CN101144746A - 用于平衡机动车车轮的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于平衡机动车车轮的方法，包括将车轮安装到平衡机的旋转心轴上，使用公知类型的探针，选择平衡平面和直径，向平衡机提供数据，使车轮旋转，计算不平衡值，计算要在上述由操作者所选择的平衡平面和直径中采用的平衡配重的实体和角位置；在车轮的旋转过程中，测量在车轮的两个预定速度之间的加速时间；计算不平衡阈值，且仅当其大于所计算的阈值时才采用平衡配重。

Description

用于平衡机动车车轮的方法
技术领域
本发明涉及平衡包括轮辋和轮胎的车轮的领域。
背景技术
每一旋转元件，例如轮辋和轮胎，正如所知，当以高速旋转时，如当车轮在路面上行驶时发生的，表现出两种类型的不平衡：静态不平衡和动态不平衡。
静态不平衡是造成包含在垂直于车轮轴线的重心平面内的力的原因，该力倾向于导致车轮在该平面中摆动。
动态不平衡是造成车轮围绕其径向轴线摆动或振动的原因。
由平衡机修正的车轮的总不平衡是上述两种类型不平衡的合成。
不平衡通过采用两个配重来修正，在轮辋上的配重的实体和位置由已知平衡机计算。
这两个配重应用在两个均垂直于车轮轴线的不同平面中，并提供指向径向的合力和在包括车轮轴线的平面内的力矩。
为了修正静态不平衡，仅采用一个配重就足够了，而为了修正动态不平衡，理论上必须采用两个配重，它们在车轮轴线方向中彼此间隔开。事实上和实践中一个配重足以消除静态不平衡，而一个配重用于动态不平衡，后者的效果增加了静态平衡配重施加在动态平衡上的效果。
平衡机计算这两个修正配重，平衡机还指示这两个配重所要施加到的位置，因此由平衡机计算的这两个修正配重具有协同效果，这是从不是被施加在车轮重心平面中的这两个配重对静态不平衡和动态不平衡都有影响的意义上而言的。
在现代平衡机中，操作者选择平衡操作所需的两个配重中每一个将要放置的车轮平面和直径位置，并且平衡机执行其对要采用的配重和配重的角位置的计算，以获得给出总不平衡的数据，该总不平衡由静态不平衡和动态不平衡的和产生，该总不平衡理论上接近于零。
实际上，由于几乎不可能达到完美的平衡状态，因此平衡机执行其计算以确定两个配重，在采用到建议位置上时，这两个配重将总不平衡减小到低于阈值。
该阈值对应于车轮的总不平衡，使得当车辆在运动中时，没有由于不平衡而产生会被使用者注意到且会在机械部件和轮胎本身上导致过度磨损的干扰。
由于平衡配重对静态不平衡和动态不平衡均具有的协同效果，为了将总不平衡减小到低于阈值，通常需要比仅修正静态不平衡或仅修正动态不平衡所需的配重更大的配重。
为了减小使车轮的动态不平衡或总不平衡低于阈值所需的配重实体，已经进行了很多研究和实验。
已经确定：单独对于静态不平衡来说容许的阈值低于单独对于动态不平衡来说容许的阈值，以及因此如果总不平衡主要是由于动态不平衡产生，则总阈值较大。
这就产生了计算用于静态不平衡和动态不平衡这两种不平衡中每一种的正确阈值或计算至少对于总不平衡的容许阈值的问题。
这导致确立了这样一个总阈值，该总阈值不接近于零，正如当前大多数情况下的实践中那样，而是较高，且表示主要由于与动态不平衡有关的部件导致的不平衡。
由于不平衡严格地与车轮几何特征有关，因此一直寻求车轮几何特征和容许的不平衡阈值之间的关系。
美国专利US 6,952，964教导了一种用于平衡车轮的方法，其中用于静态不平衡的阈值(由力表示)和用于动态不平衡的阈值(由力矩表示)是根据由操作者所选择的配重应用直径和平衡平面之间的距离而计算。
在使车轮旋转且读出不平衡值后，这使得能对静态不平衡修正后残留动态不平衡是否保持在超出阈值的水平进行控制。
动态不平衡的修正需要在截然相反的位置采用两个相等的配重，每一配重位于两个平衡平面中的一个中，从而位于预定接纳静态平衡配重的平面中；该配重相对于相同平面中动态平衡配重的应用位置交错从不超过90°。
从这一点可以理解，动态不平衡可以在静态平衡完成后被减小，且其甚至会降低到低于用于动态不平衡的阈值。
特别地，现有技术教导了用于静态不平衡和动态不平衡的阈值均与配重的应用直径成反比。
现有技术中确定的所述关系虽然构成了一般旋转体平衡中的进步，但在车轮领域不完全令人满意，其中配重的应用直径受轮辋形状的制约，且不总是能够使这一点与车轮的综合几何特征相关联。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法，其能够通过使用单个参数来确定用于机动车车轮静态不平衡、动态不平衡和总不平衡的阈值。
该目的由本发明通过车轮总惯性力矩和阈值之间的关系实现。
具体实施方式
作为车轮惯性力矩的代表性参数，本发明教导了采用车轮在两个预先选择的转速之间的加速时间。
已经发现，有利地是选择在25和50rpm之间加速的时间，假设用在平衡机中的电动机转矩在该时间间隔过程中基本上恒定。
已经发现，把各种静态不平衡、动态不平衡和总不平衡的阈值与加速时间联系起来的函数基本上为线性的，且由下面的等式表示：
WB＝KS×TACC+S0
其中
WB是以克(g)表示的平衡配重的阈值水平
KS是以克每毫秒(g/ms)表示的阈值常数
S0是以克(g)表示的最小阈值
TACC是以毫秒(ms)表示的加速时间
该相同的等式适于计算用于总不平衡WBD、静态不平衡WBS和动态不平衡WBM的平衡配重的阈值。
对于每种不平衡，常数KS和S0的值通过实验确定。
例如，对于尺寸为8″×16″的轻合金车轮，实验测试导致确定下面的阈值常数：
＊总不平衡常数：
KSD＝6.25g/s
SOD＝1.5g
＊静态不平衡常数：
KSS＝16.25g/s
SOS＝1.5g
＊动态不平衡常数：
KSC＝15g/s
SOC＝1.5g
从25至50rpm的车轮加速时间TACC＝0.4s。
通过采用本发明的等式，计算出下列阈值
*WBDi＝WBDe＝6.25×0.4+1.5＝4g
*WBS＝16.25×0.4+1.5＝8g
*WBMi＝WBMe＝15×0.4+1.5＝7.5g
下面的符号将用在下面的说明中。
WBD是用于总不平衡的校正配重的阈值；
WBS是用于静态不平衡的校正配重的阈值；
WBM是用于动态不平衡的校正配重的阈值；
WS是静态不平衡；
WM是动态不平衡；
WD是总不平衡；
WDi和WDe是在两个平衡平面中计算的总不平衡
WS1＝WS-WBS(矢量减法)
WM1i＝WM1e＝WM-WBM是在内车轮和外车轮的平衡面中的矢量减法。
根据本发明操作的平衡机的功能程序如下：
A.平衡机考虑按照上述所计算的总不平衡的阈值WBD。
下面将出现：
A1.由平衡机测量的总不平衡WD小于或等于WBD(WD<＝WBD)；
平衡机告诉操作者不要采用任何配重。
A2.由平衡机测量的总不平衡WD大于WBD(WD>WBD)；平衡机从WD减去WBD，且对于每一平衡平面计算WD1i和WD1e的值，其中WD1i＝WDi-WBD，且WD1e＝WDe-WBD。
B.平衡机考虑按照上述所计算的静态不平衡和动态不平衡的阈值WBS和WBM。
B1.由平衡机测量的静态不平衡WS大于WBS(WS>WBS)；而由平衡机测量的动态不平衡WM大于WBM(WM>WBM)；
平衡机计算WS1、WM1i和WM1e并计算两个平衡平面中的合成WDi和WDe，在平衡机屏幕上显示它们。
B2.由平衡机测量的静态不平衡WS大于WBS(WS>WBS)；而由平衡机测量的动态不平衡WM小于或等于WBM(WM<＝WBM)；
平衡机计算WS1并指示配重必须应用到哪一个平衡平面上以使WM最小，在平衡机屏幕上显示结果。
B3.由平衡机测量的静态不平衡WS小于或等于WBS(WS<＝WBS)；而由平衡机测量的动态不平衡WM大于WBM(WM>WBM)；
平衡机计算WM1i和WM1。并在屏幕上显示结果。
B4.由平衡机测量的静态不平衡WS小于或等于WBS(WS<＝WBS)；而由平衡机测量的动态不平衡WM小于或等于WBM(WM<＝WBM)；
平衡机告诉操作者不要采用任何配重。

Claims (9)

1.一种用于平衡机动车车轮的方法，包括下列操作：
-将车轮安装到平衡机的旋转心轴上；
-使用公知类型的探针，选择平衡平面和直径，向平衡机提供与平衡平面和直径有关的数据；使车轮旋转；
-计算不平衡值W；
-计算要在上述由操作者所预先选择的平衡平面和直径中采用的平衡配重的实体和角位置；
其特征在于，还包括下列操作：
a.在车轮的旋转过程中，测量在车轮的两个预定速度之间的加速时间TACC；
b.利用下面的等式计算不平衡阈值WB：
WB＝KS×TACC+S0
其中
KS是以克每毫秒(g/ms)表示的阈值常数
S0是以克(g)表示的最小阈值
TACC是以毫秒(ms)表示的加速时间
c.仅当其大于所计算的阈值时才采用平衡配重。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，KS和S0的值由实验确定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少计算静态不平衡的平衡配重的阈值WBS、动态不平衡的平衡配重的阈值WBM和总不平衡的平衡配重的阈值WBD之一。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，平衡机计算用于总不平衡的平衡配重的阈值WBD，且当由平衡机测量的总不平衡WD小于或等于WBD(WD＜＝WBD)时，不采用配重。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，平衡机计算总不平衡的平衡配重的阈值WBD，且当由平衡机测量的总不平衡WD大于WBD(WD＞WBD)时，对于每一平衡平面平衡机都从WD减去WBD且计算WD1i＝WDi-WBD和WD1e＝WDe-WBD的值，并在平衡机的屏幕上显示它们。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，平衡机计算用于静态不平衡和动态不平衡的平衡配重的阈值WBS和WBM，并且当由平衡机测量的静态不平衡WS大于WBS(WS＞WBS)，且由平衡机测量的动态不平衡WM大于WBM(WM＞WBM)时，平衡机计算WS1、WM1i和WM1e并计算两个平衡平面中的合成WDi和WDe，并在平衡机屏幕上显示它们。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，平衡机计算静态不平衡和动态不平衡的平衡配重的阈值WBS和WBM，并且当由平衡机测量的静态不平衡WS大于WBS(WS＞WBS)且由平衡机测量的动态不平衡WM小于或等于WBM(WM＜＝WBM)时，平衡机计算WS1并指示配重必须应用到的以使WM最小的平衡面，并在平衡机屏幕上显示结果。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，平衡机计算用于静态不平衡和动态不平衡的平衡配重的阈值WBS和WBM，并且当由平衡机测量的静态不平衡WS小于或等于WBS(WS＜＝WBS)且由平衡机测量的动态不平衡WM大于WBM(WM＞WBM)时，平衡机计算WM1i和WM1e并在屏幕上显示结果。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，平衡机计算静态不平衡和动态不平衡的平衡配重的阈值WBS和WBM，并且当由平衡机测量的静态不平衡WS小于或等于WBS(WS＜＝WBS)且由平衡机测量的动态不平衡WM小于或等于WBM(WM＜＝WBM)时，平衡机告诉操作者不要采用任何配重。
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