专利名称：具有用于确定轮胎均匀性的部件的车轮平衡机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适于测量由旋转的轮辋/轮胎组件、特别是车轮的不平衡产生的力的车轮平衡机，以及涉及一种在车轮平衡机上执行的用于确定轮胎均匀性的方法。
背景技术：
从EP1731891A1和EP1742031A1中已知这样的车轮平衡机和这样的方法。已知的车轮平衡机配备有加载辊，该加载辊以预定的力压靠在轮胎的外围表面上。在轮辋/轮胎组件旋转期间，测量加载辊的运动以确定轮辋/轮胎组件的被加载的径向偏心。可以测量径向力变化，其中加载辊被刚性地安装。而且，通过将至少两种不同的载荷施加到加载辊并测量偏转的变化，来确定轮胎刚度。公开一种匹配操作，在该操作期间，轮胎重新安装在轮辋上，以使旋转的轮辋/轮胎组件的振动最小化。
发明内容
本发明的目的是提供一种车轮平衡机和一种用于以提高的精确度确定轮胎均匀性的参数的方法。通过具有权利要求I的特征的车轮平衡机和具有权利要求9的特征的方法解决该问题。从属权利要求包括本发明的优选的修改和实施方式。本发明提供一种用于平衡轮辋/轮胎组件的车轮平衡机，该车轮平衡机具有测量杆，该测量杆围绕其杆轴线可旋转地安装在固定框架上，该固定框架可以是车轮平衡机的机械壳体。编码部件操作地连接至测量杆，用于确定测量杆或轮辋/轮胎组件的角度位置。测量部件测量由所述轮辋/轮胎组件的不平衡产生的力。而且，车轮平衡机配备有加载部件，用于将预定的力施加到所述轮辋/轮胎组件的外围表面上的接触部上，特别是车轮的胎面上。加载部件可包括加载辊，该加载辊以预定的力在接触部压靠在轮辋/轮胎组件的外围表面上。加载部件的另一实施方式包括加载带，该加载带可运动地支承在具有至少两个辊的支承部件上，所述带在所述辊上运行；和支承构件，该支承构件在与轮辋/轮胎组件的外围表面接触的区域中支撑所述带。通过保持测量杆和加载部件为拉紧至彼此的状态，实现精确测量由轮辋/轮胎组件的不均匀产生的力，其中通过作用在加载部件和轮辋/轮胎组件之间的接触部上的预定的载荷和力，实现拉紧的状态。在加载的轮辋/轮胎组件旋转期间，测量作用在加载部件与轮辋/轮胎组件的外围表面接触的接触位置上的力。在该测量期间，测量杆的杆轴线和接触部之间的距离通过合适的锁定部件保持恒定，利用该锁定部件，杆轴线和加载部件以固定的位置锁定在固定框架上。通过这样的刚性测量装置处于拉紧的状态，实现作用在加载部件与轮辋/轮胎组件(特别是轮胎)的周边之间的力的精确测量。通过测量装置的拉紧状态，消除由结构元件的公差和磨损产生的间隙。本发明的车轮平衡机设计为在汽车修理厂中使用，用来维护和维修车辆。可通过加载部件和轮辋/轮胎组件之间的相对平移运动来施加预定的力或载荷，而没有任何冲量作用到轮胎的外围表面上。
根据实施方式，用于可旋转地安装测量杆的安装装置可沿着直线在固定框架上朝向加载部件运动，以允许轮辋/轮胎组件的外围表面和加载部件的接合。为了优选地竖直移动安装装置，可提供线性驱动件，特别是机电驱动件或液压/气动活塞_/汽缸驱动件。安装装置能够处于与加载部件不同地间隔开的多个位置，使得具有不同直径的轮辋/轮胎组件的相应外围表面能够以其与加载部件接合的方式定位。代替地或附加地，加载部件，特别是辊，可以沿着直线朝向测量杆运动，以允许轮辋/轮胎组件的外围表面与加载部件接合。可由机电驱动件或液压/气动活塞_/汽缸驱动件驱动加载部件的辊或加载带。优选地，提供用于使轮辋/轮胎组件围绕杆轴线旋转的旋转驱动件，特别是电动马达和相关的传动装置。为了检测轮胎的均匀性，轮胎的整个周向外围表面要被“滚动”。这样的驱动件还用于在不平衡性测量期间执行轮辋/轮胎组件的旋转。加载部件的加载辊或加载带可以在均匀性测量期间由轮辋/轮胎组件的外围表面和辊或带之间的摩擦驱动。加载辊可设置有相关的驱动部件。 特别是，加载部件(特别是加载辊或加载带)以使得作用在轮辋/轮胎组件的外围表面和加载部件之间的至少径向力的变化被测量的方式安装。径向力是大致垂直于轮胎的轴线作用的力。附加地，可测量轴向或横向的力，该力是指大致沿着轮胎的轴线的方向作用的力。可通过至少一个力传感器测量力的变化，所述力传感器以力锁紧的方式安置在接触部和测量杆之间的力通量中，在该接触部中，力作用在轮胎和加载部件之间，其中测量杆和加载部件通过锁定部件保持相对于彼此恒定的距离。力传感器可包括应变仪、压电石英元件和/或霍尔元件，以测量轴向和/或径向的力。可以使用任何其它已知的传感器来检测横向和/或径向的力。特别地，轮辋/轮胎组件的外围表面是轮胎的胎面。根据优选的实施方式，具有可用作车轮的轮胎的轮辋固定至安装装置的测量杆，并且车轮相对于加载部件定位成使得胎面接合加载部件。之后，车轮旋转并且测量胎面和加载部件之间的力的变化以检测轮辋/轮胎组件的不均匀性。优选地，通过力传感器将对应于力的变化的电信号发送至计算部件。计算部件包括分析所述信号并评估轮辋/轮胎组件的均匀性或不均匀性的分析构件。用于测量杆和/或加载部件的安装装置可由线性驱动件驱动，特别是由机电驱动件驱动，以将预定的力施加至轮辋/轮胎组件的外围表面。与安装装置的驱动件的类型无关，驱动件，特别是线性驱动件可包括锁定部件，特别是自锁定机械部件，该锁定部件产生安装装置和加载部件之间的相对运动，并刚性连接至安装装置和加载部件。锁定部件可设计成锁定测量杆的杆轴线和加载辊的辊轴线或加载带的支承部件，以使得彼此之间为恒定的距离。力传感器可包括测压元件或设计为测压元件，该测压元件提供与作用在轮辋/轮胎组件的外围表面和加载部件之间的力成比例的电信号。测压元件可设有力感知元件，该力感知元件通过力锁紧联接至辊或安装装置，其中在力感知元件处产生的物理效应转变为电信号。合适的测压元件可包括应变仪、压电元件、霍尔元件和/或磁致弹性元件。力传感器可连接至校准部件或可包括校准部件，该校准部件设计为确定作用在轮辋/轮胎组件的外围表面和加载部件之间的力的绝对值。这些力的值与轮胎刚度成比例，并提供轮胎的围绕其整个周边(360度)的刚度的精确确定。车轮平衡机可设有扫描装置，该扫描装置设计成扫描一个轮胎侧壁或两个轮胎侧壁的横向偏心，特别是在加载部件的辊或带的角度位置处的横向偏心。优选地在加载部件接合轮辋/轮胎组件的外围表面的同时测量横向偏心。也可以在加载部件没有与轮胎接合的同时测量轮胎的横向偏心。而且，可在加载状态或未加载状态下利用轮胎的不同充气压力测量横向偏心。测得的偏心值还可用于确定轮胎刚度。车轮平衡机可设有扫描装置，以确定径向轮辋偏心和确定轮辋/轮胎组件的径向偏心。轮辋/轮胎组件的径向偏心的测量可在加载状态和未加载状态下执行。此外，车轮平衡机可设有角度测量装置或编码器，以确定轮辋/轮胎组件在其旋转期间、特别是在测量力的变化和多个偏心期间的角度位置。附加地，车轮平衡机可设有匹配部件以将轮胎重新安装在轮辋上。在匹配操作期间，力的变化的高值和沿着轮辋/轮胎组件的周边的径向轮辋偏心的低值处于这种角度位置，在该角度位置，由轮胎和车轮轮辋的不均匀性产生的振动最小化。 力的测量和/或偏心测量的至少一个测量值可与相应的预定的力值或偏心值比较，用于质量检查。在测量作用在轮胎和加载部件之间的力之后，特别是在匹配操作之后，执行从加载部件释放的轮辋/轮胎组件的不平衡性测量。本发明的一个实施方式是车轮平衡机，其中测量杆和/或加载部件由线性驱动件驱动，特别是由机电驱动件驱动，以将预定的力施加到轮辋/轮胎组件的外围表面上。另一实施方式是车轮平衡机，该车轮平衡机具有计算部件，该计算部件构造成在整个360度的旋转角比较计算出的力的变化和测得的力的变化，并在计算出的力的变化中改变平均轮胎刚度的值，直到实现测得的力的变化与计算出的力的变化的最佳匹配，以确定在360度内所述测得的力的变化和所述计算出的力的变化之间的至少一个差异的局部角度位置，所述计算出的力的变化取决于轮辋和轮辋/轮胎组件的测得的几何参数，特别是径向偏心以及与特定的轮胎设计或轮胎类型相关的平均轮胎刚度，所述测得的力的变化是在加载状态下测量的。可将所述差异的值与预定的值比较。
在下文中参照附图更详细地描述本发明，其中图I示意性地示出根据本发明的具有轮辋/轮胎组件和加载辊的车轮平衡机的实施方式，其中轮辋/轮胎组件和加载辊处于这样的位置轮辋/轮胎组件的外围表面与加载棍接合；图2示出了包括加载带的加载部件的实施方式；和图3示出了轮辋的外围表面的扫描图。
具体实施例方式图I示出了用于使轮辋/轮胎组件4平衡的车轮平衡机，轮辋/轮胎组件4由在轮辋22上的轮胎21构成，以形成车轮。车轮平衡机包括车轮固定装置26，利用该车轮固定装置26将车轮轮辋22固定至测量杆2。测量杆2具有杆轴线3并可通过旋转驱动件27围绕轴线3旋转，旋转驱动件27可包括电动马达和传动装置，以将电动马达的转矩传输至测量杆2。轮辋22通过固定装置26 (特别是利用夹紧部件)不可旋转地连接至测量杆2，并采用以测量杆2为中心的方式固定。安装装置17可旋转地将测量杆2支承在轴承中，该轴承包括力测量部件，特别是力传感器7，用于测量由旋转的轮辋/轮胎组件4的不平衡产生的力。安装装置17可固定在多个竖直位置，这些位置与加载部件6间隔不同。在固定框架I或底部框架上支承和引导安装装置17，以特别 是沿着竖直方向线性运动。可由车轮平衡机的机械壳体形成的固定框架I包括竖直引导部件28，该竖直引导部件28提供安装装置17和固定框架I之间的力锁紧连接。安装装置17可在测量期间通过锁定部件9固定地锁定在其位置。安装装置17由线性驱动件15驱动，该线性驱动件15包括电动马达29和螺纹轴30，安装装置17作为滑动支架沿着螺纹轴30运动，该滑动支架被引导以在引导部件28中进行线性运动。螺纹轴30的一端以被驱动的方式连接至驱动件15，螺纹轴30的另一端可旋转地支承在固定框架I上。驱动件支承在固定框架I上。图I的实施方式具有包括加载辊12的加载部件6，加载辊12优选地在固定的位置附接至固定框架I的支承构件。加载辊12可旋转地支承在辊轴承18内，辊轴承18刚性地固定在固定框架I的支承构件内。加载辊12可围绕其辊轴线11旋转。在未示出的另一实施方式中，加载辊12可以高度可调或在水平上可调的方式安置，其中加载辊的轴承和支承部件可通过螺纹轴运动，螺纹轴由电力驱动件驱动。测量杆2安置在固定的竖直位置。在图I中，在示出的安装装置17所处的位置中，轮辋/轮胎组件的外围表面特别是胎面接合加载辊12。可在线性驱动件15产生的线性运动期间以预定的力朝向辊12推动安装装置17。计算部件31的控制部分连接至线性驱动件15和力传感器8，并控制施加的预定的力。预定的力直接传递至轮辋/轮胎组件的外围表面，而没有任何冲量。而且，力传感器8还能够测量作用在胎面和加载辊12之间的力的变化。力作用在接触部25，在该接触部，轮辋/轮胎组件4的外围表面接触加载辊12。特别是，力传感器8能够测量轴向或横向的力。相应的信号发送至计算部件31。根据检测的轴向和径向的力的变化，可确定胎面和轮胎21的非均匀性或均匀性。车轮平衡机的操作如下。轮辋/轮胎组件4居中地安装在并固定至测量杆2。之后，安装装置17被朝向加载辊12驱动，直到轮辋/轮胎组件4的胎面接合加载辊12。通过锁定部件9，安装装置17在测量力变化期间以其合适的位置固定地锁定在固定框架I上。预定的力作用在加载辊12和轮辋/轮胎组件4的外围表面之间。计算部件的控制部分控制预定的力。接着，轮辋/轮胎组件4通过旋转驱动件27旋转，并且轮胎21的外围表面由加载辊12 “卷起”。由此，测量在接触部25中作用在轮胎21的胎面和辊12之间的力或力的变化。特别是，力传感器测量径向的力变化，胎面的非均匀性或均匀性，特别是轮胎21的圆锥效应可通过计算部件31的分析构件来确定。例如应变仪可以为每个力传感器8的一部分。应变仪与辊12的每个轴承18力锁紧连接。应变仪的电阻受在径向和/或轴向(横向)方向上的力产生的、力传感器8的力感知元件的膨胀和/或压缩的影响，该电阻可作为电信号被检测并测量。压电器件或霍尔传感器或其它力测量装置可用于测量力和力的变化。
加载辊18可通过用于轴承8的共用支承件支承，并且在共用支承件和固定框架I之间可以是一个力传感器8，而不是示出的两个力传感器8。而且，作用在轮胎21和加载部件6之间的力附加地或单独地由力传感器7检测，力传感器7力锁紧连接至测量杆2。代替地，安装装置17可固定地附接和不可运动地附接至固定框架1，并且加载辊12可通过线性驱动件运动，使得其能够接合轮胎21的胎面，以将预定的力施加至轮辋/轮胎组件4的胎面。在辊12接合胎面的位置，辊12可在测量力变化期间由锁定部件固定地锁定。在该测量期间，辊轴线11和杆轴线3之间的距离通过锁定部件保持恒定。锁定部件9可以设置在辊安装装置17和固定框架I之间。安装装置17可由已知的锁定部件(比如锁定螺栓)锁定。锁定部件9保持杆轴线3和接触部25或辊轴线11之间的距离恒定。下面将解释在图I的实施方式中使用的自锁定部件。将参照图I和图2详细地解释安置在车轮平衡机上的力测量设备的操作。根据图I，通过辊轴承18将辊支承在固定框架I的支承构件上。每个辊轴承18设 有力传感器8，该力传感器8包括测压元件或者被设计为安置在固定框架I和辊轴承18之间的测压元件。测压元件包括力感知元件，该力感知元件的一侧附接或刚性连接至固定框架I并且另一侧连接至辊轴承18。作用在轮胎21和加载辊12之间的力影响力感知元件的物理性质，同时杆轴线3和辊轴线11或接触部25之间的距离在测量力期间保持恒定。轮辋/轮胎组件4由辊12加载并围绕其车轮轴线23旋转，车轮轴线23与杆轴线3同轴。通过这样的测量组件，由测压元件或力传感器8直接测量轮胎21的弹性力，因为杆轴线3和辊轴线11之间的距离在测量力期间保持恒定。本发明的测量组件围绕轮胎的周边在每个角度位置提供轮胎的弹性力的值。轮胎的弹性力的值与轮胎刚度成比例。感知元件可以是设有应变仪的可变形体，该应变仪的电阻通过可变形体的变形而变化，该变形可以是弯曲、伸长、压缩等。力感知元件可以是磁致弹性体，其变形导致介电常数的变化。而且，力感知元件可以是压电石英晶体或霍尔元件，通过该力感知元件，作用在其上的力转变为电压。因此，测压元件或力传感器能够提供与作用在加载辊12和轮胎21之间的力直接成比例的电信号。力传感器8或测压元件可以连接至校准部件32，该校准部件32设计成确定作用在轮辋/轮胎组件4的外围表面与辊12之间的力的绝对值。在图I的实施方式中，校准部件32集成到计算部件31的电子设备中，但是校准部件32可包含在力传感器8或测压元件中。在图I的实施方式中，安装装置17由线性驱动件15驱动，特别是由电机驱动件驱动，以将预定的力施加到接触部25中的轮辋/轮胎组件4的胎面上。线性驱动件15包括自锁定机械部件16，自锁定机械部件16将电动马达29的旋转运动传输至安装装置17。自锁定机构包括螺纹轴30，螺纹轴30由马达29旋转地驱动。轴30的螺纹接合至安装装置17的内螺纹33中。在轴30旋转期间，安装装置17和轮辋/轮胎组件4沿着引导部件28运动至加载辊12或运动远离加载辊12。对于力的测量，如图I所示，轮胎21压靠在加载辊12上，自锁定部件16将安装装置17且因此将杆轴线3锁定为相对于辊轴线11具有恒定的距离。取代由轴30的螺纹和安装装置17的内螺纹33提供的自锁定部件16，也可以使用其它锁定部件例如螺栓等。图2示出了可以取代图I的车轮平衡机中的加载部件6使用的加载部件10的另一实施方式。加载部件10包括加载带13，该加载带13可动地支承在支承部件14中，支承部件14刚性地连接至固定框架I。支承部件包括辊34、35，围绕这些辊旋转地引导加载带
13。辊34、35可旋转地支承在固定框架I上和旋转轴承37、38中。在轮辋/轮胎组件4的外围表面接触加载带13的接触部25的区域中，设有支承构件36。支承构件36具有在接触部25的所述区域中支撑加载带13的平坦表面。一个力传感器8或测压元件或者两个力传感器8 (虚线)或两个测压元件在它们的一侧通过力锁紧与支承构件36接触，并且在它们的另一侧刚性支承在固定框架I上。所示出的加载部件6(图I)和加载部件10(图2)的构件可支承在固定框架I上，在固定框架I上，包括不平衡性测量设备的安装装置17以力锁紧方式可竖直运动地被支承。然而，也可以将加载部件6或加载部件10的构件支承在基底40的腔中，固定框架I以力锁紧的方式连接至基底40。安装装置17包括不平衡性测量设备，特别是测量杆2、力传感器7、编码部件5，以 确定杆2的角度位置及轮辋/轮胎组件4和旋转装置27的角度位置。安装装置17可附加地包括计算部件31，但是计算部件31可安置在固定框架I内的另一合适的位置。车轮平衡机可设有扫描装置19，扫描装置19设计成扫描至少一个轮胎侧壁的横向偏心，特别是在如图I和图2所示的轮辋/轮胎组件4由加载部件6或加载部件10加载的情况下或在轮胎21处于从加载部件6或加载部件10移除的位置的情况下在接触部25的角度位置处的横向偏心。在US7738120B2中描述了基于光学激光三角法原理的片光成像系统(a sheet of light imaging system)形式的合适的非接触式扫描装置。光学扫描装置可具有光源，该光源发射出成形为片光的平面光束形式的光束，或者将平面光束发射到车轮表面上，特别是轮胎侧壁上并沿着条形撞击区域在多个撞击点处与侧壁表面相交。在每个撞击点处，光束被分散成多条反射的光射线。这些反射的光射线中的至少一些将随后被透镜系统或输入光瞳(input pupil)聚集或聚焦至二维光敏传感器表面上的条形投射图像区域中。随后，在车轮或轮辋上感测到的各个撞击点的间隔进而位置可由三角法根据发射和反射的光束的方向、特别是根据传感器信号确定。从这些信号，可确定轮胎21在一侧上或在两侧上的横向偏心。扫描装置19连接至计算部件31，并且围绕轮胎21的周边所测量的值可例如用于确定轮胎刚度。根据示出的实施方式的车轮平衡机包括附加的扫描装置20，该扫描装置在平坦面中发射出光束、特别是激光束，以确定轮辋/轮胎组件4的径向偏心，如图I所示。示出于固定框架I的顶部的扫描装置20优选位于轮辋/轮胎组件4的后面，然而在穿过车轮轴线23的水平平面中发射光束(图2)。而且，扫描装置20可用于确定轮辋22的偏心，特别是轮辋22的外侧外围表面的偏心，如图3所示。扫描装置20具有与上述扫描装置19相同的构造。扫描装置20的光束优选地扫描轮辋22的胎圈座表面24，以确定这些表面的周边上的径向偏心。编码部件5连接至杆2以确定轮辋/轮胎组件4在其旋转期间、特别是在测量力的变化和其径向和横向的偏心(特别是轮胎侧壁的偏心)期间的角度位置。而且，编码部件5确定轮辋22的外周边(特别是周边胎圈座表面24)上的偏心的角度位置。测量信号传输至计算部件。根据另一实施方式的车轮平衡机包括匹配部件，用于与计算部件31协作地将轮胎21以一角度位置重新安装在车轮轮辋22上，在该角度位置，测得的力的变化的高点或确定的轮胎刚度的高点以及特别是轮辋22的胎圈座表面24上的测得的径向轮辋偏心的低点相对于彼此处于满足如下至少一种匹配条件的角度位置轮辋/轮胎组件产生的振动或产生的径向力变化或径向偏心最小化。为了实现这些条件中的至少一个，特别是在胎圈座表面上的径向轮辋偏心的低点和确定的轮胎刚度或力变化的高点大致处于围绕轮辋/轮胎组件4的周边的相同角度位置。匹配部件可以被设计为可运动地支承在车轮平衡机的固定框架I上的胎圈释放工具39的夹紧表面。在轮胎21从加载辊12的外围表面上释放之后，执行匹配操作，其中由线性驱动件15向上运动安装装置17。胎圈释放工具39压在轮胎的侧壁上，以在轮胎21的两侧从车轮轮辋22释放轮胎21，同时由旋转装置27旋转轮辋/轮胎组件4。轮胎夹在工具39之间并保持在固定的角度位置。在计算部件31的控制下，轮辋22由旋转驱动件27旋转到确定的位置，在该位置，满足之前提到的匹配条件中的至少一个。匹配操作也可通过轮胎拆装机的工具执行。
加载辊12的直径小于待测试的轮辋/轮胎组件4的直径，并可为120mm至180mm。由加载辊12或加载带13施加到周向轮胎表面上的恒定平均载荷为约3kN至4kN。在力测量期间的旋转速度为约70rpm至IOOrpm。为了执行匹配操作，测得的力的变化或测得的轮辋偏心的一次谐波用于控制杆2相对于轮胎21的旋转，轮胎21由胎圈释放工具39静止地固定。为了获得轮胎质量的附加信息，可在力测量期间确定更高次谐波。匹配步骤的一个有利结果是降低轮辋/轮胎组件4的不平衡性，使得可减少必须施加到轮辋/轮胎组件4、特别是施加到车轮上的平衡配重。因此优选在测得力的变化和/或匹配操作之后执行不平衡测量和平衡操作。在另一实施方式中，车轮平衡机的计算部件配置成在整个360度的旋转角上比较在加载状态下测得的力的变化和计算出的力的变化，计算出的力的变化取决于测得的几何参数，特别是轮辋和轮辋/轮胎组件的径向偏心，并取决于与特定轮胎设计或轮胎类型相关的平均轮胎刚度。可由下列表达式表示取决于旋转角度的测得的力的变化FVm( Θ )的函数FVm( Θ ) = (REo(0) + (ffEo(0)-REo(0))) · 1/(1/ΚΕ+1/ΚΤ( θ ))其中θ :角度位置；FVm( Θ ):测得的力的变化(相对于其平均值的变化);Reo ( Θ ):测得的轮辋径向偏心；ffEo(0):测得的车轮(轮辋/轮胎组件)径向偏心；Ke :取决于轮辋材料且假设为恒定的刚度系数；Κτ(θ):取决于轮胎设计和制造质量的刚度系数。可由下列表达式表示取决于旋转角度的计算出的力的变化FVC( Θ )的函数FVc( Θ ) = (Rro ( Θ ) + (ffRo ( Θ ) -Rro ( Θ ))) · I/ (l/KE+l/KTa)如果认为力的变化取决于轮辋和轮胎的几何参数，并与由制造质量导致的轮胎刚度变化无关，则该表达式允许力的变化的计算，其中使用周向不变的平均轮胎刚度KTa。
可以通过之前的测量确定平均轮胎刚度，或者可以从数据库得到平均轮胎刚度，该数据库提供特定轮胎设计或轮胎类型的平均轮胎刚度的各个值。然而，也可以对于平均轮胎刚度KTa假设一个随机值。计算出的力变化的函数FVc( Θ )中的平均轮胎刚度KTa的值改变，直到实现测得力变化的函数FVM(e)和计算出的力变化的函数FVc(e)之间的最佳匹配，以确定在360度内的测量的力变化的函数与计算出的力变化的函数之间的至少一个差异的局部角度位置。FVm( Θ )和FVC( Θ )之间的一致局部差异是由于轮胎制造质量造成的轮胎刚度变化的区域产生的，因此可以发现轮胎成分/结构缺陷。而且，各个差异的值可以与表示轮胎设计或轮胎类型的容许公差的预定值比较。附图标记列表
1固定框架21 轮胎
2测量杆22 轮辋
3杆轴线23 车轮轴线
4轮辋/轮胎组件24 胎圈座表面
5编码部件25 接触部
6加载部件26 车轮安装装置
7力测量部件27 旋转装置
8力测量部件28 引导部件
9锁定部件29 电动马达
10加载部件30 螺纹轴
11辊轴线31 计算部件
12加载辊32 校准部件
13加载带33 内螺纹
14支承部件34、35辊
15线性驱动件36 支承构件
16自锁定机械部件37、38旋转轴承
17安装装置39 胎圈释放工具
18辊轴承40 基底 19、20扫描装置
权利要求
1.一种车轮平衡机，包括 固定框架⑴； 测量杆(2)，其围绕其杆轴线(3)能旋转地安装在所述固定框架(I)上，并适于同轴地接收轮辋/轮胎组件(4)； 编码部件(5)，其用于确定所述测量杆(2)或所述轮辋/轮胎组件(4)的角度位置； 加载部件出；10)，其支承在所述固定框架(I)上，并设计为将预定的载荷施加到所述轮辋/轮胎组件(4)的周边上； 用于测量由旋转的所述轮辋/轮胎组件(4)的不平衡产生的力的测量部件(7)； 测量部件(7，8)，其用于测量作用在所述加载部件出；10)和所述轮辋/轮胎组件(4)的周边之间的力；其中，所述测量杆⑵和所述加载部件(6 ；10)被设计用于所述测量杆(2)和所述加载部件出；10)朝着彼此的相对运动以将预定的力施加到所述轮辋/轮胎组件(4)的周边上；和 锁定部件，其适于将所述杆轴线(3)和所述加载部件出；10)锁定在固定的位置，使得所述测量杆⑵和所述加载部件(6 ；10)通过施加的预定载荷和作用在所述加载部件(6 ；10)和所述轮辋/轮胎组件(4)的周边之间的力而拉紧至彼此。
2.根据权利要求I所述的车轮平衡机，其中所述加载部件(6)包括加载辊(12)，该加载辊围绕其辊轴线(11)被能旋转地支承并设计为将预定的力施加到所述轮辋/轮胎组件(4)的周边上。
3.根据权利要求I所述的车轮平衡机，其中所述加载部件(10)包括加载带(13)，该加载带能运动地支承在支承部件(14)上并适于将预定的力施加到所述轮辋/轮胎组件(4)的周边上。
4.根据权利要求2或3所述的车轮平衡机，其中所述锁定部件(9)设计为保持所述杆轴线⑶和所述辊轴线(11)或所述支承部件(14)之间的距离恒定。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的车轮平衡机，其中所述锁定部件包括自锁定机械部件(16)，该自锁定机械部件将线性驱动件(15)的线性运动传输至安装装置(17)或传输至所述加载部件出；10)、特别是传输至辊轴承(18)或传输至支承所述加载带(13)的所述支承部件(14)，所述测量杆(2)能旋转地支承在所述安装装置(17)中，所述加载辊(12)围绕其辊轴线(11)能旋转地支承在所述辊轴承(18)中。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的车轮平衡机，其中提供感测装置(19，20)，用于确定以下偏心中的至少一项所述轮辋/轮胎组件(4)的加载和未加载状态下的横向轮辋偏心和径向轮辋偏心，所述轮辋/轮胎组件(4)的加载和未加载状态下的轮胎横向偏心和轮胎径向偏心。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的车轮平衡机，配备有计算部件(31)，该计算部件(31)配置成，从作用在所述轮辋/轮胎组件(4)的周边和所述加载部件出；10)之间并以围绕所述杆轴线(3)的角度位置测得的力和由在围绕所述杆轴线(3)的角度位置由所述轮辋/轮胎组件(4)的不平衡产生的力来确定所述轮胎(21)以所述角度位置重新安装在所述轮辋(22)上。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的车轮平衡机，配备有计算部件(31)，该计算部件(31)配置成从作用在所述加载部件出；10)和所述轮辋/轮胎组件(4)的外围表面之间并以围绕所述杆轴线(3)的角度位置测得的力和从测得的轮辋偏心、特别是从所述轮辋(22)的所述胎圈座表面(24)在所述角度位置的偏心确定在围绕所述轮辋/轮胎组件(4)的所述车轮轴线(23)的角度位置的各个轮胎刚度。
9.一种用于确定轮胎均匀性的方法，包括如下步骤 将轮辋/轮胎组件(4)安装在车轮平衡机的测量杆(2)上，所述车轮平衡机适于测量由旋转的所述轮辋/轮胎组件(4)的不平衡产生的力； 使所述轮辋/轮胎组件(4)围绕所述测量杆(2)的杆轴线(3)旋转并将预定的力施加到接触部(25)，在该接触部，所述轮辋/轮胎组件的周边在围绕所述杆轴线(3)的不同角度位置接触加载部件出；10)，其中 在所述旋转期间，所述测量杆⑵和所述加载部件(6，10)通过施加的预定的载荷和在围绕所述杆轴线(3)的不同角度位置作用在所述接触部(25)上的力而拉紧至彼此，并且所述加载部件出，10)和所述杆轴线(3)保持在固定位置；和 在不同的角度位置测量作用在所述轮辋/轮胎组件(4)的外围表面的被加载的接触部(25)上的力。
10.根据权利要求9所述的方法，其中安装在所述测量杆(3)上的所述轮辋/轮胎组件(4)和所述加载部件出；10)朝向彼此运动，特别是所述轮辋/轮胎组件(4)朝向所述加载部件出；10)运动，以将预定的力施加到所述轮辋/轮胎组件(4)的外围表面上。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中测量所述轮辋(22)的偏心，特别是所述轮辋的胎圈座表面(24)的偏心。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法， 其中将所述加载状态下进行测量的测得的力的变化在整个360度的旋转角上与计算出的力的变化比较，所述计算出的力的变化取决于所述轮辋和所述轮辋/轮胎组件(4)的测得的几何参数，特别是径向偏心，以及取决于与特定的轮胎设计或轮胎类型相关的平均轮胎刚度；和 其中，改变在计算出的力的变化中的平均轮胎刚度的值，直到实现测得的力的变化与计算出的力的变化的最佳匹配，以确定在360度内所述测得的力的变化和所述计算出的力的变化之间的至少一个差异的局部角度位置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中将所述差异的值与预定的值比较。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中将所述轮胎(21)相对于所述轮辋(22)重新安装，特别是在所述接触部(25)上测得的力的变化的一次谐波的高点或低点或者所述轮辋/轮胎组件⑷的外围表面上的轮胎刚度的高点或低点和所述轮辋的偏心的高点或低点匹配，以使旋转的所述轮辋/轮胎组件⑷的振动或力的变化最小。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其中在测量作用在所述轮辋/轮胎组件的外围表面的所述接触部(25)上的力之后，特别是在相对于所述轮辋(22)重新安装所述轮胎(21)之后，测量由旋转的所述轮辋/轮胎组件(4)的不平衡产生的力。
全文摘要
本发明涉及一种车轮平衡机，包括固定框架；测量杆，其围绕其杆轴线可旋转地安装在所述固定框架上，并适于同轴地接收轮辋/轮胎组件。本发明还包括编码部件，其用于确定所述测量杆或所述轮辋/轮胎组件的角度位置；加载部件，其将载荷施加到所述轮辋/轮胎组件的周边上；用于测量由旋转的轮辋/轮胎组件的不平衡产生的力的测量部件；测量部件，其用于测量作用在所述加载部件和所述轮辋/轮胎组件的周边之间的力；和锁定部件，其在测量作用在所述加载部件和所述轮辋/轮胎组件的周边之间的力期间保持所述杆轴线和接触部之间的距离恒定，在该接触部，所述轮辋/轮胎组件的周边接触所述加载部件。
文档编号G01M1/22GK102865970SQ20121023798
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月4日 优先权日2011年7月5日
发明者P·索特奎, L·古西亚迪诺, F·布拉格希罗利 申请人:施耐宝仪器股份有限公司
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