不接觸車輪的自定心式車輪夾具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種不接觸車輪的自定心式車輪夾具，該車輪夾具用于附接至車輛車輪以便在車輛上執(zhí)行車輪定位。該車輪夾具具有：主體，其用于支撐目標(biāo)或測量頭；以及三個可伸長臂，其可滑動地安裝到主體。每個可伸長臂均具有夾持部和側(cè)壁接觸部，夾持部用于夾持輪胎行駛面，側(cè)壁接觸部用于接觸輪胎側(cè)壁，從而使夾具主體大致平行于車輛車輪并使車輪夾具不與輪輞接觸。自定心式連接機(jī)構(gòu)具有咬合的齒輪以及連接臂，每個連接臂分別將可伸長臂連接到齒輪，從而當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時，可伸長臂相對于夾具主體同步地按比例滑動，從而在可伸長臂的側(cè)壁接觸部接觸輪胎側(cè)壁的同時，使可伸長臂的夾持部咬合并夾持輪胎行駛面，并且將車輪夾具夾緊到輪胎上。
【專利說明】不接觸車輪的自定心式車輪夾具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于定位車輪的設(shè)備。本發(fā)明特別適用于將車輪定位儀附接到車輪上的車輪夾具。
【背景技術(shù)】
[0002]某些常規(guī)車輪定位系統(tǒng)使用附接到車輛車輪上的被稱為“定位頭”的定位元件來測量車輪和懸架的各種角度。將這些角度傳送給主機(jī)系統(tǒng)，在該主機(jī)系統(tǒng)中利用這些角度來計算車輛定位角度。在標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)定位儀構(gòu)造中，將四個定位頭附接到對應(yīng)的車輛車輪上。每個定位頭包括兩個水平或前束角測量傳感器和兩個豎直或外傾角/斜角傳感器。每個定位頭還包括:電子裝置，其用以支持所有傳感器數(shù)據(jù)獲取以及與定位儀控制臺的通信；本地用戶輸入端；以及本地顯示器，其用以提供狀態(tài)反饋、診斷和校準(zhǔn)支持。被稱為“視覺定位儀”的其它常規(guī)定位系統(tǒng)使用附接到各個車輛車輪上的光學(xué)目標(biāo)來代替?zhèn)鞲衅?。照相機(jī)將這些目標(biāo)成像，并且使用這些視覺圖像來計算車輛車輪定位角度。
[0003]這種定位儀通常包括附接到車輛車輪上并載有定位元件(B卩，測量定位角度的傳感設(shè)備、或光學(xué)目標(biāo))的車輪夾具?，F(xiàn)在參考圖1，例如美國專利7，870，677中描述的常規(guī)車輪夾具100包括:一對上下滑動支架105、110，其分別與車輛車輪的輪輞接合；以及中間支架115，其保持例如光學(xué)目標(biāo)或定位頭等定位元件。支架105、110、115均可滑動地安裝到一對導(dǎo)向桿120、125上。絲杠130與上支架105及下支架110螺紋地接合以將夾具100夾到車輛車輪上。正在定位的車輛通常設(shè)置在車輛定位提升機(jī)上處于3英尺至4英尺的高度處以進(jìn)行定位。為了從下方維修車輛，可以將車輛升得更高，甚至達(dá)到6英尺的高度。
[0004]典型地，使用一組(三個或更多個)夾持裝置或爪鉤來完成將車輪夾具附接在車輛車輪上，這些夾持裝置或爪鉤是車輪夾具的一部分。在車輪圓周周圍的多個位置，爪鉤將薄的金屬指狀部楔入輪胎與輪輞之間的環(huán)形槽中。利用將爪鉤拉向車輪中心的螺絲刀或類似的手段使夾持變緊。在特別用于鋼質(zhì)車輪的可選方法中，將爪鉤移除并將爪鉤支撐件設(shè)置成抵靠鋼質(zhì)車輪的內(nèi)表面。爪鉤支撐件受到從車輛中心向外的驅(qū)動，直到爪鉤支撐件將車輪夾具鎖定到位為止。由于任一種方法都需要車輪夾具和車輛輪輞之間進(jìn)行“金屬對金屬”接觸，所以對車輪表面的一些破壞是不可避免的。
[0005]附接速度是車輪夾具性能的另一個關(guān)鍵方面。使常規(guī)車輪夾具的金屬指狀部定位在輪輞和輪胎之間的狹小環(huán)形空間中是一種挑戰(zhàn)，因而需要精確布置。一旦爪鉤適當(dāng)定位，在緊固夾具時必須注意防止一個或多個爪鉤脫出。為了防止對輪輞表面造城不必要的破壞，這種處理耗費(fèi)相當(dāng)多的時間和精力。
[0006]由于輪胎和輪輞具有多種尺寸，所以擁有可以應(yīng)對尺寸范圍的極端情況而不需要額外的非整體式轉(zhuǎn)接件或延長件的單個車輪夾具是有用的。
[0007]存在試圖解決輪輞破壞問題的其它車輪夾具設(shè)計。例如，百斯巴特磁性車輪螺栓夾具(Beissbarth Magnetic Wheel Lug Clamp)試圖通過使用設(shè)置成與車輛車輪螺母相接觸的可調(diào)磁體作為將車輪夾具固定到位的手段來減少輪輞破壞。由于許多車輛用裝飾性車輪蓋或輪轂蓋來覆蓋螺母，所以需要將車輪蓋移除，這是明顯的缺點。另外，多種螺母樣式所需要的調(diào)整可能乏味且緩慢。美國專利申請公開2011/0001821中描述的最新設(shè)計包括如下方法:在將塑料環(huán)形圈按壓在輪輞表面上用以支撐的同時，利用兩個凸輪操作臂來夾持輪胎面。這種設(shè)計不自定心，而且仍然存在破壞輪輞表面的可能性。此外，需要多個非整體式臂以允許用于所有可能的輪輞直徑。
[0008]因此，存在對如下車輪夾具的需求:該車輪夾具不接觸車輛車輪表面的任何部分，在著眼于速度和易用性的情況下提供牢固的安裝，覆蓋寬范圍的車輪直徑而不需要額外的非整體式設(shè)備，并且在夾具夾緊時自定心在車輛車輪中心線上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本文公開的發(fā)明解決了常規(guī)車輪夾具中存在的上述問題。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，一種車輪夾具用于附接至車輛車輪以便在車輛上執(zhí)行車輪定位，所述車輪包括輪胎和輪輞。所述車輪夾具包括:夾具主體，其用于支撐當(dāng)執(zhí)行車輪定位時所使用的設(shè)備；三個可伸長臂，每個可伸長臂均可滑動地安裝到所述夾具主體上，從而所述可伸長臂從中心點沿徑向向外延伸。每個可伸長臂均具有夾持部和側(cè)壁接觸部，所述夾持部用于夾持車輛輪胎的輪胎行駛面，所述側(cè)壁接觸部用于在所述夾持部夾持所述輪胎行駛面時接觸輪胎側(cè)壁。所述車輪夾具還包括自定心式的連接機(jī)構(gòu)，所述連接機(jī)構(gòu)包括:多個齒輪，其可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述夾具主體上并彼此咬合；以及多個連接臂，每個連接臂可移動地將所述多個可伸長臂之一連接到所述多個齒輪之一，從而當(dāng)所述齒輪旋轉(zhuǎn)時，所述多個可伸長臂相對于所述夾具主體同步地按比例滑動。所述連接機(jī)構(gòu)用于移動所述可伸長臂，從而在所述可伸長臂的側(cè)壁接觸部接觸所述輪胎側(cè)壁的同時，使所述可伸長臂的夾持部咬合并夾持所述輪胎行駛面，并且將所述車輪夾具夾緊到所述輪胎上。當(dāng)所述夾持部夾持所述輪胎行駛面并且所述側(cè)壁接觸部接觸所述輪胎側(cè)壁時，所述可伸長臂使所述車輪夾具與所述輪輞隔開，從而使所述夾具主體大致平行于所述車輛車輪，并使所述車輪夾具不接觸所述輪輞。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種車輪夾具包括夾具主體和三個細(xì)長臂，每個細(xì)長臂均具有近端，所述近端可樞轉(zhuǎn)地安裝到所述夾具主體，從而所述細(xì)長臂從所述夾具主體向外延伸，每個細(xì)長臂均具有遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端具有:夾持部，其用于夾持車輛輪胎的輪胎行駛面；以及側(cè)壁接觸部，其用于在所述夾持部夾持所述輪胎行駛面時接觸輪胎側(cè)壁。所述車輪夾具還包括自定心機(jī)構(gòu)，所述自定心機(jī)構(gòu)具有:臂齒輪，其附接到每個細(xì)長臂的近端并且與每個對應(yīng)的細(xì)長臂的樞轉(zhuǎn)點同軸；以及中心連接齒輪，其與所有臂齒輪咬合以使每個細(xì)長臂的運(yùn)動相對于其它細(xì)長臂彼此同步，從而當(dāng)任意一個臂齒輪旋轉(zhuǎn)時，所有細(xì)長臂均相對于所述夾具主體同步地按比例樞轉(zhuǎn)。所述自定心機(jī)構(gòu)用于移動所述細(xì)長臂，從而在所述細(xì)長臂的側(cè)壁接觸部接觸所述輪胎側(cè)壁的同時，使所述細(xì)長臂的夾持部咬合并夾持所述輪胎行駛面，并且將所述車輪夾具夾緊到所述輪胎上。當(dāng)所述夾持部夾持所述輪胎行駛面并且所述側(cè)壁接觸部接觸所述輪胎側(cè)壁時，所述細(xì)長臂使所述車輪夾具與所述輪輞隔開，從而使所述夾具主體大致平行于所述車輛車輪，并使所述車輪夾具不接觸所述輪輞。
[0012]本發(fā)明的實例的其它目的、優(yōu)點和新特征部分地在以下描述中闡明，而部分地是由本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過參閱了以下描述和附圖而容易理解到的，或者可以從實例的制造或操作中習(xí)得。本發(fā)明的目的和優(yōu)點可以利用在所附權(quán)利要求書中具體指出的方法、設(shè)備及其組合來實現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖僅示例性而非限制性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的元件。
[0014]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的車輪夾具。
[0015]圖2A是安裝在車輪上的根據(jù)本發(fā)明的實施例的車輪夾具。
[0016]圖2B、圖2C和圖2E是圖2A中的車輪夾具的外視圖。
[0017]圖2D和圖2F是圖2A中的車輪夾具的剖視圖。
[0018]圖2G是圖2A中的車輪夾具的離合機(jī)構(gòu)的剖視圖。
[0019]圖2H是圖2G的離合機(jī)構(gòu)的分解圖。
[0020]圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的車輪夾具的外視圖。
[0021]圖3C至圖3E是圖3A和圖3B的車輪夾具的剖視圖。
[0022]圖4A是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的車輪夾具的外視圖。
[0023]圖4B是圖4A中的車輪夾具的剖視圖。
【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)在對附圖所示的和下文闡述的實例進(jìn)行詳細(xì)描述。圖2A至圖2H示出根據(jù)本發(fā)明的車輪夾具的實施例，該車輪夾具用于附接到車輛車輪上以執(zhí)行將車輪定位在車輛上的操作。根據(jù)本實施例，車輪夾具包括三個可伸長臂，每個臂的末端均具有夾持裝置；軌道齒輪(orbital gear)利用可樞轉(zhuǎn)且可滑動的連桿(連接臂)分別與三個臂之中的對應(yīng)臂相連，使手動旋轉(zhuǎn)式蝸輪在與軌道齒輪咬合的同時朝第一方向旋轉(zhuǎn)，由此將臂向內(nèi)拖拉以夾持輪胎行駛面。蝸輪的重要優(yōu)點在于它在夾緊時會鎖定到位的特性，由此保持牢固地夾持在輪胎上而無需額外的鎖定元件。在某些實施例中，提供自動離合機(jī)構(gòu)，從而當(dāng)將夾具夾緊時僅允許在蝸輪上施加預(yù)定最大扭矩。這樣，為典型的車輛應(yīng)用中所使用的全部四個夾具提供一致的夾具夾緊度，確保全部夾具是穩(wěn)定且牢固的，并且使由夾緊度變化所引起的輪胎變形所導(dǎo)致的目標(biāo)位置變化最小化。通過使附接在蝸輪上的手柄朝第二方向，即相反方向旋轉(zhuǎn)，來使夾持裝置脫離輪胎行駛面。
[0025]圖2A示出在不接觸輪輞240的同時安裝在輪胎205上的根據(jù)本實施例的夾具組件200，輪胎205安裝在輪輞240上。在本文中，術(shù)語“車輛車輪”是指輪胎205和輪輞240的組合。圖中的示例性光學(xué)目標(biāo)210附接在夾具200上，目標(biāo)210用于執(zhí)行車輪定位。
[0026]圖2B和圖2C示出本實施例所公開的夾具200而沒有示出目標(biāo)210，夾具200包括用于保護(hù)齒輪和連桿的齒輪蓋215。圖2D示出夾具200而沒有示出齒輪蓋215。車輪夾具200包括夾具主體220，夾具主體220用于支撐在執(zhí)行車輪定位時所使用的設(shè)備。例如，圖2A至圖2F中的夾具主體220包括齒輪蓋215，齒輪蓋215用于在中心點C支撐目標(biāo)210。
[0027]三個可伸長臂225a至225c分別可滑動地安裝在夾具主體200上，并從中心點C沿徑向向外延伸。每個可伸長臂225a至225c均具有:夾持部230，其用于夾持車輛輪胎205的行駛面205a ;以及側(cè)壁接觸部235，其用于在夾持部230夾持輪胎行駛面205a時接觸輪胎205的側(cè)壁205b。當(dāng)夾持部230夾持輪胎行駛面205a并且側(cè)壁接觸部235接觸輪胎側(cè)壁205b時，可伸長臂225a至225c將車輪夾具200與輪輞240隔開，從而使夾具主體220大致平行于車輛車輪，并使車輪夾具200不接觸輪輞240。可伸長臂中的第一臂225b在順時針方向上與可伸長臂中的第二臂225a隔開多于90度，并且可伸長臂中的第三臂225c在逆時針方向上與可伸長臂中的第二臂225a隔開多于90度。
[0028]自定心式連接機(jī)構(gòu)245(參見圖2D)設(shè)置成:在所遇到的輪胎直徑的范圍內(nèi)，使安裝在夾具200上的設(shè)備(例如光學(xué)目標(biāo)210)保持以車軸為中心。連接機(jī)構(gòu)245包括多個齒輪，這些齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝到夾具主體220上并彼此咬合。在本實施例中，連接機(jī)構(gòu)245包括:軌道齒輪246，其可旋轉(zhuǎn)地安裝到夾具主體220上；以及手動旋轉(zhuǎn)式蝸輪247，其與軌道齒輪246咬合以使軌道齒輪246旋轉(zhuǎn)。連接機(jī)構(gòu)245還包括多個連接臂248。每個連接臂248可移動地將可伸長臂225a至225c中的一者連接到軌道齒輪246，從而當(dāng)齒輪246、247旋轉(zhuǎn)時，可伸長臂225a至225c相對于夾具主體220同步地按比例滑動。連接機(jī)構(gòu)245用于移動可伸長臂225a至225c，從而在可伸長臂225a至225c的側(cè)壁接觸部235接觸輪胎側(cè)壁205b的同時，使可伸長臂225a至225c的夾持部230咬合并夾持輪胎行駛面205a，并且將夾具夾緊到輪胎205上。
[0029]每個連接臂248均具有:第一端248a，其可樞轉(zhuǎn)地附接到軌道齒輪246上；以及第二端248b，其可樞轉(zhuǎn)地附接到可伸長臂225a至225c中的一者上，從而當(dāng)蝸輪247使軌道齒輪246旋轉(zhuǎn)時，連接臂248使得可伸長臂225a至225c相對于夾具主體220滑動。旋鈕250附接到蝸輪247上以便手動地旋轉(zhuǎn)蝸輪247 ;當(dāng)將車輪夾具200夾緊在輪胎205上時，旋鈕250與蝸輪247之間的離合器251將施加到蝸輪247上的扭矩限制在預(yù)定最大扭矩。當(dāng)使用旋鈕250來手動地操作蝸輪247時，連接機(jī)構(gòu)245同步地保持每個臂部225a至225c的按比例移動。
[0030]用于實現(xiàn)離合器251的眾所周知的機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)如圖2G和圖2H所示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，還可以使用其它的常規(guī)離合機(jī)構(gòu)。在均具有半球形凹陷部的兩個板251b和251c之間捕捉有多個滾珠251a，例如，塑料滾珠。每個板251b和251c中的凹陷部的數(shù)量均等于滾珠251a的數(shù)量。使用一組波形墊圈251d在可調(diào)的預(yù)置載荷下將兩個板251b和251c保持在一起。旋鈕250具有內(nèi)螺紋250a，內(nèi)螺紋250a與外螺紋部251e咬合從而在組裝處理期間，隨著外螺紋部251e旋入旋鈕250中，將壓力施加到波形墊圈251d上。當(dāng)利用扭矩扳手(未示出)測得達(dá)到了所期望的壓力時，將星形墊圈251f壓入旋鈕250中并使其與旋鈕250中的配合的星形切口 250b咬合，并且卡環(huán)251g將組件保持在一起。
[0031]一旦完成組裝，旋鈕250就可以用于將夾具200夾緊到輪胎205上，直到將滾珠251a保持在位的兩個板251b和251c上的預(yù)載荷被克服為止。然后，波形墊圈251d將稍微壓縮，從而允許板251b和251c滑動至下一個滾珠位置，并且同時發(fā)出表示已達(dá)到預(yù)定最大扭矩的“咔嗒”聲。
[0032]應(yīng)該注意的是，由于夾具200和/或目標(biāo)210是非對稱的(由蝸輪/旋鈕組件、目標(biāo)形狀等所導(dǎo)致)，所以在某些實施例中提供彼此呈鏡像的“左手型”和“右手型”夾具。左手型夾具組件用于附接到車輛左側(cè)的車輪，反之亦然。通過使用左手型夾具和右手型夾具，可以使所有的目標(biāo)均以適當(dāng)?shù)姆绞饺∠?，而不與夾具200的部件發(fā)生干涉。
[0033]考慮到范圍寬的車輛輪胎外徑，為了能夠?qū)A具200快速地附接到車輪上，如下做法不是最優(yōu)的:利用蝸輪/軌道齒輪的移動來覆蓋可能的期望移動范圍。同樣不期望采用多個不同長度的臂，這伴隨有多個獨立部件的附接/拆除以及儲放的問題。本發(fā)明通過提供可伸長臂225a至225c解決了上述問題，其中，每個臂225a至225c均具有:臂支撐部255 (如圖2E至圖2F所示)，其設(shè)計成受附接至軌道齒輪246的連桿(連接臂)248驅(qū)動；以及主臂部260，其可滑動地設(shè)置在各個臂支撐部255中。主臂部260鎖定在沿著臂支撐部255的多個位置中的一個位置。每個主臂部260必須鎖定在沿著各個臂支撐部255長度的類似的對應(yīng)位置，以保持夾具的自定心特性。
[0034]如圖2D至圖2F中詳細(xì)地示出的，夾具主體220具有多個滑槽220a，連接臂248的第二端248b分別與滑槽220a咬合并在滑槽220a中滑動?？缮扉L臂225a至225c均包括:臂支撐部255之一，其可滑動地安裝到夾具主體220上并可移動地附接到連接臂248之一上；主臂部260之一，其包括夾持部230和側(cè)壁接觸部235，可調(diào)節(jié)地安裝到臂支撐部255上以調(diào)節(jié)可伸長臂的長度。主臂部260以疊縮的方式可滑動地安裝到臂支撐部255上并且還包括鎖定部，鎖定部用于保持主臂部260相對于臂支撐部255的位置。鎖定部包括例如常規(guī)滾珠鎖閉機(jī)構(gòu)261，滾珠鎖閉機(jī)構(gòu)261包括位于主臂部260與臂支撐部255之間的裝有彈簧的滾珠。
[0035]再次參考圖2B至圖2C，車輪夾具200還包括附接到夾具主體220的手柄265，手柄265用于由用戶抓握，以便在利用旋鈕250來手動旋轉(zhuǎn)蝸輪247時保持夾具200。手柄265包括水平指示器270 (例如氣泡水平儀)，用以指示手柄265何時處于豎直狀態(tài)。如圖2C最佳所示，手柄265在被用戶抓握時大致處于豎直狀態(tài)。可伸長臂之一 225a靠近手柄(例如，偏離大約10度)，相對于中心點C測得，另外兩個可伸長臂225b、225c每一者均偏離可伸長臂之一 225a多于90度，例如達(dá)到120度。稍后對這種布置的優(yōu)點進(jìn)行說明。
[0036]在典型的車輪定位過程中，在被稱為“回滾(rollback)”的處理中，需要使車輪滾轉(zhuǎn)的角位移(angular displacement)達(dá)到40度。此外，已知的是，車輛的重量使得輪胎在外徑部與支撐面相接觸的區(qū)域中變形。如果輪胎205從圖2A所示的位置旋轉(zhuǎn)40度，則夾具的可伸長臂225b和225c可能足夠靠近輪胎鼓起部(即，輪胎與支撐面相接觸處)，致使夾具和目標(biāo)組件的位置產(chǎn)生小但不希望的變化。
[0037]為了避免這個問題，存在兩種選擇。通常執(zhí)行回滾的作法是使車輛車輪朝一個方向滾動40度然后回到初始位置，然而，可以執(zhí)行“分步回滾(split rollback)”處理。分步回滾包括:使車輛車輪朝一個方向滾動例如20度，然后朝相反的方向滾動40度，最后朝原來的方向滾動20度返回到起始位置。采用這種處理將防止可伸長臂的夾持部在旋轉(zhuǎn)期間靠近上述輪胎接觸區(qū)域。
[0038]可選地，可以采用圖2C所示的夾具，從而將手柄265作為豎直基準(zhǔn)。由于可伸長臂225a至225c在逆時針方向上偏移一定角度(例如10度)，所以車輛車輪可以順時針地旋轉(zhuǎn)40度并且夾具200的夾持部230不會進(jìn)入輪胎變形區(qū)域。
[0039]在如圖3A至圖3E所示的所公開的車輪夾具的另一個實施例中，三個尺寸相似的主動齒輪將旋轉(zhuǎn)傳遞給三個曲柄臂，曲柄臂可樞轉(zhuǎn)地連接到可伸長臂，可伸長臂在受到齒輪殼體的限制同時可滑動地移動。內(nèi)部連接齒輪傳遞任一主動齒輪的旋轉(zhuǎn)，從而使所有主動齒輪的運(yùn)動同步。兩個主動齒輪上固定有手柄，以允許操作者旋轉(zhuǎn)主動齒輪，從而使可伸長臂伸長或縮短。[0040]為了在將夾具夾緊在輪胎上時提供牢固的安裝，在主動齒輪手柄中結(jié)合有如下系統(tǒng):在使夾持臂向內(nèi)移動時該系統(tǒng)允許手柄自由地旋轉(zhuǎn)，但在松開手柄時該系統(tǒng)牢固地鎖定以防止夾持臂的意外松開。在一個實施例中，手柄固定到主動齒輪，并且棘輪套環(huán)可移動地連接到手柄，從而成為彈簧加載的以與頂部殼體的表面上的配合棘輪齒咬合。當(dāng)旋轉(zhuǎn)手柄以向內(nèi)拉動夾持臂時，用戶保持棘輪套環(huán)遠(yuǎn)離頂部殼體上的配合棘輪齒。當(dāng)用戶松開手柄時，棘輪套環(huán)降下，從而與頂部殼體上的配合棘輪齒咬合并將主動齒輪鎖定。
[0041]現(xiàn)在參考圖3A至圖3C，根據(jù)本實施例的車輪夾具300包括夾具主體305，夾具主體用于支撐在執(zhí)行車輪定位時使用的設(shè)備，例如光學(xué)目標(biāo)310。夾具300用于安裝在輪胎上，例如如圖2A所示的輪胎205。三個可伸長臂315均可滑動地安裝到夾具主體305上，從而它們從中心點C沿徑向向外延伸；每個可伸長臂315均具有:夾持部320，其用于夾持車輛輪胎205的行駛面205a ；以及側(cè)壁接觸部325，其用于在夾持部320夾持輪胎行駛面205a時接觸輪胎205的側(cè)壁205b。與圖2A至圖2F中的實施例相同，當(dāng)夾持部320夾持輪胎行駛面205a并且側(cè)壁接觸部325接觸輪胎側(cè)壁205b時，可伸長臂315將車輪夾具300與輪輞240隔開，從而使夾具主體305大致平行于車輛車輪，并使車輪夾具300不接觸輪輞240。
[0042]自定心式連接機(jī)構(gòu)330 (參見圖3C)包括可旋轉(zhuǎn)地安裝到夾具主體305的三個主動齒輪331，每個主動齒輪331與可伸長臂315之一相關(guān)聯(lián)并且包括曲柄臂332。連接齒輪系包括可旋轉(zhuǎn)地安裝到夾具主體305上的兩個齒輪333，且與所有主動齒輪331咬合，以使主動齒輪331的運(yùn)動同步。一對手柄335附接到主動齒輪331中的兩個齒輪，以便手動地旋轉(zhuǎn)主動齒輪331。連接機(jī)構(gòu)330還包括多個連接臂334。每個連接臂334均具有:第一端334a，其可樞轉(zhuǎn)地附接到主動齒輪331之一的曲柄臂332的端部；以及第二端334b，其可樞轉(zhuǎn)地附接到可伸長臂315之一，從而當(dāng)旋轉(zhuǎn)主動齒輪331時，連接臂334使得可伸長臂315相對于夾具主體305滑動。
[0043]因此，每個連接臂334將可伸長臂315之一可移動地連接到齒輪331之一，從而當(dāng)齒輪331旋轉(zhuǎn)時，可伸長臂315相對于夾具主體305同步地按比例滑動。因此，連接機(jī)構(gòu)330使可伸長臂315移動，從而在可伸長臂315的側(cè)壁接觸部325接觸輪胎側(cè)壁205b的同時，使可伸長臂315的夾持部320咬合并夾持輪胎行駛面205a，并且將夾具300夾緊到輪胎205 上。
[0044]蓋340附接到夾具主體305，以覆蓋主動齒輪和連接齒輪。現(xiàn)在參考圖3D至圖3E，蓋340具有第一摩擦面，例如第一組棘輪齒341。第二摩擦面，例如具有第二組棘輪齒345a的棘輪套環(huán)345等附接到手柄335之一，以便與第一組棘輪齒341咬合。棘輪套環(huán)345附接到手柄335，從而棘輪套環(huán)345與手柄335持續(xù)地接合并與第一組棘輪齒341選擇性地咬合。在圖3D至圖3E所示的實施例中，手柄335的內(nèi)部335a承載棘輪套環(huán)345并相對于手柄335的外部335b滑動，以便與第一組棘輪齒341選擇性地咬合。
[0045]當(dāng)?shù)谝唤M棘輪齒341不與第二組棘輪齒345a咬合時，手柄335可以旋轉(zhuǎn)以使可伸長臂315移動，從而可伸長臂的夾持部320咬合并夾持輪胎行駛面205a并使夾具300夾緊到輪胎205上；當(dāng)?shù)谝唤M棘輪齒341和第二組棘輪齒345a咬合時，將主動齒輪331鎖定以防止夾具300松開。在手柄外部335b與第二組棘輪齒345a之間設(shè)置有彈簧350，從而當(dāng)用戶沒有抓握手柄335時，彈簧350偏壓第二組棘輪齒345a而使其與第一組棘輪齒341咬合。當(dāng)用戶抓握手柄335時，第一組棘輪齒不與第二組棘輪齒咬合。如圖3E所示，當(dāng)用戶抓握手柄時，手柄的內(nèi)部335a朝箭頭A的方向滑動從而使棘輪齒脫離。
[0046]所公開的車輪夾具的另一個實施例如圖4A至圖4B所示。這種齒輪從動設(shè)計將臂齒輪作為三個可樞轉(zhuǎn)臂組件的一部分。臂齒輪與中心連接齒輪咬合，從而使各個臂的移動彼此同步。夾持臂附接到臂組件的相反端。夾持臂相對于臂組件鎖定在類似的相對位置，以保持自定心。夾具以如下方式安裝:抓握設(shè)置在臂組件中的手柄并使其旋轉(zhuǎn)，直到夾具固定在車輛輪胎上為止。設(shè)置棘輪裝置以防止夾具在被拉緊之后松開。另外，設(shè)置可選的鎖定輔助旋鈕和機(jī)構(gòu)，由此在由向內(nèi)推壓并旋轉(zhuǎn)臂組件的簡單動作所施加的夾緊力之外，施加額外的夾緊力。
[0047]期望的是，附接在夾具上的目標(biāo)相對于豎直臂組件保持恒定的取向，以便在水平臂的任意旋轉(zhuǎn)角，目標(biāo)(例如，對于定位儀攝像機(jī)而言)都是可見的。因此，本實施例中設(shè)置有位置保持齒輪，以將豎直臂組件的運(yùn)動連接到目標(biāo)安裝軸，從而使角度取向保持恒定。
[0048]根據(jù)本實施例的車輪夾具400包括夾具主體405和三個細(xì)長臂410，每個臂410均具有近端，近端可樞轉(zhuǎn)地安裝到夾具主體405,從而臂410從夾具主體405向外延伸。夾具400用于安裝在輪胎上，例如如圖2A所示的輪胎205。每個臂410均具有遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端具有:夾持部415，夾持部415用于夾持輪胎205的行駛面205a ;以及側(cè)壁接觸部420，其用于在夾持部415夾持輪胎行駛面205a時接觸輪胎205的側(cè)壁205b。與圖2A至圖2F以及圖3A至圖3E中的前述實施例相同，當(dāng)夾持部415夾持輪胎行駛面205a并且側(cè)壁接觸部420接觸輪胎側(cè)壁205b時，臂410將車輪夾具400與輪輞240隔開，從而使夾具主體405大致平行于車輛車輪，并使車輪夾具400不接觸輪輞240。
[0049]自定心機(jī)構(gòu)425包括:臂齒輪426，其附接到各個臂410的近端并且與各個對應(yīng)臂410的樞轉(zhuǎn)點P同軸；以及中心連接齒輪427，其與所有臂齒輪426咬合以使每個臂410的運(yùn)動相對于其它臂410彼此同步，從而當(dāng)任意一個齒輪旋轉(zhuǎn)時，所有臂410均相對于夾具主體405同步地按比例樞轉(zhuǎn)。自定心機(jī)構(gòu)425用于移動臂410，從而在側(cè)壁接觸部420接觸輪胎側(cè)壁205b的同時，使夾持部415咬合并夾持輪胎行駛面205a，并且將夾具400夾緊到輪胎205上。
[0050]每個臂410均包括用于由用戶抓握的手柄430，從而當(dāng)用戶抓握手柄430中的兩個手柄并使臂410中的兩個臂旋轉(zhuǎn)時，所有臂的夾持部415均咬合并夾持輪胎行駛面205a，并且將夾具400夾緊到輪胎205上。鎖定部435 (例如常規(guī)棘輪機(jī)構(gòu))選擇性地與中心連接齒輪427咬合，防止臂齒輪426和中心連接齒輪427旋轉(zhuǎn)，由此防止夾具400在夾緊到輪胎205上之后松開。鎖定輔助旋鈕440附接到臂齒輪426之一上，以使臂齒輪426和中心連接齒輪427旋轉(zhuǎn)，從而使夾具400夾緊到輪胎205上。
[0051]車輪夾具400還具有:軸445，其可旋轉(zhuǎn)地安裝到夾具主體405上以支撐用于執(zhí)行車輪定位的設(shè)備，例如光學(xué)目標(biāo)450;以及一組位置保持齒輪455，其用于連接臂410之一的運(yùn)動和軸445的運(yùn)動，以使軸445的角度取向相對于這個臂410保持恒定。
[0052]雖然上文描述了被認(rèn)為最佳的實施例和/或其它實例，但是應(yīng)該理解到可以對其進(jìn)行各種變型，并且本文所披露的主題可以以各種形式和實例來實施，并可以應(yīng)用于多種應(yīng)用場合，而本文僅描述了這些應(yīng)用場合的一部分。以下權(quán)利要求書意圖要求保護(hù)落入本發(fā)明的真實范圍內(nèi)的任何和所有變型和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于附接至車輛車輪以便在車輛上執(zhí)行車輪定位的操作的車輪夾具，所述車輪包括輪胎和輪輞，所述車輪夾具包括: 夾具主體，其用于支撐當(dāng)執(zhí)行車輪定位時所使用的設(shè)備； 三個可伸長臂，每個可伸長臂均可滑動地安裝到所述夾具主體上，從而所述可伸長臂從中心點沿徑向向外延伸，每個可伸長臂均具有夾持部和側(cè)壁接觸部，所述夾持部用于夾持車輛輪胎的輪胎行駛面，所述側(cè)壁接觸部用于在所述夾持部夾持所述輪胎行駛面時接觸輪胎側(cè)壁；以及 自定心式的連接機(jī)構(gòu)，其包括:多個齒輪，其可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述夾具主體上并彼此咬合；以及多個連接臂，每個連接臂可移動地將所述多個可伸長臂之一連接到所述多個齒輪之一，從而當(dāng)所述齒輪旋轉(zhuǎn)時，所述多個可伸長臂相對于所述夾具主體同步地按比例滑動； 其中，所述連接機(jī)構(gòu)用于移動所述可伸長臂，從而在所述可伸長臂的側(cè)壁接觸部接觸所述輪胎側(cè)壁的同時，使所述可伸長臂的夾持部咬合并夾持所述輪胎行駛面，并且將所述車輪夾具夾緊到所述輪胎上，并且 當(dāng)所述夾持部夾持所述輪胎行駛面并且所述側(cè)壁接觸部接觸所述輪胎側(cè)壁時，所述可伸長臂使所述車輪夾具與所述輪輞隔開，從而使所述夾具主體大致平行于所述車輛車輪，并使所述車輪夾具不接觸所述輪輞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪夾具，其中， 所述連接機(jī)構(gòu)包括: 軌道齒輪，其可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述夾具主體上；以及 可手動旋轉(zhuǎn)的蝸輪，其與所述軌道齒輪咬合以使所述軌道齒輪旋轉(zhuǎn)， 每個連接臂均具有第一端和第二端，所述第一端可樞轉(zhuǎn)地附接到所述軌道齒輪，所述第二端可樞轉(zhuǎn)地附接到所述多個可伸長臂之一，從而當(dāng)所述蝸輪使所述軌道齒輪旋轉(zhuǎn)時，所述連接臂使得所述可伸長臂相對于所述夾具主體滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輪夾具，還包括: 旋鈕，其附接到所述蝸輪，以手動地使所述蝸輪旋轉(zhuǎn)；以及離合器，其設(shè)置在所述旋鈕與所述蝸輪之間，以將當(dāng)所述車輪夾具夾緊在所述輪胎上時施加在所述蝸輪上的扭矩限制在預(yù)定最大扭矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輪夾具，其中， 所述夾具主體具有多個滑槽，并且所述連接臂的第二端分別與所述滑槽咬合并在所述滑槽中滑動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪夾具，其中， 所述夾具主體用于在所述中心點支撐執(zhí)行車輪定位時所使用的設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪夾具，其中， 每個可伸長臂均包括: 臂支撐部，其可滑動地安裝到所述夾具主體上并可移動地附接到所述多個連接臂之 主臂部，其包括所述夾持 部和所述側(cè)壁接觸部，并可調(diào)節(jié)地安裝到所述臂支撐部上以調(diào)節(jié)所述可伸長臂的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輪夾具，其中， 所述主臂部以疊縮的方式可滑動地安裝到所述臂支撐部上，并且所述車輪夾具還包括鎖定部，所述鎖定部用于保持所述主臂部相對于所述臂支撐部的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輪夾具，其中， 所述鎖定部包括位于所述主臂部與所述臂支撐部之間的滾珠鎖閉機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪夾具，其中， 所述多個可伸長臂中的第一可伸長臂與所述多個可伸長臂的第二可伸長臂在順時針方向上隔開多于90度，并且所述多個可伸長臂中的第三可伸長臂與所述第二可伸長臂在逆時針方向上隔開多于90度。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輪夾具，還包括: 手柄，其附接到所述夾具主體，以便于由用戶抓握，從而在手動地旋轉(zhuǎn)所述蝸輪時保持所述夾具主體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車輪夾具，其中， 當(dāng)用戶抓握所述手柄時，所述手柄是大致豎直的，所述多個可伸長臂中的一個可伸長臂靠近所述手柄，并且相對于所述中心點測得，其余兩個可伸長臂每一者均偏離所述一個可伸長臂多于90度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪夾具，其中， 所述連接機(jī)構(gòu)包括: 三個主動齒輪，其可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述夾具主體，每個主動齒輪均與所述多個可伸長臂之一相關(guān)聯(lián)并包括曲柄臂； 連接齒輪系，其可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述夾具主體并與所有主動齒輪咬合以使所述主動齒輪的運(yùn)動同步；以及 手柄，其附接到所述多個主動齒輪中的一個主動齒輪上，以便手動地旋轉(zhuǎn)所述主動齒輪， 每個連接臂均具有第一端和第二端，所述第一端可樞轉(zhuǎn)地附接到所述多個主動齒輪之一的曲柄臂的端部，所述第二端可樞轉(zhuǎn)地安裝到所述多個可伸長臂之一，從而當(dāng)所述主動齒輪旋轉(zhuǎn)時，所述連接臂使得所述可伸長臂相對于所述夾具主體滑動。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輪夾具，還包括: 第二手柄，其附接到所述多個主動齒輪中的第二主動齒輪上，以便手動地旋轉(zhuǎn)所述主動齒輪。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輪夾具，還包括: 蓋，其附接到所述夾具主體以覆蓋所述主動齒輪和連接齒輪，所述蓋具有第一摩擦面； 第二摩擦面，其用于與所述第一摩擦面咬合，所述第二摩擦面附接到所述手柄，從而所述第二摩擦面與所述手柄持續(xù)地接合并與所述第一摩擦面選擇性地咬合； 其中，當(dāng)所述第一摩擦面和所述第二摩擦面不咬合時，所述手柄能旋轉(zhuǎn)以使所述可伸長臂移動，從而使所述可伸長臂的夾持部咬合并夾持所述輪胎行駛面，并且將所述車輪夾具夾緊到所述輪胎上，而當(dāng)所述第一摩擦面和所述第二摩擦面咬合時，將所述主動齒輪鎖定以防止所述車輪夾具松開。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的車輪夾具，還包括: 彈簧，其位于所述手柄與所述第二摩擦面之間，從而當(dāng)用戶沒有抓握所述手柄時，所述彈簧偏壓所述第二摩擦面而使所述第二摩擦面與所述第一摩擦面咬合， 其中，當(dāng)用戶抓握所述手柄時，所述第一摩擦面不與所述第二摩擦面咬合。
16.一種用于附接至車輛車輪以便在車輛上執(zhí)行車輪定位的操作的車輪夾具，所述車輪包括輪胎和輪輞，所述車輪夾具包括: 夾具主體； 三個細(xì)長臂，每個細(xì)長臂均具有近端，所述近端可樞轉(zhuǎn)地安裝到所述夾具主體，從而所述細(xì)長臂從所述夾具主體向外延伸，每個細(xì)長臂均具有遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端具有:夾持部，其用于夾持車輛輪胎的輪胎行駛面；以及側(cè)壁接觸部，其用于在所述夾持部夾持所述輪胎行駛面時接觸輪胎側(cè)壁；以及 自定心機(jī)構(gòu)，包括:臂齒輪，其附接到每個細(xì)長臂的近端并且與每個對應(yīng)的細(xì)長臂的樞轉(zhuǎn)點同軸；以及中心連接齒輪，其與所有臂齒輪咬合以使每個細(xì)長臂的運(yùn)動相對于其它細(xì)長臂彼此同步，從而當(dāng)任意一個臂齒輪旋轉(zhuǎn)時，所有細(xì)長臂均相對于所述夾具主體同步地按比例樞轉(zhuǎn)， 其中，所述自定心機(jī)構(gòu)用于移動所述細(xì)長臂，從而在所述細(xì)長臂的側(cè)壁接觸部接觸所述輪胎側(cè)壁的同時，使所述細(xì)長臂的夾持部咬合并夾持所述輪胎行駛面，并且將所述車輪夾具夾緊到所述輪胎上，并且 當(dāng)所述夾持部夾持所述輪胎行駛面并且所述側(cè)壁接觸部接觸所述輪胎側(cè)壁時，所述細(xì)長臂使所述車輪夾具與所述輪輞隔開，從而使所述夾具主體大致平行于所述車輛車輪，并使所述車輪夾具不接觸所述輪輞。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的車輪夾具，其中， 每個細(xì)長臂均包括由用戶抓握的手柄，從而當(dāng)用戶抓握兩個所述手柄并使兩個所述細(xì)長臂旋轉(zhuǎn)時，所有細(xì)長臂的夾持部均咬合并夾持所述輪胎行駛面，并且將所述車輪夾具夾緊到所述輪胎上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的車輪夾具，還包括: 鎖定部，其用于防止所述臂齒輪和所述中心連接齒輪旋轉(zhuǎn)，由此防止所述車輪夾具在被夾緊到所述輪胎上之后松開。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的車輪夾具，其中， 所述鎖定部包括棘輪機(jī)構(gòu)，所述棘輪機(jī)構(gòu)能選擇性地與所述中心連接齒輪咬合。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的車輪夾具，還包括: 鎖定輔助旋鈕，其附接到所述多個臂齒輪之一，以使所述臂齒輪和所述中心連接齒輪旋轉(zhuǎn)，從而使所述車輪夾具夾緊到所述輪胎上。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的車輪夾具，還包括: 軸，其可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述夾具主體以支撐執(zhí)行車輪定位時所使用的設(shè)備；以及一組位置保持齒輪，其用于連接所述多個細(xì)長臂中的一個細(xì)長臂的運(yùn)動和所述軸的運(yùn)動，以使所述軸的角度取向相對于所述一個細(xì)長臂保持恒定。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的車輪夾具，其中， 所述設(shè)備是車輪定位目標(biāo)。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輪夾具，還包括: 蓋，其附接到所述夾具主體以覆蓋所述主動齒輪和連接齒輪，所述蓋具有第一組棘輪齒； 棘輪套環(huán)，其具有用于與所述第一組棘輪齒配合的第二組棘輪齒，所述棘輪套環(huán)附接到所述手柄，從而所述棘輪套環(huán)與所述手柄持續(xù)地接合而與所述第一組棘輪齒選擇性地咬合； 其中，當(dāng)所述第一組棘輪齒不與所述第二組棘輪齒咬合時，所述手柄能旋轉(zhuǎn)以使所述可伸長臂移動，從而所述可伸長臂的夾持部咬合并夾持所述輪胎行駛面并使所述車輪夾具夾緊到所述輪胎上，當(dāng)所述第一組棘輪齒與所述第二組棘輪齒咬合時，將所述主動齒輪鎖定以防止所述車輪夾具松開。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的車輪夾具，還包括: 彈簧，其設(shè)置在所述手柄與所述棘輪套環(huán)之間，從而當(dāng)用戶沒有抓握所述手柄時，所述彈簧偏壓所述第二組棘輪齒，從而使所述第二組棘輪齒與所述第一組棘輪齒咬合， 其中，當(dāng)用戶抓握所述手柄時，所述第一組棘輪齒不與所述第二組棘輪齒咬合。
25.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車輪夾具，其中， 所述手柄包括水平指示器，所述水平指示器用于指示所述手柄何時是豎直的。
26.一種用于附接至車輛車輪以便在車輛上執(zhí)行車輪定位的操作的車輪夾具，所述車輪包括輪胎和輪輞，所述車輪夾具包括: 夾具主體，其用于支撐當(dāng)執(zhí)行車輪定位時所使用的設(shè)備；` 三個可伸長臂，每個可伸長臂可滑動地安裝到所述夾具主體上，從而所述可伸長臂從中心點沿徑向向外延伸，每個可伸長臂均具有夾持部和側(cè)壁接觸部，所述夾持部用于夾持車輛輪胎的輪胎行駛面，所述側(cè)壁接觸部用于在所述夾持部夾持所述輪胎行駛面時接觸輪胎側(cè)壁；以及 連接機(jī)構(gòu)，包括:多個齒輪，其可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述夾具主體并彼此咬合；以及多個連接臂，每個連接臂可移動地將所述多個可伸長臂之一連接到所述多個齒輪之一，從而當(dāng)所述齒輪旋轉(zhuǎn)時，所述可伸長臂相對于所述夾具主體同步地滑動； 其中，所述連接機(jī)構(gòu)用于移動所述可伸長臂，從而在所述可伸長臂的側(cè)壁接觸部接觸所述輪胎側(cè)壁的同時，使所述可伸長臂的夾持部咬合并夾持所述輪胎行駛面，并且將所述車輪夾具夾緊到所述輪胎上，并且 當(dāng)所述夾持部夾持所述輪胎行駛面并且所述側(cè)壁接觸部接觸所述輪胎側(cè)壁時，所述可伸長臂使所述車輪夾具與所述輪輞隔開，從而使所述夾具主體大致平行于所述車輛車輪，并使所述車輪夾具不接觸所述輪輞。
【文檔編號】G01B5/255GK103673851SQ201310407673
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月7日
【發(fā)明者】布賴恩·K·格雷, 羅德尼·哈勒爾, 大衛(wèi)·A·杰克遜, 羅納德·D·斯韋恩, 羅納德·D·埃德格蒙 申請人:實耐寶公司