Способ, устройство и система для анализа колеса транспортного средства
Способ анализа колеса транспортного средства включает шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество. Способ включает вращение колеса транспортного средства с заранее определенным количеством оборотов за некоторый период времени. При этом поверхность протектора шины в первой области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану, и измерительным устройством измеряется первое ускорение в первой области контакта. Вращение другого колеса транспортного средства, включающего другую шину заранее определенной конфигурации, с заранее определенным количеством оборотов за другой период времени. При этом другое колесо транспортного средства сбалансировано традиционным способом и имеет другой остаточный дисбаланс, а поверхность другого протектора другой шины во второй области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану, и измерительным устройством измеряется второе ускорение во второй области контакта, и определение колеса транспортного средства как сбалансированного, если первое ускорение меньше или равно второму ускорению. Раскрыто также устройство и система для анализа колеса транспортного средства, включающего шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, в соответствии со способом изобретения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Описанные здесь варианты осуществления изобретения, в общем, относятся к анализу колеса транспортного средства и, более конкретно, к способу, устройству и системе для анализа колеса транспортного средства, включающего пневматическую шину и вязкое балансировочное вещество.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В заявке на патент ЕР 0281252 и соответствующем патенте US 4867792 раскрыта тиксотропная композиция для балансировки шин, обладающая значением напряжения течения 30-260 Па, которая пригодна для балансировки шин, поскольку способна течь под действием вибраций, вызываемых прикосновением к дорожному покрытию утяжеленных участков шины. Балансировочная композиция самопроизвольно распределяется в колесе в сборе, которое состоит из шины, смонтированной на ободе и имеющей утяжеленный участок.
В заявке на патент DE 3823926 раскрыты способ и устройство для анализа зависящих от изготовления, расположенных по окружности неравномерностей шины транспортного средства, где заранее определенная неравномерность анализируется путем последовательного монтажа множества шин на измерительном ободе, где в каждом случае точка, содержащая подлежащие анализу неравномерности, находится в одном и том же относительном угловом положении вращения, сохранения величин неравномерностей каждой шины, измеренных вдоль ее окружности, и их сложения. Помимо прочего, способ пригоден для контроля качества автомобильных шин.
В патенте US 5431726 раскрыта гелевая композиция для балансировки шин, имеющая динамический модуль упругости 3000-15000 Па и удельную массу менее 1000 кг/м3 в интервале температур от -20°C до +90°C, которая допускает балансировку шин, благодаря способности течь под действием вибраций, вызванных дисбалансом колеса в сборе.
В публикации международной патентной заявки WO 98/52009 и соответствующем патенте DE 19719886 раскрыт способ балансировки автомобильных колес в сборе, включающих пневматические шины, где способ включает введение в шину вязкой балансировочной композиции, монтаж колеса на вращающемся узле, прижатие во вращающемся узле вращающегося барабана и поверхности протектора колеса друг к другу со статической силой F, где оси вращения барабана и колеса в сборе, в значительной степени, параллельны, и приведение барабана и/или колеса в сборе во вращение в течение периода времени T, где сила F и время T достаточны для распределения балансировочной композиции в шине и, таким образом, для балансировки колеса в сборе. Предпочтительно способ осуществляется на устройстве, которое включает вращающийся узел, на котором можно смонтировать колесо, включающее обод и пневматическую шину, смонтированный вращающийся барабан, ось вращения которого, в значительной степени, параллельна оси вращения колеса в сборе, а оси барабана и/или вращающегося колеса в сборе допускают, их перемещение в направлении одна к другой или наоборот, средства привода для вращения вращающегося колеса в сборе и/или барабана, пружинные средства и средства демпфирования для обеспечения статической силы и демпфирования в направлении между осями вращения, соответственно, барабана и вращающегося колеса в сборе под, в значительной степени, прямыми углами к указанным осям, где пружинные средства и/или средства демпфирования монтируются между осью вращения вращающегося колеса в сборе и основанием и/или между осью вращения барабана и основанием.
В заявке на патент DE 19857646 раскрыт способ балансировки шин путем введения в шины балансировочного вещества, где способ включает размещение в шине вещества с определенными свойствами, формой, геометрией и весом, а также его перемещение в точку дисбаланса путем вращения шины. Способ также может использоваться для балансировки других вращающихся объектов.
В заявке на патент DE 19853691 раскрыт способ введения вещества для балансировки шин в виде гелевых шариков на внутренней окружности. Определены характеристики, форма, вес, геометрия и местоположения осаждения вещества. Внутренняя поверхность шины проявляет определенную форму и геометрию. Может задействоваться одна или несколько бесконечных нитей. Поперечное сечение нити может быть круглым, полукруглым, сплюснутым, треугольным, четырехугольным или многоугольным. Одна или несколько нитей распределяются по всей окружности или ее части. Могут иметь место оба типа распределения. При монтаже на ободе части нитей наносятся напротив клапана. Они наносятся на экваториальную плоскость или в удалении от нее, симметрично или асимметрично. Вещество в заданном количестве впрыскивается через клапан. Используется гель с определенной вязкостью, тиксотропией, долговременной устойчивостью и совместимостью с внутренней поверхностью шины. При необходимости, для приема вещества шина содержит одну или несколько кольцевых бороздок между шариками.
В заявке на патент DE 19916564 раскрыт способ и устройство для распределения грузиков в шинах, где способ и устройство включают нанесение утяжеляющего материала на внутреннюю обшивку шин. Неоднородность шины измеряется перед ее установкой на ободе на традиционном механизме, а измеренные значения вносятся в компьютер, который определяет количество утяжеляющего материала для нанесения и положения для нанесения утяжеляющего материала и компенсации неоднородности, где компьютер соединен с механизмом для нанесения утяжеляющего материала в требуемое место в требуемом количестве.
Вязкое, например, тиксотропное, балансировочное вещество, например композиция, может использоваться для балансировки колеса транспортного средства, включающего шину. Балансировочное вещество может вводиться в шину перед монтажом шины на ободе или через клапан. Для балансировки колеса транспортного средства вещество может распределяться путем приведения в движение транспортного средства, включающего колесо транспортного средства, или путем монтажа колеса транспортного средства на вращающемся узле, прижатия вращающегося барабана к поверхности протектора колеса транспортного средства во вращающемся узле со статической силой, приведения барабана и/или колеса транспортного средства во вращение в течение некоторого периода времени, где сила и время достаточны для распределения балансировочной композиции в шине и, таким образом, для балансировки колеса транспортного средства.
Впечатления от управления транспортным средством, среди прочих факторов, определяются качеством поверхности дороги и качеством, например, однородностью или равномерностью, колес транспортного средства. Колесо транспортного средства представляет собой систему, которая включает шину, обод и клапан. Неравномерность, или неоднородность, колеса транспортного средства может приводить к неравномерному распределению масс, т.е. дисбалансу, шины, обода или их обоих, геометрическому отклонению, например, осевому биению, радиальному биению или им обоим, обода, шины или их обоих, к изменению осевой, радиальной или тангенциальной устойчивости (флуктуациям осевой силы, радиальной силы или тангенциальной силы) шины, обода или их обоих, а также к внецентральному монтажу шины на ободе или обода на оси транспортного средства или им обоим. В то время как некоторые типы неравномерностей, например возникающих в результате перекрывания материала или отверстия клапана, являются намеренными, некоторые, например, возникающие в результате неравенства расстояний и плотностей кордных тканей, т.е. волокон, в ходе производства, оседание в ходе монтажа или плоские участки, возникающие в результате термопластичного поведения, являются ненамеренными. Таким образом, балансировка колес, поскольку она компенсирует неравномерное распределение масс, а не изменения устойчивости, улучшает впечатления от управления.
Если шина соответствует своим техническим требованиям и поэтому не имеет значительного геометрического отклонения, например осевого биения или радиального биения, или значительных разбросов в осевой, радиальной и тангенциальной устойчивостях, сбалансированное колесо транспортного средства обеспечивает, с субъективной точки зрения, впечатления удобного вождения.
Однако, производители транспортных средств, а также ремонтные мастерские нуждаются в способе, устройстве и системе для эффективного и, предпочтительно, в основном автоматического анализа балансировки колеса транспортного средства, включающего шину и тиксотропное балансировочное вещество, а также для определения остаточного дисбаланса колеса транспортного средства.
Традиционные способы, устройства и системы анализа традиционных колес транспортных средств, т.е. колес транспортных средств, балансируемых при помощи металлических, например, цинковых, грузиков, без нагрузки не могут быть использованы для эффективного анализа колеса транспортного средства, включающего шину и тиксотропное балансировочное вещество.
По этой и другим причинам существует потребность в изобретении, изложенном в нижеследующих вариантах.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является предоставление способа, устройства и системы для анализа колес транспортного средства, которые включают пневматические шины и вязкое балансировочное вещество.;:
Особенностью изобретения является способ анализа колеса транспортного средства, включающего шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, при этом способ включает вращение колеса транспортного средства с заранее определенным количеством оборотов за некоторый период времени, а поверхность протектора шины в первой области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану, и первое ускорение в первой области контакта измеряется при помощи измерительного устройства, вращение другого колеса транспортного средства, включающего другую шину с заранее определенной конфигурацией, с заранее определенным количеством оборотов за другой период времени, где другое колесо транспортного средства сбалансировано традиционным способом и имеет другой остаточный дисбаланс, а другая поверхность протектора другой шины во второй области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану, и второе ускорение во второй области контакта измеряется при помощи измерительного устройства, и определение колеса транспортного средства как сбалансированного, если первое ускорение меньше или равно второму ускорению.
Второй особенностью настоящего изобретения является устройство для анализа колеса транспортного средства, включающего шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, согласно способу изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
В то время как описание заключается в формуле изобретения, конкретно указывающей и четко заявляющей то, что признается изобретением, более подробное описание изобретения представляется с отсылкой к конкретным вариантам его осуществления, которые изображены на прилагаемых иллюстрациях, с целью иллюстрации способа, которым получены варианты осуществления изобретения. С пониманием того, что данные иллюстраций изображают только типичные варианты осуществления изобретения, которые необязательно изображены в масштабе и поэтому не должны рассматриваться, как ограничивающие его объем, варианты осуществления будут описаны и разъяснены более подробно посредством использования сопроводительных графических материалов, где:
Фиг.1 - устройство для анализа колеса транспортного средства согласно одному из вариантов осуществления изобретения;
Фиг.2 - вид в поперечном сечении шины транспортного средства;
Фиг.3 - иллюстративное представление вертикального ускорения колеса транспортного средства с течением времени;
Фиг.4 - иллюстративное представление вертикальных ускорений колеса транспортного средства в зависимости от окружной скорости колеса транспортного средства для трех разных нагрузок; и
Фиг.5а-5с - сравнения вертикальных ускорений первого набора скоростей колес транспортного средства, каждое из которых включает шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, со вторым набором колес транспортного средства, каждое из которых включает шину заранее определенной конфигурации и сбалансировано традиционным способом, для трех пар нагрузка/окружная скорость.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В нижеследующем подробном описании вариантов осуществления производится отсылка к сопроводительным графическим материалам, которые составляют его часть и показывают, путем иллюстрации, конкретные варианты, в которых изобретение может применяться на практике. Сходные численные символы на графических материалах описывают, в значительной степени, сходные компоненты в нескольких видах. Подразумевается, что варианты осуществления изобретения описывают особенности изобретения достаточно подробно для того, чтобы позволить специалистам в данной области техники применение изобретения на практике. Без выхода за пределы объема изобретения могут осуществляться другие варианты его осуществления, а также вноситься структурные, логические и электротехнические изменения и их комбинации. Кроме того, следует понимать, что различные варианты осуществления изобретения хотя и отличаются, однако необязательно являются взаимоисключающими. Например, конкретная особенность, конструкция или характеристика, описанная в одном из вариантов осуществления изобретения, может быть включена и в другие варианты. Кроме того, следует понимать, что варианты осуществления изобретения могут внедряться с использованием различных технологий. Также термин «иллюстративный» означает единственно пример, а не лучший или оптимальный вариант. Поэтому нижеследующее подробное описание не следует воспринимать в ограничительном смысле, а объем изобретения определяется только приложенной формулой изобретения наряду с полным объемом эквивалентов, подлежащим защите данной формулой изобретения.
Производится отсылка к графическим материалам. Для наиболее ясной демонстрации конструкций вариантов осуществления изобретения, включенные в данное описание графические материалы являются схематическими изображениями предлагаемых изделий. Поэтому фактический вид изготовленных конструкций может отличаться, однако по-прежнему включать существенные конструкции вариантов осуществления изобретения. Кроме того, графические материалы показывают только конструкции, необходимые для понимания вариантов осуществления изобретения. Известные в данной области техники дополнительные конструкции не включаются для сохранения ясности графических материалов. Также следует понимать, что показанные здесь особенности и/или элементы показаны со специфическими пространственными размерами друг относительно друга с целью упрощения и легкости понимания, а фактические пространственные размеры могут значительно отличаться от представленных здесь.
В нижеследующем описании и формуле изобретения могут использоваться термины «включает», «содержит», «с» и другие варианты. Следует понимать, что данные термины предполагают включение в смысле, близком к смыслу термина «включать».
В нижеследующем описании и формуле изобретения термины «связанный» и «соединенный» используются наряду с производными, такими как «контактно связанный». Следует понимать, что данные термины не предназначены для использования в качестве синонимов друг друга. Скорее, в конкретных вариантах осуществления термин «соединенный» используется для указания на нахождение двух или большего количества элементов в физическом или электрическом контакте друг с другом. Однако термин «связанный» также может означать и то, что два или большее количество элементов не находятся в непосредственном контакте друг с другом, однако по-прежнему могут содействовать друг другу или взаимодействовать друг с другом.
В нижеследующем описании и формуле изобретения термины «верхний», «нижний», «первый», «второй» и т.д. используются исключительно с описательными целями и не истолковываются как ограничивающие. Описанные здесь варианты осуществления устройства или изделия могут изготавливаться, использоваться или перевозиться во множестве положений и ориентации.
На фиг.1 показано устройство 100 для анализа колеса транспортного средства 130 согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Колесо транспортного средства будет более подробно описано с отсылкой к фиг.2. В отношении качества измерений, устройство 100 является высокоточным и беззазорным. В отношении точности, а также цены, завоевания рынка, распространения и удобства в эксплуатации, устройство 100 предпочтительно относится к компактному типу.
Устройство 100 включает основание 110, вращающийся узел 120, соединенный с основанием 110, барабанный узел 140, соединенный с основанием 110, и измерительное устройство 145.
Вращающийся узел 120 включает первый опорный элемент 121 и первую вращающуюся ось 122. Первый опорный элемент 121 может соединяться с основанием 110 (не показано) так, как показано на фиг.1, или подвижно, например, шарнирно, поворотно или с возможностью относительного перемещения. Первая ось 122 может размещать и удерживать колесо транспортного средства 130, подлежащее анализу. Колесо транспортного средства 130 может располагаться вертикально, горизонтально или наклонно под некоторым углом. Колесо транспортного средства 130 включает обод 131 и шину 132 с поверхностью протектора 133. Шина 132 является пневматической и включает газ или смесь газов под давлением, например, атмосферный воздух (не показан). Колесо транспортного средства 130 может предназначаться для автомобиля, например, легкового автомобиля, автобуса, грузовых автомобилей малой и большой грузоподъемности, мотоцикла или летательного аппарата.
Барабанный узел 140 включает второй опорный элемент 141, вторую вращающуюся ось 142 и барабан, или ролик 143 с наружной поверхностью оболочки 144. Наружная поверхность оболочки 144 и поверхность протектора 133 могут вводиться в контакт и прижиматься друг к другу с некоторой силой. Так, второй опорный элемент 141 может быть соединен с основанием 110 с возможностью относительного перемещения в направлениях, указываемых стрелкой 146, показанной на фиг.1, или подвижно, например, шарнирно или поворотно, соединяться или связываться с основанием 110 (не показано), Диаметр барабана 143 составляет приблизительно 0,05-5 м, например, приблизительно 0,2-0,4 м, предпочтительно - приблизительно 0,3 м. Отношение диаметра барабана 143 к диаметру колеса транспортного средства 130 составляет приблизительно 0,1-1. Барабан 143 может быть, в значительной степени, сплошным или полым. Если первый барабан является полым, а отношение диаметра первого барабана к диаметру колеса транспортного средства 130 превышает 1, колесо транспортного средства 130 может размещаться внутри полого барабана, а в контакт вводится внутренняя поверхность оболочки полого барабана и поверхность протектора 133 (не показано). Также барабан может являться бесконечной лентой, проходящей вокруг колес, например, гусеницей (не показана).
Устройство 100 также может включать привод (не показан). Привод 20 может связываться с вращающимся узлом 120 или барабанным узлом 140. Привод может прилагать силу для прижатия наружной поверхности оболочки 144 к поверхности протектора 133 в области их контакта. Привод может включать вращающийся шпиндель. Привод может быть приводиться в действие электрически, гидравлически или пневматически, а также посредством других пригодных средств. Привод может связываться с устройством управления (не показано). В альтернативном варианте, сила может прилагаться посредством любых пригодных средств, обеспечивающих сходный эффект, например, пружиной или грузом (не показано).
Измерительное устройство 145 измеряет вертикальное, горизонтальное, тангенциальное ускорение или их комбинацию непосредственно или опосредованно в области контакта. Датчик ускорения предпочтительно измеряет вертикальное ускорение. Измерительное устройство 145 может включать датчик ускорения из числа любых пригодных средств. Измерительное устройство 145 может соединяться с другими датчиками или калибровочными органами последовательно или параллельно. Датчик ускорения может являться селективным или переключаемым между диапазонами измерений. Измерительное устройство 145 может связываться с устройством управления.
Измерительное устройство 145 может связываться с барабанным узлом 140. Измерительное устройство 145 может соединяться со вторым опорным элементом 141 и основанием 110, как показано на фиг.1. Измерительное устройство 145 также может соединяться со второй осью 142 или располагаться на наружной поверхности 144 (не показано). Таким образом, измерительное устройство 145 ставится в соответствие барабану 143. Измерительное устройство 145 также может соединяться с первым опорным элементом 121 или первой осью 122 (не показано). Таким образом, измерительное устройство 145 может ставиться в соответствие колесу транспортного средства 130.
Устройство 100 также может включать двигатель (не показан). Двигатель вращает колесо транспортного средства 130 по часовой или против часовой стрелки, непосредственно или опосредованно. Двигатель может связываться с колесом транспортного средства 130 или первым барабаном 143. Таким образом, колесо транспортного средства 130, или барабан 143, или они оба могут иметь силовой привод. Двигатель может соединяться непосредственно или связываться посредством ленты, цепи, зубчатой передачи или любых пригодных средств, обеспечивающих сходную функциональность (не показаны). Двигатель может иметь электрический, гидравлический или пневматический силовой привод или приводиться в действие посредством любых других пригодных средств.
Устройство 100 также может включать датчик силы (не показан). Датчик силы может измерять силу непосредственно или опосредованно. Датчик силы может измерять, например силу, изгиб или давление. Датчик силы может включать устройство для измерения силы, например, тензометр, магнитоупругий датчик, пьезоэлектрический датчик, датчик на основе генерирующего кристалла или любые другие пригодные средства. Датчик силы может комбинироваться с измерительным устройством 145 или интегрироваться в него. Кроме того, датчик силы может связываться с устройством управления.
Устройство управления может представлять собой компьютер, например, персональный компьютер, предназначенный для управления устройством 100 и обработки полученных данных измерений, например, данных о размахе ускорения. Компьютер собирает данные измерений, осуществляет вычисления, например среднеквадратический анализ, затем сохраняет или передает результаты и демонстрирует их на дисплее.
В устройстве 100, предназначенном для обеспечения идеальных дорожных условий для воспроизводимости измерений, изменения в данных об ускорении соответствуют неравномерностям колеса транспортного средства.
В устройстве 100 и соответствующей системе, предназначенной для анализа колеса транспортного средства 130, включающего шину 132 заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, колесо транспортного средства 130 вращается с заранее определенным количеством оборотов за некоторый период времени, где поверхность протектора 133 шины 132 в первой области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану 143, первое ускорение в первой области контакта измеряется измерительным устройством 145, другое колесо транспортного средства, включающее другую шину заранее определенной конфигурации, вращается с заранее определенным количеством оборотов за другой период времени, является сбалансированным традиционным способом и имеет другой остаточный дисбаланс, где другая поверхность протектора другой шины с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану 143 во второй области контакта, и второе ускорение во второй области контакта измеряется измерительным устройством 145, и колесо транспортного средства 130 определяется как сбалансированное, если первое ускорение меньше или равно второму ускорению.
Способ анализа колеса транспортного средства 130, включающего шину 132 заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, включает вращение колеса транспортного средства 130 с заранее определенным количеством оборотов за период времени, где поверхность протектора 133 шины 132 в первой области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану 143, измерение измерительным устройством 145 первого ускорения в первой области контакта, вращение другого колеса транспортного средства, включающего шину заранее определенной конфигурации, с заранее определенным количеством оборотов за другой период времени, которое является сбалансированным традиционным способом и имеет другой остаточный дисбаланс, где другая поверхность протектора другой шины с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану 143 во второй области контакта, и второе ускорение во второй области контакта измеряется измерительным устройством 145, и определение колеса транспортного средства 130 как сбалансированного, если первое ускорение меньше или равно второму ускорению.
В то время как традиционные способы анализа традиционного колеса транспортного средства воздействуют на колесо в ненагруженном состоянии, колесо транспортного средства, включающее шину и тиксотропное балансировочное вещество, проявляет балансировочный эффект только, в нагруженном состоянии. Таким образом, способ анализа данного колеса транспортного средства предпочтительно должен воздействовать на колесо транспортного средства в нагруженном состоянии. Однако определяемая в нагруженном состоянии неравномерность частично является результатом неравномерного распределения масс и частично - в результате изменений осевой, радиальной и тангенциальной устойчивости.;
Традиционное колесо транспортного средства, сбалансированное традиционным способом в ненагруженном состоянии, в дополнение к изменениям устойчивости, может проявлять более неравномерное распределение масс из-за сплющивания в условиях нагрузки (реальных условиях) в сравнении с ненагруженными (упрощенными) условиями. С другой стороны, колесо транспортного средства, включающее шину и тиксотропное балансировочное вещество, в случае, когда оно сбалансировано, главным образом, демонстрирует изменения в устойчивости. В дополнение к изменениям в устойчивости оно может проявлять неравномерное распределение масс только в том случае, когда тиксотропное балансировочное вещество не в состоянии сбалансировать колесо. Причиной этому может являться ненормальное неравномерное распределение масс в шине.
Абсолютные значения измеряемых ускорений зависят от рабочих условий, воздействующих на колеса, например, температуры окружающей среды, температуры шин, давления в шинах, нагрузки на шины, т.е. силы, действующей на них, скорости шин. В отношении качества измерения, шина, другая шина, а также рабочие условия должны быть одинаковы. Однако существует возможность обеспечения устройства 100 значением второго ускорения, которое измерено с использованием другого устройства.:
В случае, если первое ускорение превышает второе ускорение, способ также может включать, определение колеса транспортного средства 130 как несбалансированного.,
В предлагаемом способе заранее определенное количество оборотов может составлять приблизительно 15-55 1/с, например, приблизительно 25-45 1/с, предпочтительно - приблизительно 35 1/с. Окружная скорость на поверхности протектора 133 является функцией диаметра колеса транспортного средства 130, умноженного на число те и на заранее определенное количество оборотов. В предлагаемом способе соответствующая окружная скорость составляет приблизительно 100-300 км/ч (28-83 м/с), например, приблизительно 150-250 км/ч (42-69 м/с), предпочтительно - приблизительно 200 км/ч, (56 м/с). Заранее определенное число оборотов, или окружная скорость, предпочтительно должны подбираться таким образом, чтобы обеспечивать сходство с условиями движения, которые могут зависеть, например, от заранее определенной конфигурации шины.
В предлагаемом способе заранее определенная сила составляет приблизительно 100-10000 Н, например, приблизительно 200-5000 Н, предпочтительно - приблизительно 300-2000 Н, наиболее предпочтительно - приблизительно 500-1500 Н, как, например, приблизительно 1000 Н. В предлагаемом способе соответствующий вес составляет приблизительно 10-1000 кг, например,:
приблизительно 20-500 кг; предпочтительно - приблизительно 30-200 кг, наиболее предпочтительно - приблизительно 50-150 кг, как, например, приблизительно 100 кг. Заранее определенная сила, или соответствующий вес, предпочтительно должны подбираться таким образом, чтобы обеспечивать сходство с условиями движения, которые могут зависеть, например, от заранее определенной конфигурации шины.
В предлагаемом способе заранее определенная конфигурация шины 132 определяется по изготовителю, типу, размеру или, предпочтительно, по их комбинации. Способ преследует цель использовать одинаковые шины что касается изготовления, изготовителя, типа, размера и, возможно, периода изготовления или производственных расходов, или Европейскому товарному коду (EAN), универсальному товарному коду (UPC) и т.п.
В предлагаемом способе каждое из ускорений, первое и второе, включает вертикальное ускорение, горизонтальное ускорение, тангенциальное ускорение или их комбинацию. Вертикальное ускорение также можно назвать ускорением в направлении сжатия.
Предлагаемый способ также может включать определение первого ускорения как среднего, например, как среднеквадратического значения (RMS), из первого множества значений ускорения, например, значений размаха, измеренных в течение некоторого периода времени, а также определение второго ускорения как среднего, например, как среднеквадратического значения (RMS), из второго множества значений ускорения, например, значений размаха, измеренных в течение другого периода времени. Измерения могут осуществляться на уровне приблизительно 1-10000 1/с, например, приблизительно 10-1000 1/с, предпочтительно - приблизительно 50-500 1/с, как, например, 100 1/с.
В предлагаемом способе измерительное устройство 145 может включать датчик ускорения. В предлагаемом способе измерительное устройство 145 может ставиться в соответствие колесу транспортного средства 130 и другому колесу транспортного средства. В альтернативном варианте, измерительное устройство 145 может ставиться в соответствие барабану 143.
В предлагаемом способе в ходе вращения колеса транспортного средства 130 с:
заранее определенным количеством оборотов, балансировочное вещество распределяется в шине 132 таким образом, что колесо транспортного средства 130 становится сбалансированным за исключением остаточного дисбаланса. Распределение балансировочного вещества может предшествовать измерению первого ускорения.
В предлагаемом способе колесо транспортного средства 130 может включать обод заранее определенной конфигурации, а другое колесо транспортного средства включает другой обод заранее определенной конфигурации. Кроме того, другое колесо может включать грузики для традиционной балансировки другого колеса транспортного средства, где грузики могут прикрепляться, например, скрепляться или приклеиваться, к другому ободу.
В предлагаемом способе колесо транспортного средства 130 и другое колесо транспортного средства могут иметь силовой привод. В альтернативном варианте, силовой привод могут иметь колеса и барабан 143.
В предлагаемом способе колесо транспортного средства 130 может относиться к первому набору колес транспортного средства и включать шину 132 заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, а другое колесо транспортного средства может относиться ко второму набору колес транспортного средства, которые сбалансированы традиционно и допущены к эксплуатации.:
Второе ускорение, которое является ускорением другого колеса транспортного средства, может быть больше или меньше среднего ускорений колес транспортного средства во втором наборе. В альтернативном варианте, если первое ускорение меньше или равно среднему ускорений колес транспортного средства во втором наборе, можно определить колесо транспортного средства 130 как сбалансированное.
На фиг.2 показана схема поперечного сечения шины 20 транспортного средства. Шина транспортного средства включает круговую поверхность протектора 210, определяющую сторону протектора на наружной поверхности, первую боковую часть 220 с первой плечевой частью 221 и первой бортовой частью 225, вторую боковую часть со второй плечевой частью 231 и второй бортовой частью 235, расположенной на некотором расстоянии в осевом направлении от первой бортовой части 225 с образованием тороидальной формы и кольцевой полости. Шина 20 может быть пневматической и включать газ или смесь газов под давлением, например, атмосферный воздух (не показан). Шина транспортного средства 20 может предназначаться для автомобиля, например, легкового автомобиля, грузовых автомобилей малой и большой грузоподъемности;
мотоцикла или летательного аппарата.
Шина транспортного средства 20 также может включать первую кольцевую балансировочную область 250 на внутренней стороне 240, например, на внутренней обшивке шины 20. Первая балансировочная область 250 располагается между первой плечевой частью 221 и второй плечевой частью 231 ближе или, предпочтительно, рядом с первой плечевой частью 221. Первая балансировочная область 250 может быть сформирована как бороздка. Бороздка может формироваться в ходе изготовления шины 20 или позднее, например, в ходе обработки шины 20. Балансировочная область 250 включает первую порцию балансировочного вещества 251. Балансировочное вещество может быть тиксотропным балансировочным веществом, таким как тиксотропный гель. Первая порция балансировочного вещества 251 распределяется по первой балансировочной области 250 в ходе обработки шины 20. Первая порция балансировочного вещества 251 предпочтительно распределяется практически равномерно. Поверхность первой балансировочной области 250 может включать первую наноконструкцию 252. Первая наноконструкция 252 увеличивает подвижность первой порции балансировочного вещества 251 на первой балансировочной области 250 для балансировки шины 20 и обода (не показан), образующих колесо транспортного средства. Первая наноконструкция 252 может формироваться в ходе изготовления шины 20 или позднее, например, в ходе обработки шины 20.
Шина 20 также может включать вторую балансировочную область 260, которая включает вторую порцию балансировочного вещества 261. Вторая балансировочная область 260 располагается между первой плечевой частью 221 и второй плечевой частью 231 ближе или, предпочтительно, рядом со второй плечевой частью 221. Поверхность второй балансировочной области 260 может включать вторую наноструктуру 262. Вторая балансировочная область 260 обрабатывается сходным образом или аналогично первой балансировочной области, а также, предпочтительно, одновременно с первой балансировочной областью 250.
На фиг.3 показано иллюстративное представление вертикального ускорения колеса транспортного средства (ау), являющегося ускорением в направлении сжатия и выраженного в единицах ускорения свободного падения (g), которое приблизительно составляет 9,81 м/с2, в течение времени (t), выраженного в секундах (с), а также представление соответствующей окружной скорости колеса транспортного средства (v), выраженной в километрах в час (км/ч), для нагрузки в 1 кН. Данное представление выводится из экспериментальных данных, полученных на скорости около 10 1/с по способу согласно одному из вариантов осуществления изобретения, и покрывает период около 500 с.Колесо транспортного средства, обозначаемое в первом наборе колес транспортного средства числом 6, включает шину 132 заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество. Заранее определенная конфигурация определяется производителем GOODYEAR и размером 245/45R18. С течением времени окружная скорость возрастает от 0 км/ч в момент времени 0 с до 180 км/ч в момент времени около 20 с, сохраняется на этом уровне до момента времени 350 с, а затем ступенчато уменьшается до 0 км/ч в момент времени 500 с.Значения размаха ускорения варьируются в пределах от +0,6 g до -0,6 g, указывая, соответственно, на нагрузку и ослабление нагрузки.
На фиг.4 показано иллюстративное представление вертикальных ускорений колеса транспортного средства (ау), являющихся ускорениями в направлении сжатия, как среднеквадратического значения в единицах ускорения свободного падения (g) в зависимости от окружной скорости колеса транспортного средства (v), выраженной в километрах в час (км/ч), для трех различных нагрузок, Представление выводится из экспериментальных данных, полученных на скорости около 1000 1/с по способу согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Колесо, обозначенное числом 1, относится ко второму набору колес транспортного средства, которые включают шину заранее определенной конфигурации, сбалансированную традиционным способом. Остаточный дисбаланс составляет около 0 g, т.е. около 0 г. Заранее определенная конфигурация также определяется производителем GOODYEAR и размером 245/45R18. Для нагрузки, создаваемой весом около 30 кг, т.е. около 300 Н, среднеквадратическое значение вертикального ускорения, показанное на фиг.4 сплошной линией, возрастает от 0,031 g при около 80 км/ч до около 0,091 g при около 180 км/ч. Для нагрузки, создаваемой весом около 60 кг, т.е. около 600 Н, среднеквадратическое значение вертикального ускорения, показанное на фиг.4 пунктирной линией, возрастает от 0,036 g при около 80 км/ч до около 0,098 g при около 180 км/ч. Среднеквадратическое значение вертикального ускорения для веса 60 кг падает при около 130 км/ч ниже среднеквадратического значения вертикального ускорения для веса 30 кг, обгоняя его при около 165 км/ч. Для нагрузки, представляемой весом около 120 кг, т.е. около 1,2 кН, среднеквадратическое значение вертикального ускорения, показанное: на фиг.4 точечной пунктирной линией, возрастает от около 0,042 g при около 80 км/ч до около 0,113 g при около 180 км/ч. Фиг.4 показывает, что вертикальные ускорения с увеличением окружной скорости и увеличением нагрузки возрастают приблизительно линейно.
На фиг.5а-5с приведены сопоставления вертикальных ускорений (ау), являющихся ускорениями в направлении сжатия, для первого набора колес транспортного средства №№5-25, каждое из которых включает шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, и второго набора колес транспортного средства №№2-4, каждое из которых включает шину заранее определенной конфигурации и сбалансировано традиционным способом, в форме среднеквадратической величины в единицах ускорения свободного падения (g) для трех пар нагрузка/окружная скорость.
Представление выводится из экспериментальных данных по способу согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Заранее определенная конфигурация также определяется производителем GOODYEAR и размером 245/45R18. Колеса транспортного средства, обозначенные числами 5-25 и показанные на фиг.5а-5с контурными метками, находятся в первом наборе колес транспортного средства, где каждое колесо включает шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество. Колеса транспортного средства, обозначенные числами 2-4 и показанные на фиг.5а-5с заполненными метками, находятся во втором наборе колес транспортного средства, где каждое колесо включает шину заранее определенной конфигурации, сбалансировано традиционным способом с использованием металлических грузиков и допущено к эксплуатации. Величины остаточного дисбаланса составляют около 0 g, т.е. около 0 г.
На фиг.5а показано сопоставление вертикальных ускорений, являющихся ускорениями в направлении сжатия, для первого и второго наборов колес транспортного средства в форме среднеквадратических значений в единицах ускорения свободного падения (g) для нагрузки около 300 Н и окружной скорости около 80 км/ч. Во втором наборе колес транспортного средства, показанном на фиг.5а заполненными круглыми метками, среднеквадратические значения вертикальных ускорений колес транспортного средства 2 и 4 составляет около 0,030 g, а среднеквадратическое значение вертикального ускорения колеса 3 составляет около 0,013 g. Таким образом, вертикальное ускорение колеса транспортного средства 3 меньше, чем вертикальные ускорения колес транспортного средства 2 и 4, колесо транспортного средства 3 обеспечивает лучшие результаты, чем колеса транспортного средства 2 и 4. В первом наборе колес транспортного средства, показанном на фиг.5а контурными круглыми метками, среднеквадратические значения вертикальных ускорений колес транспортного средства 5-25 находятся в интервале 0,024-0,027 g. Таким образом, вертикальные ускорения, колес транспортного средства 5-25 меньше, чем вертикальные ускорения колес транспортного средства 2 и 4, колеса транспортного средства 5-25 обеспечивают лучшие результаты, чем колеса транспортного средства 2 и 4. Поскольку колеса 2 и 4 являются допущенными к эксплуатации, колеса 5-25 также являются сбалансированными и могут быть допущены к эксплуатации.
На Фиг.5b показано сопоставление вертикальных ускорений, являющихся ускорениями в направлении сжатия, для первого и второго наборов колес транспортного средства в форме среднеквадратических значений в единицах ускорения свободного падения (g) для нагрузки около 1 кН и окружной скорости около 135 км/ч. Скорость около 135 км/ч попадает в резонансный интервал соответствующего опытного транспортного средства. Вертикальные ускорения для нагрузки около 1 кН и окружной скорости около 135 км/ч, в общем, больше, чем вертикальные ускорения для нагрузки около 300 Н и окружной скорости 80 км/ч. Во втором наборе колес транспортного средства, показанном на Фиг.5b заполненными треугольными метками, среднеквадратические значения вертикальных ускорений колес транспортного средства 2 и 4 составляют около 0,093 g и 0,083 g соответственно, а среднеквадратическое значение вертикального ускорения колеса 3 составляет около 0,041 g. Таким образом, вертикальное ускорение колеса транспортного средства 3 меньше, чем вертикальные ускорения колес транспортного средства 2 и 4, и колесо транспортного средства 3 обеспечивает лучшие результаты, чем колеса транспортного средства 2 и 4. В первом наборе колес транспортного средства, показанном на фиг.5b контурными треугольными метками, среднеквадратические значения вертикальных ускорений колес транспортного средства 5-25 находятся в интервале 0,068-0,098 g. Таким образом, вертикальные ускорения колес транспортного средства 5-25 меньше, чем вертикальные ускорения колес транспортного средства 2 и 4, колеса транспортного средства 5-25, в общем, обеспечивают лучшие результаты, чем колеса транспортного средства 2 и 4. Поскольку колеса 2 и 4 являются допущенными к эксплуатации, колеса 5-25 также являются сбалансированными и могут быть допущены к эксплуатации.
На фиг.5с показано сопоставление вертикальных ускорений, являющихся ускорениями в направлении сжатия, для первого и второго наборов колес транспортного средства в форме среднеквадратических значений в единицах ускорения свободного падения (g) для нагрузки около 1 кН и окружной скорости около 180 км/ч. Вертикальные ускорения для нагрузки около 1 кН и окружной скорости около 180 км/ч, в общем, больше, чем вертикальные ускорения для нагрузки около 1 кН и окружной скорости 135 км/ч. Однако в первом наборе вертикальные ускорения более устойчивы, чем во втором наборе. Во втором наборе колес транспортного средства, показанном на фиг.5с заполненными квадратными метками, среднеквадратические значения вертикальных ускорений колес транспортного средства 2, 3 и 4 составляют около 0,111 g, 0,119 g и 0,109 g соответственно. Таким образом, вертикальное ускорение колеса транспортного средства 3 больше, чем вертикальные ускорения колес транспортного средства 2 и 4, и в этом случае колеса транспортного средства 2 и 4 обеспечивают лучший результат, чем колесо транспортного средства 3. В первом наборе колес транспортного средства, показанном на фиг.5с контурными квадратными метками, среднеквадратические значения вертикальных ускорений колес транспортного средства 5-25 находятся в интервале 0,076-0,093 g. Таким образом, вертикальные ускорения колес транспортного средства 5-25 меньше, чем вертикальные ускорения колес транспортного средства 2, 3 и 4, колеса транспортного средства 5-25 обеспечивают лучшие результаты, чем колеса транспортного средства 2, 3 и 4. Поскольку колеса 2 и 4 являются допущенными к эксплуатации, колеса 5-25 также являются сбалансированными и могут быть допущены к эксплуатации.
Как следует из описания с отсылкой к фиг.5а-5с, первый набор колес транспортного средства обеспечивает лучшие результаты, чем второй набор колес транспортного средства. Кроме того, способ согласно одному из вариантов осуществления изобретения эффективно анализирует балансировку колеса транспортного средства, которое включает шину и тиксотропное балансировочное вещество, а также определяет остаточный дисбаланс колеса транспортного средства.:
Варианты осуществления изобретения включают соответствующую систему, способную осуществлять способ изобретения, возможно, параллельно на некотором количестве устройств.
Хотя здесь описаны и проиллюстрированы конкретные варианты осуществления изобретения, средним специалистам в данной области техники ясно, что любая схема, которая, как предполагается, достигает аналогичных целей, может быть заменена на показанные конкретные варианты осуществления изобретения. Следует понимать, что вышеприведенное описание предполагается как иллюстративное и не ограничивающее. Данная заявка предназначена для защиты любых приспособлений или вариаций данного изобретения. Комбинации вышеописанных и многих других вариантов осуществления изобретения являются явными для специалистов в данной области техники при прочтении и понимании вышеприведенного описания. Объем изобретения включает любые другие варианты его осуществления и приложения, в которых могут использоваться вышеописанные конструкции и способы. Объем изобретения, таким образом, должен определяться с отсылкой к приложенной формуле изобретения наряду с полным объемом эквивалентов, подлежащим защите данной формулой изобретения.
1. Способ анализа колеса транспортного средства (130), включающего шину (132) заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, где способ включает этапы, на которых:
вращают колесо транспортного средства (130) с заранее определенным количеством оборотов за некоторый период времени, при этом поверхность протектора (133) шины (132) в первой области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану (143), и измерительным устройством (145) измеряется первое ускорение в первой области контакта;
вращают другое колесо транспортного средства, включающее другую шину заранее определенной конфигурации, с заранее определенным количеством оборотов за другой период времени, при этом другое колесо транспортного средства сбалансировано традиционным способом и имеет другой остаточный дисбаланс, а поверхность другого протектора другой шины во второй области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану (143), и измерительным устройством (145) измеряется второе ускорение во второй области контакта;
определяют колесо транспортного средства (130) как сбалансированное, если первое ускорение меньше или равно второму ускорению.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает этап, на котором определяют колесо транспортного средства (130) как несбалансированное, если первое ускорение больше, чем второе ускорение.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что
заранее определенное количество оборотов составляет приблизительно 15-55 1/с, например приблизительно 25-45 1/с, предпочтительно приблизительно 35 1/с.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что
заранее определенное количество оборотов соответствует, на поверхности протектора (133) и другой поверхности протектора, окружной скорости, составляющей приблизительно 100-300 км/ч (28-83 м/с), например приблизительно 150-250 км/ч (42-69 м/с), предпочтительно приблизительно 200 км/ч (56 м/с).
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что
заранее определенная сила составляет приблизительно 100-10000 Н, например приблизительно 200-5000 Н, предпочтительно приблизительно 300-2000 Н, наиболее предпочтительно приблизительно 500-1500 Н, как, например, приблизительно 1000 Н.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что
заранее определенная конфигурация шины (132) определяется производителем, типом или размером, или предпочтительно их комбинацией.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что
каждое из ускорений, первое ускорение и второе ускорение, включает вертикальное ускорение, горизонтальное ускорение, тангенциальное ускорение или их комбинацию.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы, на которых: определяют первое ускорение как среднее, например, среднеквадратическое значение (RMS), из первого множества значений ускорения, например, значений размаха, измеренных в течение определенного периода времени; и
определяют второе ускорение как среднее, например, среднеквадратическое значение (RMS), из второго множества значений ускорения, например, значений размаха, измеренных в течение другого периода времени.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерительное устройство (145) включает датчик ускорения.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что
измерительное устройство (145) поставлено в соответствие колесу транспортного средства (130) и другому колесу транспортного средства.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что
измерительное устройство (145) поставлено в соответствие барабану (143).
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что
при вращении колеса транспортного средства (130) с заранее определенным количеством оборотов балансировочное вещество распределяется в шине (132) таким образом, что колесо транспортного средства становится сбалансированным за исключением остаточного дисбаланса.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что
колесо транспортного средства (130) включает обод заранее определенной конфигурации; и
другое колесо транспортного средства включает другой обод заранее определенной конфигурации.
14. Устройство (100) для анализа колеса транспортного средства (130), включающего шину (132) заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, при этом устройство содержит:
средство (143) для вращения колеса транспортного средства (130) с заранее определенным количеством оборотов за некоторый период времени, при этом поверхность протектора (133) шины (132) в первой области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану (143), и измерительным устройством (145) измеряется первое ускорение в первой области контакта;
средство (143) для вращения другого колеса транспортного средства, включающего другую шину заранее определенной конфигурации, с заранее определенным количеством оборотов за другой период времени, при этом другое колесо транспортного средства сбалансировано традиционным способом и имеет другой остаточный дисбаланс, а поверхность другого протектора другой шины во второй области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану (143), и измерительным устройством (145) измеряется второе ускорение во второй области контакта; и
колесо транспортного средства (130) определяется как сбалансированное, если первое ускорение меньше или равно второму ускорению.
