CN103528758B - 轮胎平衡测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮胎平衡测定装置，即使每次向轮胎供给空气锁定轴（嵌合轴）都向不规则的方向以嵌合公差的量倾斜，也能够使该倾斜导致的对测定值的影响极小。本发明的轮胎平衡测定装置具备：传感器，测量锁定轴的倾斜；以及计算装置，从向轮胎供给气体后的传感器的输出值计算轮胎的动平衡变化量，并使用算出的该动平衡变化量修正轮胎的动平衡测量结果。

Description

轮胎平衡测定装置

技术领域

本发明涉及一种测定轮胎的动平衡的轮胎平衡测定装置。

背景技术

作为测定轮胎的动平衡（动态平衡）的装置，是在上下配置的两个轮辋之间夹入轮胎并使其旋转的结构的装置。在该结构的装置中，在测定动平衡时，为了使上部轮辋不会因供给至轮胎内的空气的压力而脱离，在轮胎的拆装时上部轮辋需要从下部轮辋完全离开。因此，在该轮胎平衡测定装置中，安装了上部轮辋的锁定轴向形成于安装了下部轮辋的主轴的嵌合孔中以既定的深度插入，并与该主轴卡合而固定（例如，参照日本专利第3904319号）。

在这样的装置中，为了能顺利地进行锁定轴向主轴的插入/锁定轴从主轴的拔出，在锁定轴和主轴的嵌合孔之间设置有既定的嵌合公差。在动平衡测定时，若向轮胎内供给空气而使其膨胀，则锁定轴相对于主轴的嵌合孔以嵌合公差的量倾斜，其结果，上部轮辋相对于下部轮辋倾斜。在该装置中，由于产生该倾斜，存在动平衡测定值产生误差的问题。此外，由于每次向轮胎供给空气都向完全不规则的方向产生该倾斜，因此难以对应于倾斜方向修正测定值。

对于此，在日本专利第3133465号中记载的轮胎平衡测定装置中，在嵌合轴（锁定轴）的外周面突出设置有三处以上的抵接部位。并记载了根据该构造，能够限制嵌合轴相对于嵌合孔的倾斜方向，由此能够修正测定值。

但是，即使根据日本专利第3133465号中记载的构造，也不能充分限制由嵌合轴和嵌合孔之间的嵌合公差引起而产生的上部轮辋的不规则的倾斜。例如，在该轮胎平衡测定装置中，在嵌合轴的外周面设置有三处抵接部位。在这种情况下，嵌合轴的倾斜方向是相邻的抵接部位之间的向中央的方向，即存在共三个方向。向轮胎内供给空气时，不向轮胎内供给空气就不能确定嵌合轴向这三个方向中的哪一个方向倾斜。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种轮胎平衡测定装置，即使每次向轮胎供给空气嵌合轴（锁定轴）向不规则的方向以嵌合公差的量倾斜，也能够令该倾斜对测定值的影响极小。

本发明是测定轮胎的动平衡的轮胎平衡测定装置，具备：轮辋旋转支承轴，经由轴承铅直且旋转自如地支承在壳体上；下部轮辋，安装于上述轮辋旋转支承轴；锁定轴，插入上述轮辋旋转支承轴的嵌合孔中；上部轮辋，安装于上述锁定轴，并配置在上述下部轮辋的上方；锁定部件，使上述锁定轴相对于上述轮辋旋转支承轴以任意高度卡合并固定；至少两个传感器，测量上述锁定轴的倾斜；以及修正计算装置，从向轮胎供给气体后的上述传感器的输出值计算轮胎的动平衡变化量，并使用计算出的该动平衡变化量修正轮胎的动平衡测量结果。

根据本发明，借助上述至少两个传感器及修正计算装置，即使每次向轮胎供给空气锁定轴都向不规则的方向以嵌合公差的量倾斜，也能够通过修正使该倾斜对测定值的影响极小。由此，能够比以往精度优良地测定轮胎的动平衡。

在上述结构的轮胎平衡测定装置中，上述修正计算装置也可以从上述输出值计算出自成为上述锁定轴的基准的倾斜的上述锁定轴的倾斜变化量、及自成为上述锁定轴的基准的倾斜的安装了上述上部轮辋的上述锁定轴的重心位置的偏心变化量，并使用这些计算结果来计算上述动平衡变化量。

在上述结构的轮胎平衡测定装置中，上述传感器可以至少包括检测上述上部轮辋的半径方向的位置的第1传感器、及设置在上述第1传感器的上方并检测上述上部轮辋的半径方向的位置的第2传感器。

在上述结构的轮胎平衡测定装置中，上述传感器可以至少包括检测上述上部轮辋的半径方向的位置的第1传感器、检测上述上部轮辋的轴方向的位置的第2传感器、及设置在上述锁定轴的上述第2传感器所在一侧的相反侧并检测上述上部轮辋的轴方向的位置的第3传感器。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的轮胎平衡测定装置的主视图。

图2是图1的A箭头方向视图。

图3是图1所示的轮胎平衡测定装置的上半部分的剖面图。

图4是本发明的第2实施方式的轮胎平衡测定装置的主视图。

图5是图4的B箭头方向视图。

具体实施方式

以下参照附图说明用于实施本发明的方式。

（第1实施方式）

（轮胎平衡测定装置的结构）

图1~3是示出第1实施方式的图。轮胎平衡测定装置1构成为，在环状的下部轮辋4和环状的上部轮辋5之间夹入并保持轮胎，向轮胎内供给空气而使其膨胀，之后使轮胎绕铅直轴旋转。

轮胎平衡测定装置1具备：在上端部安装有下部轮辋4的主轴2、及在上端部安装有上部轮辋5的锁定轴3。主轴2及锁定轴3分别相当于本发明中的轮辋旋转支承轴及锁定轴。通过将上端部安装了上部轮辋5的锁定轴3插入到主轴2的嵌合孔12a中，能够在下部轮辋4和上部轮辋5之间夹入并保持轮胎。

在将锁定轴3插入主轴2的嵌合孔12a中之后，经由多个锁定件9将主轴2和锁定轴3卡合固定，从而在下部轮辋4和上部轮辋5之间夹入轮胎，并保持（夹持）。锁定件9相当于本发明中的锁定部件。

（主轴）

主轴2是将筒状的下部主轴11和中空的上部主轴12同轴地结合并固定而成的。从下依次配置下部主轴11、上部主轴12。

<下部主轴>

下部主轴11由主轴箱19经由轴承（未图示）铅直且旋转自如地支承。主轴箱19相当于本发明中的壳体。下部主轴11借助驱动马达（未图示）而旋转。上述轴承设置在下部主轴11和主轴箱19之间。在该下部主轴11的中心部形成有用于向轮胎供给空气的气体通路11a，在气体通路11a的外侧的下部主轴11内形成有用于向气压缸17供给空气的气体通路11b。

在下部主轴11的下端部设置有旋转接头18。空气经由该旋转接头18而供给/排出。另外，空气的供给/排出并不限定于经由旋转接头18。并且，也可以将空气之外的气体供给至轮胎中，气压缸17也可以借助空气之外的气体驱动。

<上部主轴>

在上部主轴12的中心开设有用于插入锁定轴3的嵌合孔12a。在上部主轴12的轴方向的中途部保持有锁定件9。

（锁定轴）

锁定轴3是经由锁定件9与上部主轴12卡合并固定的部件。在锁定轴3上，在其外周面形成有具有多级的槽的锁定部3b，以便能够调整下部轮辋4和上部轮辋5的间隔（轮胎的宽度）。下部轮辋4和上部轮辋5的间隔能够以槽的间距单位调整为任意间隔。并且，在锁定轴3的中心部形成有用于向轮胎供给空气的气体通路3a。

（锁定件）

锁定件9是使锁定轴3相对于主轴2以任意高度（以锁定部3b的槽的间距单位）卡合并固定的部件。锁定件9能够沿主轴2的径方向进退，并在主轴2的铅直方向及旋转方向上相对于该主轴2固定。

锁定件9借助具有液压缸（本实施方式中是气压缸17）、连结部件16、导向件15、及螺旋弹簧14的锁定件驱动机构，在主轴2的径方向上进退。

（传感器）

本实施方式的轮胎平衡测定装置1具备用于测量锁定轴3的倾斜的第1传感器6及第2传感器7、和用于修正轮胎的动平衡测量结果的计算装置8（修正计算装置）。传感6、7例如是激光传感器（后述的第2实施方式中的传感器也相同）。此外，用于测定轮胎的动平衡的计量仪器未图示。在以下的说明中，使用激光传感器进行说明。

第1传感器6是用于检测上部轮辋5的半径方向的位置（变位）的传感器，设置在上部轮辋5的附近。在此，对应于轮胎的宽度来决定上部轮辋5的铅直方向位置。并且，安装有上部轮辋5的锁定轴3借助锁定件9相对于主轴2被卡合并固定。例如，在此时的上部轮辋5的位置附近设置第1传感器6。

此外，第1传感器6设置在上部轮辋5的附近详细而言是指第1传感器6的传感器头（收容发光元件及光接收元件的部分）设置在上部轮辋5的附近（在以下的说明中，言及传感器的位置/传感器彼此间的距离等的部分全部是同样的）。

第2传感器7也是用于检测上部轮辋5的半径方向的位置（变位）的传感器。第2传感器7与第1传感器6之间隔开既定间隔地设置在第1传感器6的上方。即，在上部轮辋5的旋转方向中，第2传感器7设置在与第1传感器6大致相同的角度的位置。在本实施方式中，由于将第2传感器7设置在与第1传感器6相同的角度的位置、且与第1传感器6在径方向中相同位置，因此，在图2中，第1传感器6隐藏在第2传感器7下，因此未图示。此外，不需要使第1传感器6和第2传感器7位于完全相同的角度/相同的径方向位置。

（修正计算装置）

来自传感器6、7的输出信号（输出值）在传感器内变换后、或原样地被取入计算装置8（修正计算装置）。计算装置8是从向轮胎的空气供给后的传感器6、7的输出值计算出轮胎的动平衡变化量、并使用计算出的该动平衡变化量来修正轮胎的动平衡测量结果的装置。

（轮胎平衡测定装置的动作）

记载轮胎平衡测定装置1的动作，并说明轮胎的动平衡测量结果的修正。此外，轮胎平衡测定装置1由未图示的控制部控制其动作。

首先，在安装于主轴2的下部轮辋4上载置轮胎。之后，安装了上部轮辋5的锁定轴3一边插入主轴2的嵌合孔12a一边下降，直至由上部轮辋5和下部轮辋4夹持轮胎的既定的高度。

上部轮辋5下降至既定高度后，气压缸17动作。气压缸17经由连结部件16/导向件15使锁定件9向径方向内侧移动，使锁定轴3和主轴2卡合（将锁定轴3对于主轴2固定）。

之后，经由旋转接头18向轮胎中供给空气。若向轮胎供给空气，则轮胎膨胀，锁定轴3向上方稍稍升起。由此，锁定轴3相对于主轴2被完全地固定（锁定）。若向轮胎中供给空气而令轮胎膨胀，则锁定轴3相对于主轴2的嵌合孔12a以嵌合公差的量倾斜（以锁定部3b的嵌合公差的量倾斜）。每次向轮胎供给空气都向完全不规则的方向产生该倾斜。并且，锁定轴3倾斜的量的最大值由锁定部3b的嵌合公差的大小/主轴2的嵌合孔12a和锁定轴3的外径的公差的大小等决定，该倾斜量是各种各样的。

轮胎的气压达到既定的压力后，停止向轮胎的空气供给。接着，轮胎旋转，测定（测量）轮胎的动平衡。

<动平衡测量结果的修正>

在此，在轮胎的气压达到既定的压力而停止向轮胎的空气的供给时，在轮胎旋转前由传感器6、7测定锁定轴3的变位。直接地由传感器6、7测定上部轮辋5的变位（变位后的上部轮辋5的半径方向的位置）。

令设置于上侧的第2传感器7的测定值为（e_c，ψ_c），令设置于下侧的第1传感器6的测定值为（e_d，ψ_d）。“e”为变位振幅，“ψ”为相位角。作为传感器的测定值，是将传感器的输出信号（输出值）在传感器内或计算装置8内变换而得到的值。

如下所述用复数表示传感器6、7的上述测定值。

Z_c=e_c（cosψ_c+isinψ_c）

Z_d=e_d（cosψ_d+isinψ_d）

Z_c：第2传感器7的测定值，Z_d：第1传感器6的测定值。

在此，预先得到成为Z_c、Z_d的基准的数值Z_c0、Z_d0并输入至计算装置8中。成为基准的数值是指例如与锁定轴3相对于铅直配置的主轴2不倾斜（锁定轴3也成为铅直配置）时的被测定轮胎相同的轮胎时的数据（传感器6、7的测定数值）。此外，也不一定以锁定轴3不倾斜时作为基准。即，成为锁定轴3的基准的倾斜不仅仅是相对于铅直方向0°的倾斜。

若令自成为锁定轴3的基准的倾斜的锁定轴3的倾斜变化量为△θ，令第2传感器7和第1传感器6之间的距离为l_c，则以下的关系式成立。将l_c的值预先输入至计算装置8中。在计算装置8内从该关系式计算出△θ。

△θ=（△Z_c-△Z_d）/l_c

△Z_c：第2传感器7的测定值变化量（Z_c-Z_c0）

△Z_d：第1传感器6的测定值变化量（Z_d-Z_d0）。

若令自成为锁定轴3的基准的倾斜的锁定轴3的重心G（重心位置）的偏心变化量为△Z_c，设第1传感器6和重心G之间的距离为l_d，则以下的关系式成立。将l_d的值预先输入至计算装置8中。在计算装置8内从该关系式计算出△Z_c。此外，重心G是安装了上部轮辋5后的锁定轴3的重心，即包含上部轮辋5的锁定轴3的重心（包含了安装于锁定轴3的上部轮辋5等的全部部件时的重心）。

△Z_c=△Z_d-l_d×△θ。

设若轮胎的静平衡变化量为△U_c，轮胎的偶平衡变化量为△U₀，则以下的关系式成立。将m、I的值预先输入至计算装置8中。在计算装置8内从该关系式计算出△U_c、△U₀。

△U_c=m×△Z_c

△U₀=I×△θ

m：安装有上部轮辋5的锁定轴3的质量（包含了安装于锁定轴3的上部轮辋5等全部部件的质量）

I：安装有上部轮辋5的锁定轴3的转动惯量（包含了安装于锁定轴3的上部轮辋5等全部部件的转动惯量）。

若令锁定轴3的重心G和上侧修正面之间的距离为l_a，设锁定轴3的重心G和下侧修正面之间的距离为l_b，则在计算装置8内从以下的关系式分别计算出在上下修正位置的动平衡变化量△U_a、△U_b。将l_a、l_b，的值预先输入至计算装置8中。

△U_a=（△U_c×l_b+I×△θ）/（l_a+l_b）

△U_b=（△U_c×l_a-I×△θ）/（l_a+l_b）。

若测定轮胎的动平衡，则计算装置8使用△U_a、△U_b修正动平衡的测定结果（U_a0、U_b0）。由此，即使每次向轮胎供给空气锁定轴3都向不规则的方向倾斜，也能够使该倾斜对测定值的影响极小。此外，用于求得动平衡变化量△U_a、△U_b的上式，是上侧修正面及下侧修正面在任意的位置都成立的式子。若举例示出上侧修正面及下侧修正面，则例如上部轮辋5的平坦部S1为上侧修正面，下部轮辋4的平坦部S2为下侧修正面（参照图3）。

（作用/效果）

轮胎平衡测定装置1具备用于测量锁定轴3的倾斜的第1传感器6及第2传感器7、及用于修正轮胎的动平衡测量结果的计算装置8（修正计算装置）。作为示例如上说明，通过借助这两个传感器6、7及计算装置8来修正动平衡的测定结果，即使每次向轮胎供给空气锁定轴3都向不规则的方向以嵌合公差的量倾斜，也能够使该倾斜导致的对测定值的影响极小。由此，能够比以往精度优良地测定（计算）轮胎的动平衡。

在此，计算装置8计算出自成为基准的倾斜的锁定轴3的倾斜变化量、及自成为基准的倾斜的安装了上部轮辋5后的锁定轴3的重心位置的偏心变化量，并使用这些计算结果计算动平衡变化量。根据该结构，与上述相同地，即使每次向轮胎供给空气锁定轴3都向不规则的方向以嵌合公差的量倾斜，也能够通过修正使该倾斜导致的对测定值的影响极小。

并且，在本实施方式中，用传感器6、7检测上部轮辋5的位置，使用该检测结果计算锁定轴3的倾斜变化量。在锁定轴3倾斜时，上部轮辋5的变位量比锁定轴3的变位量大。由此，从上部轮辋5的变位量来计算锁定轴3的倾斜变化量而更使精度提高。其结果，能够更加精度优良地测定（计算）轮胎的动平衡（在后述的第2实施方式中也同样）。

（第2实施方式）

图4、5是示出第2实施方式的图。与第1实施方式不同之处在于传感器的数目/配置，其他结构与第1实施方式相同。对与第1实施方式相同的结构设备标注了相同的符号。

本实施方式的轮胎平衡测定装置102具备三个传感器6、10、13。

第1传感器6与第1实施方式的传感器相同地配置。即，第1传感器6是用于检测上部轮辋5的半径方向的位置（变位）的传感器，设置在上部轮辋5的附近。

第2传感器10是用于检测上部轮辋5的轴方向的位置（变位）的传感器。第2传感器10在上部轮辋5的旋转方向中设置在与第1传感器6大致同一角度。在本实施方式中，在上部轮辋5的缘部上方，在与第1传感器6相同角度处设置有第2传感器10（参照图5）。此外，不需要使第1传感器6和第2传感器10在上部轮辋5的旋转方向中在同一角度。

第3传感器13与第2传感器10相同地，是用于检测上部轮辋5的轴方向的位置（变位）的传感器。第3传感器13设置在锁定轴3的第2传感器10所在一侧的相反侧。在本实施方式中，第2传感器10和第3传感器13设置在以锁定轴3的轴为中心的对称位置上。

<动平衡测量结果的修正>

令第1传感器6、第2传感器10、第3传感器13的测定值分别为（e_b、ψ_b）、（e_c、ψ_c）、（e_d、ψ_d）。

若以复数表示第1传感器6~第3传感器13的测定值，则如下述所示。

Z_b=e_b（cosψ_b+isinψ_b）

Z_c=e_c（cosψ_c+isinψ_c）

Z_d=e_d（cosψ_d+isinψ_d）

Z_b：第1传感器6的测定值，Z_c：第2传感器10的测定值，Z_d：第3传感器13的测定值。

若令自锁定轴3的成为基准的倾斜的锁定轴3的倾斜变化量为△θ，令第2传感器10和第3传感器13之间的距离为l_c，则以下的关系式成立。将l_c、Z_c0、Z_d0的值预先输入至计算装置8中。在计算装置8内从该关系式计算出△θ。

△θ=（△Z_c-△Z_d）/l_c

△Z_c：第2传感器10的测定值变化量（Z_c-Z_c0）

△Z_d：第3传感器13的测定值变化量（Z_d-Z_d0）

Z_c0：成为第2传感器10的基准的上部轮辋5的位置测定数据

Z_d0：成为第3传感器13的基准的上部轮辋5的位置测定数据。

若令自成为锁定轴3的基准的倾斜的锁定轴3的重心G（重心位置）的偏心变化量为△Z_c，令第1传感器6和重心G之间的距离为l_b，则以下的关系式成立。将l_b、Z_b0的值预先输入至计算装置8中。在计算装置8内从该关系式计算出△Z_c。

△Z_c=△Z_b-l_b×△θ

△Z_b：第1传感器6的测定值变化量（Z_b-Z_b0）

Z_b0：成为第1传感器6的基准的上部轮辋5的位置测定数据。

以下的计算与第1实施方式的计算相同，因此省略了其记载。若测定轮胎的动平衡，则与第1实施方式时相同地，借助计算装置8，使用动平衡变化量△U_a、△U_b修正动平衡的测定结果（U_a0、U_b0）。

（作用效果）

在此，有时在空间上能够沿着锁定轴3的轴方向（在锁定轴3的侧方）配置的传感器仅为一个。并且，有时虽然在锁定轴3的侧方能够设法配置两个传感器但不能充分确保这些传感器之间的距离（l_c）。若不能充分确保l_c，则轮胎的动平衡变化量的计算结果受到l_c的值的误差的影响。

在第2实施方式中，沿着锁定轴3的轴方向（在锁定轴3的侧方）配置的传感器是第1传感器6一个即可。因此，根据第2实施方式的轮胎平衡测定装置102，即使能够在锁定轴3的侧方配置的传感器实质上仅为一个，也没有任何问题，能够精度良好地测定（计算）轮胎的动平衡。

以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述的实施方式，只要在权利要求书所记载的范围中，能够进行各种变更而实施。

Claims (4)

1.一种轮胎平衡测定装置，具备：

轮辋旋转支承轴，经由轴承铅直且旋转自如地被支承于壳体；

下部轮辋，安装于上述轮辋旋转支承轴；

锁定轴，被插入于上述轮辋旋转支承轴的嵌合孔；

上部轮辋，安装于上述锁定轴，配置在上述下部轮辋的上方；

锁定部件，使上述锁定轴相对于上述轮辋旋转支承轴以任意的高度卡合并固定，

其特征在于，

还具备：

至少两个传感器，测量上述锁定轴的倾斜；

修正计算装置，从向轮胎供给气体后的上述传感器的输出值计算轮胎的动平衡变化量，并使用计算出的该动平衡变化量修正轮胎的动平衡测量结果。

2.如权利要求1所述的轮胎平衡测定装置，其特征在于，

以成为上述锁定轴的基准的倾斜作为上述锁定轴倾斜基准值，

上述修正计算装置从上述输出值计算出自上述锁定轴倾斜基准值的上述锁定轴的倾斜变化量、及自上述锁定轴倾斜基准值的安装了上述上部轮辋的上述锁定轴的重心位置的偏心变化量，使用这些计算结果来计算上述动平衡变化量。

3.如权利要求1所述的轮胎平衡测定装置，其特征在于，

上述传感器至少包括：

检测上部轮辋的半径方向的位置的第1传感器、

设置在上述第1传感器的上方并检测上述上部轮辋的半径方向的位置的第2传感器。

4.如权利要求1所述的轮胎平衡测定装置，其特征在于，

上述传感器至少包括：

检测上述上部轮辋的半径方向的位置的第1传感器、

检测上述上部轮辋的轴方向的位置的第2传感器、

设置在上述锁定轴的上述第2传感器所在一侧的相反侧并检测上述上部轮辋的轴方向的位置的第3传感器。