CN101517246B - 包括力放大装置的致动器单元 - Google Patents

Abstract

致动器单元，包括：内部限定有滑腔(3，103，203)的中空体(2)；滑动安装在所述滑腔(3，103，203)内以提供朝向所述滑腔外部的致动力(F)的活塞(4)，所述活塞借助从外部供应的流体而操作；具有一个传递端(6B)和一个耦连端(6A)的本体(6)，所述传递端(6B)用于将所述致动力(F)延伸传递到所述滑腔(3，103，203)的外部，所述耦连端(6A)耦连到所述活塞(4)；以及设置在所述本体(6)和所述活塞(4)之间来放大所述致动力(F)以获得放大的致动力(F1)的放大装置(18，21，23)。

Description

包括力放大装置的致动器单元

技术领域

本发明涉及一种致动器单元，其尤其适用在轮胎更换机上。

背景技术

流体动力致动器在许多技术领域非常普遍地用来使装置移动，例如，使得用在用于从轮辋上移除和安装轮胎至轮辋的轮胎更换机上的装置移动。

这些流体动力致动器包括通常是圆柱形的外壳，外壳内部形成有滑腔；在滑腔中滑动安装有同轴活塞，该活塞通过进入滑腔中的流体来操作，并且流体推动活塞的横截面使其在一个方向或者另一个方向上移动。

至少一个杆连接到活塞上，所述杆延伸到滑腔外部并被设计成钩连到一个装置上，该装置必须由致动器操作或者可以固定到一个结构的不可移动的部位上，使得由于流体对活塞推力的反作用力，所述外壳移动，从而使得钩连到其上的装置移动。

通常使用的流体是压缩空气或者油。由活塞产生、并且传递给杆或者由于反作用传递给外壳的力，公知地是由流体产生的压强与所述压强作用在活塞上的总面积决定的。

因此，为了能够具有大的可用力，活塞的表面必须宽阔，因此致动器的尺寸必须根据希望获得的力而成比例地变大。

这种现有技术具有的缺陷在于：对于必须使用流体动力致动器的场合，例如当由于空间的原因使得尺寸必须紧凑的时候，由于只能使用小的流体动力致动器，这样只能提供有限的力，就不能获得很高的力。

例如，这种缺陷会发生在轮胎更换机上；在轮胎更换机中，各种机器功能的所有致动体均设置在形成轮胎更换机基座的箱体框架中。

具体地讲，这种缺陷尤其涉及到如下的致动器单元：所述致动器单元操纵用来将轮胎保持在这些轮胎更换机所装备的工作平台上的锁定体。

这些锁定体包括抵靠件，该抵靠件的抵靠表面可以基本是水平的或者甚至是竖直的，将要进行维护或者修理工作的车轮抵靠在该抵靠表面上。

一根轴从该抵靠件的中心延伸，在轴向上穿过该抵靠件并延伸超出该抵靠件。

轮辋的中心孔被插到该轴的一个朝向外部的自由端上。

该轴连接到设置在轮胎更换机的基座内的流体动力致动器单元上，或者该轴就是从流体动力致动器单元的活塞延伸、并远离或靠近所述抵靠件进行往复运动的所述杆本身。

所述轴的朝外的端部上有螺纹，在该螺纹上可以旋拧锥形构件；在车轮被设置抵靠在所述抵靠件上之后，其中所述轴已经穿过该车轮的中心孔，用手将所述锥形构件向内旋拧直到其接合在该中心孔中，由于其锥形的形状，该锥形构件自动适应所述中心孔，直到该锥形构件抵靠在所述中心孔的边缘。

在这个阶段，所述轴处于最上或者最外滑动位置，且当所述锥形构件定位好之后，所述致动器单元会被启动，对所述轴产生牵引力以将其沿着所述抵靠件的方向拉动，由此借助锥形构件将轮辋锁定到所述抵靠件上，因此将轮胎锁定到所述抵靠件上。

由于基座自身的小尺寸以及基座箱体内的许多其他装置，所述可以设置在轮胎更换机基座内的流体动力致动器单元的尺寸必须很小。因此，这个致动器单元能够在车轮轮辋上产生的力是有限的，即使这些车轮大而重(例如运输车辆、工地车辆或者农用车辆上的那些车轮)时也是如此。

发明内容

本发明的技术目的在于对现有技术进行改进。

本发明的一个目的是提供一种能够产生高绝对值力的致动器单元(即使相对于这些力来讲该致动器自身很小时仍可如此)。

本发明的另一个目的是提供一种可以安装在新的轮胎更换机或者其他已经使用的轮胎更换机上的致动器单元，来替代之前使用的车轮锁定装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种致动器单元，包括：内部限定有滑腔的中空体；滑动安装在所述滑腔内以提供朝向所述滑腔外部的致动力的活塞，所述活塞借助从外部供应的流体而操作；具有一个传递端和一个耦连端的本体，所述传递端用于将所述致动力延伸传递到所述滑腔的外部，所述耦连端耦连到所述活塞；其特征在于，在所述细长本体和所述活塞之间设置有放大装置来放大所述致动力，以获得放大的致动力。

因此，即使该致动器单元自身的整体尺寸很小，致动器单元仍然允许获得高绝对值的力。

因此，尤其在轮胎更换机领域中，可以用足够大的力将车轮轮辋锁定到这些轮胎更换机装备的抵靠装置上，而不需要使用很大的旋转平台，并且不需要沿着这些平台滑动、从而将已经将轮胎移除或者安装上轮胎的轮辋边缘锁定的适当的锁定装置。

附图说明

进一步的特征和优点通过在附图中以纯粹示例性而非限制性的形式示出的致动器单元的实施例的描述会更加明显地表现出来，其中：

图1是装备有致动力放大装置的致动器单元的示意性剖视图；

图2是图1中的致动器单元的局部示意性剖视图；

图3是关于图1和2的致动器单元在致动阶段的力矩示意图；

图4是图1中的致动器单元应用到轮胎更换机上的应用示例的视图；

图5是图4中轮胎更换机的细节图。

具体实施方式

尤其参见图1和图2，用附图标记1表示致动器单元整体，其包括外部圆柱体2，在外部圆柱本体2中限定有滑腔3。

在滑腔3中滑动安装活塞4，该活塞4通过经入口5进入滑腔3中的流体进行操作，并且该活塞4将滑腔3分成两个相邻的部分，分别用103和203表示。

杆6与外部本体2同轴延伸，且一直延伸到外部本体2的外部，其一个连接端6A连接在活塞4上，其还有一个活动端6B。

在活动端6B上形成有螺纹7，螺纹7设计用来供锥形构件8拧入到其上，如图1中的点线所示。

活塞4在一侧4A上具有从该活塞4凸出延伸的偏心连接支架9，该偏心连接支架9的一端10具有铰链11。

外部本体2包括周壁12，该周壁12的一侧由法兰112封闭，另一侧由可拆卸盖212封闭；所述法兰112被设置用于和轮胎更换机的框架连接，所述可拆卸盖212在轴向上具有孔14，以允许所述杆6在与容纳在所述孔14的内周面中的密封件13接触的同时垂直穿过。所述可拆卸盖212在朝向活塞4的一侧212A具有另一个从该侧212A开始向活塞4延伸的偏心连接支架15，该偏心连接支架15的末端具有铰链16。

第一连杆18的第一端17铰接在铰链16上，第一连杆18有相对的第二端19。

从图中可以看出，第一连杆18相对于杆6设置在基本横交的姿态，因此第一端17在杆6的一侧而第二端19在杆6的另一侧。

进而，第二连杆21的第三端20铰接在第二端19上，第二连杆21具有铰接在连接支架9的铰链11上的第四端22，因此，第二连杆21实质上设置在杆6的一旁并将活塞4与第一连杆18结合在一起。

在第一连杆18和杆6之间设置传递装置23，该传递装置23包括至少一个形成于杆6上的横穿孔24和在第一连杆18上形成的、基本与孔24对准的槽25。

在孔24和槽25之间插入横向销26，该销26将第一连杆18和杆6松动地连接起来，以将活塞4的运动传递给杆6，并且允许第一连杆18绕着铰链16转动。

从图中可以看出，在铰链16和横向销26之间，限定了一个用“B”表示的杠杆臂，而与第一连杆18的第一端17铰接的铰链16和第一连杆18的第二端19的铰接点之间的距离用“L”表示。

参见图4和图5，由300表示的整个轮胎更换机包括操作臂302，在该操作臂302的上端承载有杆柱303，该杆柱303具有用来连接工具305的连接装置304，该工具305适合于将轮胎306从相应的轮辋307移除。

轮胎更换机300还具有胎边脱离单元308，该胎边脱离单元308包括一对以能够自它们的短臂310自由旋转的方式保持/安装的滚动件309。

短臂310与致动器311连接，该致动器311由立柱312支撑并允许滚动件309相互移开或靠近，因此滚动件309能按压在轮胎306的胎边313上。

胎边313上的压力有助于使胎边与轮辋307上配置的相应的容纳边缘314分离。

为了允许胎边脱离单元308作用于轮胎306的胎边313，将轮辋307放置在锁定装置315上，该锁定装置315可以安装在轮胎更换机300配备的第一机动转轴316上，在该机动转轴316上通常键连接有车轮抵靠和锁定平台，但是该平台如果需要的话可以被移除以使得能够安装锁定装置315。

锁定装置315包括可以从图1中详细地看到的致动器单元1，该致动器单元1操作上边旋拧有锥形构件8的杆6；如图4所示，该锥形构件8将接合在车轮轮辋307的中心孔中。

参照图5，可以看到，在本发明的一个实施方式中，杆6被制成分别用338和339表示的两个同轴的部分，而部分339与杆6的活动端6B基本重合。

所述两个同轴的部分借助连接装置340能够快速连接到一起和释放，该连接装置340包括例如刺刀式联结器，即在部分339的底部形成的成型凹槽341和从部分343的面向成型凹槽34的端部附近的至少一侧横向延伸的销343之间形成的联结器，该销343会与成型凹槽341接合以允许将部分338和部分339以可拆卸的方式连接在一起以获得杆6。

致动器单元1以如下方式运作：流体，例如压缩空气通过入口5进入腔3中，占据腔3的部分103并作用在活塞4的一侧4A上。

产生的例如指向法兰112的致动力“F”通过连接支架9和第二连杆21传递到第一连杆18的第二端19。

由此，第一连杆18向着法兰112的方向旋转，进而致动力“F”通过槽25和横向销26之间的耦连而被放大到值“F1”传递给杆6。

放大的致动力“F1”的绝对值由第一连杆18的长度“L”和杠杆臂“B”之间的比值决定：杠杆臂“B”的长度和第一连杆18的长度“L”越接近，“F1”和“F”之间的放大比越低，而相反地，杠杆臂“B”相对于第一连杆18的长度“L”越短，致动力“F1”相对于活塞4产生的致动力“F”的放大比就会成比例地更大。

在图3中可以看到用“M”表示的线给出了力矩值，以及当放大的致动力“F1”的作用点在杆6上移动时其具有不同的值，具体地：如果作用点移向第一连杆18的第二端19，则致动力“F1”的值就会减小，或者如果作用点移向铰链16，则致动力“F1”的值就会增大。

即使流体进入活塞4的滑腔3的部分203中，也能得到同样的结果。

当将致动器单元1安装到轮胎更换机300上时，预先将轮胎更换机300通常装备的旋转工作平台卸除，然后例如通过在轮胎更换机300的箱体317内设置的电动机单元将该致动器单元1固定在第一机动转轴316或类似部件上。

这样，致动器单元1取代所述工作平台被安装在第一轴316上，并且与第一轴316在旋转时是一体的。

将锥形构件8从杆6上旋拧下来，并将车轮放置抵靠在可拆卸盖212的上侧，将杆6从轮辋307的中心孔中穿过。

本领域的技术人员也可以使车轮不直接抵在盖212上，而是抵在一抵靠法兰上，在这种情况下，该抵靠法兰设置在盖212之上并例如用螺栓固定至盖212上。

当车轮正确定位后，操作者将锥形构件8旋拧到螺纹7上直到该锥形构件8的锥形部接合在轮辋307的中心孔中。

此时，操作者启动致动器单元1，致动器单元1使杆6向轮胎移动，由于锥形构件8产生的压力，将轮辋307锁定在盖212上。

此时车轮被锁定在致动器单元1上，操作者可以通过启动第一机动转轴316而使车轮旋转。

同时，操作者启动胎边脱离单元308，因此短臂310在致动器311的操作下向一起靠拢，并且移动滚动件309直到滚动件309与安装在轮辋307上的轮胎306的胎边313接触。

当致动器单元1转动的时候，致动器311推压短臂310，滚动件309滚动，同时按压在胎边313上。

这种转动与按压的联合动作使得胎边313沿着轮胎306的整个圆周与轮辋307的边缘314(在车轮使用期间，胎边313通常与之抵靠)脱离，这使得可以很容易地将轮胎306从轮辋307移除以适合于修理或者更换。

当轮胎306已经被修理或者更换并且被安装回轮辋307后，它被致动器单元1释放，该致动器单元1将杆6向外推，将锥形构件8从轮辋307的中心孔退出一小部分。

操作者现在可以将锥形构件8完全地从螺纹7上旋拧下来，并将其从杆6上取下，将车轮自由放开，使车轮现在可以安回到车辆上并作为车辆的一部分。

需要指出的是，如果杆6被分成两部分338和339，轮辋307的锁定和解锁阶段与前边的描述基本相同。

然而，为了迅速将车轮定位在盖212上，可以将部分339从部分338上脱开。

部分338仅超出盖212一小段，不阻碍车轮的定位。

因此，当将车轮抵靠在盖212上的时候，操作者将配置有刺刀式联结器的部分339钩挂到穿过所述轮辋307的中心孔的部分338上，使所述杆6延伸超出轮辋307。

锥形构件8可以在部分339上旋拧一小段螺纹，这样，操作者在将部分339钩挂到部分338上之后，只须将锥形构件8向下旋拧很小的一段就能使它接合在轮辋307的中心孔中，这样，将车轮锁定到致动器1上所需的时间就少的多。

在将车轮移除的相反的方式下会发生同样的结果。

Claims (14)

1.致动器单元，包括：

内部限定有滑腔(3，103，203)的中空体(2)；

滑动安装在所述滑腔(3，103，203)内以提供朝向所述滑腔外部的致动力(F)的活塞(4)，所述活塞借助从外部供应的流体而操作；

具有一个传递端(6B)和一个耦连端(6A)的本体(6)，所述传递端(6B)用于将所述致动力(F)延伸传递到所述滑腔(3，103，203)外部，所述耦连端(6A)耦连到所述活塞(4)；

放大装置(18，21，23)，其设置在所述本体(6)和所述活塞(4)之间，以放大所述致动力(F)，从而获得放大的致动力(F1)，所述放大装置包括：第一连杆装置(18)，其具有铰接到所述中空体(2)的固定部位(16)上的第一端(17)和相对的第二端(19)；第二连杆装置(21)，其具有铰接到所述第二端(19)上的第三端(20)和铰接到所述活塞(4)上的第四端(22)；用于传递所述放大的致动力(F1)的传递装置(23)，其设置在所述第一连杆装置(18)和所述本体(6)之间，并且在所述传递装置(23)和所述固定部位(16)之间限定有预定长度的杠杆臂(B)；

其特征在于，所述传递装置(23)相对于所述本体(6)具有可变的位置，以改变所述杠杆臂(B)的长度。

2.根据权利要求1所述的致动器单元(1)，其中所述致动力(F)的放大装置(18，21，23)设置在所述滑腔(3，103，203)内部。

3.根据权利要求1所述的致动器单元(1)，其中所述第一连杆装置(18)具有预定的长度(L)，该长度(L)比所述杠杆臂(B)长。

4.根据权利要求1所述的致动器单元(1)，其中所述第一连杆装置(18)具有预定的长度(L)，该长度(L)比所述杠杆臂(B)长或者等于所述杠杆臂(B)。

5.根据权利要求3所述的致动器单元(1)，其中所述放大的致动力(F1)被放大的程度取决于所述第一连杆装置的所述长度(L)和所述杠杆臂(B)的长度之间的比值。

6.根据权利要求5所述的致动器单元(1)，其中所述放大的致动力(F1)被放大的程度与所述第一连杆装置的所述长度(L)和所述杠杆臂(B)的长度之间的比值成正比。

7.根据权利要求1所述的致动器单元，其中所述传递装置(23)包括：

在所述本体(6)上形成的、位置可变的至少一个横穿孔(24)；

在所述第一连杆装置(18)上形成的与所述横穿孔(24)基本对准的槽(25)；

横向销(26)，其能够插在所述横穿孔(24)中并与所述槽(25)接合，以将所述第一连杆装置(18)松动地连接到所述本体(6)，并将所述活塞(4)的运动传递到所述本体(6)，从而允许所述第一连杆装置(18)绕着所述固定部位(16)转动。

8.根据权利要求1所述的致动器单元，其中所述固定部位包括：

又一连接支架(15)，该连接支架(15)从封闭所述滑腔(3，103，203)的盖(112)的底面一体地延伸；

铰链(16)，所述第一连杆装置(18)的所述第一端(17)铰接于其上，该铰链(16)的铰接轴线平行于所述盖(112)的所述底面。

9.根据权利要求1所述的致动器单元，其中所述本体的形状成型为圆柱杆(6)。

10.根据权利要求9所述的致动器单元，其中所述圆柱杆(6)包括能够以可拆卸方式同轴地连接到连接装置(340)上的两部分(338，339)。

11.根据权利要求10所述的致动器单元，其中所述连接装置包括刺刀式联结器(341，343)。

12.轮胎更换机，其特征在于，包括根据权利要求1-11中的一项所述的致动器单元(1)。

13.根据权利要求12所述的轮胎更换机，其中所述致动器单元(1)能够作为所述轮胎更换机(300)的传统的车轮(306，307)抵靠和锁定转动平台的替代部件安装在转轴(316)上。

14.根据权利要求12所述的轮胎更换机，其中所述致动器单元(1)被设置成协作用来将车轮(306，307)锁定到所述轮胎更换机(300)上。

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