具有无线手柄的车轮平衡器的制作方法

本发明涉及一种用于可逆地将机动车辆车轮夹紧在车轮平衡器上的车轮夹紧系统、具有车轮夹紧系统的车轮平衡器、以及一种使用车轮夹紧系统可逆地将机动车辆车轮夹紧在车轮平衡器上的方法。

背景技术：

用于可逆地将具有轮辋的机动车辆车轮夹紧在车轮平衡器上的车轮夹紧系统包括用于在其上安装车轮的空心主轴、用于为安装在主轴上的车轮提供支座的转台、用于拉动安装在主轴上的车轮与转台邻接的拉杆、以及用于作用在安装于主轴上的车轮的轮辋上的手柄。主轴限定轴向方向并且联接到车轮平衡器的驱动装置以引起主轴的旋转运动。转台固定连接到主轴上。拉杆具有可滑动地容纳在空心主轴内的第一端部和突出超过转台的第二端部。拉杆的第一端部联接至车轮平衡器的致动器，用于引起拉杆的轴向运动，并且拉杆的第二端部设置有可在闭合位置和打开位置之间运动的夹紧爪。当夹紧爪处于闭合位置时，夹紧爪完全容纳在主轴的外周内或被主轴的外周包围，并且当夹紧爪处于打开位置时，夹紧爪突出超过主轴的外周。手柄具有用于在夹紧爪处于打开位置时与夹紧爪接合的联接表面。

例如从ep0550816a2和ep1391711a2中已知前述的车轮夹紧系统。在已知的车轮夹紧系统中，当车轮安装在主轴上并且操作员试图将车轮夹紧在转台上时，操作员将手柄滑动到主轴上并致动脚踏板，使得拉杆的夹紧爪接合手柄并将车轮和手柄拉向转台。然而，握住车轮并且同时致动脚踏板可能是不方便的，尤其是因为脚踏板的视线可能会被车轮阻碍看到。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于可逆地将具有轮辋的机动车辆车轮夹紧在车轮平衡器上的车轮夹紧系统，其允许以更方便的方式将车轮的轮辋夹紧在转台和手柄之间。

根据本发明的第一方面，该目的通过前述的车轮夹紧系统来解决，其中，手柄还包括至少一个力检测装置和至少一个信号发射器，所述至少一个力检测装置用于确定由手柄施加在安装于主轴上的车轮的轮辋上的力的量值，所述至少一个信号发射器可操作地连接到所述至少一个力检测装置。所述至少一个信号发射器被构造为当所确定的力的量值达到预定阈值时将控制信号无线地传输到与致动器可操作地连接的车轮平衡器的至少一个信号接收器，使得致动器被致动并且车轮夹紧系统执行可逆的夹紧操作。车轮优选是机动车辆车轮。

因此，当操作员通过手柄将至少预定量的力施加到轮辋上时，安装在主轴上的轮被夹紧到转台上。力的量值由至少一个力检测装置确定并且通讯到手柄的至少一个信号发射器。所确定的力的量值与预定阈值的比较可以由所述至少一个力检测装置或所述至少一个信号发射器的控制单元执行。手柄施加到轮辋上的力的量值可直接或间接确定。优选地，力检测装置包括至少一个测压元件。当达到预定阈值时，至少一个信号发射器将相应的控制信号无线地传输到车轮平衡器的至少一个信号接收器，该信号接收器又与致动器通讯。所述至少一个信号发射器可以集成到力检测装置中。替代地，所述至少一个信号发射器和所述至少一个力检测装置可以在物理上彼此分开。类似地，所述至少一个信号接收器可以被集成到致动器中或者可以与其物理分离。响应于控制信号，致动器被致动，使得车轮夹紧系统执行夹紧或松开操作。所述至少一个力检测装置与所述至少一个信号发射器之间以及所述至少一个信号接收器与所述致动器之间的通讯可以是无线的，但不必需是。

根据一种优选实施例，手柄包括套筒部分和锥形部分。当夹紧爪处于打开位置时，套筒部分可以包括具有用于与夹紧爪接合的多个凹槽的内接触部分。锥形部分可以构造为抵靠安装在主轴上的车轮的轮辋。

所述至少一个力检测器可以仅用于车轮夹紧系统的夹紧或松开操作。例如，夹紧操作可以通过操作员以足够的力将手柄推向安装在主轴上的车轮的轮辋来启动。松开操作可以通过致动车轮平衡器的脚踏板来启动。替代地，手柄还可以包括与信号发射器可操作地连接的松开元件，用于引起松开信号到信号接收器的无线传输。松开元件可构造成由操作员握持手柄来手动致动。例如，松开元件可以是设置在手柄上的按钮或开关。

根据一种优选实施例，手柄用于启动车轮夹紧系统的夹紧和松开操作。为此，所述至少一个信号发射器可以被构造为当由手柄施加在轮辋上的力具有达到(从下方)或超过第一预定阈值的大小时将夹紧信号无线地传输到至少一个信号接收器。夹紧信号最终可引起致动器沿第一轴向方向移动拉杆，以将车轮夹紧到转台上。此外，所述至少一个信号发射器可以被构造为当由所述手柄施加在所述轮辋上的力具有达到(从上方)或者下降到低于第二预定阈值的大小时，将松开信号无线地传输到所述至少一个信号接收器。松开信号可最终引起致动器沿第二轴向方向移动拉杆，以从转台上松开车轮。优选地，第一预定阈值等于第二预定阈值。替代地，第一预定阈值可以不同于第二预定阈值。

出于安全原因，力检测装置可以可操作地连接到用于控制力检测装置的操作的控制元件。替代地，信号发射器可以可操作地连接到用于控制控制信号的无线传输的控制元件。控制元件可以被配置为由操作员手动致动。例如，控制元件可以是设置在手柄上的按钮或开关。优选地，当控制元件处于激活状态时，力检测装置或信号发射器被激活并被允许操作。然而，当控制元件处于停用状态时，力检测装置或信号发射器被停用并且被阻止操作。控制元件还可以通过无线感测操作员的脚定位在刻在车轮平衡器框架中的槽内而进入激活状态。

力检测装置的操作可以通过将手柄构造成使得由操作员握持的手柄的抓握部分相对于手柄的其余部分可轴向移动来触发。抓握部分和手柄其余部分之间的相对运动可通过以下方式引起，即，通过手柄被压在安装于主轴上并要夹紧在手柄和转台之间的车轮的轮辋上，以及通过手柄被从安装于主轴上并夹紧在手柄和转台之间的车轮的轮辋上拉开，以便使手柄从轮辋上脱离并由此松开车轮。

在一种示例性实施例中，手柄包括内壳和外壳，其中，力检测装置安装在内壳和外壳之一上，并且内壳与外壳之间的相对运动触发力检测装置的操作。

操作员用手柄施加到轮辋上的力的量值也可以在显示单元上可视化。

本发明的第一方面还涉及一种具有上述车轮夹紧系统的车轮平衡器。

本发明的第一方面还涉及一种使用如上所述的车轮夹紧系统可逆地将车轮夹紧在车轮平衡器上的方法。为了将安装在主轴上的车轮夹紧到转台上，所述方法包括将手柄滑动到主轴上并且用一定量的力按压手柄至与车轮的轮辋接触，该力的量值达到或超过预定阈值以便引起信号发射器无线地将控制信号传输到信号接收器，使得致动器被致动并且车轮夹紧系统执行可逆的夹紧操作。

优选地，按压手柄至与车轮轮辋接触的步骤以超过第一预定阈值的力的量值执行，以引起信号发射器将夹紧信号无线地传输到信号接收器。为了从转台上松开安装在主轴上的车轮，该方法可以进一步包括拉动将车轮夹紧在转台上的手柄的步骤，使得由手柄施加在车轮轮辋上的力的量值下降到低于第二预定阈值。由此，引起信号发射器无线地将松开信号传输到信号接收器。第一预定阈值可以等于第二预定义阈值，但不必需是。

本发明还涉及一种用于可逆地将具有轮辋的机动车辆车轮夹紧在车轮维修机器(例如车轮平衡器或轮胎拆装机)上的车轮夹紧系统，车轮维修机器具有车轮夹紧系统，并且本发明还涉及一种用于使用车轮夹紧系统可逆地将车轮夹紧在车轮维修机器上的方法。本发明的第二方面可以独立于本发明的第一方面来进行。

当车轮维修机器是车轮平衡器时，用于可逆地将车轮夹紧在车轮平衡器上的车轮夹紧系统的总体结构可以如上所述。然而，根据本发明的第二方面，车轮夹紧系统的手柄不需要配备有本发明第一方面的上述力检测装置。

当车轮维修机器是轮胎拆装机时，用于将具有轮辋的机动车辆车轮可逆地夹紧在轮胎拆装机上的车轮夹紧系统包括用于在其上安装车轮的主轴、用于为安装在主轴上的车轮的轮辋提供支座的转台、尺寸设计为可插入到主轴的孔中的固定元件、以及用于将固定元件可逆地联接到主轴的至少一个夹紧装置。主轴由轮胎拆装机可旋转地支撑并限定轴向方向。主轴包括连接到轮胎拆装机的驱动装置以用于使主轴旋转的第一端部和具有孔的第二端部。转台联接到主轴的第二端部并且可相对于主轴轴向运动。固定元件包括用于抵靠安装在主轴上的车轮的轮辋的接触部分，和具有可插入主轴的孔中的第一端部和接触部分附接到其上的第二端部的轴。固定元件的轴具有用于与夹紧装置联接的联接表面，以便锁定固定元件的接触部分相对于主轴的轴向位置。

车轮的轮辋通常是一个精巧的结构，在车轮的夹紧或维修操作过程中应非常小心地处理。但是，用于车轮维修机器的已知车轮夹紧系统可能会在夹紧过程中过度拉紧轮辋，这可能引起轮辋变形。车轮轮辋的变形会对配备车轮的车辆的性能产生重大影响，因此应该避免。

因此，本发明的另一目的是提供一种用于可逆地将机动车辆车轮夹紧在车轮维修机器(诸如车轮平衡器或轮胎拆装机)上的车轮夹紧系统，其降低在夹紧操作期间机动车辆车轮的轮辋变形的风险。

根据本发明的第二方面，该目的通过一种车轮夹紧系统解决，该车轮夹紧系统用于可逆地将具有轮辋的车轮夹紧在车轮维修机器、诸如车轮平衡器或轮胎拆装机上，其中，车轮夹紧系统包括至少一个力检测装置，用于通过车轮夹紧系统确定施加在安装于主轴上的车轮的轮辋上的夹紧力的值。以这种方式，夹紧力，例如其值或演变可用于确保在夹紧或维修操作期间充分夹紧或处理车轮及其轮辋。

通常，力检测装置由力传感器和相关的测量单元组成。力传感器受到待检测或测量的力，并且测量单元测量力传感器的另一可测量物理量(例如电阻)中的一些结果变化。测量单元可以包括信号调节器，并且如果需要，可以包括模数转换器。可以提供能量源以给力传感器供能。

根据本发明的第二方面，测量单元可以在从力传感器接收到的输出传送到输出单元之前处理从力传感器接收到的输出。例如，输出单元可以是指示器装置或声音产生装置，并且力传感器的输出然后可以显示在指示器装置上以供操作员读取或者由声音产生装置转换成声信号以被操作员听到。指示器装置、例如数字指示器，可以以力单位或非力单位(例如伏特)给出测量值。

由于在夹紧操作期间夹紧力可以快速变化，因此替代地或附加地可期望的是，力检测装置将输出直接传送到具有数据采集单元(例如微处理器)的控制单元。输出然后可以被传送给操作员并显示在显示器上显示给操作员。

技术人员理解力传感器有许多类型，并且这些可以与不同复杂度的仪器一起使用。例如，应变式称重传感器是一种广泛使用的力传感器。

优选地，力传感器内置为车轮夹紧系统的组成部分。此外，理想的是，力传感器在实际情况下在车轮夹紧状态下尽可能靠近车轮安装。然而，测量单元可以位于与至少一个力检测装置相距一定距离处。举例来说，力检测装置可以可操作地连接到根据本发明的第二方面的车轮夹紧系统的转台或主轴或与其连接的部件。附加地或替代地，在用于车轮平衡器的车轮夹紧系统中，力检测装置可以可操作地连接到手柄，并且在用于轮胎拆装机的车轮夹紧系统中，力检测装置可以可操作地连接到固定元件。在后一种情况下，力传感器可以设置在固定元件的接触部分或轴上。

当力检测装置用于配备有作业工具的轮胎拆装机时，力检测装置也可以用于确定作业工具在将轮胎安装在车轮轮辋上或者从车轮轮辋拆下轮胎期间施加在车轮上的力或扭矩的值。

本发明的第二方面进一步涉及具有上述车轮夹紧系统的车轮维修机器，例如车轮平衡器或轮胎拆装机。

本发明的第二方面还涉及一种使用上述车轮夹紧系统可逆地将具有轮辋的车轮夹紧在车轮平衡器上的方法。该方法包括以下步骤：将安装在主轴上的车轮的轮辋夹紧在手柄和转台之间，并且使用至少一个力检测装置确定作用在车轮的轮辋上的夹紧力的值。

本发明的第二方面进一步涉及一种使用上述车轮夹紧系统可逆地将具有轮辋的车轮夹紧在轮胎拆装机上的方法。该方法包括以下步骤：将安装在主轴上的车轮的轮辋夹紧在固定元件的接触部分和转台之间，并且使用至少一个力检测装置来确定作用在车轮的轮辋上的夹紧力的值。该方法可进一步包括用力检测装置确定在将轮胎安装在车轮的轮辋上或从车轮的轮辋上拆下轮胎期间由轮胎拆装机的作业工具产生的力或扭矩的值的步骤。

优选地，任一方法可进一步包括可视化步骤，即在显示设备上可视化所确定的作用在车轮轮辋上的夹紧力的值。

再优选地，任一方法可进一步包括控制步骤，即基于所确定的作用在车轮轮辋上的夹紧力的值来控制夹紧操作。

更优选地，任一方法可进一步包括警告步骤，即基于所确定的作用在车轮轮辋上的夹紧力的值来警告操作员不正确的夹紧操作或夹紧位置。

附图说明

参照附图，由以下对本发明的第一和第二方面的优选实施例的描述，本发明的其他目的、特征和优点将是明显的，附图中：

图1示出了现有技术的车轮平衡器的车轮夹紧系统，

图2以高度示意的方式示出了本发明，

图3示出了具有内壳和外壳的手柄，

图4以高度示意的方式示出了根据本发明的第二方面的车轮平衡器的车轮夹紧系统的力检测装置的操作，以及

图5示出了现有技术的轮胎拆装机的车轮夹紧系统。

具体实施方式

图1示出了具有车轮夹紧系统3的ep1391711a2的车轮平衡器1。车轮夹紧系统3用于可逆地将车轮w夹紧在车轮平衡器1上。

车轮夹紧系统3包括空心主轴5、转台7、拉杆9和手柄11。手柄11包括套筒部分13和锥形部分15。套筒部分13可以由操作员抓握。空心主轴5限定轴向方向x。车轮平衡器1可旋转地支撑空心主轴5。空心主轴5联接至车轮平衡器1的驱动装置d，以引起空心主轴5的旋转运动。转台7固定地连接到空心主轴5。拉杆9具有可滑动地容纳在空心主轴5内的第一端部9a以及与第一端部9a相对的突出超过转台7的第二端部9b。拉杆9的第一端部9a联接至车轮平衡器1的致动器a，用于引起拉杆9的轴向运动。拉杆9的第二端部9b设有夹紧爪17，夹紧爪17可在闭合位置和打开位置之间运动。例如，可以在夹紧爪17之间设置诸如弹簧的弹性元件，以引起从闭合位置到打开位置的过渡。当夹紧爪17处于打开位置时，它们突出超过主轴5的外周5a。手柄11的套筒部分13具有带凹槽13b的联接表面13a，凹槽13b用于在夹紧爪的打开位置时与夹紧爪17接合。当处于闭合位置时，夹紧爪17完全被空心主轴5的外周5a包围或容纳在空心主轴5的外周5a内。

根据本发明的第一方面，如图2中示意性地示出的，手柄11包括力检测装置19，用于确定由手柄11施加在安装于空心主轴5上的车轮w的轮辋r上的力的量值。手柄11还包括可操作地连接到力检测装置19的信号发射器21。致动器a包括信号接收器23，用于接收由信号发射器21无线传输的控制信号。在图2中，手柄11还包括诸如开关之类的控制元件29，用于例如通过打开和关闭它来控制力检测装置19的操作。

当力检测装置19确定由手柄11施加在安装于空心主轴5上的车轮w的轮辋r上的力的量值达到预定阈值时，信号发射器21被配置为将控制信号无线传输到信号接收器23。然后，信号接收器23引起连接至拉杆9的致动器a的致动，使得轮夹紧系统3在车轮w上执行可逆的夹紧操作。

图3示出了具有内壳25和外壳27的手柄11。外壳27构造成由操作员抓握并且相对于内壳25可轴向平移，特别是当锥形部分15抵靠车轮w的轮辋r时。内壳25和外壳27之间的相对轴向运动触发力检测装置19。

下面描述车轮夹紧系统3的使用。当要使用手柄11将安装在空心主轴5上的轮w夹紧到转台7上时，操作员将手柄11滑动到空心主轴5上并且将手柄11按压到与车轮w的轮辋r接触。当通过手柄11施加在车轮w的轮辋r上的压力量达到(从下方)或超过第一预定阈值时，信号发射器21将夹紧信号无线地传输给信号接收器23。由信号接收器23将夹紧指令传送到致动器a，该致动器a沿着远离转台7的方向拉动拉杆9，并由此将手柄11朝向转台7拉动，直到车轮w牢固地夹紧在转台7和手柄11之间。由于转换到其打开位置的夹紧爪17和手柄11的套筒部分13的相互作用，手柄11与拉杆9一起被拉动。

为了从转台7松开车轮r，操作员拉动手柄11，直到由手柄11施加在车轮w的轮辋r上的力达到(从上方)或下降到低于第二预定阈值。优选地，第一预定阈值和第二预定阈值相等。然后，信号发射器21将松开信号无线地传输到信号接收器23，其以松开指令的形式传送到致动器a。作为响应，致动器a沿着朝向转台7的方向推动拉杆9，并由此将手柄11推离转台7，直到车轮w从转台7上松开并且手柄11可以从空心主轴5滑出。

除了根据本发明的第一方面的车轮夹紧系统中的力检测装置19的存在之外或作为替代方案，根据本发明的可能独立的第二方面的车轮夹紧系统3可以包括至少一个第二力检测装置。图4示意性地示出了第二力检测装置100的可能操作。第二力检测装置100包括力传感器102和可操作地连接到力传感器102的测量单元104。力传感器102被理解为该力检测装置100的一部分，其将施加的力转换成由测量单元104测量的输出。测量单元104可以可操作地连接到输出单元106。输出单元106可以是指示器装置106a(诸如数字指示器)或声音产生装置106b(诸如扬声器)。而且，测量单元104可以可操作地连接到控制单元108。控制单元108可以包括数据采集单元110以充分处理快速变化的夹持力的测量。控制单元108又可以可操作地连接到显示设备112以供操作员读取。然后观察显示装置112的操作员可以基于夹紧力的大小或进展来控制夹紧操作。图4中所示的连接可以通过物理连接来实现，诸如通过线缆或无线连接来实现。

图5示出了根据ep2639078a1的轮胎拆装机的车轮夹紧系统200。车轮夹紧系统200包括框架202、具有孔206的主轴204、转台208、具有轴212和接触部分214的固定元件210、以及夹紧装置216。主轴204包括第一端部204a和与第一端部204a相对的第二端部204b。在第一端部204a处，主轴204连接到轮胎拆装机200的驱动装置(未示出)。孔206可以设置在第二端部204b处，但也可以延伸到第一端部204a中或沿着主轴204的整个长度延伸。转台208具有容纳主轴204的通孔208a。转台208以可相对于主轴204轴向运动的方式联接到第二端部204b。例如，主轴204的外表面和通孔208a的内表面可以处于螺纹接合，该螺纹接合允许转台208和主轴204之间的相对轴向运动。在ep2639078a1中更详细地描述了转台208和主轴204之间的配合。

固定元件210的轴212的尺寸设置为可插入到主轴204的孔206中。接触部分214的尺寸设置成抵靠位于转台208上的车轮的轮辋。固定元件210的轴212具有与夹紧装置216接合的联接表面212a，从而锁定固定元件210的接触部分相对于主轴204的轴向位置。在ep2639078a1中更详细地描述了夹紧装置216与固定元件210之间的配合。

根据本发明的第二方面，轮胎拆装机的车轮夹紧系统200配备有至少一个力检测装置。关于力检测装置，参照关于车轮平衡器1的车轮夹紧系统3所讨论的力检测装置100的描述。力检测装置100可以可操作地连接到主轴204、转台208或固定元件212。

当与具有作业工具的轮胎拆装机一起工作时，力检测装置100也可以用于确定在将轮胎安装在车轮轮辋上或从车轮轮辋上拆卸轮胎期间由作业工具使车轮所承受的力或扭矩的值。

当具有其轮辋的车轮(未示出)要通过车轮夹紧系统200可逆地夹紧在轮胎拆装机上时，车轮轮辋安装在主轴204上并定位在转台208上。然后，固定元件210的轴212被插入到主轴204的孔206中并且接触部分214与车轮轮辋邻接。车轮现在可以通过车轮夹紧系统200夹紧。为此，驱动装置使主轴204沿第一方向旋转，同时优选通过止动装置218将转台208保持在旋转固定的位置，并且引起其沿着主轴204在轴向方向x上运动。这又触发两个夹紧装置216的致动，所述夹紧装置216运动至与固定元件210的轴212的联接表面212a接合。根据本发明的第二方面，由车轮夹紧系统200施加在车轮轮辋上的夹紧力的发展由力检测装置100确定并且因此可以如以上所描述的那样为了车轮夹紧系统100对其进行监测。

为了从车轮夹紧系统200松开车轮，驱动装置使主轴204沿与第一方向相反的第二方向旋转。

在ep2639078a1中更详细地描述了车轮夹紧系统200的夹紧和松开操作。