具有感应轮胎压力监测的充气机的制作方法
【专利说明】具有感应轮胎压力监测的充气机
[0001 ]相关申请
[0002]本美国专利申请要求于2013年8月13号提交的美国临时申请61/865388的优先权。
技术领域
[0003]本公开涉及一种对具有感应轮胎压力监测的车轮/轮胎组件充气的方法和装置。
【背景技术】
[0004]车轮/轮胎组件可作为自动化过程的一部分来组装。在组装期间，机械手把车轮移动至将车轮安装至轮胎上的安装站。机械手也能够将其上安装有轮胎的车轮移动至对车轮/轮胎组件充气的充气站。接着，将车轮/轮胎组件移动至平衡车轮/轮胎组件的平衡站。每一步都需要时间来完成，并且每个站需要占据组装厂内的空间。
【附图说明】
[0005]图1A、1B和1C所示为说明示例性的充气机组件的原理图，该充气机具有感应轮胎压力监测；
[0006]图2所示为说明示例性的一组操作方法流程图，用于操作感应轮胎压力装置；
[0007]图3所示为表示在充气过程期间，充气针与其环境相互作用的放大图；
[0008]图4所示为绘制充气过程期间所产生的作用力以及这些作用力如何导致由负载传感器感测的应变的原理图。
[0009]不同附图中的相同引用符号表示相同的元件。
【具体实施方式】
[0010]图1A说明了示例性的具有感应轮胎压力装配的机械充气机10。根据一些实施方式，该充气机10包括车轮接合装置12、负载传感器14、一个或多个充气装置16、气缸24、气缸杆26以及控制器30。该充气机10可包括额外的或者可选的组件。
[0011]车轮接合装置12被配置用于接合车轮/轮胎组件40中的车轮42。在第一站处，将轮胎44安装至车轮42上。该第一站可处于第一位置处，或者该第一站(以及其它站)可相对于车轮/轮胎组件40以及车轮接合装置12移动。在将轮胎44安装至车轮42之前或之后，车轮接合装置12接合车轮42。在一些实施方式中，车轮接合装置12包括插入中心轮毂和/或凸耳螺母孔的一个或多个机械装置13。车轮接合装置12可包括用于接合车轮42的可选或额外的装置。例如，车轮接合装置12可包括插入中心轮毂和/或凸耳螺母孔的多个磁化螺钉或销，或吸住中心轮毂的磁化表面。接合装置12能够抓住并且将轮胎/车轮组件40抬离站台11。
[0012]每一充气装置16被配置用于对车轮/轮胎组件40充气。在图示的实例中，该充气机10可包括两个充气装置16、16’。但是，值得注意的是，充气机能包括单个充气装置16或者也能包括不止两个充气装置16、16’。在一些实施方式中，充气装置16包括充气针18(其连接至如空气压缩机19或类似装置等压缩空气源)、针镫(probe stirrup)20、充气机执行器22以及镫执行器23。针镫20可包括腔体21，该腔体21在至少一个维度上比充气针18大，从而允许充气针18自由通过腔体21。针镫20可由刚性材料(例如钢)制成，该刚性材料能够承受住轮胎44强行紧靠针镫20形成腔体部分的作用力。在操作中，镫执行器23能至少沿进入轮胎/车轮组件40的一条轴线来线性驱动针镫20，使得将针镫20插入在车轮42和轮胎44胎圈46之间的间隙。图1B示出了针镫20已被插入(通过执行器23)在车轮和轮胎44侧壁46之间的实例。在对车轮/轮胎组件40充气之前，能很容易地将针镫20放置在车胎胎圈46和车轮42之间。此后，充气机执行器22操纵充气针18通过针镫20的腔体。这样，针镫20能防止充气针18由于在充气期间轮胎44增加的内部空气压力而被挤压在车轮42和车胎胎圈之间。图1C示出了充气针18位于针镫20腔体内的实例。一旦将充气针18插入针镫20的腔体时，可控制空气压缩机(未示出)开始将空气栗浦进车轮/轮胎组件40。
[0013]现参考图4，负载传感器(load cel 1) 14沿着导体15输出电信号，该电信号表不对负载传感器14感测到的应变的测量(S卩F ’ a+F ’ b )。感测的应变量部分对应作用力F ’ a(由轮胎44紧靠针18、18’和针镫20、20 ’所施加的)，部分对应作用力F’B(由轮胎44紧靠车轮42的下车轮胎圈41、41’所施加的。轮胎紧靠18、18’、20、20’、41、41’所施加的作用力，至少部分地，为车轮/轮胎组件40内的内部空气压力的函数。在一些实施方式中，随着对车轮/轮胎组件40充气，车轮/轮胎组件40腔体45内的内部空气压力产生施加至充气针18和/或针镫20的向上的作用力。在这些实施方式中，向上的作用力通过刚性支撑结构21、21’传输至负载传感器14。在一些实施方式中，向上的作用力F’a可经由气缸24传输至负载传感器14，该气缸24将向上的作用力传输至气缸杆26。气缸杆26可将向上的作用力传输至负载传感器14。额外地或者可选地，随着对车轮/轮胎组件40充气，车轮/轮胎组件40气腔45内的空气压力可产生施加至车轮/轮胎组件的向下的作用力F’b。向下的作用力被传输至车轮接合装置12，该车轮接合装置12转而将向下的作用力传输至负载传感器14上。这样，随着充气针18对车轮/轮胎组件40充气，向上的作用力和向下的作用力同时作用在负载传感器14上。图1C中所示的箭头50和52为作用在负载传感器14上的作用力的实例。负载传感器14输出表示作用力大小的信号。在一实施例中，将充气装置16和16’与车轮42的任何部件间隔开并且不接触车轮42的任何部件。这种间隔关系(间隙)通过消除来自被拉离负载传感器14的任何反作用力Fm而提高了系统的精度。在一实施例中，在充气过程期间，车轮接合装置12是支撑车轮/轮胎组件40的唯一装置(即站台11不接合组件40)。
[0014]负载传感器14能以任何合适的方式测量大小。在一些实施方式中，负载传感器14包括测量作用力大小的应变计，该应变计基于当被施加作用力而使电阻变形时，电阻阻值的变化。额外地或者可选地，负载传感器14可以是液压负载传感器，其基于通过作用在负载传感器上的向上以及向下的作用力而引起的液体位移，来测量作用力的大小。
[0015]控制器30可以是控制充气机10操作的一个或多个处理器、微处理器、和/或ASIC电路。在一些实施方式中，控制器30执行用于控制充气机10的机器可读指令。控制器30可控制使车轮接合装置12、充气装置16、气缸杆24以及气缸移动的执行器和/或电机。此外，控制器30可基于负载传感器14的输出信号15来确定车轮/轮胎组件40的内部空气压力。在一些实施方式中，控制器30基于查找表来确定空气压力。可启发性生成该查找表，使得空气压力值可以被关联至作用力测量和/或轮胎参数(例如胎面类型、轮胎类型、车轮尺寸)的各种组合。额外地或者可选地，空气压力可根据一预定公式来确定，在该预定公式中，空气压力为作用力测量以及，可能地，一个或多个轮胎参数的函数。当内部空气压力达到阈值时，例如32镑，控制器30命令充气装置16从车轮/轮胎组件16中撤回。
[0016]在一些实施方式中，该气缸24将充气机10从第一位置机械移动至第二位置。可通过一个或多个执行器或电机控制气缸24的移动，该执行器或电机朝一个或多个方向移动气缸24。例如，可通过执行器或电机控制气缸24来将充气机10从轮胎安装站移动至车轮平衡站。通过执行器或电机的控制，气缸24可将车轮接合装置12抬起和下降，也可水平移动车轮接合装置12。在一些实施方式中，在气缸24将车轮/胎组件40从第一位置移动至第二位置的同时，对车轮/轮胎组件40充气。额外地或者可选地，气缸24将车轮/轮胎组件40抬起，并且将各种站(例如车轮安装站和车轮平衡站)移动至车轮/轮胎组件40的位置。在这些实施方式中，在气缸24将车轮/轮胎组件40抬起的同时，充气装置16对车轮/轮胎组件40充气。
[0017]在一些实施方式中，气缸杆26将车轮接合装置12抬起和降下。此外，在一些实施方式中，气缸杆也可旋转车轮接合装置12以接合轮毂和/或凸耳螺母孔。可通过一个或多个执行器和/或电机来控制气缸杆26的移动。
[0018]图1中的充气机10仅提供用于示例。可设想充气机10的其它结构并且这些结构均落入本公开的范围内。例如，充气装置16可被配置通过沿车轮42或轮胎44布置的充气阀(未示出)来对车轮/轮胎组件40