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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Verriegelung von
Rädern, Riemenscheiben, Scheiben und im Besonderen von Kraftfahrzeugrädern auf einer
horizontal-axialen Auswuchtmaschine.
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Es ist seit einiger Zeit bekannt, dass Auswuchtmaschinen für Kraftfahrzeugräder und
dergleichen im Allgemeinen eine Fußfläche aufweisen, die die Antriebseinheit und die damit
in Verbindung stehende Regelung für die Betätigung einer axialen Hohlwelle, die auf Lagern
rotieren kann und so angeordnet ist, dass sie eine horizontale Achse aufweist, umfasst. Ein im
wesentlichen kuppelförmiger Flansch ist koaxial mit einem Ende der Hohlwelle verbunden
und ist in einem Zentralbereich mit einem konischen Körper versehen, auf den der
gewöhnliche Zentral-Hohlraum des auszuwuchtenden Rades aufgesetzt wird; ein
pfannenförmiger Außenflansch, der koaxial zu der Hohlwelle angeordnet ist, ist zur
Verriegelung des Rades mit Bezug auf die rotierende Kuppel während der Rotation der
Hohlwelle ausgebildet.
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Eine sekundäre Welle ist koaxial mit Bezug auf die Hohlwelle angebracht, so dass sie eine
translatorische Bewegung ausführen kann und als Bindeelement wirkt; das Ende der
sekundären Welle, welches sich in der Näher der Kuppel befindet, kann verbunden (und
getrennt) von dem Außenflansch werden, der pfannenförmig oder ähnlich gebildet ist, um das
Rad an der Kuppel verriegelt zu halten, wenn das Bindeelement gegen das Ende der
Hohlwelle, welches gegenüber dem Radverriegelungsende liegt, mit einer Kraft, die
ausreichend zur Fixierung des Rads an der Kuppel ist, gedrückt gehalten wird.
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Verschiedene Systeme oder Vorrichtungen zur Verriegelung des Rads an der Kuppel sind
vorgeschlagen worden, welche die sekundäre Welle automatisch in eine translatorische
Bewegung innerhalb der Hohlwelle auf das gegenüberliegende Ende der Hohlwelle hin
versetzen können.
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Eine der am besten bekannten Vorrichtungen (DE 28 13 387 A) zur automatischen
Verriegelung eines Rades auf einer Auswuchtmaschine des oben genannten Typs ist durch
einen pneumatischen Zylinder gebildet, der zusammen mit der Hohlwelle auf der
Auswuchtmaschine rotiert; ein Bindeelement (sekundäre Welle, die innerhalb der rotierenden
Hohlwelle angeordnet ist) ist axial mit dem Kolben des Zylinders verbunden und ist zur
Ausübung eines Drucks auf das Bindeelement mittels des Drucks welchem es ausgesetzt ist,
ausgebildet, der ausreichend ist, um das Rad an der Verriegelungskuppel oder an dem Flansch
zu verriegeln.
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In diesem Fall rotiert der Zylinder zusammen mit der Welle und es ist deshalb erforderlich
einen rotierenden Verteiler vorzusehen, um die Druckluftversorgung auf den Zylinder zu
übertragen; dies erfordert eine genaue und kostenintensive Konstruktion, um Störgeräusche
und Vibrationen durch den Verteiler zu verhindern.
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Andererseits gibt es vorteilhafterweise keine inhärente Begrenzung für den Hub des Zylinders
und des Bindeelements; entsprechend ist es möglich Zentrierelemente herzustellen, die
besonders praktisch und effizient für den Benutzer sind.
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Eine andere konventionelle Vorrichtung (DE 40 04 24 A) ist durch eine Metallfederpackung
gebildet, die auf der rotierenden Hohlwelle angebracht ist und so angeordnet ist, dass sie auf
das Bindeelement eine axiale Kraft ausübt, die in der Lage ist, das Rad auf der
Klemmvorrichtung zu halten. Wenn die Welle nicht rotiert, kann ein nicht rotierender
Zylinder die Federn vorspannen, so dass es möglich ist, das Rad aufzusetzen und das
Bindeelement mit dem Positionierungsträger zu verbinden, der das Rad gegen die
Klemmkuppel oder den Träger hält. Diese Vorrichtung ist einfacher und weniger
kostenintensiv als die zuvor beschriebene, hat aber den Nachteil, dass sie einen begrenzten
Hub der Feder hat. Eine Metallfeder deren Abmessungen mit einer Radauswuchtmaschine
kompatibel sind und deren Kraft ausreicht, um das Rad über einen Hub von mehr als wenigen
Millimetern zu klemmen, ist in der Tat im wesentlichen unpraktisch.
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Über dies ist die Metallfeder nur selten symmetrisch und die verschiedenen
Kompressionsgrade können Ungleichgewichte erzeugen, die nicht kompensiert werden
können.
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Diese Anwendung zwingt wegen des begrenzten Hubs, der für das Traktionselement erreicht
werden kann, zu kaum praktischen konstruktiven Ausführungsformen des Rad-Klemm-
Flansches, mit der Notwendigkeit für Einstellungs- oder Vorklemmmaßnahmen, so dass der
begrenzte Hub trotzdem ausreichend ist, das Rad zu halten. Wenn man die Klemmsysteme,
die normalerweise benutzt werden, bedenkt ist es in der Tat für die Zwecke der besten
praktischen Handhabung wünschenswert, einen Hub für das Traktionselement in dem Bereich
von 70-100 mm zu realisieren bei einer minimalen Kraft in der Größenordnung von 250 kg.
Diese Resultate können mit konventionellen Systemen, die auf Federkraft basieren, nicht
erreicht werden.
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Entsprechend ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur automatischen
Verriegelung eines Rads auf einer Auswuchtmaschiene zu schaffen, die so konzipiert und
strukturiert ist, so dass die Nachteile und Beschränkungen von konventionellen Vorrichtungen
vollständig ausgeschaltet werden und die überdies so ausgebildet ist, dass das Rad mit einer
ausreichenden Kraft an dem Flansch oder der Kuppel der Auswuchtmaschine verriegelt wird,
ohne das diese Kraft auf die Lager, die die rotierende Hohlwelle tragen, ausgeübt wird.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung zur automatischen
Verriegelung eines Rads oder dergleichen auf einem rotierenden Flansch zu schaffen, welche
elastische Mittel benutzt, um die für die Durchführung der Kalibrierungsoperationen
erforderliche Klemmkraft zu erzeugen, wobei die Mittel so ausgebildet sind, dass sie große
und konstante elastische Verformungen bei den verschiedenen Kompressionswerten erlauben
und in Folge dessen einen Hub des Bindeelements, der größer als bei konventionellen
Systemen mit Metallfedern ist, mit den offensichtlichen Vorteilen im Hinblick auf die
Stabilität des Klemmens des Rads und der Praktikabilität für den Nutzer während des
Betriebs.
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Ein weiters Ziel der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Verriegelung des oben genannten
Typs zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und die einfach und schnell zu
bedienen ist während des Loslassen des Rads nach dem auswuchten.
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Dieses und die weiteren Ziele werden in der folgenden detaillierten Beschreibung näher
erläutert und werden durch eine Vorrichtung zur automatischen Verriegelung von Rädern und
dergleichen, im Besonderen Kraftfahrzeugrädern, auf Auswuchtmaschinen erreicht, welche
beinhaltet: Eine axiale Hohlwelle, die so angeordnet ist, dass sie auf Lagern und Trägern an
einem Ende horizontal rotieren kann; ein herkömmlicher Klemm-Flansch, der mit einem
konischen Träger zur Zentrierung des auszuwuchtenden Rads versehen ist; eine sekundäre
Welle, die als Bindeelement wirkt und die so angeordnet ist, dass sie eine translatorische
Bewegung in der Hohlwelle und den Tragemitteln frei durchführen kann und pfannenförmig
oder ähnlich ausgebildet ist, zur Verriegelung des Rads an dem Klemm-Flansch; und
Federspannmittel, die mit Bezug auf das andere Ende der sekundären Welle und der
Hohlwelle koaxial angeordnet sind, und die zusammengedrückt sind, um die sekundäre Welle
von dem Klemm-Flansch verschoben zu halten, um eine stabile Verriegelung des Rads zu
erlauben, und die dann durch einen pneumatischen Zylinder weiter zusammengedrückt
werden, um die sekundäre Welle in eine translatorische Bewegung auf den Klemm-Flansch zu
versetzen, um das Lösen der Pfanne zu erlauben; die Vorrichtung hat gemäß der vorliegenden
Erfindung Federspannmittel, um das Rad an der Klemm-Flansch geschlossen zu halten, wobei
die Mittel durch wenigstens zwei pneumatische Federn gebildet sind, im wesentlichen von
dem Drucklufttyp, die parallel zu der sekundären Welle angeordnet sind und die zwischen
einer Riemenscheibe, die fest mit dem freien Ende der Hohlwelle verbunden ist, und einem
Drehzapfen, der fest mit der sekundären Welle und mit den freien Enden der Federn
verbunden ist, eingeschoben sind, so dass das Rad stabil an dem Klemm-Flansch während des
Auswuchtens verriegelt gehalten wird; eine pneumatische Zylinder-und-Kolbeneinheit, die an
dem freien Ende der sekundären Welle angeordnet ist, so dass deren Stab mit dem Ende der
sekundären Welle in Kontakt ist, um während des Auswuchtens und während der Kolben in
Betrieb ist eine translatorische Bewegung des axial mit den Enden der Federn ausgerichteten
Drehzapfens zu erlauben, um so die Federn vorzuspannen und um die sekundäre Welle in eine
translatorische Bewegung auf den Klemmflansch zu versetzen und so die Entfernung des
Rades zu erlauben; Stoppmittel sind vorhanden zur Begrenzung des Hubs der sekundären
Welle während der translatorischen Bewegung auf den Klemm-Flansch zu; ferner sind
elastische Mittel vorhanden, um die sekundäre Welle und den Stab des Zylinders in die
Ausgangsposition zurückzubewegen, um den pneumatischen Federn die Wiederherstellung
einer stabilen Verriegelung eines anderen Rades zu erlauben.
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Insbesondere werden die pneumatischen Mittel zur Federspannung vorzugsweise durch zwei
identische zylindrische Gasfedern (des Luftkompressionstyps) gebildet, die mit einem Ende in
in der Trennscheibe gebildeten Sitzen frei aufgenommen werden, der mit der Hohlwelle fest
verbünden ist und an dem gegenüberliegenden Ende stangenförmige Elemente zur Erzeugung
der zusätzlichen Kompression aufweist, wobei das gegenüberliegende Ende der
stangenförmigen Elemente mit den Federn fest verbunden ist und durch einen Drehzapfen, der
schräg in das Ende des Traktionselement eingefügt ist, verbunden werden.
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Die Mittel zum Stoppen des Hubs des Traktionselementes, die zur Freigabe des Rads
erforderlich sind, werden ebenso durch eine Scheibe oder dergleichen gebildet, die koaxial zu
dem Traktionselement ist und die peripher durch wenigstens zwei flexible
Dünnschichtelemente von vorgegebener Länge, die fest mit dem Zylinderkörper verbunden
sind, gehalten werden, und durch eine ähnliche Scheibe, die mittels zweier Traktionselemente
durch die Riemenscheibe gehalten wird, die fest mit der Hohlwelle verbunden ist, wobei der
Hub der Traktionselemente durch den Kontakt zwischen den beiden Scheiben während der
translatorischen Bewegung des Traktionselements durch den Stab des Zylinders festgelegt ist.
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Entsprechend sind Rückstellmittel für das Traktionselement (und deshalb für die
stangenförmigen Mittel zur Vorspannung der Federn), durch Dünnschichtelemente gebildet,
deren Abmessungen derart sind, dass sie während des Hubs zur Vorspannung der Federn
verbiegen und elastisch reagieren, wenn der Zylinderschritt keinen Druck ausübt, so dass das
Traktionselement und der Zylinderstab in Kontakt damit in eine inaktive Position
zurückgestellt werden.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden
detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen im Wege eines nicht
beschränkenden Beispiels erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 eine axiale Schnittansicht der Vorrichtung zur automatischen Verriegelung eines Rads
auf einer Auswuchtmaschine gemäß der Erfindung in einer stabilen Verriegelungsposition;
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Fig. 2 eine Schnittansicht derselben Vorrichtung der Fig. 1 aus einem 90º-Winkel mit Bezug
auf die erste Ansicht, wobei die Vorrichtung in der Position zur Freigabe des Rads von der
Auswuchtmaschine gezeigt ist.
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In Bezug auf die oben genannten Figuren wird die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einer
herkömmlichen Auswuchtmaschine angewendet, d. h. bei einer Maschine, die
zusammengedrückte Mittel zur Federspannung zum stabilen Halten eines Rads auf einer
rotierenden Hohlwelle, aufweist und einer sekundären Welle oder Traktionselement, die eine
translatorische Bewegung axial in der Hohlwelle durchführen können, und die durch den Stab
eines Kolbens eines pneumatischen Zylinders nur während der Freigabe des Rads von der
Auswuchtmaschine betätigt wird.
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Im Besonderen umfaßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung ein Rad 1, z. B. ein
Kraftfahrzeugrad, welches verkeilt (geklemmt) auf dem Zentrierungsflansch 2 ist, der
kuppelförmig oder ähnlich gebildet ist, mittels einer Pfanne 3 (oder einer Klemme) mit einer ·
Mehrzahl von Nadeln, auf die eine Traktionskraft von einer Bindestange oder einer
sekundären Welle 4 wirkt, die koaxial in eine horizontale Hohlwelle 17 eingesetzt ist, an die
der Zentrierungsflansch 2 fest verbunden ist).
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Die Bindestange 4 hat einen translatorischen Hub, der es erlaubt, die Pfanne 3, und damit das
Rad, durch die einfache manuelle Drehung eines umlaufenden Stopfens 5 herauszuziehen, wie
es bei den meisten herkömmlichen Auswuchtmaschinen der Fall ist.
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Das Rad 1 ist auf dem kuppelförmigen Flansch 2 zentriert, dadurch dass es auf den Kegel 6
aufgesetzt ist, der gegenüber der Druckfeder 7 angeordnet ist.
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Gemäß der Erfindung ist die Hohlwelle 17, die eine begrenzte Länge aufweist, so angebracht,
dass sie rotieren kann, aber keine translatorische Bewegung innerhalb des ärmelförmigen
hohlen Haltekörpers 18 mittels der Lager 17a durchführen kann; der Träger 18 ist durch die
Fußfläche (nicht dargestellt) der Auswuchtmaschine durch das Dünnschichtelement 19 stabil
gehalten, während die Rotation der Hohlwelle 17 und des entsprechenden Zentrierungsträgers
2 durch ein Zahnrad (oder Riemen), der in dem peripheren Bereich 2a des Trägers 2 eingreift
und der durch die in der Fußfläche der Auswuchtmaschine untergebrachten Antriebseinheit
angetrieben wird.
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Eine Riemenscheibe 9 ist koaxial an dem freien Ende der Hohlwelle 17, welches gegenüber
dem den Zentrierungsflansch 2 tragenden Ende liegt, verankert; zwei Ausnehmungen sind in
der Seite der Riemenscheibe gebildet, die in den Figuren nach rechts gerichtet ist und die ein
Ende von zwei Gasfedern 8 (im wesentlichen von dem Luftdrucktyp) frei aufnehmen, deren
Achse parallel zu der Achse der Bindestange 4 verläuft.
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Zwei Stäbe 8a sind axial mit den gegenüberliegenden Ende der Gasfedern 8 verankert und
sind ebenso parallel zu der Bindestange 4; deren freie Enden sind durch eine Nadel 10
verbunden, die durch das freie Ende der Bindestange 4 hindurchtritt.
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Die Gasfedern sind deshalb zwischen der Riemenscheibe 9 und der querliegenden Feder 10
angeordnet und mit dieser Anordnung hält die durch die gespannten Federn aufgebrachte
Kraft die Bindestange 4 nach rechts gedrückt (in den Figuren), so dass das Rad an dem
Zentrierungsflansch 2 verriegelt.
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Die Luftfedern 8 und die Bindestange 4 können zusammen mit der Riemenscheibe 9 und der
Endnadel 10 frei rotieren.
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Hinter der Nadel 10 ist ein pneumatischer Zylinder 11 angeordnet, der durch einen flexiblen
Dünnschichtträger 11a getragen ist; ein Stab ist fest mit dem Kolben des Zylinders verbunden
und das Ende 11b des Stabs ist koaxial zu dem freien Ende 4a der Bindestange 4 benachbart,
wenn die Vorrichtung in der Verriegelungsposition ist (Fig. 1).
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Zwei flexible Dünnschichtelemente 12, die parallel zu der Bindestange 4 sind, sind ferner mit
dem Zylinder 11 verbunden, und eine Scheibe 13 ist mit den gegenüberliegenden freien
Enden der Bindeelemente 12 verbunden und ist koaxial zu der Bindestange 4; eine zweite
Scheibe 15, die parallel zu der Scheibe 13 ist, ist anstelle dessen durch die Riemenscheibe 9
mittels zweier Bindestangenelemente 16, die ebenfalls parallel zu der Bindestange 4 (Fig. 2)
sind, gehalten.
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Die Scheibe 15 kann deshalb zusammen mit der Riemenscheibe rotieren, ohne axiale
Bewegung, während die Scheibe 13, die parallel dazu und mit einem vorbestimmten Abstand
dazu angeordnet ist, Bewegungen auf die Scheibe 15 zu ausführen kann, und ist zur Bildung
eines Kontakts damit ausgesetzt, wenn die Dünnschichtelemente 12, die sie tragen, einer
axialen Kompression ausgesetzt sind, wie es im weiteren noch deutlicher wird.
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Deshalb ist die Kraft für das stabile Verriegeln des Rads auf dem Zentrierungsträger während
des Auswuchtungsschritts durch den Druck der Luftfedern 8 gewährleistet, die die
Verbindungsstange 4 nach links verschoben halten, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wenn der
Zylinder 11 nicht in Betrieb ist.
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Um das Rad abzunehmen, d. h. um die Klauenpfanne 3 von dem Zentrierungsflansch 2 zu
entfernen, ist es nötig, die Feder 8 weiter zu spannen, um die Bindestange 4 in eine
translatorische Bewegung zu versetzen, deren Ausmaß durch das Ausmaß der Bewegung der
Scheibe 13 bestimmt wird, um einen Anschlag mit der Scheibe 15 herzustellen.
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Zur Erzeugung dieser Bewegung der Bindestange 4 nach rechts (Fig. 2), wird der Zylinder 11
betätigt; mittels des Ende 1 1b seines Stabs drückt er die Bindestange 4, so dass die Gasfeder
weiter zusammengedrückt werden, und biegt gleichzeitig die dünnen Schichten 12, die die
Scheibe 13 halten. Der Hub der Bindestange 4 wird gestoppt, wenn die Scheibe 13 (die sich
auf die Scheibe 15 wegen der Biegung der dünnen Schichten 12 bewegt und die durch die
Bindestangenelemente 16, die mit der Riemenscheibe 9 verbunden sind, gehalten wird) einen
Anschlag mit der Scheibe 15 bildet.
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Auf diese Art und Weise wird die Kraft zur weiteren Spannung der Federn 8 nicht auf die
Lager 17a ausgeübt, mit den offensichtlichen Vorteilen hinsichtlich deren fehlender
Abnutzung und der Vermeidung von Ungleichgewichten und Vibrationen, die für eine
korrekte Auswuchtung des Rads schädlich sind.
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Ebenso gemäß der Erfindung, zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen und Eigenschaften,
hat die erfindungsgemäße Vorrichtung einen elastischen Träger (mit einer flexiblen
Dünnschicht 11a) fit den Zylinder und eine elastische Dünnschicht 19 zum Tragen des
Ärmels 18 der Hohlwelle, was weitere Vorteile erlaubt.
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Die besagten Dünnschichten sind so dimensioniert, dass diese sich im rechten Winkeln in
Bezug auf die Drehachsen der Wellen 4 und 17 biegen und so, dass sie sich gleichzeitig um
eine in rechten Winkeln zu der Ebene, die die Achse der Hohlwelle und des Ärmels 18
enthält, drehen; die Erkennung dieser Ungleichgewichte (Torsionen und Biegungen) kann
vorteilhafterweise zwei Sensoren zugeordnet werden, bei denen es sich im wesentlichen um
herkömmliche piezoelektrische Aufnehmer handelt, von denen einer durch das Bezugszeichen
21 gekennzeichnet ist und der die Biegungen der tragenden dünnen Schichten 9 und 11a
aufnimmt und der andere, der durch das Bezugszeichen 22 in der Fig. 1 bezeichnet ist, die
Torsionen der besagten dünnen Schichten aufnimmt.
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Die Aufnehmer werden durch zwei Bindeelemente 20, die in einem Winkel von 90º zu
einanderstehen und die mit dem Ende der dünnen Schicht 23, die fest mit dem festen Träger
18 verbunden sind, verankert. Die Anordnung der Aufnehmer außerhalb der Hohlwelle
erlaubt es die Länge der Wellen 4 und 17 zu reduzieren, mit den offensichtlichen Vorteilen
hinsichtlich der Möglichkeit der Reduzierung der Länge der besagten Wellen.
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Die Erfindung, die oben hinsichtlich einer ihrer möglichen Ausführungsformen beschrieben
ist, kann natürlich zahlreichen strukturellen und funktionellen äquivalenten Modifikationen
und Variationen in der praktischen Ausführung unterworfen werden, ohne dadurch den
Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Wo technische Merkmale in einem Anspruch von Bezugszeichen gefolgt sind, wurden diese
Bezugszeichen für den einzigen Zweck der Verbesserung des Verständnisses der Ansprüche
aufgenommen und dementsprechend haben solche Bezugszeichen keine begrenzende
Wirkung hinsichtlich der Auslegung jedes Elements welches beispielhaft durch solche
Bezugszeichen identifiziert wird.