CN104662401A

CN104662401A - 用于平衡车辆车轮的平衡机

Info

Publication number: CN104662401A
Application number: CN201380045314.7A
Authority: CN
Inventors: M·马泰乌奇; A·吉罗奇
Original assignee: Societa Italiana Costruzione Aeromeccaniche SICAM SRL
Current assignee: Societa Italiana Costruzione Aeromeccaniche SICAM SRL
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: EP2880412A1; RU2015102530A; WO2014020396A1; EP2880412B1; US20150167780A1; CN104662401B; US9732827B2; ITMO20120192A1

Abstract

用于平衡车辆车轮的平衡机(1)包括：-基本框架(2)；-平衡轴(3)，待平衡的车辆车轮(R)可以固定在所述平衡轴上；-环面形靠置单元(6、7)，其装配在所述基本框架(2)上并且以围绕其自身轴线回转的方式支撑所述平衡轴(3)；-电机装置(13)，用于致使所述平衡轴(3)围绕其自身轴线旋转；其中，所述平衡轴(3)至少包括测量部段(16)，所述测量部段被磁化并且由于在所述平衡轴(3)上回转的所述车轮(R)的不平衡而受到应力状态，在所述测量部段(16)附近布置磁场传感器装置(17、18)，所述磁场传感器装置适合于通过磁致伸缩效应检测所述测量部段(16)的应力状态并且与适合于从所述测量部段(16)的所述应力状态开始确定所述车轮(R)的不平衡的至少一个处理和控制单元(19)可操作地关联。

Description

用于平衡车辆车轮的平衡机

技术领域

本发明涉及用于平衡车辆车轮的平衡机。

背景技术

已知车辆的车轮一般由圆柱形金属轮辋组成，所述轮辋在轴向末端处具有环形法兰，在所述环形法兰之间限定用于弹性轮胎的插槽装配的通道，所述轮胎的侧部分(所谓的“胎圈”)在环形法兰自身上快速塞住。也已知需要执行频繁的平衡操作，其在于对应于车轮的预定点并且沿着轮辋装配由铅或其它材料制造的特定平衡重量，并且需要在轮辋和轮胎的几何测试之后检查车轮的倾斜以正确地滚动。

平衡重量的装配实际上在车轮旋转期间抵消将导致车辆运动期间的振动或应力的任何轮胎和/或轮辋不规则的存在。

为了执行这样的操作，通常使用平衡机，其包括支撑水平轴(所谓的“平衡轴”)的基本框架，所述水平轴由于电机装置的作用轴向地可旋转并且在所述水平轴上车轮轮辋借助于合适的接合和定心部件被键接。在旋转期间通过合适的电子或机电装置(如沿着平衡轴施加的力传感器)确定车轮不平衡的量。

为了测量不平衡一般必须加入通常借助于有或没有接触的合适测量传感器(即，光学传感器或厚薄规)进行的其它特性测量，如车轮的圆度、车轮的偏心度、胎面的磨损水平、轮辋的形状或其它车轮不规则的测量。

一旦已进行必要测量，该平衡机能够计算待装配在车轮轮辋上以抵消车轮不规则的平衡重量的尺寸和位置。

通常由操作者在由该平衡机指示的车轮轮辋的一个或多个精确点处人工地装配平衡重量。

然而，已知类型的这些平衡机具有许多缺陷。

为了测量不平衡，传统平衡机具有带压电陶瓷效应的测压元件式的力传感器，其必须对应于轴支承结构紧固到基本框架所借助的一对限制件或弹性支撑件不方便地布置。

这样的经典配置不总是可行和容易实现，并且在一些情况下，达到相当高水平的复杂性，使组装和任何维护作业都困难。

此外，在普通平衡机上使用的力传感器的类型是这样的，以致允许检测平衡轴的振动以确定车轮不平衡，但是不允许获得其它相关信息，如它的重量。

为了该目的，传统平衡机利用包含在内部数据库中的信息，在所述内部数据库中存档市场上可获得的主要车轮的重量，当然由此产生与不总是反映待平衡的实际车轮的真实状态的这样的信息的近似相关联的问题。

替代地，车轮重量可以由操作者人工地输入，由此产生与执行称重和数据输入操作相关的时间损失。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于平衡车辆车轮的平衡机，其从制造和功能性观点来看特别简单。

本发明的另一目的是提供一种平衡机，其允许以可行、容易和功能性方式检测车轮重量。

本发明的非最后目的是提供一种平衡机，其与配备有常规力传感器的传统平衡机相比能够以更大精度并且以更小时间操作。

本发明的另一目的是提供一种用于平衡车辆车轮的平衡机，其允许在简单和有效使用以及低成本解决方案方面克服现有技术的上述缺陷。

上述目的由用于平衡车辆车轮的本平衡机实现，其包括：

-至少基本框架；

-至少平衡轴，待平衡的车辆车轮可以固定在所述平衡轴上；

-至少环面形靠置单元，其装配在所述基本框架上并且以围绕其自身轴线回转的方式支撑所述平衡轴；

-电机装置，用于致使所述平衡轴围绕其自身轴线旋转；

其特征在于，所述平衡轴至少包括测量部段，所述测量部段被磁化并且由于在所述平衡轴上回转的所述车轮的不平衡而受到应力状态，在所述测量部段附近布置磁场传感器装置，所述磁场传感器装置适合于通过磁致伸缩效应检测所述测量部段的应力状态并且与适合于从所述测量部段的所述应力状态开始确定所述车轮的不平衡的至少一个处理和控制单元可操作地关联。

附图说明

本发明的其它特性和优点将从仅仅作为例子示出而不是限制到附图的用于平衡车辆车轮的平衡机的优选、但非唯一实施例的描述变得更明显，其中：

图1是根据本发明的平衡机的轴测图；

图2是根据本发明的平衡机的构件的轴测图；

图3是图2的构件的分解、部分剖视图；

图4是图2的构件的轴测、部分剖视图和细节的放大图；

图5是图2的构件的纵向截面图；

图6是示出根据本发明的平衡机的平衡轴的替代实施例的分解图；

图7是具有图6的平衡轴的根据本发明的平衡机的细节的纵向截面图。

具体实施方式

特别参考这样的图，用于平衡车辆车轮的平衡机总体上用1指示。

平衡机1包括用于靠置在地面上的基本框架2，在所述基本框架上安装用于平衡待平衡的车辆的车轮R的平衡轴3。基本框架2包括具有侧面板4a的主体4，平衡轴3水平悬伸地从所述侧面板延伸。

车轮R包括外轮胎安装在其上的内轮辋；在图2中，车轮R仅仅由其轮辋表示。

车轮R可以以与它的中心滚动轴线大致同轴的方式装配在平衡轴3上。

为了该目的，平衡轴3支承允许保持车轮R的中心的夹持单元5。

在基本框架2上装配环面形靠置单元6、7，所述环面形靠置单元以围绕其自身轴线回转的方式支撑平衡轴3。

在这方面，需要强调的是，在主体4的内部，基本框架2包括小支撑大致水平管状本体的基座8。管状本体9在其内部容纳环面形靠置单元6、7和平衡轴3的至少一部分。

更详细地，环面形靠置单元6、7包括近侧环面形轴承6和远侧环面形轴承7；在这方面需要指出的是，在本文中，形容词“远侧”和“近侧”参考安装在平衡轴3上的车轮R的位置被使用，并且因此近侧环面形轴承6是最外面的一个，最靠近车轮R，而远侧环面形轴承7是最里面的一个，最远离车轮R。

根据环面形靠置单元6、7的位置，平衡轴3可以被分成大致在环面形轴承6、7之间延伸的靠置部分10，和从近侧环面形轴承6悬伸地延伸的第一悬伸部分11，车轮R可以对应于所述第一悬伸部分被固定。

此外，在附图所示的特定实施例中，平衡轴3也包括从远侧环面形轴承7悬伸地延伸的第二悬伸部分12，电机装置13与所述第二悬伸部分关联以便致使平衡轴3围绕其自身轴线旋转。

有用地，电机装置13由“扭矩”式的电动机组成并且包括与基本框架2关联的定子环形元件14和与平衡轴3关联的转子环形元件15。

环形元件14、15与平衡轴3同轴地彼此嵌套布置并且由电机驱动以使一个相对于另一个旋转。

更详细地，定子环形元件14布置在转子环形元件15的外部并且以与管状本体9同轴的方式与管状本体成一体制造。

转子环形元件15却与第二悬伸部分12成一体制造。

在这方面，需要指出的是与平衡轴3同轴的电动机的使用允许传递扭矩驱动力而不横向地对平衡轴3加应力，如果采用偏轴电机和传送带则将发生该情况。

这明显地不仅有利于驱动传送，而且车轮R的不平衡的测量，如下面将更好地描述，取决于影响平衡轴3的机械应力。

类似地，连接第二悬伸部分12上的电机装置13的特定解决方案有助于平衡机1尽可能适当地操作，如下面将更好地解释，车轮R的不平衡的测量对应于第一悬伸部分11发生并且不受第二悬伸部分12上的电机装置13的存在影响。

然而不能排除替代实施例，其中电机装置13属于不同于附图中所示的类型。

以相同方式，不能排除替代解决方案，其中平衡轴3仅仅延伸远至远侧环面形轴承7并且不具有第二悬伸部分12；在该情况下，电机装置13可以连接到平衡轴3的靠置部分10。

平衡轴3至少包括测量部段16，所述测量部段被磁化并且在其附近生成磁场。

通过平衡轴3上的旋转的车轮R的不平衡的影响，测量部段16受到应力状态；在这方面，需要强调的是在本文的范围内，术语“应力状态”表示在存在车轮R的情况下，测量部段16受到源自平衡轴3的扭转弯曲的状态的内部张力和/或尺寸变形。

由于磁致伸缩效应，由测量部段16的磁化生成的磁场根据影响测量部段16的应力状态而变化并且这样的变化可以被测量。

为了该目的，在测量部段16附近布置磁场传感器装置17、18，所述磁场传感器装置适合于通过磁致伸缩效应检测测量部段16的应力状态并且与适合于从测量部段16的应力状态开始确定车轮的不平衡的处理和控制单元19可操作地关联。

有用地，测量部段16对应于第一悬伸部分11、即沿着通过直接支撑车轮R更大地受到张力和变形的平衡轴3的部分被布置。更加详细地，测量部段16布置在近侧环面形轴承6附近，即在应力状态最高并且通过磁致伸缩效应确定磁场变化更简单、更可行和更容易的平衡轴3的点处。

在图3至5所示的实施例中，平衡轴3由整体件所制造的纵向框架组成，所述纵向框架限定靠置部分10，第一悬伸部分11和第二悬伸部分12，并且所述纵向框架至少部分地对应于测量部段16被磁化。

换句话说，纵向框架3可以仅仅对应于组成测量部段16的一个纵向部分被磁化。

替代地，纵向框架3可以完全被磁化，在该情况下测量部段16由在磁场传感器装置17、18附近的平衡轴3的部分限定并且在所述部分上确定应力状态。

在另一方面，在图6和7所示的实施例中，平衡轴3通过组装若干构件而获得，并且更详细地包括：

-第一纵向元件20，所述第一纵向元件限定靠置部分10和第二悬伸部分12；

-第二纵向元件21，所述第二纵向元件被磁化并且限定测量部段16；以及

-第三纵向元件22，车轮R可以固定到所述第三纵向元件上。

纵向元件20、21、22被制造成独立的并且借助于连接装置(例如螺纹型的)或其它联结系统(如焊接等)一个接着一个连续地联结。

在这方面，第二纵向元件21由具有紧固法兰23的套筒限定，所述紧固法兰允许一直拧接到第一纵向元件20和第三纵向元件22。

适宜地，在该实施例中第一纵向元件20和第三纵向元件22可以没有磁化，仅仅留下第二纵向元件21旨在用作待磁化的测量部段16。

有利地，磁场传感器装置17、18包括多个磁力计元件17，所述磁力计元件检测测量部段16的磁场并且将它转换成电子信号，然后所述电子信号由处理和控制单元19处理以确定车轮R的不平衡。磁力计元件17大致围绕测量部段16被布置。

为了将磁力计元件17保持在期望位置，磁场传感器装置17、18也包括环形本体18，所述环形本体布置成围绕平衡轴3并且支撑磁力计元件17。

为了该目的，环形本体18包括平衡轴3可以固定在其中而不接触的中心凹陷24，以及磁力计元件17容纳在其中的多个轴向腔25。

磁力计元件17和相关轴向腔25布置在中心凹陷24附近从而出现在测量部段16附近并且便于它的磁场的测量。

磁力计元件17以恒定间距分布在环形本体18上，并且优选地，它们中有四个彼此成90°放置。

更详细地，四个磁力计元件17分别布置在对应于“3点钟”、“6点钟”、“9点钟”和“12点钟”的位置，词语“3点钟”、“6点钟”、“9点钟”和“12点钟”表示环形本体18上的相对角位置假定分成十二小时，类似于时钟的面，其中“6点钟”和“12点钟”因此由环形本体18与平衡轴3位于其上的竖直平面的交叉限定，而“3点钟”和“9点钟”由环形本体18与平衡轴3位于其上的水平平面的交叉限定。

提供彼此相移90°的四个磁力计元件17的特定解决方案在一方面允许以大精度研究受其磁场影响的围绕测量部段16的整个区域，并且在另一方面，电子地连接四个磁力计元件17以形成电桥进行测量。

在图3和4中详细所示的实施例中，环形本体18由整体件组成并且以与管状本体9大致同轴的方式被关联。

为了该目的，环形本体18具有能够使它一直拧接到管状本体9的特定联接座26。

然而不能排除替代实施例，其中环形本体18通过类似圆弧形的两个或更多个部件的组装而获得，与图6和7中所示的解决方案的情况一样，其中，第二纵向元件21上的紧固法兰23的存在必然需要环形本体18由至少两件制造以允许平衡机1的组装。

此外，不能排除替代实施例，其中环形本体18在不同于图中所示的位置并且以不同于图中所示的方式装配在基本框架2上。

平衡机1的操作如下。

当在平衡轴3上装配车轮R时，车轮R的重量确定先前不存在的应力状态的发生。换句话说，甚至仅仅车轮R的存在导致平衡轴3、特别是它的测量部段16的稍稍弯曲。

由于磁致伸缩效应，应力状态确定由测量部段16生成的磁场的变化，所述磁场由磁力计元件17测量并且转换成相应电子信号。

从该电子信号开始，处理和控制单元19能够确定车轮R的重量。

可以以传统方式采集的重量的大小与车轮的尺寸组合使处理和控制单元19能够：

-计算车轮R的惯性；

-知道车轮R是属于汽车、卡车还是摩托车。

根据这样的信息，平衡机1假定能够建议不同的平衡计划，其例如使用根据车轮R的类型区分的计算标准和参数，根据所述的情况修改采集速度和近似/公差的量。

此外，当使车轮R旋转时，它的不平衡导致平衡轴3的和测量部段16的应力状态的一系列进一步变化。

所以也在该情况下，由于磁致伸缩效应，由车轮R的不平衡引起的应力状态确定由测量部段16生成的磁场的变化。

磁场的图案由将其转换成相应电子信号的磁场传感器装置17、18检测。

从该电子信号开始，处理和控制单元19能够确定车轮R的不平衡并且计算待装配到车轮R以平衡它的平衡重量的大小和位置。

Claims

1.用于平衡车辆车轮的平衡机(1)，其包括：

-至少基本框架(2)；

-至少平衡轴(3)，待平衡的车辆车轮(R)能固定在所述平衡轴上；

-至少环面形靠置单元(6、7)，其装配在所述基本框架(2)上并且以围绕其自身轴线回转的方式支撑所述平衡轴(3)；

-电机装置(13)，用于致使所述平衡轴(3)围绕其自身轴线旋转；

其特征在于，所述平衡轴(3)至少包括测量部段(16)，所述测量部段被磁化并且由于在所述平衡轴(3)上回转的所述车轮(R)的不平衡而受到应力状态，在所述测量部段(16)附近布置有磁场传感器装置(17、18)，所述磁场传感器装置能通过磁致伸缩效应检测所述测量部段(16)的应力状态并且与能从所述测量部段(16)的所述应力状态开始确定所述车轮(R)的不平衡的至少一个处理和控制单元(19)可操作地关联。

2.根据权利要求1所述的平衡机(1)，其特征在于，所述磁场传感器装置(17、18)包括大致围绕所述测量部段(16)布置的多个磁力计元件(17)。

3.根据权利要求2所述的平衡机(1)，其特征在于，所述磁场传感器装置(17、18)至少包括环形本体(18)，所述环形本体布置成围绕所述平衡轴(3)并且支撑所述磁力计元件(17)。

4.根据权利要求3所述的平衡机(1)，其特征在于，所述环形本体(18)包括所述磁力计元件(17)装配在其中的多个轴向腔(25)。

5.根据权利要求3或4所述的平衡机(1)，其特征在于，所述磁力计元件(17)以恒定间距分布在所述环形本体(18)上。

6.根据权利要求5所述的平衡机(1)，其特征在于，所述磁力计元件(17)的数量是四个并且成90°分布在所述环形本体(18)上。

7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的平衡机(1)，其特征在于，所述环面形靠置单元(6、7)至少包括近侧环面形轴承(6)和远侧环面形轴承(7)，所述平衡轴(3)包括大致在所述环面形轴承(6、7)之间延伸的靠置部分(10)，和从所述近侧环面形轴承(6)悬伸地延伸的第一悬伸部分(11)，所述车轮(R)能固定在所述第一悬伸部分上。

8.根据权利要求7所述的平衡机(1)，其特征在于，所述测量部段(16)对应于所述第一悬伸部分(11)布置。

9.根据权利要求8所述的平衡机(1)，其特征在于，对应于所述第一悬伸部分(11)布置的所述测量部段(16)在所述近侧环面形轴承(6)附近。

10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的平衡机(1)，其特征在于，所述平衡轴(3)包括从所述远侧环面形轴承(7)悬伸地延伸的第二悬伸部分(12)，所述电机装置(13)与所述第二悬伸部分关联。

11.根据前述权利要求中的一项或多项所述的平衡机(1)，其特征在于，所述平衡轴(3)包括由整体件所制造的纵向框架，所述纵向框架限定所述靠置部分(10)和所述第一悬伸部分(11)，并且所述纵向框架至少部分地对应于所述测量部段(16)被磁化。

12.根据权利要求1至10中的一项或多项所述的平衡机(1)，其特征在于，所述平衡轴(3)包括：第一纵向元件(20)，所述第一纵向元件限定所述靠置部分(10)；第二纵向元件(21)，所述第二纵向元件被磁化并且限定所述测量部段(16)；以及第三纵向元件(22)，所述车轮(R)能固定在所述第三纵向元件上，所述纵向元件(20、21、22)被制造成独立的并且连续地联结在一起。

13.根据权利要求12所述的平衡机(1)，其特征在于，所述第二纵向元件(21)包括具有紧固法兰(23)的套筒，所述紧固法兰紧固到所述第一纵向元件(20)和所述第三纵向元件(22)。

14.根据前述权利要求中的一项或多项所述的平衡机(1)，其特征在于，所述基本框架(2)至少包括容纳所述环面形靠置单元(6、7)的管状本体(9)，所述环形本体(18)大致同轴地与所述管状本体关联。

15.根据前述权利要求中的一项或多项所述的平衡机(1)，其特征在于，所述电机装置(13)包括与所述基本框架(2)关联的定子环形元件(14)和与所述平衡轴(3)关联的转子环形元件(15)，所述环形元件(14、15)与所述平衡轴(3)同轴地彼此嵌套布置并且由电机驱动以使一个相对于另一个旋转。