CN101311694B - 用于在平衡机或类似设备中校正车轮偏心率的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在平衡机或类似设备中校正车轮偏心率的方法，包括：用于在沿轮辋和轮胎的外周的多个预定角度位置处读取待平衡的车轮的轮辋的径向偏心率偏差和该车轮的轮胎的径向偏心率偏差的读取阶段；车轮的总体径向偏心率偏差值的处理阶段，该处理阶段以轮辋和轮胎的径向偏心率偏差开始，并根据轮辋和轮胎之间的角度联接位置；限定阶段，用于限定车轮的几何不规则性指数，该几何不规则性指数是根据车轮的总体径向偏心率偏差值并根据轮辋和轮胎之间的角度联接位置确定的；确定阶段，用于确定轮胎和轮辋之间的优化的联接角度位置，该优化的联接角度位置是从所有可能的角度联接位置中选择的，在该优化的联接角度中，前述指数的值最小。

Description

用于在平衡机或类似设备中校正车轮偏心率的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在平衡机或类似设备中校正车轮偏心率的方法。

背景技术

已知车轮通常由金属圆筒形轮辋构成，所述轮辋在轴向端部处具有环状法兰，所述环状法兰之间限定一通道，该通道用于互锁一弹性轮胎。

具体地，轮胎的侧面部分，即所谓的“胎圈”，紧密配合在上述环状法兰上。

轮胎磨损或者甚至制造缺陷导致轮辋以及轮胎的几何不规则性，在使用过程中，所述几何不规则性表现为车辆振动。

因此，已知需要周期性地进行适于重新建立优化的车辆姿态的轮胎平衡操作。

传统的平衡操作需要在车轮的预定点上并且沿着轮辋装配配重，所述配重通常由铅制成。

这种平衡操作通常使用平衡机完成，所述平衡机包括一支承车轮夹持和转动装置的承载结构，该承载结构是水平心轴类型的，所述水平心轴可借助马达装置轴向地转动，并且轮辋锁定(keyed)到所述水平心轴上。

在转动过程中通过特殊的电子或机电装置读取车轮不平衡度的测量结果，所述电子或机电装置例如是沿水平心轴装配的力传感器。通常，读取的测量结果每个都与车轮在转动轴线上的角度位置相关。

配重的装配仅可抵销车轮在转动过程中离心力分配的不规则性的影响，但是不能解决与车轮本身的几何缺陷相关的问题。

因此，为了减小车轮的几何不规则性的影响，在现代平衡机中，经常在平衡操作之前进行轮胎和轮辋之间的联接优化程序。

这种优化程序通常预期在车轮完全转动一圈或更多圈的过程中轮辋的径向偏差和轮胎偏心率的初步测量阶段，所述初步测量通常借助合适的接触或非接触式传感器(例如触探器或光学传感器)进行。

在获取了偏心率数据之后，进行所获取的曲线的分析以及与轮辋和轮胎相关的偏心率向量的确定。

这种偏心率向量通常以最大或最小径向偏差峰值开始计算，或者，以根据已知数学周期函数分析方法确定的所得曲线的一次谐波值开始计算。

然后，轮胎相对于轮辋转动，直到所述轮胎到达优化的角度位置为止，在所述优化的角度位置上，将轮辋和轮胎的预定偏心率向量相互比较，从而使所得到的车轮偏心率向量最小。

然而，所述关于轮辋和轮胎之间的联接的优化程序具有很多缺点。

尤其是从峰值偏差值或从所获取的曲线的一次谐波值开始确定的偏心率向量的使用将分析限制到单个轮辋和轮胎偏心率分量，而没有考虑车轮的总体几何偏心率。

发明内容

本发明的主要目的是识别一种用于在平衡机或类似设备中校正车轮偏心率的方法，该方法可使车轮总体上的不规则性的影响最小。

本发明的另一个目的是找出一种用于在平衡机或类似设备中校正车轮偏心率的方法，该方法可在简单且合理的方案的范围内克服已知技术的所述缺点，所述方案使用简单并且有效，而且成本低。

通过用于在平衡机或类似设备中校正车轮偏心率的该方法实现全部上述目的，所述方法包括：

—读取阶段，用于读取待平衡的车轮的轮辋的径向偏心率偏差和所述车轮的轮胎的径向偏心率偏差，所述车轮的轮辋的径向偏心率偏差和所述车轮的轮胎的径向偏心率偏差是在沿着待平衡的车轮的轮辋的整个外周的多个预定角度位置处读取的；

其中所述方法包括：

—所述车轮的总体径向偏心率偏差的处理阶段，该处理阶段以所读取的且根据在所述轮辋和所述轮胎之间的角度联接位置的轮辋和轮胎的所述径向偏心率偏差开始；

—限定阶段，用于限定所述车轮的几何不规则性指数，该几何不规则性指数是根据所述车轮的总体径向偏心率偏差值并根据所述轮辋和所述轮胎之间的角度联接位置确定的；

—确定阶段，用于确定在所述轮胎和所述轮辋之间的优化联接角度位置，所述优化联接角度位置是从所有可能的角度联接位置中选择的，在所述优化联接角度位置中，所述指数的值最小。

附图说明

本发明其它特征和优点将从对一种方法的优选的但不是唯一的实施例的描述而变得较明显，所述方法用于在平衡机或类似设备中校正车轮的偏心率，并在附图中以非限制性示例的方式示出，其中：

图1是示出根据本发明的方法的第一实施例的总体图；

图2是示出根据本发明的方法的第二实施例的总体图；

图3示意性地示出通过根据本发明的方法计算出的车轮的总体径向偏心率偏差。

具体实施方式

具体参照附图，总体上用1指示用于校正车轮偏心率的方法，该方法尤其可应用在平衡机或类似设备中。

更具体的，所述方法1可借助与传统车轮平衡机的控制软件集成的软件程序实施。

所述方法1包括待平衡的车轮的轮辋的径向偏心率偏差和该车轮的轮胎的径向偏心率偏差的读取阶段2。

这种偏差值是在车轮完全转动一圈或多圈的过程中在沿轮辋和轮胎的整个外周的多个预定角度位置处读取的。

具体地，根据方法1的第一实施例，所述读取阶段2包括轮胎半径的多个测量结果的第一获取阶段3，所述轮胎半径的多个测量结果是在车轮完全转动至少一圈的过程中在上述角度位置处并且沿整个外周得到的。

读取阶段2还包括随后的轮胎径向偏心率偏差的第一计算阶段4，所述轮胎径向偏心率偏差是以在第一获取阶段3期间得到的半径的多个测量结果开始确定的。

有用地，第一计算阶段可通过将每个轮胎半径测量结果与平均基准半径的值进行比较而完成；具体地，这种平均半径可考虑所有获得的轮胎半径测量结果而确定。

类似地，读取阶段2包括轮辋半径的多个测量结果的第二获取阶段5，所述轮辋半径的多个测量结果是在车轮完全转动至少一圈的过程中在上述角度位置处并且沿着整个外周得到的。

读取阶段2还包括随后的轮辋径向偏心率偏差的第二计算阶段6，所述轮辋径向偏心率偏差是从在第二获取阶段5期间得到的多个半径测量结果开始确定的。

有用地，第二计算阶段通过将每个轮辋半径测量结果与平均基准半径进行比较而实现；具体地，这种平均半径可考虑所有获得的轮辋半径测量结果而确定。

车轮可转动地装配在平衡机的夹持和转动装置上，并且第一获取阶段3和第二获取阶段5通过合适的接触或非接触式传感器完成，所述传感器例如是常用类型的触探器或光学传感器。

有用地，第一获取阶段3和第二获取阶段5可同时进行，从而大大减少全部读取时间。

参考方法1的第二实施例，该第二实施例尤其可在用于校正车轮偏心率的售后服务的情况下应用，实际上可以不分别在轮辋上和在轮胎上进行读取阶段2，相反，这可在已组装好的车轮上进行。

因此，在这种情况下，轮辋和轮胎径向偏差可通过合适的组合获得，例如，通过在车轮本身完全转动至少一圈的过程中沿着整个外周获得的包括轮胎和轮辋的车轮的半径测量值与仅轮辋半径的测量值的差获得。

本方案在图2中示意性地示出，其中总体上用2`指示的读取阶段包括整个车轮的半径的多个测量结果的第一获取阶段3`，所述整个车轮的半径的多个测量结果是在车轮本身完全转动至少一圈的过程中在预定角度位置处并且沿整个外周得到的。

通过随后的第一计算阶段4`仅确定轮胎的径向偏心率偏差，该轮胎的径向偏心率偏差是通过适当的组合得到的，例如，是通过在第一获取阶段3`期间获得的整个车轮半径的多个测量结果和在第二获取阶段5期间获得的轮辋半径的多个测量结果的差得到的。

有利地，方法1预期车轮的总体径向偏心率偏差值x(α，n)的处理阶段7，所述车轮的总体径向偏心率偏差值是对于车轮的角度位置n中的每个，以轮辋和轮胎的上述径向偏心率偏差开始并根据轮辋和轮胎之间可能的角度联接位置α确定的。

尤其应指出，角度联接位置α与轮辋和轮胎之间的位移角一致，并且因此随轮辋的角度位置相对于轮胎的角度位置的变化而变化。

例如，通过用

y(α，n)，其中n＝0，...，N-1

表示在沿着车轮本身的整个外周的预定角度位置n处并且根据轮辋和轮胎之间的角度联接位置α计算的车轮半径的测量值，并且用

$\stackrel{\‾}{y}\left(\mathrm{\α}\right)=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}y(\mathrm{\α},n)$

表示车轮的平均半径，该车轮的平均半径是通过在上述角度位置n处和上述角度联接位置α的计算出的值确定的，在角度位置n处车轮的总体径向偏心率偏差值x(α，n)可通过下式计算

$x(\mathrm{\α},n)=y(\mathrm{\α},n)-\stackrel{\‾}{y}\left(\mathrm{\α}\right),n=0,...,N-1$

上述值y(α，n)、

和x(α，n)在图3中示出，并且分别通过在从0到N-1的角度位置n中的每个处确定的线段AC、AB和BC限定。

有用地，方法1包括随后的车轮几何不规则性指数I(α)的限定阶段8，该车轮几何不规则性指数由根据总体径向偏心率偏差值x(α，n)并根据轮辋和轮胎之间的角度联接位置α确定的正值组成。

特别地，但不仅如此，在方法1的实施例中，这种指数I(α)可通过诸如数学范数的合适的正定函数计算。在这种情况下，指数I(α)由例如车轮的总体径向偏心率偏差值x(α，n)相对于定中心在转动轴线上的标准圆形车轮的方差(variance)构成。

因此，车轮的几何不规则性指数I(α)可限定为：

$I\left(\mathrm{\α}\right)=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|x(\mathrm{\α},n)\right|}^2$

或者，这种指数I(α)可根据已知的周期函数的分析方法而计算出，并可例如通过关于车轮总体径向偏心率偏差x(α，n)的曲线的一次谐波和高次谐波的适当函数限定。

在这种情况下，通过用

X(α，k)      k＝0，...，N-1

表示在上述序列x(α，n)的N个点上的离散傅立叶变换，车轮的几何不规则性指数I(α)可例如限定为

$I\left(\mathrm{\α}\right)=\frac{1}{N^2}\underset{k=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|X(\mathrm{\α},k)\right|}^2$

依据如何限定总体径向偏心率x(α，k)可知，X(α，0)＝0。

有用地，在所获得的数据的量很大的情况下，仅考虑在指数I(α)的定义中阶次比一次高的谐波中的某些，可以得到车轮的几何不规则性的良好的近似值，同时简化计算过程。

方法1还包括轮胎和轮辋之间的优化联接角度位置α的确定阶段9。

这种优化的联接角度位置α是从所有可能的联接角度位置α中选择的，而且使上述几何不规则性指数I(α)的值最小，因此，车轮的总体径向偏心率偏差x(α，n)相对于理想的基准车轮的差最小。

特别地，确定阶段9包括例如借助应用平方最小(squareminimums)的数学原理的上述指数I(α)的最小化阶段10。

但是，例如基于偏心率径向方差的绝对值之和的最小化或基于偏差的最大绝对值的最小化，不能将不同最小化原理的应用排除在外。

方法1包括直到到达上述最优角度位置为止的轮辋上轮胎的结论性转动阶段11。

一旦方法1的所有阶段都已结束，就可通过优化的方式进行借助平衡机的传统车轮平衡操作。

实际上已清楚本发明如何实现所提出的目的，尤其强调了本发明可最大程度地减小轮辋和轮胎的所有几何不规则性的影响。

如此构思的本发明允许许多修改和变型，它们全都落在本发明概念的范围内。

而且，所有的细节可用其它技术上的等效物替换。

在实践中，所使用的材料以及可能的形状和尺寸可根据需求而任意改变，而不会脱离到以下权利要求书的保护范围之外。

Claims (12)

1.用于在平衡机中校正车轮偏心率的方法，包括：

-读取阶段，用于读取待平衡的车轮的轮辋的径向偏心率偏差和所述车轮的轮胎的径向偏心率偏差，所述车轮的轮辋的径向偏心率偏差和所述车轮的轮胎的径向偏心率偏差是在沿着所述轮辋和所述轮胎的整个外周的多个预定角度位置处读取的；

-所述车轮的总体径向偏心率偏差值的处理阶段，所述处理阶段从所读取的且根据所述轮辋和所述轮胎之间角度联接位置的所述轮辋和轮胎的所述径向偏心率偏差开始；

-限定阶段，用于限定所述车轮的几何不规则性指数，所述几何不规则性指数是根据所述车轮的总体径向偏心率偏差值并根据所述轮辋和所述轮胎之间的角度联接位置确定的；

-确定阶段，用于确定所述轮胎和所述轮辋之间的优化的联接角度位置，所述优化的联接角度位置是从所有可能的角度联接位置中选择的，在所述优化的联接角度位置中，所述指数的值最小，

其特征在于，所述指数是从谐波的值开始计算的，所述谐波的值是关于所述车轮的总体径向偏心率偏差的，并且根据数学周期函数分析方法确定，所述谐波包括一次谐波和至少一个高次谐波，

所述指数根据以下方程限定

$I\left(\mathrm{\α}\right)=\frac{1}{N^2}\underset{k=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|X(\mathrm{\α},k)\right|}^2$

其中X(α，k)是在所述总体径向偏心率偏差的N点上的离散傅立叶变换，以及

α是所述轮辋和所述轮胎之间的角度联接位置。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述总体径向偏心率偏差值根据以下方程处理

$x(\mathrm{\α},n)=y(\mathrm{\α},n)-\stackrel{\‾}{y}\left(\mathrm{\α}\right),n=0,...,N-1$

其中y(α，n)是所述车轮的计算半径，

是所述车轮的平均半径，

α是所述轮辋和所述轮胎之间的角度联接位置，

以及

n是所述车轮的轮辋和轮胎上的角度读取位置。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述确定阶段包括平方最小的数学原理的应用。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述读取阶段包括所述轮胎的半径的多个测量结果的第一获取阶段，所述轮胎的半径的多个测量结果是在所述角度位置处并且沿整个外周得到的。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述读取阶段包括所述轮辋的半径的多个测量结果的第二获取阶段，所述轮辋的半径的多个测量结果是在所述角度位置处并且沿整个外周得到的。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述读取阶段包括所述轮胎的径向偏心率偏差的第一计算阶段，所述第一计算阶段从所述轮胎的半径的所述多个获得的测量结果开始。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述读取阶段包括所述轮辋的径向偏心率偏差的第二计算阶段，所述第二计算阶段从所述轮辋的半径的所述多个获得的测量结果开始。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述第一计算阶段包括将所述轮胎半径测量结果中的每个与平均基准半径进行比较，所述平均基准半径是从所述轮胎的所有半径测量结果开始获得的。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述第二计算阶段包括将所述轮辋半径测量结果中的每个与平均基准半径进行比较，所述平均基准半径是从所述轮辋的所有半径测量结果开始获得的。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述读取阶段包括所述车轮的半径的多个测量结果的第一获取阶段，所述车轮的半径的多个测量结果是在所述角度位置处并沿整个外周得到的。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述读取阶段包括

-所述轮辋的半径的多个测量结果的第二获取阶段，所述轮辋的半径的多个测量结果是在所述角度位置处并沿整个外周得到的；以及

-所述轮胎的径向偏心率偏差的第一计算阶段，所述第一计算阶段从所述车轮的半径的所述多个获取的测量结果开始，并从所述轮辋的半径的所述多个获取的测量结果开始。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述方法包括使所述轮胎在所述轮辋上转动，直到所述轮胎到达所述优化的联接角度位置为止。

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