專利名稱：車輪平衡方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及平衡車輪和輪胎組件的方法及其設備。
技術背景在車輪和輪胎組件的旋轉期間，在該組件中的旋轉不平衡可引起 不希望的振動。因此，當輪胎被安裝在車輪上時，車輪和輪胎組件典 型地要經受平衡操作。平衡操作典型地包括確定適量的修正質量體(corrective mass),該修正質量體,皮安裝在車輪和輪胎組件的適當位置上，以修正旋轉不平衡。現有技術包括車輪平衡器，該平衡器確定適當的修正質量體并且將修正質量體傳送到裝配線工人處。添加在車輪和輪胎組件上的修正質量體典型地是固體金屬的重量，通常包括鉛，其由裝配線工人從存貨中手動選出并且機械地或者 粘附地緊固到車輪上。由于不平衡的數量隨著組件的不同而變化，所 以修正質量體的數量也隨著組件的不同而變化，典型地，具有多個不 同質量體的重量存貨被提供給平銜-操作。例如，重量存貨可包括具有 是0.25盎司(ounce)的離散倍數的質量體的重量。出于審美的用途，如果平衡操作包括平衡不同顏色的車輪和輪胎 組件，那么重量存貨也要包括各種顏色的重量，以便操作者可選擇對 應特定車輪顏色的重量。如果平衡操作包括平衡不同直徑的車輪和輪 胎組件，那么重量存貨也要包括各種曲率的重量。因此，在輪胎平衡 操作中的重量存貨就需要大量不同的零件。發明內容一種方法，包括提供特征是旋轉不平衡的車輪和輪胎組件，并且 將流體施加到車輪和輪胎組件上由此來修正旋轉不平衡。該方法對現有技術加以改進，這是因為流體可以任何數量被施加到車輪和輪胎組 件上，由此排除了對具有各種質量體的重量的存貨的需要。該方法還 提供了比起現有技術更精確的車輪和輪胎平衡，這是因為施加到車輪 和輪胎上的流體數量可基本上確切地是修正質量體，而不僅僅是存貨 中固體重量(或者固體重量的組合)的質量體，該質量體大多是接近大 約的修正質量體。比起在將輪胎安裝到車輪上之前就將流體僅僅施加 到車輪上并且隨后平衡因此產生的車輪和輪胎組件，將流體施加到車 輪和輪胎組件上減少了所需的用于平衡車輪和輪胎組件的步驟的個 數，并且還可減少添加到車輪上的修正重量的總數量。將流體施加到車輪和輪胎組件使得平衡操作自動化成為可能。因 此，還提供了一種方法，其包括確定質量體的數量以及在車輪和輪胎 組件上的位置，在該位置上放置該數量的質量體以修正旋轉不平衡， 并且命令設備從至少一個噴嘴處分配具有該質量體的適量流體。所提 供的方法排除了從存貨中找到和取回重量，并且手動將重量施加到車 輪和輪胎組件上的手動步驟，由此改進了生產率。提供了 一種用于裝配和平衡車輪和輪胎組件的對應系統。該系統 包括構造成將輪胎安裝到車輪上的輪胎安裝站，由此來產生特征是旋 轉不平ff的車輪和輪胎組件。該系統還包括平衡測試設備和構造成將 車輪和輪胎組件從輪胎安裝站處傳送到平衡測試設備的傳送機系統。 平衡修正設備構造成選擇性地分配流體。控制器被可操作地連接到平 衡測試設備上，并且構造成確定質量體的數量以及在車輪和輪胎組件 上的至少一個位置，在該位置處放置該數量的質量體，以修正旋轉不 平衡。控制器還構造成命令平衡修正設備分配具有一定數量質量體的 適量流體。當結合著附圖時，從下面用于實施本發明的最佳才莫式的詳細描述 中，本發明上面的特征和優點以及其它的特征和優點將是易于顯而易 見的。


圖1是車輪和輪胎組件的示意性側視圖；圖2是圖1的車輪和輪胎組件的示意性截面圖； 圖3是平衡設備的示意性側視圖； 圖4是用于平衡車輪和輪胎組件的方法的流程圖；和 圖5是車輪和輪胎組件系統的示意圖。
具體實施方式
參考圖1和圖2，示意性描繪了車輪和輪胎組件10。車輪和輪胎 組件10包括車輛車輪12。車輪12包括輪緣14和輪轂18。如纟皮本領 域中那些技術人員理解的那樣，輪轂18和輪緣14被相互連接，比如 通過多個輪輻22A-22E。在描繪的實施例中，如被本領域中那些技術 人員理解的那樣，車輪12界定在車輪的旋轉軸線A處的中心孔26， 和多個均勻間隔的孔洞(lug hole)30A-30E，用于將車輪12連到車輛(圖 未示)上。孑L洞30A-30E被排列在圓周上，該圓周在旋轉的軸線上具 有它的中心。車輪和輪胎組件10包括被安裝在車輪12上的輪胎40。 輪胎40的巻邊52抵著在內側和外側輪緣凸緣56之間的輪緣14被裝 入，使得輪胎40包圍著車輪12的輪緣14。在被安裝到車輪12上之 后輪胎40被充氣。車輪和輪胎組件10的特征是旋轉不平衡。在要求 保護的發明的范圍中，應該注意的是旋轉不平衡可包括靜態不平衡或 動態不平4軒。參考圖3，示意性描繪了平衡設備64。平衡設備包括平衡測試設 備68。在描繪的實施例中，平衡測試設備68包括電動馬達70,該馬 達^f皮可操作地連接到并且構造成選擇性地旋轉心軸或軸72。如在圖3 中圖示的，車輪和輪胎組件10基本上被剛性安裝到軸72的端部上， 以用于隨其旋轉。軸72可包括輪轂74以穩定輪胎和車輪組件10。因 此，在平衡測試設備68的操作期間，車輪和輪胎組件10通過馬達70 經由軸72繞著它的軸線A旋轉。當車輪和輪胎組件10^皮旋轉時，旋轉不平衡產生了各種結果，比如振動和力，其被傳送到軸72。在描繪的實施例中，平衡測試設備68包括各種傳感器或變換器 76，其測量軸72的角速度(和因此的車輪和輪胎組件10的角速度)、 軸72的旋轉位置(和因此的車輪和輪胎組件10的旋轉位置)以及從車 輪和輪胎組件10處傳送到軸72的振動和力。傳感器76將傳感器信 號80傳送到控制器84。傳感器信號80表示軸72的角速度、軸72的 旋轉位置以及由旋轉不平衡引起的振動和力。"控制器"可包括一個 或多個一起協作的控制器。盡管在要求保護的發明的范圍中可使用任 何控制器構造，但是控制器84優選地是數字控制器。應該注意的是，所描繪的平tf測試設備68是動態平衡器；然而， 在要求保護的發明的范圍中，平衡測試設備68可是靜態平衡器。平衡設備64還包括平衡修正設備88,其構造成將修正質量體施 加到車輪和輪胎組件IO上來修正旋轉不平衡。在本發明的上下文中， 當旋轉不平^i皮減少到零或者達到可接受的不平衡的預定范圍中時， 旋轉不平衡就-波修正了。平衡修正設備88包括經由界定了流體通道 104的導管100與儲器96流體連通的噴嘴92，例如，該儲器可是桶。儲器96包含流體108，在要求保護的發明的上下文中，"流體" 包括趨向或者能夠流動的任何材料，包括半流體。在示范性實施例中， 流體108包括具有散布在其中的固體顆粒116的液體粘合劑112以增 加流體108的密度，優選地使得流體108具有和鉛相同的或者較高的 比重。固體顆粒116優選地包括粉狀金屬，比如鉛、鴒、鉿、鋨等等。泵120構造成加壓流體108，以便流體108從儲器96處經由通道 104流到噴嘴92。控制器84被可操作地連接到泵120上，以控制它 的操作。流量計124構造成測量穿過通道104的流體108的質量或體 積流率，和因此的到噴嘴92的流體108的質量或體積流率，以及將 表示流率的傳感器信號126傳送到控制器84。鄰近噴嘴92的閥128 選擇性地引起噴嘴92中的可變節流，以調節從噴嘴92處分配的流體 108的流量。控制器84 ^^皮可操作地連接到閥128上，以控制它的操作。在描繪的實施例中，至少一個促動器，比如噴嘴92被可操作地連接到其上的機械臂132,是由控制器84控制的以相對于車輪和輪胎 組件10改變噴嘴92的位置。圖4是描繪平衡圖1和圖2的車輪和輪胎組件10的方法的流程 圖，并且表示了用于控制器84的示范性控制邏輯。參考圖3和圖4， 該方法包括確定質量體的數量以及在車輪和輪胎組件10上的一個或 多個位置，在該位置處放置該數量的質量體，以修正旋轉不平衡(步驟 136)。在描繪的實施例中，通過引起馬達70經由軸72繞著它的軸線 A旋轉車輪和輪胎組件10由此來產生旋轉不平衡的結果，控制器84 可執行步驟136。傳感器76將表示旋轉不平衡結果的信號80傳送到 控制器84。如被本領域中那些技術人員理解的那樣，控制器84 ^皮編程以根 據預定的算法來處理傳感器信號80，并且由此確定修正質量體的數量 以及在車輪和輪胎組件10上的一個或多個位置，在該位置處放置該 數量的修正質量體，以修正旋轉不平衡。除了傳感器信號80以外， 控制器84還可使用其它數據來確定質量體的數量以及在車輪和輪胎 組件10上的位置，比如車輪的直徑，其可通過其它傳感器(圖未示) 或由操作者的手動輸入^^皮測量。例如，控制器84在步驟136處可確定要被放置在鄰近輪緣14處 的質量體的數量，以修正旋轉不平衡，該輪緣在輪輻22C和輪輻 22D(在圖1中圖示的)之間。要^i丈置在輪輻22C和輪輻22D之間的 質量體的數量可一皮施加在輪輻22C和輪輻22D之間的一個或多個不相 鄰的位置處，比如位置137A(在圖1和圖2中圖示的)和位置 137B,137C(在圖2中圖示的)。位置137A是在外側輪緣凸緣56的表 面上的區域。位置137B是在內側輪緣凸緣56的表面上的區域。位置 137C和位置137D是在輪緣14的徑向內表面上。位置137B、位置137C 和位置137D是有利的，這是因為當車輪和輪胎組件IO被連到車輛(圖 未示)上時，它們通常是看不見的。該方法還可包括命令促動器(步驟140)相對于車輪和輪胎組件10定位噴嘴92，使得從噴嘴92處分配的流體在步驟136處確定的位置 處流到車輪和輪胎組件10上。在描繪的實施例中，控制器84將信號 142傳送到機械臂132，由此命令機械臂132相對于車輪和輪胎組件 10定位噴嘴92,使得從噴嘴92處分配的流體在步驟136處確定的位 置處流到車輪和輪胎組件10上。因此，例如，如果在步驟136處確定的在輪胎和車輪組件上的一 個或多個位置包括位置137A,那么然后在步驟140處控制器84將命 令機械臂132將噴嘴移動到在92A處圖示的位置上，以便從噴嘴處的 流體108在位置137A處流到車輪和輪胎組件上。如果在步驟136處 確定的在輪胎和車輪組件上的一個或多個位置包括位置137B，那么然 后在步驟140處控制器84將命令機械臂132將噴嘴移動到在92B處 圖示的位置上，以便從噴嘴處的流體108在位置137B處流到車輪和 輪胎組件上。相似地，如果在步驟136處確定的在輪胎和車輪組件上 的一個或多個位置包括位置137C,那么然后在步驟140處控制器84 將命令機械臂132將噴嘴移動到在92C處圖示的位置上，以便從噴嘴 處的流體108在位置137C處流到車輪和輪胎組件上。如果在步驟136 處確定的在輪胎和車輪組件上的一個或多個位置包括位置137D，那 么然后在步驟140處控制器84將命令機械臂132將噴嘴移動到在92D 處圖示的位置上，以便從噴嘴處的流體108在位置137D處流到車輪 和輪胎組件上。還應該注意的是，在要求保護的發明的范圍中，相對于或者關于 車輪和輪胎組件10命令促動器定位噴嘴92可包括相對于噴嘴92移 動車輪和輪胎組件10。因此，例如，步驟140可包括命令馬達70旋 轉車輪和輪胎組件io，以便質量體將^f皮添加的位置靠近機械臂132。 在平衡修正設備的備選實施例(圖未示)中，并且在要求保護的發明的 范圍中，與泵流體連通的一個或多個噴嘴可是靜止的。例如， 一個或 多個噴嘴可一皮固定在92A,92B,92C，92D指示的任何噴嘴位置中。在這個實施例中，例如，相對于車輪和輪胎組件10被應用來定位噴嘴的促動器可是馬達70，其在步驟140處由控制器84來命令，以旋轉車 輪和輪胎組件IO，以便相對于噴嘴來定位它，使得從噴嘴處的流體在 步驟136處確定的位置處流到車輪和輪胎組件10上。該方法還可包括相對于車輪和輪胎組件10定位噴嘴92(步驟 144)，使得從噴嘴92處的流體在步驟136處確定的位置處流到車輪和 輪胎組件10上。在描繪的實施例中，當在步驟140處由控制器84來 命令時，機械臂132定位噴嘴92。應該注意的是，在圖3中機械臂 132是被示意性描繪的；如被本領域中那些技術人員理解的那樣，相 對于車輪和輪胎組件10如所希望的來定位噴嘴92機械臂的尺寸是必 需的。在其中噴嘴是靜止的備選實施例中，通過響應在步驟140處由 控制器84傳送的命令來旋轉車輪和輪胎組件10,馬達70在步驟144 處相對于車輪和輪胎組件io定位噴嘴。該方法進一步包括命令設備88從噴嘴92處分配一定數量的流體 108(步驟148)，該流體具有在步驟136處確定的數量的質量體。在描 繪的實施例中，通過控制泵120和閥128，控制器84可命令設備88 從噴嘴92處分配一定數量的流體108，該流體具有在步驟136處確定 的數量的質量體。流量計124提供反饋到控制器84，以便控制器84 可確定從噴嘴92處已分配了多少流體，和因此什么時候閉合閥128， 以及任選地停止泵120。該方法可進一步包括在步驟136處所確定的位置上將流體施加到 車輪和輪胎組件10上(步驟152)。在描繪的實施例中，泵120從儲器 96將流體108傳送到噴嘴92。閥128響應在步驟148處由控制器84 傳送的命令，以足夠地開啟并且開啟足夠的時間段來允許流體108從 噴嘴92處流到車輪和輪胎組件10上。優選地，當流體從噴嘴92處 流到車輪和輪胎組件10上時，噴嘴92相對于車輪和輪胎組件10移 動，或者反之亦然，以便流體108凈皮分布在步驟136處所確定的位置 上以在每一個位置處形成巻邊，比如在圖2中圖示的在各自的位置137A,137B,137C,137D上的巻邊154A,154B,154C和154D。如果流體108的粘合劑112為了凝固而需要固化時，那么然后該 方法可包括在步驟156處固化流體108。加熱裝置160 — 皮安裝在鄰近 噴嘴92的機械臂132上，以在流體被施加到車輪和輪胎組件上之后 將熱量引導到流體108來固化流體108。本領域中的那些技術人員將 認可的是，取決于所應用的粘合劑的成分和特性固化技術是可改變 的。因此，在要求保護的發明的范圍中，多種方法可^皮使用來固化粘 合劑，比如將粘合劑暴露在具有激光的紫外線燈下，使用固化劑等等。應該注意的是，盡管圖4的方法是關于控制器84而^皮描述的， 但是在要求保護的發明的范圍中，該方法或者它的任何步驟都可被手 動執行。還應該注意的是，在要求保護的發明的范圍中，可應用其它 的流體和其它的平l^修正設備來施加流體。例如，在要求保護的發明 的范圍中，軟焊料可被施加到車輪和輪胎組件10上，以修正旋轉不 平衡。參考圖5,其中相似的標號代表圖1-圖4中相似的部件，用于車 輪和輪胎組件大量生產的車輪和輪胎組件系統162被示意性地描繪 了。該系統162包括包含多個車輪的車輪存貨164。該系統162還包 括包含多個輪胎的輪胎存貨168。輪胎安裝站172構造成接收從存貨 164,168處的輪胎和車輪，并且將輪胎安裝在車輪上。本領域的那些 技術人員將認可和理解自動輪胎安裝站的操作。在美國專利第 4,621,671號中描述了示范性輪胎安裝站和機器，該專利在1986年11 月11日授權給Kane等人。系統162還包括平衡設備64,其包括平衡測試設備68和平衡修 正設備88。傳送才幾系統180包括多個傳送才幾184A,184B,184C。傳送 機184A從車輪存貨164處將車輪傳送到輪胎安裝站172,傳送機184B 從輪胎存貨168處將輪胎傳送到輪胎安裝站172，而傳送機184C從輪 胎安裝站172處將車輪和輪胎組件傳送到平衡設備64。在要求保護的 發明的范圍中，構造成從輪胎安裝站處將車輪和輪胎組件傳送到平衡測試設備的傳送機系統可包括多個傳送機，并且可將車輪和輪胎組件 直接地或者不直接地從輪胎安裝站處傳送到平4紆設備。例如，在要求 保護的發明的范圍中，構造成從輪胎安裝站處將車輪和輪胎組件傳送 到平衡設備的傳送機系統可包括從輪胎安裝站處將車輪和輪胎組件 傳送到輪胎充氣站(圖未示)的第一傳送機，和從充氣站處將車輪和輪 胎組件傳送到平衡設備64的笫二傳送機。盡管用于實現本發明的最佳模式已經被詳細描述了 ，但是在所附 權利要求的范圍中那些熟悉本發明所涉及領域的技術人員將認可各 種用于實施本發明的備選設計和實施例。
權利要求
1.一種方法，包括提供特征是旋轉不平衡的車輪和輪胎組件；和將流體施加到所述車輪和輪胎組件上，由此來修正所述旋轉不平衡。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體包括液體 和散布在所述液體中的固體顆粒。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述固體顆粒是金屬。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體是粘合劑； 并且所述方法進一步包括固化所述粘合劑。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包 括將輪胎安裝到車輪上，由此來產生所述車輪和輪胎組件。
6. —種對特征是旋轉不平^"的車輪和輪胎組件進行平^^的方法， 所述方法包括確定質量體的數量以及在所述車輪和輪胎組件上的至少一個位 置，在所述位置處^:置所述數量的質量體，以便修正所述旋轉不平衡；和命令具有至少一個噴嘴的設備從所述至少一個噴嘴分配具有所 述數量的質量體的適量流體。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包 括在所述命令具有至少一個噴嘴的設備從所述至少一個噴嘴分配具 有所述數量的質量體的適量流體之后，從所述至少一個噴嘴分配出所 述流體，使得所述流體流到所述車輪和輪胎組件上。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包 括命令所述設備相對于所述車輪和輪胎組件定位所迷至少 一個噴嘴， 使得所述流體在所述車輪和輪胎組件上的所述至少一個位置處流到所述車輪和輪胎組件上。
9. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述流體包括粘合劑；并且所述方法進一步包括固化所述粘合劑。
10. —種用于裝配車輪和輪胎的系統，包括輪胎安裝站，構造成將所述輪胎安裝到所述車輪上，由此來產生 特征是旋轉不平^f軒的車輪和輪胎組件； 平4釺測試設備；傳送機系統，構造成從所述輪胎安裝站處將所述車輪和輪胎組件 傳送給所述平衡測試設備；平4軒修正設備，構造成選擇性地分配流體；和至少一個控制器，可操作地連接到所述平衡測試設備上，構造成 確定質量體的數量以及在所述車輪和輪胎組件上的至少一個位置，在 所述位置處放置所述數量的質量體以修正所述旋轉不平衡，并且構造 成命令所述平衡修正設備來分配具有所述數量的質量體的適量流體。
11. 根據權利要求IO所述的系統，其特征在于，所述平^f軒測試設 備包括構造成選擇性地旋轉所述車輪和輪胎組件，以便產生由所述旋 轉不平衡所引起的結果的馬達；和至少一個構造成監測所述結果和傳送表示所述結果的信號的傳 感器；所述至少 一個控制器被可操作地連接到所述至少 一個傳感器上， 以便接收所述信號。
12. 根據權利要求IO所述的系統，其特征在于，所述平4紆修正設 備包括至少一個構造成分配所述流體的噴嘴，和至少一個與所述至少 一個噴嘴流體連通的泵，以便將所述流體傳送給所述至少一個噴嘴。
13. 根據權利要求12所述的系統，其特征在于，所述設備進一步 包括至少一個構造成選擇性地相對于所述車輪和輪胎組件改變所述至少一個噴嘴的相對位置的促動器；并且所述控制器被可操作地連接 到所述至少一個促動器上，并且構造成命令所述至少 一個促動器相對于所述車輪和輪胎組件改變所述至少 一個噴嘴的相對位置，使得從所 述至少一個噴嘴分配的流體在所述車輪和輪胎組件上的所述至少一 個位置處流到所述車輪和輪胎組件上。
14. 根據權利要求13所述的系統，其特征在于，所述至少一個促動器包括所述噴嘴被可操作地連接到其上的自動機械。
15. 根據權利要求12所述的系統，其特征在于，所述平衡修正設 備進一步包括流量計，所述流量計構造成監測由所述泵傳送到所述至 少 一個噴嘴的流體數量，并且將表示它的流量計信號傳送給所述至少 一個控制器。
16. 根據權利要求12所述的系統，其特征在于，所述設備進一步 包括閥，所述閥構造成選擇性地調節從所述至少一個噴嘴的流體流 量；所述至少一個控制器被可操作地連接到所述閥上，以便選擇性地 控制所述閥。
全文摘要
本發明公開一種車輪平衡方法和設備。其中用于平衡車輪和輪胎組件的方法包括提供特征是旋轉不平衡的車輪和輪胎組件，并且將流體施加到車輪和輪胎組件上，由此來修正旋轉不平衡。使用液體來修正旋轉不平衡便于平衡操作的自動化。因此，提供了另一種方法，其包括確定待被施加到車輪和輪胎組件上以修正旋轉不平衡的質量體的數量，并且命令設備分配具有該數量的且待從噴嘴處被分配的質量體的適量流體。還提供了一種相應的設備。
文檔編號G01M1/30GK101251429SQ20081008059
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月20日 優先權日2007年2月20日
發明者G·P·埃梅里希, J·L·雅布翁斯基 申請人:通用汽車環球科技運作公司