TWI550254B - The spoke wheel corrector and the method of calibrating the spoke wheel with the corrector - Google Patents

Description

輻條車輪校正器及以該校正器校正輻條車輪之方法

本發明係關於單車及相關工具之維修，尤其係關於一種能夠以迅速簡單及準確的方式來完成輻條車輪校正的裝置，其使用方法既簡單又實用。

使用於單車及其他以滾動方式移動之工具上的輻條車輪，通常包含一個安裝在輪框上的輪胎，而輪框則是由一系列延伸自一中軸的輻條加以支撐，如此，輻條的一邊連接到輪框，另一邊則是交替連接至車輪中軸上之一組件(花鼓)之左、右側。

於此種架構中，輻條(鋼絲)的一端會連接到具有輻條帽的輪框上，此處設有一類似螺帽的零件，從輪框的內面延伸到外面連接輻條處，以作為緩衝器之用。如此一來，調整此螺帽的鬆緊度即可改變輻條之張力大小，這樣就造成在輻條和輪框連接處，輪框側邊會產生向兩側的移動。

車輪必須是完整的圓形，並且和中心軸形成一個垂直面，才能使相關組件在滾動時正確運作，該等組件包括剎車、里程計、發電機等。因此必須定期透過調整車輪輻條的鬆緊度來校正車輪，以便修改在使用後因輻條變鬆或長度變動而造成的誤差。

要準確校正車輪的最大困難在於能否精準的測量車輪圓周輪廓在每個部位的誤差度。可用目視來檢測誤差，例如對剎車片跟輪框摩擦的空間進行驗證以作為參考，或可使用其他可作為參考的組件。任何人皆可用此簡單的系統來測量，而不需使用專門的工具，但是要以前述方法來達到正確的校正卻很困難，因其所提供的精準度非常低。

也有專門用來校正輻條車輪的工具，其由一個量尺和兩邊的量塊所組成，可像剪刀一樣接觸車輪兩邊的輪框，藉此，當車輪轉動時即可測試輪框的哪個部位會碰到量塊，然後調整該部位的輻條，慢慢的修正偏移誤差，直到轉動車輪時沒有任何一個輪框的部位會碰觸到量塊。此種方法比前述透過剎車片或其他可反映位置變換的組件作為參考來測量車輪校正更加精準，但如此的校正還是既費工又費時，且校正的結果會因操作人員的技巧及經驗而異。

也有自動化校正輻條車輪的系統，例如美國專利US 8,235,084號，其中使用一個可以轉動車輪的馬達，然後透過雷射測距感應器來測量距離，但此設備非常昂貴，且此系統的使用條件有限，因此使用的可能性也受限。

據此，本發明提供一種輻條車輪校正器，其可簡單迅速的完成校正，並且達成極佳的校正度。

本發明之校正器具有一盒型機身，由機身內伸出一個可自由縱向移動的機桿，在機桿的一端設有一滑輪，在滑輪的內部設有感應器，可感應滑輪滾動的位置，在機桿的內部也設有一縱向移動感應器，其均由一電子模組來控制。此外，該裝置還具有控制按鍵、一顯示資訊之螢幕以及複數個會發光的指示燈。此外，也可提供一供電用的電池安裝在機身內，以及可外接電源線的接頭。

機身內的電子模組可和外部系統執行的資訊程式連結，例如電腦、手機或類似設備，由設備的程式收集分析車輪校正器產生的資料，以此製作校正數據報告，方便閱覽。

在使用本發明之車輪校正器時，裝置本身可裝設於一支撐桿上，而該支撐桿則可固定於單車上，攜帶於待校正之車輪之器材上或在車間裡的車輪固定器上。因此，可調整校正器與待校正之車輪的輪框接觸之位置，並 轉動車輪，此裝置即能準確提供車輪圓周輪廓不同部位的校正狀況，並進行必要之修正，以調整誤差部位超越設定界線之輻條。

校正裝置的資訊會顯示在螢幕和發光指示燈上，因此可在作業過程中透過持續的示意圖表來呈現結果，也可將校正的數據儲存在外部的程式中。

校正器的機身還可設有複數雷射發射器，其可發出和機桿尾端滑輪平行的雷射光束來作為參考基準，以確保滑輪和輪框圓周保持正確完整的切線，如此也保證校正器所提供資訊之準確度。另一方面，透過雷射光束，也可以作為確認車輪圓度的參考。

校正器本身也可用來準確地測量車輪的真圓度，其以徑向接觸輪框的圓周，並搭配使用一相同種類的元件，可在不停接觸輪框時偵測出變化。如此，其中一裝置以垂直角度對準輪框的一側，而另一裝置則以徑向設置於輪框之圓周上，而將兩裝置連接在一起，即可一起處理兩者提供的數據，藉此即可在同一作業中測量車輪側邊的偏差及車輪的真圓度。

除此之外，校正器還可具備其他功能，例如測量碟剎剎車片狀態，以偵測變形或折痕，並予以修正，以保持腳踏車或交通工具上最好的剎車功能。

此裝置是利用手動方式來轉動待校正車輪，且不包含轉動車輪之馬達，因此更加輕便且便宜，其利用一觸動探測器來偵測車輪不一致的誤差，因此使其功能簡單便宜而準確度高，並且可以安裝固定在不同種類的支架上，甚至也可以安裝在腳踏車或類似的交通工具組裝車輪的前叉上，而不需要拆卸車輪。

基於上述原因，該輻條車輪校正器具有非常有益的功能特性，相較於其他傳統的腳踏車或相關滾動式工具之校正設備，有其獨特之優越性。

1‧‧‧車輪

2‧‧‧腳踏車

3‧‧‧盒型機身

4‧‧‧機桿

5‧‧‧滑輪

6‧‧‧磁鐵

7‧‧‧磁性傳感器

8‧‧‧彈簧

9‧‧‧磁鐵

10‧‧‧磁場傳感器

11‧‧‧螢幕顯示器

12‧‧‧發光指示燈

13‧‧‧按鍵

14‧‧‧電子模組

15‧‧‧電池

16‧‧‧連接器

17‧‧‧雷射發射器

18‧‧‧光束

19‧‧‧滑軌結構

20‧‧‧固定式支架

21‧‧‧支架

22‧‧‧配件設備

23‧‧‧數據線

圖1為本發明車輪校正器之立體前視圖。

圖2為本發明車輪校正器之立體後視圖。

圖3為本發明車輪校正器之機身內部的零件示意圖。

圖4為本發明車輪校正器之使用示意圖，顯示車輪被架設於車間固定支座上的狀態。

圖5為本發明車輪校正器之使用示意圖，顯示校正器架設於一支架上，而此支架安裝於腳踏車本身的花鼓軸心上的狀態。

圖6為圖5的部分放大示意圖。

圖7為本發明車輪校正器搭配類似組件裝置的使用示意圖，其可同時測量側面偏差度及車輪的真圓度。

本發明提供一種輻條車輪1校正器，可使用於腳踏車2或其他滾動式工具，該校正器具有一個盒型機身3，內部具有一外伸的機桿4可以縱向移動，機桿4的尾端設有一個可以自由轉動的滑輪5。

滑輪5設有位置偵測系統，例如透過複數沿滑輪5圓周輪廓分佈的磁鐵6，再搭配位於機桿4上的磁性傳感器7，當磁鐵6經過磁性傳感器7時即可偵測到滑輪5轉動的位置。滑輪5之定位偵測系統並不只限於前述配置，而是任何一種可偵測滑輪5轉動時角度定位的系統都可使用，例如接觸性編碼器、光學系統等。

機桿4安裝於一個可以縱向滑動的組合體上，其後方設有一彈簧8，形成一股有限度地將機桿4向盒型機身3外推動的力量。機桿4上設有一縱向 移動的定位偵測系統，例如在機桿4後安裝一磁鐵9，而在盒型機身3內之相對位置安裝一磁場傳感器10。如此，傳感器會依據磁鐵9跟它之間的距離來偵測定位機桿4的縱向移動。機桿4之定位系統並不只限於此，且任何一種可偵測機桿4滑動定位的系統均可使用，例如可透過光學方式來進行定位。

校正器在整體功能方面還具備顯示及控制元件，其中包含了數據顯示用的螢幕顯示器11、複數發光指示燈12及控制該裝置用的功能按鍵13，其均由盒型機身3內部的電子模組14來控制。螢幕顯示器11也可以是觸控式的，並可直接透過螢幕來進行控制，而不需要另外設置獨立的功能控制按鍵13。相同地，螢幕顯示器11本身也可結合校正器的功能及信號顯示，而不需要另外設有獨立的發光指示燈12來了解作業情況。儘管如此，校正器還是可以搭配任何一種上述提到的控制和信號元件，並不會改變此裝置的目的。

在盒型機身3的內部具有可以裝設電池15的空間，用來提供整體功能所需的電力，同時也可具有一連接器16用以接入外部電源。

電子模組14內含一應用程式，可連接至外接設備的資訊程式，如電腦、手機或其他類似設備，允許接收校正器所提供的車輪1校正數據，以將車輪1的校正進度顯示在圖表上，然後儲存結果並發出報告。

在盒型機身3的內部也設有複數雷射發射器17，其發出的光束18會從機桿4的兩側向外發射，與機桿4尾端的滑輪5形成平行面，這些光束18可以作為參考而幫助測定待校正的車輪1，藉此使位於機桿4一端的滑輪5可利用完全正確的切面角度放置在車輪1的輪框圓周上，而使校正器提供對車輪1校正的最準確資訊。校正器本身也可以利用光束18作為參考來確認該車輪1的真圓度。

此外，盒型機身3外部還設有複數滑軌結構19，以便可以固定在組裝的支架上，這些滑軌結構19可以是兩相對的L形結構，以便架設在支架的導軌上，但並不僅限於此種形式。

前述裝置於應用時可架設在車間的固定式支架20上，並將車輪1也架設於固定的支架上，如圖4所示；或是可將校正器裝設在腳踏車2或其他待校正車輪1的腳踏車2的支架21上，而不用拆卸車輪1，如圖5和圖6所示。

在使用時，將校正器裝設在一固定式支架20上，在此支架上也設有待校正的車輪1，或者可把支架21設置在腳踏車2或車輪1待校正的車輛上，校正器的滑輪5抵靠在車輪1的輪框的一側，而機桿4收縮到其縱向滑道距離底部彈簧8約一半的位置。

一旦透過按鍵13啟動了校正器，並開始轉動車輪1時，靠在車輪1輪框一側的機桿4就會跟著輪框的表面前後移動，校正器會依據機桿4移動的定位偵測系統來確定車輪1在圓周輪廓每個部位的偏向誤差，同時透過滑輪5的角度定位偵測系統來確定車輪1圓周輪廓偏移的部位。

偵測到的誤差數據會顯示在螢幕顯示器11上，並且透過指示器反應誤差的信號，例如從兩側的發光指示燈12亮紅色到中間的發光指示燈12亮綠色為止，即表示校正正確，讓使用者可以慢慢地調整有誤差的部位，直到車輪1完全校正完畢為止。車輪1校正的應用指示也可以透過圖表或亮點信號顯示在螢幕顯示器11上。

透過跟外部的資訊系統連接後，藉由電子模組14，車輪1圓周衍生的誤差資訊也可以顯示在圖表上，藉此精準地追蹤校正的進度，也可將結果儲存並製作一份報告。

在同樣的條件下，校正器也可以用來測量車輪1的圓度，只要將滑輪5徑向抵靠在待測量車輪1輪框的圓周上，即可組成一個校正器3和相似功能的配件設備22的搭配，其中一者和車輪1輪框的側邊保持垂直，而另一者則徑向抵靠在輪框的圓周上，如圖7所示，如此可在同一作業進行當中同時獲得兩個量測值，即側邊偏移及輪框圓度。配件設備22可透過一條數據線23連接到主要的 校正器，或者是其他任何的通訊媒介，這樣就可以同時處理兩個裝置提供的數據。

3‧‧‧盒型機身

4‧‧‧機桿

5‧‧‧滑輪

6‧‧‧磁鐵

7‧‧‧磁性傳感器

8‧‧‧彈簧

9‧‧‧磁鐵

10‧‧‧磁場傳感器

14‧‧‧電子模組

15‧‧‧電池

17‧‧‧雷射發射器

Claims (14)

1. 一種輻條車輪校正器，可透過信號和圖表反映出一車輪(1)側邊的誤差，並可追蹤校正進度，該輻條車輪校正器包含一盒型機身(3)，從該盒型機身由內向外延伸出一具有縱向移動定位偵測系統的機桿(4)，該機桿(4)的尾端設有包括角度定位偵測系統的滑輪(5)，該角度定位偵測系統及該縱向移動定位偵測系統均透過一電子模組(14)加以控制，該輻條車輪校正器並設有信號元件及用於功能操作的控制元件，其中該滑輪(5)的角度定位偵測系統包含分佈在該滑輪(5)圓周輪廓上的複數磁鐵(6)以及複數位於該機桿(4)上的磁性傳感器(7)。
2. 一種輻條車輪校正器，可透過信號和圖表反映出一車輪(1)側邊的誤差，並可追蹤校正進度，該輻條車輪校正器包含一盒型機身(3)，從該盒型機身由內向外延伸出一具有縱向移動定位偵測系統的機桿(4)，該機桿(4)的尾端設有包括角度定位偵測系統的滑輪(5)，該角度定位偵測系統及該縱向移動定位偵測系統均透過一電子模組(14)加以控制，該輻條車輪校正器並設有信號元件及用於功能操作的控制元件，其中該機桿(4)之縱向移動定位偵測系統包含一位於該機桿(4)後方的磁鐵(9)以及相對於該磁鐵而固定於盒型機身(3)內的磁場傳感器(10)。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻條車輪校正器，其中該機桿(4)係由一彈簧(8)有限度地向該盒型機身(3)外推動。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻條車輪校正器，其中該信號元件及控制元件均顯示在一螢幕顯示器(11)上。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻條車輪校正器，其作業狀態是藉由設置在該盒型機身(3)外的複數發光指示燈(12)來指示。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻條車輪校正器，其功能操作是由設置在該盒型機身(3)外的複數控制按鍵(13)來執行。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻條車輪校正器，其中該電子模組(14)包含一應用程式，該電子模組可連接至外部系統。
8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻條車輪校正器，其中在該盒型機身(3)內部設有複數雷射發射器(17)，用以從該機桿(4)的兩側向外發射雷射光束(18)，雷射光束(18)與該滑輪(5)形成一平行面。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻條車輪校正器，其中在該盒型機身(3)內部設有一電池(15)用於供電。
10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻條車輪校正器，其進一步包含一連接器(16)供外接電源線。
11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻條車輪校正器，其中該盒型機身(3)下方具有滑軌結構(19)，用以將盒型機身(3)固定在待校正之輻條車輪(1)用之支架(20,21)上。
12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之輻條車輪校正器，其中該電子模組(14)可支援連接另一功能相似的配件設備(22)，使該輻條車輪校正器及該配件設備(22)可同時在與待校正車輪(1)輪框垂直的兩個位置進行應用。
13. 一種輻條車輪校正方法，其係使用申請專利範圍第1至12項中任一項所述之輻條車輪校正器，透過將該輻條車輪校正器接觸待校正車輪(1)的一側來校正輻條車輪，該方法之進行係配合轉動車輪，且包含以下步驟：利用該輻條車輪校正器，在該車輪(1)轉動時接觸檢測該車輪(1)的側邊，並記錄該車輪(1)圓周輪廓的數據；分析該輻條車輪校正器在接觸該車輪(1)側邊時所提供的數據； 根據該輻條車輪校正器所提供的數據來測定該車輪(1)圓周輪廓呈現誤差的部位；計算誤差部位的誤差度；標示誤差超過限定標準的部位；以及修正有標示誤差的部位，直到該車輪(1)圓周輪廓的所有部位誤差值都在設定的許可範圍內為止。
14. 如申請專利範圍第13項所述之輻條車輪校正方法，更包括使用一功能類似車輪校正器的配件設備(22)，將該車輪校正器及該配件設備(22)中的一者以垂直的位置對著該車輪(1)輪框的側邊，而將另一者以徑向的位置對著輪框的圓周，以同時測量側邊偏移及該車輪(1)之圓度。