专利名称：用于分析车辆车轮的方法、设备和系统的制作方法
技术领域：
此处描述的本发明的实施方案总体涉及对车辆车轮进行分析，更具体而言，涉及 用于分析包含充气轮胎和粘性平衡物质(viscous balancing substance)的车辆车轮的方 法、设备和系统。
背景技术：
欧洲专利申请EP 0281252和其对应的美国专利US 4，867，792公开了一种屈服 应力(yield stress)值在30Pa到260Pa之间的触变轮胎平衡组合物(thixotropic tyre balancing composition)，该组合物能够通过在轮胎上的重量点(heavy spot)碰撞路面时 所引起的振动的影响下得以流动来平衡轮胎。平衡组合物本身分布在车轮组件中，该车轮 组件由安装在轮辋上的轮胎组成，并具有重量点。德国专利申请DE 3823926公开了一种用于分析车辆轮胎的取决于生产的、圆周 分布不均勻性的方法和设备，其中预定的不均勻性通过如下方式进行分析在测量轮辋上 相继地安装多个轮胎，同时在每一情况下使具有待被分析的不均勻性的点都处在相同的各 自的角度旋转位置；存储每个轮胎绕其圆周所测得的不均勻性的量值(magnitude)并把这 些量值相加。该方法尤其适合机动车辆轮胎的质量控制。美国专利US 5，431，726公开了一种轮胎胶平衡组合物，该组合物具有3000到 15000Pa之间的储能模量以及在-20°C到+90°C之间的温度范围内小于1000kg/m3的比重， 并且能够通过在车轮组件的不平衡所导致的振动下得以流动来平衡轮胎。PCT专利申请WO 98/52009和其对应的德国专利申请DE 197 19 886公开了一种 用于平衡包含充气轮胎的汽车车轮组件的方法，该方法包括将一种粘性平衡组合物引入 到轮胎内；将车轮安装在可旋转组件上；用静力F使一个可旋转的鼓(drum)和可旋转组 件中的车轮的胎表面互相挤压住，鼓的旋转轴和车轮组件的旋转轴基本平行；驱动所述鼓 和/或车轮组件旋转长达一个时段T ；力F和时间T足以导致平衡组合物分布在轮胎内，由 此平衡了车轮组件。该方法可以优选地实施于如下的设备，该设备包含一个可旋转组件， 在该可旋转组件上可安装有包含一轮辋和一充气轮胎的车轮组件；一个旋转安装的鼓，该 鼓具有的旋转轴基本上平行于可旋转车轮组件的旋转轴，所述鼓和/或可旋转车轮组件的 轴能够在互相靠近和远离的方向上移动；用于旋转所述可旋转车轮组件和/或鼓的驱动工 具；如下的弹簧工具和缓冲工具，其分别用于在所述鼓和可旋转车轮组件的旋转轴之间的 方向上提供静力以及缓冲，并基本上与所述轴成直角；以及如下的弹簧工具和/或缓冲工 具，其安装在可旋转车轮组件的旋转轴和地面之间、和/或在鼓的旋转轴和地面之间。德国专利申请DE 198 57 646公开了一种通过将平衡物质引入到轮胎内来平衡 轮胎的方法，该方法包括把具有确定特性、形状、几何结构和重量的物质放置在轮胎内； 并通过旋转轮胎将其移动至非平衡点。该方法也可以用于平衡其他旋转物体。德国专利申请DE 198 53 691公开了一种用于引入轮胎平衡物质作为内部圆 周胶质胎圈(bead)的方法。该物质特性、形状、重量、几何结构和其沉积位置都被限定。
4轮胎的内表面呈现限定的形状和几何结构。可以利用一根或多根环状(end less)股线 (strand)。股线的横截面可以是圆形、半圆形、扁平、三角形、四边形或多边形。一根或多根 股线分布在整个圆周上，或仅分布在部分圆周上，或者既分布在整个圆周上又分布在部分 圆周上。当股线安装在轮辋上时，股线部分相对于阀被应用。所述股线部分被对称地或者非 对称地应用在赤道平面或远离赤道平面。所述物质经过阀定量注入。使用具有限定粘度、 触变性、长期稳定性、以及与轮胎内表面兼容的凝胶。轮胎具有一个或多个圆周槽用于接收 所述物质，可选地在胎圈之间接收所述物质。德国专利申请DE 199 16 564公开了一种用于在轮胎内分布配重的方法和设备， 其包括将配重材料应用到轮胎的内衬层。在轮胎安装到轮辋之前，在常规的机器上测量轮 胎非均质性(inhomogeneity)，并且将测量值馈给至计算机，该计算机决定将要应用的配重 材料的量以及将其应用至何处以补偿非均质性，并且该计算机联接到用于以所需量将配重 材料应用到所需位置的机器。粘性——例如触变——的平衡物质，例如组合物，可以用于平衡包含轮胎的车辆 车轮。平衡物质可以在轮胎安装到轮辋之前被插入轮胎内，或者经过阀加入轮胎内。为了 平衡车辆车轮，可以通过驱动包含车辆车轮的车辆来分布所述物质，或者通过将车辆车轮 安装在一可旋转组件上来分布所述物质；用静力一个可旋转的鼓和在可旋转组件中的车轮 的胎表面互相挤压�。徊⑶龉暮�/或车辆车轮旋转长达一个时段；力和时间足够使 得该平衡组合物分布在轮胎内，由此平衡了车辆车轮。除了其他因素之外，车辆的驾驶体验由道路表面质量和车辆车轮质量一例如均 质性或均勻性一决定。车辆车轮是一个包含轮胎、轮辋和气门的系统。车辆车轮的不 均勻性或非均质性可能起因于不平均的质量分布，即轮胎或轮辋或二者的不平衡，也可能 起因于轮胎或轮辋或二者的几何形状异常，例如轴向跳动(axial run-out)或径向跳动 或者二者皆有，或者起因于轮胎或轮辋或二者的轴向、径向或切向刚度的变化(轴向力波 动、径向力波动、切向力波动)，或者起因于轮胎偏心安装在轮辋上或者轮辋偏心安装在车 辆轴上或者二者皆有。虽然一些类型的不均勻性是有意的，例如由重叠的材料或气门孔产 生的不均勻性，但其他的不均勻性则是无意的，例如由生产过程中的轮胎帘布——即，线状 物(threads)——的不平均的距离和密度引起的不均勻性，由安装过程中的下沉行为引起 的不均勻性，或者由于驱动后的热塑行为导致的胎面平点(flat spots)引起的不均勻性。 因此，平衡车轮改善了驾驶体验，因为其补偿了不平均的质量分布，但是没有补偿刚度的变 化。如果该轮胎按照其技术规格，且因此没有明显的几何形状异常，例如轴向跳动或 径向跳动，或轴向、径向或切向刚度的明显变化，那么从主观角度而言，该被平衡的车辆车 轮提供舒适的驾驶体验。然而，车辆制造商以及修理店需要一种用于高效地——并且优选主要自动地—— 分析包含轮胎和触变平衡物质的车辆车轮是否平衡、或者判定车辆车轮的残余不平衡的方 法、设备和系统。用于分析常规的车辆车轮——即，使用金属(例如锌)配重进行平衡而没有负载 的车辆车轮——的常规方法、设备和系统，不能够用于有效地分析包含轮胎和触变平衡物 质的车辆车轮。
由于这些以及其他的原因，存在对如下文实施方案中所阐明的本发明的需要。
发明内容
本发明目的在于提供用于分析包括充气轮胎和粘性平衡物质的车辆车轮的方法、 设备和系统。本发明的一个方面是一种分析车辆车轮的方法，该车辆车轮包含预定配置的轮胎 和触变平衡物质，所述方法包括在一个时段内将所述车辆车轮旋转预定转数，其中所述轮 胎的胎表面在第一接触区域被以预定的力挤压住一个可旋转的鼓，并且使用测量装置测量 在所述第一接触区域中的第一加速度；在另一个时段内将包含所述预定配置的另一个轮胎 的另一个车辆车轮旋转所述预定转数，该另一个车辆车轮被常规地平衡并具有另一个残余 不平衡，其中该另一个轮胎的另一个胎表面在第二接触区域被以所述预定的力挤压住所述 可旋转的鼓，并且使用所述测量装置测量在所述第二接触区域中的第二加速度；以及，如果 所述第一加速度小于或等于所述第二加速度，则判定所述车辆车轮是平衡的。本发明的另一方面是一种用于根据所述方法分析包含预定配置的轮胎和触变平 衡物质的车辆车轮的设备。本发明的又一方面是一种用于根据所述方法分析包含预定配置的轮胎和触变平 衡物质的车辆车轮的系统。
虽然本说明书总结给出了具体指明并清楚地要求保护那些被认为是本发明的权 利要求，但为了说明获得本发明实施方案的方式，本发明的更具体描述将会通过参考本发 明的特定的实施方案来呈现，这些实施方案被描绘在附图中。应理解，这些附图仅描绘了本 发明的一般实施方案，这些附图未必按比例画出，并且因此，这些附图不应被认为限制了本 发明的范围，实施方案将会通过使用附图以附加的专指性和细节来进行描述和解释，在附 图中图1示出根据本发明的一个实施方案的用于分析车辆车轮的设备；图2示出车辆轮胎的横截面图；图3示出车辆车轮的垂直加速度(vertical acceleration)随时间变化的示例 图；图4示出对于三种不同负载，车辆车轮的垂直加速度作为车辆车轮的圆周速度的 函数的示例图；图5a)-5c)示出对于三对负载/圆周速度，在第一组车辆车轮与第二组车辆车轮 之间的垂直加速度的比较，所述第一组车辆车轮各自包含预定配置的轮胎和触变平衡物 质，所述第二组车辆车轮各自包含所述预定配置的轮胎并被常规地平衡。
具体实施方案在接下来对实施方案的详细描述中，参考形成本文件中的一部分并通过示例示出 其中可实践本发明的具体实施方案的附图。在附图中，相同的数字描述贯穿多个视图中的 基本类似的部件。实施方案意在足够详细地描述本发明的各个方面，以使得本领域的技术
6人员能够实践本发明。在不偏离本发明范围的情况下，可以利用其他实施方案，并且可以进 行结构的、逻辑的或电气的改变或这些改变的组合。再者，应理解，本发明的各种实施方案 尽管不同，但是并不必然互相排斥。例如，在一个实施方案中描述的具体特征、结构或特性 可以包括在其他实施方案中。此外，应理解，本发明的实施方案可以使用不同的技术来实 施。同样，术语“示例的”仅意味着是一个实施例，而不是最好的或最佳的。因此，下文的详 细描述不应被认为是限制性含义，并且本发明的范围仅由所附的权利要求以及这些权利要 求被赋予的等同物的全部范围限定。下面将参考附图。为了最清楚地示出实施方案的结构，此处包括的附图是发明物 品的图解表示。因此，虽然仍结合实施方案的本质结构，但所制造的结构的实际外形会显得 不同。再者，附图仅示出对理解实施方案必要的结构。为了保持附图的清晰，没有包括本领 域已知的附加结构。也应理解，为了简单和便于理解，此处描述的特征和/或元件相对于彼 此以具体尺寸来说明，实际的尺寸可以与此处说明的有很大不同。在下文的描述和权利要求中，可以使用术语“包括”、“具有”、“带有”或这些 术语的其他变体。应理解，这些术语意在以类似于术语“包含”的方式表示开放式含义 (inclusive)。在下文的描述和权利要求中，可以使用术语“联接(coupled)，，和“连接 (connected) ”，连同其衍生词例如“连通联接”。应理解，这些术语不应被认为是相互的同义 词。相反，在特定实施方案中，“连接”可以用于指示两个或更多个元件相互直接物理或电接 触。然而，“联接”也可以意指两个更多个元件不是相互直接接触，但仍相互配合或相互作用。在下文的描述和权利要求中，术语例如“上”、“下”、“第一”、“第二”等等，可以仅用 于描述的目的，并不应理解为限制性的。此处描述的装置或物品的实施方案可以按照多种 位置和定向被制造、使用或运送。图1示出根据本发明的一个实施方案的用于分析车辆车轮130的设备100。车辆 车轮130将参考图2进行更详细的描述。对于测量的质量而言，设备100是高精确度的和 无游隙的(free of play)。对于精确度，以及价格、市场渗透、配送和可用性而言，设备100 优选是紧凑型。设备100可以包含基底110、联接到基底110的可旋转组件120、联接到基底110 的鼓组件140和测量装置145。可旋转组件120包含第一支撑元件121和第一可旋转轴122。第一支撑元件121 可以如图1所示连接到基底110，或者可移动地一例如枢转地、可旋转地或滑动地一联 接到基底110 (未示出)。第一轴122可以接收并支持将被分析的车辆车轮130。车辆车轮 130可以被竖直地、水平地或倾斜一定角度地布置。车辆车轮130包含轮辋131和带有胎表 面133的轮胎132。轮胎132可以是充气轮胎并包含增压气体或混合气体，例如大气空气 (未示出)。车辆车轮130可以用于机动化车辆，例如汽车、公共汽车、轻型卡车、重型卡车 或摩托车、或者飞行器。鼓组件140包含第二支撑元件141、第二可旋转轴142和带有外部壳表面144的 鼓或辊子143。外部壳表面144和胎表面133可以互相接触并用力互相挤压。因此，第二 支撑元件141可以沿如图1中箭头146所示的方向可滑动地联接到基底110，或者可移动地——例如枢转地或旋转地——联接或连接到基底110 (未示出)。鼓143的直径可以近似 在0. 05m到5m之间，例如近似在0. 2m到0. 4m之间，优选地近似为0. 3m。鼓143的直径与 车辆车轮130的直径的比值可以近似在0. 1到1之间。鼓143可以是基本实心或中空的。 如果第一鼓是中空的并且第一鼓的直径与车辆车轮130的直径的比值大于1，则车辆车轮 130可以被布置在该中空鼓内，并且该中空鼓的内部壳表面和胎表面133可以互相接触(未 示出)。鼓也可以是在车轮周围传送的环形带，例如履带(未示出)。设备100还可以包含一致动器(未示出)。所述致动器可以联接到可旋转组件120 或鼓组件140。所述致动器可以产生力用以在一接触区域内使外部壳表面144和胎表面133 互相挤压住。所述致动器可以包含一可旋转主轴。所述致动器可以是电动的、液压致动的 或气动的，或者由任何合适的工具致动。所述致动器可以联接到一控制单元(未示出)。或 者，所述力可以由任何合适的提供类似效果的工具产生，例如弹簧或配重(未示出)。测量装置145直接或间接地测量在接触区域中的垂直或水平或切向加速度，或者 这些加速度的组合。加速度传感器可以优选地测量垂直加速度。测量装置145可以包含任 意合适工具的加速度传感器。测量装置145可以与其他传感器或计量构件串联布置或者并 联布置。所述加速度传感器可以有选择地在测量范围内操作或切换。测量装置145可以联 接到控制单元。测量装置145可以联接到鼓组件140。测量装置145可以连接到第二支撑元件141 和基底110，如图1示出的。测量装置145也可以连接到第二轴142，或布置在外部表面144 上(未示出)。这样，测量装置145被分派给鼓143。测量装置145也可以连接到第一支撑 元件121或第一轴122 (未示出)。这样，测量装置145可被分派给车辆车轮130。设备100还可以包含马达(未示出)。所述马达直接或间接地顺时针或逆时针地 旋转车辆车轮130。所述马达可以联接到车辆车轮130或第一鼓143。这样，车辆车轮130 或鼓143或二者都可以被提供动力。所述马达可以被直接连接或者经由带、链、齿轮或任何 提供类似功能的合适的工具(未示出)被联接。所述马达可以是电动地、液压地或气动地 提供动力，或由任何合适的工具提供动力。设备100还可以包含力传感器(未示出)。所述力传感器可以直接或间接地测量 力。所述力传感器可以测量例如力、弯曲度或压力。所述力传感器可以包含测力装置，例如 应变仪、磁弹性(magneto-elastic)传感器、压电传感器、晶体振荡传感器或任何合适的工 具。所述力传感器可以与测量装置145结合，或集成在测量装置145内。该力传感器也可 以联接到控制单元。控制单元可以是计算机，例如个人计算机，用于控制设备100并处理接收到的测 量数据，例如峰-峰值(peak-to-peak)加速度数据。计算机收集所述测量数据，执行计算， 例如均值或均方根(RMS)分析，然后存储或传输结果，并将相同结果显示在显示器上。在旨在为可重复测量(!^producible measurements)提供理想道路条件的设备 100中，加速度数据的变化相应于车辆车轮的不均勻性。在用于分析包含预定配置的轮胎132和触变平衡物质的车辆车轮130的设备100 和对应的系统中，车辆车轮130在一个时段内被旋转预定转数，其中轮胎132的胎表面133 在第一接触区域以预定的力挤压住可旋转的鼓143，并且使用测量装置145测量在所述第 一接触区域中的第一加速度；包含预定配置的另一轮胎的另一个车辆车轮在另一个时段内
8被旋转所述预定转数，该另一个车辆车轮被常规地平衡并具有另一残余不平衡，其中该另 一个轮胎的另一个胎表面在第二接触区域以所述预定的力挤压住可旋转的鼓143，并且使 用测量装置145测量在所述第二接触区域中的第二加速度；并且如果所述第一加速度小于 或等于所述第二加速度，则判定车辆车轮130是平衡的。用于分析包含预定配置的轮胎132和触变平衡物质的车辆车轮130的方法包括 在一个时段内将车辆车轮130旋转预定转数，其中轮胎132的胎表面133在第一接触区域 以预定的力挤压住可旋转的鼓143，并且使用测量装置145测量在所述第一接触区域中的 第一加速度；在另一个时段内将包含所述预定配置的另一个轮胎的另一个车辆车轮旋转所 述预定转数，该另一个车辆车轮被常规地平衡并具有另一个残余不平衡，其中该另一个轮 胎的另一个胎表面在第二接触区域以所述预定的力挤压住所述可旋转的鼓143，并且使用 测量装置145测量在所述第二接触区域中的第二加速度；并且如果所述第一加速度小于或 等于所述第二加速度，则判定车辆车轮130是平衡的。虽然用于分析常规车辆车轮的常规方法在车轮无负载条件下进行，但包含轮胎和 触变平衡物质的车辆车轮仅在负载条件下才显示出其平衡效果。因此，分析这种车辆车轮 的方法应优选地在车辆车轮负载的条件下进行。然而，在负载条件下，确定的不均勻性部分 起因于不平均的质量分布，并且部分起因于轴向、径向或切向刚度的变化。由于常规的车辆车轮已在无负载条件下被常规地平衡，可以示出，除了刚度的变 化之外，相比较无负载(简化)条件，由于负载(实际)条件下的压平(flatting)导致更 加不平均的质量分布。另一方面，如果包含轮胎和粘性平衡物质的车辆车轮是平衡的，则其 主要示出刚度的变化；只有当触变平衡物质不能平衡该车轮时，其除了刚度的变化之外，还 会示出不平均的质量分布。这种情况的一种原因可能是轮胎的异常的不平均质量分布。待被测量的加速度的绝对值依赖于影响车轮的操作条件，例如，环境的温度、轮胎 的温度、轮胎的压力、轮胎上的负载(即，力)、轮胎的速度。就测量的质量而言，所述轮胎和 所述另一轮胎以及操作条件应该相同。然而，也可能为设备100提供已使用另一设备测得 的第二加速度。本方法还可以包括如果第一加速度大于第二加速度，则判定车辆车轮130是不 平衡的。在本方法中，预定转数可以达到近似地在15 1/s到55 Ι/s之间，例如近似地在25 Ι/s到45 Ι/s之间，优选地近似为35 Ι/s。胎表面133的圆周速度，是关于车辆车轮130 的直径乘以Pi乘以预定转数的函数。在所述方法中，对应的圆周速度可以近似在IOOkm/ h (大约28m/s)和300km/h (大约83m/s)之间，例如近似在150km/h (大约42m/s)和250km/ h (大约69m/s)之间，优选地近似为200km/h (大约56m/s)。优选地，预定转数或圆周速度 应该适合于类似期望的驱动条件，所述期望的驱动条件例如可能依赖于轮胎的预定配置。在本方法中，所述预定的力可以达到近似在100N到IOkN之间，例如，近似在200N 到5kN之间，优选地近似在300N到2kN之间，更优选地近似在500N到1. 5kN之间，例如近 似为lkN。在所述方法中，对应的重量可以达到近似在IOkg到It之间，例如，近似在20kg 到500kg之间，优选地近似在30kg到200kg之间，更优选地近似在50kg到150kg之间，例 如近似为100kg。优选地，预定的力或对应的重量应该适合于类似期望的驱动条件，所述期 望的驱动条件例如可能依赖于轮胎的预定配置。
在本方法中，轮胎132的预定配置可以由构造(make)、或类型、或尺寸、或优选地 由这些的组合而决定。所述方法旨在利用在制造、构造、类型、尺寸方面，以及可能地在生产 周期或生产费用方面，或在欧洲商品编码(ΕΑΝ)、通用产品编码(UPC)或类似的方面都相同 的轮胎。在本方法中，第一加速度和第二加速度可以各自包含垂直加速度、或水平加速度、 或切向加速度、或这些加速度的组合。垂直加速度也可以称为是沿挤压方向的加速度。本方法还可以包括根据在所述一个时段内测量的多个第一加速度值(例如， 峰-峰值)确定第一加速度的均值，例如均方根(RMS)；根据在所述另一个时段内测量的多 个第二加速度值(例如，峰-峰值)确定第二加速度的均值，例如均方根(RMS)。进行测量 的频率(rate)可以近似在1 Ι/s到10000 Ι/s之间，例如近似地在10 Ι/s到1000 Ι/s之 间，优选地近似在50 Ι/s到500 Ι/s之间，例如近似为100 1/s。在本方法中，测量装置145可以包含加速度传感器。在所述方法中，测量装置145 可以被分派给车辆车轮130和所述另一车辆车轮。可替代地，测量装置145可以被分派给 鼓 143。在本方法中，在将车辆车轮130旋转预定转数期间，平衡物质可以被分布在轮胎 132内，使得除了残余不平衡，车辆车轮130是平衡的。平衡物质的分布可以在测量第一加 速度之前。在本方法中，车辆车轮130可以包含预定配置的轮辋；并且该另一个车辆车轮包 含所述预定配置的另一个轮辋。此外，该另一个车辆车轮可以包含用于常规地平衡该另一 个车辆车轮的配重；并且所述配重可以附接——例如夹紧或粘合——至该另一个轮辋。在本方法中，车辆车轮130和该另一个车辆车轮可以被提供动力。或者，鼓143可 以被提供动力。或者，所述车轮和鼓143都可以被提供动力。在本方法中，车辆车轮130可以是第一组车辆车轮中的一个，该第一组车轮包含 预定配置的轮胎132和触变平衡物质，并且所述另一个车辆车轮可以是被常规地平衡和认 可的第二组车辆车轮中的一个。第二加速度——即所述另一个车辆车轮的加速度——可以 小于或大于在第二组中车辆车轮的加速度的均值。或者，如果第一加速度小于或等于第二 组中车辆车轮的加速度的均值，则可以判定车辆车轮130是平衡的。图2示出车辆轮胎20的示意性横截面图。车辆轮胎20包含限定外表面上的胎面 的圆周胎表面210、带有第一肩部221和第一胎圈部分225的第一侧壁部分220、带有第二 肩部231和第二胎圈部分235的第二侧壁部分230，该第二胎圈部分235与第一胎圈部分 225轴向间隔开以形成喇叭口形和环状中空部。轮胎20可以是充气轮胎并包含增压气体或 混合气体，例如大气空气(未示出)。车辆轮胎20可以用于机动化车辆，例如汽车、公共汽 车、轻型卡车、重型卡车或摩托车，或者飞行器。车辆轮胎20还可以包括在内侧240——例如轮胎20的内衬层——上的第一圆周 平衡区域250。第一平衡区域250可以布置在第一肩部221和第二肩部231之间，靠近第 一肩部221，优选地紧挨着第一肩部221。第一平衡区域250可以形成为槽。所述槽可以在 轮胎20的生产过程中或在此之后——例如，在轮胎20的加工过程中——形成。平衡区域 250包含第一份平衡物质251。平衡物质可以是触变平衡物质，例如触变胶体。第一份平衡 物质251可以在轮胎20的加工过程中被分布在第一平衡区域250上。第一份平衡物质251
10可优选地基本均勻分布。第一平衡区域250的表面可以包含第一纳米结构252。第一纳米 结构252增加了第一份平衡物质251在第一平衡区域250上的可移动性(movability)，从 而平衡形成车辆车轮的轮胎20和轮辋(未示出)。第一纳米结构252可以在轮胎20的生 产过程中或在此之后——例如，在轮胎20的加工过程中——形成。轮胎20还可包含第二平衡区域260，其包含第二份平衡物质261。第二平衡区域 260可以布置在第一肩部221和第二肩部231之间，靠近第二肩部231，优选地紧挨着第二 肩部231。第二平衡区域260的表面可以包含第二纳米结构262。第二平衡区域260可以 与第一平衡区域250类似或相同地加工，并且优选地与第一平衡区域250同时加工。图3示出车辆车轮随着单位为秒(S)的时间(t)的垂直加速度(av)的示例图，该 垂直加速度是沿挤压方向的加速度，其单位是重力加速度(g)，大约为9. 81m/s2,图3还示 出车辆车轮在负载约IkN时的相应圆周速度(ν)的示例图，圆周速度(ν)的单位是千米每 小时(km/h)。该示例图来源自根据本发明实施方案的方法以大约10 1/s的频率所取的实 验数据，该实验数据覆盖大约500s的时段。数字6表示的车辆车轮处在包含预定配置的轮 胎132和触变平衡物质的第一组车辆车轮中。该预定配置由固特异(GOODYEAR)品牌和尺 寸245/45R18决定。圆周速度随时间从Os处的Okm/h增加到大约20s处的约180km/h，并 保持这个水平到大约350s，然后逐步减小到在大约500s处的Okm/h，并且加速度峰-峰值 在分别表明加载和释放负载的大约+0. 6g到-0. 6g之间变化。图4示出对于三种不同的负载，车辆车轮的垂直加速度(av)的均方根(RMS)与车 辆车轮的圆周速度(ν)的函数关系示例图，该垂直加速度是沿挤压方向的加速度，单位是 重力加速度(g)，该圆周速度(ν)的单位是千米每小时(km/h)。该示例图来源自从根据本发 明实施方案的方法以大约1000 1/s的频率所取的实验数据。数字1表示的车辆车轮处在包 含预定配置的轮胎并被常规地平衡的第二组车辆车轮中。残余不平衡大约是0g，即大约0 克(gramme)。该预定配置也由固特异(GOODYEAR)品牌和尺寸245/45R18决定。对于由大约 30kg重量——即大约300N——代表的负载，图4中的实线所指示的垂直加速度的均方根从 约80km/h时的约0. 031g增加到约180km/h时的约0. 091g。对于由大约60kg重量——即 大约600N——代表的负载，图4中的虚线所指示的垂直加速度的均方根从约80km/h时的约 0. 036g增加到约180km/h时的约0. 098g。60kg的垂直加速度的均方根大约在130km/h处 落到30kg的垂直加速度的均方根下方，并在大约165km/h处超过后者。对于由大约120kg 重量——即大约1. 2kN——代表的负载，由图4中的点线所指示的垂直加速度的均方根从 约80km/h时的约0. 042g增加到约180km/h时的约0. 113g。图4示出垂直加速度近似线性 地随着增加的圆周速度而增加，并随着增加的负载而增加。图5a)-5c)示出对于三对负载/圆周速度，第一组车辆车轮#5到#25和第二组 车辆车轮#2到#4之间的垂直加速度(av)的均方根(RMS)的比较，所述第一组车辆车轮 各自包含预定配置的轮胎和触变平衡物质，所述第二组车辆车轮各自包含所述预定配置的 轮胎并被常规地平衡，所述垂直加速度是沿挤压方向的加速度，单位是重力加速度(g)。该 示例图得自从根据本发明的实施方案的方法中获得的实验数据。该预定配置也由固特异 (GOODYEAR)品牌和尺寸245/45R18决定。由数字5-25代表的、并在图5a)-5c)中由空心 标记所指示的车辆车轮是在第一组车辆车轮中，其各自包含预定配置的轮胎和触变平衡物 质。由数字2-4代表的、并在图5a)-5c)中由实心标记指示的车辆车轮是在第二组车辆车
11轮中，其各自包含预定配置的轮胎并使用金属配重被常规地平衡并且被认可。残余不平衡 大约是0g，即大约0克。图5a)示出在负载大约为300N以及圆周速度大约为80km/h时，第一组车辆车轮 和第二组车辆车轮之间的垂直加速度的均方根(RMS)的比较，该垂直加速度是沿挤压方向 的加速度，单位是重力加速度(g)。在由图5a)中的实心圆形标记所指示的第二组车辆车轮 中，车辆车轮2和4的垂直加速度的均方根大约是0. 030g，车辆车轮3的垂直加速度的均 方根大约是0. 013g。因此，车辆车轮3的垂直加速度小于车辆车轮2和4的垂直加速度， 车辆车轮3提供了优于车辆车轮2和4的结果。在由图5a)中的空心圆形标记所指示的第 一组车辆车轮中，车辆车轮5到25的垂直加速度的均方根在大约0. 024g到大约0. 027g的 范围内变化。因此，车辆车轮5到25的垂直加速度小于车辆车轮2和4的垂直加速度，车 辆车轮5到25提供优于车辆车轮2和4的结果。因为车轮2和4已被认可，所以车轮5到 25是平衡的，并且其也能够被认可。图5b)示出在负载大约为IkN以及圆周速度大约为135km/h时，第一组车辆车轮 和第二组车辆车轮之间的垂直加速度(av)的均方根(RMS)的比较，该垂直加速度是沿挤压 方向的加速度，单位是重力加速度(g)。大约135km的速度落在相关测试车辆的谐振范围 内。负载大约为IkN并且圆周速度大约为135km/h的垂直加速度总体上大于负载大约为 300N并且圆周速度大约为80km/h的垂直加速度。在由图5b)中的实心三角形标记所指示的 第二组车辆车轮中，车辆车轮2和4的垂直加速度的均方根分别为大约0. 093g和0. 083g， 车辆车轮3的垂直加速度的均方根大约是0. 041g。因此，车辆车轮3的垂直加速度小于车 辆车轮2和4的垂直加速度，车辆车轮3提供优于车辆车轮2和4的结果。在由图5b)中 的空心三角形标记所指示的第一组车辆车轮中，车辆车轮5到25的垂直加速度的均方根在 大约0. 068g到大约0. 098g的范围内变化。因此，车辆车轮5到25的垂直加速度总体上小 于车辆车轮2和4的垂直加速度，车辆车轮5到25提供优于车辆车轮2和4的结果。因为 车轮2和4已被认可，所以车辆车轮5到25是平衡的，并且其也能够被认可。图5c)示出在负载为大约IkN以及圆周速度为大约180km/h时，第一组车辆车轮 和第二组车辆车轮之间的垂直加速度的均方根(RMS)的比较，该垂直加速度是沿挤压方向 的加速度，单位是重力加速度(g)。负载为大约IkN并且圆周速度为大约180km/h的垂直加 速度总体上大于负载为大约IkN并且圆周速度为大约135km/h的垂直加速度。然而，第一 组车辆车轮中的垂直加速度比第二组车辆车轮中的垂直加速度更稳定。在由图5c)中的实 心正方形标记所指示的第二组车辆车轮中，车辆车轮2、3和4的垂直加速度的均方根分别 为大约0. lllg、0. 119g和0. 109g。因此，车辆车轮3的垂直加速度大于车辆车轮2和4的 垂直加速度，现在车辆车轮2和4提供优于车辆车轮3的结果。在由图5c)中的实心标记 所指示的第一组车辆车轮中，车辆车轮5到25的垂直加速度的均方根在大约0. 076g到大 约0. 093g的范围内变化。因此，车辆车轮5到25的垂直加速度小于车辆车轮2、3和4的 垂直加速度，车辆车轮5到25提供优于车辆车轮2、3和4的结果。因为车辆车轮2、3和4 已被认可，所以车辆车轮5到25是平衡的，并且其也能够被认可。如参考附图5a)_5c)所描述的，第一组车辆车轮提供优于第二组车辆车轮的结 果。此外，根据本发明的一个实施方案的方法有效地分析了包含轮胎和触变平衡物质的车 辆车轮是否平衡，并确定该车辆车轮的残余不平衡。
本发明的实施方案包含一个对应的系统，该系统可以在多个装置上实施该方法。尽管具体实施方案已经在此处被说明和描述，本领域的普通技术人员应理解，任 何计划达到相同目的的布置都可以代替示出的具体实施方案。应理解，上述描述是说明性 的而非限制性的。本申请意在覆盖本发明的任何修改或变化。在阅读和理解了上面的描述 后，上述实施方案和许多其他实施方案的结合对于本领域技术人员将是明了的。本发明的 范围包括使用上述结构和方法的任何其他实施方案和应用。因此，本发明的范围应参考随 附的权利要求以及这些权利要求被赋予的等同物的全部范围来确定。
权利要求
一种分析车辆车轮(130)的方法，所述车辆车轮包含预定配置的轮胎(132)和触变平衡物质，所述方法包含在一个时段内将所述车辆车轮(130)旋转预定转数，其中所述轮胎(132)的胎表面(133)在第一接触区域被以预定的力挤压住一个可旋转的鼓(143)，并且使用测量装置(145)测量在所述第一接触区域中的第一加速度；在另一个时段内将包含所述预定配置的另一个轮胎的另一个车辆车轮旋转所述预定转数，该另一个车辆车轮被常规地平衡并具有另一个残余不平衡，其中该另一个轮胎的另一个胎表面在第二接触区域被以所述预定的力挤压住所述可旋转的鼓(143)，并且使用所述测量装置(145)测量在所述第二接触区域中的第二加速度；以及如果所述第一加速度小于或等于所述第二加速度，则判定所述车辆车轮(130)是平衡的。
2.根据权利要求1所述的方法，还包含如果所述第一加速度大于所述第二加速度，则判定所述车辆车轮(130)是不平衡的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述预定转数达到近似地在15 1/s到55 1/s之间，例如近似地在25 Ι/s到45 1/s 之间，优选地近似为35 1/s。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述胎表面(133)和所述另一个胎表面处，所述预定转数对应于如下的圆周速度， 所述圆周速度近似地在100km/h(大约28m/s)和300km/h(大约83m/s)之间，例如近似地 在150km/h (大约42m/s)和250km/h (大约69m/s)之间，优选地近似为200km/h (大约56m/S) 。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中所述预定的力达到近似地在100N到IOkN之间，例如近似地在200N到5kN之间，优选 近似地在300N到2kN之间，更优选近似地在500N到1. 5kN之间，例如近似为lkN。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述轮胎(132)的所述预定配置由构造或类型或尺寸、或优选地由这些因素的组合决定。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述第一加速度和所述第二加速度各自包含垂直加速度或水平加速度或切向加速度、 或这些加速度的组合。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，还包含根据在所述一个时段内测得的多个第一加速度值一一例如峰-峰值——确定第一加速 度的均值，例如均方根(RMS)；根据在所述另一个时段内测得的多个第二加速度值——例如峰-峰值——确定第二加 速度的均值，例如均方根(RMS)。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中 所述测量装置(145)包含加速度传感器。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中所述测量装置(145)被分派给所述车辆车轮(130)和所述另一个车辆车轮。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其中 所述测量装置(145)被分派给所述鼓(143)。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，其中在将所述车辆车轮(130)旋转所述预定转数期间，所述平衡物质分布在所述轮胎 (132)内，使得车辆车轮(130)除了残余不平衡之外是平衡的。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的方法，其中 所述车辆车轮(130)包含预定配置的轮辋；以及 所述另一个车辆车轮包含所述预定配置的另一个轮辋。
14.一种用于分析车辆车轮(130)的设备(100)，所述车辆车轮包含预定配置的轮胎(132)和触变平衡物质，其中在一个时段内将所述车辆车轮(130)旋转预定转数，其中所述轮胎(132)的胎表面(133)在第一接触区域被以预定的力挤压住一个可旋转的鼓(143)，并且使用测量装置 (145)测量在所述第一接触区域中的第一加速度；在另一个时段内将包含所述预定配置的另一个轮胎的另一个车辆车轮旋转所述预定 转数，该另一个车辆车轮被常规地平衡并具有另一个残余不平衡，其中该另一个轮胎的另 一个胎表面在第二接触区域被以所述预定的力挤压住所述可旋转的鼓(143)，并且使用所 述测量装置(145)测量在所述第二接触区域中的第二加速度；如果所述第一加速度小于或等于所述第二加速度，则判定所述车辆车轮(130)是平衡的。
15.一种用于分析车辆车轮(130)的系统，所述车辆车轮包含预定配置的轮胎(132)和 触变平衡物质，其中在一个时段内将所述车辆车轮(130)旋转预定转数，其中所述轮胎(132)的胎表面 (133)在第一接触区域被以预定的力挤压住一个可旋转的鼓(143)，并且使用测量装置 (145)测量在所述第一接触区域中的第一加速度；在另一个时段内将包含所述预定配置的另一个轮胎的另一个车辆车轮旋转所述预定 转数，该另一个车辆车轮被常规地平衡并具有另一个残余不平衡，其中该另一个轮胎的另 一个胎表面在第二接触区域被以所述预定的力挤压住所述可旋转的鼓(143)，并且使用所 述测量装置(145)测量在所述第二接触区域中的第二加速度；以及如果所述第一加速度小于或等于所述第二加速度，则判定所述车辆车轮(130)是平衡的。
全文摘要
一种分析车辆车轮的方法，该车辆车轮包含预定配置的轮胎和触变平衡物质，所述方法包括在一个时段内将所述车辆车轮旋转预定转数，其中所述轮胎的胎表面在第一接触区域被以预定的力挤压住一可旋转的鼓，并且使用测量装置测量在所述第一接触区域中的第一加速度；在另一个时段内将包含所述预定配置的另一个轮胎的另一个车辆车轮旋转所述预定转数，该另一个车辆车轮被常规地平衡并具有另一个残余不平衡，其中该另一个轮胎的另一个胎表面在第二接触区域被以所述预定的力挤压住所述可旋转的鼓，并且使用所述测量装置测量在所述第二接触区域中的第二加速度；以及如果所述第一加速度小于或等于所述第二加速度，则判定所述车辆车轮是平衡的。一种根据本方法用于分析包含预定配置的轮胎和触变平衡物质的车辆车轮的设备和系统。
文档编号G01M1/30GK101981427SQ200980111560
公开日2011年2月23日 申请日期2009年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者N·赛茨 申请人:拉斯.伯蒂尔.卡尼哈马
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
