CN101251429A - 车轮平衡方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车轮平衡方法和设备。其中用于平衡车轮和轮胎组件的方法包括提供特征是旋转不平衡的车轮和轮胎组件，并且将流体施加到车轮和轮胎组件上，由此来修正旋转不平衡。使用液体来修正旋转不平衡便于平衡操作的自动化。因此，提供了另一种方法，其包括确定待被施加到车轮和轮胎组件上以修正旋转不平衡的质量体的数量，并且命令设备分配具有该数量的且待从喷嘴处被分配的质量体的适量流体。还提供了一种相应的设备。

Description

车轮平衡方法和设备

技术领域

本发明涉及平衡车轮和轮胎组件的方法及其设备。

背景技术

在车轮和轮胎组件的旋转期间，在该组件中的旋转不平衡可引起不希望的振动。因此，当轮胎被安装在车轮上时，车轮和轮胎组件典型地要经受平衡操作。平衡操作典型地包括确定适量的修正质量体(corrective mass)，该修正质量体被安装在车轮和轮胎组件的适当位置上，以修正旋转不平衡。现有技术包括车轮平衡器，该平衡器确定适当的修正质量体并且将修正质量体传送到装配线工人处。

添加在车轮和轮胎组件上的修正质量体典型地是固体金属的重量，通常包括铅，其由装配线工人从存货中手动选出并且机械地或者粘附地紧固到车轮上。由于不平衡的数量随着组件的不同而变化，所以修正质量体的数量也随着组件的不同而变化，典型地，具有多个不同质量体的重量存货被提供给平衡操作。例如，重量存货可包括具有是0.25盎司(ounce)的离散倍数的质量体的重量。

出于审美的用途，如果平衡操作包括平衡不同颜色的车轮和轮胎组件，那么重量存货也要包括各种颜色的重量，以便操作者可选择对应特定车轮颜色的重量。如果平衡操作包括平衡不同直径的车轮和轮胎组件，那么重量存货也要包括各种曲率的重量。因此，在轮胎平衡操作中的重量存货就需要大量不同的零件。

发明内容

一种方法，包括提供特征是旋转不平衡的车轮和轮胎组件，并且将流体施加到车轮和轮胎组件上由此来修正旋转不平衡。该方法对现有技术加以改进，这是因为流体可以任何数量被施加到车轮和轮胎组件上，由此排除了对具有各种质量体的重量的存货的需要。该方法还提供了比起现有技术更精确的车轮和轮胎平衡，这是因为施加到车轮和轮胎上的流体数量可基本上确切地是修正质量体，而不仅仅是存货中固体重量(或者固体重量的组合)的质量体，该质量体大多是接近大约的修正质量体。比起在将轮胎安装到车轮上之前就将流体仅仅施加到车轮上并且随后平衡因此产生的车轮和轮胎组件，将流体施加到车轮和轮胎组件上减少了所需的用于平衡车轮和轮胎组件的步骤的个数，并且还可减少添加到车轮上的修正重量的总数量。

将流体施加到车轮和轮胎组件使得平衡操作自动化成为可能。因此，还提供了一种方法，其包括确定质量体的数量以及在车轮和轮胎组件上的位置，在该位置上放置该数量的质量体以修正旋转不平衡，并且命令设备从至少一个喷嘴处分配具有该质量体的适量流体。所提供的方法排除了从存货中找到和取回重量，并且手动将重量施加到车轮和轮胎组件上的手动步骤，由此改进了生产率。

提供了一种用于装配和平衡车轮和轮胎组件的对应系统。该系统包括构造成将轮胎安装到车轮上的轮胎安装站，由此来产生特征是旋转不平衡的车轮和轮胎组件。该系统还包括平衡测试设备和构造成将车轮和轮胎组件从轮胎安装站处传送到平衡测试设备的传送机系统。平衡修正设备构造成选择性地分配流体。控制器被可操作地连接到平衡测试设备上，并且构造成确定质量体的数量以及在车轮和轮胎组件上的至少一个位置，在该位置处放置该数量的质量体，以修正旋转不平衡。控制器还构造成命令平衡修正设备分配具有一定数量质量体的适量流体。

当结合着附图时，从下面用于实施本发明的最佳模式的详细描述中，本发明上面的特征和优点以及其它的特征和优点将是易于显而易见的。

附图说明

图1是车轮和轮胎组件的示意性侧视图；

图2是图1的车轮和轮胎组件的示意性截面图；

图3是平衡设备的示意性侧视图；

图4是用于平衡车轮和轮胎组件的方法的流程图；和

图5是车轮和轮胎组件系统的示意图。

具体实施方式

参考图1和图2，示意性描绘了车轮和轮胎组件10。车轮和轮胎组件10包括车辆车轮12。车轮12包括轮缘14和轮毂18。如被本领域中那些技术人员理解的那样，轮毂18和轮缘14被相互连接，比如通过多个轮辐22A-22E。在描绘的实施例中，如被本领域中那些技术人员理解的那样，车轮12界定在车轮的旋转轴线A处的中心孔26，和多个均匀间隔的孔洞(lug hole)30A-30E，用于将车轮12连到车辆(图未示)上。孔洞30A-30E被排列在圆周上，该圆周在旋转的轴线上具有它的中心。车轮和轮胎组件10包括被安装在车轮12上的轮胎40。轮胎40的卷边52抵着在内侧和外侧轮缘凸缘56之间的轮缘14被装入，使得轮胎40包围着车轮12的轮缘14。在被安装到车轮12上之后轮胎40被充气。车轮和轮胎组件10的特征是旋转不平衡。在要求保护的发明的范围中，应该注意的是旋转不平衡可包括静态不平衡或动态不平衡。

参考图3，示意性描绘了平衡设备64。平衡设备包括平衡测试设备68。在描绘的实施例中，平衡测试设备68包括电动马达70，该马达被可操作地连接到并且构造成选择性地旋转心轴或轴72。如在图3中图示的，车轮和轮胎组件10基本上被刚性安装到轴72的端部上，以用于随其旋转。轴72可包括轮毂74以稳定轮胎和车轮组件10。因此，在平衡测试设备68的操作期间，车轮和轮胎组件10通过马达70经由轴72绕着它的轴线A旋转。当车轮和轮胎组件10被旋转时，旋转不平衡产生了各种结果，比如振动和力，其被传送到轴72。

在描绘的实施例中，平衡测试设备68包括各种传感器或变换器76，其测量轴72的角速度(和因此的车轮和轮胎组件10的角速度)、轴72的旋转位置(和因此的车轮和轮胎组件10的旋转位置)以及从车轮和轮胎组件10处传送到轴72的振动和力。传感器76将传感器信号80传送到控制器84。传感器信号80表示轴72的角速度、轴72的旋转位置以及由旋转不平衡引起的振动和力。“控制器”可包括一个或多个一起协作的控制器。尽管在要求保护的发明的范围中可使用任何控制器构造，但是控制器84优选地是数字控制器。

应该注意的是，所描绘的平衡测试设备68是动态平衡器；然而，在要求保护的发明的范围中，平衡测试设备68可是静态平衡器。

平衡设备64还包括平衡修正设备88，其构造成将修正质量体施加到车轮和轮胎组件10上来修正旋转不平衡。在本发明的上下文中，当旋转不平衡被减少到零或者达到可接受的不平衡的预定范围中时，旋转不平衡就被修正了。平衡修正设备88包括经由界定了流体通道104的导管100与储器96流体连通的喷嘴92，例如，该储器可是桶。

储器96包含流体108，在要求保护的发明的上下文中，“流体”包括趋向或者能够流动的任何材料，包括半流体。在示范性实施例中，流体108包括具有散布在其中的固体颗粒116的液体粘合剂112以增加流体108的密度，优选地使得流体108具有和铅相同的或者较高的比重。固体颗粒116优选地包括粉状金属，比如铅、钨、铪、锇等等。

泵120构造成加压流体108，以便流体108从储器96处经由通道104流到喷嘴92。控制器84被可操作地连接到泵120上，以控制它的操作。流量计124构造成测量穿过通道104的流体108的质量或体积流率，和因此的到喷嘴92的流体108的质量或体积流率，以及将表示流率的传感器信号126传送到控制器84。邻近喷嘴92的阀128选择性地引起喷嘴92中的可变节流，以调节从喷嘴92处分配的流体108的流量。控制器84被可操作地连接到阀128上，以控制它的操作。

在描绘的实施例中，至少一个促动器，比如喷嘴92被可操作地连接到其上的机械臂132，是由控制器84控制的以相对于车轮和轮胎组件10改变喷嘴92的位置。

图4是描绘平衡图1和图2的车轮和轮胎组件10的方法的流程图，并且表示了用于控制器84的示范性控制逻辑。参考图3和图4，该方法包括确定质量体的数量以及在车轮和轮胎组件10上的一个或多个位置，在该位置处放置该数量的质量体，以修正旋转不平衡(步骤136)。在描绘的实施例中，通过引起马达70经由轴72绕着它的轴线A旋转车轮和轮胎组件10由此来产生旋转不平衡的结果，控制器84可执行步骤136。传感器76将表示旋转不平衡结果的信号80传送到控制器84。

如被本领域中那些技术人员理解的那样，控制器84被编程以根据预定的算法来处理传感器信号80，并且由此确定修正质量体的数量以及在车轮和轮胎组件10上的一个或多个位置，在该位置处放置该数量的修正质量体，以修正旋转不平衡。除了传感器信号80以外，控制器84还可使用其它数据来确定质量体的数量以及在车轮和轮胎组件10上的位置，比如车轮的直径，其可通过其它传感器(图未示)或由操作者的手动输入被测量。

例如，控制器84在步骤136处可确定要被放置在邻近轮缘14处的质量体的数量，以修正旋转不平衡，该轮缘在轮辐22C和轮辐22D(在图1中图示的)之间。要被放置在轮辐22C和轮辐22D之间的质量体的数量可被施加在轮辐22C和轮辐22D之间的一个或多个不相邻的位置处，比如位置137A(在图1和图2中图示的)和位置137B，137C(在图2中图示的)。位置137A是在外侧轮缘凸缘56的表面上的区域。位置137B是在内侧轮缘凸缘56的表面上的区域。位置137C和位置137D是在轮缘14的径向内表面上。位置137B、位置137C和位置137D是有利的，这是因为当车轮和轮胎组件10被连到车辆(图未示)上时，它们通常是看不见的。

该方法还可包括命令促动器(步骤140)相对于车轮和轮胎组件10定位喷嘴92，使得从喷嘴92处分配的流体在步骤136处确定的位置处流到车轮和轮胎组件10上。在描绘的实施例中，控制器84将信号142传送到机械臂132，由此命令机械臂132相对于车轮和轮胎组件10定位喷嘴92，使得从喷嘴92处分配的流体在步骤136处确定的位置处流到车轮和轮胎组件10上。

因此，例如，如果在步骤136处确定的在轮胎和车轮组件上的一个或多个位置包括位置137A，那么然后在步骤140处控制器84将命令机械臂132将喷嘴移动到在92A处图示的位置上，以便从喷嘴处的流体108在位置137A处流到车轮和轮胎组件上。如果在步骤136处确定的在轮胎和车轮组件上的一个或多个位置包括位置137B，那么然后在步骤140处控制器84将命令机械臂132将喷嘴移动到在92B处图示的位置上，以便从喷嘴处的流体108在位置137B处流到车轮和轮胎组件上。相似地，如果在步骤136处确定的在轮胎和车轮组件上的一个或多个位置包括位置137C，那么然后在步骤140处控制器84将命令机械臂132将喷嘴移动到在92C处图示的位置上，以便从喷嘴处的流体108在位置137C处流到车轮和轮胎组件上。如果在步骤136处确定的在轮胎和车轮组件上的一个或多个位置包括位置137D，那么然后在步骤140处控制器84将命令机械臂132将喷嘴移动到在92D处图示的位置上，以便从喷嘴处的流体108在位置137D处流到车轮和轮胎组件上。

还应该注意的是，在要求保护的发明的范围中，相对于或者关于车轮和轮胎组件10命令促动器定位喷嘴92可包括相对于喷嘴92移动车轮和轮胎组件10。因此，例如，步骤140可包括命令马达70旋转车轮和轮胎组件10，以便质量体将被添加的位置靠近机械臂132。在平衡修正设备的备选实施例(图未示)中，并且在要求保护的发明的范围中，与泵流体连通的一个或多个喷嘴可是静止的。例如，一个或多个喷嘴可被固定在92A，92B，92C，92D指示的任何喷嘴位置中。在这个实施例中，例如，相对于车轮和轮胎组件10被应用来定位喷嘴的促动器可是马达70，其在步骤140处由控制器84来命令，以旋转车轮和轮胎组件10，以便相对于喷嘴来定位它，使得从喷嘴处的流体在步骤136处确定的位置处流到车轮和轮胎组件10上。

该方法还可包括相对于车轮和轮胎组件10定位喷嘴92(步骤144)，使得从喷嘴92处的流体在步骤136处确定的位置处流到车轮和轮胎组件10上。在描绘的实施例中，当在步骤140处由控制器84来命令时，机械臂132定位喷嘴92。应该注意的是，在图3中机械臂132是被示意性描绘的；如被本领域中那些技术人员理解的那样，相对于车轮和轮胎组件10如所希望的来定位喷嘴92机械臂的尺寸是必需的。在其中喷嘴是静止的备选实施例中，通过响应在步骤140处由控制器84传送的命令来旋转车轮和轮胎组件10，马达70在步骤144处相对于车轮和轮胎组件10定位喷嘴。

该方法进一步包括命令设备88从喷嘴92处分配一定数量的流体108(步骤148)，该流体具有在步骤136处确定的数量的质量体。在描绘的实施例中，通过控制泵120和阀128，控制器84可命令设备88从喷嘴92处分配一定数量的流体108，该流体具有在步骤136处确定的数量的质量体。流量计124提供反馈到控制器84，以便控制器84可确定从喷嘴92处已分配了多少流体，和因此什么时候闭合阀128，以及任选地停止泵120。

该方法可进一步包括在步骤136处所确定的位置上将流体施加到车轮和轮胎组件10上(步骤152)。在描绘的实施例中，泵120从储器96将流体108传送到喷嘴92。阀128响应在步骤148处由控制器84传送的命令，以足够地开启并且开启足够的时间段来允许流体108从喷嘴92处流到车轮和轮胎组件10上。优选地，当流体从喷嘴92处流到车轮和轮胎组件10上时，喷嘴92相对于车轮和轮胎组件10移动，或者反之亦然，以便流体108被分布在步骤136处所确定的位置上以在每一个位置处形成卷边，比如在图2中图示的在各自的位置137A，137B，137C，137D上的卷边154A，154B，154C和154D。

如果流体108的粘合剂112为了凝固而需要固化时，那么然后该方法可包括在步骤156处固化流体108。加热装置160被安装在邻近喷嘴92的机械臂132上，以在流体被施加到车轮和轮胎组件上之后将热量引导到流体108来固化流体108。本领域中的那些技术人员将认可的是，取决于所应用的粘合剂的成分和特性固化技术是可改变的。因此，在要求保护的发明的范围中，多种方法可被使用来固化粘合剂，比如将粘合剂暴露在具有激光的紫外线灯下，使用固化剂等等。

应该注意的是，尽管图4的方法是关于控制器84而被描述的，但是在要求保护的发明的范围中，该方法或者它的任何步骤都可被手动执行。还应该注意的是，在要求保护的发明的范围中，可应用其它的流体和其它的平衡修正设备来施加流体。例如，在要求保护的发明的范围中，软焊料可被施加到车轮和轮胎组件10上，以修正旋转不平衡。

参考图5，其中相似的标号代表图1-图4中相似的部件，用于车轮和轮胎组件大量生产的车轮和轮胎组件系统162被示意性地描绘了。该系统162包括包含多个车轮的车轮存货164。该系统162还包括包含多个轮胎的轮胎存货168。轮胎安装站172构造成接收从存货164，168处的轮胎和车轮，并且将轮胎安装在车轮上。本领域的那些技术人员将认可和理解自动轮胎安装站的操作。在美国专利第4,621,671号中描述了示范性轮胎安装站和机器，该专利在1986年11月11日授权给Kane等人。

系统162还包括平衡设备64，其包括平衡测试设备68和平衡修正设备88。传送机系统180包括多个传送机184A，184B，184C。传送机184A从车轮存货164处将车轮传送到轮胎安装站172，传送机184B从轮胎存货168处将轮胎传送到轮胎安装站172，而传送机184C从轮胎安装站172处将车轮和轮胎组件传送到平衡设备64。在要求保护的发明的范围中，构造成从轮胎安装站处将车轮和轮胎组件传送到平衡测试设备的传送机系统可包括多个传送机，并且可将车轮和轮胎组件直接地或者不直接地从轮胎安装站处传送到平衡设备。例如，在要求保护的发明的范围中，构造成从轮胎安装站处将车轮和轮胎组件传送到平衡设备的传送机系统可包括从轮胎安装站处将车轮和轮胎组件传送到轮胎充气站(图未示)的第一传送机，和从充气站处将车轮和轮胎组件传送到平衡设备64的第二传送机。

尽管用于实现本发明的最佳模式已经被详细描述了，但是在所附权利要求的范围中那些熟悉本发明所涉及领域的技术人员将认可各种用于实施本发明的备选设计和实施例。

Claims (16)

1.一种方法，包括：

提供特征是旋转不平衡的车轮和轮胎组件；和

将流体施加到所述车轮和轮胎组件上，由此来修正所述旋转不平衡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体包括液体和散布在所述液体中的固体颗粒。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固体颗粒是金属。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体是粘合剂；并且所述方法进一步包括固化所述粘合剂。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括将轮胎安装到车轮上，由此来产生所述车轮和轮胎组件。

6.一种对特征是旋转不平衡的车轮和轮胎组件进行平衡的方法，所述方法包括：

确定质量体的数量以及在所述车轮和轮胎组件上的至少一个位置，在所述位置处放置所述数量的质量体，以便修正所述旋转不平衡；和

命令具有至少一个喷嘴的设备从所述至少一个喷嘴分配具有所述数量的质量体的适量流体。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在所述命令具有至少一个喷嘴的设备从所述至少一个喷嘴分配具有所述数量的质量体的适量流体之后，从所述至少一个喷嘴分配出所述流体，使得所述流体流到所述车轮和轮胎组件上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括命令所述设备相对于所述车轮和轮胎组件定位所述至少一个喷嘴，使得所述流体在所述车轮和轮胎组件上的所述至少一个位置处流到所述车轮和轮胎组件上。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述流体包括粘合剂；并且所述方法进一步包括固化所述粘合剂。

10.一种用于装配车轮和轮胎的系统，包括：

轮胎安装站，构造成将所述轮胎安装到所述车轮上，由此来产生特征是旋转不平衡的车轮和轮胎组件；

平衡测试设备；

传送机系统，构造成从所述轮胎安装站处将所述车轮和轮胎组件传送给所述平衡测试设备；

平衡修正设备，构造成选择性地分配流体；和

至少一个控制器，可操作地连接到所述平衡测试设备上，构造成确定质量体的数量以及在所述车轮和轮胎组件上的至少一个位置，在所述位置处放置所述数量的质量体以修正所述旋转不平衡，并且构造成命令所述平衡修正设备来分配具有所述数量的质量体的适量流体。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述平衡测试设备包括构造成选择性地旋转所述车轮和轮胎组件，以便产生由所述旋转不平衡所引起的结果的马达；和

至少一个构造成监测所述结果和传送表示所述结果的信号的传感器；

所述至少一个控制器被可操作地连接到所述至少一个传感器上，以便接收所述信号。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述平衡修正设备包括至少一个构造成分配所述流体的喷嘴，和至少一个与所述至少一个喷嘴流体连通的泵，以便将所述流体传送给所述至少一个喷嘴。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述设备进一步包括至少一个构造成选择性地相对于所述车轮和轮胎组件改变所述至少一个喷嘴的相对位置的促动器；并且所述控制器被可操作地连接到所述至少一个促动器上，并且构造成命令所述至少一个促动器相对于所述车轮和轮胎组件改变所述至少一个喷嘴的相对位置，使得从所述至少一个喷嘴分配的流体在所述车轮和轮胎组件上的所述至少一个位置处流到所述车轮和轮胎组件上。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述至少一个促动器包括所述喷嘴被可操作地连接到其上的自动机械。

15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述平衡修正设备进一步包括流量计，所述流量计构造成监测由所述泵传送到所述至少一个喷嘴的流体数量，并且将表示它的流量计信号传送给所述至少一个控制器。

16.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述设备进一步包括阀，所述阀构造成选择性地调节从所述至少一个喷嘴的流体流量；所述至少一个控制器被可操作地连接到所述阀上，以便选择性地控制所述阀。

Images