平衡机的制作方法

本发明涉及一种平衡机，更普遍地，涉及一种车轮维护机器以及一种使用此机器的方法。此车轮维护机器为平衡机或轮胎更换机器。

本发明一般来讲适用于轮胎维修专业人员的设备领域，具体地适用于平衡机领域。

背景技术：

车辆车轮的平衡维护由轮胎维修专业人员执行，以消除或者最小化轮胎/轮毂组件的重量不对称分布产生的效应。轮胎维修专业人员通常通过在轮毂上固定配重来对这些不对称性进行补偿。

平衡机通过分析车轮旋转产生的机械振动的时间和幅度来测量车轮的不平衡度。通过使用传感器在移动、力或压力方面对机械振动进行测量，此传感器将所收集的测量结果转换成电信号。

平衡机向用户指示在轮毂上固定平衡物的重量和位置。

更普遍地讲，应当留意的是，车轮维护机器、平衡机和轮胎更换机器包括车轮固定器单元，该车轮固定器单元具有被配置为绕一旋转轴线使一车轮(或轮毂)旋转的电机驱动支撑轴(或心轴)。这些机器还包括锁定装置，该锁定装置被配置为将车轮(即，轮毂)固定至支撑轴并且允许其与之一体旋转，防止车轮和车轮固定器单元之间的相对移动，而此相对移动会使测量的结果无效或损坏机器或车轮。

现有技术已知的是，所述锁定装置包括电致动机构。然而，这些电锁定装置是非常昂贵的且考虑到其滑动接触是非常不可靠的。

因此，人们通常使用气动致动器将车轮锁定到位。本发明特别地涉及一种这种类型的车轮服维护机器，该车轮维护机器使用与旋转轴一体的气动或液压致动器来驱动一自动车轮锁定装置。

这种类型的车轮平衡机器的实例在专利文件DE4000424A1、EP1811279B1、IT1072196B、IT46841A77、RE1987U034878、US6074118A1、US7150291B2和US7900511B2中得到描述。

通常，此致动器具有第一腔室和第二腔室，并交替地对第一腔室和第二腔室加压以在一个腔室和另一腔室之间生成压力差，从而在两个相反的方向上移动活塞。

为驱动活塞，这些气动致动机构包括，例如，旋转接合部(或可旋转配件)，该旋转接合部与汽缸相连并被配置为将所加压流体传输至旋转的汽缸。

在这个背景下，一个技术难点在于需满足通过与轴一体旋转的导管交替地供应高压力的 需求。

上述文件所提供的解决方案解决了这一问题，但仍具有两个主要难点：它们产生振动，而振动带来了使测量精度无效的风险；以及，它们限制了机器的可靠性。

还已知的是，在使用设计成旋转地供应从动元件的气动回路的情况下，即使用旋转歧管或旋转接合部，会具有在两个相对旋转移动的歧管部分之间延伸的一个或多个导管。典型地，旋转接合部配备有用于分开不同压力区的密封件。

旋转接合部的应用有效地简化了机器的气动回路，然而也涉及一些缺点。

主要缺点在于以下难点：同时满足接合部中的良好密封(建议采用特别稳健且有效的密封件)的需求与装置可靠性的需求(因为有效的密封件趋向于更快速磨损，因为它们在接合部的旋转期间经受更大应力)，以及轴振动的缓冲。

技术实现要素：

本发明的目标是提供一种车轮维护机器和一种使用它的方法，以克服了上述现有技术的缺点。

本发明的另一个目标是提供一种特别稳健且可靠的车轮维护机器和使用它的方法。

本发明的再另一个目标是提供一种结构上非常简单且经济的车轮维护机器和使用它的方法。

本发明的再另一个目标是提供了一种尺寸上受限的车轮维护机器。

这些目标通过本发明所要求保护的机器和方法可完全实现。

更具体地，根据本发明的车轮维护机器包括一电机驱动单元相连的轴，通过电机驱动单元该轴绕其纵向轴线旋转。

该轴可旋转地与框架相连并设计成可旋转地支撑车轮。该轴水平布置，即，平行于放置机器的底板(例如，如果其为用于大车轮的平衡机或轮胎更换机)，但其也可竖直地布置，即，垂直于放置机器的底板(例如，如果其为用于较小车轮的轮胎更换机)。

该机器包括一抵接元件，该抵接元件连接至轴以与之一体旋转并设计成在轮毂与轴耦合时与轮毂抵接。

该机器还包括一锁定构件，该锁定构件设计成可移除地与轴耦合并且配置成沿着轴纵向滑动。更具体地，该锁定构件可在锁定位置和解锁位置之间移动，该锁定构件在锁定位置靠近抵接元件以锁定轮毂(插置于抵接元件和锁定构件自身之间)，并且在解锁位置远离抵接元件并不干扰轮毂。

根据本发明的机器具有将车轮锁定于轴上的自动锁定系统。实际上，该机器包括一接合元件，该接合元件可移动地与轴相连以平行于纵向轴线移动。此接合元件被配置成联锁定构 件耦合以驱动后者选择。

该接合元件连接至致使其自动地移动的气动(或液压)致动器。应当指出的是，在下文中，指的是气动致动器，这意味着本发明的特征适用于严格意义上的气动致动器(其中在气动回路中循环的流体为气体)和液压致动器(其中在气动或液压回路中循环的流体为液体，诸如，例如油)两者。

气动致动器在轴的旋转期间与轴为一体。该气动致动器具有第一腔室和第二腔室。第一腔室和第二腔室由与活塞相连的腔壁分开，这样，两个腔室之间的压力差使与接合元件相连的该腔壁(并且因而，该活塞)移动。

为气动致动器提供能量，存在与气动回路相连的高压源。

该气动回路被配置成将气动致动器的第一腔室和第二腔室选择性地连接至高压源。

该气动回路包括旋转歧管(或接合部)。气动回路位于旋转歧管的下游的部分与轴一体，也就是说，它们在工作时旋转，此时气动回路位于旋转歧管的上游的部分静止。高压源为静止的。气动致动器为旋转的。

该旋转歧管具有静止部分(上游)和旋转部分(下游)。该旋转歧管限定了至少一第一导管和一第二导管，该第一导管和第二导管各自在静止部分具有入口并在旋转部分具有出口。

旋转歧管的第一导管的出口连接至气动致动器的第一腔室。旋转歧管的第二导管的出口连接至气动致动器的第二腔室。

第一导管和第二导管的入口可选择性地连接至流体的高压源(气体或液体)。

气动回路包括至少一第一止回阀，该第一止回阀位于气动致动器的第二腔室和旋转歧管的第二导管的出口之间，以在气动回路的至少一种操作配置中确定气动致动器的第二腔室和旋转歧管的第二导管之间的压力差。

这使得在气动致动器内部维持对应于锁定构件的锁定位置的压力差(例如，第二腔室中的压力高于第一腔室中的压力)成为可能，并且同时，使得使旋转歧管的导管内部的压力平衡，例如将它们均设定为环境压力。

因此，在旋转接合部内部保持超压(从而锁定车轮)也成为可能，此时接合部旋转但在旋转期间在旋转歧管中无超压。这减小了旋转歧管密封件受到的应力，因为引起应力的压力差仅在歧管静止时存在。

这使得机器非常可靠，同时不会减弱气动系统密封件的稳健性和效率。

在一个实例实施例中，该止回阀为单向锁定阀。

止回阀具有入口和出口。止回阀在入口处的压力高于出口处的压力时打开并且在入口处的压力低于出口的压力时常闭。

优选地，止回阀还可被动致动，所以可通过特定的致动导管将其强制打开。换句话说，止回阀除了具有入口导管和出口导管之外还联接至致动导管。在这种情况下，为强制止回阀动作，需要调整致动导管中的压力。在另一个实例中，可以一受控方式(即，通过电信号强制性地)来驱动止回阀。

在一个实例实施例中，气动回路包括第二止回阀，该第二止回阀位于旋转歧管的第一导管的入口和低压的环境(诸如，例如外部环境)之间。

例如，如同第一止回阀，第二止回阀也为单向锁定阀。

在一个实例实施例中，第二止回阀也可强制性地致动以例如通过其自身致动导管打开所安装的导管。

在一个实例实施例中，第一止回阀的导管连接至旋转歧管的第一导管的出口，同时第二止回阀的致动导管连接(或可连接)至旋转歧管的第二导管的入口。

在一个实例实施例中，气动回路包括电动阀，该电动阀在旋转歧管的上游连接至回路导管的入口。因此，电动阀相对于轴的旋转为静止的。

电动阀工作时插置于高压源和旋转歧管的入口之间。

电动阀可被驱动成至少三种操作配置。

在第一操作配置，电动阀使旋转歧管的第一导管与低压环境流体连通并且使旋转歧管的第二导管与高压源流体连通。

在第二操作配置，电动阀使旋转歧管的第一导管与高压源流体连通并且使旋转歧管的第二导管与低压环境流体连通。

在第三操作配置，电动阀使旋转歧管的第一导管和第二导管与低压环境流体连通。

在一个实例实施例中，高压源位于电动阀的上游。

在一个实例实施例中，第二止回阀位于电动阀的上游。

在一个实例实施例中，气动回路包括溢流阀，该溢流阀连接至电动阀(在其上游)并且在电动阀处于第三操作配置时可操作地与旋转歧管的第一导管流体连通。

第一止回阀与轴一体旋转。

第一止回阀具有出口和入口，其中出口连接至气动致动器的第二腔室，入口选择性地和另选地在电动阀处于第一操作配置时连接至高压源并且在电动阀处于第二操作配置和第三操作配置时连接至低压环境。

第二止回阀相对于旋转轴静止。

第二止回阀具有入口和出口，其中入口连接至低压环境，出口选择性地和另选地在电动阀处于第一操作配置和第三操作配置时连接至旋转歧管的第一导管并且在电动阀处于第二操 作配置时连接至高压源。

本发明还提供了一种使用车轮维护机器在具有轮毂和轮胎的车轮上进行操作的方法。

这些操作为，例如，使车轮平衡(如果所述机器为车轮平衡机)，或者，如果其为轮胎更换机，将轮胎从轮毂移除或将轮胎装配至轮毂。

所述方法包括以下步骤：通过将轴的自由端插入轮毂的中心孔中直至轮毂与轴上的抵接元件抵接，来将轮安装于轴上；然后以将轮毂插置于锁定构件和抵接元件之间的方式将锁定构件耦合至轴，其中。

通过沿着轴纵向地移动接合元件以接合锁定构件和将抵着抵接元件锁定轮毂，车轮自动地锁定至轴。

接合元件的移动由气动致动器确定，该气动致动器与轴操作性地一体旋转并且连接至旋转歧管(即，连接至旋转歧管自身的旋转部分)，同时旋转歧管的静止部分与框架(或，更通常地，与相对于轴的旋转为静止的机器部分)一体。

旋转歧管的第一导管和第二导管的出口分别连接至气动致动器的第一腔室和第二腔室。第一导管和第二导管的入口可选择性地连接至高压源。

一旦车轮锁定到位，则轴和其上锁定的车轮开始旋转。

在对车轮的操作完成时，使轴停止旋转。

锁定车轮依次包括下述步骤。

在轴停止(静止)时，也就是说，在使轴开始旋转之前，使旋转歧管的第一导管和第二导管分别与低压环境和高压源流体连通，以形成气动致动器的第二腔室中相对于第一腔室的超压状态。这强制锁定构件进入锁定位置。

接下来，旋转歧管的第二导管连接至低压环境，并且通过定位于气动致动器的第二腔室和旋转歧管的第二导管的出口之间的第一止回阀将气动致动器的第二腔室保持在高压力下。

之后，使轴开始旋转。

在旋转停止时，还有一解锁步骤，包括下述步骤：

-将旋转歧管的第一导管连接至高压源；

-将旋转歧管的第二导管连接至低压环境；

-激活第一止回阀，使其打开(强制性地，在单向阀的情况下)。

优选地，锁定步骤和解锁步骤包括在至少第一操作配置、第二操作配置和第三操作配置之间移动电动阀，该电动阀操作性地插置于旋转歧管的入口和高压源(和低压环境)之间。

电动阀的第一操作配置对应于移动气动致动器以引起锁定(即，将锁定构件移动至锁定位置)。在第一操作配置，电动阀使旋转歧管的第一导管与低压环境流体连通并且使旋转歧管 的第二导管与高压源流体连通。

电动阀的第二操作配置对应于移动气动致动器以引起解锁(即，将锁定构件移动至解锁位置)。在第二操作配置下，电动阀使旋转歧管的第一导管与高压源流体连通并且使旋转歧管的第二导管与低压环境流体连通。

第三操作配置对应于这样的情况，其中旋转歧管的两个回路设定为相同压力，同时维持气动致动器内部的超压。在第三操作配置，电动阀使旋转歧管的第一导管和第二导管与低压环境流体连通。

本发明还提供了一种用于将车轮锁定在车轮维护机器的旋转轴上的锁定系统，所述车轮维护机器包括气动回路，所述气动回路配备有旋转歧管和气动致动器。

本发明还提供了一种用于将车轮锁定在车轮维护机器的旋转轴上的气动(或液压)回路。

附图说明

参考附图，根据以下对本发明的优选非限制性实例实施例的详细描述，本发明的这些和其它特征将变得更显而易见，其中：

图1示出了一种车轮维护机器，更具体地，一种平衡机；

图2示出了本发明的机器细节的透视图；

图3为图2中细节的侧视图；

图4示出了图2中细节的剖视图；

图5示出了图4中细节的放大部分；

图6示意性地示出了图1中机器的气动回路。

具体实施方式

参考附图，数字1标识了根据本发明的车轮维护机器。更具体地，所示实例的机器1为平衡机。

机器1包括旋转支撑单元2，用于支撑含有轮毂和轮胎的车轮。

机器1具有与旋转支撑单元2相连的框架3。

旋转支撑单元2具有旋转轴4，旋转轴4绕其纵向轴线A旋转。

在所示实例中，轴4的纵向轴线水平朝向，平行于放置机器1的底板的支撑表面。

附图中的数字31代表固定元件，所述固定元件与框架3成一体并且可旋转地耦合至轴4上(例如，通过基本已知类型的轴承，未示出)以旋转地支撑轴4。

在一个不同实施例(未示出)中，相对于例如轮胎更换机器，轴4(并且更普遍地，旋转支撑单元2)竖直朝向，垂直于放置机器1的底板的支撑表面。

轴4与驱动单元(未示出，例如由电动机组成)相连，该驱动单元设计为使轴4绕纵向轴线A旋转。

机器1(旋转支撑单元2)包括连接至所述轴以与之一体旋转并被设计为抵接由所述轴支撑的轮毂的抵接元件5。在所示实例中，抵接元件5为径向法兰。

机器1(旋转支撑单元2)还包括锁定构件6。锁定构件6被设计为可移除地耦合至轴4上并且被配置为沿着纵向轴线A相对于轴4滑动。

更具体地，锁定构件6可在锁定位置和解锁位置之间移动，该锁定构件6在锁定位置靠近抵接元件5以锁定轮毂(插置于抵接元件5和锁定构件6自身之间)，并且在解锁位置远离抵接元件5并且不会干扰轮毂。

在所示实例中，锁定构件6为轴套，该轴套优选地设有与轮毂的穿孔部分相互作用的锥形部分。

机器1(旋转支撑单元2)还包括与轴4可移动地连接以平行于纵向轴线A移动的接合元件7。接合元件7被配置为与锁定构件6耦合以朝向抵接元件5驱动锁定构件6纵向移动。

在所示实例中，接合元件7具有可沿着于轴4中形成的凹槽8滑动的齿部。该齿部还可径向移动以从轴4的外周边上突出来并与锁定构件6啮合。

机器1还包括用于移动接合元件7的致动器9。致动器9为气动致动器。

在所示实例中，致动器9与轴4相连并且构成旋转支撑单元2的一部分。

气动致动器9具有第一腔室10A和第二腔室10B。

气动致动器9与轴4整合到一起以一体旋转。

气动致动器9与接合元件6相连以使后者在锁定位置和解锁位置之间移动。在所示实例中，气动致动器9通过阀杆11与接合元件6相连。阀杆11位于轴4的腔室内部并可沿着纵向轴线A在其中滑动。

气动致动器9包括被配置为以流体密封的方式分隔开第一腔室10A与第二腔室10B的分隔部12。分隔部12与阀杆11相连。

机器1还包括流体(气体或流体)高压源13，例如压力下的空气。

机器1还包括被配置为将气动致动器9的第一腔室10A和第二腔室10B选择性地连接至高压源13的气动回路14。

气动回路14包括旋转歧管15。

旋转歧管15具有静止部分15A和旋转部分15B。

旋转歧管15在内部限定有至少一个第一导管16A和一个第二导管16B。

旋转歧管15的第一导管16A在静止部分15A中设有入口161A并且在旋转部分中具有 出口162A。

旋转歧管15的第二导管16B在静止部分15A中设有入口161B并且在旋转部分中具有出口162B。

第一导管16A的出口162A连接至气动致动器9的第一腔室10A。第二导管16B的出口162B连接至气动致动器9的第二腔室10B。

第一导管16A和第二导管16B的入口161A、161B与高压源13选择性地连接。

气动回路14包括(至少)第一止回阀17。止回阀17为一种被配置为在所安装导管的延展部中断流体连通的阀，从而在阀的上游形成导管延展部同时也在阀的下游形成导管延展部，其中上游延展部和下游延展部可具有不同压力。

止回阀17位于气动致动器9的第二腔室10B和旋转歧管15的第二导管16B的出口162B之间。止回阀17被配置为在气动回路14的至少一种操作配置下确定气动致动器9的第二腔室10B和旋转歧管15的第二导管16B之间的压力差。

在所示实例中，止回阀17为单向阀。更具体地，止回阀17具有入口171和出口172，并且在入口171处的压力高于出口172处的压力时打开，并且在入口处的压力低于出口处的压力(超出预定标定值一定量)时常闭。

在所示实例中，可例如通过致动导管173强制驱动止回阀17，即，打开(其为可控阀)。更具体地，在致动导管173处于高压力下时，强制打开止回阀17，即使入口171处的压力低于出口172处的压力。

在所示实例中，第一止回阀17的致动导管173与旋转歧管15的第一导管16A的出口162A相连。

在所示实例中，气动回路14包括位于旋转歧管15的第一导管16A的入口161A和低压环境19(例如，外部环境)之间的第二止回阀18。

在所示实例中，第二止回阀18为单向阀。更具体地，第二止回阀18具有入口181和出口182，并且在入口181处的压力高于出口182处的压力时打开，并且在入口处的压力低于出口的压力(超出预定标定值一定量)时常闭。

在所示实例中，可例如通过相应的(第二)致动导管183强制第二止回阀18动作，即，打开(其为可控阀)。更具体地，在致动导管183处于高压力下时，强制打开第二止回阀18，即使入口181处的压力低于出口182处的压力。

在所示实例中，第二止回阀18的致动导管183与旋转歧管15的第二导管16B的入口161B相连。

在所示实例中，气动回路包括电动阀20。电动阀20可操作地插置于高压源13和旋转歧 管15的入口161A、161B之间。

电动阀20可至少在第一操作配置、第二操作配置和第三操作配置之间移动。

电动阀20包括第一模块20A、第二模块20B和第三模块20C。所述电动阀可例如在电动致动器(例如，继电器)的作用下在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，其中在第一位置，第一模块20A与旋转歧管15的入口161A、16B对准并流体连通，此时电动阀20处于第一配置；在第二位置，第二模块20B与旋转歧管15的入口161A、161B对准并流体连通，此时电动阀20处于第二配置；在第三位置，第三模块20C与旋转歧管15的入口161A、161B对准并流体连通，此时电动阀20处于第三配置。

在第一操作配置下，电动阀20使旋转歧管15的第一导管16A与低压环境19流体连通并且使旋转歧管15的第二导管16B与高压源13流体连通。

在第二操作配置下，电动阀20使旋转歧管15的第一导管16A与高压源13流体连通并且使旋转歧管15的第二导管16B与低压环境19流体连通。

在第三操作配置下，电动阀20使旋转歧管15的第一导管16A和第二导管16B与低压环境19流体连通。

在所示实例中，气动回路14包括溢流阀21。溢流阀21与旋转歧管15的第一导管16A相连。在所示实例中，溢流阀21与电动阀20相连并在电动阀20处于第三操作配置下时可操作地与旋转歧管15的第一导管16A流体连通。

第一止回阀17与轴4一体旋转。优选地，第一止回阀17具有出口172和入口171，其中出口172与气动致动器10的第二腔室10B相连，入口171选择性地和交替地：

-在电动阀20处于第一操作配置下时与高压源13相连；

-在电动阀20处于第二操作配置和第三操作配置下时与低压环境19相连。

第二止回阀18相对于旋转轴4是静止的。第二止回阀18的入口181与低压环境19相连；出口182选择性地和交替地：

-在电动阀20处于第一操作配置和第三操作配置下时与旋转歧管15的第一导管16A相连；

-在电动阀20处于第二操作配置下时从断开与旋转歧管15的连接。

本发明还提供了一种用于使用车轮维护机器1，尤其是平衡机(或轮胎更换机)的方法。车轮维护机器1实现了在车轮上进行操作。

该方法包括下述步骤：

-将轮毂联接至轴4(在轴停止时，即，静止)；

-将锁定构件6耦合至轴4上，其中轮毂插置于锁定构件6和抵接元件5之间，抵接元 件5与轴4是一体的并被设计为抵接轮毂；

-将车轮自动地锁定至轴4。

通过沿着轴4纵向移动接合元件7，将车轮锁定至轴4；因此接合元件7与锁定构件6啮合并朝向抵接元件5驱动锁定构件6，通过此种方式将车轮抵着抵接元件5锁定。

接合元件7的移动由气动致动器9确定，气动致动器9与轴4成一体并与旋转歧管15相连。

该方法还包括下述步骤：

-使轴和锁定至所述轴上的车轮旋转；

-在车轮上进行操作；

-停止轴的旋转。

在车轮维护操作期间，车轮保持锁定至轴4，并且根据本发明，在轴4静止时，旋转歧管15的第一导管16A和第二导管16B分别与低压环境19和高压源13流体连通，以在气动致动器9的第二腔室10B中形成相对于第一腔室10A的超压状态。这致使车轮锁定至轴4。

接下来，旋转歧管15的第二导管16B与低压环境19相连，并且例如通过位于气动致动器9的第二腔室10B和旋转歧管15的第二导管16B的出口162B之间的第一止回阀17，在气动致动器9的第二腔室10B中维持高压力。之后，开始旋转轴。在轴4的旋转期间维持该状态。

在一个示例性实施例中，该方法包括以下步骤：通过将旋转歧管15的第一导管16A连接至高压源13，将旋转歧管15的第二导管16B连接至低压环境19，以及强制止回阀17动作打开，将车轮从轴4上解锁；。

在一个示例性实施例中，该方法包括在至少第一操作配置、第二操作配置和第三操作配置之间移动电动阀20，电动阀20可操作地插置于旋转歧管15的入口161A、161B和高压源13(和低压环境19)之间。