具有加载带设备的轮胎安装和拆卸设备的制作方法

具有加载带设备的轮胎安装和拆卸设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及具有加载带设备的轮胎安装和拆卸设备。具体地，一种轮胎更换器，包括:用于接收至少车轮/轮胎组件的轮缘的安装装置（18），安装装置（18）具有轴线（S）；加载带设备（26），其能够接触车轮/轮胎组件的周边表面，并施加预定力到车轮/轮胎组件的周边表面；控制装置（32），其用于在车轮/轮胎组件围绕安装装置的轴线（S）转动的过程中控制通过加载带设备（26）施加的预定力；以及传感器装置（30），其用于测量车轮/轮胎组件（14）的周边表面和加载带设备（26）之间作用的力的变化，其中加载带设备（26）和安装装置（18）的支承件（20，22）被设计用于加载带设备（26）和安装装置（18）朝着彼此的相对运动，以便将预定力施加到车轮/轮胎组件的周边表面。
【专利说明】具有加载带设备的轮胎安装和拆卸设备

【技术领域】
[0001] 本发明涉及加载带设备、具有加载带设备的轮胎更换器和测量车轮/轮胎组件的 周边表面和加载带设备之间作用的力变化的方法。

【背景技术】
[0002] 轮胎更换器和将轮胎装配到车辆车轮的轮缘和/或从车辆车轮的轮缘移除轮胎 的方法已经从EP2110270A1已知。这种轮胎更换器包括可动地附接到立柱的至少一个装配 和/或移除工具。至少一个装配和/或移除工具可以如下方式对准，即使得轮胎可以装配 到轮缘或从轮缘移除，而不损坏轮缘。
[0003] 从W02011/101006A1中进一步已知的是提供一种轮胎更换器，其具有加载辊，用 于测量轮胎和将受控的力施加到转动轮胎的加载辊之间作用的径向和/或侧向力。径向和 /或轴向力变化可被检测，并且由此可以确定轮胎的不均匀性。另外，轮胎/轮缘匹配过程 可以通过将轮胎以不同的角度位置重新安装到轮缘上来进行以补偿测量的力变化和轮缘 跳动。
[0004] 但是，由于轮胎更换器或另一汽车商店维护机器必须考虑到常见汽车商店环境中 可用的空间要求来设计，现有技术中使用的加载辊的尺寸受到限制。因此，加载辊的半径通 常被限制在显著小于轮胎或轮胎/车轮组件的半径的数值。因此，轮胎胎面和加载辊之间 的接触区域不是平坦的，而对应于加载辊的弯曲表面，使得使用传统加载辊测量的力只可 以粗略地近似于安装到车辆并在平坦道路表面上滚动的轮胎处出现的实际力。


【发明内容】

[0005] 本发明的问题在于提供一种轮胎更换器和轮胎加载设备，其能够在接近安装到车 辆并在平坦道路表面上滚动的轮胎/车轮组件的实际操作状态的状态下检测车轮/轮胎组 件的不均匀性和/或均匀性。另外，本发明的问题在于提供一种使用轮胎更换器来检测轮 胎或车轮轮胎组件的不均匀性和/或均匀性的方法。
[0006] 此问题通过一种轮胎更换器解决，该轮胎更换器包括用于接收车轮/轮胎组件以 便围绕轴线转动的安装装置以及加载带设备。加载带设备的加载带能够接触车轮/轮胎 组件的周边表面，以便将力施加到周边表面。控制装置控制通过加载带施加到轮胎的周边 表面的预定力。传感器装置测量车轮/轮胎组件的周边表面和带之间作用的力的变化。力 的变化特别沿着延伸经过安装装置的轴线和加载带设备的中心平面的直线测量。根据本发 明，轮胎更换器指的是可以将轮胎装配到轮缘或从轮缘移除轮胎的设备，其能够检测加载 带和车轮/轮胎组件的周边表面之间的力的变化。这些检测的力的变化对应于车轮/轮胎 组件以及特别是轮胎的不均匀性。采用本发明的轮胎更换器，检测车轮/轮胎组件的周边 表面(特别是轮胎的胎面）和加载带之间作用的力的变化。为此，加载带通过预定力朝着车 轮/轮胎组件沿着一条线(优选为直线）推动，或者车轮/轮胎组件朝着加载带推动。测量 的力的变化被分析，并且检测相应的不均匀性。不均匀性应该避免，因为不均匀性造成车辆 的前轴和后轴上的振荡，导致车轮的翻转运动，以及作用在方向盘上的振动。车轮/轮胎组 件的不均匀性不利地影响车辆的行驶特性，造成不良的行驶性能。控制装置可包括通过车 辆制造商预先确定的均匀性参数的限制数值。如果测量的数值超过这些限制数值，车轮/ 轮胎组件被处理或选出。预定力或载荷可通过加载带和车轮/轮胎组件之间的相对平移运 动来施加，而没有作用到轮胎的周边表面的任何动量。
[0007] 用于支承安装装置和加载带设备（即加载带）的至少一个支承装置被设计用于安 装装置和加载带设备朝着彼此的相对运动，以便将预定力施加到轮胎的周边表面。安装装 置和加载带设备可同时运动，或者可分别单独运动。在优选实施方式中，安装装置和加载带 设备沿着直线朝着彼此运动。
[0008] 根据一种实施方式，加载带高度可调节地安装在坚直支承件上，例如安装在立柱 上。因此，加载带设备可适用于车轮/轮胎组件的坚直位置和截面宽度，并定位成使得车轮 /轮胎组件与加载带设备对准，特别是相对于加载带对中地定位。根据另一实施方式，加载 带设备定位在固定高度水平。加载带的轴向宽度大于当前车轮/轮胎组件的宽度，使得所 有当前车轮/轮胎组件可得到检查。
[0009] 安装装置可朝着加载带运动(相对于车轮水平或径向），以允许车轮/轮胎组件的 周边表面和加载带接合。具体地，安装装置能够朝着安装有加载带设备的支承框架移位。为 了安装装置移位，可以设置特别是电机械驱动器或液压/气动活塞/缸驱动器的线性驱动 器。安装装置能够采取距加载带不同间距的多个位置，使得具有不同尺寸的车轮/轮胎组 件的相应周边表面可以接合加载带的方式定位。
[0010] 替代或另外地，加载带设备可朝着安装装置运动(相对于车轮水平或径向地)，以 允许车轮/轮胎组件的周边表面和加载带接合。加载带设备可以通过电机械驱动器或液压 /气动活塞/缸驱动器驱动。加载带设备能够采用距车轮/轮胎组件不同间距的多个位置， 使得具有不同尺寸的车轮/轮胎组件的相应周边表面可以接合加载带的方式定位。
[0011] 在使安装装置和加载带设备朝着彼此运动之后，它们可以特别在力的变化测量过 程中通过锁定装置相对于彼此锁定就位，使得安装装置的轴线和加载带设备之间具有恒定 距离。分别驱动安装装置或加载带设备的线性驱动器可包括自锁定机械装置，其传递运动 并刚性地连接到安装装置和加载带设备，以建立锁定装置。优选地，加载带设备至少在车轮 /轮胎组件的转动过程中相对于车轮/轮胎组件支承在固定的径向位置上。
[0012] 优选地，具体为电马达的转动驱动器设置用于使得车轮/轮胎组件围绕轴线转 动。为了检测轮胎的不均匀性，轮胎的整个周向周边表面被"卷绕"。这种驱动器也用于将 轮胎装配到轮缘和/或从轮缘移除轮胎。替代地，具体为电马达的第二驱动器可以设置用 于驱动加载带。替代地，唯一一个驱动器设置成驱动加载带和车轮/轮胎组件以便测量力 的变化。通过第二驱动器驱动的加载带在不均匀性测量的过程中减小车轮/轮胎组件的周 边表面和加载带之间的摩擦。
[0013] 特别是，加载带设备被安装成使得车轮/轮胎组件的周边表面和加载带之间作用 的至少径向力的变化得到测量。径向力是大致垂直于轮胎的轴线作用的力。另外，也可测 量轴向或侧向力，这些力指的是大致在轮胎的轴线方向上作用的力。力的变化可以通过传 感器装置测量，其通过力锁定到加载带设备或固定有车轮/轮胎组件的安装装置来链接。
[0014] 传感器装置可包括应变计、压电传感器和/或霍尔传感器以测量轴向和/或径向 力。可以使用能够检测侧向和/或径向力的任何已知传感器。优选地，在力感知元件处产 生的物理效果被转换成电信号。
[0015] 特别是，车轮/轮胎组件的周边表面是轮胎的胎面。根据优选实施方式，可以用作 车辆车轮的具有轮胎的轮缘被固定到安装装置，并且车轮相对于加载带设备定位成使得胎 面接合加载带。随后，车轮转动，并且测量胎面和加载带之间的力的变化，以检测车轮/轮 胎组件的不均匀性。
[0016] 另外，本发明涉及一种测量车轮/轮胎组件的周边表面和加载带之间作用的力的 变化的方法，其中车轮/轮胎组件被安装在轮胎更换器的安装装置上。安装装置具有轴线， 并且车轮/轮胎组件围绕轴线转动，其中加载带将预定力施加到车轮/轮胎组件的周边表 面。控制装置控制通过加载带施加到车轮/轮胎组件的周边表面的预定力，并且传感器装 置测量周边表面和加载带之间作用的力的变化。为了将预定力施加到轮胎的周边表面，进 行加载带设备和安装装置朝着彼此的相对运动。优选地，相对运动沿着直线进行。相对于 该优点，参照以上说明。
[0017] 特别是，径向和/或轴向力的变化通过传感器装置测量，传感器装置与安装装置 的轴或加载带设备进行力锁定连接。
[0018] 优选地，对应于力的变化的信号通过传感器装置发送到控制装置。控制装置包括 分析部件，其分析信号并评价车轮/轮胎组件的均匀性或不均匀性。
[0019] 根据优选实施方式，在安装装置在加载带接合车轮/轮胎组件的周边表面的位置 上水平运动的同时，加载带设备保持固定就位。替代地，加载带设备可以坚直运动，并且安 装装置在加载带接合车轮/轮胎组件的周边表面的位置上水平运动。替代地，加载带设备 可以在其接合车轮/轮胎组件的周边表面的位置上坚直和水平运动。根据另一实施方式， 加载带设备和安装装置都朝着彼此运动。安装装置和/或加载带设备可以通过至少一个线 性驱动器驱动，具体地通过电机械驱动器驱动，以便将预定力施加到车轮/轮胎组件的周 边表面。独立于用于安装装置的驱动器的类型，特别是线性驱动器的驱动器可包括锁定(具 体为自锁定）机械装置，其产生安装装置和加载带设备之间的相对运动，并刚性地连接到安 装装置和加载带设备。锁定装置可被设计成将安装装置的轴线和加载带设备锁定到两者之 间的恒定距离处。
[0020] 传感器装置可包括测力计，或被设计成测力计，其提供与车轮/轮胎组件的周边 表面和加载带之间作用的力成比例的电信号。测力计可以设置力感知元件，其通过力锁定 到加载带设备或安装装置来链接，其中力感知元件处产生的物理效果被转换成电信号。适 当的测力计可包括应变计、压电元件、霍尔元件和/或磁弹性元件。传感器装置可以连接到 校准装置或可包括校准装置，其被设计成确定车轮/轮胎组件的周边表面和加载带之间作 用的力的绝对数值。这些力数值与轮胎硬度成比例。
[0021] 轮胎更换器可设置被设计成特别是在车轮组件的对应于加载带设备的角度位置 处扫描一个轮胎侧壁或两个轮胎侧壁的侧向跳动的扫描装置。
[0022] 在加载带接合车轮/轮胎组件的周边表面的同时，优选地测量侧向跳动。也可在 加载带脱离与轮胎接合的同时测量轮胎的侧向跳动。另外，侧向跳动可在加载状态或未加 载状态下通过轮胎的不同充气压力(包括环境压力)测量。测量的跳动数值可用来确定轮胎 的硬度。
[0023] 轮胎更换器可设置扫描装置，以确定轮缘的径向跳动，并确定车轮/轮胎组件的 径向跳动。车轮/轮胎组件的径向跳动的测量可在加载状态和未加载状态下进行。另外， 轮胎更换器可设置角度测量装置，以确定车轮/轮胎组件在其转动过程中（具体在力的变 化的测量和多种跳动测量的过程中）的角度位置。另外，轮胎更换器可设置匹配装置，以便 将轮胎重新安装在轮缘上。在匹配操作过程中，沿着车轮/轮胎组件的周边的力的变化的 高数值和轮缘径向跳动的低数值被带入通过轮胎和车轮轮缘的不均匀性造成的振动最小 化(补偿）的角度位置。
[0024] 根据本发明的独立的另一方面，加载带设备包括加载带围绕其张紧的至少两个带 辊。第一带辊和第二带辊在加载带设备的中心平面的两侧以相同距离布置。在操作状态 下，即在加载带接合轮胎表面时，加载带设备的中心平面包括车轮安装装置的轴线，并且垂 直于包括第一带辊和第二带辊的平行轴线的平面延伸。接合轮胎表面的加载带的运行部分 通过轮胎表面和加载带之间作用的加载力偏转。但是，带辊之间的距离被调节，使得接合轮 胎的加载带的接触区域不达到带辊。换言之，轮胎通过在轮胎表面和带辊表面之间挤压加 载带而不直接作用在带辊上。至少一个带辊可被弹性支承，以保持加载带的预定张紧。加 载带偏转的量和弯曲基本上取决于加载力、带辊之间的距离、带张紧、轮胎表面的直径和宽 度以及轮胎充气压力。特别是在轮胎的充气压力（或例如在环境压力）低、加载带张紧高和 距离短的情况下，得到的加载带偏转很小，并且轮胎和加载带之间的接触区域具有大致平 坦的形状，即它是几乎平坦的，并代表真实道路表面的良好近似。即使轮胎充气压力对应于 正常操作压力，并且通过加载带施加到轮胎的预定加载力对应于相应车辆车轮的正常操作 载荷，加载带的偏转也造成接触区域的曲率半径远大于传统加载辊。另外，轮胎表面(胎面） 的接触区域的曲率方向不相对于轮胎表面的非接触区域通过加载带倒置。因此，本发明的 加载带设备提供接近车辆车轮的真实操作状况的非常真实的测量状况。相比之下，传统加 载辊使得接触区域的轮胎表面曲率倒置，造成轮胎材料的运动和变形非常不同于在平坦道 路上行驶的车辆车轮的真实操作状况下的情况。
[0025] 本发明的加载带设备的进一步优点在于轮胎表面和加载带表面之间产生比轮胎 和传统加载辊之间小的摩擦，造成小的磨损。另外，由于加载带基本上没有任何滑动接触 (不使用支承加载带的接触区域的滑动元件）地围绕带辊引导，可以避免加载带磨损和干扰 力的测量的摩擦力。
[0026] 为了避免加载带在侧向（轴向）上的运动，带辊可具有引导加载带的边缘的周向突 出部，其中加载带边缘和带辊的突出部优选地倾斜，以形成类似于V带的倾斜引导表面。同 样，可以使用本领域已知的其他布置来在轴向上引导加载带。以此方式，轮胎和加载带之间 产生的侧向或轴向力也可传递到车轮安装装置或加载带设备以及传感器装置，使其可以通 过力传感器装置检测。
[0027] 在本发明的进一步变型中，加载带设备可包括与接合轮胎的带运行部分相对布置 的第三辊(张紧辊)，使得第一至第三辊形成张紧加载带的三角形。张紧辊将带的自由运行 部分分成两个部分，而张紧辊的轴线平行于第一带辊和第二带辊的轴线，并位于加载带设 备的中心平面内。优选地，张紧辊能够沿着中心平面运动，并可以弹性支承，以便保持加载 带的受控张紧。在本发明的进一步变型中，张紧辊的位置可以通过控制装置调节，以便在加 载轮胎时控制带张紧和带偏转。
[0028] 在本发明的进一步独立变型中，加载带设备可包括布置成在轮胎接触区域内支承 加载带的后侧的带支承元件，以便减小加载带的偏转并进一步使轮胎接触表面变平。带支 承元件能够进一步使轮胎接触表面变平，即使在轮胎的高载荷和高充气压力下，而不需要 过高的带张紧。这种带支承元件可通过加载带的后侧在其上滑动的滑动板形成，而同时其 前侧接合轮胎。带支承元件的滑动区域优选地大于轮胎和加载带之间的接触区域。优选 地，带支承元件是支承辊，其具有平行于第一带辊至第三带辊的轴线的轴线，并在轮胎接触 区域的中间支承加载带的整个宽度。支承辊有利地避免加载带和支承元件之间的摩擦和磨 损，使得测量的可靠性和精度进一步增加。即使在轮胎的高载荷和高充气压力下，即接近真 实操作状况，具有支承辊的加载带设备可以提供仅仅略微弯曲的轮胎接触表面，良好地近 似于平坦的道路表面，同时产生非常低的摩擦力。以此方式，测量被加载的轮胎处出现的径 向和/或侧向力可以在非常接近真实操作状况的状况下测量，而轮胎加载设备不需要具有 非常大直径的大型加载辊。因此，可以提供能够进行准确和真实的力测量的紧凑和可靠的 设备以及紧凑和先进的轮胎更换器。
[0029] 优选地，带支承元件布置成能够在垂直于轮胎接触表面（即在来往于轮胎的方向 上沿着加载带设备的中心平面）的方向上运动。控制装置一方面能够通过张紧辊的受控位 置调节带张紧，并且另一方面调节支承辊的位置。以此方式，轮胎接触表面的形状可根据预 定加载力、轮胎尺寸(直径和宽度）以及轮胎充气压力来控制和调节，从而针对测量操作可 以达到最佳形状，即大致平坦形状。
[0030] 在本发明的另一实施方式中，带支承元件相对于第一带辊和第二带辊具有固定位 置，使其在未加载状态下不接触加载带的后侧。在加载带接合轮胎时，带偏转，并接触带支 承元件。带支承元件的表面相对于加载带的固定位置和初始距离可被确定，使得带支承元 件和带张紧的协作针对广泛的多种轮胎类型和加载状态造成大致平坦的轮胎接触表面。
[0031] 力测量和/或跳动测量的至少一个测量数值可与相应的预先确定的力数值或跳 动数值比较，以便检查品质。
[0032] 应该注意到本发明的加载带设备也可与其他汽车商店维护机器(例如车轮平衡 器）或任何其他轮胎处理/测试设备结合使用。

【专利附图】

【附图说明】
[0033] 此后参考附图，进一步详细描述本发明，附图中：
[0034] 图1示出具有位于车轮/轮胎组件的周边表面不接合辊的位置的车轮/轮胎组件 和辊的传统轮胎更换器；
[0035] 图2示出图1的轮胎更换器，其中车轮/轮胎组件的周边表面接合辊；
[0036] 图3示出根据本发明的控制装置、传感器装置、加载带设备，其可以代替图1和2 的轮胎更换器中的加载辊使用；
[0037] 图4示出位于其接合位置的车轮/轮胎组件和加载带设备的位置；
[0038] 图5示出车轮轮缘的周边表面的扫描；
[0039] 图6示出用于说明确定轮胎硬度的方法的图示；
[0040] 图7示意示出根据本发明的加载带设备；
[0041] 图8示意示出根据本发明的加载带设备的进一步实施方式；
[0042] 图9示意示出根据本发明的加载带设备的进一步实施方式；
[0043] 图10示意示出根据本发明的加载带设备的进一步实施方式；以及 [0044] 图11示意示出轮胎和加载带之间的接触区域的放大图示。

【具体实施方式】
[0045] 注意到附图没有真正按照比例，而只是用来描述本发明的原理。换言之，附图中所 示的部件的距离、尺寸和比例会在本发明的精神内改变。另外，在本发明的优选实施方式的 以下描述中，与附图相关的术语左、右、顶部、底部等以附图中的附图标记可以读取的取向 来解释。这些术语不应该以限制方式与相对于整个设备的任何位置或取向相关，而只是用 来帮助本发明的理解。
[0046] 在图1和2中示出轮胎更换器，其指的是用于将轮胎10装配到构成车轮/轮胎组 件14的实施方式的车辆车轮的车轮轮缘12上的设备，或者用于从车轮/轮胎组件的车轮 轮缘12移除轮胎10的设备。图1和2示出轮胎更换器，其具有用于加载车轮/轮胎组件 并测量轮胎和加载辊126之间作用的径向和/或侧向力的传统加载辊126。
[0047] 图4示出根据本发明的轮胎更换器，其中图1和2的传统加载辊126通过加载带 设备26代替。
[0048] 轮胎更换器包括具有固定有车轮轮缘12的轴19的车轮安装装置18。车轮安装装 置18具有轴线8并能够通过可以是电马达形式的转动驱动器35围绕轴线8转动。车轮轮 缘12特别是通过夹持装置不可转动地连接到安装装置18的轴19,并固定成使其相对于轴 19对中。安装装置18能够朝着承载安装/拆卸工具和传统加载辊126或根据本发明的加 载带设备26的支承件20运动（见图1和2的箭头)。支承件20被设计成轮胎更换器的坚 直立柱。
[0049] 由此，安装装置18可以固定在距支承件20不同间距的多个位置。支承件20大致 平行于安装装置18的轴线（S)延伸。安装装置18在支承件22或基础框架上支承和引导， 以便特别是在水平方向上线性运动。支承件20和22刚性连接在一起。安装装置18可在测 量过程中通过锁定装置31固定锁定在其位置上（图4)。安装装置18包括转动驱动器35、 轴19和刚性连接到被引导以便在支承件22内线性运动的滑动支架36的轴支承件29。
[0050] 至少一个装配和/或移除工具可以高度调节地附接到支承件20。图1和2示出多 种类型的装配或移除工具，例如钩形工具23和两个胎圈释放工具24。胎圈释放工具24可 以与安装装置18的轴线S平行的关系朝着彼此运动，并且由于车轮对中地定位到轴19,在 将轮胎胎缘压离轮缘凸缘时脱离车轮。在车轮/轮胎组件从加载带设备26释放的同时，进 行安装和拆卸操作(根据图1)。
[0051] 另外，加载带设备26优选地在固定位置上附接到支承件20。在这种情况下，根据 本发明的进一步变型，安装装置18可以被设计成轴向运动，以使车轮中心平面与加载带设 备26对准，从而轮胎在加载带的中间运行。
[0052] 在另一实施方式中，加载带设备26能够在轴向（即平行于车轮的转动轴线）上运 动，以便与车轮中心平面对准。以此方式，加载带设备26可以对中地定位到相对的车轮/ 轮胎组件14,并可以适用于车轮/轮胎组件的不同宽度或轮缘偏移。
[0053] 在图1中，安装装置18被示出位于车轮/轮胎组件的周边表面(特别是胎面28) 不接合辊126的位置。图2示出胎面28接合辊126的位置。图1和2所示的相同位置适 用于具有代替加载辊126的根据本发明的加载带设备26的轮胎更换器。安装装置18可在 线性运动过程中通过预定力朝着加载带设备26推动。控制装置32连接到安装装置18,并 控制施加的预定力（见图3和4)。预定力被直接传递到周边表面，而没有任何动量。另外， 控制装置32连接到传感器装置30。传感器装置30能够测量胎面28和加载带设备26之间 作用的力的变化。特别是，传感器装置30能够测量轴向或侧向力（见图1和2的箭头A)和 /或径向力（见图1和2的箭头R)。相应的信号被发送到控制装置32。根据检测的轴向和 径向力的变化，可以确定胎面28和轮胎的不均匀性或均匀性。
[0054] 随后是轮胎更换器的操作。车轮/轮胎组件14对中地安装和固定到安装装置18。 随后，安装装置18被朝着支承件20驱动，直到胎面28接合加载带设备26。通过锁定装置， 安装装置18在测量力的变化的过程中固定地锁定在其位置上。预定力作用在加载带设备 26和胎面28之间。控制装置32控制预定力。接着，车轮/轮胎组件14通过安装装置18 转动，并且周向表面通过加载带设备26 "卷绕"。由此，测量胎面28和加载带设备26之间 作用的力的变化或力。特别是，传感器装置30测量径向和/或侧向力，并将相应信号发送 到控制装置32 (见图1和2的箭头R和A)。根据侧向和径向力的变化，可以通过控制装置 32的分析部件来确定胎面28和轮胎的不均匀性或均匀性。
[0055] 例如应变计可以是传感器装置30的部分。应变计与加载带设备26或安装装置18 的轴19力锁定连接(见图3)。通过径向和/或轴向(侧向)上(见图3中的箭头R和A)的力 造成的传感器装置30的力感知元件27的膨胀和/或压缩影响应变计的阻抗，这可以作为 电信号检测和测量。压电装置或霍尔传感器或其他力测量装置可用来测量力和力的变化。
[0056] 在本发明的优选实施方式中，加载带设备26直接安装到支承件20。在另一实施方 式中，加载带设备26可以安装到工具支架35。替代地，安装装置18可以固定地附接到支承 框架22并不能运动，加载带设备26可以通过线性驱动器运动，使其能够接合轮胎的胎面， 从而将预定力施加到车轮/轮胎组件的胎面。在其中加载带设备26接合胎面的位置，加载 带设备26可以在测量力的变化过程中通过锁定装置固定锁定，如下面详细描述。
[0057] 锁定装置可以设置在加载带设备26或工具支架35和支承件20之间。安装装置 18可以通过用于在轮胎安装/拆卸操作过程中将安装装置18锁定在支承件22上的已知锁 定装置锁定。替代地，支承在支承件22和支承件20上的锁定装置可作用在安装装置18和 加载带设备26之间，如结合图4描述。
[0058] 图4示出根据本发明的力测量设备的细节，其可以布置在轮胎更换器(例如根据 图1和2的轮胎更换器)上。根据图4,加载带设备26在坚直延伸的支承件20处以预定的 高度水平通过壳体或支承框架37支承。支承框架37刚性连接到支承件20,其中包括测力 计13或被设计成测力计的传感器装置30布置在支承框架37和支承件20之间。测力计13 包括在一侧附接或刚性连接到坚直支承件20并在另一侧附接或刚性连接到支承框架37的 力感知元件27。轮胎10和加载带设备26之间作用的力影响力感知元件的物理性能，同时 安装装置18和车轮/轮胎组件14的轴线S与包含第一带辊和第二带辊261的轴线B的平 面之间的距离在力测量过程中保持恒定。车轮/轮胎组件14通过加载带设备26加载，并 围绕与安装装置18的轴线S同轴的其轴线转动。通过这种测量组件，轮胎10的弹性力通 过测力计13直接测量，因为安装装置18和车轮/轮胎组件14的轴线S与带辊261的轴线 B1和B2的平面之间的距离在力测量的过程中保持恒定。本发明的测量组件提供轮胎在围 绕轮胎周边的每个角度位置上的弹性力的数值。测量的弹性力遵循以下等式：
[0059] Fs=Fm F1
[0060] 其中
[0061] Fs =轮胎的弹性力
[0062] Fm =测量的力
[0063] F1 =通过辊施加在轮胎表面上的恒定力
[0064] 轮胎的弹性力的数值与轮胎硬度成比例。力测量设备可包括一个测力计13或一 个传感器装置30,如图4所示，或者包括多个测力计或传感器装置，具体为位于支承框架37 和支承件20之间的两个测力计13或传感器装置30,如图4的虚线所示。测力计13或传感 器装置30可在刚性连接安装装置18的轴19与加载带设备26的支承框架37的布置内布 置在另一适当地点，例如在轴19和轴支承件29或滑动支架36之间。
[0065] 感知元件27可以是设置应变计的可变形主体，其电阻通过可以弯曲、拉长、压缩 等主体变形来改变。力感知元件27可以是磁弹性主体，其变形造成电感改变。另外，10个 力感知元件27可以是压电石英晶体或霍尔元件，由此作用其上的力被转换成电压。
[0066] 因此，测力计13或传感器装置30能够提供与加载带设备26和轮胎10之间作用 的力直接成比例的电信号。
[0067] 传感器装置30或测力计13可连接到被设计成确定车轮/轮胎组件14的周边表 面28和加载带设备26之间作用的力的绝对数值的校准装置15。在图4的实施方式中，校 准装置15被集成到控制装置32的电子设备内，但是校准装置15可结合在传感器装置30 或测力计13内。
[0068] 加载带设备26的支承件20和安装装置18的滑动支架36被构造成使加载带设备 26和安装装置18沿着从安装装置18的轴线S沿着加载带设备26的中心平面C延伸的线 (优选为直线)运动。在图4的实施方式中，安装装置18通过线性驱动器11 (具体为电机械 驱动器）驱动，以便将预定力施加到车轮/轮胎组件14的胎面28上。
[0069] 线性驱动器11包括将马达38的转动运动传递到安装装置18的自锁定机械装置 31。自锁定机构31包括通过马达38转动驱动的螺纹心轴39。心轴39的螺纹40接合到 滑动支架36的内螺纹41内。在心轴39的转动过程中，安装装置18和车轮/轮胎组件14 沿着支承件22内的带狭槽的孔运动到加载带设备26,或远离加载带设备26。为了进行力 测量，轮胎10被压靠加载带设备26,如图4所示，并且自锁定装置31使得安装装置18的轴 线S和含有第一和第二带辊261的轴线B的平面锁定到两者之间的恒定距离处。代替通过 心轴39的螺纹40和滑动支架36的内螺纹41提供的自锁定装置31，可以使用其他锁定装 置，例如螺栓等。
[0070] 如图4和7所示，加载带设备26包括支承至少加载带260围绕其张紧的第一和第 二带辊261的壳体或支承框架37(图7未示出）。加载带260可具有位于其后侧上的纵向突 出部，其与形成在带辊261的柱形表面内的周向凹槽接合，使得加载带260的任何侧向（轴 向）运动可以得到抑制。同样可行的是带辊261具有接合加载带260的两个侧边缘的周向 突出部，以便侧向引导带，类似于V带布置。这些引导元件是本领域已知的，且在附图中未 示出，并使得加载带设备传递和测量轮胎10和加载带260之间产生的侧向(轴向)力。带辊 261对称地布置在加载带设备26的中心平面C的两侧上，其中第一和第二带辊261的平行 轴线&和B2位于垂直于中心平面C的平面内。面向轮胎10的加载带260的运行部分(也 称为带的"接触运行部分" 263)在第一和第二带辊261之间自由张紧。在带辊261的相对 侧上，加载带260的所谓自由运行部分262被自由张紧。在加载带设备26接合轮胎10时， 加载带260的接触运行部分263被偏转，使得接触运行部分包括位于两个自由带部分之间 的接触部分或区域264。自由带部分在接触区域264和带棍261之间直线地延伸，而接触部 分或区域264弯曲到对应于轮胎胎面的变平的接触表面的一定程度。带辊261在支承框架 37处以非常高的弹簧硬度支承，以便提供高的带张紧。如果带张紧足够强，加载带260的偏 转和带的接触区域264的曲率很小，即曲率半径大，并通常大于传统加载辊的直径。另外， 接触区域264的曲率具有与未加载轮胎的曲率相同的方向，使得轮胎胎面的接触表面的曲 率不倒置。因此，与传统加载辊126的柱形接触区域相比，加载带260的接触区域264的形 状良好地近似于平坦道路表面。
[0071] 在本发明的进一步变型中，加载带设备26可包括带支承元件265,优选为布置在 带辊261之间的单个带支承元件265,并适用于在接触区域264内支承加载带260的后侧。 带支承元件可具有突出部或凹槽(未示出），以便侧向引导带，并类似于带辊261传递侧向 力，如上所述。带支承元件265承载在元件支架267上。元件支架267可固定地布置在加 载带设备26的支承框架27内，使得带支承元件265在未加载状态下布置在距带260的接 触运行部分264的后侧一定预定距离处。在带260接合轮胎10时，偏转带260的接触区域 264接触支承元件265,使得接触区域264至少部分进一步变平。在进一步变型中，元件支 架267可在沿着中心平面C的方向上运动，使得距未加载带260的距离可以得到调节。以此 方式，控制装置32能够控制带接触区域264和支承元件265之间的力或接合程度。为此， 至少一个另外的测力计266可布置在元件支架267和支承元件265之间，以测量通过支承 元件265在车轮径向（即沿着中心线C垂直于加载带)上施加的力。还可以在支承元件265 和元件支架267之间设置力传感器(例如测力计)，以便测量在平行于车轮的转动轴线的方 向上作用的力。此外，可行的是提供用于测量在车轮的周向（即加载带的运行方向）上作用 在支承元件上的力的力传感器。
[0072] 带支承元件265可以是具有面向加载带260的后侧的滑动表面的平板，如图8所 /_J、1 〇
[0073] 图9示出本发明的另一变型，其中带支承元件265通过带支承辊265形成。这是有 利的，因为支承辊避免加载带260的后侧和支承元件265之间的滑动摩擦，并因此抑制磨损 以及影响测量的干扰摩擦力的产生。如图11所示，带支承辊265设置用于通过在带260的 纵向上以略微波浪形状成形加载带260和轮胎10之间的接触表面，使其仅在具有非倒置曲 率的两个部分之间的中间具有略微倒置曲率的小区域，来进一步使接触区域264变平。以 此方式，带张紧和带支承辊265的支承效果的组合效果造成更加变平的接触区域264,因为 加载带不完全跟随支承辊265的柱形表面，并且接触区域264延伸超过支承辊265在加载 带的纵向（运行方向）的两侧上的表面。因此，可以获得平坦道路表面的良好近似，而在加载 带260和带支承元件265之间没有任何滑动接触。
[0074] 在本发明的进一步变型中，带支承元件265可包括多个(至少两个）带支承辊(未 示出）。在这种情况下，带支承辊可沿着其轴向在加载带的整个宽度上具有恒定直径，并且 可在加载带的运行方向上以略微大于其直径的距离彼此邻近布置。在另一实施方式中，多 个带辊可包括具有较大直径的多个相对短的轴向部分，其与具有较小直径的略微较长轴向 部分交替，使得相邻带支承辊可以小于辊的较大直径的距离布置，而一个辊的较大直径部 分与相邻辊的较小直径部分相对布置（即相邻辊的较大直径部分以交错方式布置)。以此方 式，可以实现加载带的更加均匀的支承，造成平坦道路表面的更好近似。
[0075] 在本发明的另一变型中，如图10所示，加载带设备可具有用作张紧加载带260的 张紧辊268的第三带辊268。优选地，张紧辊268布置成使其轴线B 3位于中心平面C内，并 且将加载带260的自由运行部分262分成两个部分，因此形成加载带260围绕其运行的带 辊261、268的三角形。由于张紧辊268,在第一和第二带辊261之间提供更多空间，从而可 以使用具有较大直径的带支承辊，并且另外，第一和第二辊261的直径可以减小以实现更 紧凑的加载带设备26。
[0076] 轮胎更换器可设置被设计成在车轮/轮胎组件14通过加载带设备26加载的状态 下(如图4所示)或者在轮胎10位于从加载带设备26移除的位置的状态下(类似于图2)特 别是在加载带设备26的角度位置处扫描至少一个轮胎侧壁的侧向跳动的扫描装置16。适 当的无接触扫描装置在美国7, 738, 120B2中描述，该扫描装置是基于光学激光三角测量原 理的片光成像系统的形式。光学扫描装置可具有光源，其将片光或平面光束形式的平面光 束42的光束发射到车轮表面，特别是轮胎的侧壁，并在沿着条带形状的冲击区域的多个冲 击点处与侧壁表面相交。在每个冲击点处，光束被散射成被反射的多个光线。至少多个这 些反射的光线将接着通过透镜系统或输入光瞳在两维感光传感器表面上集中或聚焦成条 带形状的投射图像区域。车轮或轮缘处检测的单独冲击点的间距以及位置可接着根据发射 和反射的光束的方向、特别是根据传感器信号通过三角测量方法确定。从该信号，可以确定 轮胎10在一侧或两侧上的侧向跳动。扫描装置连接到控制装置32,并且围绕轮胎10的周 边的测量数值可用来确定轮胎硬度。
[0077] 根据所示实施方式的轮胎更换器可包括附加的扫描装置43,以确定车轮/轮胎组 件14的径向跳动，如图4所示。扫描装置43可布置在支承件22或支承件20上，如从美国 7, 768, 632B2得知。另外，扫描装置43可用来确定车轮轮缘12的跳动，具体为车轮轮缘12 的外周边表面的跳动，如图5所示。扫描装置43具有与以上说明的扫描装置16相同的构 型。扫描装置43的光束42优选地扫描车轮轮缘12的胎圈座表面44,以确定这些表面的周 边上的径向跳动。
[0078] 角度测量装置21连接到安装装置18的轴19,以确定车轮/轮胎组件在其转动过 程中、具体在力的变化及其径向和侧向跳动(具体为轮胎侧壁的跳动）的测量过程中的角度 位置。另外，车轮轮缘12的外周边(特别是周边胎圈座表面44)上的跳动的角度位置通过 角度测量装置21确定，其测量信号递送到控制装置32。
[0079] 根据该实施方式的轮胎更换器包括匹配装置17以便与控制装置32协作地在车轮 轮缘12上将轮胎10重新安装到如下角度位置，在该角度位置，测量的力的变化的高点和测 量的径向轮缘跳动的低点(具体在车轮轮缘12的胎圈座表面44上)被彼此地带入满足如下 至少一个匹配条件的角度位置：车轮/轮胎组件的得到的振动或得到径向力的变化或径向 跳动最小化。为了实现至少一个这些条件，轮缘径向跳动的低点（具体在胎圈座表面上）以 及力的变化的高点被大致带入围绕车轮/轮胎组件14的周边的相同角度位置。匹配装置 17可被设计成胎圈释放工具24的中心部分内的不转动夹持表面。代替作为胎圈释放工具 的辊24,可以使用不转动的胎圈释放构件或附加夹持构件而在匹配操作的过程中在轮胎上 进行夹持动作。匹配操作在轮胎10从加载带设备26的周边表面释放之后进行(类似于图 1)。
[0080] 例如胎圈释放辊24的胎圈释放工具被压在轮胎的侧壁上，以使轮胎10在其两侧 从车轮轮缘释放，同时车轮/轮胎组件14通过转动驱动器35转动。接着，轮胎被夹持在匹 配装置17之间，并保持在固定角度位置。在控制装置32的控制下，车轮轮缘12在满足至 少一个之前描述的匹配条件的确定位置上通过转动驱动器35转动。
[0081] 通过加载带设备26施加到轮胎周边表面上的恒定载荷可以是大约3kN-4kN。但 是也可以使用较小的载荷，特别是在提供低轮胎充气压力时。力测量过程中的转动速度是 大约70rpm-10〇 rpm。为了进行匹配操作，测量的力的变化和测量的轮缘跳动的第一谐波用 来控制轴19相对于通过匹配装置17静止固定的轮胎的转动。为了获得轮胎质量的附加信 息，可以在力测量的过程中确定较高的谐波。
[0082] 图6示出用于确定围绕轮胎周边、围绕对应于轮胎轴线的轴线S经过360度的轮 胎硬度。曲线图（A)示出车轮/轮胎组件14围绕轴线8经过360度的径向力的变化F。曲 线图（B)示出从根据图5的测量得到的轮缘(特别是胎圈座表面）的径向跳动R0。测量的 开始点（角度位置〇度）通过车轮轮缘12上的分度标记20提供。
[0083] 曲线图（C)示出围绕与轮胎轴线相同的轴线S在360度内的轮胎硬度TS。曲线图 (C)通过从彼此中减去曲线图（A)和（B)(特别是通过从曲线图（A)减去曲线图（B))来获 得。相减操作可以通过控制装置32的计算部分来执行。
[0084] 匹配操作也可以被控制，使得确定的轮胎硬度和轮缘跳动用来使车轮轮缘上的轮 胎转动相应的角度位置，以使车轮/轮胎组件的转动振动或力的变化最小化。例如，车轮轮 缘的跳动的低点和轮胎硬度的高点被带入匹配位置。
[0085] 注意到本发明的加载带设备也可以在汽车商店维护机器(轮胎更换器）的基础框 架处以水平方式布置，同时车轮安装装置18可以以水平轴线S布置。安装装置18和/或 加载带设备26可接着在坚直方向上朝着或远离彼此运动，同时加载带设备26和/或安装 装置18可以在水平方向上运动，以便根据例如具有不同宽度的不同轮胎类型调节加载带 设备的相对位置。这种布置特别适用于其他汽车商店维护机器，例如车轮平衡器，其也可装 备有本发明的加载带设备。
[0086] 附图标记列表
[0087] 10 轮胎
[0088] 11线性驱动器
[0089] 12车轮轮缘
[0090] 13测力计
[0091] 14车轮/轮胎组件(车辆车轮）
[0092] 15校准装置
[0093] 16扫描装置
[0094] 17匹配装置
[0095] 18安装装置
[0096] 19安装装置的轴
[0097] 20辊的支承件(立柱）
[0098] 21角度测量装置
[0099] 22安装装置的支承件
[0100] 23安装/拆卸工具
[0101] 24胎圈释放工具
[0102] 25工具支架
[0103] 26加载带设备
[0104] 261 带辊
[0105] 262加载带的自由运行部分
[0106] 263加载带的接触运行部分
[0107] 264加载带的接触区域
[0108] 265带支承元件
[0109] 266测力计
[0110] 267元件支架
[0111] 268张紧辊
[0112] 126加载辊
[0113] 27力感知元件
[0114] 28车轮/轮胎组件的周边表面(胎面）
[0115] 29轴支承件
[0116] 30传感器装置
[0117] 31自锁定机械装置
[0118] 32控制装置
[0119] 33带狭槽的孔
[0120] 34辊的轴
[0121] 35转动驱动器
[0122] 36滑动支架
[0123] 37支承框架加载带设备的壳体
[0124] 38马达（电马达）
[0125] 39螺纹心轴
[0126] 40马达（电马达）
[0127] 41内螺纹
[0128] 42平面光束
[0129] 43扫描装置
[0130] 44胎圈座表面
【权利要求】
1. 一种轮胎更换器，包括：用于接收至少车轮/轮胎组件的轮缘的安装装置（18)，安 装装置（18)具有轴线（S);加载带设备（26)其能够接触车轮/轮胎组件的周边表面，并施 加预定力到车轮/轮胎组件的周边表面；控制装置（32)，其用于在车轮/轮胎组件围绕安 装装置的轴线（S)转动的过程中控制通过加载带设备（26)施加的预定力；以及传感器装置 (30)，其用于测量车轮/轮胎组件（14)的周边表面和加载带设备（26)之间作用的力的变 化，其中加载带设备（26)和安装装置（18)的支承件（20,22)被设计用于加载带设备（26) 和安装装置（18)朝着彼此的相对运动，以便将预定力施加到车轮/轮胎组件的周边表面。
2. 根据权利要求1所述的轮胎更换器，其中，加载带设备（26)和安装装置（18)的支承 件（20，22 )被设计用于加载带设备（26 )和安装装置（18 )沿着直线朝着彼此的相对运动。
3. 根据上述权利要求任一项所述的轮胎更换器，其中，安装装置（18)能够朝着加载带 设备（26)运动，以实现车轮/轮胎组件的周边表面和加载带设备（26)之间的接合。
4. 根据上述权利要求任一项所述的轮胎更换器，其中，加载带设备（26)能够朝着安装 装置（18)运动，以实现车轮/轮胎组件的周边表面和加载带设备（26)的接合。
5. 根据上述权利要求任一项所述的轮胎更换器，其中，驱动器设置用于驱动加载带设 备（26)的加载带（260)。
6. 根据上述权利要求任一项所述的轮胎更换器，其中，锁定装置设置成将安装装置 (18)的轴线（S)和加载带设备（26)锁定在两者之间具有恒定距离。
7. 根据上述权利要求任一项所述的轮胎更换器，其中，匹配装置（17)设置成将车轮轮 缘（12)上的轮胎（10)重新安装到其中力变化的高点和重新安装的径向轮缘的低点匹配的 角度位直。
8. -种测量车轮/轮胎组件的周边表面和加载带设备（26)之间作用的力变化的方法， 其中车轮/轮胎组件安装在轮胎更换器的安装装置（18)上，安装装置（18)具有轴线（S)， 其中加载带设备（26)和车轮/轮胎组件朝着彼此相对运动以便将受控的预定力施加到车 轮/轮胎组件的周边表面，并在车轮/轮胎组件围绕轴线（S)转动的同时，测量周边表面和 加载带设备（26)之间作用的力变化。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，加载带设备（26)和车轮/轮胎组件朝着彼此沿 着直线相对运动。
10. 根据权利要求8和9任一项所述的方法，其中，测量沿着从安装装置（18)的轴线 (S)延伸并沿着加载带设备（26)的中心平面（C)的直线作用和/或垂直于该直线作用的力 变化。
11. 一种用于特别是轮胎更换器的汽车商店维护机器的加载带设备（26)，包括支承框 架（37)、支承在支承框架（37)处的至少两个带辊（261)以及围绕带辊（261)自由张紧的加 载带（260)。
12. 根据权利要求11所述的加载带设备（26 )，还包括布置成在加载带（260 )接合车轮 /轮胎组件的周边表面时支承加载带（260)的接触区域（264)的后侧的带支承元件（265)。
13. 根据权利要求11或12所述的加载带设备（26)，其中，带支承元件（265)通过至少 一个带支承棍（265)形成。
14. 根据权利要求11-13任一项所述的加载带设备（26)，其中，带支承元件（265)布置 成能够沿着加载带设备（26)的中心平面（C)运动。
15.根据权利要求11-14任一项所述的加载带设备（26)，还包括第三带辊或张紧辊 (268)以形成带辊的三角形。
【文档编号】B60C25/132GK104057792SQ201410106708
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】P·索特奎 申请人:施耐宝仪器股份有限公司