提供改进的浸润的配重施加器头部的制作方法

该美国专利申请根据35u.s.c§119(e)要求在2016年5月17日提交的美国临时申请序列号62/337,592的优先权。该先前申请的公开内容被认为是本申请公开内容的一部分，并且其全部内容通过引用结合于此。

本公开涉及一种用于车轮的配重施加器，并且更具体地涉及一种在应用期间改善车轮平衡配重的浸润处理的配重施加器。

背景技术：

通常，车轮和/或具有轮胎的车轮(车轮组件)具有在旋转期间引起不平衡的质量不对称性。例如，这些不对称可能由制造缺陷引起。通常，为了克服不对称，由工厂或维修车间对车轮或车轮组件进行平衡，以通过车轮平衡配重来校正不对称性。通过将车轮平衡配重或一组车轮平衡配重放置在确定的位置，车轮平衡配重平衡车轮或车轮组件，从而防止在使用期间出现潜在的振动问题。传统上，车轮平衡器将车轮平衡配重放置在车轮的外侧唇缘上。这些传统的配重被称为“撞击”配重或“夹式”配重，这是因为这些配重包括夹子或扣子以将配重固定到车轮的唇缘。由于附接这些传统配重的风格和方法，配重不雅观，容易脱落，车轮可能会受损并导致加速腐蚀。作为解决传统配重问题的一种手段，车轮平衡器开始使用粘合式车轮平衡配重。

对于任何类型的粘合剂，粘合强度可根据应用而变化。例如，粘合剂通常不能连结到表面能低于粘合剂的表面。粘合剂不能连结，原因在于表面能阻止粘合剂适当浸湿或浸润。当粘合剂浸润时，粘合剂流动并覆盖表面，从而最大化粘合接触面积。影响粘合剂浸润的其他潜在问题可能是施加压力，施加期间存在气泡、或表面制备不当。如果与车轮平衡配重相关的附着力不能充分地连结到车轮的表面，则车轮平衡配重可能在使用期间与车轮分离。虽然目前使用已知的将车轮平衡配重施加到车轮的系统和方法，但仍然需要改进相关领域。

技术实现要素：

本公开的一个方面提供了一种配重施加器，其包括配重施加器头部和至少一个致动器。配重施加器头部适于承载车轮平衡配重并且具有配重施加表面，该配重施加表面具有配重保持区域和先导旋转区域。所述至少一个致动器联接到配重施加器头部，用于沿着至少一个方向操纵配重施加器头部。所述至少一个方向具有径向分量。先导旋转区域定向成比配重保持区域径向延伸得更远。

本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，配重施加器头部在至少两个方向上操纵配重施加器头部。所述至少两个方向可以具有径向分量和旋转分量。配重施加器头部可构造成在配重接收位置和配重施加位置之间运动。在配重施加位置处，配重施加器头部可构造成将车轮平衡配重传送到车轮的内表面。配重施加表面的曲率半径可以小于车轮内表面的半径曲率。

在一些示例中，配重施加器包括配准柱，所述配准柱构造成固定到车轮的轮盘。配准柱可以在中心孔开口处固定到轮盘，配准柱具有设置在围绕中心孔开口的轮毂安装板上的配准肩部。配重保持区域可以具有配重保持机构。配重保持机构可以是嵌入式磁体、凹陷袋状物或真空抽吸机构中的至少一种。

在一些实施方式中，配重施加器包括控制器，该控制器构造成控制所述至少一个致动器。所述至少一个致动器可以是径向致动器或旋转致动器中的至少一种。配重施加还可包括连接到配重施加器头部并且构造成以至少六个自由度运动的施加器底架。

本公开的另一方面提供了一种用于将车轮平衡配重施加到车轮的方法。该方法包括将车轮平衡配重附接到配重施加器头部以及将配重施加器头部朝向车轮的一部分延伸，使得仅车轮平衡配重的前缘的一部分接触车轮。该方法还包括旋转车轮和配重施加器头部中的至少一个。

该方面可包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，旋转车轮和配重施加器头部中的至少一个包括使配重施加器头部在具有与车轮不同的曲率半径的弧中旋转。该方法还可包括用可旋转辊层压车轮平衡配重，该可旋转辊邻近车轮平衡配重的后缘。该方法还可包括将配重施加器头部配准到车轮的轮盘开口。该方法还可包括用控制器控制配重施加器头部。

在一些示例中，该方法包括将配重施加器头部配准到车轮的轮盘开口以及可旋转辊层压车轮平衡配重。可旋转辊可以与车轮平衡配重的后缘相邻。附接车轮平衡配重可以包括通过配重保持机构附接车轮平衡配重。配重保持机构可以是嵌入式磁体、凹陷袋状物或真空抽吸机构中的至少一种。

在附图和以下描述中阐述了本公开的一个或多个实施方式的细节。根据说明书和附图以及权利要求，其他方面、特征和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是示例性配重施加器环境的立体图；

图2是示例性配重施加器环境的侧视图，其中施加器底架与车轮接合；

图3a是示例性配重施加器环境的俯视图，其中配重施加器处于配重接收位置；

图3b是示例性配重施加器环境的俯视图，其中配重施加器在第一时段处于配重施加位置；

图3c是示例性配重施加器环境的俯视图，其中配重施加器在第二时段处于配重施加位置；

图3d是示例性配重施加器环境的俯视图，其中配重施加器在第三时段从配重施加位置缩回；

图4是示例性配重施加器环境的立体图；

图5是示例性配重施加器头部的立体图；

图6a是示例性配重施加器环境的俯视图，其中配重施加器处于配重接收位置；

图6b是图6的示例性配重施加器头部的放大视图；

图6c是示例性配重施加器环境的俯视图，其中配重施加器在第一时段处于配重施加位置；

图6d是图6c的示例性配重施加器头部的放大视图；

图6e是示例性配重施加器环境的俯视图，其中配重施加器在第二时段处于配重施加位置；

图6f是图6e的示例性配重施加器头部的放大视图；

图6g是示例性配重施加器环境的俯视图，其中配重施加器在第三时段从配重施加位置缩回；

图7是示例性配重施加器环境的立体图；

图8是与车轮接合的图7的示例性配重施加器环境的侧视图。

各附图中的相同参考符号表示相同元件。

具体实施方式

图1是配重施加器环境10的示例。配重施加器环境10包括车轮20或车轮组件，所述车轮组件包括车轮20和安装在车轮20上的轮胎30。车轮20具有形成轮腔22的形状，由轮盘24和侧壁26限定所述轮腔22。侧壁26具有内表面26i，其中，内表面半径ri对应于曲率半径rci。轮盘24朝向轮盘24的中心拱起具有中心孔28cb的轮毂安装板28。中心孔28cb是限定车轮20的中心的开口。

配重施加器环境10还包括配重施加器100、施加器底架200和控制器300。配重施加器100构造成将车轮平衡配重40放置在侧壁26的内表面26i上的一个位置处。车轮平衡配重40的位置取决于车轮20和/或车轮组件20、30的不平衡。在配重施加器环境10之前或与配重施加器环境10结合时确定车轮平衡配重40的位置和尺寸。例如，在平衡车轮和通过配重施加器100放置车轮平衡配重40期间，车轮20和/或车轮组件20、30可以处于类似的位置或类似的集结区域(stagingarea)。在其他示例中，车轮平衡配重40的位置可以预先标记在内表面26i上，使得配重施加器100与预先标记的位置对准以放置车轮平衡配重40。车轮平衡配重40可以是切成长度段的配重带、或预切割的离散金属配重材料件。由配重施加器100放置的车轮平衡配重40包括车轮平衡配重粘合剂42。车轮平衡配重粘合剂42使配重平衡材料44(例如钢、锌、铅或其他金属(例如，复合金属))能够粘附到侧壁26的内表面26i。车轮平衡配重粘合剂42具有在车辆运行期间车轮组件20、30旋转时粘附到车轮20的内表面26i上的粘附强度。

配重施加器100包括刚性地连接到施加器底架200的配重施加器头部110。配重施加器头部110具有曲率半径rca的配重施加表面112。配重施加器头部110的曲率半径rca可以小于、等于或大于车轮20的内表面26i的曲率半径rci。配重施加表面112具有配重保持区域114和先导旋转区域116。配重保持区域114是配重施加表面112上的如下区域：所述区域在放置车轮平衡配重40之前将车轮平衡配重40保持就位。换句话说，配重保持区域1114适于承载车轮配重40。配重保持区域114可以使用任何数量的配重保持机构保持车轮平衡配重40，所述配重保持机构例如为嵌入式磁体、压入配合件(例如，凹陷的袋状部)、或真空吸力件(例如，具有反向气流的小开口)。

进一步参见图1，施加器底架200可以是构造有由控制器300控制的六个自由度的机器人臂。施加器底架200包括至少一个致动器210、220和底架联接器230。在一些实施方式中，所述至少一个致动器是径向致动器210和/或旋转致动器220。径向致动器210致动连接到配重施加器100的径向致动器轴240，使得配重施加器100在配重接收位置p1(例如，图1﹣3a、3d﹣4、6a、6g)和配重施加位置p2(例如，图3b﹣3c、6c﹣6f)之间运动。配重施加位置p2对应于如下的位置范围：在所述位置中，保持在配重施加器100上的车轮平衡配重40的至少一部分接触侧壁26的内表面26i。配重接收位置p1是沿着径向致动器轴240的运动范围中除了配重施加位置p2之外的任何位置。换句话说，配重施加器100可以在除了配重施加位置p2之外的任何位置处接收车轮平衡配重40。例外情况是当配重施加器100处于轮腔22外部时(如图1所示)。在任一位置处，先导旋转区域116可定向成比配重保持区域114径向延伸得更远。这是因为当配重施加器100处于轮腔22的外部(例如，上方)时，径向致动器轴240可以完全延伸到一个不会干扰车轮20的侧壁26的位置。

施加器底架200的旋转致动器220构造成使配重施加器100围绕垂直于轮毂安装板28的表面28s的轴线a旋转。随着配重施加器100旋转运动，配重施加器头部110的配重施加表面112追踪车轮20的内表面26i，使得当配重施加器100处于配重施加位置p2中时配重施加器100上的车轮平衡配重40可以施加到车轮20的内表面26i。旋转致动器轴250将旋转致动器220连接到配重施加器100。在一些示例中，旋转致动器轴250连接到径向致动器210，使得旋转致动器220的旋转允许径向致动器210同时或依序致动。

底架联接器230是诸如万向接头的接头，其允许施加器底架200以六个自由度操作。利用六个自由度，施加器底架200具有改变三个垂直轴线上的位置的能力，例如向前/向后运动、向上/向下(例如，沿着轴线a)或向左/向右摇摆，并且具有围绕三个垂直轴线旋转(例如，偏转、俯仰或滚动)的能力。在一些实施方式中，底架联接器230使得旋转致动器轴250与控制器轴260连结。

控制器300构造成至少操作径向致动器210和旋转致动器220。在一些示例中，控制器300具有配重施加器模块，该配重施加器模块包括径向致动器运动控制模块和旋转致动器运动控制模块。配重施加器模块控制和调节径向致动器210的操作参数(例如，行进距离)和旋转致动器220的操作参数(例如，旋转角度)。附加地或替代地，控制器300可以构造有附加致动器，所述附加致动器将施加器底架200运动到与六个自由度相关的位置。例如，在一些实施方式中，施加器底架200被手动定位到轮腔22中。然而在其他实施方式中，例如更自动化的车轮施加器环境10，控制器300构造成操作线性致动器(未示出)，所述线性致动器使施加器底架200在沿着垂直于轮毂安装板28的轴线a的位置之间运动，从而配重施加器头部110可以定位在将要放置车轮平衡配重40的轮腔22中。

在将车轮平衡配重40施加到车轮20期间，配重施加器100从径向致动器210的致动施加力f。力f将车轮平衡配重40的前缘40le(图3a)附着到车轮20的内表面26i。在车轮平衡配重40与车轮20初始接触之后，配重施加器头部110与车轮20的内表面26i之间的相对运动将车轮平衡配重40继续传送到车轮20的内表面26i，直到完成传送为止。配重施加器头部110和内表面26i之间的相对运动可以来自配重施加器100的旋转运动，来自旋转源(未示出)的车轮20的旋转运动，或两者的某种组合。为了传送车轮平衡配重40，车轮平衡配重40和内表面26i之间的粘合连结部的剪切强度大于车轮平衡配重40和配重施加器头部110之间的保持力(例如，嵌入式磁体的磁力、压入配合件的摩擦力或真空的吸力)。车轮平衡配重40和内表面26i之间的粘合连接部的剪切强度也可能引发不希望的往复力，该往复力可能导致车轮20或配重施加器100猛拉或滑动(例如，破坏或扰乱来自施加器底架200的受控运动)。为了减少不需要的力，配重施加器环境10可以控制车轮20相对于施加器底架200和配重施加器100的运动。一些示例包括使车轮20和施加器底架200互锁，使得在互锁连接处的摩擦力抵消施加车轮平衡配重40时的力。附加地或替代地，施加器底架200可具有锁定机构，以在车轮平衡配重40的传送期间防止施加底架200运动。

另外参照图1和图2，施加器底架200可以可选地包括配准区域270。配准区域270可以用于使施加器底架200与车轮20互锁(如上所述)，和/或将配重施加器100对准在放置车轮平衡配重40的位置中。在一些示例中，配准区域270包括配准柱272和配准肩部274。

如图2所示，施加器底架200沿轴线a平移到对准位置pr。配准位置pr是配重施加器100处于与轮毂安装板28平行的平面中的位置，使得车轮平衡配重40垂直于车轮20的内表面26i相对放置。作为示例，图2描绘了配准位置pr，其中配准区域270与轮盘24的轮毂安装板28配合。在配准位置pr中，配准柱272行进通过中心孔28cb，直到配准肩部274用作轮毂安装板28的表面28s上的机械止动件。在一些示例中，作为机械止动件，配准肩部接合表面274s与轮毂安装板28的表面28s配合。在其他示例中，配准位置pr由控制器300设置，使得控制器300沿着轴线a平移施加器底架200并将施加器底架200保持在配准位置pr。替代地，施加器底架200可以机械地构造(例如，设定轴长度)成确保配重施加器100处于配准位置pr。

图3a﹣3d是当配重施加器100施加车轮平衡配重40时配重施加器环境10中的时间序列的示例。图3a是时间t的初始时段t0的示例，其中配重施加器100位于轮腔22内，并且配重施加器头部110处于配重接收位置p1。图3a示出了车轮平衡配重粘合剂42是车轮平衡配重40的最外层，使得车轮平衡配重粘合剂42面向车轮20的内表面26i并且将首先接触内表面26i。换句话说，车轮平衡配重粘合剂42是车轮平衡配重40的前缘40le的最外层。

图3b是时间t的第一时段t1的示例，其中，配重施加器100位于轮腔22内，并且配重施加器头部110处于配重施加位置p2。在时间t的第一时段ti，径向致动器210施加力f以延伸径向致动器轴240和连接的配重施加器头部110。在配重施加位置p2处，径向致动器210已经提供力f，以将车轮平衡配重40施加到施加接触区zc。施加接触区zc对应于在配重施加位置p2中车轮平衡配重粘合剂42在前缘40le处接触内表面26i的区域。施加接触区zc是施加区za的如下部分：所述部分对应于在施加车轮平衡配重40期间配重施加器100的行进区域。当配重施加器100将车轮平衡配重40施加到车轮20时，施加区za具有与旋转致动器220的旋转角r成比例的弧长。随着配重施加表面112的曲率半径rca与内表面26i的曲率半径rci的比率减小，施加接触区zc从配重施加器头部110的配重施加表面112与内表面26i重叠的切线区域减小到配重施加表面112和内表面26i之间的切线接触点。类似地，随着比率减小，力f将从第一区域a1上的分布力转变为第二区域a2上的力，其中a1>a2。因此，曲率半径的比率可有助于在施加车轮平衡配重40期间控制浸湿和层压。

图3c是时间t的第二时段t2的示例，其中配重施加器100位于轮腔22内的配重施加位置p2处。在时间t的第二时段t2，配重施加器头部110的配重施加表面112已将车轮平衡配重40的第一部分40a施加到车轮20的内表面26i。当配重施加器100相对于车轮20旋转时，在第二时段t2处，配重施加表面112将力f施加在对应于车轮平衡配重40的第二部分40b的施加接触区zc处。当配重施加器100将施加接触区zc传送到车轮平衡配重40的不同部分时，配重施加器100和车轮20之间的相对旋转运动拉动车轮平衡配重40通过车轮20的内表面26i和配重施加表面112之间的间隙g。由于车轮平衡配重粘合剂42的剪切强度而发生拉动。当配重施加器100拉动车轮平衡配重40的第二部分40b通过间隙g时，间隙g允许配重施加表面112施加压力并将车轮平衡配重40的第二部分40b附着到内表面26i的施加接触区zc处。在一些示例中，间隙g的宽度可以基本上等于车轮平衡配重40的宽度。在其他示例中，间隙g的宽度可以小于车轮平衡配重40的宽度以增加施加压力。

图3d是时间t的第三时段t3的示例，其中配重施加器100从配重施加位置p2缩回到位于轮腔22内的配重接收位置pi。在时间t的第三时段t3，配重施加器100已经完成了针对车轮20的相对旋转r并且将车轮平衡配重40完全地粘附到车轮20的内表面26i上。配重施加器头部110正从车轮20的内表面26i上退回。

图4﹣6示出了与图1﹣3类似的配重施加器环境10，除了配重施加器100包括可旋转辊120之外。如图5所示，可旋转辊120围绕平行于配重施加表面112的轴线a120旋转r120。在一些示例中，可旋转辊120位于配重保持区域114内或与配重保持区域114相邻，使得在车轮平衡配重40从配重施加器100转移到车轮20的内表面26i时，可旋转辊120接触车轮平衡配重40并在车轮平衡配重40上滚动。例如，可旋转辊120位于车轮平衡配重40的后缘40te处。

如同图3a﹣3d，图6a﹣6g是当具有可旋转辊120的配重施加器10施加车轮平衡配重40时配重施加器环境10中的时间序列的示例。参照图6a﹣6g，配重施加器100在配重施加器环境10中的结构和功能可以基本上类似于图3a﹣3d的结构和功能，除了下文描述和/或图中所示的任何例外之外。因此，将不再详细描述类似特征的结构和/或功能，并且下文仅讨论不同之处。

图6a﹣6b是时间t的初始时段t0的示例，其中，配重施加器100位于轮腔22内，其中配重施加器头部110处于配重接收位置p1中。如图5所示的配重施加器头部110包括可旋转辊120，所述可旋转辊120毗邻车轮平衡配重40的后缘40te。如图6b所示，可旋转辊120从配重施加表面112朝向车轮20的内表面26i突出p。在一些示例中，可旋转辊120的突出p使可旋转辊120偏离车轮平衡配重粘合剂42距离d。距离d和/或突出p构造成当配重施加器100将车轮平衡配重40施加到车轮20的内表面26i时允许可旋转辊120向车轮平衡配重40施加压力。

图6c﹣6d是时间t的第一时段t1的示例，其中具有可旋转辊120的配重施加器100位于轮腔22内，并且配重施加器头部110处于配重施加位置p2中。在时间t的第一时段ti，可旋转辊120位于施加接触区zc内，但尚未接触车轮平衡配重40。在这些示例中，车轮平衡配重40首先在前缘40le处施加到车轮的内表面26i，然后在配重施加器100相对于车轮旋转通过施加区za之后可旋转辊120在车轮平衡配重40上滚动。在一些示例中，当施加车轮平衡配重40时，可旋转辊120不直接接触车轮20的内表面26i。

图6e﹣6f是时间t的第二时段t2的示例，其中具有可旋转辊120的配重施加器100位于轮腔22内的配重施加位置p2中。在时间t的第二时段t2，可旋转辊120向车轮平衡配重40施加压力。在一些示例中，增加可旋转辊120的配重施加器100向车轮平衡配重40施加更大的压力，这是因为可旋转辊120的突出p减小了在施加到内表面26i期间车轮平衡配重40被拉过的间隙g。附加地或替代地，配重施加器100可以构造成使得在配重施加位置p2处，可旋转辊120用作施加车轮平衡配重120的主要装置，而不是与配重施加表面112组合或仅仅配重施加表面112(例如，图3a﹣3d)作为施加车轮平衡配重120的主要装置。例如，可旋转辊120可在施加期间向车轮平衡配重40提供均匀的压力。均匀的压力和/或增加的压力可以改善车轮平衡配重粘合剂42的浸湿，从而提供针对车轮20的改善的粘附性。

图7是配重施加器环境10的示例。配重施加器环境10包括配重施加器100，配重施加器100构造成将车轮平衡配重40施加到具有侧壁26a的锥形内表面26ai的车轮20。锥形内表面26ai可以在朝向轴线a或远离轴线a的方向上倾斜。为了将车轮平衡配重40应用到锥形内表面26ai，至少一个致动器(例如，280)构造成围绕垂直于轴线a的轴线a1旋转rc。如图7所示，当配重施加器头部110在配重接收位置p1和配重施加位置p2之间运动时，轴线a1可以平行于轮毂安装板28并且垂直于配重施加器100的行进方向dt。所述至少一个致动器可以与径向致动器210(例如，如图7中所示的280)相同，与旋转致动器220相同，或者是施加器底架200的附加致动器。附加地或替代地，致动器280可以位于配重施加器头部110中或位于径向致动器轴240的配重施加器头部端处。在任何情况下，控制器300可以构造成操作致动器280。通过围绕轴线a1旋转rc，致动器280使配重施加器100枢转，使得当配重施加器100将车轮平衡配重40施加在配重施加位置p2中时，配重施加器头部110的配重施加表面112的至少一部分跟踪(即，大致平行于)车轮20的锥形内表面26i的至少一部分。在一些示例中，如图7所示的配重施加器环境10可以包括如上所述的可旋转辊120。

图8是车轮20内的图7的示例性配重施加器环境10的侧视图。配重施加器100包括至少一个致动器(例如，280)，所述致动器构造成围绕垂直于轴线a的轴线a1旋转rc。所述至少一个致动器280可以旋转rc以调节配重施加器头部110的节距或角度，使得车轮平衡配重40相对垂直于车轮20的锥形内表面26ai放置。通过将车轮平衡配重40相对垂直于锥形内表面26ai放置，车轮平衡配重40更有可能附着和改善浸湿。

本文已经描述了许多致动器以用于各种实施例。虽然这些致动器可以被手动或自动激活，但可以设想的是通过在电子程序控制下操作的一个或多个控制器(例如p.l.c，通用数字计算机、模拟控制器等)以编程方式激活致动器可以获得最大的效用。

已经描述了许多实现方式。然而，应该理解的是在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，其他实施方式处于以下权利要求的范围内。