(57)【要約】【課題】　ホイールバランス調整装置のメインシャフト上でバランス調整すべき自動車用ホイールの正確なセンタリングを達成し得るホイールバランス調整方法および装置を提供する。【解決手段】　ホイールバランス調整装置のメインシャフト１上に自動車用ホイール１９を中央に狭持する方法および装置において、ホイール１９が、メインシャフト１上に取り付けられたセンタリング円錐部材２０上に狭持され、センタリング後の操作において、ホイール１９が、少なくとも部分的に解放され、次いで、ホイール１９が初期の回転角度位置に対して約１８０度回転し、再びホイールが狭持される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ホイールが、軸方向の狭持力によってメインシャフト上に取り付けられたセンタリング円錐部材上に狭持され、
　狭持力に対して軸方向に反対のバイアス力が、ホイールとセンタリング円錐部材との間で作用し、
　センタリング後の操作において、ホイールが、少なくとも１８０度の回転角度の回転移動後に、少なくとも部分的に解放され、ホイールが再び狭持されることを特徴とするホイールバランス調整装置のメインシャフト上に自動車用ホイールを中央に狭持する方法。
【請求項２】
　センタリング後の操作において、ホイールが、不釣り合い測定中よりも実質的に低回転速度で回転することを特徴とする請求項１に記載の自動車用ホイールの狭持方法。
【請求項３】
　センタリング後の操作のステップが、不釣り合い測定工程の初期に、自動的にまたはプログラムの選択により、作動されることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用ホイールの狭持方法。
【請求項４】
　センタリング後の操作においてホイールが解放される狭持手段の移動が、探知されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用ホイールの狭持方法。
【請求項５】
　解放段階において、初期の回転角度位置から約１８０度の回転に相当する回転角度位置にホイールが停止されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自動車用ホイールの狭持方法。
【請求項６】
　センタリング後の操作のステップが、繰り返し実行されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自動車用ホイールの狭持方法。
【請求項７】
　センタリング後の操作のステップが、電子的に制御されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の自動車用ホイールの狭持方法。
【請求項８】
　ホイールの少なくとも部分的な解放の度合いが、バイアス力に依存して制御されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の自動車用ホイールの狭持方法。
【請求項９】
　解放操作において、電気モーター内の電流が測定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の自動車用ホイールの狭持方法。
【請求項１０】
　メインシャフトに対して共軸方向に配置されたセンタリング円錐部材と、電気モーターによりメインシャフトに対して軸方向に駆動され、自動車用ホイールが狭持および解放される狭持手段とを備え、
　狭持手段の移動制御のため、付加的制御装置と、この制御装置に連結され、狭持手段の移動を探知するセンサー装置とが設けられ、
　不釣り合い測定操作が開始された際、自動車用ホイールが約１８０度回転された場合に、狭持手段が解放位置に制御されるように、制御装置が、プログラム可能であること、または、プログラムされることを特徴とするホイールバランス調整装置のメインシャフト上に自動車用ホイールを中央に狭持する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、ホイールバランス調整装置におけるメインシャフト上に自動車用ホイールを中央に狭持する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　ホイールのバランス調整用のホイールバランス調整装置においてメインシャフト上に自動車用ホイールを中央に狭持する方法の一つとしては、装置のシャフト上に適切に載置されたセンタリング円錐部材上に、ホイールを軸方向の狭持力により狭持することである。バイアス力は、狭持力に対して軸方向に反対に向いており、ホイールとセンタリング円錐部材との間で作用するように操作可能である。そのような方法を実行する装置において、共軸方向のメインシャフト上に配置されたセンタリング円錐部材近傍の装置には、電気モーターによりメインシャフトに対して軸方向に移動自在であり、センタリング円錐部材に対してホイールを選択的に狭持または解放する狭持手段が備えられている。狭持力とは反対方向であるバイアス力は、例えばスプリングにより発生される（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
　メインシャフト内の軸内径を通過させたプルロッドの軸移動によって、ホイールはバランス調整装置のメインシャフトに狭持され、そこから解放される。ホイールの狭持および解放に用いられるプルロッドの軸移動は、回転駆動を構成する上記電気モータの回転移動をプルロッドの直線的移動に変換することによって発生する。
【０００４】
　メインシャフト上の自動車用ホイールの適切なセンタリングを達成するためには、自動車用ホイールを持ち上げ、センタリング円錐部材の先細狭持面上に押しつける必要がある。この目的に要される力は、持ち上げ駆動を提供するオペレータまたは付加的な機械的ホイール−ポジショニングユニットによって供給される。しかしながら、狭持手段の操作によりホイールが所定位置で狭持される前に、センタリング円錐部材上で、ホイールがその中心内径に正確に取り付けられないという危険がある。これは、結果として不釣り合い調整装置の測定中に確認された不釣り合い測定値の曲解を生じさせるセンタリングエラーを引き起こす。１／１０ｍｍのセンタリンクエラーによると、実際の正確な不釣り合い値から著しく逸脱する。
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第０５５０８１６Ｂ１号明細書
【特許文献２】独国特許第４２００３８０Ｃ２号明細書
【特許文献３】米国特許第５６１５５７４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　本願発明の目的は、ホイールバランス調整装置のメインシャフト上でバランス調整すべき自動車用ホイールの正確なセンタリングを達成し得る方法を提供することである。
【０００７】
　本願発明の他の目的は、実行するには簡単な操作工程を必要とするが、シャフト上の自動車ホイールの確実で正確なセンタリングを実現する、ホイールバランス調整装置のメインシャフト上で自動車用ホイール中央に狭持する方法を提供することである。
【０００８】
　本願発明のその他の目的は、比較的単純な装置構造を有するにもかかわらず、正確なセンタリングを実現し得る、バランス調整装置のシャフト上に自動車用ホイールを中央に狭持する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　本願発明の方法の態様によれば、前記およびその他の目的は、ホイールとセンタリング円錐部材との間に作用する狭持力に対して軸方向に反対であるバイアスを有するシャフト上に取り付けられたセンタリング円錐部材に対して軸方向の狭持力によってホイールが狭持される、バランス調整装置のメインシャフト上に自動車用ホイールを中央に狭持する方法によって達成される。センタリング後の操作においては、ホイールが少なくとも部分的に解放され、解放段階の前またはその間に、ホイールが少なくとも１８０度ゆっくりと回転され、そして、ホイールが再び狭持される。しかしながら、ホイールの回転移動は、ホイールの解放後に行うこともできる。
【００１０】
　ホイールとセンタリング円錐部材との間で得られ、ホイールの狭持による狭持力に対して軸方向に反対であるバイアス力によって、ホイールが、センタリング円錐部材上に自動的にセンタリングされる。最初の狭持操作において、例えば、センタリング円錐部材に対して偏心となるようにホイール上に作用する重力の力によって、ホイールがセンタリング円錐部材にその周囲全体で接触して取り付けられない場合には、ホイールの重力の中心位置が、センタリング円錐部材の軸の下方位置から、その軸の上方位置に移動するので、バイアス力により約１８０度の回転移動の後に、ホイールがセンタリング円錐部材上に自動的にセンタリングされる。従来技術においては圧縮スプリングのようなスプリングによって発生され得るバイアス力は、ホイールがセンタリング円錐部材に対して自動的にセンタリングされた位置に保持され、狭持手段の作動によりホイールが再び狭持されるほど高い。ホイールは、正確にセンタリングされた位置に配置され、ホイールの幾何学的軸およびバランス調整装置のシャフトの回転軸が一致する。
【００１１】
　センタリング後の操作は、不釣り合い測定中の初期に実施されるのが好ましく、ホイールが不釣り合い測定中よりも実質的に低い回転速度で回転され、例えば、手動または電気モーターにより回転される。センタリング後の操作に必要なこの工程は、自動的に実行することができ、また、プログラム選択により起動することができる。センタリング後の操作においてホイールが解放される移動は、探知することができる。この場合、ホイールの少なくとも部分的な解放の度合いは、バイアス効果の力に依存して、調整または制御される。ホイールの解放状況が電流の低下から検出できる場合、解放段階における電気モーターの電流を測定することが好ましい。ホイールの解放操作においては、ホイールは、約１８０度の回転移動に相当する回転角度位置で停止される。ホイールを１８０度の回転角度位置に正確に停止する必要はない。回転の両方向約１５度から２０度の間の強度の偏差は、センタリング円錐部材上における所望のホイールの自動的なセンタリング効果をすでに提供しており、ホイールが少なくとも部分的に解放された場合に、そこに作用する重力によりホイールが正確にセンタリングされた位置に下方へ移動する。そして、ホイールがセンタリング円錐部材に対して再び狭持される。
【００１２】
　ホイールのセンタリング後の操作が一回以上繰り返すことが可能なことは理解されるであろう。
【００１３】
　好適な態様においては、センタリング後の操作に必要なステップの制御は、適切にプログラムされ、装置の電気的システムに備えられまたは一体化された電気的制御装置により実行される。
【００１４】
　本願発明の装置の態様の原理によれば、前記およびその他の目的は、シャフトに対して共軸方向に配置されたセンタリング円錐部材と、電気モーターによりシャフトに対して軸方向に駆動可能な狭持手段とを備えた、ホイールを選択的に狭持および解放するための、バランス調整装置のシャフト上に自動車用ホイール中央に狭持する装置によって、達成される。狭持手段の動作制御のために、装置には、付加的制御装置と、制御装置に連結され、狭持手段の移動を探知し得るセンサー装置とがさらに備えられる。制御装置は、不釣り合い測定操作が開始された場合、ホイールが約１８０度回転した際に、狭持手段が解放位置に制御されるように、プログラムされ、または、プログラム可能である。
【００１５】
　本願発明のさらなる目的、態様および利点は、以下に記載の好適な実施形態から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
　まずは、開示に適切に含まれる、例えば、米国特許第５６１５５７４号明細書に見られるような基本構造を有する、バランス調整装置のシャフト上に自動車用ホイールを中央に狭持する装置について説明する。
【００１７】
　図１の実施形態は、本願発明を充分に表現しているホイールバランス調整装置の一部を示している。符号２は、ホイールバランス調整装置のメインシャフト１内の軸内径１５を通して延在し、シャフト１の両軸方向に移動自在に支持されたプルロッドまたはバーを示している。プルロッド２は、メインシャフト１に対する回転を防止するように配置されていることが好ましい。
【００１８】
　図中の右側の、メインシャフト１の後部に突出するプルロッド２の端部には、図にはそこに取り付けられたタイヤのないディスクホイールが示された自動車用ホイール１９を、プルロッド２の軸移動と共同して、メインシャフト１上に適切に狭持する、狭持手段が配置されている。
【００１９】
　狭持手段には、その軸方向に移動自在にメインシャフト１上に支持され、それと共軸的な関係を有する、センタリング円錐部材２０が備えられている。センタリング円錐部材２０は、ホイール１９とセンタリング円錐部材２０との間で作用する狭持力に対して軸方向に反対のバイアス力を発生する、符号２１で示されたコイル圧縮スプリングのようなスプリング、または、他の適切な装置によって、メインシャフト１に対して支持されている。
【００２０】
　ホイール狭持装置のさらなる詳細を以下に示す。
【００２１】
　シャフト１上のホイール１９を最初に狭持する操作においては、以下にさらに詳細に記載するするように、プルロッド２が図中の左側に移動し、これによって、ホイール１９は、センタリング円錐部材２０に対してその中心孔に押しつけられる。スプリング２１により発生するバイアス力は、押圧力とは反対に作用する。この場合、センタリング円錐部材２０に対して素早く狭持した場合、ホイール１９は、例えば、ネジによりメインシャフト１に適切に固定されたフランジ１８に押しつけられる。
【００２２】
　図中の狭持装置は、円柱状コイル圧縮スプリングにより発生されたバイアス力により、センタリング円錐部材２０がシャフト１にその軸方向に移動自在におよびそれと共軸的に取り付けられた狭持装置を備えている。この種の狭持装置は、例えば、ここに含まれる構造的形態の詳細が参照できる独国特許第１９５１１４０５Ａ１号明細書に見ることができる。
【００２３】
　図中の狭持装置の場合には、狭持スリーブ２８に固定された一般的なお椀型押圧部材１４によって、自動車用ホイール１９がシャフト１上のセンタリング円錐部材２０にさらに狭持されている。このため、押圧部材１４を備えた狭持スリーブ２８は、図中の右側のプルロッド２の突出軸端部に、例えば、ネジ手段によって固定的に連結することができる。示された実施形態においては、プルロッド２は、ハサミ様形態のツメ２９を介して狭持スリーブ２８の右端で連結している。ツメ２９は、狭持スリーブ２８の内壁面に設けられた様々な凹部に係合している。示された構造には、そこに選択的に係合すべきツメ２９用の４つの外周に延在する凹部形成係合溝が備えられている。ツメ２９は、狭持スリーブ２８の内側のそれぞれの外周に延在する係合溝内で、スプリングにより放射状の外側に向けられている。
【００２４】
　しかしながら、狭持装置は、上記米国特許第５６１５５７４号明細書、欧州特許第０５５０８１６Ｂ１号明細書および独国特許第４２００３８０Ｃ２号明細書に開示されたような形態とすることもできる。狭持装置のこのような形態においては、センタリング円錐部材が、ハサミ様支持装置を介して、狭持スリーブに対して支持されている。ハサミ様支持装置は、閉鎖位置の方向における支持装置を傾斜させる引張りバネのバイアス力を受ける。この場合、ハサミ様支持装置は、放射方向に移動自在であり、センタリング円錐部材の後側で端部に対して支持され得る、２つの自由端を有している。また、バイアス力は、閉鎖方向におけるハサミ様支持装置を傾斜する引張りバネにより作用する。
【００２５】
　図を参照すると、プルロッド２は、図中の左側の、狭持装置から離れた端部に、ネジ山９を設けている。ネジ山９は、弾性を有する支持ディスク２３を介してプルロッド２の左端に連結された円柱状部２４に設けられている。図中符号４で示された狭持ナットの雌ネジ山は、円柱状部２４上の雄ネジ山を形成するネジ山９と係合する。狭持ナット４は、符号１２および１３で模式的に示されたベアリング構造体内のバランス調整装置のシャフト１上に回転自在に支持された、プリー３に固定されている。プリー３は、符号７で示されたベルトドライブを介した電気モーター６により、回転駆動することができる。
【００２６】
　符号５は、バランス調整装置のフレームまたはオシレータ部材８上で、符号１０および１１で示されたベアリング構造体内に回転自在に取り付けられたメインシャフト１を減速させる、電磁ブレーキが好ましい形態であるブレーキを示している。ブレーキ５は、ブレーキの固定子内に電磁石２２と、電機子ディスクが好ましい形態である電機子１６とを備えている。電機子ディスク１６は、フランジハブ１７を介してシャフト１に連結している。シャフト１は、ブレーキ５の動作により停止させられる。
【００２７】
　ホイール１９がバランス調整装置のシャフト１に狭持された場合、電機子１６は、電力を供給された電磁石２２によりブレーキ５の固定子に引きつけられ、シャフト１が、その回転移動を防止するように固定される。電気モーター６にスイッチが入り、プリー３および狭持ナット４が回転され、プルロッド２が図中の左側の軸方向に移動する。その結果、ホイール１９は、上述の狭持手段によりシャフト１上に素早く狭持される。
【００２８】
　解放工程においては、動作状態のブレーキ５、すなわち、固定的に保持されたメインシャフト１により、電気モーター６およびナット４の回転方向が逆転し、プルロッド２が、図中の右側に移動する。これにより、シャフト１に固定された支持フランジ１８に対してホイール１９が狭持される、狭持力が消去される。
【００２９】
　狭持および解放工程は、上記米国特許第５６１５５７４号明細書に記載された様式によっても実行することができる。
【００３０】
　センタリングエラー、特に、シャフト１の回転軸からのホイールの幾何学的軸の逸脱のおそれを少なくとも実質的に避けるため、センタリング後の操作は、不釣り合い測定工程の初期に実施する。このセンタリング後の操作によって、ホイール１９がセンタリング円錐部材２０上で正確にセンタリングされる。このセンタリング後の操作は、装置の電気的システムに、プログラムの形態または付加的電気要素として提供され、そこに適切に一体化される、符号２５で模式的に示される電気制御装置の制御下において実行される。電気制御装置２５は、不釣り合い測定操作が開始された際に、自動的に起動することができる。電気モーター６が不釣り合い測定のスイッチを入れる際に、センタリング後の操作のスイッチを入れることは、電気制御装置２５により実施されることが好ましい。従来のホイールバランス調整装置の場合には、通常、システムが、例えば、オン／オフスイッチ３０の動作を提供するホイール保護フードの閉鎖により開始される。しかしながら、電気制御装置２５において、符号３１で示された分離スイッチ、例えば、押しボタンスイッチによって、センタリング後の操作を動作させることもできる。
【００３１】
　センタリング後の操作を実施する際、例えば、上記ホイール保護フードの閉鎖により装置のスイッチを入れる場合には、ブレーキ５は制御装置２５により動作され、電機子１６がプリー３に回転不能に連結されている。ホイールバランス調整装置のメインシャフト１は、電気モーター６に結合される。ブレーキ５の電機子１６は、２つの機能を実施し、プリー３に回転不能に連結された図中の位置においては、電気モーター６にメインシャフト１を回転不能に連結するように作用するが、固定子に引きつけられた場合には、シャフト１を停止するブレーキとして作用する。
【００３２】
　センタリング後の操作を開始するためには、電気モーター６は、不釣り合い測定を実施する際の回転速度よりも実質的に遅い、低回転速度で駆動される。低速回転移動の間に、シャフト１上に狭持されたホイール１９は、初期の回転角度位置に対して約１８０度±約２０度変更された回転角度位置に配置される。この工程においては、ホイール１９は、例えば、ほぼ半回転、または、複数回回転することができ、初期位置に対して約１８０度の角度間隔で所望の回転角度位置に停止させることができる。所望の位置にホイールを停止させるために、ブレーキ５の電磁石２２に電力が供給され、電機子１６が引きつけられ、そこに載置されたホイール１９と共にシャフトが停止する。電気モーター６が駆動される回転方向が、シャフト１上に狭持された状況からホイール１９を解放する方向である、プルロッド２が図中の右側に移動する回転方向に一致する場合には、ホイール１９を少なくとも部分的に解放するように、モーター駆動が保持される。電気モーター６の駆動回転の方向が所望のホイール解放方向とは異なる場合には、電気モーター６の回転方向が逆転される。
【００３３】
　初期位置に対して約１８０度変更させた回転角度位置にホイール１９を手動的に移動させ得ることも理解されるであろう。
【００３４】
　ホイール１９を少なくとも部分的に解放するためには、ホイール１９が支持フランジ１８から解放されるまで、プリー３および狭持ナット４の回転によって、プルロッド２を図中の右側に移動させる。この工程において、プリー３の移動方向は、符号２７で模式的に示されたセンサー装置２７により探知される。このため、プリー３は、センサー装置２７用の増分角度ステップを表示する標記を伝えてもよい。増分センサーを構成するセンサー装置２７により発生された測定信号は、制御装置２５に送られ、ホイール１９が充分に解放された場合に、電気モーター６の回転移動が停止される。これにより、センタリング後の操作の間のホイール１９の少なくとも部分的な解放の段階において、プルロッド２の軸移動が探知されることが明らかとなるであろう。
【００３５】
　また、電気モーター６を通過し、ホイール解放工程の間に測定される、電流の低下を検出することによって、ホイールの解放状況を確認することができる。
【００３６】
　ホイールが少なくとも部分的に解放された状況である場合、支持フランジ１８とホイール１９との間には、ほんの僅かなギャップしかない。このギャップは、センタリング円錐部材２０上のホイールの自動的なセンタリングがホイール上に作用する重力の影響下で行うことができる程度の大きさである。さらに正確には、初期の狭持状況において、ホイール１９がセンタリング円錐部材２０上の正確にセンタリングされた位置に固定されていない場合には、それは、その初期回転角度位置に対して約１８０度のホイール１９の回転移動によって修正することができる。このように、ホイール１９の回転移動は、ホイール１９の重力の中心が、シャフト１の回転軸と一致する、センタリング円錐部材２０の軸上にあることを意味している。ホイール上に作用する重力は、ホイール１９をセンタリング円錐部材２０上の正確にセンタリングされた位置から下方に移動する傾向があるが、正確にセンタリングするために、スプリング２１のバイアス力によって、センタリング円錐部材２０をホイール１９内の中心内径３３に押圧している。
【００３７】
　電気モーター６は、制御装置２５により再びスイッチが入れられ、プルロッド２が、シャフト１上に再びホイール１９を狭持するため、電気モーター６の駆動により、ブレーキ５により固定的に保持されたシャフト１と共に図中の左側に移動する。
【００３８】
　メインシャフト１およびそれに伴うホイール１９の各回転角度位置は、センサー装置２７によりもたらされる。しかしながら、各回転角度位置の分離探知は、シャフト１上に設けられ、または、シャフト１に固定された、回転角度の増分標記を探知することができる、回転角度センサー３２により実行されることが好ましい。
【００３９】
　示された実施形態においては、センタリング後の操作におけるホイール１９の開放度は、スプリング２１により及ぼされたバイアス力に依存して調整することができる。そのため、制御装置２５を備えたこの装置には、スプリング２１により発生された各バイアス力の値を保存するメモリー２６を備えてもよい。異なる狭持手段によるバイアス力の数値は、メモリー２６内に入力される。
【００４０】
　センタリング後の操作が終了した後、電磁石２２に電力供給のスイッチが切られることにより、ブレーキ５は解放される。電気モーター６により発生されたトルクは、測定のために要求される回転速度まで加速するために、プリー３を介してシャフト１に伝達される。
【００４１】
　本願発明による方法および装置の上記実施形態は、その原理の単なる例示および説明であり、本願発明の目的および意図を逸脱しない範囲で、様々な改良および変更を行ってもよいことは、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】バランス調整装置のシャフト上に自動車用ホイールを中央に狭持する装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：メインシャフト
２：プルロッド
３：プリー
４：狭持ナット
５：ブレーキ
６：電気モーター
７：ベルトドライブ
８：オシレータ部材
９：ネジ山
１０：ベアリング構造体
１１：ベアリング構造体
１２：ベアリング構造体
１３：ベアリング構造体
１４：押圧部材
１５：軸内径
１６：電機子
１７：フランジハブ
１８：フランジ
１９：自動車用ホイール
２０：センタリング円錐部材
２１：スプリング
２２：電磁石
２３：支持ディスク
２４：円柱状部
２５：電気制御装置
２６：メモリー
２７：センサー装置
２８：狭持スリーブ
２９：ツメ
３０：オン／オフスイッチ
３１：分離スイッチ
３２：回転角度センサー
３３：中心内径
【図１】
2004077489.tif 000003