专利名称：通过径向跳动和劲度变化之间的补偿改善的轮胎一致性的制作方法
技术领域：
0001总体而言，本发明涉及表征轮胎一致性性能参数的技术，所述性能参数例如为在低速和高速时影响轮胎一致性的径向和切向力变化。这种轮胎参数和其它参数的表征和预测可以随后被用于对制成产品进行评价、分类，或对制成产品提供校正，和/或控制其制造的各个方面。
背景技术：
0002在高和低行驶速度下导致车辆振动的原因的一个例子对应于在各个轮胎心轴位置的力变化。这种现象一般被称为轮胎的一致性。由于在例如超过25mph的更快的高速公路速度下，轮胎的潜在非一致性特性会产生明显更多的振动，因此，对于轮胎性能水平而言，轮胎的高速一致性(HSU)可能是特别令人关注的方面。
0003高速一致性(HSU)在汽车工业中已经成为越来越瞩目的焦点，因此许多轮胎制造商一直在加紧实现HSU控制。然而轮胎HSU的测量存在困难，并且费用很高，因此使HSU工业控制非常困难。
0004在现有技术中已经识别和测量了多种轮胎参数，用于预测和控制这些力变化和任何产生的非期望程度的振动。根据本发明的一个方面，理想的是结合多个轮胎参数测量以预测或确定轮胎一致性，包括在高速和低速下的径向和切向力变化。
0005一种预测轮胎HSU的已知尝试公开于美国专利No.5,396,438(Oblizajek)，其基于多个低速参数，例如在低速一致性机器上获得的径向跳动(RRO，Radial Run Out)，瞬时旋转半径(IRR，Instantaneous Rolling Radius)，和径向力变化(REV，Radial ForceVariation)来预测HSU。而涉及高速一致性方面的另一个例子在美国专利No.6,065,331(Fukasawa)中被发现，其基于低速一致性测量预测高速一致性的更高阶分量。低速一致性机器业已建立和存在于所有的轮胎产品线中。上述引用的专利包含于此以作参考。考虑到预测HSU参数的这些以前尝试和控制HSU水平的当前市场焦点，理想的是提供改进的技术以用于表征在高速和低速下轮胎的一致性。
0006存在许多对轮胎HSU的影响因素，因而在有效地控制轮胎一致性中一个最大的挑战在于能够正确地识别这些影响因素以便控制轮胎力变化和车辆振动的相应程度。根据本主旨已经确定了径向跳动(例如由几何形状非一致性或质量不均匀分布产生的)和轮胎劲度变化能够导致径向和切向力变化。同样，理想的是根据本公开技术提供用于确定在多个谐振水平径向和切向力变化对轮胎非一致性影响的特征。
0007尽管用于表征轮胎一致性和影响轮胎制造的相关方面的已知技术已经各自得到了发展，但是还尚未出现能总体包括所有的根据本主题技术而随后揭示的理想特性的设计。
发明内容
0008考虑到现有技术中所遇到的以及本主旨所解决的已识别特征，提出的改进技术用于表征在轮胎心轴的非一致性。更具体地说，提出了用于表征在高速下的径向力和在高速下的切向力的特征。表征可以进一步应用到轮胎评级和/或分类过程，物理轮胎修整过程和轮胎制造工艺。
0009涉及轮胎参数表征和对应轮胎制造方面的该主题技术的各种特征和方面具有多个优点。一个典型的优点对应于本主旨提供了用于预测轮胎一致性，尤其是高速一致性(HSU，High SpeedUniformity)的有效和高效技术，HSU是最近被认识的重要的轮胎参数。轮胎高速一致性基于影响心轴力变化的各自径向跳动和劲度变化被预测和控制。
0010这里提出的数学分析说明了径向跳动(RRO)怎样产生Fx和Fz(在各自X和Z方向的轮胎心轴非一致力)，所述径向跳动可以由几何形状非一致性而产生，或在较高速度下由于质量不均匀分布而产生。在较低速度下，由于在轮胎心轴的固定条件允许轮胎自由转动，因此从RRO到Fx的传递函数接近于零。当轮胎转速增加直到第一旋转模式被激发时，该传递函数增加。因此，在相对更高的速度下，Fx能够潜在地很大。由于轮胎一般被禁止在Z方向移动，因此从RRO到Fz的传递函数是不同的。在较低速度下Fz与RRO成比例，如果第一垂直共振模式在较高转速下被激发，那么Fz能够很大。
0011这里提出的数学分析也说明了轮胎中劲度变化怎样产生Fx和Fz。与来自RRO的影响相比，劲度变化对Fz的影响较小。如果轮胎转速足够高从而通过一定的谐振劲度变化激发轮胎旋转模式，那么该谐振的Fx可以很大。然而如果劲度变化的相角与相同的谐振RRO的相角相反定位，那么该谐振的Fx能够大幅地被减小。Fz也能够被减小，但是在一些情况下其被减小的程度低于Fx可能减小的程度。
0012在本主旨的一个典型例子中，表征轮胎中低速径向力的方法包括几个步骤。第一和第二步骤对应于分别测量在预定低速(例如大约为每分钟180转以下)下的径向跳动(RRO)和径向力变化(RFV)。从这些测量中，由径向劲度变化(RSV，Radial StiffnessVariation)(或者其它预选类型的劲度变化)产生的低速RFV部分可以用在压力和旋转下的胎环运动的一个或多个方程、在接触衬片(contactpatch)处作用于胎环的径向力的方程、以及固定坐标系中径向力的方程来计算。基于RRO和RSV对RFV的确定影响，轮胎可以被评级或分类为不同的等级。如果发现轮胎具有不可接受程度的低速径向力变化，那么可以对该轮胎进行物理轮胎修整，例如修磨或对预定轮胎位置增加橡胶质量，以便在该轮胎中产生附加径向跳动。该附加径向跳动优选地具有这样的特征，使得对于一个或多个谐振初始测量的径向跳动和另外产生的径向跳动的矢量和与轮胎径向劲度变化异相。上述典型步骤可以用于使用径向跳动补偿的其它类型的劲度变化，包括切向劲度变化，弯曲劲度变化，以及轮胎保护带延伸劲度变化。
0013在本主旨的另一个典型实施方案中，轮胎中低速径向力变化可以通过与附加径向跳动的产生相对的附加劲度变化的产生来补偿。根据该典型的实施方案，获得一个或多个已构造轮胎的径向跳动。该径向跳动测量发生在诸如大约每分钟180转以下的预定转速和诸如大约1.0巴以下的较低压力下。从所述径向跳动测量中，可以确定劲度变化(例如，径向、切向、弯曲和延伸劲度变化中的一个或多个变化)的数值，对于所述测量的径向跳动数值该劲度变化数值将导致最小化的径向力变化。然后，例如可以在通过将反馈应用到轮胎制造工艺的一个或多个步骤中，从而在随后产生的轮胎中形成该确定的劲度变化。
0014在该主题技术的其他实施方案中，将表征低速径向力变化的上述方法的各个方面结合到一种制造轮胎的方法中，其中所述表征步骤应用到多组轮胎中的每个轮胎，所述多组轮胎这样被构造，使得对于轮胎制造工艺的不同步骤，每一组轮胎具有参考物理角的不同组合。所述参考物理角可以对应于多个各自的轮胎层中的重叠或偏移位置。在每个构造组中获得每个轮胎的低速RRO和RFV测量，由此可以确定各自的RSV影响。统计法，例如特征分析法可以用于为轮胎制造工艺中的每个步骤评估低速RRO和RSV特征，由此可以确定，对于一个或多个谐振，不同轮胎加工步骤的相对角的轮胎组的何种组合导致低速RRO和RSV特征异相，并因此在低速下产生减小程度的径向力变化。再次，RSV之外的其他类型的劲度变化是该典型方法的焦点。
0015在本主旨的其他典型实施方案中，分别表征轮胎中高速径向或切向力变化的方法包括几个步骤。第一和第二步骤对应于分别测量在预定低速(例如大约为每分钟180转以下)下的径向跳动(RRO)和径向力变化(RFV)或切向力变化(TFV，Tangential Force Variation)。从这些测量中，由径向劲度变化(RSV)产生的低速RFV/TFV部分可以通过在压力和旋转下的胎环运动的一个或多个方程、在接触衬片处作用于胎环的径向/切向力的方程、以及固定坐标系中径向力的方程来计算。径向跳动也可以在预定高速下被测量，该高速例如大约为至少每分钟300转。基于RRO和RSV对RFV/TFV的确定影响，轮胎可以被评级或分类为不同的等级。如果发现轮胎具有不可接受程度的低速径向力变化，那么可以对该轮胎进行物理轮胎修整，例如修磨或对在预定轮胎位置处增加橡胶质量，以便在该轮胎中产生附加高速径向跳动。该附加径向跳动优选地具有这样的特征，使得对于一个或多个谐振，初始测量的径向跳动与另外产生的径向跳动的矢量和与轮胎径向劲度变化呈异相。可以采用上述典型步骤以补偿径向跳动的其它类型的劲度变化，包括切向劲度变化，弯曲劲度变化，以及轮胎保护带延伸劲度变化。
0016在本主旨的进一步典型实施方案中，轮胎中高速径向/切向力变化可以由与附加径向跳动的产生相对的附加劲度变化的产生来补偿。根据该典型的实施方案，获得一个或多个已构造轮胎的径向跳动。该径向跳动测量发生在诸如大约每分钟300转以下的预定转速和诸如大约1.0巴以下的较低压力下。从所述径向跳动测量中，可以确定劲度变化(例如，径向、切向、弯曲和延伸劲度变化中的一个或多个)的数值，对于所述测量的径向跳动数值，该劲度变化数值将导致最小化的径向/切向力变化。然后，可以例如通过将反馈应用到轮胎制造工艺的一个或多个步骤中，从而在随后产生的轮胎中产生该确定的劲度变化。
0017在该主题技术的其他实施方案中，将表征高速径向/切向力变化的上述方法的各个方面结合到一种制造轮胎的方法中，其中所述表征步骤应用到多组轮胎中的每个轮胎，所述多组轮胎这样被构造，使得对于轮胎制造工艺的不同步骤每一组轮胎具有参考物理角的不同组合。所述参考物理角可以对应于多个各自的轮胎层中的重叠或偏移位置。在每个构造组中获得每个轮胎的高速RRO和RFV/TFV测量，由此可以确定各自的RSV影响。一种统计法，例如特征分析法可以用于为轮胎制造工艺中的每个步骤评估高速RRO和RSV特征，由此可以确定对于一个或多个谐振，不同轮胎加工步骤的相对角的轮胎组的何种组合导致高速RRO和RSV特征异相，并因此在高速下产生减小程度的径向切向力变化。再次，在RSV之外的其他类型的劲度变化是该典型方法的焦点。
0018本主旨的另外目标和优点在这里的具体描述中被阐述或者对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。而且，应当进一步理解对具体所示的、提及的和论述的特征和步骤的修改和变化可以在本发明的各种实施方案和使用中实施而不超出本主旨的精神和范围。变化可以包括但不限于那些所示的、提及的或论述的等价机构、特征或步骤和各种部分、特征、步骤等的功能的、操作的或位置的颠倒。
0019进一步地，应当理解本主旨的不同实施方案以及当前的不同优选实施方案可以包括当前公开的特征、步骤或元件或其等价物的各种组合或构造(包括未清楚地在图中示出或在这些图中的描述中具体说明的其特征、部分或步骤或构造的组合)。
0020没有必要在该概述部分说明的本主旨的另外实施方案可以包括和结合上面概述参考的特征、部件或步骤的各个方面的各种组合，和/或在本申请中另外论述的其它特征、部件或步骤的各个方面的各种组合。基于说明书其余部分的评述，本领域的普通技术人员将而更好地理解这些实施方案和其它实施方案的特征和方面。
0021在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的、包括本主题的最佳方式的、对本主旨完整的并且是足以据之实施的公开，该说明书参考附图，附图中0022图1显示了根据当前公开技术的分析方面的典型胎环模型和坐标系的示意图；0023图2显示了根据当前公开技术的分析方面的带有胎面和接触衬片模型的典型胎环；0024图3提供了根据本主旨的各方面的切向力变化(Fx)产生机构的一个典型图示；0025图4提供了根据本主旨的各方面的径向力变化(Fz)产生机构的一个典型图示；0026图5A和5B提供了根据本主旨的各方面从径向跳动(RRO)到Fx和Fz的与频率比较的传递函数DKx和DKz的各自典型图示；0027图6提供了根据本主旨的各方面的比较测量和模拟结果的各自典型图示；0028图7A和7B提供了根据本公开技术的由百分之一轮胎劲度变化产生的各种谐振的Fx和Fz的各自典型图示；0029图8A和8B提供了当根据本主旨实现径向跳动和径向劲度变化之间的补偿时第一谐力变化Fx和Fz的相对实验性改进的各自图示；0030图8C和8D提供了当根据本主旨实现径向跳动和切向劲度变化之间的补偿时第二谐力变化Fx和Fz的相对实验性改进的各自图示；0031图9显示了根据本主旨的一个典型的轮胎测量和分析系统；0032图10提供了根据本主旨的用于表征轮胎一致性的低速径向力变化方面的一个典型方法的方块图；0033图11提供了用于优化基于低速径向力变化的表征的轮胎制造工艺的典型方面的一个典型方法的方块图；0034图12提供了根据本主旨用于表征轮胎一致性的高速径向或切向力变化方面的一个典型方法的方块图；0035图13提供了用于优化基于高速径向或切向力变化的表征的轮胎制造工艺的典型方面的一个典型方法的方块图；0036图14提供了根据本主旨的基于低速径向力变化的表征的一个典型轮胎制造工艺的方块图；以及0037图15提供了根据本主旨的基于轮胎高速径向或切向力变化的表征的一个典型轮胎制造工艺的方块图。
0038本说明书和附图中参考数字的重复使用意味着表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施例方式
0039如发明内容部分所述，本主旨涉及表征轮胎的低速和高速一致性方面的方面。径向跳动和劲度变化(例如，径向、切向、弯曲和延伸劲度变化)各自对径向和切向力变化的影响被确定。这些参数的表征可以进一步应用到轮胎分类和/或评级过程和例如在加工参考角的控制和优化中轮胎制造的改进。
0040为本主旨的加工应用和方法提供初始基础的轮胎建模和数字分析方面随后将分别参考图1-8D进行描述。特别地，关于图1-4的论述分别对应于轮胎建模和用于计算径向跳动以及高速心轴力的方程的表示。图5-8D分别提供了根据图1-4所提出的方程的径向跳动和轮胎心轴力测量的数字实例的图示。图1-8D所体现的基本原理随后被应用于根据本主旨的典型方法。图9-13提供了用于表征和/或校正诸如低速和高速径向和切向力变化这样的轮胎高速一致性因素的特征和步骤的各自典型图示。图14-15显示了基于诸如低速和高速径向和切向力变化这样的轮胎一致性属性的分析用于轮胎制造的各个典型过程。
0041根据当前公开技术的各方面，确定在高速和低速下的轮胎一致性的各种来源开始于正确地建立轮胎模型及其各种参数，包括典型的运动方程。
0042现在参考图1，轮胎被建模为连接到安装固定件12的大体弹性的环10，所述固定安装件12例如为轮圈和其它类型的刚性轮盘。车轮中心被固定在其旋转轴14。轮胎10通过分布的径向16(或普通)和切向18弹簧和阻尼器连接到刚性圆形轮圈12。胎环围绕车轮中心14以标称速度Ω旋转。使用两个坐标系表征图1所示的系统。第一个坐标系是固定坐标系(Ox*z*)。这是一个根本不移动的惯性坐标系。第二个坐标系由Oxz表示，其随着胎环以速度Ω旋转。下述术语将被用于旋转中轮胎的某些参数的引用w径向位移v切向位移p0充气压力R轮胎半径wc沿径向在接触衬片的负载变形vc沿切向在接触衬片的负载变形A胎环的横截面积b胎环的宽度Ir轮圈和机械心轴的瞬间惯性kw径向劲度(除了胎面)kv切向劲度(除了胎面)cw径向阻尼(除了胎面)cv切向阻尼(除了胎面)kr胎面径向劲度kθ胎面切向劲度cr胎面径向阻尼
cθ胎面切向阻尼EI顶部区弯曲劲度Ω轮胎转速θr相对于Ω的轮圈旋转Rr轮圈半径qw沿径向的外力qv沿切向的外力0043仍然参考图1，假设胎环10在受到压力和旋转之前初始为圆形。因此，在旋转坐标系中，位于角θ的任意胎环单元可以被描述为R＝Rnr(1)其中nr是沿径向的单位矢量，R是轮胎的初始半径。当受到压力和旋转之后但是在空载条件下，移动到另一位置的胎环单元被描述为Ri＝(R+wi)nr+vinθ(2)其中wi和vi分别是沿径向和切向的胎环变形，nθ是沿切向的单位矢量。顺便说明，在旋转坐标系中和在空载的条件下，该坐标系不是时间的函数。该状态被称为空载状态或稳定状态或自由旋转状态。
0044最后，接触衬片被施加到轮胎上从而产生挤压半径Rc。相对于旋转坐标系，接触衬片与沿胎环以速度-Ω旋转，同时保持挤压半径。在该情况下，胎环单元被定义为Rf＝(R+wi+wf)nr+(vi+vf)nθ(3)其中wf和vf分别表示由于接触衬片的应用而产生的沿径向和切向的胎环变形。由于接触衬片在移动，因此wf和vf是时间的函数。该状态被称为负载状态或最终状态。
0045胎环单元的速度可以被推导为R.f=(w.f-Ω(vi+vf))nr+(v.f+Ω(R+wi+wf))nθ---(4)]]>其中任何变量上方的圆点表示关于时间的微分。
0046胎环被建模为符合杆变形的基尔霍夫假设的线性弹性杆。负载条件下的曲率和应变由下式给出
κf=κi+∂R∂θ(κivf-∂wfR∂θ)]]>ϵf=ϵi+∂vfR∂θ+κiwf+12(κivf-∂wfR∂θ)2---(5)]]>其中κi和εi是对于空载条件的曲率和应变并且由下式给出κi=1R+∂R∂θ(1Rvi-∂wiR∂θ)]]>ϵi=∂viR∂θ+1Rwi+12(1Rvi-∂wiR∂θ)2---(6)]]>如果胎环不可延伸，那么应变为零。忽略的非线性术语表示为，wi=-∂vi∂θ,wf=-∂vfRκi∂θ---(7)]]>上述不可延伸假设将用于余下的对轮胎一致性表征的当前公开的基本原理的说明。
0047图1的系统的势能可以表示为Πs=12∫02π[EA(ϵf)2+EI(κf)2+kw(wi+wf)2+kv(vi+vf-Rrθr)2]Rdθ---(8)]]>其中EA，EI，kw和kv分别是胎环的延伸劲度，弯曲劲度，径向劲度，和切向劲度。Rr和θr分别是轮圈半径和轮圈相对于旋转坐标系的旋转位移。
0048图1的系统的动能可以表示为Πk=12∫02πρAR[(w.f-Ω(vi+vf))2+(v.f+Ω(R+wi+wf))2]dθ+12Ir(Ω-θ.r)2---(9)]]>其中ρA是轮胎顶部线性质量密度，Ir是轮圈惯性矩。
0049外力，充气压力和阻尼所做的虚功为δΠw=-∫02π[cww.fδwf+cv(v.f-Rrθ.r)(δvf-Rrδθr)-qwδwf-qvδvf]Rdθ]]>+∫02πpob[(1+1R(∂(vi+vf)∂θwi+wf))δwf-1R(∂(wi+wf)∂θ-vi-vf)δvf]Rdθ---(10)]]>其中cw和cv分别是轮胎径向和切向阻尼，qw和qv分别是沿径向和切向方向作用的外力，p0是充气压力，b是轮胎顶部宽度。
0050汉密尔顿(Hamilton’s)定律提供了下述的变化方程∫t0t1(δΠk-δΠs+δΠw)dt=0---(11)]]>其中t表示时间。
0051将方程(8)至(11)代入方程(11)并进行推导从而产生下述运动方程-∂2(EIκf)R2∂θ2+∂R∂θ(EAϵf(κivf-∂wfR∂θ))+EAϵfκi+kw(wi+wf)]]>+ρA[w..f-2Ωv.f-Ω2(wi+wf)]-p0bR(∂(vi+vf)∂θ+wi+wf)+cww.f=qw+p0b+ρARΩ2]]>-κi∂(EIκf)R∂θ-∂(EAϵf)R∂θ+EAϵfκi(κivf-∂wfR∂θ)+kv(vi+vf-Rrθr)]]>+ρA[v..f+2Ωw.f-Ω2(vi+vf)]+p0bR(∂(wi+wf)∂θ-vi-vf)+cv(v.f-Rrθ.r)=qv]]>Irθ..r-∫02πRRrky(vi+vf-Rrθr)dθ-∫02πRRrcv(v.f-Rrθ.r)dθ=0---(12)]]>其中κf，εf，κi和εi由方程(5)和(6)限定。
0052边界条件为所有的变量在θ＝0处必须连续。在稳定状态(自由旋转状态)当轮胎空载时，所有的时间变量为零。在该情况下，方程(12)简化为-∂2(EIR4(∂vi∂θ-∂2wi∂θ2))∂θ2+EAR2(∂vi∂θ+wi)+kwwi-ρAΩ2wi-p0bR(∂vi∂θ+wi)=qwi+p0b+ρARΩ2]]>-∂(EIR4(∂vi∂θ-∂2wi∂θ2))∂θ-∂(EAR2(∂vi∂θ+wi))∂θ+kv(vi-Rrθr)-ρAΩ2vi+p0bR(∂wi∂θ-vi)=qvi]]>∫02πRRrkv(vi-Rrθr)dθ=0---(13)]]>其中qwi和qvi分别是沿径向和切向作用的恒定外力。仅仅线性项被保留在上述方程中。
0053方程(13)表示在压力和旋转下胎环的运动方程。将方程(13)代入方程(12)并忽略更高阶的项从而产生对路面加载的轮胎的微分方程
-∂2(EIR4∂∂θ(κ0vf-∂wf∂θ))∂θ2∂∂θ(EAR2(∂viR∂θ+1Rwi))(κ0vf-∂wf∂θ)]]>+EAR2κ0(∂vf∂θ+κ0wf)+kwwf+ρA[w..f-2Ωv.f-Ω2wf]-p0bR(∂vf∂θ+wf)+cww.f=qw]]>-κ0∂(EIR4∂∂θ(κ0vf-∂wf∂θ))∂θ-∂(EAR2(∂vf∂θ+κ0wf))∂θ+EAR2κ0(∂viR∂θ+1Rwi)(κ0vf-∂wf∂θ)]]>+kv(vf-Rrθrf)+ρA[v..f+2Ωw.f-Ω2vf]+p0bR(∂wf∂θ-vf)+cv(v.f-Rrθ.rf)=qv]]>Irθ..r-∫02πRRrcv(v.f-Rrθ.rf)dθ-∫02πRRrkv(vf-Rrθrf)=0---(14)]]>其中，κ0=Rκi=1+1R(∂vi∂θ-∂2wi∂θ2)---(15)]]>0054考虑到轮胎质量、半径和劲度的变化将不会对轮胎动态性能，即共振频率、模式和阻尼产生明显影响，可以对方程(14)进行附加的简化(未在这里示出)。
0055现在参考图2，其示出了得到接触衬片边界条件的轮胎建模的方面，胎面需要被引入该模型中。胎面20被建模为在径向22和切向24方向的弹簧并分别带有kr和kθ的弹性系数。阻尼器未被示出，但是其将包含在一些轮胎建模方程中。
0056在旋转坐标系中，在接触垫片的胎面的半径被表达为RTf=(R+e+wTi+wTf)nr+(vTi+vTi)nθ---(16)]]>其中e是胎面的厚度。在接触垫片的胎面的变形由下式给出ϵ=RTf-Rf-enr=(R+e+wTi+wTf)nr+(vTi+vTf)nθ-(R+wi+wf)nr-(vi+vf)nθ-enr---(17)]]>0057在接触垫片的胎面变形速度被推导为ϵ.(w.Tf-w.f-Ω(vTi+vTf-vi-vf))nr+(v.Tf-v.f+Ω(wTi+wTf-wi-wf))nθ---(18)]]>0058在接触垫片处，必须满足下述条件
wTi=wi,vTi=vi]]>wTi+wTf=-wc,vTi+vTf=-vc---(19)]]>其中-wc和-vc分别是由于静负载而在接触垫片产生的沿径向和切向的胎环位移。接触垫片的位移速度可以被忽略。因此，在接触垫片的胎面的径向和切向变形可以被推导为εr＝-wf-wi-wc，εθ＝-vf-vi-vc(20)并且变形速度为ϵ.r=w.f-Ω(-vc-vi-vf),ϵ.θ=-v.f+Ω(-wc-wi-wf)---(21)]]>在该情况下，在接触垫片作用于胎环的径向和切向力由下式给出Qw=-kr(wf+wi+wc)+crΩ(vf+vi+vc)-crw.f,]]>Qv=-kθ(vf+vi+vc)+cθΩ(wf+wi+wc)-cθv.f---(22)]]>其中kθ和kr分别表示胎面的切向和径向劲度，cθ和cr分别表示胎面的切向和径向阻尼。如果阻尼小到可忽略，那么上述方程被简化为Qw＝-kr(wf+wi+wc)Qv＝-kθ(vf+vi+vc) (23)0059由于接触垫片沿着轮胎以速度-Ω运动，因此外力可以被表示为qw＝Qwδ(θ-(φ0-Ωt))，qv＝Qδ(θ-(φ0-Ωt)) (24)其中φ0是在t＝0时位于接触垫片上相对于x轴的任何点。δ是迪拉克函数。
0060现在将解释轮胎心轴力的形成。在旋转坐标系中，通过忽略轮胎阻尼，心轴力被推导为fx=R∫02π(kwwfcosθ-kvvfsinθ)dθ]]>fz=R∫02π(kwwfsinθ+kvvfcosθ)dθ---(25)]]>0061如果胎环是不可延伸的，通过使用方程(7)，上述方程可以被简化为fx=R∫02π(-kw∂vf∂θcosθ-kvvfsinθ)dθ]]>
fz=R∫02π(-kw∂vf∂θsinθ-kvvfcosθ)dθ---(26)]]>以傅立叶级数形式表达胎环变形vf=A0(t)2π+1πΣn=1∞(An(t)cos(nθ)+Bn(t)sin(nθ))]]>∂vf∂θ=1πΣn=1∞n(-An(t)sin(nθ)+Bn(t)cos(nθ))---(27)]]>将上述表达式代入方程(26)得到fx＝R(kw+kv)B1(t)fz＝-R(kw+kv)A1(t) (28)0062可以看到A0，An和Bn(n＞1)在心轴力中消失。上述方程可以以矩阵形式表达fxfz=R(kw+kv)01-10A1(t)B1(t)---(29)]]>现在，心轴力可以被转换为固定坐标fxofzo=cos(Ωt)-sin(Ωt)sin(Ωt)cos(Ωt)fxfz---(30)]]>0063可以通过下述步骤获得由轮胎非一致性属性引起的轮胎心轴力的解。首先，轮胎初始径向跳动，质量不均匀分布和/或劲度不均匀分布被用作输入以为自由旋转响应，wi和vi解出方程(13)。接着，所述自由旋转响应以及在接触衬片由方程(22)给出的边界条件以方程(27)的形式被用作输入以为最终状态变形，wf和vf解出方程(14)。最后，将A1和B1从最终状态变形代入到方程(30)中以获得轮胎非一致心轴力。
0064现在举例说明轮胎的接触垫片处的径向跳动(RRO)到车轮中心处的力的传递。在下面的例子中，假设非一致性仅仅来自初始RRO。
0065参考图3，当RRO经过接触垫片时，将在轮胎心轴30产生Fz(或者换句话说，径向力变化(RFV))和Fx(或者换句话说，切向力变化(RFV))。假设旋转轮胎32具有RRO并且该RRO具有裸露地接触地面的胎面36上的点34。在该情况下，接触垫片38并不在心轴上产生Fx。一旦它接触路面，点34的速度等于零(或等于路面的速度)。在这时，保护带40仍然移动/旋转，导致如图3中BB’所示的剪切变形。该剪切变形能产生Fx。然而在低速下，由于轮胎32围绕其心轴30自由转动，因此剪切变形BB’将不会产生Fx。在高速下，尤其当旋转模式被激发时，BB’能引起显著的Fx。
0066现在参考图4解释从RRO产生Fz的原理。当在点34的RRO经过接触衬片时，RRO将被压缩(除了由于负载产生的标称变形)并由此产生Fz。在低速下，由于轮胎心轴30被禁止在Z方向运动，因此用于压缩RRO的力将直接传递到车轮中心并形成Fz。在高速下，垂直振动模式可以由RRO激发，因此可以获得高水平的Fz。
0067从RRO到Fz的传递函数在这之后将被称为DKz，从RRO到Fx的传递函数将被称为DKx。与时间比较的该传递函数的典型例子在图5A和5B中绘出。
0068在图5A和5B的两个各自曲线中的波峰表示一个典型轮胎的共振频率的位置。在零激发频率下(对应于零转速)，DKx为零(由于在轮胎心轴的固定条件，即轮胎自由转动)而DKz不为零(由于轮胎心轴被禁止在z方向移动)。这意味着在非常低的速度下，无论RRO有多大，Fx将总是非常小。另一方面，DKz在零速度下大约为200N/mm。因此，如果RRO在接近零的速度下不小，那么Fz能够很大。
0069作为上述理论与实际的比较，提供了带有下表1所列出的典型轮胎参数的下述例子。
表1轮胎输入参数0070在本例子中，轮胎非一致性影响包含第一谐振径向跳动和质量不均匀分布。从模拟和测量获得的FxH1和FzH1(H1表示第一谐振)的各自幅度(以牛顿表示)和相角(以弧度表示)在图6中被示出。可以看出，除了在低速下FxH1的相之外，模拟结果与测量结果非常匹配。在低速下(例如，6Hz以下)，FxH1太小以至于不能被一致性机器精确地测量。
0071现在参考图7A和7B说明劲度变化对轮胎心轴非一致性力的效果的例子。假设轮胎径向劲度在其最初四个谐振中具有1％的变形。进一步假设该轮胎为质量分布均匀的完美圆形，并且在高速下由劲度变化产生的径向跳动是可忽略的。在该情况下，当轮胎对车轮产生带有26mm变形的负载并以一定的速度旋转时，将在轮胎心轴产生非一致力。对于最初的四个谐振中的每一个与速度(Hz)比较的Fx和Fz分别在图7A和7B中被图示。可以看到劲度变化对Fx的更高谐振具有明显效果，尤其在共振频率范围。而且，在低速下，Fx不为零。
0072如上述的图5-7所示，RRO和劲度变化将产生Fx(对应于切向力变化)和Fz(对应于径向力变化)，尤其在轮胎共振频率附近。即使很小量的RRO或劲度变化也能够产生很高水平的力。
0073然而，如果RRO和劲度变化的效果能够被布置得使它们呈异相，那么非一致性力可以被大幅地减小(或者换句话说，被补偿)。作为非一致性补偿的一个例子，考虑带有表1列出的相同参数和具有在0度的第一谐振径向跳动(RROH1)为的0.70mm的轮胎，参考图8A和8B，其产生了非一致性力。在图8A的虚线曲线中可以看出，在大约17.5Hz时，FxH1(切向力变化，第一谐振)很高。现在，如果带有大约4.0％幅度的第一谐振径向劲度变化位于180度并且计算心轴力，那么FxH1将如图8A中的实线曲线所示地被减小。这证明了Fx能够在相对较高的速度通过RRO和劲度变化补偿被最小化。Fz也能够以类似的方式在高速和低速下被改善，如图8B中所示。
0074现在参考图8C和8D，径向跳动和劲度变化之间的补偿提出了另一个实施方案以用于说明轮胎非一致性力的潜在改善。再次考虑带有表1列出的相同参数的轮胎，这次具有在0度或180度的0.208mm的第二谐振径向跳动(RROH2)，其产生非一致性力。在图8C的虚线曲线中可以看出，在大约13.5Hz时，FxH2(切向力变化，第二谐振)很高。现在，如果带有大约4.0％幅度的第二谐振径向劲度变化位于±90度并且计算心轴力，那么FxH2将如图8C中的实线曲线所示地在更高的频率下，尤其在共振频率下被减小。这证明了Fx能够在相对较高的速度通过RRO和劲度变化补偿被最小化。Fz也能够以类似的方式在高速和低速下被改善，如图8D中所示。
0075在图8A-8D的上述例子中，说明了轮胎非线性力(即，径向力变化(Fz)和切向力变化(Fx))怎样能够被径向跳动和各种选择类型的劲度变化之间的补偿减小。早先已经提出包括但不限于径向劲度、切向劲度、延伸劲度和弯曲劲度的各种类型的轮胎劲度都可以影响轮胎心轴力的水平。当实现径向跳动和劲度变化之间的补偿时，劲度变化可以是任一种可能类型的劲度变化。例如，图8A和8B示出了径向劲度变化的效果怎样能够被定向为与径向跳动的效果异相以改善轮胎非一致性力。图8C和8D示出了带有径向跳动和切向劲度变化补偿的类似原理。应当理解根据当前公开技术的该补偿并不限于一个特定类型的劲度变化。有时候更实际的是执行一种类型的劲度变化而不是许多。在该情况下，最实际的和有效执行的类型的劲度变化是其补偿程度将被确定和/或执行的劲度变化。
0076上述统计分析和数字实例提供了根据本主旨的各自表征和制造轮胎的方法的基础。首先，应当理解，本领域中有多种不同的过程被用于单个轮胎的构造。该轮胎制造工艺例如可以包括应用橡胶化合物和/或其它合适的材料的不同层以形成胎体，提供轮胎保护带部分和胎面部分以形成轮胎顶部区，硫化完成的生橡胶等。这些过程在图9中被表示为42a，42b，...，42n等并且组合以形成典型的轮胎44。应当理解，可以通过分别重复从42a到42n的不同过程，来构造成批的多个轮胎。
0077现在参考图10，提出了表征轮胎的方法，尤其是表征低速径向力变化的方法。可以根据图9中引用的多个步骤制造轮胎。当提供轮胎之后，可以建立多个轮胎测量，例如在前述的表1中所阐述的类型的轮胎测量。这些参数可以包括，例如轮胎半径，轮胎宽度，轮胎顶部质量，轮胎压力，轮胎径向劲度，轮胎切向劲度，轮胎顶部径向劲度，轮胎顶部切向劲度，轮胎径向阻尼，轮胎切向阻尼，轮胎胎面径向阻尼，轮胎胎面切向阻尼，和轮胎负载变形。这些参数可以通过本领域中公知的轮胎性能测量装置测量，或者可以在实施该主旨方法之前被另外地确定，并且作为已知变量被输入以用于在随后的计算机分析中进行处理。
0078在图10的轮胎表征方法中第一步骤46是测量在低速下的轮胎径向跳动。可以通过将轮胎定位到径向跳动测量装置48(见图9)的安装固定件(典型地具有与轮胎轮圈或其它刚性轮盘类似的质量)上测量低速径向跳动(在这里被称为LS-RRO)。一些该RRO测量装置的例子提供于美国专利No.5,396,438(Oblizajek)和5,345,867(Sube等人)中，这两个专利的所有方面都被包含于此以作参考。RRO测量装置能够识别参考点和当该参考点以理想的速度旋转时将其保持在轮胎上。该轮胎然后在“低速”下被旋转，在本技术的一些实施方案中，该低速可以对应于大约每分钟180转(RPM)或大约3Hz。
0079图10的典型方法中的下一个步骤50包括测量在低速下提供的轮胎的径向力变化。低速径向力变化(在这里被称为LS-RFV)可以通过力测量机器52(见图9)获得，该力测量机器例如可以对应于诸如公开于美国专利No.5,396,438中公开的测试装置114和/或装置132或者其它装置。也可以利用诸如在轮胎制造和测试领域公知的其它可替代的低速测量装置。应当理解，在本主旨的一些实施方案中，所有的低速和高速径向跳动和力测量可以通过为了该目的而设计的单个测量机器获得。
0080仍然参考图10，一旦分别在步骤46和50获得LS-RRO和LS-RFV测量，方程(14)，(22)和(30)可以用于计算径向劲度变化(RSV)，如步骤54所示。
0081再次参考图9，步骤54中的计算可以由计算机56执行，该计算机可以对应于任何类型的处理器，微处理器或其它数字分析器。在测量机器48和52分别获得的测量可以被传递到计算机56，在这点上可以实现任何所需水平的数字分析。车辆敏感性测试(VST)58也可以被使用和连接到计算机56。VST58是一种测量由诸如径向跳动和劲度变化的轮胎非一致性影响导致的车辆振动的测量方法，例如在M.G Holcombe和R.G.Altman的“A Method for Determining Tire andWheel Uniformity Needs Using Ride Rating Simulations(使用悬架有效刚度模拟确定轮胎和车轮一致性需要的方法)”，SAE 880579，1998中另外详细公开的方法。通常，高度的轮胎非一致性产生可察觉的车辆振动，从而潜在地使车辆乘员感到不舒服。VST58可以客观地或主观地被执行。如果是客观的，在诸如方向盘，驾驶座和/或车辆底板这样的位置安装仪表，从而能够测量振动。如果是主观的，用职业司机来评价振动的严重性。通过这样做，可以建立车辆振动和轮胎非一致性之间的关系，由此可以对选定的轮胎非一致性设置一个限值，从而当非一致性程度低于该限值时，能够保证良好的驾驶。该限值然后可以在计算机56中进行编程。
0082参考图9和10，一旦计算机56在步骤54中计算影响径向力变化的各个径向劲度变化和径向跳动，轮胎可以进一步在多个不同的方式中被评价。一个典型的进一步评价过程可以包括轮胎分类或评级，如典型的步骤60所示。可以建立限制，从而对轮胎中可接受程度的低速径向力变化设置上限，该限制可能依赖于特定类型的测试轮胎和/或轮胎与其一起使用的车辆。如果该轮胎具有超过设定限制的低速径向力变化水平，那么该轮胎可以被分到遭到淘汰或返修的组中。如果轮胎非一致性特性在限制以内，该轮胎可以被分到可交付给用户的组中。另一种典型的评价过程对应于将轮胎“评级”为多个设定的组中的一个。可以基于特定水平的轮胎非一致性力和在特定类型的轮胎和/或期望类型的车辆上的效果、应用或使用位置而定义每个组。应当理解，特定的该限制和评级组高度取决于轮胎制造商和/或用户期望的各种参数，因此在这里没有给出这样的特殊例子。
0083仍然参考图10，在表征轮胎的低速径向力变化的过程中的另一典型步骤62是使轮胎受到物理轮胎修整过程。根据轮胎制造领域的熟练技术人员可理解的轮胎修磨或质量增加过程，典型的修整过程对应于修磨和/或将额外的橡胶质量增加到特定位置。根据本发明的特征被使用的轮胎修磨和轮胎一致性校正机器(UCMs)的典型方面公开于美国专利No.6,139,401(Dunn等人)和6,086,452(Lipczynski等人)中，上述专利作为引用而包含于此。
0084进一步根据图10的步骤62，理想的是对轮胎进行修改以便在低速下产生附加径向跳动(被称为A-LS-RRO)。A-LS-RRO优选地使得对于傅立叶分解的一个或几个谐振由初始RRO(LS-RRO)和附加RRO(A-LS-RRO)的矢量和表示的总RRO的效果与轮胎径向劲度变化(RSV)的效果异相。例如，对于第一RRO谐振(RRO-H1)，LS-RRO+A-LS-RRO的最大点角优选大约为离对于H1的RSV的最大点角180度。对于第二RRO谐振(RRO-H2)，LS-RRO+A-LS-RRO的最大点角优选大约为离对于H2的RSV的最大点角90度。在低速产生附加径向跳动可以通过诸如修磨或增加轮胎质量的物理轮胎修整过程实现，或者可以可选择地通过对图9的过程42a，42b，...，42n列举的初始轮胎制造工艺的一个或多个步骤进行特征补偿或加工修改而实现。
0085应当理解尽管关于图10及其余附图和相应描述提出了用于径向跳动和径向劲度变化之间的补偿的特征，但是该公开步骤和特征不应当被限定于径向劲度变化。其它劲度变化，例如切向劲度变化，轮胎保护带延伸劲度变化和/或弯曲劲度变化也可以根据本主旨被计算和补偿。因而，将要实现与径向跳动一起补偿的劲度变化类型可以是任何从上面列出的例子预选择的类型。
0086上述的图10提出了通过在轮胎中产生附加径向跳动来表征和补偿轮胎中低速径向力变化的典型步骤和特征。现在图11提出了通过在轮胎中产生附加劲度变化来补偿低速径向力变化的替代的步骤和特征。在图11中体现的该典型方法的一些方面类似于参考图10论述的那些方面，并且相同的参考数字被用于表示该情况。
0087现在参考图11，图中公开了一种用于补偿轮胎非一致性、尤其关于低速径向力变化的补偿的典型方法。在该方法中，第一典型步骤46对应于以例如关于图10在前面所述的方法测量在低速下轮胎的径向跳动。在步骤46获得的RRO测量在一些实施方案中也可以在仍能保证轮胎的正确安放的低压下(例如，大约0.8巴的压力)被执行，以便于仅仅获取初始RRO。
0088仍然参考图11，第二典型步骤64对应于确定将在轮胎一车轮中心导致最小化的径向力变化的径向劲度变化量。如前所述，导致零径向力变化的劲度变化(RSV)数值可以通过方程(14)，(22)和(30)获得。在其它实施方案中，相同的方程能够用于确定除RSV外的不同类型的劲度变化。步骤64中数值的确定可以通过如前所述的图9的计算机56实现。图11的该典型方法中的最后步骤66会产生如步骤64中确定的附加劲度变化(例如，RSV)，该劲度变化将补偿如在步骤46中测量的轮胎的RRO。附加劲度变化的产生可以可选择地通过对图9的过程42a，42b，...，42n列举的初始轮胎制造工艺的一个或多个步骤进行特征补偿或修整加工而实现。例如在典型步骤66中执行的涉及轮胎制造工艺中意图产生劲度变化的其它细节在美国专利No.6,606,902中被公开，该专利包含于此以作参考。
0089现在参考图12，其提出了用于表征轮胎，尤其表征轮胎高速径向或切向力变化的方法的典型步骤。图12中表示的方法的某些方面类似于关于图10描述的方法，应当理解通过图9所示的轮胎测量和分析系统的这些步骤的执行同等地应用于图12表示的过程的典型步骤。
0090图12的轮胎表征方法的第一步骤68是测量低速下的轮胎径向跳动(LS-RRO)。图12的典型方法中的下一个步骤70包括测量在低速下提供的轮胎的径向和/或切向力变化(LS-RFV/LS-TFV)。一旦在步骤68和70中分别获得LS-RRO和LS-RFV/LS-TFV测量，方程(14)，(22)和(30)可以被用于计算径向劲度变化(RSV)，如步骤72所述。表征高速径向或切向力变化的下一个步骤74是测量在高速下的轮胎的径向跳动。用于获得该高速径向跳动(HS-RRO)和这里公开的其它高速测量的典型“高”速可以对应于至少大约300rpm(大约5Hz)的速度，在一些情况下可以在大约1200-1800rpm(20-30Hz)之间或以上。
0091仍然参考图12，一旦在各个步骤68-74中获得测量和计算，轮胎可以进一步在多个不同的方式中被评价。一个典型的进一步评价过程可以包括轮胎分类或评级，如典型的步骤76所示。可以建立限制从而对轮胎中可接受程度的高速径向或切向力变化设置上限，该限制可能依赖于特定类型的测试轮胎和/或轮胎与其一起使用的车辆。如果该轮胎具有超过设定限值的高速径向或切向力变化水平，那么该轮胎可以被分到遭到淘汰或返修的组中。如果轮胎高速径向或切向力在限值以内，该轮胎可以被分到可交付给用户的组中。另一种典型的评价过程对应于将轮胎“评级”为多个设定的组中的一个。可以基于特定水平的轮胎非一致性力和在特定类型的轮胎和/或期望类型的车辆上的效果、应用或使用位置而定义每个组。应当理解，特定的该限制和评级组高度取决于轮胎制造商和/或用户期望的各种参数，因此在这里没有给出这样的特殊例子。
0092仍然参考图12，在表征轮胎的低速径向力变化的过程中的另一典型步骤78是使轮胎受到物理轮胎修整过程。理想的是对轮胎进行修改以便在高速下产生附加径向跳动(被称为A-HS-RRO)。A-HS-RRO优选地使得对于傅立叶分解的一个或几个谐振由初始高速RRO(HS-RRO)和附加高速RRO(A-HS-RRO)的矢量和表示的总RRO的效果与轮胎径向劲度变化(RSV)的效果异相。例如，对于第一RRO谐振(RRO-H1)，HS-RRO+A-HS-RRO的最大点角优选大约为离对于H1的RSV的最大点角180度。对于第二RRO谐振(RRO-H2)，HS-RRO+A-HS-RRO的最大点角优选大约为离对于H2的RSV的最大点角90度。在高速下产生附加径向跳动可以通过诸如修磨或增加轮胎质量的物理轮胎修整过程实现，或者可以可选择地通过对图9的过程42a，42b，...，42n列举的初始轮胎制造工艺的一个或多个步骤进行特征补偿或加工修改而实现。
0093上述的图12提出了通过在轮胎中产生附加径向跳动来表征和补偿高速径向或切向力变化的典型步骤和特征。现在图13提出了通过在轮胎中产生附加劲度变化来补偿高速径向或切向力变化的替代的步骤和特征。在图13中体现的该典型方法的一些方面类似于参考图12论述的那些方面，并且相同的参考数字被用于表示这些情况。
0094现在参考图13，图中公开了一种用于补偿轮胎非一致性、尤其关于高速径向或切向力变化的补偿的典型方法。在该方法中，第一典型步骤74对应于以例如关于图12在前面所述的方法测量在高速下轮胎的径向跳动。在步骤74获得的RRO测量在一些实施方案中也可以在仍能保证轮胎的正确安放的低压下(例如，大约0.8巴的压力)被执行，以便于仅仅获取初始RRO(已存在的劲度变化的任何效果)。
0095仍然参考图13，第二典型步骤80对应于确定将在轮胎—车轮中心导致最小化的径向或切向力变化的劲度变化量。如前所述，导致零径向力变化的劲度变化(SV)数值可以通过方程(14)，(22)和(30)获得。步骤80中数值的确定可以通过如前所述的图9的计算机56实现。图13的该典型方法中的最后步骤82会产生如步骤80中确定的附加劲度变化(例如，RSV)，该劲度变化将补偿如在步骤74中测量的轮胎的RRO。附加劲度变化的产生可以可选择地通过对图9的过程42a，42b，...，42n列举的初始轮胎制造工艺的一个或多个步骤进行特征补偿或加工修改而实现。例如在典型步骤82中执行的涉及轮胎制造工艺中意图产生劲度变化的其它细节在美国专利No.6,606,902中被公开，该专利包含于此以作参考。
0096用于表征低速径向力变化和高速径向或切向力变化的典型的轮胎一致性规程已经分别关于图10-13被提出。与这些表征规程相关的改进方法包括这样的活动，例如评级或分类轮胎，对轮胎进行诸如修磨或将橡胶添加到轮胎这样的物理修整，或者提供反馈以影响轮胎制造工艺本身。现在，图14和15提出该最后一类表征和涉及改进实际轮胎制造工艺的相关轮胎改进的另外方面。如图9中所示，反馈修改98可以用于分别改进选择的各种过程42a-42n，所述各种过程被包含在轮胎44的制造中。图14显示了基于轮胎低速径向力变化制造轮胎的典型方法步骤，图15显示了基于轮胎高速径向或切向力变化制造轮胎的典型方法步骤。
0097图14和15中所表示的方法在某些方面类似于上述参考图10-13所述的方法，具体而言是在表征轮胎一致性中获得的测量类型方面。同样，如关于图10最初所述，应当理解通过图9所示的轮胎测量和分析系统的这些步骤的执行同等地分别适用于图14和15表示的过程的典型步骤。
0098图14和15中所示的规程通常表示对图9中表示的轮胎制造工艺42a，42b，...，42n的不同步骤进行试验的过程设计。用于该轮胎表征方法的设计试验类型的一个例子是特征分析。特征分析是一种专家系统，其专门设计用于比较关于诊断数据的线索，例如孤立的轮胎一致性参数，从而在轮胎制造工艺中识别不理想的结果。统计决策树能够帮助发现将给定的不理想结果与一组加工条件关联的模式。一旦知道联系，它们能够通过特征分析被应用到于新的数据，从而暗示导致不理想制造结果的可能的加工条件。
0099现在参考图14，在基于轮胎低速径向力振动的表征的一个典型的轮胎制造工艺中第一步骤100是制造几组轮胎，并且每组轮胎具有如图10中所示的过程42a，42b，...，42n的轮胎制造工艺的不同步骤的参考物理角的组合。不同的参考物理角可以对应于不同层的每一层的重叠或偏移位置，所述不同层典型地在轮胎制造工艺中被组合以形成胎体和顶部区。在图14的方法中的第二步骤102是为在步骤100中构造的每组轮胎中的每个轮胎测量在低速下的径向跳动(LS-RRO)。在步骤100中构造的每组轮胎中的每个轮胎的该低速径向力变化(LS-RFV)也在步骤104获得。一旦分别在步骤102和104中获得LS-RRO和LS-RFV测量，方程(14)，(22)和(32)被用于步骤106以推导每组轮胎中每个轮胎的径向劲度变化(RSV)。
0100仍然参考图14，基于轮胎低速径向力变化的表征的该典型制造方法中的下一个步骤108包括应用特征分析统计方法，和为实验允许孤立的轮胎制造工艺中每个建模的步骤评价选择的参数。该选择的参数可以包括LS-RRO特征和径向劲度变化(RSV)特征。基于在步骤108执行的特征分析统计方法的结果，随后的步骤110可以用于优化轮胎制造工艺。例如可以通过找到轮胎制造工艺的不同步骤的相对角的组合使得对于一个或多个谐振LS-RRO特征之和与RSV特征之和呈异相，从而实现过程的优化。
0101如前面所述，尽管上述图14和下面将要讨论的图15都举例说明了在径向跳动和径向劲度变化之间的补偿的例子，该公开的步骤和特征不应当被限制于径向劲度变化。其它劲度变化，例如切向劲度变化，轮胎保护带延伸劲度变化和/或弯曲劲度变化也可以根据本主旨被计算和补偿。同样，将要实现与径向跳动一起补偿的劲度变化类型可以是从上面列出的例子预选择的任何类型。
0102现在参考图15，在基于轮胎高速径向或切向力振动的表征的一个典型的轮胎制造工艺中第一步骤112是制造几组轮胎，并且每组轮胎具有如图9中所示的过程42a，42b，...，42n的轮胎制造工艺的不同步骤的参考物理角的组合。不同的参考物理角可以对应于不同层的每一层的重叠或偏移位置，所述不同层典型地在轮胎制造工艺中被组合以形成胎体和顶部区。在图15的方法中的第二步骤114是为在步骤112中构造的每组轮胎中的每个轮胎测量在低速下的径向跳动(LS-RRO)。在步骤112中构造的每组轮胎中的每个轮胎的低速径向力变化(LS-RFV)也在步骤116获得。一旦分别在步骤114和116中获得LS-RRO和LS-RFV测量，方程(14)，(22)和(30)被用于步骤118，以推导每组轮胎中每个轮胎的径向劲度变化(RSV)。
0103仍然参考图15，基于轮胎高速径向或切向力变化的表征的该典型制造方法中的下一个步骤120包括为步骤112中制造的每组轮胎中的每个轮胎测量高速下的径向跳动(HS-RRO)。因此典型的步骤122包括应用特征分析统计方法，和为实验允许孤立的轮胎制造工艺中每个建模的步骤评价选择的参数。该选择的参数可以包括HS-RRO特征和径向劲度变化(RSV)特征。基于在步骤122执行的特征分析统计方法的结果，随后的步骤124可以用于优化轮胎制造工艺。例如，可以通过找到轮胎制造工艺的不同步骤的相对角的组合，使得对于一个或多个谐振，HS-RRO特征之和与RSV特征之和呈异相，从而实现过程的优化。
0104应当注意对高速径向或切向力变化的补偿也可以通过图14中所述的步骤获得。
0105应当注意其它的劲度变化，例如切向劲度变化，轮胎保护带延伸劲度变化也可以实现轮胎径向或切向力变化。在该情况下，对非一致性力的补偿可以遵循与这里所述的相同的原理而获得。
0106该公开技术的前述方面的选择的组合对应于本主旨的多个不同的实施方案。应当注意，这里提出的和讨论的每个典型实施方案不应当被理解为对本主旨的限制。作为一个实施方案的一部分所示或所述的特征或步骤可以用于与其它实施方案的方面组合，以产生进一步的实施方案。另外，某些特征可以与执行相同或相似功能而未被清楚提出的类似装置或特征互换。同样，某些操作步骤可以与其它步骤互换或与其组合，以产生轮胎表征和制造的附加典型实施方案。
0107尽管本主旨已经关于其特定实施方案进行了详细描述，应当清楚，理解了前述内容的本领域的熟练技术人员可以容易地对这些实施方案进行改变、变化和等价替换。因此，本公开的范围作为举例而非限定，该主题公开不排除对本主旨的这些对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的修改、变化和/或添加。
权利要求
1.一种表征轮胎中低速径向力变化的方法，所述方法包括下述步骤测量给定轮胎在第一预定低速的径向跳动；测量所述给定轮胎在第二预定低速的径向力变化；以及计算在所述测量径向力变化的所述步骤中测量的、由一个或多个预选类型的劲度变化产生的径向力变化部分。
2.根据权利要求1的方法，其中所述一个或多个预选类型的劲度变化包括径向劲度变化、切向劲度变化、弯曲劲度变化和延伸劲度变化中的一个或多个。
3.根据权利要求1的方法，其中所述计算步骤包括利用压力和旋转下胎环的一个或多个运动方程、在接触衬片处作用于胎环的径向力的方程、和固定坐标系中径向力的方程。
4.根据权利要求3的方法，其中所述压力和旋转下胎环的运动方程通过使胎环作为大体弹性的环建模而被推导，所述环连接到安装固定件并固定在旋转轴，使得该环被构造成围绕该旋转轴以不同的速度旋转，并且其中所述轮胎被进一步建模为通过分布的径向和切向弹簧和阻尼器连接到所述安装固定件。
5.根据权利要求1的方法，其中所述第一和第二预定低速低于大约每分钟180转。
6.根据权利要求1的方法，进一步包括将所述给定的轮胎评级或分类到至少两个等级中的一个中，所述至少两个等级由预定的低速径向力变化限制而设定。
7.根据权利要求1的方法，进一步包括对所述给定的轮胎进行物理修整的步骤，从而在低速产生附加径向跳动。
8.根据权利要求7的方法，其中所述对给定的轮胎进行物理修整的步骤包括修磨所述给定的轮胎或在所述给定的轮胎的预定位置增加橡胶质量。
9.根据权利要求7的方法，其中所述对给定的轮胎进行物理修整的步骤对所述给定的轮胎产生效果，使得对于一个或多个谐振，在所述测量径向跳动的步骤中测量的径向跳动与在所述物理修整步骤中实现的附加径向跳动的矢量和与在所述计算步骤中确定的所述一个或多个预选类型的劲度变化为异相。
10.一种表征轮胎中高速径向力变化的方法，所述方法包括下述步骤测量给定轮胎在第一预定低速的径向跳动；测量所述给定轮胎在第二预定低速的径向力变化；计算在所述测量径向力变化的所述步骤中测量的、由一个或多个预选类型的劲度变化产生的径向力变化部分；以及测量所述给定轮胎在预定高速的径向跳动。
11.根据权利要求10的方法，其中所述一个或多个预选类型的劲度变化包括径向劲度变化、切向劲度变化、弯曲劲度变化和延伸劲度变化中的一个或多个。
12.根据权利要求10的方法，其中所述计算步骤包括利用压力和旋转下胎环的一个或多个运动方程、在接触衬片处作用于胎环的径向力的方程、以及固定坐标系中径向力的方程。
13.根据权利要求12的方法，其中所述压力和旋转下胎环的运动方程通过使胎环作为大体弹性的环建模而被推导，所述环连接到安装固定件并固定在旋转轴，使得该环被构造成围绕该旋转轴以不同的速度旋转，并且其中所述轮胎被进一步建模为通过分布的径向和切向弹簧和阻尼器连接到所述安装固定件。
14.根据权利要求10的方法，其中所述第一和第二预定低速低于大约每分钟180转，其中所述预定高速高于大约每分钟300转。
15.根据权利要求10的方法，进一步包括将所述给定的轮胎评级或分类到至少两个等级中的一个中，所述至少两个等级由预定的高速径向力变化限制而设定。
16.根据权利要求10的方法，进一步包括对所述给定的轮胎进行物理修整的步骤，从而在高速产生附加径向跳动。
17.根据权利要求16的方法，其中所述对给定的轮胎进行物理修整的步骤包括修磨所述给定的轮胎或在所述给定的轮胎的预定位置增加橡胶质量。
18.根据权利要求16的方法，其中所述对给定的轮胎进行物理修整的步骤对所述给定的轮胎产生效果，使得对于一个或多个谐振，在测量所述预定高速下的径向跳动的步骤中测量的径向跳动与在所述物理修整步骤中实现的附加径向跳动的矢量和与在所述计算步骤中确定的所述一个或多个预选类型的劲度变化为异相。
19.一种表征轮胎中高速切向力变化的方法，所述方法包括下述步骤测量给定轮胎在第一预定高速的径向跳动；测量所述给定轮胎在第二预定高速的切向力变化；和计算在所述测量切向力变化的所述步骤中测量的、由一个或多个预选类型的劲度变化产生的切向力变化部分。
20.根据权利要求19的方法，其中所述一个或多个预选类型的劲度变化包括径向劲度变化、切向劲度变化、弯曲劲度变化和延伸劲度变化中的一个或多个。
21.根据权利要求19的方法，其中所述计算步骤包括利用压力和旋转下胎环的一个或多个运动方程、在接触衬片处作用于胎环的切向力的方程、以及固定坐标系中切向力的方程。
22.根据权利要求21的方法，其中所述压力和旋转下胎环的运动方程通过使胎环作为大体弹性的环建模而被推导，所述环连接到安装固定件并固定在旋转轴，使得该环被构造成围绕该旋转轴以不同的速度旋转，并且其中所述轮胎被进一步建模为通过分布的径向和切向弹簧和阻尼器连接到所述安装固定件。
23.根据权利要求19的方法，其中所述第一和第二预定高速高于大约每分钟300转。
24.根据权利要求19的方法，进一步包括将所述给定的轮胎评级或分类到至少两个等级中的一个中，所述至少两个等级由预定的高速切向力变化限制而设定。
25.根据权利要求19的方法，进一步包括对所述给定的轮胎进行物理修整的步骤，从而在高速产生附加径向跳动。
26.根据权利要求25的方法，其中所述对给定的轮胎进行物理修整的步骤包括修磨所述给定的轮胎或在所述给定的轮胎的预定位置增加橡胶质量。
27.根据权利要求25的方法，其中所述对给定的轮胎进行物理修整的步骤对所述给定的轮胎产生效果，使得对于一个或多个谐振，在测量所述径向跳动的步骤中测量的径向跳动与在所述物理修整步骤中实现的附加径向跳动的矢量和与在所述计算步骤中确定的所述一个或多个预选类型的劲度变化为异相。
28.一种制造轮胎的方法，该方法包括以下步骤构造多组轮胎，每组轮胎由轮胎制造工艺的多个不同步骤中的每一个步骤的物理参考角的各个不同组合来表征；测量每组轮胎中的每个轮胎在第一预定低速的径向跳动；以及为轮胎制造工艺中的每个所述不同步骤对所述每组轮胎应用统计方法，以评价各个低速径向跳动和预定类型的低速劲度变化参数。
29.根据权利要求28的方法，其中在所述应用步骤中评价的所述预定类型的低速劲度变化包括径向劲度变化、切向劲度变化、延伸劲度变化和弯曲劲度变化中的一种。
30.根据权利要求28的方法，进一步包括以下步骤测量每组轮胎中的每个轮胎在第二预定低速的径向力变化；以及计算在所述测量径向力变化的所述步骤中测量的、由每组轮胎中的每个轮胎的所述预定类型的劲度变化分别产生的每个径向力变化部分。
31.根据权利要求30的方法，其中所述计算步骤包括利用压力和旋转下胎环的一个或多个运动方程、在接触衬片处作用于胎环的径向力的方程、以及固定坐标系中径向力的方程。
32.根据权利要求30的方法，其中所述第一和第二预定低速低于大约每分钟180转。
33.根据权利要求28的方法，其中所述统计方法包括特征分析统计法。
34.根据权利要求28的方法，进一步包括下列步骤确定由物理参考角的所述各个组合表征的所述轮胎组中的哪一组产生在所述应用步骤中被评价的、对于一个或多个谐振基本上异相的低速径向跳动和低速劲度变化参数。
35.根据权利要求34的方法，进一步包括下列步骤基于对应于在所述确定步骤中被鉴别的轮胎组的制造工艺中所应用的轮胎制造工艺，制造随后的轮胎。
36.一种制造轮胎的方法，该方法包括以下步骤构造多组轮胎，每组轮胎由轮胎制造工艺的多个不同步骤中的每一个的物理参考角的各个不同组合来表征；测量每组轮胎中的每个轮胎在第一预定低速的径向跳动；测量每组轮胎中的每个轮胎在预定高速的径向跳动；以及为轮胎制造工艺中的每个所述不同步骤对所述每组轮胎应用统计方法，以评价各个高速径向跳动和预定类型的劲度变化参数。
37.根据权利要求36的方法，其中所述预定类型的劲度变化包括径向劲度变化、切向劲度变化、延伸劲度变化和弯曲劲度变化中的一种。
38.根据权利要求36的方法，进一步包括以下步骤测量每组轮胎中的每个轮胎在第二预定低速的径向力变化；以及计算在所述测量径向力变化的所述步骤中测量的、由每组轮胎中的每个轮胎的所述预定类型的劲度变化分别产生的每个径向力变化部分。
39.根据权利要求38的方法，其中所述计算步骤包括利用压力和旋转下胎环的一个或多个运动方程、在接触衬片处作用于胎环的径向力的方程、以及固定坐标系中径向力的方程。
40.根据权利要求38的方法，其中所述第一和第二预定低速低于大约每分钟180转，其中所述预定高速高于大约每分钟300转。
41.根据权利要求36的方法，其中所述统计方法包括特征分析统计法。
42.根据权利要求36的方法，进一步包括下列步骤确定由物理参考角的所述各个组合表征的所述轮胎组中的哪一组产生在所述应用步骤中被评价的、对于一个或多个谐振基本上异相的高速径向跳动和预定类型的劲度变化参数。
43.根据权利要求42的方法，进一步包括下列步骤基于对应于在所述确定步骤中被鉴别的轮胎组的制造工艺中所应用的轮胎制造工艺，制造随后的轮胎。
44.一种制造轮胎的方法，该方法包括以下步骤构造多组轮胎，每组轮胎由轮胎制造工艺的多个不同步骤中的每一个的物理参考角的各个不同组合表征；测量每组轮胎中的每个轮胎在第一预定高速的径向跳动；以及为轮胎制造工艺中的每个所述不同步骤对所述每组轮胎应用统计方法，以评价各个高速径向跳动和预定类型的切向劲度变化参数。
45.根据权利要求44的方法，其中所述预定类型的切向劲度变化包括径向劲度变化、切向劲度变化、延伸劲度变化和弯曲劲度变化中的一种。
46.根据权利要求44的方法，进一步包括以下步骤测量每组轮胎中的每个轮胎在第二预定高速的切向力变化；以及计算在所述测量切向力变化的所述步骤中测量的、由每组轮胎中的每个轮胎的所述预定类型的劲度变化分别产生的每个切向力变化部分。
47.根据权利要求46的方法，其中所述计算步骤包括利用压力和旋转下胎环的一个或多个运动方程、在接触衬片处作用于胎环的径向力的方程、以及固定坐标系中径向力的方程。
48.根据权利要求46的方法，其中所述第一和第二预定高速高于大约每分钟300转。
49.根据权利要求44的方法，其中所述统计方法包括特征分析统计法。
50.根据权利要求44的方法，进一步包括下列步骤确定由物理参考角的所述各个组合表征的所述轮胎组中的哪一组产生在所述应用步骤中被评价的、对于一个或多个谐振基本上异相的高速径向跳动和劲度变化参数。
51.根据权利要求50的方法，进一步包括下列步骤基于对应于在所述确定步骤中被鉴别的轮胎组的制造工艺中所应用的轮胎制造工艺，制造随后的轮胎。
52.一种补偿轮胎径向力变化方法，该方法包括以下步骤根据给定的轮胎制造工艺构造一组一个或多个轮胎；测量选定的所述轮胎在预定转速下的径向跳动；基于在所述测量步骤中获得的径向跳动，确定能使所述选定轮胎的每一个的径向力变化被最小化的一个或多个预选类型的劲度变化的劲度变化量；产生至少一个在所述确定步骤中确定的劲度变化，该劲度变化将补偿在所述测量步骤中获得的、每个所述选定轮胎的所述径向跳动。
53.根据权利要求52的方法，其中所述产生至少一个劲度变化的步骤在所述给定的轮胎制造工艺的一个或多个步骤在随后轮胎的生产中实现。
54.根据权利要求52的方法，其中所述确定劲度变化量的步骤包括利用压力和旋转下胎环的一个或多个运动方程、在接触衬片处作用于胎环的径向力的方程、以及固定坐标系中径向力的方程。
55.根据权利要求52的方法，其中所述预定转速低于大约每分钟180转。
56.根据权利要求52的方法，其中所述预定转速高于大约每分钟300转。
57.根据权利要求52的方法，其中所述测量步骤在所述选定轮胎的压力下进行，该压力低于大约1.0巴。
58.根据权利要求52的方法，其中所述一个或多个预选类型的劲度变化选自径向劲度变化、切向劲度变化、弯曲劲度变化以及延伸劲度变化所组成的组。
59.一种补偿轮胎切向力变化方法，该方法包括以下步骤根据给定的轮胎制造工艺构造一组一个或多个轮胎；测量选定的所述轮胎在预定转速的径向跳动；基于在所述测量步骤中获得的径向跳动，确定能使所述选定轮胎的每一个的切向力变化被最小化的一个或多个预选类型的劲度变化的劲度变化量；产生至少一个在所述确定步骤中确定的劲度变化，该劲度变化将补偿在所述测量步骤中获得的、每个所述选定轮胎的所述径向跳动。
60.根据权利要求59的方法，其中所述产生至少一个劲度变化的步骤由所述给定的轮胎制造工艺的一个或多个步骤在随后轮胎的生产中实现。
61.根据权利要求59的方法，其中所述确定劲度变化量的步骤包括利用压力和旋转下胎环的一个或多个运动方程、在接触衬片处作用于胎环的切向力的方程、以及固定坐标系中切向力的方程。
62.根据权利要求59的方法，其中所述预定转速高于大约每分钟300转。
63.根据权利要求59的方法，其中所述测量步骤在所述选定轮胎的压力下进行，该压力低于大约1.0巴。
全文摘要
一种表征在轮胎心轴的非一致性力，例如低速和高速径向力变化和高速切向力变化的方法包括测量径向跳动和在高速和/或低速的径向或切向力变化。从这些测量中，预定类型的劲度变化(例如，径向、切向、延伸、弯曲劲度变化)对各个径向和/或切向力变化的影响可以被确定。特征分析统计法也可以用于为轮胎构造过程的不同的步骤和参考物理角表征该轮胎非一致力。基于该轮胎非一致力的表征，附加操作步骤可以进一步对应于轮胎评级和/或分类，物理轮胎修整过程和轮胎制造工艺。轮胎制造工艺中的轮胎校正机构和/或反馈控制优选地产生对于一个或多个谐振具有反相的径向跳动和劲度变化参数的轮胎，从而导致诸如在轮胎心轴的径向和切向力变化这样的非一致性力减小。
文档编号G01M17/02GK1702444SQ200510071998
公开日2005年11月30日 申请日期2005年5月25日 优先权日2004年5月26日
发明者J·M·弗拉芒, 朱方 申请人:米其林研究和技术股份有限公司, 米其林技术公司