CN106364266B - 用于轮胎维修机的通信系统和与该通信系统一起使用的测量单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于轮胎维修机的通信系统和与该通信系统一起使用的测量单元。一种用于轮胎维修机的通信系统，轮胎维修机接收围绕旋转轴线旋转的车辆车轮的轮胎和/或轮辋，通信系统包括至少一个处理单元和至少一个测量单元，测量单元包括：至少一个传感器部件，用于测量车轮的至少一个特性，处理部件，用于处理由至少一个传感器部件获取的数据并且/或者用于处理从至少一个处理单元中的至少一个接收的输入数据，处理单元和测量单元每个包括：数据通信部件，用于接收来自另一数据通信部件的数据并且/或者将数据传输至另一数据通信部件。处理单元的数据通信部件和至少一个测量单元的数据通信部件布置用于根据至少一个与传感器无关的协议彼此无线通信。

Description

用于轮胎维修机的通信系统和与该通信系统一起使用的测量 单元

技术领域

本发明涉及用于轮胎维修机的通信系统和与该通信系统一起使用的测量单元。

更准确地，本发明涉及用于轮胎维修机、诸如车轮平衡机的通信系统，轮胎维修机被构造用于接收可围绕旋转轴线转动的车辆车轮的轮胎和/或轮辋，通信系统包括至少一个处理单元和至少一个测量单元，至少一个测量单元包括用于测量车轮的至少一个特性的至少一个传感器部件，用于处理由至少一个传感器部件获取的数据和/或用于处理从至少一个处理单元中的至少一个接收的输入数据的处理部件，至少一个处理单元和至少一个测量单元每个包括用于接收来自另一数据通信部件的数据和/或将数据传输至另一数据通信部件的数据通信部件。

背景技术

在本领域中，已知包括各种测量子系统或单元的用于轮胎维修机、特别为车轮平衡机的通信系统。但是，本领域中已知的这些通信系统在系统的安装、维修和扩展灵活性方面存在某些不便。另外，已知的通信系统与将来的法律条约或记录要求不容易兼容或适配。

EP专利申请2 503 313公开了一种用于车轮平衡机的测量单元，其中测量单元包括固定框架、第一轴承、围绕其轴轴线可转动地安装在第一轴承中的测量轴、设置在测量轴上设计用于附接转子的安装机构，其中转子设计为在至少一个补偿面中平衡、围绕与轴轴线相交的枢轴线枢转地支撑第一轴承且被支撑在固定框架上的第二轴承、用于测量由旋转转子的不平衡产生且围绕枢轴线作用的力的第一力传感器、和用于测量由旋转转子的不平衡产生且在与轴轴线相交的方向上作用在测量轴上和第二轴承上的力的第二力传感器。

EP专利申请2 503 313A1中公开的力传感器提供对应于某一应变或力的模拟信号，轮胎维修机必须被测量或校准为该某一应变或力。在更换整个测量单元或力传感器中的至少一个时，整个机器必须重新校准，这会导致使用者或技术人员的不期望的额外工作。另外，第一传感器和第二传感器的测量信号必须借助于电缆传输至车轮平衡机的处理部件，这会在维修等情况下使测量单元断开连接和移除测量单元繁琐。

从EP专利申请2 360 461A1已知一种用于确定安装在例如车轮维修机上的车轮的几何结构尺寸的设备，其包括具有传感器部件的测量单元，像超声感测单元，包括用于扫描车轮的发射器/接收器发送机，和包括加速计机构以测量测量单元的枢转角度的角度测量机构。测量单元安装至车轮平衡机的机罩上，并且与机罩一起枢转用于执行测量操作。

但是，感测单元的部件在组装之后必须彼此对准且与轮胎维修机的剩余部分校准，这是耗时的。此外，这种感测单元的维修和更换变得困难。

用于测量实践中使用的单元的另一例子是例如用于车辆车轮的旋转位置的旋转或角度编码器，其能够不可旋转地连接至车轮平衡机的测量轴。具体地，已知用于编码旋转位置的光学编码器。另外，还设想到位于车轮维修机的“测量”芯外侧的测量装置，诸如用于获得轮胎胎面数据的传感器。不过，所有这些不同的测量单元存在使测量的数据传输至车轮维修机且由车轮维修机理解以便以期望的方式执行维修操作的困难。具体地，在涉及具体测量单元的维修或更换操作过程中车轮维修机难以适当地起作用，例如由于与各种传感器提供的原始数据结合产生的校准和通信问题。

因此，本发明的目的是提供一种用于轮胎维修机的改进的通信系统，其允许轮胎维修机或其子单元的更便利的交换、扩展和维修。

发明内容

在本发明的一种实施方式中，提供一种用于上述轮胎维修机的通信系统，其中，至少一个处理单元的数据通信部件和至少一个测量单元的数据通信部件布置用于根据至少一个与传感器无关的协议彼此无线通信。

在本申请的上下文中，轮胎维修机一般地涉及车轮平衡机、扒胎机、制动或悬挂测试设备、或车辆举升机。

由于数据通信部件被构造用于无线地传输数据，通信缆线不必连接在测量单元和轮胎维修机之间。这实质上有利于与轮胎维修机结合使用的每个测量单元的安装、更换和维修。另外，通过省略测量单元和轮胎维修机之间的物理缆线，不再需要缆线占据的空间，使得轮胎维修机的总体尺寸能减小。由此，能附加地实现更高的准确度，因为测量单元和安装在轮胎维修机上的车辆车轮之间由此可实现的较小距离能导致测量单元执行的测量的更高准确度。

由此，通信系统允许不同的测量单元与同一轮胎维修机一起使用。通常，测量单元的传感器提供必须由处理机构理解的原始数据。如果这些原始数据待传输至处理单元，例如轮胎维修机的接收器必须准确知晓测量单元所提供的原始数据。在测量单元的传感器等被更换或改变的情况下，存在发送至处理单元的原始数据与分配给处理单元的原始数据不同的可能性。通过提供与测量单元一体的处理部件，测量单元能向处理单元提供总是同一数据格式的处理的数据。更具体地，测量单元本身能够被校准，使得测量单元的传感器关于测量单元中形成的处理部件校准。在该情况中，测量单元不必关于处理单元或轮胎维修机校准。

在一种发展中，至少一个处理单元是轮胎维修机的处理单元。例如，中央处理单元是用于执行轮胎维修机进行维修操作必须的计算的中央处理单元。但是，该处理单元也能是显示单元、输入/输出单元、电磁制动器、本领域中已知的踏板或其它处理单元。

在根据本发明的通信系统的另一发展中，至少一个处理单元位于远离轮胎维修机处。在该发展中，处理单元优选为远程显示和/或控制单元、诸如平板计算机、台式计算机、智能手机、网络或因特网服务器、或云计算机服务。由此，用于执行维修操作的操作区域不受轮胎维修机的物理尺寸的限制，并且因此操作者能够在执行和分析维修操作中获得灵活性和效率。换句话说，在该发展中，可以在与轮胎维修机相联的测量单元与在轮胎维修机外侧或远离轮胎维修机的处理单元之间根据与传感器无关的协议执行无线数据通信。

在另一发展中，至少一个处理单元也能够设有传感器部件并由此基本上对应于至少一个测量单元中的一个。在该发展中，至少两个测量单元能够根据与传感器无关的协议在彼此之间执行数据通信，而不依赖于与传感器能力不相关联的独特的处理单元。整个系统由此能够通过允许分散的数据通信而更有效地设计。换句话说，由于每个测量单元包括处理部件，其能够同时被认为是具有附加感测或测量能力的处理单元。

在根据本发明的通信系统的另一发展中，至少一个处理单元包括用于记录来自测量单元的数据通信部件的由处理单元的数据通信部件接收的数据的数据记录部件。

出于安全和可靠的原因，轮胎维修机将需要拟定或记录将来由相应轮胎维修机执行的诸如平衡操作或安装时间操作的所有维修操作。由于在该发展中处理单元包括数据记录部件，由处理单元的数据通信部件接收的数据由于用于传输数据的与传感器无关的协议而已处于已知格式，该数据能够容易被记录和拟定以便将来使用。在不同的发展中，数据记录部件也能位于远离处理单元和轮胎维修机处，诸如在经由诸如因特网的网络连接的服务器中。

在根据本发明的通信系统的另一发展中，至少一个测量单元中的至少一个和/或至少一个处理单元中的至少一个设置在壳体内。该壳体能够有利地保护壳体内的通信系统的单元和/或部件不受损坏和断裂。

壳体在另一发展中为金属壳体，诸如轮胎维修机的机器框架。

在该发展中，金属壳体能够是轮胎维修机的机器框架。但是，金属壳体也能够是不同的壳体。此外，至少一个测量单元中的至少一个的金属壳体能够是不同于处理单元的金属壳体的不同的壳体。

环绕的金属壳体能够用作用于衰减来自外侧的不希望的无线数据通信的过滤器机构，并且能够阻止来自内侧的无线数据通信在金属壳体外侧被拦截。

在至少一个测量单元中的至少两个和处理单元设置在同一金属壳体内的情况下，尽管设置环绕相应数据通信部件的金属壳体，无线数据传输可轻松实现。由此，虽然金属壳体能够阻止或衰减无线数据传输，根据本发明在通信系统中的数据通信能够有利地应用在包括金属机器框架的轮胎维修机的已确立的环境中。

在根据本发明的通信系统的另一发展中，金属壳体包括至少一个传输窗。

至少一个传输窗能够例如包括诸如塑料材料的非金属材料。通过设置至少一个传输窗，本发明的通信系统也能够从金属壳体的内侧向外侧无线地通信。至少一个传输窗优选地与测量单元或处理单元的数据通信部件对准，使得数据通信效率得以改进。

在根据本发明的通信系统的另一发展中，通信系统包括至少两个测量单元，其中至少一个处理单元的数据通信部件布置为使用同一与传感器无关的协议与至少两个测量单元通信。

换句话说，与传感器无关的协议设置用于同时支持多于一个测量单元。由此，在处理单元和各个测量单元之间不必限定单独的协议，但同一与传感器无关的协议能够用于在所有单元之间进行数据通信。不过，还可以设想在不同的发展中，各个测量单元根据独特的与传感器无关的协议通信并且测量单元构造为用于同时与多个与传感器无关的协议通信。

在一种发展中，根据本发明的通信系统包括至少两个处理单元，其中至少两个处理单元的数据通信部件布置用于根据至少一个与传感器无关的协议彼此无线地通信。在该发展中，两个处理单元能够在不依赖于测量单元的传感器能力的情况下彼此通信。例如，处理单元选自操作踏板、显示屏、电磁制动器、远程服务器、台式电脑等。不过，在其它发展中，处理单元也能够包括本领域已知的其它处理单元。

在另一发展中，至少一个处理单元和至少一个测量单元的数据通信部件布置用于根据至少两个与传感器无关的协议通信，其中至少一个与传感器无关的协议是用于与轮胎维修机本地通信的与传感器无关的本地协议，并且其中至少另一与传感器无关的协议是用于与远程数据通信部件通信的与传感器无关的远程协议。在该发展中，与传感器无关的本地协议能够优选地优化用于增大的数据传输率或低功耗，其中与传感器无关的远程协议能够优选地优化用于数据传输完整和/或防护拦截。由此，相应的本地和远程协议中的每种的优势得以保持，而不需要处理相应的另一种的复杂性。

在本发明的一种实施方式中，公开一种根据本发明用于轮胎维修机的通信系统的测量单元，包括用于测量车轮的至少一个特性的至少一个传感器部件，用于处理由至少一个传感器部件获取的数据并且/或者用于处理从处理单元接收的输入数据的处理部件，和用于将数据传输至至少处理单元和从至少处理单元接收数据的数据通信部件，其中数据通信部件构造用于根据与传感器无关的协议无线地通信。

在这一方面，应当注意，处理单元也能够是如上所述的另一测量单元，其对应于具有感测或测量能力的处理单元。

在根据本发明的测量单元的一种发展中，处理部件一体地形成有测量单元。

在这一方面，术语一体地理解为处理部件唯一地属于测量单元并且在设置、安装或移除测量单元的情况中被包括在测量单元中。换句话说，处理部件只有与测量单元一起安装在轮胎维修机处或从轮胎维修机移除，并且不形成轮胎维修机的一部分。

通过提供与测量单元一体的处理部件，测量单元变为自主的且能够相对于轮胎维修机独立地使用。

由于测量单元是自主的且与处理单元无线地通信，其不必直接设置在轮胎维修机处，而是能够定位在任意位置处。这增加了测量单元与本发明通信系统一起使用的灵活性。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，轮胎维修机是车轮平衡机并且车轮平衡机包括测量轴，测量轴构造用于在其上接收车辆车轮且能通过车辆车轮围绕测量轴的不平衡旋转而移位，其中传感器部件布置用于测量测量轴在车辆车轮的不平衡旋转时的移位。由此，可以采用根据本发明的测量单元用于平衡不平衡的车辆车轮的处理。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，测量轴包括设计用于附接车辆车轮的安装机构，车辆车轮设计为在至少一个补偿面中平衡。通过给测量轴设有用于附接车辆车轮的安装机构，优选地可以将车辆车轮安装在车轮平衡机上以便其平衡。优选地，安装机构允许结合执行虚拟面类型的测量和平衡的测量单元。

在一种发展中，测量单元包括固定框架、用于接收可围绕其轴轴线旋转的测量轴的第一轴承、和围绕与轴轴线相交的枢轴线枢转地支撑第一轴承且被支撑在固定框架上的第二轴承。

通过该构造，测量轴能够在第一轴承中围绕其轴轴线旋转，其中安装在测量轴上的车辆车轮的不平衡导致第一轴承在第二轴承中的枢转运动。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，至少一个传感器部件包括用于测量由旋转的车辆车轮的不平衡产生且围绕枢轴线作用在测量轴上的力的第一力传感器，和用于测量由旋转的车辆车轮的不平衡产生且沿与轴轴线相交的方向作用在测量轴上和第二轴承上的力的第二力传感器。

通过提供用于在不同方向上测量力的两个力传感器，能够获得两个基本独立的测量。换句话说，由此可以提供两个独立的测量以使旋转的车辆车轮的两个测量面分开。

在根据本发明的测量单元的一种发展中，第一力传感器定位并张紧在第一轴承和第二轴承之间。

优选地，第一力传感器测量第一轴承和第二轴承之间的力并且第二力传感器测量第二轴承和固定框架之间的力。

第一力传感器和第二力传感器的测量方向优选地在穿过轴轴线的一个公共面中延伸。

在测量单元的一种发展中，第二轴承和固定框架由单个元件一体地形成为支撑板。

通过提供由包括第二轴承和固定框架的单个元件形成的支撑板，第二轴承的总轴向延伸能够减小为仅支撑板的轴向延伸。尤其，支撑板允许紧凑的单件布置。避免了对提供包括用于将第二轴承附接至固定框架的附接机构的复杂框架结构的需求。另外，由于组装在一起以形成测量单元的部件的数量相比于现有技术有所减少，制造成本和任务降低。另外，还留有用于诸如车轮平衡机的轮胎维修机的附加实体的更多自由空间。最后，诸如车轮平衡机的测量单元和测量轴组件的总轴向延伸也能减小。由此能够提高测量准确性。

在测量单元的一种发展中，第二力传感器布置为基本上垂直于枢轴线和轴轴线两者。

通过该布置，由第二力传感器测量的力不与沿着轴轴线运动或围绕枢轴线旋转产生的力重叠。由于轴线基本上彼此垂直，在各个其它轴线中的每个的力和运动分量为零。

在这个方面，基本上垂直意味着80°与100°之间的角度，较优选为85°与95°之间，最优选为89°与91°之间。

在另一发展中，在测量轴的静止位置中，第二力传感器的检测轴线布置为基本上垂直于枢轴线和轴轴线两者。静止位置是指第一弹簧不向枢轴线施加力的位置。在该位置，横向轴线垂直于枢轴线和轴轴线两者。由于第二力传感器优选与横向轴线对准，第二力传感器也布置为垂直于枢轴线和轴轴线两者。

在测量单元的一种发展中，第一力传感器布置为基本上平行于轴轴线。

在这个方面，基本上平行意味着两个轴线之间具有0°与10°之间的角度，较优选为0°与5°之间，最优选为0°与1°之间。

为了测量围绕枢轴线的旋转，第一力传感器必须关于枢轴线倾斜。为了获得最准确的枢转力测量，第一力传感器优选布置为垂直于枢轴线。在该发展中，第一力传感器布置为基本上平行于轴轴线，以便安装布置更紧凑。但是，在其它发展中，也可以设想第一力传感器的不同布置，诸如垂直于轴轴线等，只要第一力传感器不沿着枢轴线布置。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，测量单元还包括用于将第一轴承围绕枢轴线枢转地支撑在第二轴承内的至少一个第一弹簧。提供弹簧允许系统返回至不受干扰的情况，其中自静止位置增加的干扰为系统形成较大的力以经由弹簧返回至静止位置。

在一种发展中，至少一个第一弹簧由至少一个扭力弹簧形成。由于第一弹簧由至少一个扭力弹簧形成，迫使系统的旋转干扰、即第一轴承围绕枢轴线关于第二轴承旋转，以返回至静止位置。并且另外，由于旋转移位在扭力弹簧中形成反力，移位能够用以转换成不平衡力。由此，在一种发展中能够不必直接测量力，而是替代地测量旋转移位。换句话说，代替测量不平衡力，也能够考虑旋转移位、速度(移位变化)和加速度(速度变化)的测量。

通过在第一轴承和第二轴承之间提供一个或多个扭力弹簧，第一轴承可围绕其枢转的轴线能够借助于扭力弹簧限定。由此，使第一轴承重调至其原始位置的保持力通过第一轴承和第二轴承之间围绕扭力弹簧的枢转获得。

在一种发展中，测量单元包括用于将第二轴承支撑在固定框架内的至少一个第二弹簧。优选地，至少一个第二弹簧包括一个或多个板簧。

通过提供第二弹簧，能够实现与通过提供第一弹簧基本上相同的优点，即，将固定框架内的第二轴承的位置返回至静止位置。第二弹簧迫使由第二轴承和固定框架构成的系统朝向静止位置的力随着第二轴承或固定框架分别从静止位置偏离而增大。在一种发展中，至少一个第二弹簧由至少一个板簧形成。

由此，沿着板簧轴线的线性运动是可能的，而垂直于其的运动由板簧阻止。由此，在板簧布置为使得沿着横向轴线的运动成为可能的情况中，第二轴承沿着枢轴线和/或轴轴线相对于固定框架的运动是不可能的。

在测量单元的一种发展中，支撑板包括作为其一体部分的至少一个第一弹簧和至少一个第二弹簧中的至少一个。

由于支撑板包括作为其一体部分的至少一个第二弹簧，还能够减少部件的数量。此外，为了第二弹簧附接在第二轴承和固定框架之间不需要支撑板的轴向延伸，其中第二弹簧允许第二轴承和支撑板之间在横向方向上的线性运动。除了节约尺寸的优点之外，由于部件的数量得以减少，制造变得更容易且更成本有效。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，第二轴承由在基本上垂直于测量轴的轴轴线的平面中的板、优选为平板形成。由此，测量组能够被设计为更紧凑且轮胎维修机的总体尺寸由此能够减小。同时，不平衡测量的准确性能够得以改进。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，一个或多个扭力弹簧与第二轴承由单个元件一体地形成。通过提供与第二轴承一体地作为单个元件的一个或多个扭力弹簧，部件的数量能减少，这使得组装和维修的任务减少。

在根据本发明的测量单元的一种发展中，至少一个第二弹簧构造为使得第二轴承可在垂直于轴轴线和/或枢轴线的横向轴线上关于固定框架平移运动。

例如，在该发展中在横向轴线上平移是可能的。但是，横向轴线、枢轴线和轴轴线的限定是任意的并且对轴线的不同选择也是可能的。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，固定框架、第二轴承和第一轴承由单个元件一体地形成。由此，振动测量在其组内能够是独立的，使得测量能够独立于周围的柜结构。此外，由于部件的数量进一步减少，组装和维修任务也能够减少。

在一种实施方式中，根据本发明的测量单元包括与第一轴承刚性连接的驱动支撑构件，用于支撑围绕轴轴线旋转车辆车轮的驱动机构，其中第一传感器的一端安装至驱动支撑构件。

由于第一传感器的一端安装至驱动支撑构件，不必为第一传感器的一侧提供独特的安装机构，因为驱动支撑构件在任何情况下都是必须的以便支撑围绕轴轴线旋转转子的驱动机构。换句话说，已设有测量组件的部件被重复使用并且同时用作第一力传感器的支撑件。

在另一发展中，根据本发明的安装组件包括从第二轴承基本上平行于驱动支撑构件延伸的杆，其中第一力传感器的第二端安装到杆。

通过将第一力传感器安装在驱动支撑构件和从第二轴承延伸的杆之间，第一力传感器固定在刚性地连接至驱动支撑构件的第一轴承和杆刚性地连接至其的第二轴承之间。相应地，这样安装的第一力传感器能够测量第一轴承和第二轴承之间围绕枢轴线的枢转力。更精确地，杆和驱动支撑构件之间的任何移位都与它们之间围绕枢轴线的扭转角成比例。

在该发展中，第一力传感器安装在第一轴承和第二轴承之间。但是，在不同发展中，第一力传感器也能够安装在第一轴承和固定框架之间。在该例子中，第一力传感器将测量与作用在第二轴承和固定框架之间的横向力重叠的枢转力的力。但是，由于枢轴线及由此枢转运动垂直于横向运动，这两种运动之间的分离容易实现。另外在该例子中，杆不是必须的，因为第一力传感器能够直接安装在驱动支撑构件和固定框架之间。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，测量单元包括用于使至少一个传感器部件能够枢转运动的驱动机构，其中至少一个传感器部件包括用于感测车辆车轮的第一传感器，和用于感测传感器部件的角度位置的第二传感器；其中处理部件构造用于基于从第一感测单元和第二感测单元接收的数据确定车辆车轮的几何结构尺寸。

在该实施方式中，测量单元不是布置用于确定车辆车轮的不平衡，而是替代地用于确定车辆车轮的几何结构尺寸。除了或代替用于确定车辆车轮的不平衡的测量单元，轮胎维修机能够设有这种测量单元。

也关于该实施方式的测量单元，提供数据处理部件和数据通信部件允许所有测量单元在彼此之间或与处理单元通信。由于应用同一与传感器无关的协议，任意测量单元的改变或更换也容易实现。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，第一传感器是包括发射器(优选为激光发射器)和接收器(优选为CCD或CMOS部件)的光学传感器。

在本申请的内容中，术语测量不是以限制的方式理解，而应包括感测并获取特性和信息的所有形式。

通过提供作为第一传感器的光学传感器，测量单元能够例如通过光学地感测车辆车轮来确定车辆车轮的诸如几何结构尺寸的几何结构信息。虽然激光发射器和CCD或CMOS部件作为光学发射器和光学接收器的例子公开，可以设想本领域中已知的其它光学发射器和接收器。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，测量单元包括提供组装辅助结构的载体元件，该组装辅助结构用于具有测量单元的部件之间的限定的位置关系，其中至少第一传感器、第二传感器和驱动机构共同地安装在载体元件上。

第一传感器、第二传感器和驱动机构共同一起布置在载体元件上允许测量单元的紧凑设计，其可以被构造为独立于使用其的轮胎维修机的结构的分离装置。此外，由于固定且已知的位置关系，更准确的测量结果得以实现。甚至进一步，由于测量单元的部件的对准能够在组装过程中执行，能够便于这种测量单元的更换和维修。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，驱动机构是微步进电机，由此舍弃任何机械减速齿轮。

与传统步进电机形成对照，微步进电机能够被控制使得测量单元可以定位在任意期望的位置。测量结果的分辨率和准确度由此能得以提高。通过提供由微步进电机实现的用于测量单元的驱动机构，在不需要减速齿轮的情况下可以达到高的扫描分辨率。这使得扫描准确度得以提高，因为没有附加的机械传输元件布置在电机和测量单元之间，由此省略附加振动。

在根据本发明的测量单元的甚至另一发展中，为了确定测量单元的角度位置，第二传感器设有至少一个位置敏感元件。优选地，第二传感器包括至少一个加速计传感器。这种传感器可以提供有关测量单元的枢转角度的非常准确的结果。加速计传感器另外可以不仅在一个平面中而且在多于一个平面中、像在彼此之间以限定的角度布置的两个平面中感测枢转角度，用于确定测量单元的准确位置。但是，即使加速计传感器作为用于位置敏感元件的例子描述，本领域技术人员也可设想不同的位置传感器。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，轮胎维修机是车轮平衡机并且包括待平衡的车辆车轮可非旋转地连接至其的测量轴，测量单元包括用于围绕旋转轴线旋转测量轴的驱动机构，并且传感器部件与用于控制驱动机构的电子部件相关联。在该发展中，传感器部件能够例如是用于通过驱动机构的操作来测量电流吸收以确定车辆车轮的诸如其惯性的特性的传感器。但是，在该发展中也可以设想用于测量车辆车轮的不同特性的其它类型的传感器部件。

在根据本发明的测量单元的另一实施方式中，轮胎维修机是车轮平衡机并且包括待平衡的车辆车轮可非旋转地连接至其且可围绕旋转轴线旋转的测量轴，其中至少一个传感器部件包括连接至测量轴且具有发光发射器的旋转角度传感器、在可围绕旋转轴线旋转的圈上以彼此等角度间隔布置的反射器形式的旋转角度增量器、和由发射器发射的光借助于旋转角度增量器通至其的检测器，处理部件布置用于评估来自旋转角度检测的检测器的信号。

这种测量单元允许车轮平衡机的测量轴的旋转信息的编码。虽然在该实施方式中传感器部件包括诸如发光发射器的光学传感器机构，本领域技术人员可以设想诸如磁性传感器机构等的其它传感器机构。

同样关于该测量单元，如上所述有关数据通信部件方面的其它测量单元和与传感器无关的协议的使用的优点类似地应用。

在根据本发明的测量单元的另一实施方式中，测量单元形成为用于在限定位置处接触车辆车轮的试探单元，并且包括用于使试探单元沿着基本上平行于轮胎维修机的主轴线的轴线平移的轴向延伸区段，和用于使试探单元围绕由轴向延伸区段限定的轴线旋转的径向旋转区段，其中径向旋转区段在轴向延伸区段的车辆车轮侧的端部处在基本上垂直于轴向延伸区段的方向上从轴向延伸区段延伸，并且至少一个传感器部件包括用于测量径向旋转区段的旋转的诸如第一电位计的第一传感器，和用于测量轴向延伸区段的延伸的诸如第二电位计的第二传感器。

该发展的试探单元优选地以试探臂的形式布置，其对应于用于在精确位置处接触车辆车轮的轮辋的内周的结构。更特别地，旋转区段的端部布置用于在精确位置处接触车辆车轮的轮辋的内周表面。该发展的测量单元还允许例如分别通过使延伸区段和径向旋转区段平移和旋转直到径向旋转区段的至少端部从其内侧接触车辆车轮来确定安装在车轮平衡机或不同类型的维修机上的车辆车轮的几何结构信息。

与传感器无关的协议还特别用于该发展的试探单元。更精确地，由于数据无线地并且与传感器无关地传输，在试探单元和轮胎维修机之间不需要借助于缆线等的连接。由此，试探单元在其位置方面没有限制，但能够自由地定位。在另一发展中，试探单元也能够独立于轮胎维修机提供，例如作为用于手动地感测旋转车辆车轮的便携式单元，诸如由技术人员手持。

在该发展中，电位计用作用于第一传感器和第二传感器的机构。但是，在其它发展中，还可以设想诸如本领域已知的磁性传感器等不同的传感器。

另外，在该发展中，试探单元提供两个自由度，即沿着延伸区段延伸和旋转区段围绕由延伸区段限定的轴线旋转。但是，在不同的发展中，自由度的数量也能够与2个不同，诸如多于2个，例如3个或4个。换句话说，本领域技术人员也可以设想包括附加自由度的试探单元。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，试探单元还包括用于使轴向延伸区段平移的延伸驱动机构，和用于使径向旋转区段旋转的旋转驱动机构，其中处理部件布置用于响应于由数据通信部件接收的数据致动延伸驱动机构和/或旋转驱动机构，使得试探单元定位在特定位置处。

通过进一步提供延伸驱动机构和旋转驱动机构，试探单元能够被驱动以接触车辆车轮的内周表面上的任意位置，假设车辆车轮处于正确的旋转位置。优选地，处理部件控制各个驱动机构，使得试探单元定位在特定位置处，用于例如在预定位置处放置平衡重量。

处理部件能够优选地进一步布置用于控制用于使车辆车轮旋转以将车辆车轮定位在期望的旋转位置的电机。优选地，该控制也能够通过与传感器无关的协议实现。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，传感器部件包括超声和/或激光传感器。传感器部件优选地布置用于安装在车轮罩上。

通过将该传感器部件安装在车轮罩上，安装在轮胎维修机上的车辆车轮的附加特性能够借助于测量单元确定。特别地，光学特性能够通过传感器部件中包括的超声和/或激光传感器获得。附加地，超声传感器能够测量诸如轮辋和/或轮胎表面下方隐藏的车轮损伤等特性。在该例子中，由于车轮盖能够远离轮胎维修机的处理单元，尤其有利的是测量单元能够执行无线数据通信并且不需要缆线用于数据通信部件的数据连接。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，传感器部件包括光学照相机。优选地，传感器部件安装在轮胎维修机的诸如后表面的表面上，使得光学照相机能够测量车辆车轮的轮胎的轮胎胎面数据。

借助于测量单元确定轮胎胎面数据提供能够用于待由轮胎维修机执行的维修操作、诸如车轮平衡的附加信息。

同样在该发展中，用于无线传输的与传感器无关的协议尤其有益，因为轮胎胎面数据能够用于轮胎维修机的多个其它实体，其中测量单元不必准确知晓哪个实体将使用其数据并且其它实体也不必知晓通过何种方式已获取接收的数据，因为所有这种通信都由与传感器无关的协议管理。相应地，不同测量单元和处理单元之间的通信容易实现。

但是，也可以设想包括不同于光学传感器或照相机的传感器的传感器部件用于确定所处的安装的附加信息。例如，传感器部件能够包括数字芯片读取器，诸如RFC读取器等，用于读取集成在车辆车轮内的电子芯片。

在根据本发明的测量单元的另一发展中，处理部件构造用于控制轮胎维修机的至少一个电子部件，其中电子部件优选地是诸如电机的驱动部件或夹持或制动系统。

在该发展中，通过将处理部件构造用于控制轮胎维修机的至少部分、例如制动系统，能够防止整个轮胎维修机的潜在故障。优选地，在由测量单元的传感器部件感测的值超过特定阈值的情况中，诸如不平衡等的临界条件，轮胎维修机的电子部件能够操作，例如启动制动系统，使得轮胎维修机在其遭受损害或损坏之前停止操作。在所有传感器单元和轮胎维修机之间的临界条件的这种通信优选地应用于与传感器无关的协议中。

总之，通信系统和用于该通信系统的测量单元提供允许维修更容易、扩展更便利、且用于增强安全性并减少错误的程序更简化的通信。与传感器无关的协议允许不同的测量单元和轮胎维修机彼此通信，尽管测量单元中的一个或多个更换、增加等。相应地，各种单元能够容易地且没有困难地结合并一起用于轮胎维修机。

在有利的方式中，根据本发明的测量单元的各种发展中的多种能够同时与单个轮胎维修机结合。此外，由于这些测量单元的特征，这种测量单元的更换便利。

另外，这里描述的测量单元的不同实施方式和发展也能够有利地结合根据本发明的通信系统使用。另外，不同测量单元的多个方面也能够结合在单个测量单元中。

以下将结合下列附图描述本发明的进一步的优点和实施方式。

附图说明

图1是根据本发明用于轮胎维修机的通信系统的示意图；

图2是实施包括处理单元和多个测量单元的图1的通信系统的以轮胎维修机为例的车轮平衡机的示意性立体图；

图3示出包括根据本发明的示例性测量单元的图2的车轮平衡机的一部分的示意性立体图；

图4更详细地示出用于测量在不平衡旋转时的移位的图3的一种示例性测量单元的多个视图；

图5示出图3和图4的示例性测量单元内采用的支撑板的多个视图；

图6示出作为根据本发明用于轮胎维修机的通信系统的测量单元的另一例子的半自动参数输入装置的示意性立体图；

图7示出根据本发明用于轮胎维修机的通信系统的测量单元的另一例子的示意性立体图；

图8示出包括根据图7的示例性测量单元的轮胎维修机的示意性立体图；

图9示出根据图7的测量单元的第一传感器的示意性立体图；

图10示出根据图7的测量单元的载体元件的示意性立体图；和

图11示出根据图7的测量单元的驱动机构和附接元件的示意性立体图。

具体实施方式

图1示意性且示例性地示出用于诸如车轮平衡机200的轮胎维修机与诸如测量单元20、80、90和100中的至少一个的至少一个测量单元之间的通信的通信系统1。在该例子中，车轮平衡机200与各个测量单元20、80、90和100中的每个通信。但是，测量单元20、80、90和100中的每个也能够与测量单元20、80、90和100中的任意其它通信，并且所有测量单元20、80、90和100以及车轮平衡机200也能够与不同的通信单元(未示出)、诸如网络资源或服务器通信。

车轮平衡机200包括接收来自各个测量单元的输入的处理单元208并且布置为执行之后详细描述的车轮平衡操作。处理单元208连接至或包括数据通信部件209。数据通信部件209在该例子中是用于无线地传输并接收执行平衡操作所用的数据的无线数据通信部件。处理单元208能够附接至或内嵌在车轮平衡机200中，例如包括一体的显示器(未示出)、能够拆卸或分离，诸如手持式平板终端、或能够位于任意远程位置，诸如因特网服务器。

另外，每个测量单元20、80、90和100也包括对应的处理部件28、88、98和108，其布置用于接收并处理由包含在各个测量单元20、80、90和100的至少一个传感器部件中的至少一个传感器接收的测量数据。优选地，各个处理部件28、88、98和108接收原始数据并处理原始数据，使得车轮平衡机200能够独立于传感器或测量单元的具体选择，因为处理的数据通常可例如以通用数据格式理解。由此，各个测量单元20、80、90和100中的每个也可以容易地安装校准，使得用于各个测量单元的安装和维修任务最小化。另外，测量单元20、80、90和100中的每个能够由不同或替代的测量单元取代，而不必对剩下的车轮平衡机200进行改变或重新校准。

附加地，处理部件28、88、98和108中的每个分别连接至或包括数据通信部件29、89、99和109。在该例子中，每个数据通信部件29、89、99和109作为无线数据通信部件提供。借助于各个数据通信部件29、89、99和109，由各个处理部件处理的数据能够在各种测量单元20、80、90和100之间传送并且也在各个测量单元和车轮平衡机200的处理单元之间传送。

通过提供作为无线数据通信部件的数据通信部件29、89、99和109，与缆线相关的安装和连接任务和工作能够省略，这使得能够实现各个测量单元20、80、90和100的较容易且更不易出错的组装和维修，诸如像缆线的错误连接。此外，通过舍弃任何物理缆线，不再需要由缆线占据的空间并且车轮平衡机200的总体尺寸能减小，由此可能改进如本领域理解的平衡结果。

另外，通过采用预定义的协议，数据通信变为独立于所使用的具体测量传感器。更具体地，数据通信部件28、88、98和108的受讯者能够识别处理的数据，而不必鉴于传感器特殊性来分析数据。由此，可以改变、替换和/或增加测量传感器至测量单元20、80、90和100，而对于诸如示例性车轮平衡机200的处理单元208和相应的数据通信部件209的其它数据处理部件而言不难理解改变的和/或附加的数据。

在通信系统1与远离车轮平衡机200定位的处理单元、诸如外部服务器、云服务等通信的情况下，传送至远程通信单元的数据能够诸如以一个或多个数据库的形式收集并存储在远程通信单元。例如，为此，远程通信单元能够包括数据记录部件。存储的或记录的数据能够之后用于技术和/或商业服务，诸如用于广告或用于即将出台的法律文件目的。

在不同的例子中，数据记录部件也能够设有本地处理单元208和/或任意测量单元20、80、90、100。在该情况中，记录的数据能够以与记录在远程处理单元上的数据相同的方式利用。

图2示出作为采用根据本发明的通信系统1的轮胎维修机的例子的车轮平衡机200的示意性立体图。图2从车轮平衡机200的前侧示出车轮平衡机200，其中待平衡的车轮从其前侧安装至车轮平衡机200。车轮平衡机200包括机器框架202，其借助于轴承系统支撑位于其上端的包括测量轴12的测量组件10，以下将参照图3至5进行描述。

测量轴12对应于主轴，并且构造用于在其上接收车辆车轮且可通过车辆车轮围绕测量轴12的不平衡旋转而移位。

测量轴12在其前端包括设计用于车辆车轮的附接的夹持机构14。在该例子中，车辆车轮借助于与测量轴12同心的夹持机构14附接至车轮平衡机200并且通过将旋转运动传输至测量轴12的诸如电机的驱动机构70旋转。

车轮平衡机200通过使不平衡的车辆车轮围绕测量轴12旋转并且测量由任何不平衡造成的影响来操作，以便将配重附接在车辆车轮轮辋的内周表面上的适当位置处。

接下来将结合图3至11进一步详细地描述各个示例性测量单元20、80、90和100中的每个。所有测量单元20、80、90和100能够实现为可替换的独立单元，其能够独立地感测并执行测量，而不依赖于来自车轮平衡机200的特别是电子元器件的剩余部件的信息。

图3更详细地示出用于测量由旋转车辆车轮(未示出)围绕测量轴12的不平衡产生的尤其是不平衡力的力的测量组件10。为了附图的清楚，测量组件10在图3中仅示出有测量单元20和100。

测量轴12可旋转地安装在第一轴承40内以围绕其轴轴线Z旋转。在该例子中，例如，测量轴12借助于管状第一轴承40内的滚柱轴承(未示出)可旋转地支撑。驱动机构70的旋转借助于传动带72传输至测量轴12。驱动机构70自身通过支撑构件74相对于第一轴承40支撑，支撑构件74刚性地连接至第一轴承40和驱动机构70两者。还示出例如用于驱动通过夹持机构14夹持车辆车轮的夹持系统的附加电子机构76。但是，在不同的例子中，电子机构76还能够控制附加的或不同的电子部件。

横向轴线X和枢轴线Y被示出为相对于测量轴12的轴轴线Z的方向正交。轴线X、Y和Z形成轴线的正交系统。该正交系统的原点被描绘在轴轴线Z的方向上的测量轴12的中心与固定框架60的厚度方向上的中心平面相交的点处，其中固定框架60在横向轴线X和枢轴线Y上延伸。固定框架60基本上支撑测量轴12及由此车轮平衡机200的机器框架202上安装在其上的旋转车辆车轮。但是，本领域技术人员理解该轴线选择是任意的并且轴线能够毫无困难地限定。

应当注意，虽然横向轴线X被示出为水平的且枢轴线Y被示出为竖直取向，布置不限于此并且本领域技术人员也可以设想其它取向，例如使整个组件旋转某一程度。

现在参照图4更详细地描述用于测量由旋转的车辆车轮的不平衡产生的离心力的测量单元20。图4从不同的视角示出测量单元20的多个视图。

第二轴承50支撑插入其中的第一轴承40并且围绕对应于枢轴线Y的轴线、优选为垂直于测量轴12的轴轴线Z可旋转地支撑第一轴承40。

第二轴承50支撑在固定框架60内使得在横向轴线X的方向上的平移运动成为可能。相应地，第二轴承50和固定框架60之间的平移运动垂直于由第二轴承50和第一轴承40限定的旋转轴线限定的枢轴线Y。换句话说，两个运动轴线，即，围绕枢轴线Y的旋转和在横向轴线X的方向上的平移正交于轴轴线Z。

在该例子中，第一轴承40、第二轴承50和固定框架60的至少部分由单个支撑板30形成，现在参照图5更详细地描述支撑板30。图5示出从不同视角看到的支撑板30的不同侧视图。X、Y和Z是指与参照图3和4描述的相同的轴线。

在支撑板30的中心，提供通孔31，由第一轴承40环绕的测量轴12插入经过通孔31。为此，支撑板30还包括薄的环形构件42，其改进支撑板30和管状第一轴承40之间的联接。提供从环形构件42径向向外的第二轴承50。在第二轴承50和环形构件42之间具有自由空间33，其几乎为环形构件42的整周，除了两个对置定位的薄部分，即第一弹簧元件32。提供第一弹簧元件32来支撑环形构件42及由此围绕第二轴承50枢转地插入其中的第一轴承40。在该情况中，第一弹簧元件32也能够称为扭力弹簧。这些扭力弹簧32的刚度和力常数能够通过具体实施的几何结构考量来调节。在该例子中，扭力弹簧与枢轴线Y对准，使得测量轴12能够借助于扭力弹簧枢转。

最后，进一步径向向外，支撑板30包括将测量组件10与轮胎维修机(未示出)的机器框架连接的固定框架64。第二轴承50和固定框架60之间的自由空间35通过四个第二弹簧元件34(在该例子中为板簧34)桥接，所述四个第二弹簧元件34在X-Y平面(具有与其对准的支撑板30的平面)中基本上对称地布置在第二轴承50的所有边缘处。板簧34支撑关于固定的固定框架60沿着横向轴线X可动的第二轴承50。

总之，允许第一轴承40及由此测量轴12围绕枢轴线Y的枢转运动和沿着横向轴线X的线性运动。在该情况中，枢轴线Y和横向轴线X彼此正交，由此允许测量各个运动的测量的完全分离。

在横向轴线X的方向上从环形构件42的中心朝向固定框架60径向向外形成有传感器凹槽36。安装在其中的传感器能够确保这种传感器的测量方向关于沿着横向轴线X的线性运动被优化，并且同时测量单元20的总延伸不超过支撑板30在轴轴线Z的轴向方向上的尺寸。

在一个例子中，整个管状第一轴承40也能够形成为支撑板30的一体部分。在另一例子中，管状第一轴承40能够诸如通过焊接或不同的合适工艺固定至环形构件42。在另一例子中，支撑板30不提供环形构件42并且第一轴承40直接固定至第一弹簧元件32。

由于涉及支撑板30的支撑结构已被广泛讨论，将再次参照图4描述实际力和运动测量布置。第一力传感器22测量由旋转的车辆车轮的不平衡产生且围绕枢轴线Y枢转地作用的力。第二力传感器24测量也由旋转的转子的不平衡产生且沿着横向轴线X线性地作用在测量轴12和第二轴承50上的力。

第一力传感器22定位并张紧在第一轴承40和第二轴承50之间。力传感器22的测量方向基本上对应于轴轴线Z并且测量第一轴承40围绕枢轴线Y枢转的力。虽然在该例子中，测量方向基本上平行于轴轴线Z，也可以设想其它测量方向。但是，第一力传感器22的测量方向必须关于枢轴线Y成角度倾斜。因此优选的是，枢轴线Y和第一力传感器22的测量方向之间的角度接近于90°，诸如75°至105°，优选为80°至100°，更优选为85°至95°，并且最优选为89°至91°。

第一力传感器22的一端附接至驱动支撑构件74。由此，用于支撑第一力传感器22的附加支撑结构不是必要的。第一力传感器22的另一端附接至杆26，杆26借助于可选的杆连接机构28、在该例子中诸如两个螺钉刚性固定至第二轴承50。杆26执行围绕枢轴线Y径向向外至邻近第一力传感器22的附接至驱动支撑构件74的一端的位置的任何枢转运动。通过增大与枢轴线Y的距离，由杆26和驱动支撑构件74之间的旋转引起的移位变得更大，由此减小第一力传感器22的误差。但是，由于第一力传感器22设置在驱动支撑构件74与第二轴承50之间的空间中，总延伸不会增加。

代替连接在第二轴承50和驱动支撑机构74之间，第一力传感器22也能够连接在固定框架60和第一轴承40分别与驱动支撑机构74之间。在该例子中，第一力传感器22测量与沿着横向轴线X的纵向运动重叠的围绕枢轴线Y的枢转运动。但是，由于纵向运动正交于枢转运动，两种运动能够容易地分离。

第二力传感器24在传感器凹槽36内定位于第二轴承50和固定框架60之间。因此，第二力传感器24不必在支撑板30上轴向延伸。由此，测量单元20的总大小和尺寸能减小。由于传感器凹槽36关于用于在其中接收测量轴12的通孔31的中心在径向方向上设置，第二力传感器24的测量轴线与测量轴12的中心相交并且对应于横向轴线X。

虽然第一力传感器22和第二力传感器24示例位于附图所示的具体位置，本领域技术人员也可以设想到用于各个传感器的不同位置。更重要地，第一力传感器22和第二力传感器24各自的位置必须允许两个运动轴线分离，即围绕枢轴线Y旋转和沿着横向轴线Y平移。

在该例子中，压电力传感器能够用作第一力传感器22和第二力传感器24的例子。但是，还考虑本领域技术人员已知的不同类型的力传感器。

返回图3，测量单元、即旋转编码器单元100的另一例子提供测量轴12的旋转位置，使得由测量单元20测量的力能够对应于测量轴的具体旋转位置。换句话说，需要旋转位置以便使测量的力值与在车轮上的物理位置相关，从而计算用于平衡车轮所需的平衡重量。旋转编码器单元100在该例子中是例如具有从EP 1089059B1已知的构造的光学编码器。

在一个例子中，数据通信部件109将由数据处理部件108处理的数据传输至测量单元20的数据通信部件29。数据处理部件28能够评估从数据通信部件29和从第一和第二力传感器22、24接收的数据，并且将评估的结果例如经由数据处理部件29和209传送至处理单元208。但是，利用不同的测量单元并且在不同的例子中，数据通信也能够是不同的。例如，数据通信部件29和109能够将数据直接传送至数据通信部件209用于通过处理单元208进行评估。这种通信的灵活性通过使用与传感器无关的协议而成为可能，因为对应的数据通信部件能够独立于传感器的类型理解所接收的从其发送的数据。

接下来参照图6详细说明图1和2中所示的测量单元80。图6示出作为用于与通信系统1一起使用的测量单元的例子的半自动参数输入(SAPE)试探单元80的示意性立体图。为此，SAPE单元80包括如上讨论的处理部件88和用于根据与传感器无关的协议执行与另一数据通信部件的无线数据通信的数据通信部件89。

SAPE单元80包括试探部件，试探部件包括轴向延伸区段81和径向旋转区段82。试探部件以弯曲臂的形式形成，其中径向旋转区段82从轴向延伸区段81的前向端基本上垂直地延伸。在本文中，车轮平衡机的车辆车轮安装侧被称为“前向”。

图6示出处于静止位置的SAPE单元80，在该位置，轴向延伸区段81回缩至测量组件20的后侧并且径向旋转区段82关于车轮平衡机200基本上水平，如能够在图6中清楚看到的。抵制力(rejecting force)借助于弹簧83施加在轴向延伸区段81上，弹簧83将轴向延伸区段81朝向静止位置偏压。

另外，能够提供用于将径向旋转区段82朝向径向静止位置偏压的保持机构，诸如扭力弹簧(未示出)。

围绕旋转轴线R的径向旋转和沿着延伸轴线E的轴向延伸由此能够分别借助于第一传感器84和第二传感器85基于保持力来确定。在该例子中，第一传感器84和第二传感器85设置为电位计，其中还可以设想不同的传感器机构。

第一传感器84和径向旋转区段82之间的联接借助于齿轮87实现。第二传感器85和轴向延伸区段81之间的联接借助于设置在轴向延伸区段81的表面上的齿条86实现，该齿条86与设置有第二传感器85的齿轮87接合。

第一传感器84和第二传感器85与用于接收并处理由对应的传感器感测的数据的处理部件88连接。处理部件88能够借助于在该例子中是无线数据传输单元的数据通信部件89从车轮平衡机200、更具体为从其数据通信部件209传送并接收处理的数据和/或进一步的信息。

在该例子中，试探部件能够由使用者人工定位，以便指示例如车辆车轮的轮辋的轮辐的位置。

在另一例子中，第一传感器84和第二传感器85还能够包括用于朝向限定位置驱动轴向延伸区段81和径向旋转区段82的驱动机构，所述限定位置诸如为用于施加由车轮平衡机200的中央处理单元208计算的平衡重量的位置。

在另一例子中，待施加的重量的位置能够借助于几何结构感测单元90(以下描述的)来指示。重量由此能够安装在径向旋转区段82的端部上，且通过人工地或自动地使试探单元朝向指示位置运动且经由用于重量附接在特定位置处的试探单元在轮辋的指示位置施加压力来附接在指示位置处。

最后，图7是根据本发明的一种实施方式的几何结构感测单元90的示意性立体图，其包括作为其主部件的第一感测部件91(其优选为光学感测部件)和包括位置敏感元件的第二感测部件(未示出)。几何结构感测单元90还包括外壳96和布置在外壳96的侧壁96b的上端处的覆盖件97。

在图7中，还示出驱动机构94，其可以经由附接元件AE联接至车轮平衡机200(参见图2)的机器框架202。驱动机构94是微步进电机，其包括联接到几何结构感测单元90的用于执行枢转运动的电机轴。驱动机构或电机94的电机轴提供枢轴线AP，几何结构感测单元90围绕枢轴线AP在枢转方向DP上枢转。

在该例子中，驱动机构94是通过使用专设的控制电子元器件(诸如由意法半导体提供的dSPINTM完全集成的微步进电机驱动器)来赋予微步进能力的标准步进电机。但是，在不同的例子中，驱动机构94的微步进能力也能够以不同的方式提供。

图8是如图2中示例性示出的车轮平衡机200的示意性立体图，车轮平衡机200包括根据本发明的几何结构感测单元90。

在该例子中，车轮平衡机200包括大致水平地布置的测量轴12，像车辆车轮的车轮W安装在测量轴12上。测量轴12具有轴轴线Z，测量轴12能够例如在像平衡操作或轮胎安装或拆卸操作的维修操作的测量步骤过程中围绕轴轴线Z旋转。车轮W包括轮辋B和轮胎T。应注意，测量轴12还可以具有任何其它适当的取向，例如测量轴12可以竖向布置。

车轮平衡机200包括大致水平地布置的测量轴12，像车辆车轮的车轮W安装在测量轴12上。测量轴12具有轴轴线Z，测量轴12能够例如在平衡操作中围绕轴轴线Z旋转。车轮W包括轮辋B和轮胎T。应注意，测量轴12还可以具有任何其它适当的取向，例如测量轴12可以竖向布置。不过，即使在该例子中使用车轮平衡机200，还可以设想诸如轮胎安装机的不同的轮胎维修机。

几何结构感测单元90通过固定地联接至电机94的附接元件AE枢转地安装至车轮平衡机200的机器框架202。枢转轴或电机轴与外壳96的基部96a大致水平地布置。相应地，枢轴线AP也与外壳96的基部96a至少大致水平地布置。由此，几何结构感测单元90可以可逆地在竖直于外壳96的基部96a的平面中围绕枢轴线AP在枢转方向DP上枢转。

由第一感测部件91的发射器92发射的光束EB撞击车轮W的轮辋R或轮胎T并且自其反射。反射的光束RB由第一感测部件91的接收器93接收。

在测量单元的该实施方式中也容纳在几何结构感测单元90的外壳96中的第二感测部件包括在枢转运动过程中用于检测几何结构感测单元90的位置的位置敏感元件。测量操作的开始和结束照惯例通过几何结构感测单元90的处理单元208或处理部件98确定，并且用于执行枢转运动的感测部件的开始以及结束位置通过机械止动器完成。也可以通过第二感测部件确定几何结构感测单元90的开始和结束位置，或者提供通过用于开始或停止几何结构感测单元90的运动的第二感测部件检测的预定的开始和结束位置。

第二感测单元可以包括任何适当的位置敏感元件(未示出)。这些位置敏感元件或传感器也固定地联接至几何结构感测单元90的外壳96。在优选实施方式中，第二感测部件包括至少一个、优选两个加速计传感器，其可以检测几何结构感测单元90在一个或两个平面中的运动。在提供两个传感器的情况中，检测平面可以彼此以任何适当的角度布置。还可以使用任何其它适当的角度测量传感器，像倾斜计或编码器，用于检测几何结构感测单元90的角度位置。

在该例子中，至少一个加速计传感器是MEMS(微机电系统)加速计。但是，在不同的例子中，也可以设想本领域中已知的其它加速计传感器。

如能够在图9中看到的，优选为光学感测部件的第一感测部件91包括发射器92和接收器93。优选为激光器的发射器92和优选为CCD或CMOS传感器的发射器92固定地联接至外壳96，并且相对于彼此以固定关系布置，在它们的光学轴线之间限定优选等于或小于45°的锐角。

如图7中进一步所示，在图7的实施方式中驱动机构94为微步进电机。在替代实施方式中，驱动机构或电机94也可以容纳在外壳96中并且固定地联接至其。在该实施方式中，驱动机构94还可以包括与枢轴线AP对准的齿轮(未示出)，几何结构感测单元90可以围绕枢轴线AP在枢转方向DP上可逆地枢转。在该实施方式中，枢轴线AP也水平地取向。但是，本发明的几何结构感测单元90能够以任何其它取向布置，即枢轴线AP竖直取向或者在水平和竖直取向之间的某处。

图9示出外壳96，其用作用于几何结构感测单元90的主要部件(即，第一感测部件91、第二感测部件和驱动机构94)的载体元件，并且具有平的基部96a和布置在基部96a的周边处并且从其向上延伸的侧壁96b。侧壁96b基本上环绕至少基部96a并且仅不连续以提供用于第一感测部件91的发射器92和接收器93以及驱动机构94的开口96c、96d、96e。发射器92能够经由开口96c发射光束，而接收器93能够接收经由开口96e从车轮W的轮胎和/或轮辋反射的光束。

此外，基部96a设有对准和组装辅助元件，像例如用于提供第一感测部件91和/或第二感测部件和/或驱动机构94的部件的安装的明确限定的位置的肋、突起和凹部。这些对准和组装辅助元件也能够提供用于容纳用于控制第一感测部件91和/或驱动机构94的一个或几个电路板。附加地，所述对准和组装辅助元件还可以提供用于容纳用于保护几何结构感测单元90的部件的保护性元件，像覆盖发射器92和接收器93的保护性玻璃。此外，用于无线数据传输的部件能够例如经由对准和组装辅助元件容纳在外壳96中。

覆盖件97由平坦材料形成并且具有与外壳96的基部96a至少大致全等的外轮廓。覆盖件97布置在侧壁96b的上边缘处并且覆盖外壳96中的空间。

外壳96和覆盖件97由任何适当的材料制成，优选为塑料或金属。在一种实施方式中，外壳96可以由金属制成，用于为几何结构感测单元90的部件提供强基部，并且覆盖件97由塑料制成，用于例如借助于数据通信部件99使无线数据传输成为可能。

当几何结构感测单元90安装至机器时，本发明的几何结构感测单元90的设计允许仅发射器92必须被调整。由于通过基部96a在发射器92和接收器93之间限定的关系，进一步调整是不必要的。但是，也可以调整发射器92和接收器93，例如在组装几何结构感测单元90的同时。

图11是根据本发明的驱动机构94和附接元件AE的示意性立体图。

如图11中能够看到的，附接元件AE具有安装部分MP和凸缘部分FP，车轮平衡机200的机器框架202借助于安装部分MP进行安装，附接元件AE借助于凸缘部分FP联接至驱动机构或电机94。凸缘部分FP具有中心开口，当附接元件AE联接至电机94时，电机94的电机轴延伸穿过中心开口。附接元件AE的安装部分MP在图11的实施方式中包括用于将附接元件AE安装至车轮平衡机200的机器框架202的两个孔。必须理解，附接元件AE可以具有除图11中所示之外的任何其它适当的设计。

如图11中进一步所示，在测量程序过程中几何结构感测单元90围绕其枢转的枢轴线AP同轴且中心地延伸经过驱动机构94的电机轴。

为了执行维修操作，待维修的车轮W安装在车轮平衡机200的测量轴12上。几何结构感测单元90且具体为第一感测部件91指向车轮W，用于扫描轮胎T和/或轮辋R的表面，例如用于检测轮胎T或轮辋R的几何结构。特别地，几何结构感测单元90可以用于识别待附接至轮辋R用于弄平车轮W的不平衡的平衡器重量的位置。

几何结构感测单元90通过驱动机构94围绕轴线AP枢转，用于扫描车轮W的轮胎T和/或轮辋R。车轮W还在旋转方向DR上围绕测量轴12的轴轴线Z旋转。由此，整个轮胎T和/或轮辋R的图像可以形成，或其预定区域、像轮胎侧面的图像。例如，轮辋的几何结构可以被确定使得重量的位置可以被标记以允许操作者将重量放置在正确的角度位置。

基于扫描结果，在扒胎机设有几何结构感测单元90的例子中，可以确定轮胎状况，例如侧面或侧壁的状况。此外，可以确定是否必须扒胎。附加地，轮胎的类型或尺寸可以确定用于选择待安装的各个新的轮胎。此外，可以检测轮辋R的变形并且可以确定是否必须更换轮辋R。

几何结构感测单元90包括用于确定刚扫描的轮胎T或轮辋R的表面部分的距离和角度位置的处理部件98。相应的数据例如传输至车轮平衡机200的处理单元208，例如用于控制车轮W围绕测量轴12的轴轴线Z的旋转，用于使车轮W旋转到必须放置平衡器重量或必须检测变形的预定位置。基于加速计传感器的数据，也可以通过车轮平衡机200的处理单元208来控制几何结构感测单元90的枢转位置。

几何结构感测单元90的角度位置借助于第二感测单元检测，第二感测单元可以用于正确地定位车轮W和几何结构感测单元90的反馈控制，或用于轮胎T或轮辋R的选择的部分的重新测量。

由几何结构感测单元90评估的数据分别借助于数据通信部件99、209传送至车轮平衡机200的控制单元。为了通过减少线材或缆线的量来降低损坏的潜在风险，数据通信部件99优选地使用与传感器无关的协议无线地通信。在一个例子中，与传感器无关的协议包括相应的接口，优选为标准化接口，像IR或蓝牙接口。

元件列表

1 通信系统

10 测量组件

12 测量轴

14 夹持机构

20 测量单元

22 第一力传感器

24 第二力传感器

26 杆

27 杆连接机构

28 处理部件

29 数据通信部件

30 支撑板

31 通孔

32 扭力弹簧

33 自由空间

34 板簧

35 自由空间

36 传感器凹槽

40 第一轴承

42 环形构件

50 第二轴承

60 固定框架

70 驱动机构

72 传动带

74 支撑构件

76 电子元器件

80 半自动参数输入(SAPE)单元81 轴向延伸区段

82 径向旋转区段

83 弹簧

84 第一传感器

85 第二传感器

86 齿条

87 齿轮

88 处理部件

89 数据通信部件

90 几何结构感测单元

91 第一感测部件

92 发射器

93 接收器

94 驱动机构

96 外壳

96a 基部

96b 侧壁

97 覆盖件

98 处理部件

99 数据通信部件

100 旋转编码器单元

108 处理部件

109 数据通信部件

200 车轮平衡机

202 机器框架

208 处理部件

209 数据通信部件

E SAPE延伸方向

R SAPE旋转方向

X 横向轴线

Y 枢轴线

Z 轴轴线

AE 附接元件

AP 几何结构感测单元枢轴线

DP 几何结构感测单元枢转方向

FP 凸缘部分

MP 安装部分

Claims (27)

1.一种用于轮胎维修机的通信系统，所述轮胎维修机能够用于接收能围绕旋转轴线旋转的车辆车轮的轮胎和/或轮辋，所述通信系统(1)包括至少一个处理单元(208)和至少一个测量单元(20、80、90、100)，

所述至少一个测量单元(20、80、90、100)包括：

至少一个传感器部件(22、24、84、85、91)，其用于测量车轮的至少一个特性，

处理部件(28、88、98、108)，其用于处理由至少一个传感器部件(22、24、84、85、91)获取的数据并且/或者用于处理从至少一个处理单元(208)中的至少一个接收的输入数据，

至少一个处理单元(208)和至少一个测量单元(20、80、90、100)每个包括：

数据通信部件(209、29、89、99、109)，其用于接收来自另一数据通信部件(209、29、89、99、109)的数据并且/或者将数据传输至另一数据通信部件(209、29、89、99、109)；

其特征在于，

至少一个处理单元(208)的数据通信部件(209)和至少一个测量单元(20、80、90、100)的数据通信部件(29、89、99、109)布置用于根据至少一个与传感器无关的协议彼此无线地通信，所述至少一个与传感器无关的协议独立于所述至少一个传感器部件(22、24、84、85、91)的类型。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其中

至少一个处理单元(208)是轮胎维修机的处理单元。

3.根据权利要求1或2所述的通信系统，其中

至少一个处理单元位于远离轮胎维修机处。

4.根据权利要求1或2所述的通信系统，其中

至少一个处理单元(208)包括用于记录来自测量单元(20、80、90、100)的数据通信部件(29、89、99、109)的由处理单元(208)的数据通信部件(209)接收的数据的数据记录部件。

5.根据权利要求1或2所述的通信系统，其中至少一个测量单元(20、80、90、100)中的至少一个和/或至少一个处理单元(208)中的至少一个设置在壳体内。

6.根据权利要求5所述的通信系统，其中所述壳体为金属壳体。

7.根据权利要求6所述的通信系统，其中所述壳体为轮胎维修机的机器框架(202)。

8.根据权利要求5所述的通信系统，其中金属壳体包括至少一个传输窗。

9.根据权利要求1或2所述的通信系统，包括至少两个处理单元，其中至少两个处理单元(208)的数据通信部件(209)布置用于根据至少一个与传感器无关的协议彼此无线地通信，所述至少一个与传感器无关的协议独立于所述至少一个传感器部件(22、24、84、85、91)的类型。

10.根据权利要求1或2所述的通信系统，其中

至少一个处理单元(208)和至少一个测量单元(20、80、90、100)的数据通信部件(209、29、89、99、109)布置用于根据至少两个与传感器无关的协议通信，所述至少两个与传感器无关的协议独立于所述至少一个传感器部件(22、24、84、85、91)的类型，其中

至少一个与传感器无关的协议是用于与轮胎维修机本地通信的与传感器无关的本地协议，并且其中

至少另一与传感器无关的协议是用于与远程数据通信部件通信的与传感器无关的远程协议。

11.一种用于根据权利要求1至10中任一项所述的用于轮胎维修机(1)的通信系统的测量单元(20、80、90、100)，包括：

至少一个传感器部件(22、24、84、85、91)，其用于测量车轮的至少一个特性，

处理部件(28、88、98、108)，其用于处理由至少一个传感器部件(22、24、84、85、91)获取的数据并且/或者用于处理从处理单元(208)接收的输入数据，

数据通信部件(29、89、99、109)，其用于将数据至少传输至处理单元(208)和接收至少来自处理单元(208)的数据，

其特征在于，

数据通信部件(29、89、99、109)能够用于根据与传感器无关的协议无线地通信，所述与传感器无关的协议独立于所述至少一个传感器部件(22、24、84、85、91)的类型。

12.根据权利要求11所述的测量单元(20)，其中轮胎维修机是包括测量轴(12)的车轮平衡机(200)，测量轴(12)能够在其上接收车辆车轮并且能通过车辆车轮围绕测量轴(12)的不平衡旋转而移位，其中

传感器部件(22、24)布置用于测量在车辆车轮的不平衡旋转时测量轴(12)的移位，测量单元(20)包括：

固定框架(60)，

第一轴承(40)，其用于接收能围绕其轴轴线(Z)旋转的测量轴(12)，

第二轴承(50)，其围绕与轴轴线(Z)相交的枢轴线(Y)枢转地支撑第一轴承(40)并且被支撑在固定框架(60)上，

第一力传感器(22)，其用于测量由旋转的车辆车轮的不平衡产生且围绕枢轴线(Y)作用在测量轴(12)上的力，和

第二力传感器(24)，其用于测量由旋转的车辆车轮的不平衡产生且在与轴轴线(Z)相交的方向上作用在测量轴(12)上和第二轴承(50)上的力。

13.根据权利要求12所述的测量单元，其中

第二轴承(50)和固定框架(60)由单个元件一体地形成为支撑板(30)。

14.根据权利要求13所述的测量单元(20)，包括

至少一个第一弹簧(32)，用于将第一轴承(40)围绕枢轴线(Y)枢转地支撑在第二轴承(50)内，和

至少一个第二弹簧(34)，用于将第二轴承(50)支撑在固定框架(60)内，其中

支撑板(30)包括作为其一体部分的至少一个第一弹簧(32)和至少一个第二弹簧(34)中的至少一个。

15.根据权利要求14所述的测量单元(20)，其中所述至少一个第一弹簧(32)为至少一个扭力弹簧。

16.根据权利要求14所述的测量单元(20)，其中所述至少一个第二弹簧(34)为至少一个板簧。

17.根据权利要求14所述的测量单元(20)，其中

至少一个第二弹簧(34)能够使得第二轴承(50)在垂直于轴轴线(Z)和/或枢轴线(Y)的横向轴线(X)上关于固定框架(60)平移运动。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的测量单元(20)，包括与第一轴承(40)刚性连接且用于支撑使车辆车轮围绕轴轴线(Z)旋转的驱动机构(70)的驱动支撑构件(74)，和从第二轴承(50)基本上平行于驱动支撑构件(74)延伸的杆(26)，其中第一力传感器(22)的一端安装至驱动支撑构件(74)，其中第一力传感器(22)的第二端安装至杆(26)。

19.根据权利要求11所述的测量单元(90)，包括：

用于使至少一个传感器部件能够枢转运动的驱动机构(94)，

至少一个传感器部件包括：

用于感测车辆车轮的第一传感器(91)，和

用于感测传感器部件的角度位置的第二传感器；其中

处理部件(98)能够用于基于从第一传感器(91)和第二传感器接收的数据确定车辆车轮的几何结构尺寸。

20.根据权利要求19所述的测量单元(90)，其中，驱动机构(94)是微步进电机，由此舍弃任何机械减速齿轮。

21.根据权利要求11所述的测量单元，其中，轮胎维修机是车轮平衡机(200)并且包括待平衡的车辆车轮能够不可旋转地连接至其的测量轴(12)，

测量单元包括用于使测量轴(12)围绕旋转轴线旋转的驱动机构(70)，

传感器部件与用于控制驱动机构(70)的电子部件(76)相联。

22.根据权利要求11所述的测量单元(100)，其中，轮胎维修机是车轮平衡机(200)并且包括待平衡的车辆车轮能够不可旋转地连接至其的测量轴(12)，其中测量轴(12)能够围绕旋转轴线旋转，其中

至少一个传感器部件包括连接至测量轴并且具有发光发射器的旋转角度传感器，在能够围绕旋转轴线旋转的圈上彼此以相等的角度间隔布置的反射器形式的旋转角度增量器，和由发射器发射的光经由旋转角度增量器通至其的检测器，

处理部件(108)布置用于评估来自旋转角度检测的检测器的信号。

23.根据权利要求11所述的测量单元(80)，其形成为用于在限定位置处接触车辆车轮的试探单元(80)，并且包括用于使试探单元沿着基本上平行于轮胎维修机(200)的主轴线的轴线(E)平移的轴向延伸区段(81)，和用于使试探单元围绕由轴向延伸区段(81)限定的轴线(R)旋转的径向旋转区段(82)，其中径向旋转区段(82)在轴向延伸区段(81)的车辆车轮侧上的端部处在基本上垂直于轴向延伸区段(81)的方向上从轴向延伸区段(81)延伸，并且

至少一个传感器部件包括用于测量径向旋转区段(82)的旋转的第一传感器(84)和用于测量轴向延伸区段(81)的延伸的第二传感器(85)。

24.根据权利要求23所述的测量单元(80)，其中所述第一传感器(84)为第一电位计。

25.根据权利要求23所述的测量单元(80)，其中所述第二传感器(85)为第二电位计。

26.根据权利要求11至17中任一项所述的测量单元(20、80、90、100)，其中

处理部件(28、88、98、108)能够用于控制轮胎维修机的至少一个电子部件(76)，其中电子部件(76)是驱动部件或夹持或制动系统。

27.根据权利要求26所述的测量单元(20、80、90、100)，其中所述驱动部件为电机。

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