CN103660814B - 用于维修车轮的设备 - Google Patents

Abstract

用于维修车轮的设备，包括车轮平衡装置和轮胎更换装置，心轴可旋转地支承在机器框架上；心轴适于将车轮的轮胎轮辋组件或轮辋在其上拆装；不平衡测量机构操作地连接至心轴；不平衡测量机构具有空间不平衡测量区域，在该区域内检测由轮胎轮辋组件或轮辋的不平衡产生的力；轮胎更换工具支承在框架上，并适于将轮胎安装至轮辋；在将轮胎在轮辋上拆装中，在各轮胎更换工具和轮胎之间产生力的力作用范围内，心轴支承机构用刚性结构将心轴支承在框架上；工具支承机构在布置在不平衡测量方向之外的力作用范围内将轮胎更换工具支承在框架上；驱动机构在适于拆装轮胎或测量由轮胎轮辋组件或轮辋的不平衡产生的力的旋转速度和转矩范围内驱动心轴。

Description

用于维修车轮的设备

技术领域

本发明涉及一种用于维修车轮的设备，其包括车轮平衡装置和轮胎更换装置。

背景技术

由美国专利No.5,385,045可知这种设备。这种已知的设备具有心轴，心轴用于通过轮胎更换工具来拆装轮胎，并测量由车轮不平衡产生的力。不平衡测量机构包括力转换器，其以操作方式与心轴相连。车轮由手驱动或由额外的马达驱动，例如，由摩擦马达进行驱动。在将轮胎组装至轮辋以及将轮胎从轮辋上拆卸期间，向安装在心轴上的轮胎和轮辋施加强力。测量由车轮的不平衡产生的力的转换器以操作方式连接至心轴，因此在拆装轮胎期间施加的力能够经由心轴作用在力转换器上并影响转换器的灵敏度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于维修车轮的设备，其包括车轮平衡装置和轮胎更换装置，其中，轮胎更换工具施加的力不影响不平衡测量机构的功能。

上述问题由根据本发明的设备解决。从属权利要求记载了本发明的有利变形。

本发明提供一种用于维修车轮的设备，其包括车轮平衡装置和轮胎更换装置。该设备包括以可旋转方式支承在机器框架上的心轴。该心轴适用于将车轮的轮胎轮辋组件或轮辋安装在心轴上或从其上拆卸车轮的轮胎轮辋组件或轮辋。不平衡测量机构以操作方式连接至心轴，并且不平衡测量机构具有不平衡测量方向，在该方向检测由轮胎轮辋组件或轮辋的不平衡产生的力。

轮胎更换工具被支承在机器框架上，并适于将轮胎组装至轮辋并从轮辋拆卸轮胎，其中，轮辋安装在心轴上。在将轮胎组装至轮辋或从轮辋拆卸轮胎的过程中在各轮胎更换工具和轮胎之间产生力的力作用范围内，心轴支承机构用刚性结构将心轴支承在机器框架上。工具支承机构在所述力作用范围内将轮胎更换工具支承在机器框架上，所述力作用范围布置在所述不平衡测量方向之外。

驱动机构被设计成在适用于拆装轮胎并适用于测量由轮胎轮辋组件或轮辋的不平衡产生的力的旋转速度和转矩的范围内驱动心轴。

本发明提供一种设备，其中，测量由不平衡产生的力的力转换器的灵敏度不受影响，因为在将轮胎在心轴上拆装期间作用的力的力作用范围在空间不平衡测量区域之外，在该空间不平衡测量区域中，力转换器对于不平衡力的检测敏感，该不平衡力很大程度地小于由轮胎更换工具施加的力。此外，本发明提供用于心轴的驱动机构和用于控制驱动机构的控制机构，以提供用于轮胎拆装操作的例如5至10、特别是7转/分(rpm)的低速和适当的例如1500牛顿米(Nm)的转矩，以及用于不平衡测量的例如60至80rpm、特别是70rpm的高速。空间不平衡测量区域可以是至少一个力测量转换器的测量方向、是设置有至少两个力转换器的测量方向的平面，其中，测量方向彼此平行或成角度、特别是彼此垂直，或者是在轮胎轮辋组件或轮辋的赤道面内该表面的投影。

根据本发明的实施方式，心轴支承机构可包括弹簧件，弹簧件的一端连接至机器框架，其另一端连接至心轴轴承，其中，心轴以可旋转方式支承在心轴轴承中。

根据另一实施方式，心轴经由力转换器支承在机器框架上，力转换器测量由轮胎轮辋组件或轮辋的不平衡产生的力。

不平衡测量方向以及轮胎更换工具和轮胎之间产生的力的方向可沿穿过心轴的线延伸。

附图说明

通过对附图中示出的实施方式的描述进一步解释本发明。

图1示出本发明实施方式的总图；

图2至图9示出心轴支承机构的不同实施方式，该机构可用在本发明的设备中，特别用于图1的实施方式中；

图10示出用于控制本实施方式的电动马达的电控线路的方块图，以及轮胎更换工具的运动；以及

图11以示意平面图方式示出轮胎更换工具和车轮之间产生的力的延伸方向内的力作用范围和不平衡测量方向。

具体实施方式

图1示出的设备包括轮胎更换装置7，轮胎更换装置7设置有轮胎更换工具，轮胎更换工具包括安装/拆卸工具5和6以及切割胎缘工具(示出一个切割胎缘工具44)，这些工具以可动方式支承在作为机器框架2的一部分的柱上。在将轮胎8组装至轮辋9以及从轮辋9拆卸轮胎8期间，以已知方式控制轮胎更换工具5、6和44的运动。轮胎更换工具5、6和44能够被控制以执行相对于轴线25大致垂直和平行的运动，如下述结合图11进行说明。

轮胎轮辋组件形成车轮。车轮或轮辋9可安装在心轴1上或能够从心轴1上拆卸。心轴1以可旋转方式支承在壳体11中，壳体11可以是机器框架2的另一部分，或者，心轴1以可旋转方式支承在机器框架的设置于壳体11中的部分上。心轴1由壳体11内的心轴支承机构10支承。图2至图6示出了合适的心轴支承机构，下面将对其进行说明。

不平衡测量机构优选包括力转换器3、4(图2至图9)，并布置在壳体11内。不平衡测量机构以操作方式连接至心轴1，用于检测由车轮或轮辋9的不平衡产生的力。力转换器3、4的测量方向、即检测灵敏度不同于在轮胎拆或装过程中由轮胎更换工具5、6和44作用在轮胎8上产生力的力作用范围或在该力作用范围之外，如下文结合图2至图9中示出实施方式的说明进行详细解释。

在图1和图11中，由箭头12示意性示出不平衡测量机构的测量方向，以及，由箭头13示意性示出轮胎更换工具的力作用范围。这些方向之间的角度可以是80°至100°，特别为大约90°。在轮胎更换期间作用的力的力范围可包括在80°至100°的角度范围内或更大范围内的力方向。由轮胎更换工具5、6和44施加的力可以相对于轴线25大致平行和垂直延伸，如箭头13所示。示意平面图示出了扇形区I和III(力作用范围)，在轮胎更换过程中作用在轮胎更换工具5、6和44和轮胎8之间的力的方向在扇形区I和III内延伸。不平衡测量方向(箭头12)在所述力作用范围13外延伸并位于扇形区II和IV内。

图1的设备可额外配备有面板17，面板17包括显示机构42和按键41。根据图10中方块图的电控装置可设置在面板壳体内或不设置壳体11。

在图2中，心轴支承机构10可包括一对片簧14、15形式的弹簧件，其以竖直布置支承心轴1。片簧14、15彼此平行且相对于轴线25平行布置。竖直延伸的片簧14、15的下水平端固定至机器框架2，并且片簧14、15的上水平端固定至心轴轴承18，该轴承以可旋转方式支承心轴1。心轴1由可固定至心轴轴承18的电动马达16驱动。如上所述，电动马达16以可控方式受到驱动，用于执行轮胎拆装或用于不平衡测量。一个或两个力转换器3、4支承在机器框架2上，用于检测由轮胎轮辋组件8、9或轮辋9的不平衡产生的力。力转换器3(4)的测量方向(箭头12)相对于片簧14、15的表面垂直延伸。在转换器的测量方向，片簧14、15具有弹性，其允许转换器3(4)的力测量。

在平行于片簧14、15表面的方向，特别是在水平方向，片簧14、15具有刚性。在轮胎拆装过程中，由轮胎更换工具5、6和44施加在轮胎8上和/或轮辋9上的力基本平行于片簧14、15的表面(箭头13)作用在心轴1和心轴轴承18上，并且经由片簧14、15引导进入机器框架2，而不影响力转换器3(4)。转换器3(4)的测量方向(箭头12)在轮胎更换工具的力作用范围(箭头13)之外。

在图3和图4的实施方式中，心轴支承机构10包括心轴轴承18，心轴轴承18构成用于由电动马达16驱动的心轴1的转动轴承。由板状弹簧件14、15将心轴轴承18支承在机器框架2上。心轴轴承和心轴1竖直定位。弹簧件14、15的一个竖直端以固定方式连接至机器框架2，并且弹簧件14、15的另一竖直端以固定方式连接至心轴轴承18。力转换器3、4布置在机器框架2和心轴轴承18之间。在不平衡测量过程中，弹簧件14、15的弹性允许力转换器3在相对于轴线25垂直的水平测量方向(箭头12a)的力测量，以及允许力转换器4在大致平行于轴线25的测量方向(箭头12b)的力测量。在图3的实施方式中，板状弹簧件14、15彼此平行延伸，并且在图4的实施方式中，板状弹簧件14、15彼此对准延伸。

轮胎更换装置7的轮胎更换工具5、6和44可以图1示出的相同方式安装在机器框架2上。轮胎更换工具5、6和44的力作用范围相对于心轴轴线25在不包括力转换器3、4的测量方向的角度范围内延伸。箭头13示意性地示出轮胎更换工具5、6和44的力作用范围。

在平行于片簧14、15表面的方向，特别是在水平方向，片簧14、15具有刚性。在轮胎拆装过程中，由轮胎更换工具5、6和44施加在轮胎8上和/或轮辋9上的力基本平行于板状弹簧14、15的表面(箭头13)作用在心轴1和心轴轴承18上，并经由板状弹簧14、15引导进入机器框架2，而不影响力转换器3、4。转换器3、4的测量方向(箭头12a、12b)在轮胎更换工具5、6和44的力作用范围(箭头13)之外。

图1至图8图示的实施方式示出了竖直布置心轴1的竖向机器类型。车轮可安装在心轴1上，内轮侧在向上位置以便于布局平衡过程。也可以在具有水平心轴的水平机器类型上实现本发明。

在图2至图6的实施方式中，心轴支承机构10具有板状或片弹簧件14、15，心轴轴承18通过该板状或片弹簧件支承在机器框架2上。然而，可以使用矩形框架形状的弹簧件，其中，各相对的框架件以固定方式连接至机器框架2并连接至心轴轴承18。该弹簧件可从DE37 16 210 C2中获知。

图7至图9示出的实施方式包括用于测量力，特别是由安装在机器框架2上的转子和轮胎更换装置7的不平衡产生的离心力的测量装置。附图示出了机器框架2的部件或刚性连接至机器框架2的部件。这些部件带有附图标记“2”。图8是沿图7中截面线A-A的剖面图，图9是示出测量装置组件的分解图。

测量装置包括管形式的第一轴承，其构成心轴1的心轴轴承18，心轴轴承18围绕轴线25以可旋转方式安装。为此，心轴1通过滚柱轴承50支承在管状心轴轴承18内。心轴1在其自由端的区域中具有安装机构48，其可以已知方式设计用于转子特别是车轮的附接。

用于心轴1的第二轴承52具有刚性框架结构并以可围绕枢转轴线51枢转的方式支承心轴轴承18(图8)。由包括两个扭力弹簧53的弹簧机构产生枢转轴线51。扭力弹簧53形成在安装螺栓54上，安装螺栓54刚性连接至第一心轴轴承18和第二轴承52。安装螺栓54从管状心轴轴承的表面沿径向延伸。安装螺栓54的一端(内端)连接至心轴轴承18，而安装螺栓54的另一端(外端)连接至第二轴承52。由安装螺栓54的在安装螺栓54的内端和外端之间减小的直径建立扭力弹簧53。扭力弹簧53相对于心轴1布置为使得轴线25在扭力弹簧53之间的中间延伸，以及枢转轴线51以垂直角度与轴线25相交。

第二轴承52以如下方式支承在机器框架2上，该方式使得心轴1特别是第二轴承与机器框架2之间的力测量成为可能。为此，心轴1的第二轴承52优选经由弹簧机构支承，该弹簧机构具有板簧55的结构。板簧55设置在轴1的两侧并彼此平行且相对于轴线8垂直延伸。在心轴1两侧上的板簧与轴线25具有相同的距离。板簧55的两端刚性地，例如经由螺纹连接，连接至第二轴承52的框架结构。板簧55在延伸部分的中间刚性地，例如经由螺纹连接，连接至机器框架2或连接至固定框架的各部件。

弹簧机构53和55的特殊布置使得心轴1能够执行两个自由度的位移，即，围绕枢转轴线51的旋转和相对于机器框架2的平移运动。两种位移的方向在穿过轴线25的一个平面内延伸。

心轴1的旋转和平移位移由力传感器测量，力传感器具有在一个平面内的测量方向，心轴1的位移方向在该平面内延伸。力传感转换器4测量由旋转转子的不平衡产生并围绕枢转轴线作用的力。另一力转换器3测量由旋转转子的不平衡产生并在与轴线25相交的方向作用在心轴1上且作用在第二轴承52上的力。

力转换器4位于心轴轴承18和第二轴承52之间并在二者之间张紧。力转换器4的测量方向相对于垂直于轴线25的方向以特定角度β倾斜，其中角度β确定在80°至100°的范围内，优选从85°至95°的范围内。在图示的实施方式中，角度β确定为大约90°，即，在图示实施方式中，力转换器4的测量方向平行于轴线25延伸。由杆46传递心轴1的旋转位移，杆46刚性固定在管状心轴轴承18上。心轴1的旋转位移经由位于心轴轴承18的端部的滚柱轴承50传递至第一轴承2并经由杆46传递至力转换器4的一端。为了这种传递运动，杆46绕枢转轴线51旋转。杆46沿力转换器3、4的测量方向所在并相对于轴线25垂直延伸的一个平面延伸。力转换器4的另一端经由与第二轴承52螺接的支承板刚性支承在第二轴承52上。

力转换器3在其一端以力传递方式连接至第二轴承52的中间侧部分45。中间侧部分45在第二轴承52的相同侧平行于板簧55延伸。力转换器3的另一端支承在支承架57上，支承架57与机器框架2或机器框架的各部件刚性连接，优选经由螺纹连接。力转换器3的测量方向相对于轴线25以特定角度α倾斜。角度α可以确定在60°至120°的范围内，例如从65°至115°的范围内，特别是在70°至110°的范围内。在图示的实施方式中，角度α确定为约75°。

支承件49刚性连接至心轴轴承18。支承件49支承电动马达16和传动带26(图8)，传动带26将马达转矩传递至心轴1上。

力转换器3、4的测量方向大致在穿过心轴1的轴线25的平面内延伸。

轮胎更换工具5、6可布置在如图1图示的设备中，并相对于图7的图纸平面垂直和平行于图7和图8的图纸平面延伸。轮胎更换工具的力作用范围在力转换器3、4的测量方向之外延伸，并能够围绕轴线25相对于力转换器3、4的测量方向所在的平面具有80°至100°、特别是90°的角度。

用于驱动心轴1的驱动机构包括电动马达16，其可包括一体的齿轮传动装置，以提供用于执行不平衡测量和轮胎更换过程的相应速度和转矩，但电动马达16也可经由单独的齿轮传动装置向心轴施加转矩。驱动机构可包括传动带26，如图8所示用于将马达16的转矩传递至心轴1。此外，供至电动马达16的功率可控制为提供用于执行不平衡测量和轮胎更换过程所需的转矩和速度。

图10示出用于控制电动马达16和轮胎更换工具5、6和44运动的电动/电气装置的方块图。控制装置包括控制处理单元40，取决于图1的设备应该执行的操作，控制处理单元40控制从功率源43传送至电动马达16的电流。在轮胎更换过程中，各轮胎更换工具5、6和44的运动和操作由控制处理单元40控制，其中从功率源43传送所需功率。在不平衡测量期间，力转换器3、4将测量的力数据传送至控制处理单元，用于施加至车轮(轮胎轮辋组件8、9)的平衡配重的计算。通过连接至控制处理单元40的按键41和同样连接至控制处理单元40的显示装置42可调节设备的各项操作。可概括该操作并且操作结果可图示。

附图标记列表

1 心轴

2 机器框架

3 力转换器

4 力转换器

5 拆装

6 拆装

7 轮胎更换装置

8 轮胎

9 轮辋

10 心轴支承机构

11 壳体

12 不平衡测量方向

13 力作用范围

14 弹簧件

15 弹簧件

16 电动马达

17 面板

18 心轴轴承

25 轴线

26 传动带

40 中央处理单元

41 按键

42 显示机构

43 功率源

44 切割胎缘工具

45 中间侧部分

46 杆

48 安装机构

49 支承件

50 滚柱轴承

51 枢转轴线

52 第二轴承

53 扭力弹簧

54 安装螺栓

55 板簧

56 支承板

57 支承架

Claims (11)

1.一种用于维修车轮的设备，其包括车轮平衡装置和轮胎更换装置，所述设备包括：

-心轴(1)，其以能够旋转的方式支承在机器框架(2)上，

-其中所述心轴(1)适用于将车轮的轮胎轮辋组件或轮辋安装在其上或者从其上拆卸车轮的轮胎轮辋组件或轮辋；

-不平衡测量机构，其以能够操作的方式连接至所述心轴(1)，

-其中所述不平衡测量机构具有至少一个不平衡测量方向，在该方向检测由所述轮胎轮辋组件(8，9)或由所述轮辋(9)的不平衡产生的力；

-轮胎更换工具(5，6，和44)，其支承在所述机器框架(2)上，并布置为将轮胎组装至轮辋上和从轮辋上拆卸轮胎，其中，所述轮辋安装在所述心轴(1)上；

-驱动机构，其被设计成在适用于拆装轮胎或适用于测量由所述轮胎轮辋组件或所述轮辋的不平衡产生的力的旋转速度和转矩的范围内驱动所述心轴(1)；

其特征在于，

-心轴支承机构(10)，其将所述心轴(1)支承在所述机器框架(2)上，并且具有在将轮胎安装至所述轮辋或从所述轮辋拆卸轮胎的过程中在各轮胎更换工具(5，6，44)和轮胎之间产生力的力作用范围(13)内的刚性和在至少一个不平衡测量方向上的弹性；

-工具支承机构(7)，其在所述力作用范围(13)内将所述轮胎更换工具(5，6，44)支承在所述机器框架(2)上，所述力作用范围布置在空间不平衡测量区域之外，所述不平衡测量机构的测量方向在该空间不平衡测量区域内延伸。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述不平衡测量方向相对于所述轮胎更换工具(5，6和44)的力作用范围(13)在80°至 100°的角度内延伸。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述心轴(1)的纵向轴线(25)在所述空间不平衡测量区域内延伸。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述心轴支承机构(10)包括弹簧件，所述弹簧件的一端连接至所述机器框架(2)，而另一端与心轴轴承(18)连接，所述心轴(1)以能够旋转的方式设置在所述心轴轴承(18)中。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述心轴支承机构(10)包括弹簧件，由所述轮胎更换工具(5，6，44)施加的力的方向大致平行于所述弹簧件的表面延伸。

6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述不平衡测量机构具有至少一个不平衡测量方向，该不平衡测量方向与所述轴线(25)相交。

7.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述不平衡测量机构具有位于相同平面内的不平衡测量方向。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述不平衡测量方向大致彼此平行或者大致彼此垂直延伸。

9.根据权利要求4所述的设备，其中，所述心轴轴承(18)以能够枢转的方式围绕相对于所述轴线(25)垂直延伸的枢转轴线(51)支承在第二轴承(52)上，所述第二轴承(52)经由弹簧(55)支承在所述机器框架(2)上，并且其中，一个力转换器(3)设置在所述第二轴承(52)和所述机器框架(2)之间，而另一力转换器(4)设置在所述心轴轴承(18)和所述第二轴承(52)之间。

10.根据权利要求4所述的设备，其中，所述弹簧件的表面彼此平行并且平行于所述轴线(25)延伸。

11.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述心轴(1)经由力转换器(3，4)支承在所述机器框架(2)上，所述力转换器(3，4)测量由所述轮胎轮辋组件(8，9)或由所述轮辋(9)的不平衡产生的力。