具有用于确定轮胎滚动阻力系数的装置的汽车商店服务设备

摘要

本发明公开具有用于确定轮胎滚动阻力系数的装置的汽车商店服务设备。具体地，一种车辆车轮服务设备，特别为车轮平衡器或轮胎拆装机，其包括：加载装置（26，126），其用于在车轮/轮胎组件（14）的周面上施加预定负载；传感器装置（30），其布置为确定作用在所述车轮/轮胎组件（14）的周面和所述加载装置（26，126）之间的力，其中，所述力至少包括作用在所述车轮/轮胎组件（14）径向的第一力和作用在所述车轮/轮胎组件（14）周向的第二力；以及，测评装置，其布置为基于所述第一力和第二力确定所述轮胎（10）的滚动阻力系数。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车商店服务机器领域，诸如车轮平衡器、轮胎拆 装机、辊试验台等，并且具体地涉及具有用于确定机动车辆轮胎或 车轮（轮胎/轮辋组件）的滚动阻力系数的装置的汽车商店服务机器。

背景技术

从专利EP2110270A1已知用于将轮胎安装到车辆车轮的轮辋 上和/或用于从车辆车轮的轮辋移除轮胎的轮胎拆装机和方法。该轮 胎拆装机包括以可运动方式附接至支柱的至少一个安装和/或移除工 具。至少一个安装和/或移除工具能够以这样的方式定位，使得轮胎 能够安装到轮辋上或从轮辋移除而不会损坏轮辋。

从专利WO2011/101006A1还已知提供具有加载辊的轮胎拆装 机，该加载辊用于测量作用在轮胎和对旋转轮胎施加可控力的加载 辊之间的径向和/或横向力。可检测到径向和/或轴向力变化，并因此 能够确定轮胎的非一致性。

为了提高机动车辆轮胎的燃料效率，最近规定使用燃料效率等 级系统来对新轮胎进行标识。轮胎的燃料效率等级由特定实验室中 的大型且昂贵的试验设备来确定。在汽车商店和修理厂中不具有该 试验设备在服务期间用于使用过的轮胎。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆车轮服务设备，诸如轮胎拆装机、 车轮平衡器、或辊试验台等，其能够确定轮胎的滚动阻力系数。

由一种车辆车轮服务设备、具体为车轮平衡器或轮胎拆装机来 解决上述问题，该设备包括：安装装置，其布置为以可旋转方式接 收包括轮胎和车轮轮辋的车轮/轮胎组件；加载装置，其用于在所述 车轮/轮胎组件的周面上施加预定负载；第一驱动装置，其布置为使 所述安装装置和所述加载装置相对彼此运动，使得所述车轮/轮胎组 件的周面与所述加载装置接触；控制装置，其布置为控制所述安装 装置和所述加载装置相对彼此的运动，并且布置为控制由所述加载 装置施加的预定负载；第二驱动装置，其布置为驱动所述安装装置 和/或所述加载装置，用于至少在所述车轮/轮胎组件与所述加载装置 接触时旋转所述车轮/轮胎组件；传感器装置，其布置为确定作用在 所述车轮/轮胎组件的周面和所述加载装置之间的力，其中，所述力 包括作用在所述车轮/轮胎组件径向的第一力和作用在所述车轮/轮 胎组件周向的第二力；以及测评装置，其布置为基于由所述传感器 装置确定的所述第一力和第二力确定所述轮胎的滚动阻力系数。传 感器装置可联接至力传感器，优选为测力传感器，并接收由力传感 器提供的电信号，其中，该电信号对应所检测到的力。然而，也可 使用本领域技术人员已知的其他力传感器。

在本发明的另一进展中，该设备还可包括至少一个第一力传感 器，优选为测力传感器，其布置为在所述安装装置的支撑件处或在 所述加载装置的支撑件处检测所述第一力（作用在所述车轮/轮胎组 件径向）。安装装置的支撑件可以为例如支撑安装装置的旋转轴的 框架。第一力传感器可布置在旋转轴和支撑框架之间，以检测垂直 于轴并平行于车轮/轮胎组件径向作用的力。优选地，在车轮平衡器 通常使用的结构中提供两个第一力传感器，使得可以由两个第一力 传感器测量的力推导出作用在轮胎上的实际第一力。加载装置的支 撑件可以为支撑加载装置的框架。第一力传感器可在任意合适的位 置位于任意支撑件处，在该位置处，传感器能够检测由在轮胎径向 作用在轮胎接触部分处的第一力产生的力，以能够推导出第一力。

在本发明的优选实施例中，加载装置包括加载带设备，其具有 加载带围绕其拉伸的至少两个带辊、和作为第二驱动装置的驱动装 置，其用于使加载带围绕带辊循环。加载带设备的优势在于其提供 在轮胎和加载带之间的平坦接触区域，从而可实现更接近轮胎在路 面上运行的真实操作状况。

在本发明的另一优选实施例中，加载装置包括加载辊。加载辊 是一种对车轮/轮胎组件施加预定负载的简单而成本有效的装置。然 而，在汽车商店中使用的车辆车轮服务机器中，加载辊的直径限定 为相对小的数值，该数值比在用于确定轮胎的官方燃料效率等级的 特殊实验室中使用的大加载鼓的直径小得多。为了使所确定的滚动 阻力系数与轮胎的官方燃料效率等级相关，需要使用校准因子来补 偿较小辊直径导致略微不同的力作用方向改变基本上等于ε₂/R的 α，校准因子诸如为C₁=(1+r_L/R)，其中，r_L是轮胎的滚动半径（即， 车轮旋转轴线与加载辊表面之间的距离），R是加载辊半径，并且 ε₂是施加法向力N的有效平均点A与包括加载辊旋转轴线和安装 装置旋转轴线的平面之间的距离。

在本发明的另一进展中，设备还包括至少一个第二力传感器， 优选为测力传感器，其布置为检测在所述安装装置的支撑件处或在 所述加载装置的支撑件处的所述第二力。类似于第一力传感器，第 二力传感器可在任意合适的位置位于任意支撑件处，在该位置处， 传感器能够检测由在轮胎径向作用在轮胎接触部分处的第二力产生 的力，以能够推导出第二力。优选地，第二力传感器可位于例如安 装装置的旋转轴处或加载辊的旋转轴处。如果使用加载带设备，第 二力传感器可位于支撑加载带设备的框架处。

在本发明的另一实施例中，设备还包括扭矩检测装置，其检测 所述第二驱动装置的驱动扭矩。扭矩检测装置可包括机械联接至安 装装置或加载辊的驱动器的扭矩传感器（扭矩表）。如果第二驱动 装置包括电动马达，基于所测量的马达的输入电流可替代地检测驱 动扭矩。传感器装置还布置为基于所检测的驱动扭矩确定所述第二 力，即，第二力等于驱动扭矩除以相应的有效半径（例如，加载辊 半径或车轮滚动半径）。以此方式，可以以成本有效的方式确定作 用在轮胎周向的第二力，并且不需要在车辆车轮服务设备中设置额 外的力传感器（第二力传感器）。因此可降低成本。

在本发明的另一实施例中，设备还包括功率检测装置，其检测 所述第二驱动装置的驱动功率。功率检测装置可包括检测联接至安 装装置或加载辊的第二驱动装置的输出功率的功率传感器（功率 表）。如果第二驱动装置包括电动马达，可基于所检测的电动驱动 马达的输入电功率来确定驱动功率。传感器装置还布置为基于所检 测的驱动功率确定所述第二力，即，第二力等于驱动功率除以圆周 频率（2πf，其中f=旋转速度）并进一步除以相应有效半径（例如， 加载辊半径或车轮滚动半径）。以此方式，可以以成本有效的方式 确定作用在轮胎周向的第二力，并且不需要在车辆车轮服务设备中 设置额外的力传感器（第二力传感器）。因此可降低成本。

在本发明的另一实施例中，设备还包括旋转减速度检测装置， 其检测包括车轮/轮胎组件和对车轮/轮胎组件施加预定负载的加载 装置的怠速旋转系统的旋转减速度。传感器装置还布置为基于所检 测的旋转减速度和所述怠速旋转系统的惯性矩确定第二力。怠速旋 转系统的惯性矩包括已知的加载装置的惯性矩和待确定的具有安装 装置的车轮/轮胎组件的惯性矩。具有安装装置的车轮/轮胎组件的惯 性矩可基于包括例如特定轮胎和轮辋数据（包括惯性矩）的输入数 据来确定，或者可通过使用已知的驱动功率测量达到某一旋转速度 的加速时间、或通过在某一时间段内施加某一驱动功率测量所实现 的旋转速度，由未加载加速运行（即，在加载装置与轮胎之间没有 任何接触）中的设备来进行测量。然后，在车轮/轮胎组件上施加了 预定负载的车轮和加载装置通过第二驱动装置加速至预定旋转速度 （例如，约80公里/小时或更大的周向速度），并且，然后驱动装置 从旋转系统分离，并且测量旋转系统的旋转减速度。接着，能够基 于所确定的旋转系统的惯性矩和所确定的车轮/轮胎组件的旋转减速 度来确定减速矩。根据轮胎/车轮组件的减速矩，通过用车轮/轮胎组 件的减速矩除以车轮/轮胎组件的有效滚动半径r_L可计算周向减速力 （等于第二力）。替代地，也可以经由加载辊的旋转减速度、加载 辊的减速矩和加载辊的半径R来计算第二力。在进一步的步骤中， 诸如加载装置和安装装置的轴承中产生的摩擦力、或加载装置或轮 胎/车轮组件引起的气动拖曳等寄生效应可转换成各周向减速力（因 此考虑例如第一力的强度和旋转速度用于进一步校准），并从所确 定的第二力减去该力，以获得更可靠且精确地结果。以此方式，可 以以成本有效的方式确定作用在轮胎周向的第二力，并且不需要在 车辆车轮服务设备中设置额外的力传感器（第二力传感器）。因此 可降低成本。

在所有先前描述的实施例中，相应的校准因子可用于校准所确 定的第二力，并补偿在加载装置和安装装置的轴承中出现的摩擦损 失。

在本发明的另一进展中，控制装置还布置成直接在测量运行之 前执行校正过程。以此方式，对于各测量运行可确定用于校准所确 定的第二力的校准因子，以提高测量精确性。

校正过程可包括停止第二驱动装置、由加载装置在车轮/轮胎组 件的周面上施加预定负载、以及将由第二力传感器测量的力设定为 参考值。测量运行可包括启动第二驱动装置以恒定速度旋转车轮/轮 胎组件，并通过从第二力传感器测得的当前力减去校正过程中确定 的参考值来确定第二力。以此方式，当车轮/轮胎组件没有旋转并且 没有产生分别由旋转和滚动阻力导致的周向力的同时，导致向车轮/ 轮胎组件施加的预定负载产生垂直于加载力作用的力分量（即，在 车轮/轮胎组件的周向）的加载装置或车轮的任意位置误差可被检测 到。然后，可从在测量运行期间针对旋转的车轮/轮胎组件测量的周 向力减去在校正过程中测量的周向力（第二力），使得所产生的第 二力仅代表分别由旋转和滚动阻力产生的周向力。

根据另一实施例，校正过程可包括在测量速度下的校正运行， 其使用施加至轮胎/车轮组件的周面的非常小的加载（第一力）并确 定由寄生效应（诸如安装装置或加载装置的轴承中的摩擦、或轮胎/ 车轮组件和加载装置的气动拖曳引起的阻力）产生的第二力作为参 考力，其中，由于轮胎变形大致为零，使得滚动阻力大致等于零。 然后，该确定的参考力可用于校准在使用施加至轮胎/车轮组件的预 定负载的适当测量运行中所确定的第二力。在该校准中，额外的另 一校准因子可用于补偿由增加轮胎负载（增加第一力）导致的增加 的寄生效应。以此方式，由于第二力的确定可消除任意寄生效应， 使得能够确定更可靠且精确的滚动阻力系数。

在本发明的另一进展中，可由车轮/轮胎组件的不同旋转速度确 定滚动阻力系数。以此方式，可例如通过计算所测量的滚动阻力系 数的平均值来确定更精确的滚动阻力系数。

在本发明的另一实施例中，所述测评装置还布置为接收所述轮 胎的特定轮胎数据，其中，所述特定轮胎数据包括由所述轮胎的轮 胎生产商提供的官方燃料效率等级以及所述轮胎已经经过的运转时 间中的至少一个；以及其中，所述测评装置还布置为基于所述轮胎 的所述特定轮胎数据和所确定的滚动阻力系数提供至少一个下述测 评结果：所述轮胎的当前燃料效率等级；所述轮胎的当前燃料效率 等级与所述官方燃料效率等级的比较；以及直到降级至更低的燃料 效率等级，所述轮胎剩余运转时间的估算值。可将特定轮胎数据手 动输入至测评装置，或者可由车辆的车载计算机或汽车商店的轮胎 数据库经由有线或无线连接自动设置。替代地，特定轮胎数据可存 储在例如附接至车辆或轮胎的RFID装置中，并由连接至或合并在车 辆车轮服务设备中的RFID读取器接收。

在该实施例的另一进展中，所述测评装置还布置为接收安装有 所述轮胎的车辆的特定车辆数据，其中，所述特定车辆数据包括车 辆类型、车辆型号、车辆重量以及车辆的特定燃料消耗中的至少一 个；以及其中，所述测评装置还布置为基于所述特定车辆数据、所 述特定轮胎数据和所确定的所述轮胎的滚动阻力系数，提供至少一 个下述测评结果：所述车辆和所述轮胎组合的未来特定燃料消耗的 估算值，以及所述车辆和所述轮胎组合的特定燃料消耗在所述轮胎 的所述当前燃料效率等级与所述官方燃料效率等级之间的差值。特 定车辆数据可手动输入至测评装置，或者可由车辆的车载计算机或 汽车商店的客户数据库经由有线或无线连接自动设置。替代地，特 定车辆数据也可存储在例如附接至车辆的RFID装置中。

在本发明的另一进展中，所述设备还包括打印装置，其用于打 印所述轮胎的所确定的滚动阻力系数和测评结果中的至少一个。打 印输出对于汽车商店的客户是有益的，并且可用于文件编制和证明 的目的。

在本发明的另一进展中，设备还包括温度检测装置，优选为红 外线温度计，其布置为检测轮胎温度，其中，基于所检测的轮胎温 度对所确定的滚动阻力系数进行校正。因此，尽管轮胎温度很大程 度地偏离标准状况，也能够确定精确的滚动阻力系数和正确的燃料 效率等级。

本发明也可用于汽车商店中使用的辊试验台。辊试验台可以是 变型的辊制动试验台，并且可包括检测竖向力（待测轮胎的负载） 的第一力传感器和检测在轮胎纵向（驱动方向）的水平力的第二力 传感器。在该情况下，车辆必须位于辊试验台上，使得待测轮胎设 置在以可旋转方式支撑轮胎的至少一个辊上。之后，车辆必须保持 固定在位，同时确定由第二力传感器检测的参考值。然后，带有轮 胎的车轮优选由车辆发动机以恒定速度旋转，并且通过使第二力传 感器检测的力减去先前检测的参考值来确定周向力（第二力）。以 此方式，执行与上述相似的校正过程，使得可补偿车辆或轮胎在辊 试验台上的定位误差，并且可足够精确地确定轮胎的滚动阻力系数。 另一方面，由车轮悬架（车轮轴承）和制动系统（例如盘式制动器） 产生的摩擦力不会很大程度地影响测量，因为它们由车辆发动机额 外的驱动力来补偿。由辊轴承产生的摩擦力可以通过使用校准因子 来补偿。如果辊试验台使用两个平行的辊来支撑各个车轮，与单个 辊相比，可由取决于辊几何形状确定的校准因子补偿不同的轮胎变 形。替代地，针对每个车轮使用两个辊可以省略用于保持车辆固定 在位的单独装置，而这在仅一个辊用于各车轮的情况下是必须的。 在该辊试验台的另一实例中，车轮可由支撑车轮的至少一个从动辊 旋转。在这种情况下，制动靴应该从制动盘收回，以不影响测量， 同时车轮轴承的摩擦可由校准因子补偿。

在上述本发明的所有实施例中，所确定的测量值或推导的量值 （具体为第二力或滚动阻力系数）可由其他校准因子进一步校准， 这些校准因子可取决于多个预定或测量值来确定。该值可以为例如 车辆类型、车轮加载力（即，第一力）、实际环境温度、轮胎的实 际滚动半径r_L（轮胎/车轮组件的旋转轴线与加载装置的接触面之间 的距离）、以及实际轮胎充气压力。轮胎充气压力可在测量运行之 前和/或之后测量，以考虑充气压力和/或暖机温度的影响。由于轮胎 变形量很大程度上取决于充气压力，使得滚动阻力受轮胎充气压力 的影响，因此轮胎充气压力是很重要的值。官方燃料效率等级基于 典型标准轮胎充气压力，从而在用于实现可比性结果的测量期间， 必须正确设定充气压力，或者测量结果必须根据实际轮胎充气压力 进行校准。与上述关于轮胎充气压力的考虑相似，也可在测量运行 之前和/或之后测量轮胎温度，以考虑轮胎温度和/或暖机的影响。另 一方面，也能够执行暖机运行，直至轮胎达到预定或稳定温度。替 代地或此外，可由对轮胎进行加热的热源（例如，红外线辐射源或 暖风风扇）辅助使轮胎变暖以缩短暖机时间，否则暖机时间可能需 要高达约30分钟（或在大轮胎诸如卡车轮胎的情况下需要更多时 间）。用于校准的另一数值可以为加载辊直径，由于较小的辊直径 导致不同（更大）的轮胎变形，并因此导致更大的滚动阻力。为了 使所确定的滚动阻力系数与由较大直径试验鼓（诸如通常用于官方 等级试验中的官方试验实验室）确定的滚动阻力系数相关、或与为 平坦加载表面（诸如路面或加载带设备）所确定的滚动阻力系数相 关，或反之亦然，预定校准因子可用于提供可比性结果。用于确定 校准因子的另一数值可以是测量期间的旋转速度（滚动阻力既不恒 定也不与旋转速度成比例，但遵循旋转速度的某一函数，然而，可 以假设例如轮胎的周向速度大致恒定小于50公里/小时）。用于校准 的另一数值或状况可以是加载辊或加载带接触面的纹理结构。SAE 标准规定80粒度的表面，而ISO标准规定光滑或80粒度的表面。 对于所使用的每个加载表面纹理结构，可确定对应校准因子。

基于另外测量值或预定值的其他校准因子也可以额外或替代地 用于上述情况，以改进测量和所确定滚动阻力系数的可靠性和精确 性。例如，由加载辊或安装装置的轴承产生的旋转摩擦力可用于校 准，并可根据例如由加载装置施加在车轮/轮胎组件上的径向加载（第 一力）和/或相应的旋转速度来确定。为此，测量值（诸如第一力， 环境温度、旋转速度等）可放入由车辆车轮服务机器的生产商提供 的存储的校准因子函数中，并存储于此。一些校准因子可由车辆或 轮胎规格决定。

在本发明的另一进展中，设备还可包括用于检测在车轮/轮胎组 件轴向作用在车轮/轮胎组件周面和加载装置之间的第三力的装置 （诸如联接至加载装置或安装装置的轴或支撑件上的力传感器）。 该轴向力（或横向力）可在例如安装装置的轴的支撑处检测到，并 且可指示轮胎锥度或其他问题。通过滚动阻力系数的确定能够例如 以另外的校准因子的形式考虑这些信息，或可作为额外的关于轮胎 状况的信息向操作员显示。

附图说明

下面参照附图对本发明进行更具体的说明，其中：

图1示出本发明的轮胎拆装机，其中，车轮/轮胎组件和加载辊 处于车轮/轮胎组件的周面没有与加载辊接合的位置；

图2示出车轮/轮胎组件的周面与加载辊接合的图1的轮胎拆装 机；

图3示出在根据本发明的车辆车轮服务设备中使用的控制装置、 传感器装置、以及加载带设备，其可代替图1和图2中示出的加载 辊使用；

图4示出车轮/轮胎组件和加载带设备在它们接合位置时的位 置；

图5示出根据本发明一个实施例的车轮平衡器；

图6示意示出根据本发明的车辆车轮服务设备中使用的加载带 设备；

图7示意示出根据本发明的车辆车轮服务设备中使用的加载带 设备的另一实施例；

图8示出轮胎在加载辊上滚动的示意图；

图9示出轮胎在加载带设备上滚动的示意图；以及

图10示出描述轮胎在平坦表面上滚动的物理原理的示意图。

具体实施方式

应该注意，附图并非真正成比例，而是仅仅用于描述本发明的 原理。换句话说，附图中描述的构件的距离、尺寸和比率可在本发 明的精神范围内变化。此外，在本发明的下述优选实施例的描述中， 与附图相关的术语左、右、顶部、底部等应解释为位于附图中的附 图标记能够读取的方向。这些术语不应该以限制的方式相对于整体 设备与任意位置或取向相关，而仅仅是为了便于对本发明的理解。

首先解释关于图10轮胎在平坦表面诸如路面上滚动的物理原 理。当普通车胎在平坦坚硬的表面诸如马路上滚动时，由于轮胎在 接触部分处的变形（轮胎/马路交接面，参见图9中变形δ），轮胎 变形消耗能量，使得在轮胎的受压和弹性恢复期间需要不相等的力。 换句话说，分布在轮胎接触部分上的法向压力不一致。在接触部分 的前半部分中分布的法向力F_Z(X)（=N_(X)）高于后半部分。因此，所 产生的平均法向力F_Z不是沿经过轮胎旋转轴线延伸的线作用，而是 在接触部分的前半部分中偏移距离“a”至点A。因此，法向力产生 围绕轮胎旋转轴线的力矩M_W=a·F_Z，其反作用于滚动运动V。为了 补偿该力矩M_W，需要在驱动方向于车轮或轮胎的旋转轴上作用驱动 力F_X。对于具有恒定速度的稳定驱动状态，必须满足方程F_X=M_W/r_L， 其中r_L是轮胎的滚动半径，即，轮胎旋转轴线与路面之间的距离。 换句话说，必须满足a·F_Z=r_L·F_X。

如图8中所示，在轮胎于加载辊126的圆柱面上滚动的情形中， 距离ε₂对应示出轮胎10在平坦表面上滚动的图9和图10中的距离 “a”。此处，力F_XR对应图9和图10中的力F_X并以角度α偏斜。 这会导致周向力F_XR相对于真实力F_X的略微测量偏差，真实力F_X为用于确定轮胎10的滚动阻力系数所需。如上所述，该偏差可使用 校准因子f_c=（1+r_L/R）乘以力F_XR来补偿。

下面将对示出本发明优选实施例的图1至图9进行说明。

在图1和图2中示出轮胎拆装机，其表示用于将轮胎10安装至 车辆车轮的车轮轮辋12或从车轮/轮胎组件的车轮轮辋12移除轮胎 10的设备，车辆车轮构成车轮/轮胎组件14的实施例。图1和图2 示出具有加载辊126的轮胎拆装机，加载辊126用于加载车轮/轮胎 组件并测量作用在轮胎和加载辊126之间的径向和周向力。

图4示出根据本发明的车辆车轮服务设备诸如轮胎拆装机或车 轮平衡器的另一实施例，其中，由加载带设备26代替图1和图2的 加载辊126。

在图1、图2和图4中，加载装置布置在车辆车轮服务设备的竖 向柱20处，而安装装置18布置为使得车轮保持在水平位置。图5 示出根据本发明的车轮平衡器，其中加载装置26、126布置在车轮 平衡器的底座上，同时安装装置18布置为使得车轮保持在竖向位置。 只要加载装置相应布置为使得其能够在车轮/轮胎组件14径向施加 负载，车轮的具体位置并不重要。

如图1和图2所示，本发明的轮胎拆装机包括车轮安装装置18， 其具有固定车轮轮辋12的轴19。车轮安装装置18具有轴线8并可 围绕轴线8旋转。车轮安装装置18可由第二驱动装置35驱动，第 二驱动装置35可以为电动马达的形式。车轮轮辋12以非旋转方式 连接至安装装置18的轴19，特别地使用夹紧装置，并以其中心定位 于轴19的方式固定。安装装置18可朝支撑件20运动（参见图1和 图2的箭头），支撑件20可携载安装/拆卸工具、以及为根据本发明 的加载辊126或加载带设备26形式的加载装置。支撑件20设计为 轮胎拆装机的竖向支柱。

因此，安装装置18可固定在距离支撑件20不同间隔的几个位 置。支撑件20大致平行于安装装置18的轴线S延伸。安装装置18 被支撑在支撑件22或基座上并受到引导，用于线性运动，特别在水 平方向。支撑件20和22刚性连接在一起。在测量过程中，安装装 置18可由锁定装置31（图4）固定地锁定在其位置。安装装置18 包括旋转驱动器35（第二驱动装置）、轴19、和轴支撑件29，轴支 撑件29刚性连接至滑动架36，滑动架36在支撑件22中受到引导用 于线性运动。

至少一个安装和/或移除工具为高度可调地附接至支撑件20。图 1和图2示出多个安装或移除工具，即钩形工具23和两个胎圈释放 工具24。当压迫胎圈脱离轮毂凸缘时，胎圈释放工具24可以与安装 装置18的轴线S（以及车轮的轴线，由于车轮中心定位在轴19上） 成平行的关系朝彼此运动。在车轮/轮胎组件从加载带设备26释放的 同时执行安装和拆卸操作（根据图1）。

此外，如图4所示，加载带设备26优选在固定位置附接至支撑 件20。在这种情况下，根据本发明的另一进展，安装装置18可设计 为在轴向运动，以将车轮中心面与加载带设备26对齐，使得轮胎在 加载带的中间运行。

在另一实施例中，加载带设备26可在轴向运动（即，平行于车 轮的旋转轴线），以与车轮中心面对齐。以此方式，加载带设备26 可中心定位于与车轮/轮胎组件14相对，并可适应车轮/轮胎组件的 不同宽度或轮辋偏置。

在图1中，示出安装装置18位于如下位置，其中，车轮/轮胎组 件的周面，具体为胎面28没有与辊126接合。图2示出这样的位置， 其中胎面28与辊126接合。代替加载辊126，图1和图2示出的同 样位置应用于具有根据本发明加载带设备26的轮胎拆装机。在线性 运动期间，可使用预定的力朝加载带设备26或加载辊126推动安装 装置18。控制装置32连接至安装装置18并控制所施加的预定力（参 见图3和图4）。预定力直接传递至周面而没有任何动量。此外，控 制装置32连接至传感器装置30。传感器装置30能够测量作用在胎 面28与加载带设备26或加载辊126之间的力。特别地，传感器装 置30能确定相对于车轮/轮胎组件的第一（径向）力F_Z和第二（周 向）力，这些力作用在轮胎接触部分上（例如参见图9）。将相应的 信号发送至控制装置32。取决于所确定的周向力和径向力F_X、F_Z， 由例如集成在控制装置32中的测评装置确定轮胎10的滚动阻力系 数RRC。滚动阻力系数RRC是第二（周向）力F_X与第一（径向） 力F_Z的比值，即，RRC=F_X/F_Z，是一个无量纲量。然而，RRC通常 用伪量纲千克/吨表示。

轮胎拆装机的操作如下。车轮/轮胎组件14的中心安装并固定在 安装装置18上。之后，将安装装置18朝支撑件20驱动，直到胎面 28与加载带设备26接合。在力变化的测量过程中，通过锁定装置， 安装装置18以固定方式锁定在其位置。在加载带设备26与胎面28 之间作用预定力。控制装置32控制预定力。然后，由安装装置18 旋转车轮/轮胎组件14，并且周向面由加载带设备26“卷起”。由此 测量作用在胎面28与加载带设备26之间的力。特别地，传感器装 置30测量径向（第一）力和周向（第二）力并向控制装置32发送 相应信号。取决于周向力和径向力（第一力F_Z和第二力F_X），由控 制装置32的测评构件来确定轮胎10的滚动阻力系数RRC。

例如，应变仪可以为传感器装置32的一部分。应变仪与加载带 设备26或安装装置18的轴19为力锁定连接（参见图3）。由径向 和/或周向力引起的传感器装置30的力感触件27的膨胀和/或压缩影 响应变仪的电阻，其可作为电信号被检测和测量。压电装置或霍尔 传感器或其他力测量装置可用于测量力和力的变化。

在本发明的优选实施例中，加载带设备26或加载辊126直接安 装至支撑件20。在另一实施例中，加载带设备26或加载辊126可安 装至工具携载件35。替代地，安装装置18能够固定且不可运动地附 接至支撑框架22，并且加载带设备26或加载辊126能够以如下方式 通过线性驱动运动：其能够与轮胎胎面接合以向车轮/轮胎组件的胎 面施加预定力。在其中加载带设备26或加载辊126与胎面接合的位 置，在力变化的测量期间，加载带设备26或加载辊126能够由锁定 装置以固定方式锁定，如下文详细解释的。

锁定装置可设置在加载装置26、126或工具携载件35与支撑件 20之间。安装装置18能够由已知的锁定装置锁定，该已知的锁定装 置用于在轮胎安装/拆卸操作期间将安装装置18锁定在支撑件22上。 替代地，支撑在支撑件22和支撑件20上的锁定装置可在安装装置 18和加载装置26、126之间作用，如下文结合图4解释的。

图4示出根据本发明的力测量设备的细节，该设备能够布置在 轮胎拆装机上，例如在根据图1和图2的轮胎拆装机上。然而，力 测量设备也可以相似方式应用于车轮平衡器。尽管下述描述涉及加 载带设备26，很清楚也可使用加载辊代替。

根据图4，加载带设备26由外壳或支撑框架37以预定的高度水 平支撑在竖向延伸的支撑件20处。支撑框架37刚性连接至支撑件 20，其中包括测力传感器13或设计为测力传感器的传感器装置30 布置在支撑框架37和支撑件20之间。测力传感器13包括力感触件 27，其一侧附接或刚性连接在竖向支撑件20，其另一侧附接或刚性 连接至支撑框架37。作用在轮胎10与加载带设备26之间的力影响 了力感触件的物理性能，同时在力测量期间，安装装置18的和车轮 /轮胎组件14的轴线S与包含第一和第二带辊261的轴线B_1/2的平面 之间的距离保持恒定。车轮/轮胎组件14由加载带设备26加载并围 绕其与安装装置18的轴线S同轴的轴线旋转。然而，也可以在车轮 /轮胎组件14的径向以弹性方式支撑安装装置18或加载装置26、 126，使得在车轮/轮胎组件14的旋转期间作用在径向的加载力或第 一力F_Z大致保持恒定，尽管车轮/轮胎组件14出现径向跳动。

力测量设备可包括一个测力传感器13或一个传感器装置30，如 图4中所示，或更多测力传感器或传感器装置，特别是在支撑框架 37与支撑件20之间的两个测力传感器13或传感器装置30，如图4 中虚线所示。在刚性连接安装装置18的轴19和加载带设备26的支 撑框架37的布置中，测力传感器13或传感器装置30可布置在另一 合适的位置，例如在轴19和轴支撑件29或滑动架36之间。

感触件27可以为设置有应变仪的可变形本体，通过可以为弯曲、 伸长、压缩等的本体变形，其电阻可变化。力感触件27可以为磁弹 性体，其变形产生电感应率的变化。此外，力感触件27能够为压电 石英晶体或霍尔元件，借此将作用在其上的力转换成电压。

因此，测力传感器13或传感器装置30能够提供电信号，其正 比于作用在加载带设备26和轮胎10之间的力。

布置为测量作用在车轮/轮胎组件14径向的第一力（F_Z）的测力 传感器或力传感器包括第一力传感器13。布置为测量作用在车轮/ 轮胎组件14周向的第二力（F_X）的力传感器包括第二力传感器53。 很清楚，由于力和反力的物理定律，只要假设传感器响应在相应方 向作用并从轮胎接触部分传送至力传感器的力分量，第一和第二力 传感器53可以以任意方式布置在安装装置或加载装置26、126之一 上（例如在加载带设备26的支撑框架37上）。因此，图5示出的 第一和第二力传感器13、53的位置可以交换。而且，也可以将所有 第一和第二传感器13、53布置在安装装置18的旋转轴处（或分别 在加载辊126的旋转轴线处或在加载带设备的支撑框架37处），其 中，第一和第二传感器13、53的感应方向彼此垂直并垂直于轴19 的旋转轴线S，并且第二力传感器53的感应方向平行于延伸经过轮 胎接触部分的切线。

传感器装置30或测力传感器13能够连接至校正装置15，校正 装置15设计为确定作用在车轮/轮胎组件14的周面28和加载带设备 26之间的力的绝对值。在图4的实施例中，校正装置15集成在控制 装置32的电子设备中，然而，校正装置15可合并在传感器装置30 或测力传感器13中。在测量运行之前，校正装置15可直接执行校 正过程。换句话说，完整的测量运行可包括开始时的校正过程。为 此，驱动安装装置18或加载装置26、126以用于旋转车轮/轮胎组件 14的第二驱动装置停止，使得加载辊126不能旋转或加载带260不 能循环。然后，通过第一驱动装置使加载装置与轮胎10周面接触， 以在车轮/轮胎组件14上施加预定负载。由于此时车轮/轮胎组件14 没有旋转，所以不产生滚动阻力，并且由于构件（即，例如力传感 器）的位置误差，由第二力传感器53测量的力仅包括由加载装置26、 126施加的径向负载产生的力分量。由于第一力F_Z通常是第二力F_X的大约100倍或更大，车辆车轮服务设备构件的很小位置误差或偏 斜可导致很大的测量误差。然后所测量的力值作为参考值（零值） 被存储，并且完成校正过程。在这种条件下，即，通过加载装置26、 126施加负载的情况下，通过启动第二驱动装置35并加速车轮/轮胎 组件14以达到恒定测量速度，测量运行立即开始。然后从由第二力 传感器53当前测量的力减去存储的参考力来确定第二力F_X。因此， 所确定的第二力F_X不受车轮服务设备构件的位置误差影响。

在本发明的另一实施例中，第二力F_X可由第二驱动装置35施加 至加载辊126或施加至安装装置18的驱动扭矩来确定。当第二驱动 装置布置为驱动加载辊126时，作用在轮胎10周向的第二力F_X可 以由公式F_X=M_R/R来确定，其中，M_R是检测到的加载辊126的驱动 扭矩，并且R是加载辊126的直径（参见图8）。另一方面，当第 二驱动装置35布置为驱动安装装置18时，作用在轮胎10周向的第 二力F_X可由公式F_X=M_W/r_L来确定，其中，M_W是检测到的安装装置 18的驱动扭矩（即，用于车轮14的驱动扭矩），而r_L是轮胎的滚 动直径。

加载带设备26的支撑件20和安装装置18的滑动架36构造为 使加载带设备26和安装装置18沿着从安装装置18的轴线S沿加载 带设备26的中心面C延伸的线（优选为直线）运动。在图4和图5 的实施例中，由线性驱动器11特别由机电驱动器来驱动安装装置 18，以在车轮/轮胎组件14的胎面28上施加预定力。

线性驱动器11包括自锁机械装置31，其将马达38的旋转运动 传递至安装装置18。自锁机构31包括由马达38旋转驱动的螺纹心 轴39。心轴39的螺纹40接合进滑动架36的内螺纹41。在心轴39 的旋转期间，安装装置18和车轮/轮胎组件14沿支撑件22中的槽形 孔运动至加载带设备26或从加载带设备26离开。对于力的测量， 如图4所示，轮胎10压抵加载带设备26，并且自锁装置31将安装 装置18的轴线S与包括第一和第二带辊261的轴线B的平面锁定为 二者之间的距离保持恒定。代替由心轴39的螺纹40和滑动架36的 内螺纹41提供的自锁装置31，也可使用其他锁定装置，例如螺栓等。

如图4和图6所示，加载带设备26包括支撑至少第一和第二带 辊261的外壳或支撑框架37，加载带260围绕第一和第二带辊261 拉伸。带辊261对称布置在加载带设备26的中心面C两侧，其中， 第一和第二带辊261的平行轴线B₁和B₂在垂直于中心面C的平面 中延伸。加载带260面向轮胎10的一段（也称为带的“接触段”263） 在第一和第二带辊261之间自由拉伸。在带辊261的相反侧，带260 的所谓自由段262自由拉伸。当加载带设备26接合轮胎10时，加 载带260的接触段263偏转，使得接触段包括两个自由带部分之间 的接触部或区域264。自由带部分在接触区域264与带辊261之间直 线延伸，同时接触部或区域264弯曲至与胎圈的平坦接触面相对应 的某一程度。带辊261以非常高的弹簧刚度支撑在支撑框架37处， 以提供高的带张力。如果带张力足够大，则加载带260的偏转和带 接触区域264的曲率较小，即，曲率半径较大并且通常大于常规加 载辊的直径。此外，接触区域264的曲率与未加载轮胎的曲率具有 相同的方向，使得胎圈接触面的曲率不会倒置。因此，与常规加载 辊126的圆柱接触区域相比，加载带260的接触区域264的形状更 接近于平坦路面。

在图7中示出的本发明的另一进展中，加载带设备26可包括带 支撑件265，优选为布置在带辊261之间并适于在接触区域264中支 撑加载带260背侧的单个带支撑件265。带支撑件265由元件携载件 267携载。元件携载件267可固定地布置在加载带设备26的支撑框 架27上，使得带支撑件265在未加载状态下与带260的接触段264 的背侧具有某一预定距离布置。当带260接合轮胎10时，偏转带260 的接触区域264接触支撑件265，使得接触区域264至少部分地进一 步变得平坦。在另一进展中，元件携载件267可在沿中心面C的方 向运动，从而可调整至未加载带260的距离。以这种方式，控制装 置32可以控制带接触区域264与支撑件265之间的接合力或接合量。 为了该目的，至少另一个测力传感器266可布置在元件携载件267 和支撑件265之间，以测量由支撑件265在车轮径向施加的力，车 轮径向即沿中心线C垂直于加载带的方向。在支撑框架37处可设置 力传感器，用于测量在车轮周向（即，在加载带的运行方向）作用 在支撑件上的力。

如图7所示，带支撑件265可以为具有面向加载带260背侧的 滑动面的平板。在本发明的另一实施例中，带支撑件265可以由带 支撑辊（未示出）形成。这是有优势的，因为支撑辊避免加载带260 的背侧与支撑件265之间的滑动摩擦，并因此抑制产生影响测量的 磨损和扰动摩擦力。通过在带260的纵向将加载带260与轮胎10之 间的接触面成形为略微波状，带支撑辊使接触区域264进一步变得 平坦，该略微波状是在具有非倒置曲率的两部分中间具有略微倒置 曲率的小区域。以这种方式，由于加载带没有完全遵循支撑辊的圆 柱面，并且接触区域264在加载带纵向（运行方向）于两侧上超过 支撑辊的表面延伸，所以带张力和带支撑辊支撑效果的组合效果产 生更加平坦的接触区域264。因此，可实现更加接近平坦路面，而在 加载带260与带支撑件265之间没有任何滑动接触。在本发明的另 一进展中，带支撑件265可包括多个（至少两个）带支撑辊（未示 出）。在这种情况下，带支撑辊在加载带整个宽度上可具有沿其轴 向的恒定直径，并且在加载带的运行方向上以稍大于其直径的距离 彼此相邻布置。在另一实施例中，多个带辊可包括具有较大直径的 多个相对短的轴向部分，与具有较小直径的略微较长轴向部分交替 布置，使得相邻的带支撑辊可以以小于较大辊直径的距离布置，同 时，一个辊的较大直径部分与相邻辊的较小直径部分相对布置（即， 相邻辊的大直径部分以交错方式布置）。以这种方式，可以实现加 载带更均匀的支撑，使得更加接近平坦路面。

根据本发明的另一实施例，还设置测评装置（例如其可以为单 独的装置或可以集成在控制装置32中），以接收轮胎10的特定轮 胎数据。特定轮胎数据可包括由轮胎10的轮胎生产商提供的官方燃 料效率等级，以及轮胎10运行经过的时间，该时间可由操作者手动 设置或由安装轮胎的车辆的车载计算机自动设置。也可从多个源接 收特定轮胎数据，诸如附接至轮胎或车辆上的RFID芯片，其可以由 连接至车辆车轮服务设备的RFID通信装置写入和读取。

测评装置还可布置为基于所确定的轮胎10的滚动阻力系数和包 括轮胎10的官方燃料效率等级的特定轮胎数据计算轮胎10的当前 燃料效率等级。此外，测评装置可布置为提供轮胎10当前燃料效率 等级与官方燃料效率等级的比较，并且，可选地，基于轮胎10的所 经过的运行时间（以轮胎的受驱动公里数或使用年数的形式）以及 所确定的滚动阻力系数，可以计算轮胎10直到降级至较低燃料效率 等级的剩余运行时间（在驱动公里数或月和年方面）的估算值。

根据本发明的另一实施例，测评装置还可布置为接收安装轮胎 10的车辆的特定车辆数据。特定车辆数据可包括例如车辆类型、车 辆型号、车辆重量、以及车辆的特定燃料消耗等。测评装置可额外 地布置为提供车辆和轮胎10的组合的未来特定燃料消耗的估算值。 此外，测评装置可额外布置为提供轮胎10当前燃料效率等级和官方 燃料效率等级之间在车辆和轮胎10组合的特定燃料消耗方面的差 值。这些估算值可帮助车辆的消费者或用户确定是否应该将一套新 轮胎安装至车辆。

在本发明的另一进展中，车辆车轮服务设备还包括打印装置， 用于打印轮胎10的所确定的滚动阻力系数和估算值结果中的至少一 个。同时可行的是将估算值结果存储在RFID芯片上或车辆或轮胎 10附带的另一数据载体上。此外，用于各轮胎的单独的估算值结果 可存储在例如汽车商店的数据库中用于进一步使用，诸如与同一轮 胎的最近检测结果进行对比。

为了获得更加准确的滚动阻力系数RRC并确保确定所检测轮胎 10的正确的燃料效率等级，车辆车轮服务设备还可包括设置为检测 轮胎10温度的温度检测装置。温度检测装置优选地包括指向轮胎10 的胎面的红外线温度计（高温计），以检测轮胎10的胎面部分的温 度。然后可基于所检测的轮胎温度对所确定的滚动阻力系数RRC进 行校准。

角度测量装置21可连接至安装装置18的轴19，以在车轮/轮胎 组件旋转期间特别是在力的测量期间确定车轮/轮胎组件的角度位 置。

应该注意到，本发明的加载带设备也可在汽车商店服务机器（轮 胎拆装机）的基座上以水平方式布置，同时车轮安装装置18可布置 为具有水平轴线S。然后，安装装置18和/或加载带设备26可在竖 直方向朝彼此运动或彼此分离，同时加载带设备26和/或安装装置 18可在水平方向运动，以调整加载带设备与具有例如不同宽度的不 同类型轮胎的相对位置。这种布置特别适合于其他汽车商店服务机 器，诸如车轮平衡器，其也能够安装本发明的加载带设备。

在本发明的另一进展中，如图4所示，设备可包括视觉系统16、 43（或光学测量系统），诸如摄像机系统或激光光学系统，用于提 供关于轮胎/车轮组件的其他数据。例如，视觉系统可扫描轮胎/车轮 组件在视觉区域42或激光扫描区域42的某些部分，并通过估算轮 胎和轮辋的光学扫描数据或几何尺寸自动确定轮胎和轮辋的特定类 型。此外，由视觉系统提供的数据可与存储在数据库中的轮胎类型 和轮辋类型数据进行比较，以从数据库中获取额外数据。为此，视 觉系统可检测并识别例如轮胎或轮辋上的标记。而且，可检测和评 估当由加载装置施加负载时轮胎的变形，以检查或校准由上述其他 传感器所确定的测量结果。

附图标记列表

10   轮胎

11   线性驱动器

12   车轮轮辋

13   第一力传感器，测力传感器

14   车轮/轮胎组件（车辆车轮）

15   校正装置

16   光学扫描装置或照相机

17   匹配装置

18   安装装置

19   安装装置的轴

20   辊的支撑件（支柱）

21   角度测量装置

22   安装装置的支撑件

23   安装/拆卸工具

24   胎圈释放工具

25   工具携载件

26   加载带设备

261  带辊

262  加载带的自由段

263  加载带的接触段

264  加载带的接触区域

265  带支撑件

266  测力传感器

267  元件携载件

126  加载辊

27   力感触件

28   车轮/轮胎组件的周面（胎面）

29   轴支撑件

30   传感器装置

31   自锁机械装置

32   控制装置

33   槽形孔

34   辊轴

35   旋转驱动

36   滑动架

37   加载带设备的支撑框架、外壳

38   马达（电动马达）

39   带螺纹的心轴

40   外螺纹

41   内螺纹

42   扫描区域

43   光学扫描装置或照相机

53   第二力传感器、测力传感器