CN101688815A - 用于分析车轮的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种分析具有轮胎的车轮的方法，包括：在第一时间段中以第一数量的转数旋转车轮，其中，对着第一可旋转鼓以第一力按压轮胎的轮胎行驶面，以第一测量装置测量所述第一力，并且保持第一力实质上不变；及在第二时间段中以第二数量的转数旋转车轮，其中，对着第一鼓或第二可旋转鼓以第二力按压所述轮胎行驶面，并且测量第二力。一种用于分析具有轮胎的车轮的设备，其中，在第一时间段中以第一数量的转数旋转车轮，其中，对着第一可旋转鼓以第一力按压轮胎的轮胎行驶面，以第一测量装置测量所述第一力，并且保持第一力实质上不变；及在第二时间段中以第二数量的转数旋转车轮，其中，对着第一鼓或第二可旋转鼓以第二力按压所述轮胎行驶面，并且测量第二力。
Description
技术领域
本文描述的本发明的实施例一般涉及分析车轮，更具体地，涉及用于平衡和分析包括气胎和粘性平衡物质的车轮的方法和设备。
背景技术
EP专利申请0 281 252及相应的US专利4,867,792揭示了一种具有在30Pa到260Pa之间的屈服应力值的触变轮胎平衡组合物，该组合物通过能够在轮胎上的重点(heavy spot)碰撞道路表面时引起的振动的影响下进行流动而能够平衡轮胎。该平衡组合物在包括轮缘上安装的轮胎并具有重点的车轮组件中对自身进行分布。
DE专利申请3823926揭示了一种用于分析依赖于生产的、车辆轮胎的沿圆周分布的不均匀性的方法和设备，其中如下分析预定的不均匀性：在相同的各个角度旋转位置中具有要被分析的不均匀性的点的每一个情况下，在测量轮缘上连续安装多个轮胎，存储沿着轮胎圆周测量的每一个轮胎的不均匀性的数量并求出它们的总数。该方法特别适合机动车轮胎的质量控制。
美国专利5,431,726揭示了一种轮胎凝胶平衡组合物，该组合物在-20℃到+90℃之间的温度范围内具有3000到15000Pa之间的存储模量(modulus)和小于1000kg/m3的比重，并且通过能够在由车轮组件中的不平衡造成的振动的情况下进行流动而能够平衡轮胎。
PCT专利申请WO 98/52009及相应的DE专利申请197 19 886揭示了一种用于平衡包括气胎的汽车车轮组件的方法，该方法包括：将粘性平衡组合物引入轮胎中；在旋转组件上安装车轮；以静态力F相互相对地按压旋转组件中的车轮的可旋转鼓和轮胎行驶面(tread surface)，鼓和车轮组件的旋转轴本质上平行；驱动鼓和/或车轮组件旋转一个时间段T；力F和时间T足以使得平衡组合物被分布在轮胎内，从而平衡车轮组件。优选地，可以在设备上执行该方法，所述设备包含：可以安装包括轮缘和气胎的车轮组件的可旋转组件；具有本质上与可旋转的车轮组件的旋转轴平行的旋转轴的可旋转地安装的鼓，能够沿着互相逼近或远离的方向移动轴鼓和/或可旋转车轮组件；用于旋转可旋转车轮组件和/或鼓的驱动部件；弹性部件和减振部件，用于分别提供静态力和在鼓和可旋转车轮组件的旋转轴之间的方向上进行减振(dampen)，并且实质上在所述轴的直角方向上；以及在可旋转车轮组件的旋转轴和地面之间和/或鼓的旋转轴和地面之间安装的弹性部件和/或减振部件。
DE专利申请198 57 646揭示了一种用于通过在轮胎内引入平衡物质来平衡轮胎的方法，该方法包括：在轮胎内放置具有限定的特性、形状、几何结构及重量的物质；并通过旋转轮胎移动到不平衡的点。该方法还可以用于平衡其它旋转的物体。
DE专利申请198 53 691揭示了一种引入平衡轮胎的物质作为内部圆周上的凝胶珠的方法。限定该物质的性质、形状、重量、几何结构及其沉积位置。轮胎的内部表面呈现出被限定的形状和几何结构。可以使用一个或多个头尾相连的绞合线(endless strand)。绞合线的横截面可以是圆形、半圆形、扁平的形状(flattened)、三角形、四边形或多边形。一个或多个绞合线被分布于整个圆周上，或仅分布于部分圆周上，或出现上述两种类型的分布。当在轮缘上安装绞合线部分时，对着阀门应用绞合线部分。对称地或不对称地，在赤道平面上或远离赤道平面应用它们。以设置的数量通过阀门注入该物质。使用具有限定的粘性、触变性、长期稳定性及与轮胎的内表面的兼容性的凝胶体。该轮胎在凝胶珠之间可选地具有一个或多个圆周上的凹槽来接受物质。
DE专利申请199 16 564揭示了一种用于分布轮胎中的重量的方法和设备，包括对轮胎的内衬(inner liner)应用重量材料。在轮胎处于轮缘上之前使用现有机器测量轮胎不均一性，并将测量值送入到计算机，该计算机确定要应用的重量材料的数量，以及在哪里应用该材料以补偿不均一性，并且将计算机连接到机器以通过所需要的数量将重量材料应用到所需要的位置。
可以使用例如触变性的粘性的平衡物质(例如组合物)来平衡包括轮胎的车轮。在对轮缘安装轮胎之前可以将平衡物质插入或通过阀门注入到轮胎中。为了平衡车轮，可以通过下列步骤分布该物质：驱动包括车轮的机动车，或在可旋转组件上安装车轮；以静态力相互相对地按压旋转组件中的车轮的可旋转鼓和轮胎行驶面；并驱动鼓和/或车轮旋转一个时间段；该力和该时间足以使得平衡组合物被分布在轮胎内，从而平衡车轮。
如果根据轮胎的规格，轮胎不具有重大的几何结构上的异常，例如轴向偏转(run-out)或径向偏转，或轴向、径向或切向硬度的重大改变，则从主观观点来说，平衡后的车轮提供舒适的驾驶体验。
然而，车辆制造商及修理店需要证明车轮是平衡的或确定车轮的剩余不平衡的客观的确认。
由于轮胎被加压但是空载，因此用于平衡现有车轮(即，以例如锌等金属重量平衡的车轮)的现有方法和设备不能用于分析使用粘性的平衡物质进行平衡的车轮。
由于这些和其它原因，存在对于下面在实施例中阐述的本发明的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于分析具有轮胎的车轮的方法和设备。
本发明的一个方面是分析具有轮胎的车轮的方法，该方法包括：在第一时间段中以第一数量的转数旋转车轮，其中，对着第一可旋转鼓以第一力按压轮胎的轮胎行驶面，以第一测量装置测量第一力，并且保持第一力实质上不变；以及在第二时间段中以第二数量的转数旋转车轮，其中，对着第一鼓或第二可旋转鼓以第二力按压轮胎行驶面，并且测量第二力。
本发明的另一个方面是一种用于分析具有轮胎的车轮的设备，其中，在第一时间段中以第一数量的转数旋转车轮，其中，对着第一可旋转鼓以第一力按压轮胎的轮胎行驶面，以第一测量装置测量第一力，并且保持第一力实质上不变；及在第二时间段中以第二数量的转数旋转车轮，其中，对着第一可旋转鼓或第二可旋转鼓以第二力按压轮胎行驶面，并且测量第二力。
附图说明
虽然本说明书断定权利要求具体地指出并清楚地主张关于本发明的各方面，但是为了说明获得本发明的实施例的方式，将通过参考其特定实施例进行本发明的更具体的描述，在附图中对这些实施例进行了描述。应该理解，这些附图仅描述本发明的典型的实施例，不必按规定比例进行绘制，因此，不认为这些附图限制本发明的范围，通过使用附土，将以另外的详细说明和细节描述和解释各实施例，在附图中：
图1示出根据本发明的一个实施例用于分析车轮的设备；
图2示出根据本发明的另一实施例用于分析车轮的设备；及
图3示出根据本发明的各实施例在用于分析车轮的设备中的用于测量力的装置。
具体实施方式
在各实施例的下面的具体描述中，参考附图，附图形成本文的一部分，并且为了说明，附图示出可以实施本发明的特定实施例。在附图中，相同的附图标记描述在多个视图中的实际上相同的部件。各实施例意欲充分具体地描述本发明的各方面以能够使本领域技术人员实施本发明。可以应用其它实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行结构上、逻辑上或电气上的改变或其组合。此外，应该理解，本发明的各种实施例虽然不同，但是不必互相排斥。例如，在一个实施例中描述的具体特征、结构或特性可以被包括在其它实施例中。另外，应该理解，可以使用不同的技术来实施本发明的实施例。而且，以示例来仅表示术语“示例性的，而不是最佳或最理想的。因此，下面的具体描述不作为限制性的，仅通过所附权利要求以及与该权利要求等价的整个范围来限定本发明的范围。
将参考附图。为了最清楚地示出各实施例的结构，本文包括的附图是所发明的物品的图表表示。因此，所构成的结构的实际外观可以显示为不同，但仍包括各实施例的本质结构。此外，附图仅示出对于理解各实施例必需的结构。没有包括本领域中已知的其它结构以保持附图的清楚。还应该理解，为了简化的目的和容易理解，以相互相关的具体尺寸来说明本文描述的特征和/或构件，而实际尺寸可以与本文所说明的在本质上不同。
在下面的描述和权利要求中，可以使用术语“包括”、“有”、“具有”或它们的其它变型。应该理解，该术语意指以与术语“包含”类似的方式被包括。
在下面的描述和权利要求中，可以使用术语“被连接”、“被耦合(coupled)”以及例如“被通信地连接”等派生词。应该理解，这些术语并非意指互相同义。而是，在具体实施例中，可以使用“被连接”来表示两个或多个构件互相直接的物理或电气的接触。然而，“被耦合”还可以表示两个或多个构件互相不直接接触，但互相仍然合作或互相作用。
在下面的描述和权利要求中，例如“上部”、“下部”、“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，并不被解释为限制。可以以多个位置和方向来制造、使用或装运本文描述的装置或物品的实施例。
图1示出根据本发明的实施例的用于分析车轮130的设备100。
设备100可以包括基部110、耦合到基部110的可旋转组件120、耦合到基部110的第一鼓组件140及第一测量装置145。
可旋转组件120包括第一支撑构件121和第一可旋转轴122。第一支撑构件121可以如图1中所示被连接到基部110，或例如可枢轴转动、可旋转或可滑动等可移动地耦合到基部110(未示出)。第一轴122可以接收并支持要被分析的车轮130。可以垂直地、水平地或以某个角度倾斜地设置车轮130。车轮130包括轮缘131和具有轮胎行驶面133的轮胎130。轮胎130可以是气胎，并且轮胎130包括压缩气体或混合气体，例如大气(未示出)。车轮130可以是为例如小汽车、公共汽车、轻型卡车、重型卡车或摩托车等机动车或飞机而设计的。
第一鼓组件140包括第二支撑构件141、第二可旋转轴142及具有第一外部壳式表面144的第一鼓或滚筒143。可以使第一外部壳式表面144和轮胎行驶面133接触并以力互相相对按压。因此，第二支撑构件141可以沿图1中示出的箭头146表示的方向可滑动地耦合到基部110，或例如可枢轴转动或可旋转等可移动地耦合到或连接到基部110(未示出)。第一鼓143的直径可以近似0.05m到5m之间。第一鼓143的直径与车轮130的直径的比率可以近似0.1到10之间，例如接近1。第一鼓143实质上可以是实心的或空心的。如果第一鼓是空心的并且第一鼓的直径与车轮130的直径的比率大于1，则可以在空心的第一鼓内设置车轮130，并且可以使空心的第一鼓的内部壳式表面与轮胎行驶面133接触(未示出)。第一鼓还可以是传送车轮的头尾相连的带，例如链轨(caterpillar)(未示出)。
设备100可以进一步包括第一驱动器(未示出)。第一驱动器可以被耦合到可旋转组件120或第一鼓组件140。第一驱动器可以产生用于在第一接触区域中互相相对按压第一外部壳式表面144和轮胎行驶面133的力。可以通过电力、液压或风力驱动或通过任意适合的手段驱动第一驱动器。第一驱动器可以被耦合到控制单元(未示出)。可选择地，可以通过例如弹簧或重量等提供相同效果的任意适合的手段来产生力(未示出)。
第一测量装置145直接或间接地测量力。第一测量装置145可以测量力，例如弯曲力或压力。第一测量装置145可以包括力测量装置，例如应变仪、磁弹传感器、压电传感器、振荡晶体传感器或任意适合部件。可以连续设置或与其它传感器或计量部件平行地设置第一测量装置145。第一测量装置145可以在测量范围之间选择性地操作或切换。可以将第一测量装置145耦合到控制单元。将参考图3更具体地描述第一测量装置145。
可以将第一测量装置145耦合到第一鼓组件140。如图1所示可以将第一测量装置145连接到第二支撑构件141和基部110。也可以将第一测量装置145连接到第二轴142，或在第一外部表面144(未示出)上布置第一测量装置145。从而，将第一测量装置145分配给第一鼓143。还可以将第一测量装置145连接到第一支撑构件121或第一轴122(未示出)。从而，将第一测量装置145分配给车轮130。
设备100可以进一步包括电动机(未示出)。电动机直接或间接地以顺时针方向或逆时针方向旋转轮胎130。可以将电动机耦合到车轮130或第一鼓143。从而，可以对车轮130或第一鼓143或者两者提供动力。可以直接连接或经由传送带、链条、齿轮或提供相同功能性地任意适合的部件(未示出)来耦合电动机。可以以电力、液压或风力对电动机提供动力或通过任意适合的手段对电动机提供动力。
设备100可以进一步包括加速度传感器(未示出)。加速度传感器可以测量第一接触区域中的垂直加速度或水平加速度。也可以将加速度传感器耦合到控制单元。
分析车轮130的方法包括：以第一数量的转数(revolution)在第一时间段中旋转车轮130，其中，对着第一鼓143以第一力按压轮胎行驶面133，以第一测量装置145测量第一力，并且保持第一力实质上不变；并且以第二数量的转数在第二时间段中旋转车轮130，其中，对着第一鼓143以第二力按压轮胎行驶面133，并测量第二力。
车轮130可以进一步包括轮胎132内的粘性(例如，触变的)平衡物质。在通过第一数量的转数和与车辆的部分接触力相应的第一力旋转车轮130的过程中，在轮胎中分布平衡物质，从而除了剩余不平衡之外，平衡车轮。该方法可以进一步包括从第二力确定剩余不平衡。然而，第二力可以小于第一力。更具体地，剩余不平衡和相应的第二力实质上小于第一力。
第一数量的转数可以近似151/s到551/s之间，例如近似251/s到451/s之间，优选地，接近351/s。轮胎行驶面133上的第一圆周速度是车轮130的直径乘以pi乘以第一数量的转数的函数。相应的第一圆周速度可以近似100km/h(大约28m/s)到300km/h(大约83m/s)之间，例如近似150km/h(大约42m/s)到250km/h(大约69m/s)之间，优选地，接近200km/h(大约56m/s)。第一时间段可以持续近似1s到200s之间，例如，近似5s到50s之间，优选地，近似10s到20s之间。第一力可以总计近似100N到10kN之间，例如，近似200N到5kN之间，优选地，近似500N到2kN之间。可以以近似10N的第一精度来测量第一力。
第二数量的转数可以近似151/s到351/s之间，例如近似251/s到321/s之间。相应的第二圆周速度可以近似100km/h(大约28m/s)到200km/h(大约56m/s)之间，例如近似150km/h(大约42m/s)到180km/h(大约50m/s)之间。第二时间段可以持续近似1s到100s之间，例如，近似5s到50s之间，优选地，近似10s到20s之间。第二力总计近似1N到5kN之间，例如，近似5N到1kN之间，优选地，近似20N到200N之间。可以以近似1N的第二精度来测量第二力。可以以第一测量装置145来测量第二力。
可以选择性地操作第一测量装置145以测量第一力。可以在第一测量范围和第二测量范围之间切换第一测量装置145。
图2示出根据本发明的另一实施例的用于分析车轮230的设备200。
设备200可以包括基部210、耦合到基部210的可旋转组件220、耦合到基部210的第一鼓组件240、第一测量装置245以及耦合到基部210的第二鼓组件250。
可旋转组件220包括第一支撑构件221和第一可旋转轴222。第一支撑构件221可以如图2中所示被连接到基部210，或例如可枢轴转动、可旋转或可滑动等可移动地耦合到基部210(未示出)。第一轴222可以接收并支持要被分析的车轮230。可以垂直地、水平地或以某个角度倾斜地设置车轮230。车轮230包括轮缘231和具有轮胎行驶面233的轮胎230。轮胎230可以是气胎，并且轮胎230包括压缩气体或混合气体，例如大气(未示出)。车轮230可以是为例如小汽车、公共汽车、轻型卡车、重型卡车或摩托车等机动车或飞机而设计的。
第一鼓组件240包括第二支撑构件241、第二可旋转轴242及具有第一外部壳式表面244的第一鼓或滚筒243。可以使第一外部壳式表面244和轮胎行驶面233接触并以力互相相对按压。因此，第二支撑构件241可以沿图2中示出的箭头246表示的方向可滑动地耦合到基部210，或例如可枢轴转动或可旋转等可移动地耦合到或连接到基部210(未示出)。第一鼓243的直径可以近似0.05m到5m之间。第一鼓243的直径与车轮230的直径的比率可以近似0.1到10之间，例如接近1。第一鼓243实际上可以是实心的是或空心的。如果第一鼓是空心的并且第一鼓的直径与车轮230的直径的比率大于1，则可以在空心的第一鼓内设置车轮230，并且可以使空心的第一鼓的内部壳式表面与轮胎行驶面233接触(未示出)。第一鼓还可以是传送车轮的头尾相连的带，例如链轨(未示出)。
设备200可以进一步包括第一驱动器(未示出)。第一驱动器可以被耦合到可旋转组件220或第一鼓组件240。第一驱动器可以产生用于在第一接触区域中互相相对按压第一外部壳式表面244和轮胎行驶面233的力。可以通过电力、液压或风力驱动或通过任意适合的手段驱动第一驱动器。第一驱动器可以被耦合到控制单元(未示出)。可选择地，可以通过例如弹簧或重量等提供相同效果的任意适合的部件来产生力(未示出)。
第一测量装置245直接或间接地测量力。第一测量装置245可以测量力，例如弯曲力或压力。第一测量装置245可以包括力测量装置，例如应变仪、磁弹传感器、压电传感器、振荡晶体传感器或任意适合部件。可以连续设置或与其它传感器或计量部件平行地设置第一测量装置245。第一测量装置245可以在测量范围之间选择性地操作或切换。可以将第一测量装置245耦合到控制单元。将参考图3更具体地描述第一测量装置245。
可以将第一测量装置245耦合到第一鼓组件240。如图2所示可以将第一测量装置245连接到第二支撑构件241和基部210。也可以将第一测量装置245连接到第二轴242，或在第一外部表面244(未示出)上布置第一测量装置245。从而，将第一测量装置245分配给第一鼓243。还可以将第一测量装置245连接到第一支撑构件221或第一轴222(未示出)。从而，将第一测量装置245分配给轮胎230。
第二鼓组件250包括第三支撑构件251、第三可旋转轴252及具有第二外部壳式表面254的第二鼓或滚筒253。可以使第一外部壳式表面254和轮胎行驶面233接触并以力互相相对按压。因此，第三支撑构件251可以沿图2中示出的箭头256表示的方向可滑动地耦合到基部210，或例如可枢轴转动或可旋转等可移动地连接到基部210(未示出)。第二鼓253的直径可以近似0.05m到5m之间。第二鼓253的直径与车轮230的直径的比率可以近似0.1到10之间，例如接近1。第二鼓253实质上可以是实心的或空心的。如果第一鼓是空心的并且第一鼓的直径与车轮230的直径的比率大于1，则可以在空心的第一鼓内设置第二鼓和车轮230，并且可以使第二鼓的第一外部壳式表面与轮胎行驶面233接触(未示出)。如果第二鼓是空心的并且第二鼓的直径与车轮230的直径的比率大于1，则可以在空心的第二鼓内设置车轮230，并且可以使空心的第二鼓的第二内部壳式表面与轮胎行驶面233接触(未示出)。第二鼓还可以是传送车轮的头尾相连的带，例如链轨(未示出)。可以如图2所示垂直于第一鼓组件240、对着第一鼓组件240(未示出)或对于第一鼓组件240以任意适合的角度(未示出)，关于第一轴222设置第二鼓组件250。从而，如果垂直于第一鼓组件240关于第一轴222设置第二鼓组件250，则第二力在垂直于第一力的车轮230的旋转平面中发生作用。
设备200可以进一步包括第二驱动器(未示出)。第二驱动器可以被耦合到可旋转组件220或第一鼓组件240。第二驱动器可以产生用于在第二接触区域中互相相对按压第一外部壳式表面244和轮胎行驶面233的力。可以通过电力、液压或风力驱动或通过任意适合的手段驱动第二驱动器。第二驱动器可以被耦合到控制单元(未示出)。可选择地，可以通过例如弹簧或重量等提供相同效果的任意适合的手段来产生力(未示出)。
设备200可以进一步包括第二测量装置255。第二测量装置255可以直接或间接地测量力。第二测量装置255可以测量力，例如弯曲力或压力。第二测量装置255可以包括力测量装置，例如应变仪、磁弹传感器、压电传感器、振荡晶体传感器或任意适合部件。可以串行设置或与例如第一测量装置245等其它传感器或计量部件平行地设置第二测量装置255。第二测量装置255可以在测量范围之间选择性地操作或切换。可以将第二测量装置255耦合到控制单元。将参考图3更具体地描述该测量装置。
可以将第二测量装置255耦合到第二鼓组件250。如图2所示可以将第二测量装置255连接到第三支撑构件251和基部210。也可以将第二测量装置255连接到第三轴252，或在第二外部表面254(未示出)上布置第二测量装置255。从而，将第二测量装置255分配给第二鼓253。还可以将第二测量装置255连接到第一支撑构件221或第一轴222(未示出)。从而，将第二测量装置255分配给车轮130。还可以将第二测量装置255耦合到第一鼓组件240。可以将第二测量装置255连接到第二支撑构件241和基部210(未示出)。还可以将第二测量装置255连接到第二轴242，或在第一外部表面244(未示出)上设置第二测量装置255。从而，将第二测量装置255分配给第一鼓243。
设备200可以进一步包括电动机(未示出)。电动机直接或间接地以顺时针方向或逆时针方向旋转轮胎230。可以将电动机连接到车轮230、第一鼓243或第二鼓253。从而，可以对车轮230、第一鼓243或第二鼓253或者其中的两者或全部提供动力。可以直接连接或经由传送带、链条、齿轮或提供相同功能性地任意适合的部件(未示出)来耦合电动机。可以以电力、液压或风力对电动机提供动力或通过任意适合的手段对电动机提供动力。
设备200可以进一步包括加速度传感器(未示出)。加速度传感器可以测量第一或第二接触区域中的垂直加速度或水平加速度。也可以将加速度传感器耦合到控制单元。
分析车轮230的方法包括：以第一数量的转数在第一时间段中旋转车轮230，其中，对着第一鼓243以第一力按压轮胎行驶面233，以第一测量装置245测量第一力，并且保持第一力实质上不变；并且以第二数量的转数在第二时间段中旋转车轮230，其中，对着第一鼓243以第二力按压轮胎行驶面233，并测量第二力。
车轮230可以进一步包括轮胎232内的粘性(例如，触变的)平衡物质。在通过第一数量的转数和与车辆的部分接触力相当的第一力旋转车轮230的过程中，在轮胎中分布平衡物质，从而除了剩余不平衡之外，平衡车轮。该方法可以进一步包括从第二力确定剩余不平衡。然而，第二力可以小于第一力。更具体地，剩余不平衡量和相应的第二力实质上小于第一力。
第一数量的转数可以近似151/s到551/s之间，例如近似251/s到451/s之间，优选地，接近351/s。轮胎行驶面233上的第一圆周速度是车轮230的直径乘以pi乘以第一数量的转数的函数。相应的第一圆周速度可以近似100km/h(大约28m/s)到300km/h(大约83m/s)之间，例如近似150km/h(大约42m/s)到250km/h(大约69m/s)之间，优选地，接近200km/h(大约56m/s)。第一时间段可以持续近似1s到200s之间，例如，近似5s到50s之间，优选地，近似10s到20s之间。第一力可以总计近似100N到10kN之间，例如，近似200N到5kN之间，优选地，近似500N到2kN之间。可以以接近10N的第一精度来测量第一力。
第二数量的转数可以近似151/s到351/s之间，例如近似251/s到321/s之间。相应的第二圆周速度可以近似100km/h(大约28m/s)到200km/h(大约83m/s)之间，例如近似150km/h(大约42m/s)到180km/h(大约50m/s)之间。第二时间段可以持续近似1s到100s之间，例如，近似5s到50s之间，优选地，近似10s到20s之间。第二力总计近似1N到5kN之间，例如，近似5N到1kN之间，优选地，近似20N到200N之间。可以以近似1N的第二精度来测量第二力。可以以第一测量装置245来测量第二力。可以以第一测量装置245或第二测量装置255来测量第二力。
可以选择性地操作第一测量装置245以测量第一力。可以在第一测量范围和第二测量范围之间切换第一测量装置245。第一测量装置245的第一基本精度可以小于第二测量装置255的第二基本精度。
可以选择性地操作第二测量装置255以测量第二力。可以在第三测量范围和第四测量范围之间切换第二测量装置255。
如果第一力代表例如被装载的车辆的接触力，并且第二力代表剩余不平衡，则第一力和第二力具有不同的量级。例如，如果第一力总计接近5KN并且第二力总计接近5N，则第二力比第一力小1000倍。然而，当必需以近似1N的第二精度来测量第二力时，提供该必需的精度的测量装置可能不提供包括例如5kN的测量范围。从而，如果服从第一力，则测量装置可能经历工作过度并且可能永久损害。提供该必需的测量范围的测量装置可能不提供对确定剩余不平衡量必需的精度。
在图2中示出的用于分析包括第一鼓组件240和第二鼓组件250的车轮的设备200中，可以将测量第一力的第一测量装置245耦合到第一鼓组件240，并且将测量第二力的第二测量装置255耦合到第二鼓组件250。从而，第一测量装置245可以对用于测量第一力(即，接触力)的必需的测量范围提供适合的精度，并且第二测量装置255可以在适合的测量范围中提供用于测量第二力(即，剩余不平衡)的必需的精度。
图3示出根据本发明的实施例在用于分析车轮的设备中的用于测量力的测量装置。
该测量装置可以包括例如应变仪、磁弹传感器、压电传感器、振荡晶体传感器或任意适合部件等力测量装置。
例如，在应变仪中，在张力(strain)的影响下电线的电阻发生改变。如果对电线应用张力，则电线的长度增加而电线的直径减小。电线由具有特定电阻的例如康铜、卡马(Karma)及铂-铱等金属的材料制成。从而，如果长度增加而直径减小，则电阻增加。为了测量力，必须沿着具有横截面和长度的杆来固定应变仪，例如捆绑或粘合应变仪。该杆由具有弹性模数的例如钢等金属的材料制成。如果对该杆施加力，则该杆的长度在弹性范围内与该力成比例地增加，从而，该电线的电阻也增加。包括应变仪和杆的力测量装置提供±5‰的典型的测量范围，即，±5μm/m的弹性伸长率。引起1％或更多的伸长率(即，永久伸长率)的张力(即，力)对应变仪造成损害。
图3a)示出测量装置310，测量装置310包括第一支撑构件311、第二支撑构件312、第一力测量装置313及第二力测量装置314。可以从第一支撑构件311向第二支撑构件312或者反过来，施加第一力(即，接触力)和第二力(即，剩余不平衡)。第一力测量装置313提供用于测量第一力的测量范围和精度，第二力测量装置314提供用于测量第二力的测量范围和精度。如图3a)所示，为了测量第一力，将第一力测量装置313放置在第一支撑构件311和第二支撑构件312之间。为了测量第二力，在第一支撑构件311和第二支撑构件312之间沿着箭头315的方向放置第二力测量装置314(未示出)。从而，可以选择第一力测量装置313来测量第一力，并且可以选择第二力测量装置314来测量第二力。
测量装置310可以进一步包括驱动器(未示出)。可以将驱动器耦合到第一力测量装置313和第二力测量装置314，并且驱动器可以在第一支撑构件311和第二支撑构件312之间移动第一力测量装置313或第二力测量装置314。
测量装置310可以进一步包括一个或多个联动装置(未示出)。联动装置可以将第一力测量装置313或第二力测量装置314可释放地分别耦合到第一支撑构件311或第二支撑构件312。例如，当在第一支撑构件311或第二支撑构件312之间移动时，第一力测量装置313和第二力测量装置314可以分别与第一支撑构件311和第二支撑构件312吻合。
图3b)示出测量装置320，测量装置320包括第一支撑构件321、第二支撑构件322、第一力测量装置323及第二力测量装置324。可以将第一力测量装置323及第二力测量装置324实质上平行地耦合到第二支撑构件322。可以从第一支撑构件321向第二支撑构件322或者反过来，施加第一力(即，接触力)和第二力(即，剩余不平衡量)。第一力测量装置323提供用于测量第一力的测量范围和精度，第二力测量装置324提供用于测量第二力的测量范围和精度。如图3b)所示，为了测量第一力，通过移动第一支撑构件321或第二支撑构件322，将第一力测量装置323放置在第一支撑构件321和第二支撑构件322之间。为了测量第二力，通过移动第一支撑构件321或第二支撑构件322，在第一支撑构件321和第二支撑构件322之间沿着箭头325的方向放置第二力测量装置324(未示出)。从而，可以选择第一力测量装置323来测量第一力，并且可以选择第二力测量装置324来测量第二力。
测量装置320可以进一步包括驱动器(未示出)。可以将驱动器耦合到第一支撑构件321和第二支撑构件322，并且驱动器可以在第一支撑构件321和第二支撑构件322之间放置第一力测量装置323或第二力测量装置324。
测量装置320可以进一步包括一个或多个联动装置(未示出)。联动装置可以将第一力测量装置323或第二力测量装置324可释放地分别耦合到第一支撑构件321或第二支撑构件312。例如，当在第一支撑构件311或第二支撑构件312之间移动时，第一力测量装置313和第二力测量装置314可以分别与第一支撑构件311和第二支撑构件312吻合。
图3c)示出测量装置330，测量装置330包括第一支撑构件331、第二支撑构件332、第一力测量装置333及第二力测量装置334。将第二力测量装置334耦合到第一支撑构件331和第二支撑构件332。可以从第一支撑构件331向第二支撑构件332或者反过来，施加第一力(即，接触力)和第二力(即，剩余不平衡)。第一力测量装置333提供用于测量第一力的测量范围和精度，第二力测量装置334提供用于测量第二力的测量范围和精度。如图3c)所示，为了测量第一力，在第一支撑构件331和第二支撑构件332之间与第二力测量装置334实质上平行地放置第一力测量装置333。从而，第一力测量装置333可以获得大部分的第一力，并且保护第二力测量装置334不受损害。第一力的确定可以结合第一力测量装置333和第二力测量装置334的测量值，对第一力测量装置333的测量值补偿第二力测量装置334的贡献(contribution)，或特定地，如果该贡献相对很小，则忽视第二力测量装置334的贡献。为了测量第二力，通过沿箭头335的方向移动第一测量装置333离开第一支撑构件331或第二支撑构件332，在第一支撑构件331和第二支撑构件332之间仅放置第二力测量装置314(未示出)。从而，可以选择第一力测量装置333及有可能是第二力测量装置334来测量第一力，并且可以选择第二力测量装置334来测量第二力。
测量装置330可以进一步包括驱动器(未示出)。可以将驱动器耦合到第一力测量装置333，并且驱动器可以在第一支撑构件331和第二支撑构件332之间放置第一力测量装置333。
测量装置330可以进一步包括一个或多个联动装置(未示出)。联动装置可以将第一力测量装置333可释放地耦合到第一支撑构件331或第二支撑构件332。例如，当在第一支撑构件331和第二支撑构件332之间放置时，第一力测量装置333可以与第一支撑构件311和第二支撑构件312吻合。
图3d)示出测量装置340，测量装置340包括第一支撑构件341、第二支撑构件342、力测量装置344及第一计量构件346。将力测量装置344耦合到第一支撑构件341和第二支撑构件342。可以从第一支撑构件341向第二支撑构件342或者反过来，施加第一力(即，接触力)和第二力(即，剩余不平衡)。力测量装置344提供用于测量第二力的测量范围和精度，第一计量构件346提供用于测量第一力的测量范围和精度。如图3d)所示，为了测量第一力，在第一支撑构件341和第二支撑构件342之间与力测量装置344实质上平行地放置第一计量构件346。从而，在特定示例中，第一计量构件346可以获得大部分的第一力，并且保护力测量装置344不受损害。第一力的确定可以依比例决定力测量装置344的测量值以补偿来自第一计量构件346的贡献。为了测量第二力，通过沿箭头345的方向移动第一计量构件离开第一支撑构件341或第二支撑构件342，在第一支撑构件341和第二支撑构件342之间仅放置力测量装置344(未示出)。从而，第二力测量装置344可以用于测量第一力和第二力。
测量装置340可以进一步包括驱动器(未示出)。可以将驱动器耦合到第一计量构件346，并且驱动器可以在第一支撑构件341和第二支撑构件342之间放置第一计量构件346。
测量装置340可以进一步包括一个或多个联动装置(未示出)。联动装置可以将第一计量构件346可释放地耦合到第一支撑构件341或第二支撑构件342。例如，当在第一支撑构件341和第二支撑构件342之间放置时，第一计量构件346可以与第一支撑构件341和第二支撑构件342吻合。
第一计量构件346可以包括在力测量装置344周围的第一元件和第二元件。
测量装置340可以进一步包括第二计量构件(未示出)。第二计量构件可以对力测量装置344提供用于测量第二力的测量范围和精度。可以交替地或同时使用第一计量构件346和第二计量构件。
图3e)示出测量装置350，测量装置350包括第一支撑构件351、第二支撑构件352、第一力测量装置353、第二力测量装置354及禁止器(inhibitor)357。将第一力测量装置353耦合到第一支撑构件351和第二支撑构件352。进一步将第二力测量装置354耦合到第二支撑构件352。可以从第一支撑构件351向第二支撑构件352或者反过来，施加第一力(即，接触力)和第二力(即，剩余不平衡)。第一力测量装置353提供用于测量第一力的测量范围和精度，第二力测量装置354提供用于测量第二力的测量范围和精度。禁止器357是相对刚硬的(即，比第一力测量装置353刚硬的)例如杆等元件。如图3e)所示，为了测量第一力，使禁止器357与第二力测量装置354实质上平行。从而，在特定示例中，禁止器357可以获得大部分的第一力，并且保护第二力测量装置354不受损害。由于禁止器357比第一力测量装置353更加刚硬，因此第一力的确定可以使用来自第一力测量装置353的测量值。为了测量第二力，例如通过移动禁止器357，使禁止器357远离第二力测量装置354。可以沿朝向第一支撑构件352的箭头355的方向或沿箭头358的方向通过例如滑动或转动等移动禁止器357。从而，第一力测量装置353可以用于测量第一力，第二力测量装置354可以用于测量第二力。
测量装置350可以进一步包括驱动器(未示出)。可以将驱动器耦合到禁止器357，并且驱动器可以使禁止器357靠近第二力测量装置354。
测量装置350可以进一步包括一个或多个联动装置(未示出)。联动装置可以将禁止器357可释放地耦合到第一力测量装置353或第二支撑构件352。例如，当在第一力测量装置353和第二支撑构件352之间放置禁止器357时，禁止器357可以与第一力测量装置353和第二支撑构件352吻合。
禁止器357可以包括在第二力测量装置354周围的第一元件和第二元件。
图3f)示出测量装置360，测量装置350包括第一支撑构件361、第二支撑构件362、第一力测量装置363及第二力测量装置364。由369表示轴。将第一力测量装置363耦合到第一支撑构件361的第一部分361a和第二支撑构件362。将第二力测量装置364耦合到第一支撑构件361的第二部分361b和第二支撑构件362。可以从第一支撑构件361的第一部分361a向第二支撑构件362或者反过来，施加第一力(即，接触力)。可以从第一支撑构件361的第二部分361b向第二支撑构件362或者反过来，施加第二力(即，剩余不平衡)。如图3f)所示，第一力和第二力互相垂直作用。第一力测量装置363提供用于测量第一力的测量范围和精度，第二力测量装置364提供用于测量第二力的测量范围和精度。由于第一力和第二力互相垂直作用，因此通过第一力保护保护第二力测量装置364不受损害。从而，交替地或同时地，第一力测量装置363可以用于测量第一力，第二力测量装置364可以用于测量第二力。
可以对包括轴122、222的可旋转组件120、220分配测量装置360，如图1和2所示，轴122、222可以接收并支持要被分析的车轮130、230。
可以对如图1和2所示包括轴142、242和鼓143、243的鼓组件140、240分配测量装置360。测量装置360可以枢轴转动，从而第一力测量装置363可以用于测量轮胎132、232和鼓143、243之间的第一力，或者第二力测量装置364可以用于测量轮胎132、232和鼓143、243之间的第二力。
虽然参考力测量装置描述了图3a)到f)中示出的测量装置310、320、330、340、350、360，但是，通过微小的修改，测量装置310、320、330、340、350、360还可以用于测量弯曲力、体积、压力、张力及例如加速度等其它物理量。
虽然本文已经说明并描述了特定实施例，但是本领域普通技术人员将理解，被认为获得相同目的的任意装置可以替代所示出的特定实施例。应该理解，以上描述是说明性的而非限制性的。本申请意欲覆盖本发明的任意改变和变形例。通过阅读并理解以上描述，本领域的技术人员将清楚以上实施例及许多其它实施例的结合。本发明的范围包括任意其它实施例和可以使用以上结构和方法的应用。因此，应该参考后附权利要求及与该权利要求等价的整个范围来确定本发明的范围。
Claims (56)
1.一种分析具有轮胎(132，232)的车轮(130，230)的方法，所述方法包括：
在第一时间段中以第一数量的转数旋转车轮(130，230)，其中，对着第一可旋转鼓(143，243)以第一力按压轮胎(132，232)的轮胎行驶面(133，233)，以第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)测量第一力，并且保持第一力实质上不变；及
在第二时间段中以第二数量的转数旋转车轮(130，230)，其中，对着第一鼓(143，243)或第二可旋转鼓(253)以第二力按压所述轮胎行驶面(133，233)，并且测量第二力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
第二力小于第一力。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
第一力总计近似100N到10kN之间，例如近似200N到5kN之间，优选地，近似500N到2kN之间。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，
第二力总计近似1N到5kN之间，例如近似5N到1kN之间，优选地，近似20N到200N之间。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中，
对车轮(130，230)提供动力。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中，
对第一鼓(143，243)提供动力。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中，
对第二鼓(253)提供动力。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中，
以近似10N的第一精度测量第一力。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中，
以近似1N的第二精度测量第二力。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中，
第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)包括第一力测量装置(313，323，333，343，353，363)。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其中，
以第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)测量第二力。
12.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其中，
以第二测量装置(255)测量第二力。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，
第二测量装置(255)包括第二力测量装置。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，
第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)的第一基本精度第一基本精度小于第二测量装置(255)的第二基本精度。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的方法，其中，
对车轮(130，230)分配第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)。
16.根据权利要求1到14中任一项所述的方法，其中，
对第一鼓(143，243)分配第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)。
17.根据权利要求12到16中任一项所述的方法，其中，
对车轮(130，230)分配第二测量装置(255)。
18.根据权利要求12到16中任一项所述的方法，其中，
对第一鼓(143，243)分配第二测量装置(255)。
19.根据权利要求12到16中任一项所述的方法，其中，
对第二鼓(253)分配第二测量装置(255)。
20.根据权利要求12到19中任一项所述的方法，其中，
串行布置第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)和第二测量装置(255)。
21.根据权利要求12到19中任一项所述的方法，其中，
并行布置第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)和第二测量装置(255)。
22.根据权利要求1到21中任一项所述的方法，其中，
选择性地操作第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)以测量第一力。
23.根据权利要求1到22中任一项所述的方法，其中，
第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)可在第一测量范围和第二测量范围之间切换。
24.根据权利要求12到23中任一项所述的方法，其中，
选择性地操作第二测量装置(255)以测量第二力。
25.根据权利要求12到24中任一项所述的方法，其中，
第二测量装置(255)可在第三测量范围和第四测量范围之间切换。
26.根据权利要求1到25中任一项所述的方法，其中，
第二力垂直于第一力在车轮(130，230)的旋转平面上起作用。
27.根据权利要求1到26中任一项所述的方法，其中，
在以第一数量的转数旋转车轮(130，230)的过程中，在轮胎(132，232)中分布平衡物质，从而除了剩余不平衡之外，平衡车轮(130，230)。
28.根据权利要27所述的方法，进一步包括：
从第二力确定所述剩余不平衡。
29.一种用于分析具有轮胎(132，232)的车轮(130，230)的设备(100，200)，其中，
在第一时间段中以第一数量的转数旋转车轮(130，230)，其中，对着第一可旋转鼓(143，243)以第一力按压轮胎(132，232)的轮胎行驶面(133，233)，以第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)测量第一力，并且保持第一力实质上不变；及
在第二时间段中以第二数量的转数旋转车轮(130，230)，其中，对着第一鼓(143，243)或第二可旋转鼓(253)以第二力按压所述轮胎行驶面(133，233)，并且测量第二力。
30.根据权利要求29所述的设备(100，200)，其中，
第二力小于第一力。
31.根据权利要求29或30所述的设备(100，200)，其中，
第一力总计近似100N到10kN之间，例如近似200N到5kN之间，优选地，近似500N到2kN之间。
32.根据权利要求29到31中任一项所述的设备(100，200)，其中，
第二力总计近似1N到5kN之间，例如近似5N到1kN之间，优选地，近似20N到200N之间。
33.根据权利要求29到32中任一项所述的设备(100，200)，其中，
对车轮(130，230)提供动力。
34.根据权利要求29到33中任一项所述的设备(100，200)，其中，
对第一鼓(143，243)提供动力。
35.根据权利要求29到35中任一项所述的设备(100，200)，其中，
对第二鼓(253)提供动力。
36.根据权利要求29到35中任一项所述的设备(100，200)，其中，
以近似10N的第一精度测量第一力。
37.根据权利要求29到36中任一项所述的设备(100，200)，其中，
以近似1N的第二精度测量第二力。
38.根据权利要求29到37中任一项所述的设备(100，200)，其中，
第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)包括第一力测量装置(313，323，333，343，353，363)。
39.根据权利要求29到38中任一项所述的设备(100，200)，其中，
以第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)测量第二力。
40.根据权利要求29到38中任一项所述的设备(100，200)，其中，
以第二测量装置(255)测量第二力。
41.根据权利要求40所述的设备(100，200)，其中，
第二测量装置(255)包括第二力测量装置。
42.根据权利要求40或41所述的设备(100，200)，其中，
第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)的第一基本精度第一基本精度小于第二测量装置(255)的第二基本精度。
43.根据权利要求29到42中任一项所述的设备(100，200)，其中，
对车轮(130，230)分配第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)。
44.根据权利要求29到42中任一项所述的设备(100，200)，其中，
对第一鼓(143，243)分配第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)。
45.根据权利要求40到44中任一项所述的设备(100，200)，其中，
对车轮(130，230)分配第二测量装置(255)。
46.根据权利要求40到44中任一项所述的设备(100，200)，其中，
对第一鼓(143，243)分配第二测量装置(255)。
47.根据权利要求40到44中任一项所述的设备(100，200)，其中，
对第二鼓(253)分配第二测量装置(255)。
48.根据权利要求40到47中任一项所述的设备(100，200)，其中，
串行布置第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)和第二测量装置(255)。
49.根据权利要求40到47中任一项所述的设备(100，200)，其中，
并行布置第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)和第二测量装置(255)。
50.根据权利要求29到49中任一项所述的设备(100，200)，其中，
选择性地操作第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)以测量第一力。
51.根据权利要求29到50中任一项所述的设备(100，200)，其中，
第一测量装置(145，245，310，320，330，340，350，360)可在第一测量范围和第二测量范围之间切换。
52.根据权利要求50到51中任一项所述的设备(100，200)，其中，
选择性地操作第二测量装置(255)以测量第二力。
53.根据权利要求40到52中任一项所述的设备(100，200)，其中，
第二测量装置(255)可在第三测量范围和第四测量范围之间切换。
54.根据权利要求29到53中任一项所述的设备(100，200)，其中，
第二力垂直于第一力在车轮(130，230)的旋转平面上起作用。
55.根据权利要求29到54中任一项所述的设备(100，200)，其中，
在以第一数量的转数旋转车轮(130，230)的过程中，在轮胎(132，232)中分布平衡物质，从而除了剩余不平衡之外，平衡车轮(130，230)。
56.根据权利要求55所述的设备(100，200)，其中，
从第二力确定所述剩余不平衡。
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