EP1759841A2 - Kupplungseinrichtung zur Bewerkstelligung einer zeitweisen Entkoppelung der Abschnitte eines Getriebezugs einer Druckmaschine - Google Patents
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- EP1759841A2 EP1759841A2 EP20060017127 EP06017127A EP1759841A2 EP 1759841 A2 EP1759841 A2 EP 1759841A2 EP 20060017127 EP20060017127 EP 20060017127 EP 06017127 A EP06017127 A EP 06017127A EP 1759841 A2 EP1759841 A2 EP 1759841A2
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- clamping
- coupling device
- spur gear
- force
- clamping force
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
- B41F13/00—Common details of rotary presses or machines
- B41F13/008—Mechanical features of drives, e.g. gears, clutches
Definitions
- the invention is directed to a coupling device for the temporary separation of a gear train of a printing press, in particular for carrying out an adjustment process which, as such, serves to change the phase position of the corresponding sections of the gear train relative to one another.
- Such coupling devices find particular, but not exclusively, application for effecting the connection of a turning drum to the main drive train of a sheet-fed printing press in a manner variable with regard to the phase position of the turning drum relative to the adjacent cylinders.
- Out DE 41 41 817 C2 is a coupling device of the aforementioned type for gear train separation known.
- This known coupling device comprises a Doppelzahnradinrichtüng as such comprises two coaxially arranged spur gears, said spur gears are braced against each other via a plurality of disk spring packs and thereby coupled by frictional engagement.
- the clamping forces applied by the disk spring packings can be overcome by a ring piston device which can be acted upon selectively by pressurized oil. In overcoming the clamping forces applied by the cup spring packs, it is possible to rotate the two spur gears against each other in the required phase position.
- the annular piston device is designed such that in the context of the abolition of the frictional coupling of the two spur gears and a frame-side determination of one of the two spur gears takes place.
- the invention has for its object to provide a coupling device of the aforementioned type, which is characterized by a robust construction and a high torque transmission capacity and as such is advantageously feasible under manufacturing aspects.
- the coupling device is designed such that the clamping force generated by the tensioned clamping disk acts as an axially directed, ie acting in the direction of a rotation axis of the coupling device force on the side region of the two spur gears.
- the first spur gear is designed as a gear ring.
- This gear ring may be formed in the region of its inner circumferential surfaces so that here a bearing surface is provided which allows taking a release state of the coupling device, a rotation of the first spur gear relative to the second spur gear in the circumferential direction.
- the first spur gear is in the immediate vicinity of the second spur gear. This makes it possible to urge the two spur gears laterally against each other under the action of the present invention by means of the clamping disc clamping forces, thereby making an immediate frictional power transmission between the two spur gears.
- the first spur gear is received in a peripheral annular groove acting as a nip.
- This circumferential annular groove preferably extends between a radially adjacent radial surface portion of the clamping disk and a radial side surface of the second spur gear.
- the clamping disc is preferably fixed in the clamping disc inner area close to the center. This fixation can be done in particular by clamping screws. This clamping screws can sit in a journal of an associated cylinder and serve in addition to the fixation of the clamping disc also directly the fixation of the entire coupling device itself to the journal.
- those forces are generated by those fixing means, in particular clamping screws, which elastically deform the clamping disk as such and thereby generate the clamping forces acting axially on the two spur gears and supporting the frictional connection.
- the provided for lifting the clamping state chamber means is formed according to a particularly preferred embodiment of the invention as a flat annular chamber and in this case extends substantially coaxially with the axis of rotation of the coupling device to those close to the center, the fixing of the clamping disc serving inner area.
- the axial depth or gap depth of the annular chamber is preferably relatively small and is for example in the range of 0.3 to 1.5 mm. Due to the design of the cross section of the clamping disk, by the distance of the centering fixing means of the clamping disk of the clamping edge region of the clamping disk and in particular also by the special geometry of the clamping disk itself, it is possible to reach the achievable by the clamping disk clamping force and thereby the torque transmission capacity of Tuning the coupling device according to the invention.
- the deformation behavior of the clamping disk can be influenced and tuned by profiling the same, in particular by punctures.
- the annular chamber is preferably enclosed in the region of the outer circumference by a sealing device, wherein this sealing device is designed in such a way that it permits an axial curvature of the edge region of the clamping disc serving to release the clamping force.
- the travel required to remove the clamping force is preferably in the range of 0.05 to 0.4 mm.
- To cancel the clamping force only one additional deformation of the clamping plate is required as a whole, as such, caused by exertion of the clamping force compression of the included in the power flow coupling members overcomes.
- the deformation of the clamping disk per se for generating the coupling clamping force is essentially determined by the inherent elasticity of the clamping disk, in particular its Axialverformungs .
- the Vortensweg the clamping disc for applying the clamping force may be greater than the required to cancel the clamping force further curvature of the clamping plate.
- the clamping disk is preloaded with warping thereof in a range of about 1.5 to 3 mm.
- At least one channel device is provided, which serves as such the supply of a viscous medium, in particular grease or of pressurized oil to the annular chamber.
- This channel device can be designed such that it communicates with a center bore, whereby a corresponding pressurization of the thus formed fluid system can take place via this center bore.
- the pressurization can be carried out with the aid of an external and only via a corresponding channel device with the fluid system coupled pressure source.
- an electric pump device which provides the required pressure oil, for example, under the action of a piezo-pressure oil pump and is driven only via electrical line devices from the outside.
- the pressure chamber which as such serves to generate a force canceling the clamping force, can be formed by a radial surface of the clamping disk and a radial surface of a flange body.
- This flange body may be formed so that it basically represents the basic body of the coupling device according to the invention, wherein the clamping disk is attached to this flange body.
- the two spur gears can sit directly on the flange body.
- the first spur gear can be accommodated in the above-mentioned circumferential groove so that it reaches a release state when the tensioning disc bulges and thus in the circumferential direction of the Flange body is rotatable.
- the second spur gear is preferably fixed on the flange body.
- the second spur gear can in this case be fixed to the flange body in such a way that a particularly high system rigidity results in the region of the friction surfaces serving for torque transmission. It is also possible to design the second spur gear such that it rotatably rests on the flange body, so that when the coupling device is moved into a release state, both spur gears are rotatable relative to the flange body and the flange body can be rotated relative to both spur gears.
- clamping disc mechanism it is possible, on the basis of the inventively proposed clamping disc mechanism to provide a coupling device by which it is still possible to fix the associated cylinder or a portion of the gear train. In particular, it is possible to lock the cylinder-side strand of the gear train frame side.
- the sole FIGURE shows a coupling device according to the invention, which as such serves for the temporary separation of a gear train of a printing machine.
- the coupling device shown here comprises a first spur gear 1 and a second spur gear 2, wherein both spur gears 1, 2 are arranged coaxially to a rotation axis X of a cylinder 9.
- the coupling device is designed as a common circulation with the cylinder 9 provided mechanism and allows in engaged state a frictional or non-positive transmission of torque between the first spur gear 1 and the second spur gear 2.
- a clamping device 3 is provided for applying the corresponding forces. This clamping device is used to generate a force acting on the outer peripheral portion of the first spur gear 1, axially directed clamping force F.
- the clamping device forms together with a flange 4 a chamber means 5, which serves as such the need application of the clamping device by releasing the clamping force F in a release state-bringing force S.
- the coupling device according to the invention is characterized in that the clamping device 3 comprises a coaxially to the two spur gears 1, 2 arranged tension pulley 6, said tension pulley 6 is biased in the basic position shown here so elastic that due to the elastic deformation of the tension pulley 6 that the Clutch engagement state ensuring clamping force F is applied to the spur gears 1, 2.
- the clamping force F is generated in the embodiment shown here such that it acts as an axial force on the outer peripheral radial area of the first spur gear 1.
- the first spur gear 1 is designed in this embodiment as a gear ring and as such about its inner peripheral surfaces U1, U2 rotatably mounted and mounted slightly displaceable on the flange 4.
- This rotatably movable bearing can be supported by appropriate design of the inner peripheral surfaces U1, U2 of the first spur gear, in particular by forming a bearing material sole.
- the first spur gear 1 Under the action of the axially acting on the left side of this representation of the first spur gear 1 clamping force F, the first spur gear 1 is axially against a in this representation left side surface of the second spur gear 2 urged.
- the first spur gear 1 thus sits in a circumferential gap acting as a clamping gap, which extends around the flange 4 and between the clamping plate 6 and the left radial side surface of the second spur gear.
- This measure results from the frictional coupling of the spur gears 1, 2, a relatively short Schubkraftübertragungsweg and thus an immediate frictional or frictional torsionally rigid torque transmission between the two spur gears 1, 2.
- Due to the frictional engagement of the clamping plate 6 on the left lateral outer edge region of the first Spur gear 1 also results in a further contribution to the torque transfer capability of the coupling device according to the invention.
- the clamping disk 6 is in the embodiment shown here in the narrower vicinity of the cylinder axis X, i. fixed close to the center.
- This fixation is carried out by clamping screws 7, sitting in this variant directly in counter-threaded sections, which are formed in a cylinder or bearing pin 8 of a cylinder 9.
- the clamping screws 7 directly make a fixation of the coupling device to the bearing pin 8.
- the clamping screws 7 slightly further offset radially outwards and still tension the clamping disk 6 at the area of the flange body 4 close to the center.
- the coupling device is designed such that upon complete contact of the clamping disk 6 in the lying below the clamping screws 7 seats area the clamping disk is elastically braced to a predetermined extent and this is supported with its outer peripheral edge region on the corresponding counter surface of the first spur gear 1.
- the chamber device 5 which serves to remove the clamping state, is designed as an extremely flat annular chamber which extends around those center-near inner region serving for fixing the clamping disk by means of the clamping screws 7.
- This annular chamber is enclosed in that inner area close to the center of an inner seal, such as O-ring, so that the clamping disk 6 is sealingly seated on the flange body 4 in this inner region.
- annular chamber 5 is bordered in the outer peripheral edge region with a further sealing device 10, wherein this sealing device is designed such that this axial displacement of the edge region of the clamping disk 6, which serves to disengage the clamping force, ie. Buckling of the clamping disc 6 allowed.
- the degree to cancel the clamping force required deformation or bulge of the clamping plate 6 is relatively low.
- the coupling device shown here is designed such that a release of the first spur gear 1 is ensured in the circumferential ring groove receiving this spur gear 1, when the clamping disk 6 is arched up by about 0.3 mm.
- the supply of the pressure oil to the annular chamber 5 can be effected via a channel device 11 which extends in the flange 4 and optionally opens via a further transverse bore 12 in a central hub bore 13.
- a channel device 11 which extends in the flange 4 and optionally opens via a further transverse bore 12 in a central hub bore 13.
- This central hub bore 13 it is possible to make, for example by means of a connecting line, a corresponding Druckölbeaufschlagung.
- a pump device by means of which the oil volume necessary for building up the clamping force canceling oil pressure can be pressed into the pressure chamber 5.
- Such a pump device can be designed, for example, as a piezo pump device or else as an electromagnetically actuated pump device.
- the coupling device is in a coupling state, in which the spur gears 1 are coupled with each other by force or friction. Due to the rotationally fixed fixation of the second spur gear 2 with The flange 4 results in this coupling state, a rotationally fixed coupling of the ring gear designed as the first spur gear 1 with the flange 4 and thus also with the cylinder 9.
- This engagement state of the clutch device is in particular brought about by the under the action of the clamping screws 7 elastically tensioned tension pulley presses with its outer edge region on the radial outer edge surface of the spur gear 1 and in this case urges the first spur gear 1 in the region of its right side surface in the illustration shown against the second spur gear 2.
- a pressure medium preferably pressurized oil is fed into the pressure chamber 5 via the channels 13, 12, 11.
- a pressure medium preferably pressurized oil is fed into the pressure chamber 5 via the channels 13, 12, 11.
- the clutch engagement state can be brought about again by the pressure prevailing in the pressure chamber 5 pressure is reduced again and the still biased by the clamping screws 7 centrally clamping pulley 6 is now again supported on the outer edge region of the first spur gear 1.
- the pressure chamber 5 is shown as a relatively flat, realized directly between the clamping disk and the flange 4 chamber, which is bordered only in the region of its inner peripheral edge and its outer peripheral edge with a preferably made of an elastomeric material peripheral seal.
- the pressure chamber 5 by a membrane structure which consists, for example, of two elastomeric material layers vulcanized together only at the edge, which are inserted between the tensioning disk 6 and the flange body 4.
- the application of the intermediate space formed between the two membrane ring surfaces can in turn be carried out in the manner described above with pressurized oil.
- the measures provided for buckling the clamping disk 6 pressure chamber means 5 may also be brought about by another, for example, flat-disc-like running, sealed edge pressure chamber element.
- the pressure chamber element is to be designed in such a way that it permits a bulging of the outer edge region of the tensioning pulley 6 which serves for sufficient clamping force release.
- the clamping screws 7 can also be anchored directly in the flange 4.
- the clamping disk 6 does not necessarily have to be realized as part formed separately from the flange body 4. It is also possible to perform the clamping disk 6 as an integral part of the flange 4 and perform the required for elastic deformation of the clamping disk 6 pressure chamber as a relatively deep radial recess in the flange 4.
- the inventive concept makes it possible to clamp two sprockets by a prestressed, elastically deformable disc structure close to the wheel, so that between these two sprockets an operating torque is transmitted frictionally or non-positively. If the tension or clutch disc is pressurized, decoupling of the two sprockets takes place and as a result a continuous adjustment of the phase position of the sprockets relative to one another is made possible.
- the coupling device according to the invention is distinguished from the previously known constructions in that it has fewer components overall and in particular the proportion of movable parts is reduced. This results in a simplified structure, reduced wear and cost savings in manufacturing.
- the coupling device according to the invention is preferably suitable as a coupling device for enabling a stepless change of a cylinder position in the execution of a double turn. It is possible to incorporate into the coupling device an actuating drive which, as such, enables a defined rotation of the decoupled gear train sections.
- Such an actuator can be designed as an electromechanical actuator, or in particular as a fluid mechanical actuator.
Landscapes
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Abstract
Description
- Die Erfindung, richtet sich auf eine Kupplungseinrichtung zur vorübergehenden Auftrennung eines Getriebezugs einer Druckmaschine, insbesondere zur Abwicklung eines Einstellvorganges der als solcher der Veränderung der Phasenlage der entsprechenden Abschnitte des Getriebezuges zueinander dient.
- Derartige Kupplungseinrichtungen finden insbesondere, jedoch nicht ausschließlich Anwendung zur Bewerkstelligung der Anbindung einer Wendetrommel an den Hauptantriebsstrang einer Bogendruckmaschine in einer hinsichtlich der Phasenposition der Wendetrommel gegenüber den benachbarten Zylindern veränderbaren Weise.
- Aus
DE 41 41 817 C2 ist eine Kupplungseinrichtung der vorstehend genannten Art zur Getriebezugstrennung bekannt. Diese bekannte Kupplungseinrichtung umfasst eine Doppelzahnradeinrichtüng die als solche zwei gleichachsig angeordnete Stirnräder umfasst, wobei diese Stirnräder über mehrere Tellerfederpackungen gegeneinander verspannt und hierdurch reibschlüssig gekoppelt sind. Die durch die Tellerfederpackungen aufgebrachten Klemmkräfte können durch eine selektiv mit Drucköl beaufschlagbare Ringkolbeneinrichtung überwunden werden. Bei Überwindung der durch die Tellerfederpackungen aufgebrachten Klemmkräfte wird es möglich die beiden Stirnräder gegeneinander in die geforderte Phasenposition zu verdrehen. Die Ringkolbeneinrichtung ist derart ausgebildet, dass durch diese im Rahmen der Aufhebung der reibschlüssigen Koppelung der beiden Stirnräder auch eine gestellseitige Festlegung eines der beiden Stirnräder erfolgt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungseinrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, die sich durch einen robusten Aufbau und ein hohes Drehmomentenübertragungsvermögen auszeichnet und die als solche auch unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft realisierbar ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kupplungseinrichtung zur temporären Auftrennung eines Getriebezuges einer Druckmaschine mit:
- einer ersten Stirnradeinrichtung,
- einer zweiten Stirnradeinrichtung die gleichachsig zu der ersten Stirnradeinrichtung angeordnet ist,
- einer Klemmeinrichtung zur Bereitstellung einer der reibschlüssigen Übertragung eines Drehmomentes zwischen der ersten Stirnradeinrichtung und der zweiten Stirnradeinrichtung dienenden, zu den entsprechenden Reibflächen quer gerichteten Klemmkraft , und
- einer Kammereinrichtung zur Aufbringung einer die Klemmeinrichtung unter Aufhebung der Klemmkraft in einen Lösezustand bringenden Stellkraft,
- wobei die Klemmeinrichtung eine gleichachsig zu den beiden Stirnrädern angeordnete Spannscheibe umfasst, die in einer Grundstellung elastisch vorgespannt ist derart dass unter elastischer Verformung der Spannscheibe jene Klemmkraft aufgebracht wird.
- Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine hinsichtlich ihres Drehmomentenübertragungsverhaltens hochsteife und stufenlos einstellbare Kupplungseinrichtung zu schaffen, bei welcher die zur Herbeiführung eines Kupplungseinriffszustandes vorgesehene Klemmkraft durch elastische Verformung einer Struktur generiert wird, die nicht nur als Spann- und Klemmelement, sondern auch als Teil eines der Kiemmkraftaufhebung dienenden Druckkammersystems fungiert.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kupplungseinrichtung derart ausgebildet, dass die durch die verspannte Spannscheibe generierte Klemmkraft als axial gerichtete, d.h. in Richtung einer Rotationsachse der Kupplungseinrichtung wirkende Kraft auf den Seitenbereich der beiden Stirnräder wirkt. Hierdurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, den im Rahmen des Maschinenbetriebs benötigten Eingriffszustand der Kupplungseinrichtung durch seitlich auf die Stirnräder wirkende Druckkräfte aufrechtzuerhalten und den Kupplungseingriffszustand dabei ohne Zugbelastung des Materiales der Stirnräder sicherzustellen.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Stirnrad als Zahnradring ausgeführt. Dieser Zahnradring kann im Bereich seiner Innenumfangsflächen so ausgebildet sein, dass hier eine Lagerfläche bereitgestellt ist, die bei Einnahme eines Freigabezustands der Kupplungseinrichtung ein Verdrehen des ersten Stirnrades gegenüber dem zweiten Stirnrad in Umfangsrichtung ermöglicht. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich das erste Stirnrad in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem zweiten Stirnrad. Hierdurch wird es möglich, unter Wirkung der erfindungsgemäß mittels der Spannscheibe aufgebrachten Klemmkräfte die beiden Stirnräder seitlich gegeneinander zu drängen und hierbei eine unmittelbare reibschlüssige Kraftübertragung zwischen den beiden Stirnrädern vorzunehmen. Es ist möglich, das Reibkraftübertragungsvermögen zwischen den beiden Stirnrädern, oder auch an sich innerhalb der Kupplungseinrichtung durch entsprechende Gestaltung der zur kraftschlüssigen Übertragung der Drehmomente vorgesehenen Reibflächen zu unterstützen. Diese Reibflächen können durch entsprechende Oberflächengestaltung unmittelbar der Spannscheibe, und/oder der aneinander grenzenden Flächen der beiden Stirnräder realisiert sein. Es ist auch möglich, zur Erreichung eines bestimmten Reib-Kopplungseffektes Reibflächenelemente vorzusehen, die als solche der Erhöhung des reibungsbedingten Drehmomentübertragungsvermögens dienen.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Stirnrad in einer als Klemmspalt fungierenden Umfangsringnut aufgenommen. Diese Umfangsringnut erstreckt sich vorzugsweise zwischen einem randnahen Radialflächenabschnitt der Spannscheibe und einer Radial-Seitenfläche des zweiten Stirnrades. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich aufgrund des relativ großen Abstandes der miteinander in Eingriff stehenden Reibflächen von der Kupplungsachse ein besonders hohes Drehmomentübertragungsvermögen. Die Spannscheibe ist vorzugsweise im zentrumsnahen Spannscheibeninnenbereich fixiert. Diese Fixierung kann insbesondere durch Spannschrauben erfolgen. Diese Spannschrauben können in einem Achszapfen eines zugeordneten Zylinders sitzen und dabei neben der Fixierung der Spannscheibe auch unmittelbar der Fixierung der gesamten Kupplungseinrichtung an sich an dem Achszapfen dienen. Vorzugsweise werden durch jene Fixiermittel, insbesondere Spannschrauben jene Kräfte generiert, die als solche die Spannscheibe elastisch verformen und dabei die axial auf die beiden Stirnräder wirkenden, den Reibschluss unterstützenden Klemmkräfte generieren.
- Die zur Aufhebung des Klemmzustandes vorgesehene Kammereinrichtung ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als flache Ringkammer ausgebildet und erstreckt sich hierbei im wesentlichen koaxial zur Umlaufachse der Kupplungseinrichtung um jenen zentrumsnahen, der Fixierung der Spannscheibe dienenden Innenbereich. Die Axialtiefe oder auch Spaltraumtiefe der Ringkammer ist vorzugsweise relativ gering und liegt beispielsweise im Bereich von 0,3 bis 1,5 mm. Durch die Gestaltung des Querschnitts der Spannscheibe, durch den Abstand der zentrumsnahen Fixiermittel der Spannscheibe von dem Klemm-Randbereich der Spannscheibe sowie insbesondere auch durch die besondere Geometrie der Spannscheibe an sich wird es möglich, die durch die Spannscheibe erreichbare Klemmkraft und hierdurch auch das Drehmomentenübertragungsvermögen der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung abzustimmen. Das Verformungsverhalten der Spannscheibe kann durch Profilierung derselben, insbesondere durch Einstiche gezielt beeinflusst und abgestimmt werden.
- Die Ringkammer ist vorzugsweise im Bereich des Außenumfanges von einer Dichtungseinrichtung eingefasst, wobei diese Dichtungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass diese eine der Aufhebung der Klemmkraft dienende axiale Aufwölbung des Randbereiches der Spannscheibe gestattet. Der zur Aufhebung der Klemmkraft erforderliche Stellweg liegt vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,4 mm. Zur Aufhebung der Klemmkraft ist insgesamt nur eine Zusatz-Verformung der Spannscheibe erforderlich, die als solche die durch Ausübung der Klemmkraft herbeigefügte Stauchung der in den Kraftfluss einbezogenen Kupplungsglieder überwindet. Die Verformung der Spannscheibe an sich zur Generierung der Kupplungs-Klemmkraft wird im Wesentlichen bestimmt durch die Eigenelastizität der Spannscheibe, insbesondere deren Axialverformungsverhalten. Der Vorspannungsweg der Spannscheibe zur Aufbringung der Klemmkraft kann größer sein als die zur Aufhebung der Klemmkraft erforderliche weitere Wölbung der Spannscheibe. Vorzugsweise wird die Spannscheibe unter Verwölbung derselben in einem Bereich von ca. 1,5 bis 3 mm vorgespannt.
- Vorzugsweise ist wenigstens eine Kanaleinrichtung vorgesehen, die als solche der Zuleitung eines viskosen Mediums, insbesondere Fett oder von Drucköl zu der Ringkammer dient. Diese Kanaleinrichtung kann so ausgebildet sein, dass diese mit einer Zentrumsbohrung kommuniziert, wobei über diese Zentrumsbohrung eine entsprechende Druckbeaufschlagung des so gebildeten Fluidsystems erfolgen kann. Die Druckbeaufschlagung kann unter Zuhilfenahme einer externen und lediglich über eine entsprechende Kanaleinrichtung mit dem Fluidsystem gekoppelte Druckquelle erfolgen. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, im Bereich der Kupplungseinrichtung eine entsprechende Druckquelle vorzusehen, so dass die Druckölbeaufschlagung durch unmittelbar in die Kupplungseinrichtung integrierte Organe erfolgen kann. Insbesondere ist es möglich, in die umlaufende Kupplungseinrichtung eine elektrische Pumpeneinrichtung zu integrieren, die das erforderliche Drucköl beispielsweise unter Wirkung einer Piezo-Druckölpumpe bereitstellt und lediglich über elektrische Leitungseinrichtungen von außen angesteuert wird.
- Die Druckkammer, die als solche der Generierung einer die Klemmkraft aufhebenden Stellkraft dient, kann durch eine Radialfläche der Spannscheibe und eine Radialfläche eines Flanschkörpers gebildet werden. Dieser Flanschkörper kann so ausgebildet sein, dass dieser im Grunde den Grundkorpus der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung darstellt, wobei an diesen Flanschkörper die Spannscheibe angesetzt ist. Die beiden Stirnräder können unmittelbar auf dem Flanschkörper sitzen. Das erste Stirnrad kann in der vorangehend bereits genannten Umfangsnut so gelagert aufgenommen sein, dass dieses bei Aufwölbung der Spannscheibe in einen Freigabezustand gelangt und damit in Umfangsrichtung des Flanschkörpers drehbar ist. Das zweite Stirnrad ist vorzugsweise auf dem Flanschkörper fixiert. Das zweite Stirnrad kann hierbei an dem Flanschkörper derart fixiert sein, dass sich im Bereich der, der Drehmomentübertragung dienenden Reibflächen eine besonders hohe Systemsteifigkeit ergibt. Es ist auch möglich, das zweite Stirnrad so auszubilden, dass dieses drehbar auf dem Flanschkörper sitzt, so dass bei Verbringung der Kupplungseinrichtung in einen Freigabezustand beide Stirnräder gegenüber dem Flanschkörper drehbar sind bzw. der Flanschkörper gegenüber beiden Stirnrädern gedreht werden kann.
- Es ist möglich, auf Grundlage des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Spannscheiben-Mechanismus eine Kupplungseinrichtung zu schaffen, durch welche es weiterhin möglich wird, den zugeordneten Zylinder bzw. einen Abschnitt des Getriebezugs zu fixieren. Insbesondere wird es möglich, den zylinderseitigen Strang des Getriebezugs gestellseitig zu arretieren.
- Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Die einzige Figur zeigt:
- Eine Axialschnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung, die als solche eine der reibschlüssigen Übertragung eines Drehmomentes dienende und zugleich als Kolbenelement fungierende eigenelastisch verspannte Spannscheibe umfasst.
- Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung, die als solche der temporären Auftrennung eines Getriebezugs einer Druckmaschine dient. Die hier gezeigte Kupplungseinrichtung umfasst ein erstes Stirnrad 1 und ein zweites Stirnrad 2, wobei beide Stirnräder 1, 2 gleichachsig zu einer Rotationsachse X eines Zylinders 9 angeordnet sind.
- Die Kupplungseinrichtung ist als zum gemeinsamen Umlauf mit dem Zylinder 9 vorgesehener Mechanismus ausgeführt und ermöglicht in eingekuppeltem Zustand eine reib- oder kraftschlüssige Übertragung eines Drehmomentes zwischen dem ersten Stirnrad 1 und dem zweiten Stirnrad 2. Zur Aufbringung der entsprechenden Kräfte ist eine Klemmeinrichtung 3 vorgesehen. Diese Klemmeinrichtung dient der Generierung einer am Außenumfangsbereich des ersten Stirnrades 1 angreifenden, axial gerichteten Klemmkraft F.
- Die Klemmeinrichtung bildet gemeinsam mit einem Flanschkörper 4 eine Kammereinrichtung 5, die als solche der bedarfsweisen Aufbringung einer die Klemmeinrichtung unter Aufhebung der Klemmkraft F in einen Lösezustand bringenden Stellkraft S dient.
- Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Klemmeinrichtung 3 eine koaxial zu den beiden Stirnrädern 1, 2 angeordnete Spannscheibe 6 umfasst, wobei diese Spannscheibe 6 in der hier gezeigten Grundstellung derart elastisch vorgespannt ist, dass infolge der elastischen Verformung der Spannscheibe 6 jene den Kupplungseingriffszustand sicherstellende Klemmkraft F auf die Stirnräder 1, 2 aufgebracht wird.
- Die Klemmkraft F wird bei der hier gezeigten Ausführungsform derart generiert, dass diese als Axialkraft auf den außenumfangsnahen Radialflächenbereich des ersten Stirnrades 1 wirkt.
- Das erste Stirnrad 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Zahnradring ausgeführt und ist als solches über seine Innenumfangsflächen U1, U2 drehbewegbar und geringfügig verschiebbar auf dem Flanschkörper 4 gelagert. Diese drehbewegbare Lagerung kann durch entsprechende Gestaltung der Innenumfangsflächen U1, U2 des ersten Stirnrades, insbesondere durch Ausbildung einer Lagermaterial-Sohle unterstützt werden.
- Unter Wirkung der axial auf den dieser Darstellung linken Seitenrand des ersten Stirnrades 1 wirkenden Klemmkraft F wird das erste Stirnrad 1 axial gegen eine in dieser Darstellung linke Seitenfläche des zweiten Stirnrades 2 gedrängt. Das erste Stirnrad 1 sitzt somit in einer als Klemmspalt fungierenden Umfangsringnut, die sich um den Flanschkörper 4 sowie zwischen der Spannscheibe 6 und der linken Radial-Seitenfläche des zweiten Stirnrades erstreckt. Durch diese Maßnahme ergibt sich durch die reibschlüssige Koppelung der Stirnräder 1, 2 ein relativ kurzer Schubkraftübertragungsweg und damit eine unmittelbare reib- oder kraftschlüssige torsionssteife Drehmomentenübertragung zwischen den beiden Stirnrädern 1, 2. Aufgrund der reibschlüssigen Anlage der Spannscheibe 6 an dem linken seitlichen Außenrandbereich des ersten Stirnrades 1 ergibt sich zudem ein weiterer Beitrag zum Drehmomentübertragungsvermögen der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung.
- Die Spannscheibe 6 ist bei der hier gezeigten Ausführungsform im engeren Umgebungsbereich der Zylinderachse X, d.h. zentrumsnah fixiert. Diese Fixierung erfolgt durch Spannschrauben 7, die bei dieser Variante unmittelbar in Gegengewindeabschnitten sitzen, die in einem Zylinder- oder Lagerzapfen 8 eines Zylinders 9 ausgebildet sind. Durch den hier gezeigten Ansatz wird es möglich, durch die Spannschrauben 7 unmittelbar auch eine Fixierung der Kupplungseinrichtung an dem Lagerzapfen 8 vorzunehmen. Alternativ zu der hier gezeigten Variante ist es auch möglich, die Spannschrauben 7 geringfügig weiter radial nach außen versetzt anzuordnen und die Spannscheibe 6 noch an dem zentrumsnahen Bereich des Flanschkörpers 4 zu spannen. Die Kupplungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass bei vollständiger Anlage der Spannscheibe 6 in dem unterhalb der Spannschrauben 7 liegenden Sitzflächen bereich die Spannscheibe in einem vorbestimmten Maß elastisch verspannt ist und hierbei mit ihrem außenumfangsnahen Randbereich sich auf der entsprechenden Gegenfläche des ersten Stirnrades 1 abstützt.
- Die der Aufhebung des Klemmzustands dienende Kammereinrichtung 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiels als äußerst flache Ringkammer ausgebildet, die sich um jenen zentrumsnahen, der Fixierung der Spannscheibe vermittels der Spannschrauben 7 dienenden Innenbereich erstreckt. Diese Ringkammer ist in jenem zentrumsnahen Innenbereich von einer Innen-Dichtung, z.B. O-Ring eingefasst, so dass die Spannscheibe 6 in diesem Innenbereich abdichtend auf dem Flanschkörper 4 aufsitzt.
- Weiterhin ist die Ringkammer 5 im außenumfangsnahen Randbereich mit einer weiteren Dichtungseinrichtung 10 eingefasst, wobei diese Dichtungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass diese eine der Klemmkraftaufhebung dienende axiale Verlagerung des Randbereiches der Spannscheibe 6, d.h. Aufwölbung der Spannscheibe 6 gestattet. Der Grad zur Aufhebung der Klemmkraft erforderlichen Verformung bzw. Aufwölbung der Spannscheibe 6 ist relativ gering. Die hier gezeigte Kupplungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass eine Freigabe des ersten Stirnrades 1 in der dieses Stirnrad 1 aufnehmenden Umfangsringnut sichergestellt ist, wenn die Spannscheibe 6 um ca. 0,3 mm aufgewölbt wird.
- Die Zuleitung des Drucköls zu der Ringkammer 5 kann über eine Kanaleinrichtung 11 erfolgen, die sich in dem Flanschkörper 4 erstreckt und gegebenenfalls über eine weitere Querbohrung 12 in eine zentrale Nabenbohrung 13 mündet. Über diese zentrale Nabenbohrung 13 wird es möglich, beispielsweise mittels einer Steckleitung, eine entsprechende Druckölbeaufschlagung vorzunehmen. Es ist auch möglich, den zur Aufwölbung der Spannscheibe 6 erforderlichen Öldruck durch anderweitige Druck-Übersetzungsmechanismen, beispielsweise durch eine Schraubeneinrichtung aufzubauen. Es ist auch möglich, in die Kupplungseinrichtung, insbesondere in den Flanschkörper 4 eine Pumpeneinrichtung einzubinden, durch welche das zum Aufbau des die Klemmkraft aufhebenden Öldrucks erforderliche Ölvolumen in die Druckkammer 5 eingepresst werden kann. Eine derartige Pumpeneinrichtung kann beispielsweise als Piezo-Pumpeneinrichtung oder auch als elektromagnetisch betätigte Pumpeneinrichtung ausgeführt sein.
- Die Funktionsweise der hier gezeigten Kupplungseinrichtung wird nachfolgend noch näher erläutert.
- In dem hier gezeigten Zustand befindet sich die Kupplungseinrichtung in einem Kupplungszustand, in welchem die Stirnräder 1 miteinander kraft- bzw. reibschlüssig gekoppelt sind. Aufgrund der drehfesten Fixierung des zweiten Stirnrades 2 mit dem Flanschkörper 4 ergibt sich in diesem Kupplungszustand auch eine drehfeste Koppelung des als Ringrad ausgeführten ersten Stirnrades 1 mit dem Flanschkörper 4 und damit auch mit dem Zylinder 9. Dieser Eingriffszustand der Kupplungseinrichtung wird insbesondere herbeigeführt, indem die unter Wirkung der Spannschrauben 7 elastisch verspannte Spannscheibe 6 mit ihrem äußeren Randbereich auf die radiale Außenrandfläche des Stirnrades 1 drückt und hierbei das erste Stirnrad 1 im Bereich seiner in der gezeigten Darstellung rechten Seitenfläche gegen das zweite Stirnrad 2 drängt. Aufgrund der hier erkennbaren relativ massiven Auslegung der Spannscheibe 6 können durch die Spannscheibe 6 erhebliche Axialkräfte F auf das erste Stirnrad aufgebracht werden, wodurch sich ein entsprechendes, durch das Reibkraftübertragungsvermögen der aneinander liegenden Grenzflächen des ersten Stirnrades 1 und des zweiten Stirnrades 2, sowie des Achsabstandes der Reibflächen bedingtes Drehmomentübertragungsvermögen ergibt.
- Zur Aufhebung des hier gezeigten Eingriffszustandes der Kupplungseinrichtung wird über die Kanäle 13, 12, 11 ein Druckmedium, vorzugsweise Drucköl in die Druckkammer 5 eingespeist. Durch die entsprechende Druckbeaufschlagung der relativ großen Radialfläche der Druckkammereinrichtung 5 wird es möglich, die Spannscheibe 6 im Bereich ihres Außenrandes gegenüber dem Zentralen Fixierbereich "aufzuwölben" und hierbei die auf den Außenrand des Stirnrades 1 wirkende Klemmkraft F aufzuheben. Bei hinreichender Aufhebung der Klemmkraft F kann das Stirnrad 1 relativ leichtgängig in der das Stirnrad 1 führenden, durch die Spannscheibe 6 und das zweite Stirnrad 2 definierten Umfangsnut in Umfangsrichtung gedreht werden. In diesem Zustand wird es möglich, den Zylinder 9 gegenüber dem ersten Stirnrad 1 zu verdrehen. Insoweit ergibt sich in diesem Schaltzustand eine Entkoppelung der an das erste Stirnrad 1 bzw. an das zweite Stirnrad 2 jeweils herangeführten Getriebezugabschnitte.
- Der Kupplungseingriffszustand kann wieder herbeigeführt werden, indem der in der Druckkammer 5 herrschende Druck wieder abgebaut wird und die weiterhin durch die Spannschrauben 7 zentral vorgespannte Spannscheibe 6 sich nunmehr erneut auf dem Außenrandbereich des ersten Stirnrades 1 abstützt.
- Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Druckkammer 5 als relativ flache, unmittelbar zwischen der Spannscheibe und dem Flanschkörper 4 realisierte Kammer gezeigt, die lediglich im Bereich ihres inneren Umfangsrandes sowie ihres äußeren Umfangsrandes mit einer vorzugsweise aus einem Elastomermaterial gefertigten Umfangsdichtung eingefasst ist.
- Es ist auch möglich, die Druckkammer 5 durch eine Membranstruktur zu realisieren, die beispielsweise aus zwei nur randseitig zusammenvulkanisierten Elastomermateriallagen besteht, die zwischen die Spannscheibe 6 und den Flanschkörper 4 eingesetzt sind. Die Beaufschlagung des zwischen den beiden Membranringflächen gebildeten Zwischenraumes kann wiederum in der vorangehend beschriebenen Weise mit Drucköl erfolgen. Die zur Aufwölbung der Spannscheibe 6 vorgesehene Druckkammereinrichtung 5 kann auch durch ein anderweitiges, beispielsweise flach-scheibenartig ausgeführtes, randseitig abgedichtetes Druckkammerelement herbeigeführt sein. Das Druckkammerelement ist im Wesentlichen so auszulegen, dass dieses eine der hinreichenden Klemmkraftaufhebung dienende Aufwölbung des Außenrandbereiches der Spannscheibe 6 ermöglicht. Die Spannschrauben 7 können auch unmittelbar in dem Flanschkörper 4 verankert sein.
- Es ist auch möglich, den Flanschkörper 4 so auszubilden, dass auf diesem auch das zweite Stirnrad 2 derart drehbewegbar gelagert ist, dass im Rahmen der Verbringung der Kupplungseinrichtung in einen Freigabezustand beide Stirnräder 1,2 gegenüber dem Flanschkörper gedreht werden können.
- Die Spannscheibe 6 muss nicht zwingend als von dem Flanschkörper 4 separat ausgebildetes Teil realisiert sein. Es ist auch möglich, die Spannscheibe 6 als integralen Bestandteil des Flanschkörpers 4 auszuführen und die zur elastischen Verformung der Spannscheibe 6 erforderliche Druckkammer als relativ tiefen radialen Einstich in den Flanschkörper 4 auszuführen.
- Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, zwei Zahnkränze durch eine vorgespannte, elastisch deformierbare Scheibenstruktur radnah zu klemmen, so dass zwischen diesen beiden Zahnkränzen ein Betriebs-Drehmoment reib- bzw. kraftschlüssig übertragen wird. Wird die Spann- oder Kupplungsscheibe mit Druck beaufschlagt, erfolgt eine Entkoppelung der beiden Zahnkränze und hierdurch wird eine stufenlose Verstellung der Phasenlage der Zahnkränze zueinander ermöglicht.
- Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung zeichnet sich gegenüber den bislang bekannten Konstruktionen dadurch aus, dass diese insgesamt weniger Bauteile aufweist und insbesondere der Anteil an bewegbaren Teilen verringert wird. Hierdurch ergeben sich ein vereinfachter Aufbau, ein verringerter Verschleiß sowie auch Kostenersparnisse bei der Fertigung. Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung eignet sich bevorzugt als Kupplungseinrichtung zur Ermöglichung einer stufenlosen Veränderung einer Zylinderposition bei der Abwicklung einer Doppelwendung. Es ist möglich, in die Kupplungseinrichtung einen Stelltrieb einzubinden der als solcher eine definierte Verdrehung der entkoppelten Getriebezugsabschnitte ermöglicht. Ein derartiger Stelltrieb kann als elektromechanischer Stelltrieb, oder insbesondere als fluidmechanischer Stelltrieb ausgeführt sein.
-
- 1
- erstes Stirnrad
- 2
- zweites Stirnrad
- 3
- Klemmeinrichtung
- 4
- Flanschkörper
- 5
- Kammereinrichtung
- 6
- Spannscheibe
- 7
- Spannschraube
- 8
- Zylinder- oder Lagerzapfen
- 9
- Zylinder
- 10
- Dichtungseinrichtung
- 11
- Kanaleinrichtung
- 12
- Querbohrung
- 13
- Nabenbohrung
- U1
- Innenumfangsfläche
- U2
- Innenumfangsfläche
- F
- Klemmkraft (insgesamt am Umfang angreifend)
- S
- Stellkraft (insgesamt an der Kammerwandung angreifend)
Claims (18)
- Kupplungseinrichtung zur temporären Auftrennung eines Getriebezuges einer Druckmaschine mit:- einem ersten Stirnrad (1),- einem zweiten Stirnrad (2) das gleichachsig zu dem ersten Stirnrad (1) angeordnet ist,- einer Klemmeinrichtung (3) zur Bereitstellung einer der reibschlüssigen Übertragung eines Drehmomentes zwischen dem ersten Stirnrad (1) und dem zweiten Stirnrad (2) dienenden, quer zur Reibkontaktfläche gerichteten Klemmkraft (F), und- einer Kammereinrichtung (5) zur Aufbringung einer die Klemmeinrichtung (3) unter Aufhebung der Klemmkraft (F) in einen Lösezustand verbringenden Stellkraft (S),- wobei die Klemmeinrichtung (3) eine koaxial zu den beiden Stirnrädern (1, 2) angeordnete Spannscheibe (6) umfasst, die in einer Grundstellung derart elastisch vorgespannt ist dass unter elastischer Verformung der Spannscheibe (6) jene quer zur Reibkontaktfläche gerichtete Klemmkraft (F) aufgebracht wird.
- Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Klemmkraft (F) als Axialkraft auf die beiden Stirnräder (1, 2) wirkt. - Kupplungseinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Stirnrad (1) als Zahnradring ausgeführt ist. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Stirnrad (1) in Nachbarschaft zu dem zweiten Stirnrad (2) angeordnet ist. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Stirnrad (1) durch die axial gerichtete Klemmkraft (F) gegen eine Seitenfläche des zweiten Stirnrads (2) gedrängt wird. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass Reibflächenelemente vorgesehen sind, zur Erhöhung des reibschlussbasierten Drehmomenten-Übertragungsvermögens. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Stirnrad (1) in einer als Klemmspalt fungierend Umfangsringnut sitzt und diese Umfangsringnut sich zwischen einem randnahen Radialflächenabschnitt der Spannscheibe (6) und einer Radial-Seitenfläche des zweiten Stirnrades (2) erstreckt. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spannscheibe (6) im zentrumsnahen Spannscheibeninnenbereich fixiert ist. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die zentrumsnahe Fixierung jene Klemmkraft (F) aufgebracht wird. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zur Aufhebung des Klemmzustandes vorgesehene Kammereinrichtung (5) sich als flache Ringkammer um jenen zentrumsnahen, der Fixierung der Spannscheibe (6) dienenden Innenbereich erstreckt. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ringkammer im Bereich ihres Außenumfangsrandbereiches mit einer Dichtungseinrichtung (10) eingefasst ist, und dass diese Dichtungseinrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass diese eine der Klemmkraftaufhebung dienende axiale Verlagerung des Randbereiches der Spannscheibe (6) gestattet. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kanaleinrichtung (11) vorgesehen ist, zur Zuleitung von Drucköl zu der Ringkammer. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kanaleinrichtung (11) mit einer Zentrumsbohrung (13) kommuniziert und über diese Zentrumsbohrung eine Druckbeaufschlagung erfolgt. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kammereinrichtung durch eine Radialfläche der Spannscheibe (6) und eine Radialfläche eines Flanschkörpers (4) definiert ist. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste und das zweite Stirnrad (1, 2) auf dem Flanschkörper (4) sitzt. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Stirnrad (1) in Umfangsrichtung drehbewegbar auf dem Flanschkörper (4) sitzt. - Kupplungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Stirnrad (2) auf dem Flanschkörper (4) fixiert ist. - Kupplungseinrichtung zur temporären Auftrennung eines Getriebezugs einer Druckmaschine mit:- einer Klemmeinrichtung (3) zur Bereitstellung einer der reibschlüssigen Übertragung eines Drehmomentes zwischen der ersten Kupplungskomponente und einer zweiten Kupplungskomponente dienenden Klemmkraft (F),- wobei die Klemmeinrichtung (3) eine Spannscheibe (6) umfasst, die in einer Grundstellung durch Eigenverformung derart axial vorgespannt ist dass durch die axiale Spannung der Spannscheibe (6) jene Klemmkraft (F) generiert wird, und- eine Kammereinrichtung (5) vorgesehen ist, zur Aufbringung einer Stellkraft (S) auf eine Seitenfläche der Spannscheibe, zum Abbau der Klemmkraft.
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