專利名稱：用于測(cè)量不平衡產(chǎn)生的力的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量特別是車輛車輪(輪輞/輪胎組件)的轉(zhuǎn)子的不平衡產(chǎn)生的力的裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于這種測(cè)量轉(zhuǎn)子的不平衡產(chǎn)生的力的裝置，從US4449407得知的是安裝在兩個(gè)軸承單元內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量軸，軸承單元彼此布置在一軸向距離處，并且經(jīng)由與中空軸承殼體相對(duì)的力傳感器支承。這種測(cè)量軸的安裝裝置通過(guò)固定框架承載。在從EP0133229A1已知的用于平衡機(jī)動(dòng)車輛車輪的裝置中，測(cè)量軸在具有力傳輸裝置的安裝裝置內(nèi)支承在固定框架上。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，同樣布置有力換能器的兩個(gè)安裝平面設(shè)置用于測(cè)量軸的安裝。在已知裝置中，在測(cè)量點(diǎn)處設(shè)置在安裝平面內(nèi)的力傳感器提供與轉(zhuǎn)子的不平衡造成的離心力成比例的傳感器信號(hào)。通過(guò)用于車輪平衡機(jī)器的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，浮動(dòng)安裝裝置通常用于測(cè)量軸和夾緊在測(cè)量軸上的轉(zhuǎn)子?；陟o態(tài)的力杠桿原理，在轉(zhuǎn)子的兩個(gè)補(bǔ)償平面上進(jìn)行平移，以便對(duì)不平衡進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡。已知裝置公開(kāi)了多種結(jié)構(gòu)和校正方法，其目的在于通過(guò)傳感器在兩個(gè)安裝平面內(nèi)進(jìn)行的力測(cè)量是彼此獨(dú)立的(平面分離)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種開(kāi)始段落提到類型的裝置，其中由于力的動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的平面分離。根據(jù)本發(fā)明，該問(wèn)題通過(guò)權(quán)利要求I的特征來(lái)解決。從屬權(quán)利要求包括本發(fā)明的
有利變型。本發(fā)明提供一種用于測(cè)量轉(zhuǎn)子的不平衡產(chǎn)生的力的裝置，特別是輪胎維護(hù)機(jī)器， 例如適用于平衡車輛車輪的車輪平衡器和/或輪胎更換機(jī)器。該裝置包括固定框架和優(yōu)選為管的形式的第一軸承，其中測(cè)量軸圍繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)安裝。測(cè)量軸接近或位于設(shè)計(jì)成附接例如車輛車輪的轉(zhuǎn)子的安裝裝置的自由端。 轉(zhuǎn)子被構(gòu)造成在一個(gè)補(bǔ)償平面內(nèi)平衡(靜態(tài)平衡)或兩個(gè)補(bǔ)償平面內(nèi)平衡(動(dòng)態(tài)平衡)。具有剛性結(jié)構(gòu)的第二軸承圍繞與該軸線相交(優(yōu)選為垂直)的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)地支承第一軸承，并支承在固定框架上。第一力傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)子的不平衡產(chǎn)生的且圍繞樞轉(zhuǎn)軸線作用在測(cè)量軸上的力。第二力傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)子的不平衡產(chǎn)生的且在與該軸線相交的方向上(例如優(yōu)選地垂直于樞轉(zhuǎn)軸線的方向)作用在軸和第二軸承上的力。通過(guò)彈簧裝置，特別是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧，實(shí)現(xiàn)第一軸承和第二軸承之間的樞轉(zhuǎn)位移。通過(guò)優(yōu)選地構(gòu)造成板簧的彈簧裝置，實(shí)現(xiàn)第二軸承和固定框架之間的位移。所使用的彈簧裝置允許當(dāng)前可用的載荷單元或力換能器測(cè)量力所需的例如在μm位移范圍內(nèi)的位移。這種載荷單元或力換能器可包括作為力感測(cè)元件的壓電晶體或霍爾元件。為了形成第二軸承圍繞其樞轉(zhuǎn)地支承的樞轉(zhuǎn)軸線，優(yōu)選地設(shè)置兩個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧，其中該軸線在兩個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧之間的中部延伸。優(yōu)選地，第一力傳感器被放置(特別是張緊)在第一軸承和第二軸承之間，并且第二力傳感器放置(特別是張緊)在第二軸承和固定框架之間。第一力傳感器和第二力傳感器的測(cè)量方向優(yōu)選地在經(jīng)過(guò)該軸線的一個(gè)公共平面內(nèi)延伸。第一力傳感器的測(cè)量方向可以相對(duì)于垂直于該軸線的方向以特定角度傾斜?？梢源_定該傾斜角度的范圍在80° -100°，優(yōu)選在85° -95°。甚至更優(yōu)選地，該傾斜角度是 90°，在這種情況下，第一力傳感器的測(cè)量方向平行于該軸線延伸。第二力傳感器的測(cè)量方向可以相對(duì)于該軸線以特定角度傾斜，其中第一力傳感器的測(cè)量方向大致平行于該軸線?？梢源_定第二力傳感器的測(cè)量方向相對(duì)于該軸線的傾斜角度的范圍在60° -120°，例如是65° -115°，特別是70° -110°。在優(yōu)選實(shí)施方式中，該傾斜角度是75°或105°。


結(jié)合附圖給出的優(yōu)選實(shí)施方式，更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，附圖中圖I是測(cè)量裝置的一側(cè)的透視圖；圖2是測(cè)量裝置的另一側(cè)的透視圖；圖3是測(cè)量裝置的一側(cè)的側(cè)立視圖；圖4是沿著圖3的截線A-A的剖視圖；圖5是測(cè)量裝置的另一側(cè)的側(cè)立視圖；圖6是測(cè)量裝置的平面圖；圖7是沿著圖6的截線B-B的剖視圖；以及圖8是表示測(cè)量裝置的部件的分解視圖。
具體實(shí)施例方式附圖所示的實(shí)施方式是用于測(cè)量力(特別是離心力)的測(cè)量裝置，所述力通過(guò)轉(zhuǎn)子9的不平衡產(chǎn)生，如圖6示意所示。轉(zhuǎn)子9可以具有包括輪輞/輪胎組件的車輛車輪的構(gòu)造。轉(zhuǎn)子9能夠在一個(gè)補(bǔ)償平面內(nèi)平衡(靜態(tài)平衡)或在兩個(gè)補(bǔ)償平面10、11內(nèi)平衡(動(dòng)態(tài)平衡)。測(cè)量裝置可以安裝在可以是能夠平衡車輛車輪的車輪平衡器的殼體的固定框架7 內(nèi)。附圖顯示了固定框架7的多個(gè)部件或者剛性連接到固定框架7的多個(gè)部件。這些部件具有附圖標(biāo)記“7”。測(cè)量裝置包括管形式的第一軸承2，其中測(cè)量軸I圍繞其軸線8轉(zhuǎn)動(dòng)安裝。為此， 測(cè)量軸I在管狀第一軸承2內(nèi)通過(guò)滾子軸承19支承。測(cè)量軸I在其自由端的區(qū)域內(nèi)具有安裝裝置15，安裝裝置15可以按已知方式設(shè)計(jì)成附接轉(zhuǎn)子9 (特別是車輛車輪)。用于測(cè)量軸I的第二軸承3具有剛性框架結(jié)構(gòu)，并且圍繞樞轉(zhuǎn)軸線12樞轉(zhuǎn)支承第一軸承2(圖4、7、8)。樞轉(zhuǎn)軸線12通過(guò)包括兩個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧13的彈簧裝置形成。扭轉(zhuǎn)彈簧 13形成在剛性連接到第一軸承2和第二軸承3的安裝螺栓20上。安裝螺栓20從管狀第一軸承2的表面徑向延伸。安裝螺栓20的一端(內(nèi)端)連接到第一軸承2，并且安裝螺栓20的另一端(外端)連接到第二軸承3。扭轉(zhuǎn)彈簧13通過(guò)安裝螺栓20的在安裝螺栓20的內(nèi)端和外端之間的減小直徑形成。扭轉(zhuǎn)彈簧13相對(duì)于測(cè)量軸I配置，使得軸線8在扭轉(zhuǎn)彈簧13和與軸線8以垂直角度相交的樞轉(zhuǎn)軸線12之間的中部延伸。第二軸承3支承在固定框架7上，使得測(cè)量軸I (特別是第二軸承)和固定框架7之間的カ的測(cè)量可以進(jìn)行。為此，測(cè)量軸I的第二軸承3優(yōu)選地通過(guò)具有板簧14的構(gòu)造的彈簧裝置支承。板簧14放置在軸I的兩側(cè)，并彼此平行延伸，而且相對(duì)于軸線8垂直。軸I的兩側(cè)上的板簧離開(kāi)軸線8相同距離。板簧14的兩端例如通過(guò)螺紋連接件剛性地連接到第二軸承3的框架結(jié)構(gòu)。板簧14例如通過(guò)螺紋連接件在延伸部的中部剛性地連接到固定框架7或固定框架的相應(yīng)部件。彈簧裝置13和14的具體配置使得測(cè)量軸I可以在兩個(gè)自由度上進(jìn)行位移，即圍繞樞轉(zhuǎn)軸線12的旋轉(zhuǎn)，以及相對(duì)于固定框架7的平移運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)位移方向在經(jīng)過(guò)軸線8的ー個(gè)平面內(nèi)延伸。
測(cè)量軸I的轉(zhuǎn)動(dòng)和平移位移通過(guò)カ傳感器測(cè)量，力傳感器的測(cè)量方向在測(cè)量軸I的位移延伸方向所在的ー個(gè)平面內(nèi)。第一力傳感器4測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子9的不平衡產(chǎn)生且圍繞樞轉(zhuǎn)軸線12作用的力。第二力傳感器5測(cè)量通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子9的不平衡產(chǎn)生且在與軸線8相交的方向上作用在軸I和第二軸承3上的力。第一力傳感器4定位并張緊在第一軸承2和第二軸承3之間(圖4)。力傳感器4的測(cè)量方向相對(duì)于垂直于軸線8的方向以特定角度β傾斜，其中確定角度β的范圍在80° -100°，優(yōu)選為85° -95°。在所示實(shí)施方式中，確定角度β為大約90°，即在所示實(shí)施方式中，第一力傳感器4的測(cè)量方向平行于軸線8延伸。軸I的轉(zhuǎn)動(dòng)位移通過(guò)剛性固定到管狀第一軸承2的桿21傳輸。軸I的轉(zhuǎn)動(dòng)位移經(jīng)由定位在管狀第一軸承2的端部處的滾子軸承19(圖4、7)傳輸?shù)降谝惠S承2，并經(jīng)由桿21傳輸?shù)搅鞲衅?的一端。為了傳輸運(yùn)動(dòng)，桿21圍繞樞轉(zhuǎn)軸線12轉(zhuǎn)動(dòng)。桿21沿著力傳感器4、5的測(cè)量方向所處的ー個(gè)平面延伸并且相對(duì)于軸線8垂直延伸。力傳感器4的另一端通過(guò)與第二軸承3螺紋連接的支承板22剛性支承在第二軸承3上。第二力傳感器5在其一端以カ傳輸方式連接到第二軸承3的中間側(cè)部23。中間側(cè)部23在第二軸承3的相同側(cè)平行于板簧14延伸。力傳感器5的另一端支承在優(yōu)選通過(guò)螺紋連接件與固定框架7或固定框架的相應(yīng)部件剛性連接的支承支架24上。第二カ傳感器5的測(cè)量方向相對(duì)于軸線8以特定角度α傾斜(圖6)?？梢源_定角度α的范圍在60° -120°，例如65° -115°，特別是70° -110°。在所示實(shí)施方式中，確定角度α為大約 75。。支承構(gòu)件16剛性地連接到管狀第一軸承2。支承構(gòu)件16支承特別是電動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)17以及特別是帶式傳輸裝置的傳輸裝置18，該傳輸裝置將馬達(dá)轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)綔y(cè)量軸1，以便在測(cè)量過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子9。相對(duì)于軸線與軸線8重合的轉(zhuǎn)子9以特定轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量的力與測(cè)量裝置的已知尺寸參數(shù)(特別是補(bǔ)償平面10、11離開(kāi)樞轉(zhuǎn)軸線12的距離)一起使用，以便計(jì)算要在轉(zhuǎn)子9的一個(gè)或兩個(gè)補(bǔ)償平面10、11 (圖6)內(nèi)施加的平衡質(zhì)量。測(cè)量裝置的所有部件可以安裝和連接成形成預(yù)先安裝的測(cè)量單元，該測(cè)量単元在第二軸承3的框架結(jié)構(gòu)的兩側(cè)剛性地連接到固定框架7，優(yōu)選地通過(guò)如上所述的螺紋連接件。部件列表I測(cè)量軸2第一軸承3第二軸承4第一力傳感器5第二力傳感器 6驅(qū)動(dòng)裝置7固定框架8 軸線9轉(zhuǎn)子(輪輞/輪胎組件)10、11補(bǔ)償平面12樞轉(zhuǎn)軸線13彈簧裝置(扭轉(zhuǎn)彈簧)14彈簧裝置(板簧)15安裝裝置16支承構(gòu)件17馬達(dá)(電動(dòng)馬達(dá))18傳輸裝置19滾子軸承20安裝螺栓21 桿22支承板23中間側(cè)部24支承支架
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量轉(zhuǎn)子的不平衡產(chǎn)生的力的裝置，所述裝置包括 固定框架⑵; 第一軸承⑵； 測(cè)量軸(I)，所述測(cè)量軸(I)以能圍繞其軸線(8)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝在所述第一軸承(2)內(nèi)； 安裝裝置(15)，所述安裝裝置(15)設(shè)置在所述測(cè)量軸(I)上，并設(shè)計(jì)成附接所述轉(zhuǎn)子(9)，其中所述轉(zhuǎn)子(9)被設(shè)計(jì)成在至少一個(gè)補(bǔ)償平面(10，11)內(nèi)平衡； 第二軸承(3)，所述第二軸承(3)圍繞與所述軸線(8)相交的樞轉(zhuǎn)軸線(12)樞轉(zhuǎn)地支承所述第一軸承(2)，并支承在所述固定框架(7)上； 第一力傳感器(4)，所述第一力傳感器(4)用于測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子(9)的不平衡產(chǎn)生且圍繞所述樞轉(zhuǎn)軸線(12)作用在所述測(cè)量軸(I)上的力；以及 第二力傳感器(5)，所述第二力傳感器(5)用于測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子(9)的不平衡產(chǎn)生且在與所述軸線(8)相交的方向上作用在所述測(cè)量軸(I)和所述第二軸承(3)上的力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，彈簧裝置(13)設(shè)置在所述第一軸承(2)和所述第二軸承(3)之間，以允許所述第一軸承(2)和所述第二軸承(3)之間的樞轉(zhuǎn)位移，使得所第一力傳感器(4)進(jìn)行力的測(cè)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其中，彈簧裝置(14)設(shè)置在所述第二軸承(3)和所述固定框架(7)之間，以允許所述第二軸承(3)和所述固定框架(7)之間的位移，使得所述第二力傳感器(5)進(jìn)行力的測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述彈簧裝置(13)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述彈簧裝置(14)具有板簧的構(gòu)造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第一力傳感器(4)和第二力傳感器(5)的測(cè)量方向在經(jīng)過(guò)所述軸線(8)的一個(gè)平面內(nèi)延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第二力傳感器(5)的測(cè)量方向相對(duì)于所述軸線⑶以特定角度(a)傾斜，其中確定所述角度(a)的范圍在60° -120°或65。 -115。或 70。 -110。。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述角度(a)等于大約75°或大約105°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第一力傳感器(4)的測(cè)量方向相對(duì)于垂直于所述軸線(8)的方向以特定角度(￠)傾斜，其中確定所述角度(￠)的范圍在80。-100。或 85° -95。。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述角度(￠)等于大約90°。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述樞轉(zhuǎn)軸線(12)與所述軸線(8)垂直地相交。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第二力傳感器(5)測(cè)量通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子(9)的不平衡產(chǎn)生且在垂直于所述樞轉(zhuǎn)軸線(12)的方向上作用在所述測(cè)量軸(I)和所述第二軸承(3)上的力。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的裝置，其中，支承馬達(dá)(17)的支承構(gòu)件(16)和將所述馬達(dá)(17)的轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)剿鰷y(cè)量軸(I)的傳輸裝置(18)剛性地連接到所述第一軸承⑵。
14.根據(jù)權(quán)利要求3、5-7任一項(xiàng)所述的裝置，其中，被設(shè)計(jì)成板簧的所述彈簧裝置(14)垂直于所述軸線(8)以平行方式延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述板簧相對(duì)于所述軸線(8)定位在兩側(cè)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求3、5-15任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述板簧(14)在包括所述軸線(8)的平面內(nèi)剛性地連接到所述固定框架(7)。
17.根據(jù)權(quán)利要求3、5-16任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述板簧(14)在其延伸部的中部剛性地連接到所述固定框架(7)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第一軸承(2)具有管的形式。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第一力傳感器(4)放置在所述第一軸承(2)和所述第二軸承(3)之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第二軸承(3)被樞轉(zhuǎn)支承所圍繞著的所述樞轉(zhuǎn)軸線(12)通過(guò)兩個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧(13，13)形成，其中所述軸線(8)在所述兩個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧(13，13)之間的中部延伸。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-20任一項(xiàng)所述的裝置在輪胎維護(hù)機(jī)器中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的力的裝置，所述裝置包括固定框架；第一軸承；圍繞其軸線在第一軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝的測(cè)量軸；設(shè)置在測(cè)量軸上并設(shè)計(jì)用于附接轉(zhuǎn)子的安裝裝置，其中轉(zhuǎn)子被設(shè)計(jì)成在至少一個(gè)補(bǔ)償平面內(nèi)平衡；圍繞與軸線相交的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)地支承第一軸承并支承在固定框架上的第二軸承；用于測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子的不平衡產(chǎn)生的且圍繞樞轉(zhuǎn)軸線作用的力的第一力傳感器；以及用于測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子的不平衡產(chǎn)生的且在與軸線相交的方向上作用在測(cè)量軸和第二軸承上的力的第二力傳感器。
文檔編號(hào)G01L5/00GK102706496SQ20121008445
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者P·索特朱 申請(qǐng)人:施耐寶儀器股份有限公司