(57)【要約】      （修正有）【課題】タイヤの回転に対して水平面内の力を検出する改良されたタイヤバランサを提供する。【解決手段】ダイナミックバランサは、外側ハウジングと、外側ハウジングに回転可能に取り付けられたスピンドルアセンブリと、を備えている。フレームレスのモータアセンブリが、スピンドルアセンブリの選択された構成要素に接続されている。チャックアセンブリが、それらの間にタイヤを捕捉するために係止部材を受容する。チャックアセンブリと係止部材とは、スピンドルアセンブリ内に捕捉され、フレームレスのモータアセンブリによって回転される。係止部材をチャックアセンブリに対して捕捉及び解放することを支援するために、バネ付勢戻りシリンダが、ダイナミックバランサと共に利用され得る。調整可能なエンコーダアセンブリが、タイヤ及び／またはスピンドルアセンブリの回転位置を監視するために、モータアセンブリに関連付けられ得る。【選択図】図１
2020076741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側ハウジングと、
前記外側ハウジングに回転可能に取り付けられたスピンドルアセンブリと、
前記スピンドルアセンブリの選択された構成要素に接続されたフレームレスのモータアセンブリと、
それらの間にタイヤを捕捉するために係止部材を受容するチャックアセンブリと、
を備え、
前記チャックアセンブリと前記係止部材とは、前記スピンドルアセンブリ内に捕捉され、前記フレームレスのモータアセンブリによって回転される
ことを特徴とするダイナミックバランサ。
【請求項２】
前記フレームレスのモータアセンブリを通って延在するスピンドルシャフト
を更に備え、
前記スピンドルシャフトの一端は、前記係止部材を前記スピンドルアセンブリ内に係合及び係合解除するべく、前記チャックアセンブリを軸方向に移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のダイナミックバランサ。
【請求項３】
前記フレームレスのモータアセンブリは、
前記外側ハウジングに結合されたステータと、
前記ステータ内に回転可能に受容されたロータと、
を有しており、
当該バランサは、エンコーダアセンブリを更に備えており、
前記エンコーダアセンブリは、
前記ロータに接続されたエンコーダリングと、
前記エンコーダリングと前記ステータの回転位置を検出するべく固定位置に保持された読み取りヘッドと、
を有している
ことを特徴とする請求項２に記載のダイナミックバランサ。
【請求項４】
前記エンコーダアセンブリは、前記エンコーダリングに関して前記読み取りヘッドを選択的に位置決めするための調整機構を更に有する
ことを特徴とする請求項３に記載のダイナミックバランサ。
【請求項５】
前記フレームレスのモータアセンブリは、
前記外側ハウジングに結合されたステータと、
前記ステータ内に回転可能に受容されたロータと、
を有しており、
前記スピンドルシャフトは、前記ロータを通って延在しており、
前記スピンドルシャフトは、径方向に延在するエンドキャップを有しており、
当該バランサは、前記ロータに関連付けられたバネ付勢戻りシリンダを更に備えており、
前記バネ付勢戻りシリンダは、
前記スピンドルシャフトを受容するシャフト開口を有し、棚面と、バネ面と、キャップ面と、を有する主シリンダと、
前記主シリンダに結合され、前記棚面に面する内部径方向棚と、前記バネ面に面する内側バネ棚と、を有する外側シリンダと、
前記内側バネ棚と前記バネ面との間に配置されたシリンダバネと、
を有しており、
前記シリンダバネの圧縮が、前記キャップ面の前記径方向に延在するエンドキャップとの係合をもたらし、前記スピンドルシャフトを軸方向に移動させ、前記チャックアセンブリを前記スピンドルシャフトから係合解除させる
ことを特徴とする請求項２に記載のダイナミックバランサ。
【請求項６】
前記フレームレスのモータアセンブリは、
前記外側ハウジングに結合されたステータと、
前記ステータ内に回転可能に受容されたロータと、
を有しており、
前記スピンドルアセンブリは、
それを貫いて延在する本体開口を有する主スピンドル本体を有する主スピンドルと、
前記主スピンドル本体と前記外側ハウジングとの間に配置された少なくとも１つの軸受と、
前記本体開口内に受容されて前記チャックアセンブリに接続され、前記係止部材を受容するスリーブ開口と、前記スピンドルシャフトに接続されたシャフトシートと、を有する内側スリーブと、
前記シャフトシートと前記ロータとの間に介在される係止装置バネと、
を有しており、
前記主スピンドル本体の一端は、前記チャックアセンブリの下方リムに接続されており、
前記主スピンドル本体の他端は、前記ロータに接続されている
ことを特徴とする請求項２に記載のダイナミックバランサ。
【請求項７】
そこから前記係止部材が軸方向に延びる上方リム
を更に備え、
前記係止部材は、複数のシャフト歯を有する係止シャフトを有しており、
前記チャックアセンブリは、下方リムを有しており、
前記下方リムは、それを通るシャフト開口を有する内側フランジと、複数の顎歯を有する楔状顎部と、を有しており、
前記シャフト開口は、前記係止シャフトを受容し、
前記顎歯は、前記シャフト歯と係合して、前記スピンドルアセンブリと共に回転するように前記係止シャフトを所定位置に保持する
ことを特徴とする請求項１に記載のダイナミックバランサ。
【請求項８】
前記係止部材に作動可能に結合され、前記チャックアセンブリの内外に選択的に前記係止部材を昇降させ、捕捉時の前記タイヤを選択的に膨張及び収縮させるドライブレーキエア機構
を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のダイナミックバランサ。
【請求項９】
前記ドライブレーキエア機構は、それらの回転中、前記係止部材及び前記スピンドルアセンブリから結合解除される
ことを特徴とする請求項８に記載のダイナミックバランサ。
【請求項１０】
当該ダイナミックバランサによって受容されるタイヤを膨張させるためのエア供給孔を有する係止シャフトを備えたダイナミックバランサと共に使用するように構成されたドライブレーキエア機構であって、
前記エア供給孔内に受容されるようになっている結合適合部と、
一端にエア結合部を有するマニホルドを保持するシステムハウジングと、
前記エア結合部を前記結合適合部との係合の内外に選択的に移動させるべく前記マニホルドに結合されたリニアアクチュエータと、
を備え、
前記エア結合部は、前記結合適合部に選択的に接続され、
前記エア結合部と前記結合適合部との両方が、互いから係合解除される時にシールされ、互いに結合される時に解放される
ことを特徴とするドライブレーキエア機構。
【請求項１１】
前記係止シャフトに選択的に係合するように前記マニホルドに結合されたフランジ
を更に備え、
前記リニアアクチュエータは、前記係止シャフトを前記バランサから撤退させるべく、前記マニホルド及び前記フランジを上昇させ、
前記リニアアクチュエータは、前記フランジが前記ダイナミックバランサによる前記係止シャフトの回転中に非接触関係となるように、前記マニホルドを下降させる
ことを特徴とする請求項１０に記載のドライブレーキエア機構。
【請求項１２】
係止シャフトと係合可能なチャックアセンブリであって、
前記係止シャフトを受容するためのシャフト開口と、少なくとも１つの歯キャビティと、を有する下方リムと、
前記少なくとも１つの歯キャビティの対応する１つの中で径方向に移動可能な少なくとも１つの楔状顎部であって、一側において前記シャフト開口内に受容された時の前記係止シャフトと係合可能な顎歯を有する楔状顎部と、
前記少なくとも１つの楔状顎部の反対側と摺動的に係合可能な少なくとも１つの楔状スリーブと、
を備え、
前記少なくとも１つの楔状スリーブの軸方向移動は、前記少なくとも１つの楔状顎部を、前記係止シャフトとの係合の内外に移動させる
ことを特徴とするチャックアセンブリ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの楔状スリーブは、前記少なくとも１つの楔状顎部を前記係止シャフトと強制的に係合させて、当該係止シャフトを回転させる
ことを特徴とする請求項１２に記載のチャックアセンブリ。
【請求項１４】
回転可能なスピンドルアセンブリを通って軸方向に延在するスピンドルシャフトを備えたダイナミックバランサと共に使用するように構成されたバネ付勢戻りシリンダであって、
前記スピンドルシャフトを受容するシャフト開口と、外部径方向棚と、を有する主シリンダと、
前記主シリンダを取り囲み、内側バネ棚を有する外側シリンダと、
を有しており、
前記内側バネ棚は、前記外部径方向棚に面しており、それらの間に円筒状バネを受容する環状のバネキャビティを形成しており、
前記主シリンダは、前記スピンドルシャフトを軸方向に移動させるべく軸方向に可動に構成されている
ことを特徴とするバネ付勢戻りシリンダ。
【請求項１５】
前記外側シリンダは、前記外部径方向棚をデフォルト位置から前記内側バネ棚に向けて移動させ前記主シリンダが前記スピンドルシャフトを解放位置にまで移動させるべく、圧縮空気を受容するように構成されたポートを有している
ことを特徴とする請求項１４に記載のバネ付勢戻りシリンダ。
【請求項１６】
前記圧縮空気の解放は、前記円筒状バネが前記主シリンダを前記解放位置から前記デフォルト位置まで移動させることを許容する
ことを特徴とする請求項１５に記載のバネ付勢戻りシリンダ。
【請求項１７】
ステータが固定され、当該ステータの内部に回転可能に受容されたロータを有するモータハウジングを有するモータアセンブリと、
前記モータハウジングに固定され、プレートノッチを有する取り付けプレートと、
前記ロータに結合され当該ロータと共に回転するエンコーダリングと、
前記プレートノッチ内に維持され、前記エンコーダリングに対して可動な読み取りヘッドを保持する調整機構と、
を備えたことを特徴とするエンコーダアセンブリ。
【請求項１８】
前記プレートノッチ内に受容された調整バーと、
前記取り付けプレートに取り外し可能に固定された係止バーと、
を備え、
前記調整バーの一端は、前記読み取りヘッドを保持しており、
前記調整バーの反対端は、調整ノブに結合されており、
前記調整ノブの回転が、前記エンコーダリングに対して前記読み取りヘッドを位置調整し
前記係止バーの前記取り付けプレートへの固定が、前記調整バーを固定位置に保持する
ことを特徴とする請求項１７に記載のエンコーダアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１８年９月１４日に出願された米国特許仮出願第６２／７３１，２３８号に対する優先権を主張する。当該出願は、当該参照によって、本明細書に組み込まれる（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ  ｂｙ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、ダイナミックバランサに関する。特に、本発明は、当該バランサによって回転されるタイヤのバランス状態を判定する際に、フレームレスのモータ駆動部を用いるダイナミックバランサに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、製造されたタイヤは、公衆への販売のために市場に流通される前に、一定の検査にかけられる。このような検査は、タイヤを高速回転させてタイヤのバランスを測定することを含む。タイヤのバランスの測定に用いられる機械装置は、タイヤを所定位置に固定し、膨らませ、その後、当該タイヤを高速で回転させながら当該タイヤの回転中の力を検出する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の装置は、典型的には、タイヤの回転に対して軸方向の力を検出するロードセルを用いている。前述の目的には有効であるが、更に高精度のバランスの状態の判定値を得ることが可能であると考えられている。例えば、従来のダイナミックバランサの共通の問題は、バランス状態を判定するためにタイヤを回転するために用いられる機構からもたらされる。ほとんど全てのバランサが、タイヤを回転するスピンドルアセンブリに結合されたベルトを回転する側方取り付けモータを利用している。側方取り付け駆動モータは、有効ではあるが、スピンドルアセンブリに径方向の力を導入して、それは、タイヤのバランス状態を判定するセンサに不利に影響しないように補償されなければならない。この補償は、平衡化力の適用によって、あるいは、付加された力を判定するためのセンサを用いると共に測定された力を調整するコンピュータ処理を用いて、あるいは、それら両方の組合せによって、なされ得る。幾つかのダイナミックバランサは、駆動モータハウジング及びアーマチュアを採用することによって、側方取り付けモータの使用を回避している。しかしながら、そのような形態は、依然として対向する懸架スプリングを採用し、それが最小使用後にアンバランスとなってスピンドルアセンブリに力を導入し、それは補償されなければならず、それらの各々がロードセル測定における歪みに帰結する。
【０００５】
従来のダイナミックバランサの別の欠点は、タイヤが回転前に機械装置に固定される態様である。従来のチャック係止機構は、所定位置にタイヤを保持するために、外側スリーブと内側スリーブとの間にボールベアリングを採用している。残念ながら、当該ベアリングは、容易に整列状態から外れてしまい、スリーブがお互いに係合しないことがある。
【０００６】
従って、当該技術分野において、タイヤの回転に対して水平面内の力を検出する改良されたタイヤバランサのニーズがある。また、有意な態様で検出された力を収集、処理して、タイヤのアンバランス状態の位置及び量を適切に特定するというニーズもある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記に照らして、本発明の第１の態様は、フレームレスのモータ駆動部を有するダイナミックバランサを提供することである。
【０００８】
本発明の別の態様は、
外側ハウジングと、
前記外側ハウジングに回転可能に取り付けられたスピンドルアセンブリと、
前記スピンドルアセンブリの選択された構成要素に接続されたフレームレスのモータアセンブリと、
それらの間にタイヤを捕捉するために係止部材を受容するチャックアセンブリと、
を備え、
前記チャックアセンブリと前記係止部材とは、前記スピンドルアセンブリ内に捕捉され、前記フレームレスのモータアセンブリによって回転される
ことを特徴とするダイナミックバランサ、を提供することである。
【０００９】
本発明の更に別の態様は、
当該ダイナミックバランサによって受容されるタイヤを膨張させるためのエア供給孔を有する係止シャフトを備えたダイナミックバランサと共に使用するように構成されたドライブレーキエア機構であって、
前記エア供給孔内に受容されるようになっている結合適合部と、
一端にエア結合部を有するマニホルドを保持するシステムハウジングと、
前記エア結合部を前記結合適合部との係合の内外に選択的に移動させるべく前記マニホルドに結合されたリニアアクチュエータと、
を備え、
前記エア結合部は、前記結合適合部に選択的に接続され、
前記エア結合部と前記結合適合部との両方が、互いから係合解除される時にシールされ、互いに結合される時に解放される
ことを特徴とするドライブレーキエア機構、を提供することである。
【００１０】
本発明の更に別の態様は、
係止シャフトと係合可能なチャックアセンブリであって、
前記係止シャフトを受容するためのシャフト開口と、少なくとも１つの歯キャビティと、を有する下方リムと、
前記少なくとも１つの歯キャビティの対応する１つの中で径方向に移動可能な少なくとも１つの楔状顎部であって、一側において前記シャフト開口内に受容された時の前記係止シャフトと係合可能な顎歯を有する楔状顎部と、
前記少なくとも１つの楔状顎部の反対側と摺動的に係合可能な少なくとも１つの楔状スリーブと、
を備え、
前記少なくとも１つの楔状スリーブの軸方向移動は、前記少なくとも１つの楔状顎部を、前記係止シャフトとの係合の内外に移動させる
ことを特徴とするチャックアセンブリ、を提供することである。
【００１１】
本発明の更に別の態様は、
回転可能なスピンドルアセンブリを通って軸方向に延在するスピンドルシャフトを備えたダイナミックバランサと共に使用するように構成されたバネ付勢戻りシリンダであって、
前記スピンドルシャフトを受容するシャフト開口と、外部径方向棚と、を有する主シリンダと、
前記主シリンダを取り囲み、内側バネ棚を有する外側シリンダと、
を有しており、
前記内側バネ棚は、前記外部径方向棚に面しており、それらの間に円筒状バネを受容する環状のバネキャビティを形成しており、
前記主シリンダは、前記スピンドルシャフトを軸方向に移動させるべく軸方向に可動に構成されている
ことを特徴とするバネ付勢戻りシリンダ、を提供することである。
【００１２】
本発明の更に別の態様は、
ステータが固定され、当該ステータの内部に回転可能に受容されたロータを有するモータハウジングを有するモータアセンブリと、
前記モータハウジングに固定され、プレートノッチを有する取り付けプレートと、
前記ロータに結合され当該ロータと共に回転するエンコーダリングと、
前記プレートノッチ内に維持され、前記エンコーダリングに対して可動な読み取りヘッドを保持する調整機構と、
を備えたことを特徴とするエンコーダアセンブリ、を提供することである。
【００１３】
本発明のこれらの及び他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、及び、添付の図面に関連して、より良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の概念による、係止位置で示された、ダイナミックバランサの断面図である。
【図１Ａ】本発明の概念による、ダイナミックバランサと関連付けられるドライブレーキエアシステムの部分断面図である。
【図２】本発明の概念による、ダイナミックバランサの分解斜視図である。
【図３Ａ】本発明の概念による、ダイナミックバランサの分解断面図である。
【図３Ｂ】本発明の概念による、ダイナミックバランサの分解断面図である。
【図３Ｃ】本発明の概念による、ダイナミックバランサの分解断面図である。
【図４】本発明の概念による、ダイナミックバランサのチャックアセンブリの一部である下方リムに受容された係止部材の下方斜視図である。
【図５Ａ】本発明の概念による、係止部材及びチャックアセンブリの選択された構成要素の斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の概念による、係止部材及びチャックアセンブリの選択された構成要素の別の斜視図である。
【図６】その中に受容された楔状顎部を示す楔状スリーブの斜視図である。楔状スリーブ及び楔状顎部は、本発明の概念に従って用いられるチャックアセンブリの一部である。
【図７】本発明の概念による、デフォルト位置での、チャックアセンブリ内に受容された係止部材の断面図である。
【図８】本発明の概念による、非係止位置での、チャックアセンブリ内に受容された係止部材の断面図である。
【図９】本発明の概念による、ダイナミックバランサにおいて用いられるエンコーダアセンブリ及びバネ付勢戻りシリンダの斜視図である。
【図１０】本発明の概念による、エンコーダアセンブリ及びバネ付勢戻りシリンダの断面図である。
【図１１】本発明の概念による、デフォルト位置で示された、バネ付勢戻りシリンダの拡大断面図である。
【図１２】本発明の概念による、非係止位置で示された、バネ付勢戻りシリンダの拡大断面図である。
【図１３】本発明の概念による、非係止位置で示された、ダイナミックバランサの断面図である。
【図１４】本発明の概念による、ダイナミックバランサを作動するために用いられる制御システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を参照して、特に図１、図２、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃを参照して、ダイナミックバランサが、全体的に符号２０によって示されている。明細書のどの部分を読む場合でも、これらの具体的な図面が参照されるべきである。適切な場合、個別具体的な参照が、関連する図面に対してもなされる。任意の図面が、説明される項目を示し得る、ということが理解されるであろう。当業者に理解されるように、ダイナミックバランサは、空気タイヤのようなトロイダル体を試験する。一般的に、バランサ２０は、当該バランサを保持する脚部や横断部材のような適切な構造的特徴を伴う床支持フレーム２２（部分的に図示されている）を含んでいる。当業者は、当該フレームが、外部からの力への露出を最小化するために、床にボルト固定され得るか、他の態様で固定され得る、ということを理解するであろう。
【００１６】
外側ハウジング２４が、フレーム２２によって保持され得て、ダイナミックバランサの主要な構成要素を支持する。フレーム２２と外側ハウジング２４との間に、少なくとも１つのロードセル２６が介在され得る。本実施形態においては、４つのロードセル２６が、外側ハウジングの周りに間隔を空けて―実質的に等しい９０°毎あるいは他の適切な態様で―設けられ得て、説明が進むにつれて詳細に説明されるように、バランサによるタイヤの回転中に力測定データを検出及び収集するために使用される。フレームに対するロードセルの構成及び配置は、２０１６年１１月８日に出願された米国特許出願第１５／３４５，６４８号に記載及び示されているものであり得る。当該文献は、当該参照により、本明細書に組み込まれる。本実施形態においては、バランサ２０とフレーム２２との間のロードセルの動作インターフェースは、動作中のバランサへの外部からの力の適用を実質的に排除するため、２つの間の唯一の意図的なインターフェースである。結果として、ロードセルによるバランス測定に組み込まれる干渉外力を最小限に抑えながら、タイヤのバランス状態が取得され得る。
【００１７】
バランサ２０の主要な構成要素は、タイヤ（Ｔ）の片側、特にタイヤビード、に関連付けられてこれを位置決めする係止部材３０を含み得る。図２は、係止部材３０がチャック（チャッキング）アセンブリに受け入れられる様子を示す。チャックアセンブリは、全体的に符号３２によって示されている。チャックアセンブリは、係止部材を把持し、タイヤの反対側のビードを位置決めして捕捉する。そして、チャックアセンブリ３２は、係止部材とチャックアセンブリとの間に取り付けられ、チャックアセンブリ及びタイヤを回転させるスピンドルアセンブリ３４内に収容され得る。スピンドルアセンブリ３４は、フレームレスのモータアセンブリ４０によって回転され得て、回転中のタイヤの回転位置は、フレームレスのモータアセンブリ４０に結合されたエンコーダアセンブリ４２によって検出及び監視される。バネ付勢戻りシリンダ４６が、フレームレスのモータアセンブリと関連付けられて、詳細に説明されるように、チャックアセンブリ３２と連動して係止部材３０の解放及び捕捉を支援する。
【００１８】
図３Ａに最も良く示されているように、係止部材３０は、一端に外側（外向き）テーパ部５２を提供する係止シャフト５０を含む。当業者は、ドライ（乾式）ブレーキエアシステム（後述）が、係止部材をチャックセンブリ３２の内外に移動させてタイヤを膨張／収縮（抜気）させる目的で、シャフト５０のテーパ部５２及び／または隣接部分に連結され得る、ということを理解するであろう。係止シャフトは、説明が進むにつれて詳細に説明されるように、チャックアセンブリ３２の内外に鉛直方向に移動する。外向きのテーパ端において、空気供給穴５４がシャフト内に軸方向に延びている。係止シャフト５０を通って、空気供給穴５４と交差してそれに隣接する横穴５６が延びている。外向きテーパ部５２の反対側の端部には、遠位端部６０がある。
【００１９】
幾つかの実施形態では、係止シャフト５０は、図４、図５Ａ及び図５Ｂに最も良く示されているように、非円形の断面を有し得る。このような特徴は、シャフトを受容するチャックアセンブリとシャフトとの係合及び係止を容易にする。続いて、シャフト及びチャックアセンブリの両方が、バランス動作中にスピンドルアセンブリによって回転される。このような実施形態では、チャックアセンブリを適切に角度調整して係止シャフトを受容するように注意が払われなければならないが、これは、後述されるように、エンコーダアセンブリ４２とモータアセンブリ４０との間の調整によって容易になされ得る。いずれにしても、本実施形態の係止シャフトは、略正方形の断面を提供し、シャフト５０は、複数の係止側面６３を提供し、各係止側面には、対応するアルファベットＡ−Ｄが付されている。各係止側面６３Ａ−Ｄは、複数のシャフト歯６４Ａ−Ｄを提供し、各歯の間にギャップ６６Ａ−Ｄが提供されている。結果として、係止側面６３Ａ−６３Ｄは、シャフト５０のほぼ中間点から外向きテーパ部５２とは反対側のシャフトの遠位端部６０まで延びるシャフト歯６４を提供する。そして、歯６４は、係止シャフトの正方形断面を効果的に形成する複数の直線面上に提供される。これにより、本実施形態では、係止シャフトは、説明されるように、チャックアセンブリ３２との係合を容易にする４つの側面を提供する。
【００２０】
図３Ａ、図５Ａ及び図５Ｂに最も良く示されているように、シャフトカラー７２が、横穴５６と外向きテーパ部５２との間のある位置で、シャフト５０から径方向に延在し得る。シャフトカラー７２は、締結具を伴ってシャフトフランジ７４に取り付けられ得て、当該シャフトフランジ７４は、係止シャフトが回転される時に回転する上方リム７８に締結具を伴って取り付けられ得る。上方リム７８の外側環状面は、様々なタイヤビード直径に対応するために、複数の直径方向内側段部８０を提供し得る。
【００２１】
一般に、図３Ａ、図７及び図８から明らかなように、チャックアセンブリ３２は、係止部材３０との係合により、タイヤを受け入れて保持する。係止部材３０及びチャックアセンブリ３２がそれらの間にタイヤを固定するとき、それらはスピンドルアセンブリ３４内に集合的に固定される。空気が空気供給穴及び横穴５６を通って伝達されてタイヤを膨張させ、その後、タイヤのバランス状態及び他の特性を決定するために、スピンドルアセンブリ３４が捕捉されたタイヤを回転させる。
【００２２】
ここで、図１Ａを参照すると、ドライブレーキエアシステムが、全体として符号５００で示されており、ダイナミックバランサ２０に動作可能に結合されている。バランサ２０は、結合適合部（カップリングメイト）５０４を組み込むことにより、エアシステム５００への接続に対応する。結合適合部５０４は、係止シャフト５０の空気供給穴４３内に受容される。詳細な説明が進むにつれて明らかになるように、結合適合部５０４は、適切なタイミングでタイヤを膨張及び収縮させるべく圧縮空気を空気供給穴４３及び横穴５６の内外に差し向ける目的で、ブレーキエアシステム５００に選択的に結合される。
【００２３】
エアシステム５００は、当該システム５００の構成要素を保持するために必要な構造を提供するシステムハウジング５０８を含む。これらの構成要素の１つは、後述されるような、圧縮空気を受け取る導管５１６を提供するマニホルド５１２である。導管５１６の一端には、結合適合部５０４に選択的に結合されるエア結合部５２０がある。例示的な結合適合部５０４及びエア結合部５２０は、スイスのスタウブリによって提供され得る。それらのコネクタのＳＰＣファミリーが、採用可能な例示的な接続システムを提供する。
【００２４】
図１Ａを参照して、マニホルド５１２の一端は、エア結合部５２０を部分的に取り囲む封止スカート５２４を提供し得る。封止スカート５２４は、スリーブ５２８及びブッシング５３２を含む。スリーブ５２８及びブッシング５３２は、適切なタイミングでの、マニホルド５１２内のエア結合部５２０の摺動的な運動を可能にする。ハウジング５０８の下端から、シュラウド５４０が延在しており、これは、封止スカート５２４を実質的に取り囲んで、デブリが結合適合部５０４またはエア結合部５２０に入るのを防止している。インタフェースカラー５４４が、シュラウド５４０の下方縁に接続され、そこから延在している。当該カラー５４４は、適切な締結具によってシュラウド５４０の下端に固定される取り付け棚５４８を含む。円錐フランジ５５２が、当該棚５４８から内向きに延びて、係止シャフトのテーパ部５２の周りに適合するサイズのフランジ内面５５６を提供する。後に詳述されるように、係止シャフトがチャックアセンブリから離れる方向に持ち上げられている時にのみ、フランジ内面５５６がテーパ部５２と接触する、ということを当業者は理解するであろう。一方、係止シャフトがチャックアセンブリ内に受容されている時、フランジ内面はテーパ部５２と非接触の離間した関係にあり、テーパ部には直接の力が適用されていない。結果として、バランシング動作中、円錐フランジ５５２からの外力がスピンドルアセンブリ３４に加えられることがない。換言すれば、円錐フランジ５５２とテーパ部５２との間の非接触の関係は、係止シャフトの回転中にこれら２つの部分の界面間で力が伝達されないように、なされる。
【００２５】
システム５００は、封止スカート５２４の反対側のマニホルド５１２の端部に連結され得るリニアアクチュエータ５６４を含み得る。アクチュエータロッド５６８が、リニアアクチュエータ５６４から延在しており、アクチュエータロッドの移動は、後述されるようなコントローラによって制御される。いずれにしても、アクチュエータロッド５６８は、マニホルドを上下方向すなわち鉛直方向に移動させる。ロッド５６８の下方への動きは、エア結合部５２０の結合適合部５０４への接続をもたらす。アクチュエータロッド５６８の上方への動きは、エア結合部５２０の結合適合部５０４からの接続解除をもたらす。結合適合部５０４とエア結合部とは、互いから係合解除されるときに両方が密閉され、互いにしっかりと着座または結合されるときにのみ空気がいずれかの方向で当該２つの間を流れ得る、というように構成される、ということを当業者は理解するであろう。
【００２６】
動作中、適切なタイミングで、アクチュエータ５６４がエネルギ駆動されて、アクチュエータロッド５６８がエア結合部５２０を降下させて結合適合部５０４と係合させる。概ね同時に、後述されるように、係止シャフト５０が円錐フランジによって降下されて係止される。一旦エア結合部５２０が結合適合部５０４と係合されると、カラー５４４はインクリメント量（漸増量）だけ降下され、フランジ内面５５６はもはやテーパ部５２とは接触しない。次に、空気及び／または何らかの他のタイプのガスが、圧縮されてもよいが、タイヤビードをそれぞれのリムに着座させ、試験対象のタイヤを加圧するために、マニホルド導管５１６を通って空気供給穴５４及び横穴５６内へと送られる。タイヤの膨張が完了すると、エア結合部５２０は結合適合部５０４から係合解除され、タイヤは結合適合部の閉鎖により加圧された状態を維持する。結合適合部５０４からエア結合部５２０が係合解除しても、フランジ面５５６がテーパ部５２と接触することはない。
【００２７】
係止シャフトの回転中、テーパ部５２はフランジ内面５５６に近接してはいるが、もはやフランジ内面５５６と接触関係にはない。そのため、エアシステム５００によってダイナミックバランサ１０の回転部分に機械的または他の力が及ぼされることはない。バランシング試験が完了すると、エア結合部は、結合適合部５０４と再係合して、タイヤの内部の空気を周囲に放出する。次に、適切なタイミングで、アクチュエータロッド５６８が持ち上げられ、フランジ内面５５６がテーパ面５２と係合して、係止シャフトをチャックアセンブリの外へと持ち上げる。
【００２８】
ここで、図３Ａ及び図４乃至図８を参照すると、チャックアセンブリ３２は、ほとんどの実施形態で、実質的に上方リム７８の鏡像である下方リム８６を含んでいる。下方リム８６は、複数の直径方向内側段部８８を提供しており、当該内側段部８８は、ダイナミックバランサによって試験され得る様々なタイヤの様々なビード直径に適合するように、上方リムの段部８６に適合している。内側フランジ９０が、締結具によってリム８６に接続され得て、リム８６から径方向内側に延在し得て、そこを貫通して係止シャフト５０を受け入れるシャフト開口９２を提供し得る。上部リテーナ９６が、内側フランジ９０の下側の一部として固定または形成され得る。上部リテーナ９６の下面が、複数のティーキャビティ９７Ａ−９７Ｄを提供し、キャビティ９７の数は、シャフト側面６３の数に対応する。各キャビティ９７は、一対の対向するアンダーカットティーリッジ（Ｔ字状隆起部）９８を提供し得る。対応する上部ティー９９が、シャフト側面６３の数に応じて、９０度の増分または他の適切な角度増分で、ティーキャビティ９７内に摺動可能に受け入れられている。各ティー９９は、添字Ａ−Ｄを有しており、それらは、シャフト歯６４Ａ−６４Ｄを提供する係止シャフト５０の側面の数に対応している。各ティー９９は、対応する側面溝１０１を画定する外側に延在するサイドレール１００を有している。また、各ティー９９は、そこを貫通する開口１０２を有している。そして、対応する各キャビティ９７のティーリッジ９８が、サイド溝１０１内に摺動可能に受け入れられている。これにより、各上部ティー９９は、上部リテーナの下面に沿って直線的に移動可能である。実際、各上部ティーは、係止シャフトに対して径方向に移動可能である。
【００２９】
図３Ａ及び図４乃至図８に最も良く示されているように、各上部ティー９９は、対応する楔状顎部１０３Ａ−Ｄに接続されており、当該楔状顎部１０３Ａ−Ｄは、開口１０２内に受容された締結具１０７によって上部ティー９９に接続された顎本体部１０４Ａ−Ｄを提供している。各顎本体部１０４は、その上端にティー面１０５を有しており、一対の対向するティーリッジ１０６が、ティー面１０５の側面から延在し得る。これにより、リッジ１０６は、顎本体部１０４に対する上部ティー９９の左右の移動を防止している。顎本体部１０４は、シャフト歯６４Ａ−Ｄによって提供される対応するギャップ６６Ａ−Ｄ内に適合する複数の顎歯１０８Ａ−Ｄをも提供している。換言すれば、顎歯１０８Ａ−Ｄは、対応するシャフト歯６４を受容するギャップ１０９を、それらの間に提供する。楔状顎部１０３Ａ−Ｄがシャフト側面６３Ａ−Ｄによって係合されることにより、係止部材３０はチャックアセンブリ３２内に固定される。顎歯１０８Ａ−Ｄから反対側または角度をなすように配置された表面に、顎傾斜面１１０Ａ−Ｄがある。各傾斜面１１０は、バックアッププレート１１２を受容するサイズの凹みポケット１１１を提供し得る。図５Ｂに最も良く見られるように、外側延在棚１１３が、プレート１１２の長手方向側面から延在している。当該外側延在棚１１３は、傾斜面１１０と共に、それらの間にギャップを形成している。締結具１１４が、顎本体部１０４への取り付けのために、プレート１１２を貫いて延在し得る。
【００３０】
楔状スリーブ１１７は、図６乃至図８に最も良く示されているように、所定数のセグメントで提供され得て、隣接する楔状顎部１０３を摺動可能に受容するように連結され得て、係止シャフトがチャックアセンブリ内に受容される時にそれに構造的支持を提供し、また、スピンドルアセンブリ内での摺動移動も許容する。図面に見られるように、類似の形状の２つの楔状スリーブが、図３Ａに見られるようにスピンドルアセンブリ３４内に提供されて受容され得て、各楔状スリーブ１１７は一対の楔状顎部１０３に関連付けられ得る。換言すれば、楔状スリーブ１１７Ａが、楔状顎部１０３Ａ及び１０３Ｂと関連付けられ得て、楔状スリーブ１１７Ｂが、楔状顎部１０３Ｃ及び１０３Ｄと関連付けられ得る。
【００３１】
再び図６乃至図８を参照して、各楔状スリーブ１１７は、スリーブ本体１１８を提供する。当該スリーブ本体１１８は、形状が半円形であり得て、両方の（２つの）スリーブ本体１１８が説明される態様でスピンドルアセンブリ３４内に受容されるようなサイズであり得る。各スリーブ本体１１８は、一側に外側半円形面（半円筒面）１１９を提供し、当該半円形面１１９の反対側に内側に面する顎面１２０を提供する。顎面１２０は、対応する楔状顎部を受容するように構成されており、特に、２つの楔状顎部ポケット１２２を提供しており、各ポケットは、対応する楔状顎部１０３を摺動可能に受容している。楔状顎部ポケット１２２は、バックアッププレート１１２を滑動可能に受容してこれに支持されるプレート傾斜部１２３を含んでいる。エッジ傾斜部１２４が、プレート傾斜部１２３の片側または両側から延在しているが、プレート傾斜部１２３ほど深く凹んではいない。各エッジ傾斜部１２４は、プレート傾斜部１２３の両側から延在しており、傾斜面１１０と延在棚１１３との間のギャップ内に受容されるレール１２５を形成し得る。エッジ傾斜部１２４は、バックアッププレート１１２によって覆われていない傾斜面１１０の側面を滑動可能に支持し得て、また、これによって支えられ得る。当業者は、傾斜部１２３、１２４の角度が、傾斜面１１０及び受容されるバックアッププレート１１２の角度に対応する、ということを理解するであろう。特に、延在棚１１３は、レール１２５とプレート傾斜部１２３との間のギャップ内に受容され得て、プレート傾斜部１２３に支持され得る。更に、後に詳述される態様で楔状スリーブ１１７がスピンドルアセンブリ内で移動するとき、楔状顎部１０３及びそれらの各々の接続された上部ティー９８（顎本体部１０４の上面に接続される）が上方リテーナ９６に対して摺動可能に移動する、ということが理解されるであろう。
【００３２】
図１、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図１３に最も良く示されているように、スピンドルアセンブリ３４は、一端でチャックアセンブリ３２に結合され、反対端でフレームレスのモータアセンブリ４０に結合されている。スピンドルアセンブリ３４は、後述されるように、外側ハウジング２４によって外部で支持され、その中で回転可能である。スピンドルアセンブリ３４の主要な構成要素は、主スピンドル１３０を含み得る。当該主スピンドル１３０は、一端において、下方リム８６の上方リテーナ９６に固定され得て、他端において、モータアセンブリ４０の回転可能な構成要素である駆動スピンドルアセンブリ２００に固定され得る。主スピンドル１３０内では、一端において楔状スリーブ１１７に結合され得る内側スリーブ１３２が維持されている。係止装置バネ１３４が、内側スリーブ１３２とモータアセンブリの一構成要素との間に介在され得る。
【００３３】
図３Ａ乃至図３Ｃに最も良く示されるように、実質的に管状の形態であり得る主スピンドル１３０は、内面１４４の反対側の外面１４２を有する主スピンドル本体１４０を含んでいる。本体開口１４６が、主スピンドル本体１４０を通って延在しており、チャックアセンブリ３２の少なくとも一部を受容しているが、係止部材３０は内部に収容してもしなくてもよい。主スピンドル本体１４０は、上端にスピンドルリム１４８を提供し、これは、適切な締結具によって上部リテーナ９６に接続及び固定され得る。外面１４２は、当該外面１４２よりも小径の段差面１５４に対して実質的に垂直に内側に延びる段差縁部１５２を提供する。図示の実施形態では、スペーサ管１５８が、段差面１５４上に受容され得て、それと接触し得る。当業者は、スペーサ管１５８が主スピンドル本体１４０と共に回転することを理解するであろう。上方軸受１６０が、段差縁部１５２とスペーサ管１５８の一端部との間に配置されて捕捉されている。上方軸受のアウターレースは、外側ハウジング２４の内面に対して位置決めされてそれによって捕捉され、上方軸受のインナーレースは、段差縁部１５２及び段差面１５４に対して位置決めされている。軸受リテーナ１８６が、上方軸受を所定位置に保持して、汚染物質が外部ハウジング及びスピンドルアセンブリに入らないようにするために、外部ハウジング２４に固定され得る。同様に、下方軸受１６２のインナーレースがスペーサ管１５８の他端部と段差面１５４との間に捕捉され、下方軸受１６２のアウターレースが外側ハウジング２４の内面に隣接して位置決めされる。主スピンドル本体１４０は、スピンドルリム１４８の反対側にあって外面１４２を内面１４４に接続するスピンドル端面１６６を提供する。
【００３４】
再び図１、図２及び図３Ａを参照して、内側スリーブ１３２が、主スピンドル本体１４内で回転可能かつ軸方向に摺動可能である。内側スリーブ１３２は、チャックアセンブリ３２の一部である。当該内側スリーブ１３２は、一端において径方向外側に延在する外側カラー１７２を提供し、反対端において径方向内側に延在して実質的に閉じたシャフトシート１７４を提供するスリーブ本体１７０を含んでいる。外側カラー１７２は、下方リム８６の反対側に位置決めされるスリーブ本体１１８の一端部に固定されている。半径方向リム１７８が、シャフトシート１７４の近くでスリーブ本体１７０から径方向外側に延在している。係止部材、特に係止シャフト５０、を受容するサイズであるスリーブ開口１８０が、外側カラー１７２からスリーブ本体１７０内に延在している。シャフトシート１７４には、シャフト穴１８２が延びており、これは、雌ねじが切られていてもよい。シャフトシート皿穴１８３が、シャフトシート１７４内に延在し得て、シャフト穴と同心に整列され得る。係止装置バネ１３４の一端が、シャフトシート１７４の周りに受容され得て、バネ１３４の一端縁が、半径方向リム１７８の半径方向に延在する表面によって支持され得る。
【００３５】
フレームレスのモータアセンブリ４０は、図１、図２、図３Ａ−図３Ｃ及び図１３に最も良く示されているように、スピンドルアセンブリ３４に結合され得る。具体的には、アセンブリ４０は、主スピンドル１３０及び外側ハウジング２４に連結され得る。フレームレスのモータアセンブリ４０は、一般に、スピンドルアセンブリ３４及びチャックアセンブリ３２を介しての接続によって、上方リム及び下方リム並びに取り付けられたタイヤを回転させるために使用される。アセンブリ４０は、外側ハウジング２４のフランジに取り付け固定され得る半径方向に延びるハウジングリム１９２を含むモータハウジング１９０を提供する。幾つかの実施形態では、モータハウジング１９０には、モータアセンブリの動作中に生成される熱の放散を支援する外部放射状冷却フィン１９３を設けることができる。モータハウジング内には、ステータ１９４が維持されており、当該ステータ１９４は、エポキシまたは他の適切な接着材料によって、モータハウジング１９０の内面に固定されている。ステータ１９４の外面およびモータハウジングの内面のいずれかまたは両方が、２つの部品間の確実な接着接続を容易にするために、溝を付けられ得るか、あるいは、他の態様で修正され得る。更に、エポキシは、幾つかの数の横方向に延びるパイププラグ１９５内に充填することができる。ほとんどの実施形態では、パイププラグ１９５は、モータアセンブリ内部から周囲への熱伝達を支援する熱伝導性エポキシで充填された横穴であり得る。
【００３６】
図１、図３Ｂ、図３Ｃ及び図１３に最も良く示されているように、少なくとも１つの排出ポート１９６が、ハウジングリム１９２の近くで、ハウジングを貫いて横方向に延在している。当該排出ポート１９６は、リムに対して下向きに配向及び傾斜され得る。幾つかの実施形態においては、複数の排出ポートが、実質的に等しい増分で、ハウジングリムの周りに間隔を空けられ得る。環状で切頭円錐形状のデフレクタシールド１９９が、モータハウジング内でスピンドルアセンブリの下方に位置決めされ得て、当該シールドの外縁は、少なくとも１つの排出ポート１９６と実質的に整列され得る。スピンドルアセンブリまたはチャックアセンブリから通過し得る任意の潤滑油または他の流体は、当該シールド上に堆積され、モータアセンブリへのそれらの侵入を防ぐべく前記ポートを通過する。ステータ１９４に動作可能に関連付けられているのは、全体として符号２００で示されている駆動スピンドルアセンブリである。
【００３７】
再び図１、図２、図３Ａ−図３Ｃ及び図１３を参照して、駆動スピンドルアセンブリ２００は、当該技術分野で周知のように、電流がステータに印加される時に回転するロータ２０４を含む。ロータ２０４の内面及び／または端面に固定されているのは、下方スピンドル２０８である。当該下方スピンドル２０８は、内面２１４とは反対側の外面２１２を有する下方スピンドル本体２１０を含んでいる。図面において明らかなように、ロータ２０４は、ステータ１９４の内面に隣接するが接触しないように位置決めされている。本体２１０は、半径方向ロータフランジ２２０を提供することもできる。これは、外面２１２から径方向に延在して、締結具２２２が、当該半径方向ロータフランジ２２０をロータ２０４の端部に接続するために使用され得る。スピンドルフランジ２２８が、下方スピンドル本体２１０から軸方向及び径方向に延在している。スピンドルフランジ２２８は、当該フランジを主スピンドル本体１４０のスピンドル端面１６６に接続する締結具２３０を受容している。下方スピンドル本体２１０及び主スピンドル本体１４０は、共に主スピンドル１３０を形成している。支持リング２３１が、締結具２３０によってフランジ２２８に固定され得て、下方軸受１６２のインナーレースを支持し得る。従って、ロータ２０４が回転する時、駆動スピンドルアセンブリ２００は主スピンドル１３０と共に回転し、当該主スピンドル１３０が、下方リム８６及び係止シャフト５０を回転させる。チャックアセンブリ３２内に受容されている時は、それは、同時に、上方リムも回転させる。スピンドルフランジ２２８は、一端において係止装置バネ１３４を支持するフランジ面２３４を提供し、当該バネの他端は、内側スリーブ１３２の半径方向リム１７８によって支持されている。
【００３８】
全体として符号２５０で示されているスピンドルシャフトが、図１、図２、図３Ａ−図３Ｃ、図９及び図１３に最も良く示されているように、下方スピンドル本体２１０のシャフト開口２１６を通して受容される。説明が進むにつれて理解されるように、下方スピンドル本体２１０は、スピンドルシャフト２５０と共に回転し、当該下方スピンドル本体の内面２１４の両端に位置決めされた少なくとも２つの軸受２５２によって支持されている。そして、適切なタイミングで、スピンドルシャフト２５０は、下方スピンドル本体内で軸方向に移動可能であり得る。これにより、当業者は、スピンドルシャフト２５０が下方スピンドル本体およびロータ２０４の回転を支持するために使用される、ということを理解するであろう。スピンドルシャフト２５０は、外側にねじ切りされ得るシャフト先端２５６を有するスリーブ端部２５４を提供する。これは、内側スリーブ１３２のシャフト穴１８２内に延びて、シャフト２５０の一部が、皿穴１８３内に延びることができる。これにより、スピンドルシャフトは内側スリーブ１３２に固定されて、スピンドルシャフトの軸方向移動及び回転運動が内側スリーブ１３２及びこれに取り付けられた楔状スリーブ１１７の対応する軸方向移動及び回転運動に帰結するようになっている。更に、スピンドルシャフト２５０は、図示の実施形態ではコイルバネである係止装置バネ１３４内で、軸方向に移動可能であってもよい、ということが理解されるであろう。もっとも、他の付勢装置が採用されてよい。
【００３９】
図１、図２、図３Ａ−図３Ｃ、及び、図９−図１３に最も良く示されているように、スピンドルシャフト２５０の反対側の端部は、キャップ端部２６０を含んでいる。当該キャップ端部２６０から、軸方向にキャップ先端２６２が延在している。当該キャップ先端２６２は、雄ネジ面２６４を提供している。当該雄ネジ面２６４は、シャフトキャップ２６８を受容し得る。六角ナット２７２が、シャフトキャップ２６８をスピンドルシャフトのキャップ先端２６２に固定するために使用され得る。
【００４０】
エンコーダアセンブリ４２が、図１、図２、図３Ａ−図３Ｃ、及び、図９−図１３に示されているように、フレームレスのモータアセンブリとバネ付勢戻りシリンダ４６との間に位置決めされている。エンコーダアセンブリ４２は、モータハウジング１９０から延びて当該モータハウジング１９０に接続された取り付けプレート２８０を含んでいる。プレート開口２８２が、スピンドルシャフト２５０がそれを通過することを許容するべく、取り付けプレート２８０を貫いて延びている。取り付けプレート２８０は、少なくとも１つのプレートノッチ２８３を提供し得る。エンコーダアセンブリ４２はまた、スピンドルシャフト２５０が貫通する管状本体２９２を提供するエンコーダリングスタンドオフ２９１を含み得る。当該リングスタンドオフ２９１は、駆動スピンドルアセンブリ２００、具体的にはロータ２０４及び／または下方スピンドル本体２１０、に接続されたスピンドル端部２９４を含み得る。スピンドル端部２９４の反対側には、取り付け端部２９６がある。エンコーダリング２９０が、取り付け端部２９６に固定されており、結果として、取り付けプレート２８０から軸方向に離れるように延在している。従って、スピンドルアセンブリ、具体的にはロータ２０４の回転は、エンコーダリングスタンドオフ２９１及びエンコーダリング２９０の対応する回転に帰結する。円筒状取り付け部２８６が、エンコーダアセンブリ４２の一部であってもよい。円筒状取り付け部２８６は、シャフト２５０を収容する開口を有する取り付け本体２８８を提供し得る。取り付けフランジ２８９が、当該本体２８８の一端から径方向に延びており、取り付け部２８６を取り付けプレート２８０に固定するために使用される。
【００４１】
図９及び図１０に最も良く示されているセンサ取り付け部は、全体として符号３００で示されており、エンコーダリング２９０と並置されている。当該センサ取り付け部３００は、読み取りヘッド３０２を保持している。当該読み取りヘッド３０２は、プレートノッチ２８３と整列され（位置合わせされ）、エンコーダリング２９０の回転位置を監視することによってロータ及びスピンドルアセンブリの回転位置を検出する。
【００４２】
図９及び図１０に最も良く示されている係止バー３０４が、エンコーダリング２９０に対して所望の位置となるよう取り付けプレート２８０上の読み取りヘッド３０２の位置を移動可能に保持するために利用される。これは、プレートノッチ２８３内に摺動可能に受容され得る調整バー３０８を含み得る調整機構３０６の使用により達成される。調整バー３０８内に延在し得るシャフトを有する調整ノブ３１０が、当該調整バーを移動させて、エンコーダリング２９０に対して読み取りヘッド３０２を適切に位置決めする。調整ノブ３１０は、取り付けプレート２８０の半径方向縁部に固定されたプレート３１１を通って延在している。係止バー３０４は、一旦読み取りヘッドの位置が設定されると、調整バー３０８を所定の位置に保持するであろう。当業者は、バランサ２０の他の部分を完全に分解すること無しでの読み取りヘッド３０２の交換、調整及び／または保守を許容するために、センサ取り付け部が取り外し可能である、ということを理解するであろう。
【００４３】
適切な位置信号が、エンコーダリングの動きの検出時に、読み取りヘッド３０２によって生成され、主スピンドルの回転中にタイヤの回転位置を調整または関連付ける制御システム（不図示）に送信される。この情報は、スピンドルアセンブリによるタイヤの回転中に取得された他のセンサ情報と共に、テスト中のタイヤの径方向のバランス位置を決定するために利用される。換言すれば、ロードセルとエンコーダから生成されたデータを使用して、タイヤの重いスポットまたは軽いスポットの回転の角変位の位置が取得され得る。
【００４４】
図９及び図１１乃至図１３に最も良く示されているばね付勢戻りシリンダ４６は、円筒状取り付け部２８６によって保持され得るか、または、それに取り付けられ得て、スピンドルシャフト２５０の一端部を取り囲むが、当該スピンドルシャフトに接触はしない。シリンダ４６は、それを貫通するシャフト開口３２２を有する主シリンダ３２０を含む。外部径方向棚３２４が、主シリンダ３２０から延びており、一方の側でバネ面３２６を提供し、反対側で棚面３２７を提供している。主シリンダ３２０はまた、主シリンダの内面と外面とを接続し、シャフトキャップ２６８に面するキャップ面３２９を含んでいる。主シリンダ３２０を環状に取り囲むのは、シリンダ壁３３２を有する外側シリンダ３３０である。外側シリンダ３３０から、内部径方向棚３３６が径方向内側に延びており、当該内部径方向棚３３６は、デフォルト状態では、棚面３２７に隣接して位置決めされており、幾つかの実施形態では、棚面３２７と接触している。内側バネ棚３３３も、シリンダ壁３３２から径方向内側に延在している。取り付けブラケット３４０が、外側シリンダ３３０から軸方向に延在しており、シリンダ壁３３２と内側径方向棚３３６との間に延在しており、締結具または他の方法で取り付け本体２８８に固定されている。更に、内側径方向棚３３６は、棚シール面３４２を有する。これは、主シリンダ３２０の外側表面３４３の周りをシールする。主シリンダ３２０と外側シリンダ３３０は、一緒になって、主シリンダ３２０の外面と外側シリンダ３３０の内面との間であって、バネ面３２６と内側バネ棚３３３との間に、環状のバネキャビティ３４４を形成する。複数の締結具３４６が、シリンダ壁３３２を通って軸方向に延在し、取り付けブラケット３４０を内側径方向棚３３６及び取り付けシリンダ２８８の下縁部に接続する。環状のバネキャビティ３４４内には、外側シリンダと主シリンダとの間で付勢され、特にバネ面３２６と内側に面するバネ棚３３３との間で付勢されたコイルバネ３５０が配置されている。
【００４５】
図９に最も良く見られるように、ポート３３４が主シリンダ壁を通って延びており、それを通して圧縮空気が供給され得る。図９、図１１及び図１２に最も良く見られるように、当該ポートは、内側径方向棚３３６と隣接する棚面３２７との間に圧縮空気を送達する。内側径方向棚３３６、棚面３２７、主シリンダ３２０の外面、及び、外側シリンダ３３０の内面が、環状のキャビティ３３７を形成し、当該環状のキャビティ３３７は、ポート３３４を介して送達される圧縮空気を受容する。当該ポートを介してキャビティ３３７に空気を送達すると、主シリンダの外部径方向棚３２４がデフォルト位置から移動し、シリンダバネ３５０を圧縮する。当該シリンダバネ３５０は、次いで、キャップ表面３２９を軸方向にモータハウジングから離れるように駆動する。当該キャップ表面３２９は、シャフトキャップ２６８と係合してこれを移動させ、スピンドルシャフトを解放位置に移動するように、スピンドルシャフト２５０をモータアセンブリから離れるように軸方向に移動させる。キャビティ３３７からの空気の解放により、バネが膨張することが許容され、これにより、キャップ表面３２９の駆動力がシャフトキャップ２６８から離れる。これにより、スピンドルシャフトが通常のデフォルト位置に戻る。当業者は、戻りシリンダがスピンドルシャフト２５０及びダイナミックバランサに力を適用するだけでチャックアセンブリ３２を係止シャフト５０から係合解除し、タイヤをバランサから取り外すことができる、ということを理解するであろう。戻りシリンダは、スピンドルアセンブリの回転中には何らの力も適用しない。この結果、タイヤのバランシング動作中、戻りシリンダによって何らの外部の力もバランサ２０に与えられない。
【００４６】
ここで、図１４を参照して、制御システムが全体として符号４００で示されており、ダイナミックバランサ２０を作動させるために利用される。これは、概略的に示されている。もっとも、他の全ての図面及び前記の説明にも、参照がなされるべきである。制御システム４００は、コントローラ４０４を含み、当該コントローラ４０４は、必要なハードウェア、ソフトウェア及びメモリを提供して、バランサの様々な構成要素を制御し、その動作を容易にする。コントローラ４０４は、特定の動作を制御及び調整するために、入力信号を受信して、バランサ２０の様々な構成要素に出力信号を送信する。圧縮空気供給源４０６が戻りシリンダ４６に結合され、圧縮空気がチャックアセンブリ３２を操作するために利用される。空気供給源４０６は、大文字Ａで示される制御信号を介してコントローラ４０４によって制御される。
【００４７】
ドライエアブレーキ機構５００は、タイヤを捕捉してバランシングテストを実行するべく適切なタイミングで係止シャフトをチャックアセンブリ内に挿入する目的で、及び、バランシングテストが完了した時には係止部材を引き抜く目的で、係止部材３０に選択的に連結され得る。当該機構５００は、大文字Ｂで示される制御信号を介してコントローラ４０４によって制御される。圧縮空気供給源４１０が、上下リムの間に捕捉された時のタイヤに圧縮空気を供給する目的で、当該機構５００を介して係止部材に結合される。圧縮空気供給源４１０は、大文字Ｃで示される制御信号を介してコントローラによって動作可能に制御される。バランシング動作が完了した後、タイヤは収縮され、前述のように当該機構５００を通して空気が排出される。
【００４８】
電源４１２が、電力を供給する目的で、モータアセンブリ４０に結合されており、適切なタイミング及び速度でロータ及びスピンドル構成要素を回転させる。コントローラ４０４は、大文字Ｄで示される制御信号を電源に送受信する。
【００４９】
ロータ及びスピンドル構成要素の回転は、エンコーダアセンブリ４２、特に読み取りヘッド３０２、によって検出される。コントローラ４０４は、読み取りヘッドによって生成され大文字Ｅで示される位置信号を受信する。
【００５０】
少なくとも１つのロードセル４２０、図示の実施形態では４つのロードセル、が使用され得て、外側ハウジング２４の外周の周りに位置決めされ得て、フレーム２２と動作可能な関係で位置決めされ得て、制御信号Ｆを介してコントローラ４０４と通信し得る。ロードセルは、回転するタイヤによって生成される力を検出し、当該力は、タイヤのバランスが崩れているかどうか、もしそうであれば、タイヤのバランスが崩れた状態の程度及び位置、を決定するために利用される。バランサの動作が完了すると、タイヤのバランスが崩れた位置が決定され得て、コントローラ４０４は、読み取りヘッド３０２によって生成された位置信号に従って、マーキングシステム４２４を作動させて適切なスポットをタイヤのサイドウォールにマーキングし、タイヤの位置とバランス状態を示す。マーキングシステム４２４は、大文字Ｇで示される信号を介して制御される。
【００５１】
動作中、図１４を参照して、バランサは、図１及び図１１では係止デフォルト状態で示されており、図１２及び図１３では非係止位置で示されている。デフォルト状態では、係止部材３０はチャックアセンブリ３２内に受容され、外部の力が係止部材をチャックアセンブリから分離できないように所定位置に係止される。バランサを作動させるために、コントローラ４０４は、空気供給源４０６に信号を送り、それにより、圧縮空気がバネ付勢戻りシリンダ４６に送られる。この圧縮空気により、主シリンダがシリンダバネ３５０を圧縮し、キャップ表面３２９がシャフトキャップ２６８と係合し、次いで、シャフトキャップ２６８がスピンドルシャフト２５０を、下方スピンドル２０８を通して軸方向に移動させる。この軸方向の移動により、スピンドルシャフトに取り付けられた内側スリーブ１３２が軸方向に移動して、係止装置バネ１３４を圧縮する。次に、この軸方向の動きにより、内側スリーブ１３２は、主スピンドル本体１４０内で楔状スリーブ１１７を軸方向に動かす。楔状スリーブのこの軸方向の動きが、図８に示すように、楔状顎部１０３及び上部ティー９９の径方向外向きの動きを生じさせる。結果として、顎歯１０８が、シャフト歯６４から離脱する。顎歯１０８は、以前は、対応するギャップ６６（図８参照）内に受容されていた。この係合解除により、前述のような機構５００によって係止シャフトをチャックアセンブリから軸方向に取り外すことが可能になる。エア結合部５２０及び結合適合部５０４は、タイヤを収縮させるために再係合される。次に、リニアアクチュエータ５６４が後退し、これにより、フランジ内面５５６がテーパ部５２に係合してこれを持ち上げ、係止シャフト５０をチャックアセンブリの外へと持ち上げる。
【００５２】
この軸方向の取り外しにより、上方リムが下方リムから分離され、それらの間に受容されていたタイヤは次の製造ステーションに移動され得て、バランサによってテストされるべき次のタイヤの受け入れが可能になる。次のタイヤが２つのリムの間に予備的に位置決めされると、コントローラ４０４は、エンコーダアセンブリを介して係止部材とチャックアセンブリの角度方向を決定する。エンコーダアセンブリは、チャックアセンブリ、スピンドルアセンブリ及びモータアセンブリの角度位置を把握している。次に、コントローラ４０４は、係止部材がいつでも受容されるホームポジションが得られるように、モータアセンブリを介してスピンドルアセンブリの位置を調整する。これにより、ダイナミックバランサのテスト結果の一貫性が保証される。次に、コントローラは、機構５００を作動させて、アクチュエータロッド５６８がマニホルド５１２及びエア結合部５２０を徐々に降下させることを許容する。結果として、制御された態様で、エア結合部５２０は結合適合部５０４と嵌合し、係止シャフト５０はチャックアセンブリ内の適切な位置にまで降下される。換言すれば、係止シャフトは、２つのリム間で既知のビード幅を有するタイヤを捕捉するために、指定された距離だけ降下される。係止シャフトは、非係止位置にあるチャックアセンブリ内に、同時に受容される。
【００５３】
次に、コントローラは、戻りバネシリンダから圧縮空気を撤退させる。これにより、新しいタイヤを上下のリムの間に捕捉するべく、チャックアセンブリは係止シャフトを所定位置に固定する。具体的には、戻りバネシリンダから空気を撤退させる（抜く）と、スピンドルシャフトがそのデフォルト位置に戻り、次いで、チャッキングアセンブリを係止部材と再係合させる。実際、楔状スリーブ１１７は元の位置に戻ることが許容され、これにより、上部ティーがシャフトとの係合状態に移動する（図７を参照）。チャックアセンブリがスピンドルアセンブリと再係合すると、コントローラは空気供給源に指示してタイヤを膨張させ、内面５５６を更に降下させてテーパ部５２ともはや接触しなくなり、タイヤは圧縮状態を維持するという態様で、エア結合部５２０を結合適合部５０４から係合解除する。次に、電源４１２が、モータ４０に電力を供給し、モータ４０は、ロータ及び関連する主スピンドルの構成要素の回転運動を開始する。従って、モータアセンブリは、ロータを希望の速度で回転させ、回転位置はエンコーダによって監視される。同時に、ロードセル４２０は、リム間に受容された特定のタイヤによって生成される力を検出し、この情報は、エンコーダによって提供される回転位置情報と相関される。スピンドルアセンブリによる試験回転が完了すると、コントローラは、タイヤのバランスが崩れている状態か否かを判断し、マーキングシステム４２４に指示してタイヤ上の適切な位置をマークする。当業者は、コントローラが正確な信号をモータ４０に送信して、マーキングシステム４２４のマーキング装置の下にタイヤを適切に位置決めし得る、ということを理解するであろう。マーキング動作が完了すると、タイヤを解放するために前記プロセスが繰り返され、次の製造作業に当該タイヤを移動する。
【００５４】
本明細書に開示されるバランサにより、多くの明確な利点が提供される。第１に、係止部材には、特定の向きで当該係止部材を確実に把持することができるように、非円形断面、本実施形態では正方形断面、が設けられている。これにより、チャックアセンブリによって係止部材に大きな把持力を加えることができ、バランサの他の構成要素に過度の振動及び／または応力をかけることなく、かなりの速度で回転させることができる。本実施形態では、係止部材が常に同じ方向でチャックアセンブリ内に受容されるように、ホームポジションが利用され得る。当業者は、これが、バランサに特有の任意の特定の力に対応するための速度で回転される場合の係止アセンブリの特徴的な力の決定を最小化する、ということを理解するであろう。
【００５５】
本発明の更なる利点は、フレームレスのモータアセンブリがスピンドルアセンブリを回転させるために利用されることである。これは、スピンドルアセンブリがロードセルによる力の検出中に外部の力を与えるベルト機構または他の回転機構によって駆動されないため、最小限の外部の力がモータアセンブリによって導入される、という点で重要である。本発明の更なる利点は、チャックアセンブリによる係止部材との確実な係合を可能にする戻り空気シリンダの使用である。これは、係止部材の非円形断面と、チャックアセンブリと係止部材の間に確実に噛み合う歯を使用することと、によって更に容易になる。これらの歯は、互いに容易に噛み合う。モータアセンブリは、その構成において、冷却フィンと熱伝導性エポキシが使用されてモータによって生成される熱を放散し、ロータアセンブリ及びスピンドルアセンブリを他のダイナミックバランサにおけるよりも顕著により高い速度で回転させるべく、より高い電力を適用することを許容する、という点でも有利である。
【００５６】
従って、本発明の目的が以上に提示された構造及びその使用方法によって満たされることが、理解され得る。特許法に従って、最良の実施形態及び好適な実施形態のみが提示され詳細に説明されたが、本発明はそれらに限定されないことが理解される。本発明の真の範囲および広さを理解するためには、以下の特許請求の範囲が参照されるべきである。
【図１】
2020076741.tif 000003
【図１Ａ】
2020076741.tif 000004
【図２】
2020076741.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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