maschinenteil, z.B. dem Gehäuse des Mechanismus mit der erfindungsgemäßen Kupp-

lungs- und Bremseinrichtung/ festzulegen ist. Die Festlegung der Lasche 74 ist in der Zeichnung schematisch bei 76 gezeigt.

Zwischen dem Magnetkörper 62 und der Hohlwelle 32 sind Bremsorgane vorgesehen, die im Beispielsfall aus einer Bremsscheibe bestehen, die zwischen der inneren Polplatte 58 und der inneren zylindrischen Wand 66 des Magnetkörpers angeordnet ist. Die Bremsscheibe befindet sich im Vergleich zum Radius, auf dem die Rastelemente 24 und 54 liegen, auf einem verhältnismäßig kleinen Radius, gemessen von der Mittellängsachse der Antriebswelle 12. Auf den Grund dieser Anordnung wird weiter unten eingegangen. Die Bremsscheibe ist ein Film aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten, wie z.B. Polytetrafluoräthylen, und kann z.B. etwa 1,3 Hundertstel (o,o13) millimeterdick sein.

Neben der flachen Endwand 68 des Magnetkörpers 62 ist eine Riemenscheibe 8o drehfest auf der Hohlwelle 32 gelagert, so daß sie mit dieser umläuft. Die Riemenscheibe 8o besteht im Beispielsfall aus Kunststoff und ist entweder mit der Hohlwelle verklebt oder, vorzugsweise, durch Ultraschall-Schweißverfahren verschweißt. Die Riemenscheibe 8o und der Bund 38 halten die elektromagnetische Einrichtung 6o und die Bremsscheibe 78 axial auf der Hohlwelle 32. Ein Sprengring 82, der in eine passende Ringnut in der Antriebswelle 18 eingreift, hält die Hohlwelle 32 axial auf dieser.

Die beschriebene Vorrichtung funktioniert wie folgt:

Während des normalen Betriebs, d.h. während die elektromagnetische Spule 7o nicht erregt ist, wird der Anker 52 durch die Feder 46 in Eingriff mit der Kupplungsscheibe 14 gedrückt. Die Hohlwelle 32 ist mit der Riemenscheibe 8o verschweißt, mit der inneren Polplatte 58 vernietet und über die Feder mit dem Anker 52 verbunden, kann sich jedoch mit Bezug auf den Magnetkörper 62 frei drehen. Die Riemenscheibe 8o ist derart mit der Hohlwelle 32 verschweißt, daß der Magnet-

34061T8

körper 62 während des normalen Betriebs keine Druckkraft auf die Bremsscheibe 78 ausübt. Die Bremse 78 erzeugt deshalb während des normalen Betriebs des Druckkopfs nur einen vernachlässigbar geringen Reibungswiderstand.

Wenn die Kupplung gelöst werden soll, wird die elektromagnetische Spule 7o erregt. Dadurch werden gleichzeitig zwei Wirkungen erreicht.Erstens wirkt die erregte elektromagnetische Spule auf den Anker 52 mit solcher Kraft, daß die Kraft der Feder 46 überwunden und dadurch die Kupplung außer Eingriff gebracht wird. Außerdem erzeugt die erregte Spule eine Zugkraft zwischen dem Magnetkörper 62 und der inneren Polplatte 58, so daß sie sich aufeinander zu bewegen und dadurch die Reibungskraft zwischen sich vergrößern. Es kann eine kleine Bewegung des Magnetkörpers auf die innere Polplatte zu stattfinden, insbesondere, wenn die Bremsscheibe zusammengedrückt werden kann.

Wenn die Spule 7o erregt ist und die Antriebswelle 12 angetrieben wird, dreht sich die Kupplungsscheibe 14 relativ zum Anker 52. Die Bremsscheibe 78 verhindert die Drehung der Hohlwelle 32 und aller mit ihr verbundener Teile. Wenn jedoch der Versuch unternommen wird, die Kupplungsscheibe 14 bis über den vorbestimmten Winkelbereich hinaus zu drehen, welcher bei der erwähnten Druckvorrichtung erforderlich ist, um die Einrichtung mit den Farbrädern relativ zum Druckkopf maximal zu verstellen, stoßen die Rastzähne 54 des Ankers 52 gegen die Anschläge 26 der Kupplungsscheibe und verhindern dadurch eine weitere Relativdrehung. In diesem Fall überwindet die Kupplungsscheibe 14 die Bremskraft der Bremsscheibe 78 und treibt auch den Druckkopf an. Im Hinblick auf diese Funktion sind die Rastelemente 24 und 54 der Kupplungsteile mit Bezug auf die Längsachse der Antriebswelle 12 auf einem größeren Durchmesser angeordnet als die Bremsscheibe 78. Bei einer Druckvorrichtung muß die Kupplung typischerweise mindestens ein Drehmoment von ca. 21Ncm (3o Unzen Zoll) übertragen, während die Bremsscheibe ein Bremsmoment von max. 2,8 bis 5Ncm

(4-7 Unzen Zoll) erzeugen muß. Die Verwendung der Anschläge 26 zur Begrenzung der Drehbewegung der Hohlwelle 32 relativ zur Kupplungsscheibe 14 ist bei dieser Art von Druckvorrichtungen besonders vorteilhaft, weil sie oft automatisch betrieben werden und die Mikroprozessor-Steuerung z.B. nach einem Stromausfall nicht immer weiß, welches Farbrad vorher ausgewählt worden war. Deshalb wird man die Druckvorrichtung vorzugsweise so steuern, daß beim Start zunächst immer erst die Einrichtung mit den Farbrädern in eine ihrer Extremstellungen mit Bezug auf den Druckkopf gefahren wird und danach dann ein bestimmtes Farbrad ausgewählt wird.

Fig. 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kupplungs- und Bremseinrichtung 1o' gemäß der Erfindung. Diese Einrichtung 1o* ist bestimmt zur Anwendung bei einer Klimaanlage und soll dort das Kühlgebläse abkuppeln und an der Drehung im Leerlauf hindern.

Die Kupplungs- und Bremseinrichtung 1o' ist am Ende einer Antriebswelle 12" montiert. Mit dieser ist durch geeignete Mittel, z.B. Federn oder Keile, eine Kupplungsscheibe 14' fest verbunden. Eine Endfläche 22' der Kupplungsscheibe 14' ist als Reibkupplungsfläche 24' ausgebildet. In diesem Fall verwendet man für die Kupplungs- und Bremsseinrichtung 1o' keine Rastelemente, weil bei einem an- und abzukuppelnden Kühlgebläse kein Indexieren erforderlich ist. Die Hohlwelle 32' ist drehbar auf der Antriebswelle 12¹ gelagert. Sie besteht im Beispielsfall aus Metall und ist mit Lagern 84 versehen, um leichte, gleichmäßige Drehbewegung der Hohlwelle relativ zur Antriebswelle 12' zu gewährleisten. Anders als bei der oben beschriebenen Hohlwelle 32 ist die Hohlwelle 32' nicht direkt in Kontakt mit der antriebsseitigen Kupplungsscheibe 14'. Stattdessen ist die Hohlwelle 32' mit einem ringförmigen Bund 38' versehen, der in einem in die Endfläche 22' der Kupplungsscheibe 14' eingearbeiteten Hohlraum 86 angeordnet ist.

Eine der oben beschriebenen Feder 46 ähnliche Feder 46" ist mit geeigneten Mitteln an der einen Endfläche 42' des Bunds 38'

der Hohlwelle 32' befestigt. Die Endfläche 42" ist im Beispielsfall diejenige Endfläche des Bunds 38·, welche von der Kupplungsscheibe 14' wegweist. In ähnlicher Weise wie bei dem oben beschriebenen Anker 52 ist auch an den Armen der Feder 46' ein Anker 52 angebracht. Dieser ist ein scheibenförmiges Element mit einer Reibkupplungsfläche 54', welche mit der Reibkupplungsfläche 24¹ der Kupplungsscheibe 14' in Reibeingriff kommen kann. Der Anker 52' ist auf der der Reibkupplungsfläche 54' gegenüberliegenden Seite mit einer Bremsfläche 88 versehen.

Eine elektromagnetische Einrichtung 6o' ist neben der Bremsfläche 88 des Ankers 52' drehbar auf der Hohlwelle 32" gelagert. Im Beispielsfall sind Anschlagglieder 9o zwischen dem Magnetkörper 62' der elektromagnetischen Einrichtung 6o' und der Hohlwelle 32' vorgesehen, um einen bestimmten Zwischenabstand zwischen der Bremsfläche 88 des Ankers 52' und einer mit dieser zusammenwirkenden Bremsfläche 92 am Magnetkörper 62' zu gewährleisten, wenn der Anker an der Reibkupplungsfläche 54· der Kupplungsscheibe 14· angreift. Außerdem können Lager 94 vorgesehen sein, um Drehbewegungen der Hohlwelle 32* relativ zum Magnetkörper 62' zu erleichtern. Ebenfalls vorhanden ist wieder eine Lasche 74' zur Festlegung des Magnetkörpers 62' am Gehäuse des Kühlgebläses. Eine Gebläsenabe 8o' sitzt drehfest auf der Hohlwelle 32'. Für die drehfeste Verbindung sorgt eine Feder 94, die einerseits in die Gebläsenabe 8o' und andererseits in eine Nut 96 in der Hohlwelle 32' eingreift. Die mit 98 bezeichneten Flügel des Gebläserads sind mittels Bolzen 1oo mit der Gebläsenabe 8o' verbunden. Sprengringe 82a¹ und 82b' an beiden Enden der Kupplungs- und Bremseinrichtung 1o' halten diese in ihrer axialen Stellung auf der Antriebswelle 12· .

Die zuletzt beschriebene Vorrichtung funktioniert wie folgt: *

Während der Startphase eines Kühlzyklus der Klimaanlage ist es erwünscht, daß zunächst das Kühlgebläse noch nicht an-

: 49-

läuft. Die Kupplungs- und Bremseinrichtung 1o' wird durch Erregung der elektromagnetischen Einrichtung 6o" betätigt, um die Drehung des Kühlgebläserads 98 zu verhindern. Durch das Erregen der elektromagnetischen Spule 7o' in der elektromagnetischen Einrichtung 6o' wird der Anker 52' gegen die Wirkung der Feder 46' zum Magnetkörper 62' hin gezogen, und es werden die Bremsflächen 88 und 92 miteinander in Eingriff gebracht und somit die Drehung des Kühlgebläses verhindert. Wenn die Erregung der elektromagnetischen Spule 7o' beendet wird, zieht die Feder 46" den Anker wieder vom Magnetkörper 62' weg und zur Kupplungsscheibe 14' hin. Die Federkraft ist ausreichend stark, um die Reibkupplungsflächen 24' und 54' so fest gegeneinander zu drücken, daß das Kühlgebläserad 98 angetrieben wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung ergibt sich, daß die neue Anordnung einer kombinierten Kupplung und Bremse einen sehr einfachen Aufbau hat, daher kostengünstig herzustellen ist und wenig Energie verbraucht. Eine einzige elektromagnetische Spule betätigt gleichzeitig die Bremse und die Kupplung. Während des normalen Betriebs wird überhaupt keine Energie verbraucht. Nur während einer, verhältnismäßig kurzen Periode, in welcher die Bremse eingesetzt wird, braucht man für deren Betätigung und gleichzeitig das Lösen der Kupplung eine einzige elektromagnetische Spule.

Claims

Patentansprüche

1./ Anordnung einer schaltbaren Kupplung mit Bremseinrichtung an einem drehbaren und einem feststehenden Maschinenteil, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) ein erstes Kupplungsteil (14, 14') welches mit dem drehbaren Maschinenteil (12, 12") drehfest verbindbar ist;

b) einen relativ zum ersten Kupplungsteil (14, 14') drehbar gelagerten Kupplungskörper (32, 32');

c) ein drehfest, aber axial beweglich mit dem Kupplungskörper (32, 32') verbundenes zweites Kupplungsteil (52, 52');

d) ein erstes Kraftglied (46, 46"),welches in Eingriffsrichtung des ersten und zweiten Kupplungsteils wirksam ist;

e) eine schaltbare Bremse (58, 78; 88, 92) zur Festlegung des Kupplungskörpers (32, 32') am feststehenden Maschinenteil (62, 74, 76; 62', 74') und

f) ein steuerbares zweites Kraftglied (6o, 6o'), durch welches die beiden Kupplungsteile (14, 52; 14', 52') trennbar und die Bremse (58, 78; 52', 88, 92) einschaltbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das erste und zweite Kupplungsteil (14, 52) mit zusammenwirkenden Rastelementen (24, 54) versehen sind, mittels welcher sie in mehreren verschiedenen relativen Drehwinkelstellungen in Eingriff zu bringen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eines der beiden Kupplungsteile

ti

(14, 52) »it einer Mehrzahl von Rastelementen (24) versehen ist, und das andere Kupplungsteil mit wenigstens

eineift Rastelement (54) versehen ist, welches wahlweise mit Verschiedenen der erstgenannten Rastelemente (24) in Eingriff zu bringen ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gel^ennzeich net, daß die relative Drehbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil (14,?52) durch wenigstens einen Anschlag (26) auf einen bestimmten Drehwinkelbereich begrenzt ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Kraftglied (46) eine"zwischen dem Kupplungskörper (32) und dem zweiten Kupplungsteil (52) eingespannte Feder ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein bewegliches Bremsenteil-" (58, 58¹) am Kupplungskörper (32, 32') gelagert und relativ zu diesem axial verschieblich ist, und daß bei Ver-Schiebung des beweglichen Bremsenteils (58, 58') in eine bestimmte axiale Richtung durch das zweite Kraftglied <6o,"6o') Bremsflächen (58, 78; 88, 92) am beweglichen

■ Bremsenteil (58, 58·) und am feststehenden Maschinenteil (62,-74, 76; 62', 74') gegeneinander anpreßbar sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Kraftglied (6o/ 6o") ein steuerbarer Elektromagnet ist, durch welchen das bewegliche Bremsenteil (58, 52') in Bremsrichtung und das zweite Kupplungsteil (52, 52') in Richtung vom ersten Kupplungsteil (14, 14') fort bewegbar sind.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektromagnet (6o, 6o') eine

Spule (7ο) aufweist, welche das bewegliche Bremsenteil (58) umschließt und/oder mit ihrem magnetischen Feld beeinflußt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Kupplungsteil (52, 52') mit dem beweglichen Bremsenteil vereinigt ist.

1o. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß eines der beiden Kupplungsteile (14, 52) mit sechs Rastelementen (24) versehen ist, die im gegenseitigen Winkelabstand von 13,8 angeordnet sind, während das andere Kupplungsteil wenigstens ein Rastelement (54) aufweist, welches mit den vorgenannten sechs Pastelementen (24) zusammenwirkt, und die Anschläge nur eine relative Drehbewegung zwischen den beiden

Kupplungsteilen (14, 52) in dem zum Eingriff der sechs Rastelemente (24) erforderlichen Winkelbereicn von 69 zulassen.

11. Anordnung nach Anspruch 1o, dadurch gekenn zeichnet , daß eines der beiden Kupplungsteile (14, 52) mit drei um 18o° versetzt angeordneten Gruppen von jeweils sechs Rastelementen (24) versehen ist, während das andere Kupplungsteil mit drei im Winkelabstand von 12o° angeordneten Rastelementen (54) ausgebildet ist, die jeweils gleichzeitig mit einem Rastelement aus jeweils einer Gruppe von Rastelementen (24) in Eingriff zu bringen sind.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet , daß die Rastelemente am radial äußeren Umfang der Kupplungsteile (14, 52) angebracht sind.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Bremsflächen (58, 78) zwischen Radien

liegen, die wesentlich kleiner sind als der mittlere Radius der Rastelemente (24, 54) an den zu den Bremsflächen koaxialen Kupplungsteilen (14/ 52).

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem feststehenden Maschinenteil (62, 66, 74, 76) und dem beweglichen Bremsteil (58) eine Bremsscheibe (78) mit niedrigem Reibungskoeffizient eingesetzt ist.

15» Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Bremsscheibe (78) aus Polytetrafluoräthylen besteht.

16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe eine Dicke von etwa o,o1 bis o,o15mm hat.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Kupplungsteile (14, 52; 14', 52') kraftschlüssig zusammenwirken.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Kraftglied (46, 46') eine Blattfeder in Form einer mit Aussparungen versehenen Scheibe ist, welche radial innen mit dem Kupplungskörper (32, 32') und radial außen mit dem zweiten Kupplungsteil (52, 52") verbunden ist.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet _r daß die Befestigungsmittel (5o) zur Befestigung der Blattfeder (46) am Kupplungskörper (32) gleichzeitig auch zur drehfesten Verbindung des letzteren mit dem beweglichen Bremsenteil (58) dienen.