专利名称：用于测量轮胎均匀性和/或动平衡的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于测量轮胎均匀性和/或动平衡的方法和设备。
背景技术：
已经存在公知的测量轮胎均匀性和动平衡的方法和设备，其用于评估轮胎是否会引起装有该轮胎的机动车辆的振动和噪声。当进行均匀性测量时，用一滚筒转动被检测的轮胎，转动时滚筒压力接触其周面，检测径向和/或推力。当进行动平衡测量时，以轮胎转动时的离心力为基�。觳獗患觳饴痔サ钠亩�。
日本专利申请公开文本第平11-183298号中公开了轮胎均匀性和动平衡测量设备的一个实例。在上述公开文本中，轮胎安装在一根旋转主轴上，该旋转主轴借助滚珠轴承可转动地支承在一个主轴外壳内，并以预定的转速转动。
具体来说，当进行均匀性测量时，滚筒以几百kgf或更大的值压力接触受测轮胎的周面，轮胎随主轴一起转动。力的变化可以借助固定在滚筒上的测力传感器检测。由于测力传感器是以其变形为基础测力的，因而为了高精度地检测力的变化，受测轮胎的转动轴线在均匀性测量过程中必须防止振动。
另一方面，当进行动平衡测量时，轮胎不用滚筒而转动。然后，使用设置在主轴壳体和设备底座之间的测力传感器检测由于轮胎不平衡而在受测轮胎中产生的离心力。应注意的是，在动平衡测量过程中，应使主轴壳体能够自由振动。
因此，传统的轮胎均匀性和动平衡测量设备必须包括一个锁紧/松释机构以防止受测轮胎在均匀性测量中的振动，并使受测轮胎在动平衡测量中能够振动，这样就要求相对较复杂的系统。
另外，为了借助传统的设备进行装有车轮的轮胎的测量，车轮的毂孔必须固定在主轴组件的圆筒形的突出部分上。为了定位装有车轮的轮胎，上述突出部分的轴线高精度地与主轴的轴线重合。
但是，毂孔直径的系统限制一般为0.2mm左右，因而受测轮胎的转动轴线和主轴的转动轴线之间的共轴度可达0.1mm。也就是说，轮胎的转动轴线可能与转动轴线分开高达0.1mm，因此难于高精度地检测动平衡和/或均匀性。
均匀性测量是由JASO C607标准规定的。在该标准中，受测轮胎的转速规定为60r.p.m.，这相当于大约7公里/小时的车速，因而可足以评估轮胎。为了评估机动车辆高速行驶时轮胎的性能，需要测量轮胎的高速均匀性。
具体来说，牵引力的变化影响以相对较高速度驱动的机动车辆的振动和噪声。因此，在高速均匀性测量时需要检测牵引力的变化。
另外，上述传统的测量设备使用皮带驱动机构使主轴转动，皮带传动机构采用环形皮带进行动平衡测量。为了以高精度在需要的高速下转动主轴，无弹性的皮带如帆布带最好用作环形皮带。但是，这种无弹性皮带可能传递皮带及皮带围绕的皮带轮之间摩擦引起的大部分振动。该振动传至主轴，就不能高精度地测量动平衡。
发明内容
鉴于上述情形，本发明的目的是提供一种结构简单的测量受测轮胎的均匀性和/或动平衡的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种设备和/或方法，其能够高精度为设备主轴定位装有车轮的轮胎。
本发明的另一个目的是提供一种改进的设备和方法，其能够测量高速均匀性。
在本发明的一个方面中，提供一种用于测量轮胎的均匀性和动平衡的设备，它包括一根可转动地支承在一个被刚性支承的主轴壳体中的主轴，所述轮胎固定地安装在所述主轴上，当测量进行时，所述主轴被转动；以及至少一个安装在所述主轴壳体上的压电式力传感器，当所述主轴转动时，所述至少一个压电式力传感器检测轮胎转动产生的力。
压电式力传感器能够在变形很小时检测力。因此，虽然主轴壳体是刚性支承的，但是，能够检测在动平衡测量中产生的力。
在本发明的一个推荐实施例中，提供一种用于测量轮胎的均匀性和/或动平衡的设备，该设备包括一根通过至少一个轴承可转动地安装在一个主轴壳体中的主轴，轮胎固定地安装在所述主轴上，以及至少一个在所述主轴壳体中可转动地支承所述主轴的径向滚柱轴承，所述径向滚柱轴承包括至少一个径向双列滚柱轴承。
径向滚柱轴承能够支承较高的负载，不过轴承的应变却低于滚珠轴承。主轴对主轴壳体的振动可得以避免，因而在主轴中产生的力可以高精度地传至主轴壳体。
所述主轴上安装所述径向滚柱轴承的一部分周面最好是锥形的，所述径向滚柱轴承的内表面是锥形的，所述内表面的锥角与所述主轴的周面的锥形部分的锥角是相同的，所述径向滚柱轴承安装在所述轴承上，使所述径向滚柱轴承的内表面紧密配合在所述主轴的周面的所述锥形部分上。
所述径向滚柱轴承的内环紧密配合于所述主轴的周面的所述锥形部分上，因而可进一步防止主轴对主轴壳体的振动。
在本发明的一个推荐实施例中，提供一种用于测量轮胎的均匀性和/或动平衡的设备，该设备包括一根通过至少一个轴承可转动地安装在主轴壳体中的主轴，所述轮胎固定地安装在所述主轴上，其中所述主轴在装在所述主轴上的下部圈和相对于下部圈相对布置的上部圈之间保持轮胎，所述上部圈可相对于主轴上、下移动，所述上部圈包括一根从所述上部圈的转动中心向下延伸的锁定轴，所述锁定轴能够与所述主轴中形成的一个配合部分相配合。
最好所述主轴通过多个轴承可转动地支承在所述主轴壳体中，其中所述主轴的配合部分基本位于所述多个轴承中的两个之间的中点处。
上述这种测量设备能够支承装配部分和下部两者，通过将弯曲应力的集中扩散到两个部分中，从而可以防止主轴的变形和位移。主轴正在接受的负载能够以较高精度传至主轴壳体，因而能够高精度地测量均匀性。
在本发明的一个推荐实施例中，提供一种用于测量轮胎的均匀性和/或动平衡的设备，该设备包括一根主轴；一个可转动地支承所述主轴的主轴壳体；一个安装在所述主轴上的下部圈和一个与所述下部圈相对布置的上部圈，所述上部圈可上、下移动及转动；以及一个用于将所述上部圈保持在预定位置上的锁定构件，所述设备构制得通过转动所述主轴来测量轮胎的均匀性和/或动平衡，使用所述上、下部圈保持轮胎，其中所述上部圈包括一根从所述上部圈的转动中心向下延伸的锁定轴，该锁定轴可与所述主轴接合，其中所述下部圈包括一个锁定轴插入圆筒，所述锁定轴可插入其中；以及一个在所述锁定轴插入圆筒的周面上形成的锁定构件安装孔，所述锁定轴插入圆筒的一个端部固定在所述主轴的一个端部上，所述锁定构件在所述下部圈的径向上可在所述锁定构件安装孔中滑动，所述锁定构件与所述锁定轴上形成的锁定槽啮合以锁定所述锁定轴，其中所述锁定轴插入圆筒在所述下部圈的轴向上的长度是所述锁定构件安装孔在所述下部圈的轴向上的长度的1-2倍。
按照本发明，在径向负载施加的部分(即，轮胎安装的部分)和作为负载支点的轴承之间的距离可尽量缩短，因而主轴接受的弯曲可以尽可能地少。
最好所述锁定轴在所述下部圈轴向上的长度为所述锁定构件安装孔在所述下部圈轴向上的长度的1-1.5倍。
在本发明的推荐实施例中，提供一种用于测量安装在一根支承在主轴壳体中的主轴上的装有车轮的轮胎的均匀性和/或动平衡的设备，该设备包括一个在所述主轴的一个端部上形成的车轮支架，所述车轮支架包括一个安装轮胎的车轮的平面部分；以及一个安装并面对于所述车轮支架的平面部分的顶部适配器，所述顶部适配器包括一个能够将轮胎的车轮推向所述平面部分的推动构件，其中所述车轮支架包括一个从平面部分突出的带锥度的圆筒形突出部分，该突出部分插入车轮毂孔中，所述突出部分的中心轴线与所述主轴的转动轴线重合，所述突出部分的直径在远离平面部分的部分上较�。渲兴龆ゲ渴逝淦靼ㄒ桓鼍哂性餐膊糠值募型饭辜渲本渡孕∮谒鲮笨椎闹本叮渲兴黾型饭辜哪诒砻姘ㄒ桓鲎缎伪砻妫帽砻娴脑沧读咏腔居胨龀德种Ъ艿乃鐾怀霾糠值闹苊娴脑沧读咏窍嗤黾型饭辜闹本对谠独胨銎矫娌糠值牟糠纸闲。渲兴黾型凡糠职ǘ喔龃蛹型饭辜娑运龀德种Ъ艿钠矫娌糠值囊欢搜由斓牟鄯欤霾鄯旎酒叫杏谒鲈餐膊糠值闹行闹嵯撸渲凶坝谐德值穆痔ピ谒黾型饭辜哟ニ龀德种Ъ艿乃鐾怀霾糠值闹苊媸苯黾型饭辜瓜蛩龀德种Ъ艿钠矫娌糠郑佣梢远ㄎ唬坝谐德值穆痔ピ谒鲈餐膊糠值耐饩对黾忧宜鲈餐补辜哟ニ鲮笨资北欢ㄎ弧�
在本发明的推荐实施例中，提供一种设备，其中所述压电式力传感器包括一个三轴的压电式力传感器。
轮胎在均匀性测量过程中最好被所述设备的一个滚筒转动。
在本发明的推荐实施例中，提供一种用于测量轮胎均匀性和动平衡的设备，该设备包括一根可转动的主轴，轮胎固定地安装在所述主轴上；以及一个可压力接触轮胎的滚筒；其中所述滚筒和所述主轴都可被分别旋转驱动，所述滚筒在均匀性测量过程中被旋转驱动，
所述主轴在动平衡测量过程中被旋转驱动，所述主轴被传动带旋转驱动，所述传动带围绕一个主动带轮和至少一个从动带轮，所述主动带轮和从动带轮中的至少一个可移动而接合/脱开所述主轴的一个带轮，在动平衡测量过程中，在所述传动带已经接合所述主轴的带轮时，所述主轴被旋转驱动，以及在均匀性测量过程中，当所述传动带已经脱开所述主轴的带轮时，所述主轴被旋转驱动。
最好所述设备能够紧接着均匀性测量之后就测量动平衡。所述主动带轮被预先转动，在均匀性测量过程中，所述主动带轮的圆周速度被设定至所述主轴的所述带轮的圆周速度，因而在所述传动带接合所述主轴的所述带轮时，所述主轴的转速未被改变。最好所述传动带围绕所有的所述主动带轮和所述从动带轮。最好所述传动带的外表面在动平衡测量过程中与所述主轴的带轮接合。
在本发明的推荐实施例中，提供一种用于测量轮胎动平衡的设备，该设备包括一根可转动的主轴，轮胎固定地安装在所述主轴上，所述主轴可转动地被支承在一个被刚性支承的主轴壳体中，其中由轮胎转动产生的力可被一个安装在所述主轴壳体的一个表面上的压电式力传感器检测，轮胎和所述主轴可由一个滚筒旋转驱动，并转动轮胎，所述滚筒以沿垂直于所述主轴的转动轴线的预定方向上的第一压迫力压力接触轮胎。
最好所述第一压迫力在20-100kgf的范围内。最好所述第一压迫力在40-60kgf的范围内。最好所述压电式力传感器能够检测在与所述预定方向和所述主轴转动轴线都垂直的方向上的分力。
在本发明的推荐实施例中，提供一种用于测量轮胎动平衡的方法，该方法包括一个将轮胎安装在一个动平衡测量设备的主轴上的轮胎安装步骤，所述主轴可转动地安装在设备的一个被刚性支承的主轴壳体中；
一个第一轮胎加压步骤，用于在垂直于主轴转动轴线的预定方向上借助设备的一个滚筒以第二压迫力压迫轮胎；一个滚筒转动步骤，用于旋转驱动的滚筒；一个第一滚筒变速步骤，用于将轮胎的转动加速至第一转速；一个第二轮胎加压步骤，用于通过滚筒将轮胎压至第一压迫力而改变负载量；以及一个第一测量步骤，用于借助至少一个适合地安装在主轴壳体上的压电式力传感器在第一测量步骤中检测轮胎中产生的力；其中所述第一压迫力是第二压迫力的1-10倍。
最好第一压迫力为第二压迫力的2-4倍。最好第一转速在60-330r.p.m.的范围内，最好第一转速在750-1400r.p.m.的范围内。
在本发明的推荐实施例中，提供一种用于测量轮胎动平衡和均匀性的方法，该方法包括一个轮胎安装步骤，用于将轮胎安装在一个动平衡测量设备的主轴上，该主轴可转动地安装在设备的一个被刚性支承的主轴壳体上；一个第一轮胎加压步骤，用于借助设备的一个滚筒将轮胎压至一个第二压迫力，滚筒能够在垂直于主轴转动轴线的预定方向上压迫轮胎并转动轮胎；一个用于旋转驱动滚筒的滚筒转动步骤；一个第一滚筒变速步骤，用于将轮胎的转动加速至第一转速；一个第二轮胎加压步骤，用于通过滚筒压迫轮胎至第一压迫力而改变负载量；一个第一测量步骤，用于借助至少一个安装在主轴壳体上的压电式力传感器来检测在轮胎中产生的力；一个第三轮胎加压步骤，用于改变负载量，以便借助滚筒将轮胎压至一个第三加压负载；一个第二滚筒变速步骤，用于将轮胎的转速变至一个第二转速；以及一个第二测量步骤，用于借助所述压电式力传感器检测在轮胎中产生的力。
最好所述第三加压负载为100-2000kgf。最好所述第二转速为60r.p.m.。
在本发明的推荐实施例中，提供一个用于测量轮胎均匀性和动平衡的设备，其中，在动平衡测量过程中，所述轮胎和主轴被所述滚筒旋转驱动至一个第一转速，同时被所述滚筒在垂直于所述主轴的转动轴线的预定方向上压至一个第一负载，其中轮胎和所述主轴在均匀性测量过程中被所述滚筒旋转驱动至一个第二转速，同时被所述滚筒在垂直于所述主轴的转动轴线的方向上压至一个第二负载，其中所述第一压迫力小于所述第二压迫力，其中所述第二转速在60-330r.p.m.的范围内。
最好所述第一压迫力在20-100kgf的范围内。最好所述第一压迫力为40-60kgf，其中所述第二压迫力在100-2000kgf的范围内，所述第一转速在750-1400r.p.m.的范围内。
图1是按照本发明第一实施例的整体的测量设备的前视图；图2是图1所示测量设备的主轴组件的侧剖图；图3是图2所示主轴组件的中空轴周围区域的放大剖视图；图4是图2所示主轴的上端部分的放大视图；图5是图1所示测量设备的插入器组件的放大侧视图；图6是图1所示的整体的测量设备的前视图，该设备能够测量装有车轮的轮胎的均匀性和动平衡；图7A是准备由图6所示设备测量的装有车轮的轮胎的侧剖图；图7B是图7A所示装有车轮的轮胎的平面图；图8是图6所示的测量设备的主轴组件的侧剖图，其中固定着装有车轮的轮胎；图9A和9B是图8中所示圆筒拉动组件的放大视图；图10是图8所示主轴组件的另一侧剖图，其中未固定装有车轮的轮胎；图11是按照本发明第三实施例的整体的测量设备的前视图；图12是图11所示测量设备的主轴组件的侧剖图，其中固定着装有车轮的轮胎；图13表示第三实施例的包括夹头部分的顶部适配器的一部分；图14是本发明第三实施例的整体的测量设备的前视图；图15是图14所示测量设备的主轴组件的侧剖图；图16示意地表示与带轮和滚筒配合工作的电机在图14所示主轴的径向上的运动；图17是本发明第四实施例的整体的测量设备的前视图；图18是图17所示的测量设备的主轴组件的侧剖图；图19的时间图表表示在按照JASO C607标准测量动平衡、高速均匀性及均匀性的过程中，受测轮胎的转速的变化；图20的时间图表表示在测量动平衡和高速动平衡的过程中，受测轮胎转速的变化；以及图21的时间图表表示在按照JASO C607标准测量动平衡和均匀性的过程中，受测轮胎转速的变化。
具体实施例方式
下面对照附图描述本发明的用于测量轮胎动平衡和/或均匀性的设备。
图1是本发明第一实施例的整体的测量设备的前视图。在下面的描述中，“上”和“下”方向是根据图1所示规定的。但是，应注意的是，测量设备1可以垂向巅倒构制或水平布置，而不是象图示的那样。
测量设备1的框架包括一个底座50、从底座50向上延伸的支柱52和一个由支柱52支承的顶部54。主轴组件100安装在底座50上。
主轴组件100具有一根主轴120，受测轮胎T安装在该主轴上，以及一个用于通过轴承可转动地支承主轴120的主轴壳体110。主轴壳体110刚性地固定在一刚性杆50a上，以便防止主轴组件100的振动。
测量设备1构制得可将受测轮胎T固定在一个上部圈20和一个下部圈10之间。首先对照图2描述轮胎支承系统。
图2是测量设备1的主轴组件100的侧剖图。主轴120是一根中空轴，其内部空间被一个中间板120f分成两部分。主轴120包括一个中空部分120a和一个从中空部分120a向上连接的托架部分120b。中间板120f在中空部分120a和托架部分120b之间形成。一个凸缘部分120e形成于主轴120的上端。
一个上部双列滚柱轴承112a、一个双列角面接触滚珠轴承113和一个下部双列滚柱轴承112b以这样的顺序安装在主轴壳体110和主轴120之间，使主轴120被可转动地支承。双列滚柱轴承112a和112b能够支承主轴120耐受径向负载。双列角面接触滚珠轴承113为背对背双重形式的，能够支承主轴120耐受径向和轴向负载。
一根中空轴170共轴地固定在主轴120的凸缘部分120e上。下部圈10固定在中空轴170的上端上。一个从上部圈20向下延伸的锁穿过中空轴170插入托架部分120b中，使轮胎T可固定在下部圈10和上部圈20之间。
作为一个内凸缘，一个突出部分120g在托架部分120b的内周面上突出。由于突出部分120g的内径刚好等于锁轴300的直径，因而锁轴300的外表面在锁轴300插入时能够紧密配合在突出部分120g的内表面上。突出部分120g位于双列滚柱轴承112a和双列角面接触滚珠轴承113之间，使锁轴300能够通过突出部分120g被两轴承牢固地支承。
图3是锁轴300插入的主轴120的上端的放大视图。在锁轴300的下部的外周上，垂向形成15级锁槽302。中空轴170设有四个锁构件160(图3中只画出两个)，所述锁构件围绕主轴120的轴线以90°的间隔径向布置。每个锁构件160能够在垂直于主轴120的轴线的方向上朝向或背离主轴的轴线滑动。在每个锁构件160上形成6级锁爪162，与锁槽302接合，以便在锁轴300滑向主轴120的轴线时相对于主轴120锁住锁轴300。
锁构件160的高度基本与圆筒轴170的高度相同，使轮胎T能够尽量靠近双列滚柱轴承112a设置。主轴120在双列滚柱轴承112a处的弯矩在均匀性测量过程中变得较低，主轴120和锁轴300的变形减小。因此，均匀性可高精度地测量，防止主轴120和锁轴300的变形。
用于驱动每个锁构件160的一个锁定缸165安装在中空轴170的外周端部上。锁定缸165通过向其供应空气而被驱动。锁定构件160固定在锁定缸165的柱塞166的末端上，柱塞166在背离锁定轴300的方向上受弹簧168的压迫。也就是说，锁构件160在与锁轴300脱开的方向上被压迫。由于上述机构，在锁定缸165工作时，锁构件160与锁轴300接合，而在锁定缸165不工作时，锁构件160与锁轴300脱开。
象上面的结构一样，通过将锁轴300插入主轴120的托架部分120b，并使锁定缸165工作，轮胎T能够被可靠地固定在下部圈10和上部圈20之间。相反，通过使锁定缸165不工作，锁轴300变得自由了，可以从主轴120拉出，因而轮胎T能够在下部圈10和上部圈20之间取出。
应注意的是，紧邻于每个锁定缸165设置一个接近开关(图3中未画出)。接近开关能够检测安装在离其1mm限度内的锁定缸165。锁定缸165在其不工作时在离接近开关1mm限度内接近。因此，监视接近开关的状态能够检测出锁构件160是否接合锁轴300。
下面对照图4描述用于将轴承安装在主轴120上的过程。图4是这个实施例的主轴120的上端部分的放大视图。第一环套121a、双列滚柱轴承112a、第二环套121b、双列角面接触滚珠轴承113、第三环套121c、加载螺母114a和防松螺母114b以这个顺序共轴地安装。
具有方形横截面的第一环套121a安装在主轴120的托架部分120b上。环套121a的上端面接触主轴120的凸缘部分120e的下表面。
在托架部分120b的上部形成一个上部锥形表面120d。上部双列滚柱轴承安装在上部锥形表面120d上。上部锥形表面制得使上部具有较大的直径。上部双列滚柱轴承112a的内环的内表面是锥形的，可配合在上部锥形表面120d上。上部锥形表面120d的上端比上部双列滚柱轴承112a的内环的内表面的上端宽一点，因而双列滚柱轴承112a的内环的内表面在上部双列滚柱轴承112a被向上压时紧密接触上部锥形表面120d。上部双列滚柱轴承的上部通过向上压迫上部双列滚柱轴承而接触第一环套121a的下端。
具有方形横截面的第二环套121b安装得使其上端接触上部双列滚柱轴承112a的下端。另外，双列角面接触滚珠轴承安装得使其上端接触第二环套121b的下端。另外，具有方形横截面的第三环套121c安装得使其上端接触双列角面接触滚珠轴承113的下端。
在托架部分120b的周面上形成第一螺纹表面120c。当第一环套121a、上部双列滚柱轴承112a、第二环套121b、双列角面接触滚珠轴承113和第三环套121c安装时，第一螺纹表面120c位于第三环套121c的下端下面。
加载螺母114a安装在第一螺纹表面120c上并被向上�。员阊蛊鹊谝换诽�121a、上部双列滚柱轴承112a、第二环套121b、双列角面接触滚珠轴承113和第三环套121c。加载螺母114a被拧紧至预定转矩。防松螺母114b进一步安装在第一螺纹表面120c上，使其上端接触加载螺母114a的下端，以便向上压迫加载螺母114a，并防止其松动。
如上所述，第一环套121a的内环的内表面、上部双列滚柱轴承112a紧密配合在锥形表面120d上，因而上部双列滚柱轴承112a刚性地固定在主轴120和主轴壳体110之间，从而可防止其间产生间隙。另外，双列角面接触滚珠轴承113的内环和钢珠之间，以及钢珠和外环之间的间隙也可更紧密，从而防止其间的间隙。
应注意的是，下部双列滚柱轴承112b的安装也象上述的上部双列滚柱轴承112a的安装过程那样进行。作用在下部双列滚柱轴承112b支承件上的径向负载小于作用在上部双列滚柱轴承112a支承件上的负载，因而下部双列滚柱轴承112b恰好受到加载螺母向上的压迫，防松螺母并不是必须安装的。也就是说，如图2所示，为了安装下部双列滚柱轴承112b，在下部双列滚柱轴承112b安装之后，加载螺母被拧在中空部分120a的周面上形成的螺纹表面上。
在这个实施例中，径向力的变化在均匀性测量过程中可由安装在设备1的滚筒30上的测力传感器(图1中未画出)测量。
另一方面，在动平衡测量过程中，受测轮胎的偏心度是由固定在主轴壳体上的压电式力传感器测量的。主轴壳体110是一个矩形座，其中沿其轴线为主轴120形成一个通孔。压电式力传感器185安装在主轴壳体110的一个表面上。该表面形成得垂直于滚筒30在均匀性测量过程中可压迫轮胎C的方向。
压电式力传感器185是一个具有0-10000kgf测量范围的圆筒形力传感器。为了以较高精度测量，压电式力传感器185刚性地固定在主轴壳体110上。
因此，压电式力传感器185紧紧地固定在主轴壳体110的周面和一个传感器固定板102之间。在传感器固定板102上的多个通孔102a在压电式力传感器185接触的区域上形成。在主轴壳体周面上形成螺纹孔110a，螺纹孔110a形成的区域是压电式力传感器185安装的区域。
为了固定传感器固定板102，螺纹杆186穿过孔102a和压电式力传感器185的内表面拧入螺纹孔110a。应注意的是，螺纹杆186朝向主轴120的末端接触上部或下部双列滚柱轴承112a或112b的外环。
一个螺母187安装在每个螺纹杆186上，将传感器固定板102压向主轴壳体110，因而传感器固定板102变得能够以大约5000kgf强力压迫压电式力传感器185，从而紧紧固定压电式力传感器。
如图2所示，用于旋转驱动主轴120的带轮140安装在主轴120的下端上。一个环形带142围绕带轮140，因而带轮被固定在底座50上的主轴驱动电机130通过环形带142旋转驱动。即，当主轴驱动电机130被驱动时，主轴120被转动，轮胎T固定在下部圈10和上部圈20之间。
主轴120包括空气通路，空气从安装在中空部分120a下端上的一个旋转接头145通过所述空气通路送至轮胎T，以使轮胎T充气。一根空气管固定在中空部分120a中，以便输送空气。空气管115的下端接触旋转接头145的排气。用于固定在中间板120f的下表面上的一个凸缘部分形成在空气管115的上端上。接触空气管115的上端的一个空气通路部分138形成在中间板120f中。
一根用于将空气送入旋转接头145中的空气软管132连接于旋转接头145的进气。通过空气软管132的空气流过空气管115和空气通路138，然后，进入一个转换阀131。转换阀131能够将进入它的空气转换至托架部分120b的内部空间或连接于中空轴170中形成的一条空气通路172的一条空气通路135。空气通路172接触下部圈10和上部圈20之间的空间，因而当轮胎T被固定时，使通过空气通路172的空气进入轮胎T。当准备测试没有车轮的轮胎时，转换阀总是转换得使空气送至空气通路135。因此，通过旋转接头145从空气软管132供应的空气通过空气通路172送入轮胎T。
如上所述，旋转接头145、空气管115、空气通路138、135及172和转换阀131构成为轮胎T充气的空气供应系统。一条空气通路136从空气通路135分出，连接于锁定缸165。一个止回阀133安装在空气通路136的中间部分中。当止回阀133打开时，空气送至锁定缸165，使锁定缸165工作。
如图2所示，一个圆座形的安装部分310安装在上部圈10的顶面上。当在下部圈10和上部圈20之间装、拆受测轮胎T时，安装部分310应被测量设备的插入器组件(在图1中画出)夹住。在安装部分310的上端的一个凸缘部分形成插入器组件200的夹爪210(下文将描述)。
如图1所示，插入器组件200悬挂在一个装在顶部54上的升降壳体60的下端下面。借助四条从顶部54向上延伸的直导轨61，升降壳体60受到支承，可在上、下方向上移动。升降壳体60由一个横向进给丝杠系统驱动，该系统具有一个由伺服电机66旋转驱动的滚珠丝杠65和一个与滚珠丝杠65接合的臂67。臂67固定在升降壳体60上，因而当伺服电机66转动滚珠丝杠65时，插入器组件200可上、下移动。
图5是插入器组件200的侧视图。插入器组件200设有一个基本呈圆筒形的插入器组件本体240。插入器组件本体240悬挂在升降壳体60下面，与主轴120共轴。
三个卡爪210(图5中画出三个卡爪210中的两个)径向地布置在插入器组件本体240的下部上。每个卡爪210在径向上受一个弹簧构件(未画出)向外推动。
卡爪210由压缩空气驱动以便在径向上移动。即，当压缩空气送入插入器组件本体240的进气口时，压缩空气压迫并向内移动卡爪210。因此，通过将压缩空气送至插入器组件本体240，卡爪210能够卡住手柄构件。另一方面，当压缩空气从插入器组件本体240排出时，卡爪210向外移动，安装部分310可被松释。
上述结构的测量设备1按照下述方式固定轮胎T。
首先，压缩空气送入插入器组件本体240，使卡爪210卡住安装部分310，滚珠丝杠65被驱动而升起升降壳体60，以便将锁轴300拉出主轴120。然后，将轮胎T设置在下部圈10上。然后，滚珠丝杠65被再次驱动而将插入器组件本体240放置就位，这取决于轮胎T的宽度，使轮胎T固定在下部圈10和上部圈20之间。接着，锁定缸165被驱动而工作，使锁构件160接合锁轴300。最后，将注入插入器组件本体240的压缩空气排出，以便使锁轴300从卡爪210松释，下部圈10变得能够连同主轴120转动。
下面描述动平衡测量。
在将轮胎T固定在下部圈10和上部圈20之间以后，使轮胎T充气。然后，使主轴以预定速度转动(即，单位时间预定的转速)。应注意的是，压电式力传感器185以其很小的变形能够测量力，因此，虽然防止了主轴的振动，但是仍可测量受测轮胎T内引起的离心力。控制组件(未画出)以测出的离心力为基础计算轮胎T的偏心度。以测出的离心力为基础计算动平衡的方法是公知的，因而这里不再赘述。控制组件进而根据动平衡计算结果来确定在轮胎T的那个部分应放置配重，测量设备1使用一个标记装置(未画出)来标记这个部分。
均匀性测量使用一个滚筒30(见图1)。滚筒30安装在一个可移动的壳体32内，该壳体可在沿滚筒30趋近和离开轮胎T的方向上延伸的轨道31上滑动，并被一个齿条和小齿轮机构35(小齿轮36和齿条38)移动，所述齿条和小齿轮机构是由一个电机(未画出)驱动的。然后，以预定速度(即，以预定的转速)转动主轴。例如，预定的转速对于按照JASO C607标准的均匀性测量来说可以为60r.p.m。
在均匀性测量过程中，测量设备1的控制组件驱动电机，将滚筒30压在轮胎T上。应注意的是，滚筒30压在轮胎T上的力的大小取决于轮胎T的类型。例如，为测量小汽车轮胎，该力大约为1000kgf。然后，在主轴120转动过程中检测负载中力的变化，负载是作用在安装在滚筒30上的测力传感器上的。以测出的负载为基础计算均匀性的方法是公知的，因而这里不再赘述。控制组件进而以均匀性计算结果为基础确定轮胎T的那个部分应被切除，测量设备1使用一个切除装置(未画出)来切除该部分。
如上所述，按照这个实施例的测量设备1能够使用车轮固定机构而不是上述的轮胎固定机构来测量装有车轮的轮胎的均匀性和动平衡。下面描述车轮固定机构。
图6是图1所示整体的测量设备的前视图，借助该设备，使用一个顶部适配器500和一拉动缸组件600，可以进行装有车轮的轮胎的均匀性和动平衡测量。所使用的是向下推动装有车轮的轮胎的车轮的顶部适配器500，而不是上部圈10和锁轴。所使用的是向下驱动顶部适配器500并将其锁定的拉动缸组件600，而不是下部圈10、中空轴170、锁构件160和锁定缸165。
图7A和7B分别是典型的装有车轮的轮胎C的侧剖图和平面图。如图7A和7B所示，装有车轮的轮胎C的车轮W由一个圈部R和一个盘部D构成，轮胎T’装在圈部R上，毂部和其它构件可安装在盘部D上。一个毂孔H形成在盘部D的中心区域上，多个螺柱孔B(在图7A和7B中画出四个)围绕毂孔H径向布置。
图8是图6所示测量设备1的主轴组件120的侧剖图，其中固定有装有车轮的轮胎。拉动缸组件600固定在主轴120的凸缘部分170上。在拉动缸组件600的上表面603的中心区域形成一个插轴孔604。一个突出部分650围绕插轴孔604圆筒形地向上突出。应注意的是，拉动缸组件600固定在主轴120上，使插轴孔604与主轴120共轴地布置。由于突出部分的外表面直径与毂孔H的直径基本相同，因而装有车轮的轮胎C能够与主轴120共轴地定位。
顶部适配器500安装在拉动缸组件600的上方。顶部适配器500包括一个柱状安装部分510、一个在安装部分下端形成的圆盘部分502、一个在安装部分上端形成的凸缘部分520、一个从圆盘部分502的中心区域向下延伸的插入轴503和从圆盘部分502向下延伸、围绕插入轴503布置的多个销子501(在这个实施例中使用4个销子)。在装、拆轮胎C时，安装部分510和凸缘部分520被插入器组件200卡住。当适配器500安装在拉动缸组件600上时，插入轴503插入插轴孔604中。每个销子501以其下端定位，接触插在每个螺栓孔B中的一个衬套。
使用插入器组件移动顶部适配器500的方法与上述用于上部圈20和锁轴300的方法相同，因而这里不再赘述。
如图8所示，拉动缸组件600的内部空间620被一个圆盘形活塞610分开。活塞610可在拉动缸组件600的内部空间620中轴向移动。一根导向轴613从活塞610向下延伸。导向轴613的周面可滑动地装配在一个导向孔的内表面中，该导向孔是在拉动缸组件600的底端上形成的。因此，可保持活塞610与主轴120的轴线垂直。应注意的是，导向轴613的下端是通过导向孔606保持设置在主轴120的托架部分120b中的。
活塞610是通过向拉动缸组件600的内部空间620的被分开的任一部分中注入空气而被驱动的。为了将空气注入内部空间620的上面的分开部分621，一条空气通路614在导向轴613中形成。空气通路614将托架部分120b的内部空间连接于上面的分开部分621。
为了将空气注入拉动缸组件600的内部空间620的下面的分开部分622，在拉动缸组件600的下端形成另一条空气通路615。空气通路615将下面的分开部分622连接于空气通路136。
因此，如果转换阀131将进入其中的空气转换至托架部分120b的内部空间，那么，来自旋转接头145的空气通过托架部分120b和空气通路614送至上面的分开部分621，使上面的分开部分621中的压力升高，活塞610向下移动。另一方面，如果转换阀131将进入其中的空气转换至空气通路135，那么，来自旋转接头145的空气通过空气通路135和136送至下面的分开部分622，使下面的分开部分622中的压力升高，活塞610向上移动。
在活塞610的上表面上形成一个圆筒形轴连接器630。当拉动缸组件600锁住顶部适配器500时，插入轴503滑动地插入轴连接器630的内部空间631。使用夹头卡盘机构可以将插入轴503锁在轴连接器630上。至少一个通孔634在周面上径向形成。一个钢珠633装在通孔634中，并可在主轴120的径向上移动。另外，通孔634的内端制得较窄�。苑乐雇�633落入轴连接器630的内部空间631。
用于卡住插入轴503的内壁640围绕轴连接器630的外表面在拉动缸组件600内形成。内壁640的下部641可滑动地接触轴连接器630的外表面。轴连接器630的圆筒部分632的厚度小于钢珠633的直径，因而当轴连接器630向下移动，通孔634位于内壁640的下部641上时，钢珠633从通孔634向内突出。另一方面，下部642的直径大于轴连接器630的直径，因而钢珠633可以从通孔634向外突出，插入轴503能够可滑动地插入轴连接器630的内部空间631中。
下面对照附图9A和9B描述将顶部适配器500卡在拉动缸组件600上的过程。首先，将通孔634定位在内壁640的上部642上。然后，如图9A所示，当在下端形成的水平槽503a定位在通孔634上时，将插入轴插入。然后，通过驱动活塞610而向下拉动轴连接器630。如图9B所示，内壁640的下部641向内推动钢珠，钢珠633的突出部分啮合插入轴503的水平轴503a，与轴连接器630配合工作的插入轴在轴连接器630进一步被向下驱动时被向下拉动。如图8所示，当插入轴503被向下拉动时，车轮W的盘部D被销子501向下推动，装有车轮的轮胎C紧紧地固定在顶部适配器500和拉动缸组件600之间。
另一方面，如果转换阀131转换得将空气注入下面的分开部分622，同时装有车轮的轮胎C被锁定，那么，与活塞610配合工作的轴连接器630向上移动。水平槽503和通孔634变得位于内壁640的上部，因而插入轴503变得可以从轴连接器630松释。
应注意的是，本发明的范围并不局限于上述实施例。例如，可以使用另一种用于固定装有车轮的轮胎的机构。下面描述作为第二实施例的这种机构的一个实例。
图14是按照本发明第二实施例的测量设备1000的前视图。除了采用另一种顶部适配器1500和另一种拉动缸组件1600以外，测量设备1000类似于第一实施例。设备1000的其它结构与第一实施例的测量设备1相同，这里不再赘述。
图12是与测量设备1000的顶部适配器1500和拉动缸组件1600配合工作的主轴组件100的侧剖图。如图12所示，拉动缸组件1600的一个突出部分1605围绕插轴孔604圆筒形地向上突出。突出部分1605的外表面呈锥形(即，在上部直径较小)。突出部分1605的底部的直径稍大于毂孔H的直径。拉动缸组件1600的其它部分的结构与第一实施例的测量设备1中的情形相同，因而这里不再赘述。
这个实施例的顶部适配器1500与第一实施例的不同之处在于，它包括一个弹簧支承的夹头构件1534。夹头构件1534是一个圆筒形构件，其外径稍小于毂孔H的直径。夹头构件的内表面呈锥形，向上变窄小(即，上部直径较小)。夹头构件1534的内表面的圆锥连接角与突出部分1605的外表面的圆锥连接角基本相同。插入轴503以下述顺序插入上部弹簧导承1532、螺簧1533、下部弹簧导承1531和夹头构件1534。
两个弹簧导承1532和1531都是环形构件，每个弹簧导承外表面上形成一个台阶。每个弹簧导承的较窄小部分的直径与螺簧1533的内径相同。两个弹簧导承的较窄小的部分分别插入和固定于螺簧1533。插入轴503能够可滑动地插入两个弹簧导承中。应注意的是，夹头与主轴120共轴地定位。
上部弹簧导承1532的上端固定在圆盘部分502的底面上。下部弹簧导承1531的下端固定在夹头构件1534的上端1534a上。因此，夹头构件1534和下部弹簧导承1531可沿插入轴503滑动。
图13是顶部适配器1500的一部分的放大视图。如图13所示，在夹头构件1534的周面1534b上形成多条槽缝1534c。槽缝1534c从周面1534b的中间部分向夹头构件1534的底端在主轴120的轴向上延伸。当插入轴503插入拉动缸组件1600时，夹头构件1534的内表面接触突出部分1605的锥形表面。通过在拉动缸组件1600中进一步拉动插入轴503，槽缝1534c张开，夹头构件1534的外径增加。在这个实施例中，夹头构件的底部的外径可增大至大于毂孔直径的直径。因此，如图12所示，夹头构件1534的周面能够紧密接触装有车轮的轮胎C的毂孔H，装有车轮的轮胎C可共轴地固定于主轴120的转动轴线。
应注意的是，在每个槽缝1534c的上端，一个孔1534d沿夹头构件1534的径向形成。该孔的直径大于槽缝1534c的宽度。孔1534d可防止当槽缝1534c张开时槽缝1534c上端处的应力集中。
应注意的是，测量设备可以包括一个顶部适配器改变构件。顶部适配器改变构件可以从多个可选择的顶部适配器中选择一个顶部适配器。夹头构件1534的直径和销子501的数目的设定取决于每个可测量的轮胎的毂孔H的直径和螺栓孔B的数目。即，设备1000通过使用顶部适配器改变构件来选择一个对于待固定的轮胎来说可选用的顶部适配器，就可以固定任何可测量的轮胎。
应注意的是，本发明的范围并不局限于上述这些实施例。例如，按照本发明也可以进行高速均匀性测量。
图14是按照本发明第三实施例的测量设备2000的前视图。测量设备2000与第一实施例的测量设备1的不同之处在于，采用三轴向压电式力传感器来替代压电式力传感器185。在这个实施例中，三轴向压电式力传感器用于进行均匀性和动平衡测量，在负载轮中不安装测力传感器。另外，在这个实施例中，在均匀性测量过程中，主轴120是由滚筒30驱动的，在动平衡测量过程中，主轴120是由带轮140驱动的。为此目的，环形带构制得在均匀性测量过程中被松释。设备2000的其它部分的结构与第一实施例的测量设备1相同，因而这里不再赘述。
在这个实施例中，一个电机2130安装在沿电机2130趋近及背离主轴组件2100的方向延伸的轨道(未画出)上，电机2130被一个齿条和小齿轮机构驱动以趋近和离开主轴组件2100。一个主动带轮2144安装在电机2130的驱动轴上。一环形带2142围绕主动带轮2144和两个从动带轮2143(图14中画出两者之一)。从动带轮2143能够趋近和离开与电机2130的运动配合的主轴组件2100。
图15是测量设备2000的主轴组件2100的侧剖图。与第一实施例的压电式力传感器185类似，三轴向压电式力传感器2185固定在传感器固定板102和主轴壳体2100的外表面之间。无环形带围绕带轮2140。
每个三轴向压电式力传感器2185用于检测受到的力的三个分力。第一分力是在主轴120的轴向上的分力。第二个分力是主轴120径向上的分力。第三分力是与上述分力方向的都垂直的方向上的分力。
第一、第二、第三分力分别用于测量横向、径向和牵引力的变化。
第二分力的测量范围是0至2000kgf，其它两个分力的范围为-2000至2000kgf。
下面对照图16描述使用测量设备2000测量均匀性和动平衡的过程。在该过程中，以下述顺序连续进行按照JASO C607标准的均匀性测量、高速均匀性测量和动平衡测量。
在安装轮胎T以前，如图16中实线所示，与三个带轮配合工作的电机2130已移向主轴组件2100，环形带2142的外表面已接合安装在主轴120上的带轮2140。另一方面，如图16中实线所示，滚筒30已移离轮胎T。在环形带2142和带轮2140之间作用的摩擦力防止主轴的自由转动。
然后，象第一实施例中一样，将受测轮胎T安装在下部圈10和上部圈20之间。然后，如图16中虚线所示，将与带轮配合工作的电机2130移离主轴组件2100。然后，如图16中虚线所示，使用齿条和小齿轮机构35，将滚筒30移动得压迫轮胎T。然后，滚筒以60r.p.m.转动主轴，借助三轴向压电式力传感器2185检测力的变化，以测出的力为基础计算均匀性的方法是公知的，因而这里不再赘述。
接着，进行高速均匀性测量。主轴120的转速增加。例如，增加的转速可以为1238.5r.p.m.，这相当于该轮胎是用于标准小汽车，其直径为600mm时轮胎的圆周速度为140公里/小时。借助三轴向压电式力传感器2185检测力的变化。以测出的力为基础计算均匀性的方法是公知的，因而这里不再赘述。应注意的是，电机1130驱动环形带2142，其速度受到控制，与轮胎的圆周速度相等。
接着，测量动平衡。将滚筒30移离轮胎T，然后，将电机2130趋近主轴组件100，环形带接合带轮2140。滚筒30和电机2130的运动很快，使环形带2142快速驱动轮胎，轮胎的转速减小少许。在受测轮胎T中引起的离心力由压电式力传感器2185测量，控制组件(未画出)以测出的离心力为基础计算轮胎T的偏心度。用于以测出的离心力为基础计算动平衡的方法是公知的，因而这里不再赘述。
控制组件根据动平衡计算结果确定应在轮胎T的哪个部分放置配重，测量设备2000使用一个标记装置(未画出)来标记该部分。控制组件根据均匀性计算结果进一步确定应该切除轮胎T的哪个部分，测量设备2000使用一个切除装置(未画出)来切除该部分。
应注意的是，受测轮胎T应以其140公里/小时的圆周速度转动，但是，本发明并不局限于此结构。例如，一个具有600mm直径的轮胎能够以3000r.p.m.的转速转动，这相当于340公里/小时的圆周速度。
在这个实施例中，受测轮胎是无车轮的轮胎，但是，也可以测量装有车轮的轮胎的均匀性和动平衡。为此目的，可以使用第一实施例所示的顶部适配器和拉动缸组件以替代这个实施例中的下部圈10、上部圈20、锁轴300、中空轴170、锁构件160和锁定缸165。
应注意的是，本发明的范围并不局限于上述这些实施例。例如，在动平衡测量过程中，主轴可以由滚筒驱动。
图17是按照本发明第四实施例的测量设备3000的前视图。测量设备3000与第一实施例的测量设备1的不同之处在于，象在第三实施例中一样，三轴向压电式力传感器用于测量均匀性和动平衡。另外，在这个实施例中，主轴120可以由一个主动带轮驱动，该主动带轮在滚筒3030从受测轮胎C缩回时接触安装在主轴上的带轮。如图17所示，测量设备3000用于测量装有车轮的轮胎的均匀性和/或动平衡。装有车轮的轮胎C可以象在第一实施例的测量设备1中那样安装，因而这里不再赘述。
图18是图17所示测量设备的主轴组件的侧剖图。如图18所示，用于旋转驱动主轴120的一个带轮3140当滚筒3030从受测轮胎C缩回时安装在主轴120的下端。如图17所示，一个缸构件3143安装在设备3000的底座50上。缸构件3143的驱动轴线水平延伸。缸构件3143的一端固定在底座50上，另一端固定在驱动电机3142上。驱动电机3142的驱动轴从驱动电机向上延伸，一个主动带轮3144安装在驱动轴上。主动带轮3144和安装在主轴120上的带轮3140是水平布置的。缸构件3143可由一个驱动构件(未画出)驱动，使缸构件在主轴120的径向上被驱动。因此，主动带轮可被驱动得接触和/或离开带轮3140。电机3142，当带轮3144接触带轮3140的周面时，能够通过主动带轮3144转动与带轮3140配合工作的主轴120。应注意的是，电机3142包括一个防止主动带轮3144转动的制动构件。
下面对照图19至图21描述按照JASO C607标准测量高速均匀性和/或均匀性的过程。
图19的时间图表表示按照这种测量过程，轮胎C的转速变化。使用上述过程，按照下述顺序进行根据JASO C607标准的动平衡、高速均匀性和均匀性测量。测量是由测量设备3000的一台计算机(未画出)控制的。
首先，缸构件3143被驱动，使主动带轮3144接触安装在主轴120上的带轮3140，电机3142的制动构件被启动以防止主动带轮3144的转动。然后，安装装有车轮的轮胎C并固定在主轴120上。
然后，借助齿条和小齿轮机构使滚筒3030接触轮胎C。然后，(在图19中的步骤S101(0秒))滚筒3030以150kgf压迫轮胎C。接着，滚筒开始转动，使轮胎C开始转动，(在图19中步骤S102(0-2秒))轮胎C的转速被加速至1000r.p.m.。然后，滚筒压迫轮胎的负载增加至50kgf(图19中的步骤S103)。
在这个实施例中，在滚筒开始转动后，轮胎C的转速加速至1000r.p.m.花费2秒。从轮胎C加速至1000r.p.m.直至滚筒以50kgf压迫轮胎C花费1秒。因此，轮胎在50-150kgf下水平受压时转动30转或更多转。即使轮胎C倾斜地安装，通过压迫轮胎C周面的全部10或更多次，轮胎C也会变得正确地固定。
接着，借助三轴向压电式力传感器2185检测力的变化(图19中步骤S104(3-6秒))。为了测量动平衡，测量水平方向的分力。在这个实施例中，使用三轴向力传感器可以检测第三分力，因而被测的分力不包括滚筒的压迫力。因此，第三分力只包括在轮胎C中引起的离心力。控制组件(未画出)根据测出的离心力计算轮胎T的偏心度。根据测出的离心力计算动平衡的方法是公知的，因而这里不再赘述。
然后，通过将压迫力增加至500kgf，测量高速均匀性(图19中的步骤S105(6-11秒))。由于测量动平衡，因而轮胎C的转速不改变。借助三轴向力传感器2185检测径向、侧向和牵引力的变化。根据测出的力的变化计算均均性的方法是公知的，因而这里不再赘述。
接着，测量按照JASO C607标准的均匀性。滚筒的转速被减�。员阋�60r.p.m.转动轮胎C(图19中的步骤S106(11-14秒))。然后，借助三轴向力传感器2185检测径向、侧向和牵引力的变化(图19中的步骤S107(14-17秒))。根据测出的力的变化计算均匀性的方法是公知的，因而这里不再赘述。
接着，与轮胎C配合工作的滚筒的转动被暂时停止，并逆向再次转动。轮胎的转速增加至60r.p.m.(图19中的步骤S108(17-18秒))。应注意的是，设备2000的状态如轴承的润滑状态在轮胎开始反转时可能不稳定。因此，然后将轮胎C的转速保持在60r.p.m.直至设备状态变稳(图19中的步骤S109(18-20)秒)。然后，借助三轴向力传感器检测径向、侧向和牵引力的变化(图19中的步骤S110(20-23秒))。然后，根据测出的力的变化计算均匀性。然后，轮胎的转速被减小(图19中的步骤S111(23-24秒))，滚筒C的转动被终止(图19中的步骤S112(24秒))。
控制组件根据动平衡计算结果确定在轮胎C的哪个部分应放置配重，测量设备3000使用一个标记装置(未画出)来标记该部分。控制组件根据均匀性计算结果进一步确定轮胎C的哪个部分应切除，测量设备3000使用一个切除装置(未画出)来切除该部分。
应注意的是，按照JASO C607标准的动平衡、高速均匀性和均匀性是通过上述过程连续测量的。但是，本发明并不局限于上述一系列过程。例如，图19中所示的步骤S107-S111可以省略，可以只测量高速均匀性和动平衡。
下面对照图20描述测量动平衡和高速均匀性的过程。
图20的时间图表表示按照这个测量过程，轮胎C的转速的变化。通过这个过程，按照下述顺序测量动平衡和高速均匀性。测量是通过测量设备3000的一台计算机(未画出)控制的。
首先，缸构件3143被驱动，使主动带轮3144接触安装在主轴120上的带轮3140，电机3142的制动构件被控制以防止主动带轮3144的转动。然后，装有车轮的轮胎C被安装并固定在主轴120上。
然后，使用齿条和小齿轮机构，使滚筒3030接触轮胎C。然后，滚筒30以150kgf与轮胎C压力接触(图20中的步骤S201(0秒)。接着，滚筒3030开始转动(因而轮胎C开始转动)，轮胎C的转速被加速至1000r.p.m.(图20中的步骤S202(0-2秒))。然后，滚筒压迫轮胎的负载增加至50kgf(图20中的步骤S203)。
接着，借助三轴向压电式力传感器2185检测力的变化(图20中的步骤S204(3-6秒))。为了测量动平衡。测量在水平方向上的分力。在这个实施例中，使用三轴向力传感器能够检测第三分力，因而测出的分力不包括滚筒30的压迫力。因此，第三分力只包括在轮胎C中引起的离心力。控制组件(未画出)根据测出的离心力计算轮胎T的偏心度。根据测出的离心力计算动平衡的方法是公知的，因而这里不再赘述。
然后，通过将压迫力增加至500kgf，测量高速均匀性(图20中的步骤S205(6-11秒))。由于测量动平衡，因而轮胎C的转速不改变。借助三轴向力传感器2185检测径向、侧向和牵引力变化。根据测出的力变化计算均匀性的方法是公知的，因而这里不再赘述。
然后，轮胎的转速被减小(图20中所示步骤S206(11-13秒))，滚筒30的转动被终止(图20中所示步骤S207(在13秒))。
控制组件根据动平衡计算结果确定应该在轮胎C的哪个部分放置配重，测量设备3000使用一个标记装置(未画出)来标记该部分。控制组件根据均匀性计算结果进一步计算轮胎C的哪个部分应该切除，测量设备3000使用一个切除装置(未画出)来切除该部分。
应注意的是，测量动平衡和高速均匀性是通过上述过程连续进行的。但是，本发明并不局限于该过程。例如，可测量按照JASO C607的均匀性以替代高速均匀性。
下面对照图21描述用于测量按照JASO C607的动平衡和均匀性。
首先，缸构件3143被驱动，使主动带轮3144接触安装在主轴120上的带轮3140，电机3142的制动构件可防止主动带轮3144的转动。然后，装有车轮的轮胎被安装并固定在主轴120上。
然后，使用齿条和小齿轮机构，使滚筒30接触轮胎C。然后，滚筒3030以150kgf压力接触轮胎C(图21中的步骤S301(在0秒))。接着，滚筒开始转动(因而轮胎C也开始转动)，轮胎C的转速被加速至1000r.p.m(图21中的步骤S302(在0-2秒))。然后，滚筒3030压迫轮胎的负载被增加至50kgf(图21中的步骤S303)。
接着，借助三轴向压电式力传感器2185检测力的变化(图21中的步骤S304(在3-6秒))。为了测量动平衡，测量水平方向的分力。在这个实施例中，使用三轴向力传感器能够检测的第三分力，因而测出的分力不包括滚筒30的压迫力。因此，第三分力只包括在轮胎C中引起的离心力。控制组件(未画出)根据测出的离心力计算轮胎T的偏心度。根据测出的离心力计算动平衡的方法是公知的，因而这里不再赘述。
然后，测量按照JASO C607标准的均匀性。为此目的，压迫力增加至500kgf，滚筒的转速被减小，以便以60r.p.m转动轮胎C(图21中的步骤S305(在6-9秒))。然后，借助三轴向力传感器2185检测径向、侧向和牵引力的变化(图21中所示的步骤S306(在9-12秒))。根据测出的力的变化计算均匀性的方法是公知的，因而这里不再赘述。
接着，与轮胎C配合工作的滚筒3030的转动被暂时停止，并反向再次转动。轮胎C的转速被增加至60r.p.m.(在图21中所示步骤S307(在12-13秒))。如上所述，当轮胎开始反向转动时，设备2000的状态可能不稳。因此，轮胎C的转速随后要保持在60r.p.m.直至设备状态变稳(图21中的步骤S308(在13-15秒))。然后，借助三轴向力传感器2185检测径向、侧向和牵引力的变化(图21中的步骤S309(在15-18秒))。然后，根据测出的力的变化计算均匀性。然后，轮胎的转速被减小(图21中的步骤S310(在18-19秒))，滚筒C的转动被终上(图21中的步骤S311(在19秒))。
控制组件根据动平衡计算结果确定配重应放置在轮胎C的哪个部分上，测量设备3000使用一个标记装置(未画出)来标记该部分。控制组件根据均匀性计算结果进一步确定应该切除轮胎C的哪个部分，测量设备3000使用一个切除装置来切除该部分。
在这个实施例中，受测轮胎是装有车轮的轮胎，但是，也可以测量没有车轮的轮胎的均匀性和/或动平衡。为此目的，可以使用第一实施例中所示的下部圈、上部圈、锁轴、中空轴、锁构件和锁定缸来替代这个实施例中的顶部适配器和拉动缸组件。
权利要求
1.一种用于测量轮胎的均匀性和动平衡的设备，它包括一根可转动地支承在一个被刚性支承的主轴壳体中的主轴，所述轮胎固定地安装在所述主轴上，当测量进行时，所述主轴被转动；以及至少一个安装在所述主轴壳体上的压电式力传感器，当所述主轴转动时，所述至少一个压电式力传感器检测轮胎转动产生的力。
2.一种用于测量轮胎的均匀性和/或动平衡的设备，它包括一根可转动地支承在一个被刚性支承的主轴壳体中的主轴，所述轮胎被固定地安装在所述主轴上；以及至少一个可转动地将所述主轴支承在所述主轴壳体中的径向滚柱轴承，所述径向滚柱轴承包括至少一个径向双列滚柱轴承。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于所述主轴周面的准备安装所述径向滚柱轴承的部分是锥形的；其中所述径向滚柱轴承的内表面是锥形的，所述内表面的锥角与所述主轴周面的所述锥形部分的锥角相同；以及所述径向滚柱轴承安装在所述主轴上，使所述径向滚柱轴承的内表面紧密配合在所述主轴周面的所述锥形部分上。
4.一种用于测量轮胎的均匀性和/或动平衡的设备，它包括一根通过至少一个轴承可转动地安装在一个主轴壳体中的主轴，所述轮胎固定地安装在所述主轴上，其中所述主轴在一个安装在主轴上的下部圈和一个与下部圈相对设置的上部圈之间固定轮胎，所述上部圈可相对于所述主轴上、下移动，所述上部圈包括一根从所述上部圈的转动中心向下延伸的锁轴，所述锁轴能够装配在所述主轴中的一个装配部分上。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述主轴通过多个轴承可转动地支承在所述主轴壳体中；以及所述主轴的装配部分基本位于所述多个轴承中的两个之间的中点。
6.一种用于测量轮胎的均匀性和/或动平衡的设备，它包括一根主轴；一个可转动地支承所述主轴的主轴壳体；一个安装在所述主轴上的下部圈和一个与所述下部圈相对设置的上部圈；所述上部圈可上下移动及转动；以及一个锁构件，用于将所述上部圈固定在一个预定位置上，所述设备构制得通过转动所述主轴，主轴借助所述上部圈和下部圈固定轮胎而测量轮胎的均匀性和/或动平衡，其中所述上部圈包括一根从所述上部圈的转动中心向下延伸的锁轴，所述锁轴可与所述主轴接合，以及其中所述下部圈包括一个锁轴插入圆筒，所述锁轴可插入其中；以及一个形成在所述锁轴插入圆筒周面上的锁构件安装孔，所述锁轴插入圆筒的一端固定在所述主轴的一端上，所述锁构件可沿所述下部圈的径向在所述锁构件安装孔中滑动，所述锁构件与在所述锁轴上形成的锁定槽啮合以锁定所述锁轴，以及其中所述锁轴插入圆筒在所述下部圈的轴向上的长度为所述锁构件安装孔在所述下部圈的轴向上的长度的1-2倍。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于所述锁轴插入圆筒在所述下部圈的轴向上的长度为所述锁构件安装孔在所述下部圈的轴向上的长度的1-1.5倍。
8.一种用于测量安装在一根可转动地支承在主轴壳体中的装有车轮的轮胎的均匀性和/或动平衡的设备，它包括一个在所述主轴一端上形成的车轮支架，所述车轮支架包括一个平面部分，轮胎的车轮安装在该平面部分上；以及一个安装且面对于所述车轮支架的平面部分上的顶部适配器，所述顶部适配器包括一个能够将轮胎的车轮推向所述平面部分的推动构件，其中所述车轮支架包括一个从所述平面部分突出的锥形圆筒形突出部分，该突出部分插入车轮的毂孔中，所述突出部分的中心轴线与所述主轴的转动轴线重合，所述突出部分在离所述平面部分较远的部分的直径较�。渲兴龆ゲ渴逝淦靼ㄒ桓鼍哂性餐膊糠值募型饭辜渲本渡孕∮谒鲮笨椎闹本叮渲兴黾型饭辜哪诒砻姘ㄒ桓鲎缎伪砻妫米缎伪砻娴脑沧读咏腔居胨龀德种Ъ艿乃鐾怀霾糠值闹苊娴脑沧读咏窍嗤黾型饭辜闹本对诶肟銎矫娌糠纸显兜牟糠种本督闲。渲兴黾型饭辜ǘ嗵醮蛹型饭辜娑运龀德种Ъ艿钠矫娌糠值囊欢搜由斓牟鄯欤霾鄯旎酒叫杏谒鲈餐膊糠值闹行闹嵯撸约捌渲凶坝谐德值穆痔タ梢酝ü谒黾型饭辜哪诒砻娼哟ニ龀德种Ъ艿乃鐾怀霾糠值闹苊媸苯黾型饭辜瓜蛩龀德种Ъ艿钠矫娌糠侄ㄎ唬彼鲈餐膊糠值耐饩对黾樱宜鲈餐补辜哟ニ鲮笨资保鲎坝谐德值穆痔ケ欢ㄎ弧�
9.如前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于所述压电式力传感器包括三轴向压电式力传感器。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于在均匀性测量过程中，轮胎被所述设备的一个滚筒转动。
11.一种用于测量轮胎的均匀性和动平衡的设备，所述设备包括一根可转动的主轴，所述轮胎固定地安装在所述主轴上，以及一个可压力接触所述轮胎的滚筒，其中所述滚筒和所述主轴分别被旋转驱动；在均匀性测量过程中，所述滚筒被旋转驱动；在动平衡测量过程中，所述主轴被旋转驱动；所述主轴被一传动带旋转驱动，所述传动带围绕一个主动带轮和至少一个从动带轮，所述主动和从动带轮中的至少一个可移动以便使所述传动带接合/脱开所述主轴的一个带轮；在动平衡测量过程中，当所述传动带已接合所述主轴的带轮时，所述主轴被旋转驱动；以及在均匀性测量过程中，当所述传动带脱开所述主轴的带轮时，所述主轴被旋转驱动。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于所述设备能够在测量均匀性后立即测量动平衡；以及所述主动带轮被预先转动，所述主动带轮的圆周速度被设定为在均匀性测量过程中所述主轴的所述带轮的圆周速度，因而当所述传动带接合所述主轴的所述带轮时，所述主轴的转速不被改变。
13.如权利要求11或权利要求12所述的设备，其特征在于所述传动带围绕全部的所述主动带轮和所述从动带轮。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于所述传动带的外表面在动平衡测量过程中接合所述主轴的带轮。
15.一种用于测量轮胎动平衡的设备，它包括一根可转动的主轴，轮胎固定地安装在所述主轴上，所述主轴可转动地支承在一个被刚性支承的主轴壳体中，其中轮胎转动产生的力可借助安装在所述主轴壳体表面上的压电式力传感器检测，轮胎和所述主轴可被一滚筒旋转驱动，所述滚筒以第一压迫力在与所述主轴的转动轴线垂直的预定方向上压力接触轮胎，并转动轮胎。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于所述第一压迫力在20-100kgf的范围内。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于所述第一压迫力在40-60kgf的范围内。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于所述压电式力传感器能够检测在与所述预定方向和所述主轴的转动轴线都垂直的方向上的合力。
19.一种用于测量轮胎动平衡的方法，它包括一个轮胎安装步骤，用于将轮胎安装在一个动平衡测量设备的主轴上，所述主轴可转动地支承在设备的一个被刚性支承的主轴壳体中；一个第一轮胎加压步骤，用于借助设备的一个滚筒以第二压迫力在与主轴转动轴线垂直的预定方向上压迫轮胎；一个第一滚筒变速步骤，用于将轮胎的转动加速至一个第一转速；一个第二轮胎加压步骤，用于将滚筒压迫轮胎的负载量改变至第一压迫力；以及一个第一测量步骤，用于借助适合地安装在主轴壳体上的至少一个压电式力传感器在第一测量步骤中检测在轮胎中产生的力，其中所述第一压迫力为所述第二压迫力的1-10倍。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述第一压迫力是所述第二压迫力的2-4倍。
21.如权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于所述第一转速在60-3300r.p.m.的范围内。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述第一转速在750-1400r.p.m.的范围内。
23.一种用于测量轮胎的动平衡和均匀性的方法，它包括一个轮胎安装步骤，用于将轮胎安装在一个动平衡测量设备的主轴上，所述主轴可转动地安装在设备的一个被刚性支承的主轴壳体中；一个第一轮胎加压步骤，用于借助设备的一个滚筒将轮胎加压至一个第二压迫力，所述滚筒能够在垂直于主轴转动轴线的预定方向上压迫轮胎并转动轮胎；一个滚筒转动步骤，用于旋转驱动滚筒；一个第一滚筒变速步骤，用于将轮胎的转动加速至一个第一转速；一个第二轮胎加压步骤，用于将滚筒压迫轮胎的负载量改变至第一压迫力；一个第一测量步骤，用于借助安装在主轴壳体上的至少一个压电式力传感器检测在轮胎内产生的力；一个第三轮胎加压步骤，用于将滚筒压迫轮胎的负载量改变至一个第三压迫力；一个第二滚筒变速步骤，用于将轮胎的转速变为一个第二转速；以及一个第二测量步骤，用于借助所述压电式力传感器检测轮胎中产生的力。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于所述第三压迫力为100-2000kgf。
25.如权利要求23或权利要求24所述的方法，其特征在于所述第二转速为60r.p.m.。
26.如权利要求9所述的设备，其特征在于在动平衡测量过程中，所述轮胎和主轴被所述滚筒旋转驱动至一个第一转速，同时被所述滚筒在垂直于所述主轴转动轴线的预定方向上压至一个第一负载，其中在均匀性测量过程中，轮胎和所述主轴被所述滚筒旋转驱动至一个第二转速，同时被所述滚筒在垂直于所述主轴转动轴线的预定方向上压至一个第二负载，其中所述第一压迫力小于所述第二压迫力，其中所述第二转速在60-3300r.p.m.的范围内。
27.如权利要求26所述的设备，其特征在于所述第一压迫力在20-100kgf的范围内。
28.如权利要求27所述的设备，其特征在于所述第一压迫力在40-60kgf的范围内。
29.如权利要求26-28中任一项所述的设备，其特征在于所述第二压迫力在100-2000kgf的范围内。
30.如权利要求26-29中任一项所述的设备，其特征在于所述第一转速在750-1400r.p.m.的范围内。
全文摘要
本发明提供一种用于测量轮胎的均匀性和动平衡的设备,它包括:一根可转动地支承在一个被刚性支承的主轴壳体中的主轴,所述轮胎固定地安装在所述主轴上,当测量进行时,所述主轴被转动;以及至少一个安装在所述主轴壳体上的压电式力传感器,当所述主轴转动时,所述至少一个压电式力传感器检测轮胎转动产生的力。
文档编号G01M1/04GK1374510SQ02106779
公开日2002年10月16日 申请日期2002年3月8日 优先权日2001年3月8日
发明者松本繁 申请人:国际计测器株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
