通过施加热熔粘合剂平衡质量来平衡轮的方法和装置

摘要

一种用于车轮的轮辋(50)的平衡配重(10、11)，所述平衡配重由平衡配重材料制成，所述平衡配重材料包括热熔粘合剂(18)，所述热熔粘合剂基于聚烯烃或者乙烯‑醋酸乙烯酯(EVA)共聚物并且填充体积比值在35％和75％之间的类似于钢颗粒的高密度质量材料。该平衡配重材料被加热以使它变成易延展的且粘性的材料，所述易延展的且粘性的材料可粘附至轮辋(50)且施加至轮辋(50)。在冷却下来之后，形成结实的且固定附接的平衡配重(10、11)。

权利要求

1.一种用于制造平衡配重(10、11)的平衡配重材料，所述平衡配重材料包括：热熔粘合剂(18)；

所述热熔粘合剂填充有高密度质量材料(19)，所述高密度质量材料(19)包括已研磨或磨碎的不锈钢颗粒，所述不锈钢颗粒的颗粒尺寸的d50值介于20μm和150μm之间，所述高密度质量材料具有相对于所述平衡配重材料的体积分数介于35％和75％之间，以及所述平衡配重材料具有第一熔化温度，在所述第一熔化温度下所述平衡配重材料获得粘性表面。

2.根据权利要求1所述的平衡配重材料，其特征在于，所述平衡配重材料具有股的形式。

3.根据权利要求1或2所述的平衡配重材料，其特征在于，所述热熔粘合剂(18)包括聚烯烃和乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共聚物中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的平衡配重材料，其特征在于，所述热熔粘合剂(18)包括乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚烯烃(PO)、非晶聚烯烃(APO/APAO)聚合物、热塑性聚氨酯(TPU)、聚氨酯(PUR)或者反应性聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物(SBC)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯(SEP)、聚碳酸脂、含氟聚合物、硅橡胶、热塑性弹性体中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的平衡配重材料，其特征在于，高密度质量材料(19)包括颗粒混合物，其中，单位质量的颗粒的重量百分比随着颗粒尺寸而增加。

6.根据权利要求1或2所述的平衡配重材料，其特征在于，具体颗粒尺寸d的质量的百分比M表达为：其中，dmax是最大颗粒尺寸，并且dmin≤d≤dmax，其中，dmin是最小颗粒尺寸并且K介于0.1至0.6的范围内。

7.根据权利要求1或2所述的平衡配重材料，其特征在于，高密度质量材料(19)包括不锈钢废料。

8.根据权利要求1或2所述的平衡配重材料，其特征在于，高密度质量材料(19)包括钢、钨、锌或者氧化锌中的至少一种。

9.根据权利要求4所述的平衡配重材料，其特征在于，所述聚烯烃是聚乙烯、不规则聚丙烯、聚丁烯-1及其共聚物、氧化聚乙烯中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的平衡配重材料，其特征在于，所述聚乙烯包括LDPE和HDPE。

11.一种用于将平衡配重施加至安装表面(50)的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供根据权利要求1至10中任一项所述的平衡配重材料；

b)将平衡配重材料和/或安装表面加热至第一熔化温度以上的温度；

c)将平衡配重材料施加至安装表面，以及

d)将平衡配重冷却至第一熔化温度以下的温度。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述步骤b)中，只有平衡配重材料的要被施加至安装表面的表面被加热至第一熔化温度以上的温度，或者整个平衡配重材料被加热至第一熔化温度以上的温度。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，平衡配重材料由热胶枪或者热气枪加热。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，提供了与所要求的重量相对应的平衡配重材料的所要求的百分比。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，当与所要求的重量相对应的平衡配重材料所要求的百分比已被施加至轮辋时，停止施加。

16.一种平衡配重(10)，其特征在于，所述平衡配重是根据权利要求11至15中的任一项所述的方法制造出的产品。

17.一种用于施加根据权利要求16所述的平衡配重的装置，其特征在于，提供加热部件用于加热平衡配重材料和/或轮辋，所述加热部件包括由AC电流驱动的线圈。

说明书

通过施加热熔粘合剂平衡质量来平衡轮的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及用于平衡车轮的方法以及在车辆压载应用中所使用的配重以及用于配重的材料，并且特别涉及用于平衡汽车车轮或者其它车辆车轮的配重。

背景技术

[0002] 在汽车车轮平衡中，将单个车轮平衡配重施加至轮辋的具体位置。使用两种类型的平衡配重。第一种是如在欧洲专利EP1613876B1中所公开的由夹具所附接的平衡配重，而第二种是如在美国专利6364421B1中所公开的借助自粘性带固定的平衡配重。

[0003] 两种平衡配重能够以多种尺寸来提供，从而产生不同的配重。当平衡车轮时，选定恰当的平衡配重尺寸然后附接至轮辋。大多数平衡配重以在箱子中的散装材料形式供应，所需要的量的配重从箱子中手工取出。这允许用于简单地、相对便宜地供应平衡配重。

[0004] 这种缺陷在于，从箱子中取出配重的人可能取出错误的配重，并因此需要进一步的平衡步骤。此外，取出配重的工艺很难实现自动化。为了实现自动化，已知的是相对复杂的进给器系统。

[0005] 在WO2008/103651A1中公开了一种可替换的解决方案。此处，使用填充有质量材料的连续橡胶带。这具有的缺陷是，橡胶带明显没有固体平衡配重坚固并且明显比固体平衡配重昂贵。此外，需要粘性带以将橡胶带保持到轮辋。

[0006] 正如在尚未公开的欧洲专利申请EP12194092.8中所提供的解决方案不再需要该粘性带。此处，未固化/未硫化的粘弹性聚合物固定至轮辋并且在之后固化。未固化的材料具有附接至轮辋的粘性的黏性表面。通过固化工艺，使材料聚合并且它的表面粘性和吸附性变弱而掉入泥土中。缺点在于难以处理的未固化聚合物的粘性表面。另一缺点在于可能持续很多天或者许多星期的相对长的固化时间。

发明内容

[0007] 本发明要解决的问题是提供一种能够容易处理的平衡配重体以及一种使用平衡配重体用于平衡轮或者任何其它旋转装置的方法，从而使得平衡非常坚固且长期稳定。此外，施加平衡配重体应当快速、简单且不昂贵。所要解决的另外的问题是提供一种用于提供和/或制造平衡配重体的方法。

[0008] 为了解决上述问题，本发明提供了一种用于制造平衡配重的平衡配重材料，所述平衡配重材料包括：热熔粘合剂；所述热熔粘合剂填充有高密度质量材料，所述高密度质量材料包括已研磨或磨碎的不锈钢颗粒，所述不锈钢颗粒的颗粒尺寸的d50值介于20μm和150μm之间，所述高密度质量材料具有相对于所述平衡配重材料的体积分数介于35％和75％之间，所述平衡配重材料具有第一熔化温度，在所述第一熔化温度下所述平衡配重材料获得粘性表面。

[0009] 本发明还提供了一种用于将平衡配重施加至安装表面的方法，所述方法包括以下步骤：

[0010] a)提供上述的平衡配重材料；

[0011] b)将平衡配重材料和/或安装表面加热至第一熔化温度以上的温度；

[0012] c)将平衡配重材料施加至安装表面，以及

[0013] d)将平衡配重冷却至第一熔化温度以下的温度。

[0014] 本发明还提供了一种平衡配重，所述平衡配重是根据上述方法制造出的产品。

[0015] 此外，本发明还提供了一种用于施加上述平衡配重的装置，其特征在于，提供加热部件用于加热平衡配重材料和/或轮辋，所述加热部件包括由AC电流驱动的线圈。

[0016] 平衡配重包括基于填充了质量(mass)材料的热熔粘合剂的平衡配重材料。在室温(例如标准温度)下，平衡配重材料的热熔粘合剂是相对坚硬的、通常是弹性的并且具有非粘性表面。当加热至足够的温度(此处称为第一熔化温度)时，平衡配重材料的热熔粘合剂改变并且它的表面的至少一部分变得具有粘性。热熔粘合剂优选地至少部分地变得易延展的或者甚至变粘。优选地，第一熔化温度高于结合形成温度，结合形成温度即在其之下不会出现润湿(wetting)轮辋的最低温度。根据热熔粘合剂材料，该温度介于从120℃直到210℃的范围内。为了将平衡配重材料粘附至轮辋，该已加热的平衡配重材料施加至轮辋表面。在那里，当冷却至室温时，平衡配重材料与轮毂形成可靠的连接。在冷却下来之后，平衡配重材料形成粘附至轮辋的平衡配重。平衡配重材料至少大体上与它施加至轮辋之前相同，但是黏附到轮毂。

[0017] 优选地，施加至轮辋的整个平衡配重材料能够被加热。因此，可避免应力裂纹。也可充分地加热平衡配重材料的外表面。优选地，可仅加热至少面向轮辋的一侧直到该至少面向轮辋的一侧变得具有粘性而另一侧保持非粘性。因此，当使平衡配重材料附接至轮辋时，增强了平衡配重材料的处理。

[0018] 总之，平衡配重材料的热熔粘合剂具有两个相继的相变:第一，即在加热平衡配重材料之前具有非粘性表面。根据热熔材料，它优选地具有弹性。热熔材料可同样处于玻璃相中。由于加热，至少一部分热熔材料的相变化至塑性状态、粘性状态或者甚至液体状态。不管怎样，热熔材料的至少一部分表面变得具有粘性和黏性。可认为这是“粘性状态”或者“粘性相”，这严格说是不准确的，但其描述了实质的影响。当使已加热的平衡配重材料的黏性的粘性表面施加至轮辋时，平衡配重材料由于轮辋的热容量和相当高的热导率而冷却下来。当平衡配重材料冷却下来时，热熔粘合剂经历从粘性状态回复至它的非粘性状态(即初始状态)的第二相变。加热和冷却下来可在可能是几秒钟的相对短的周期中获得。因此，可快速地获得两个相继的相变，形成平衡配重的快速施加工艺。另一优点在于，在加工之前简化平衡配重材料的处理。由于平衡配重材料在室温下没有粘性表面，因此，和EP12194092.8的未固化的聚合物一样不需要特别措施。此外，热熔材料是长期稳定的，并且将不会意外地固化而因此显著地改变它的化学性能以及因此地物理性能。

[0019] 该平衡配重与轮辋形成坚固的且长期稳定的结合。它将粘附至安装表面、例如轮辋几乎超过轮的寿命。该结合可仅被高温退化。因此，平衡配重材料的热熔粘合剂将被选定，使得它可承受它的应用的全部操作温度范围，该应用可为汽车或者轮。该平衡配重可通过类似地使用锤子施加较大力或通过将平衡配重、优选地与轮辋一起加热至相当高的温度以使平衡配重材料变得易延展的或者变粘并将平衡配重材料从轮辋剥离而去除。

[0020] 优选地，平衡配重材料包括填充了质量材料的热熔粘合剂。热熔粘合剂可基于乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚烯烃(PO)(聚乙烯(通常是LDPE，但也是HDPE)、不规则聚丙烯(PP或者APP)、聚丁烯-1、氧化聚乙烯等)、聚丁烯-1及其它共聚物、非晶聚烯烃(APO/APAO)聚合物、热塑性聚氨酯(TPU)、聚氨酯(PUR)或者反应性聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物(SBC)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯(SEP)、聚碳酸脂、含氟聚合物、硅橡胶、热塑性弹性体以及各种其它共聚物中的至少一种。优选的热熔粘合剂是聚烯烃和乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共聚物中的至少一种。

[0021] 质量材料的密度优选地是热熔粘合剂的密度至少两倍，并且质量材料可包括钢、不锈钢、钨、锌或者氧化锌以及任何其它的合适的材料中的至少一种，优选地是颗粒形式，更优选地具有20μm以上150μm以下的d50值。d50值是中值粒径或者颗粒尺寸分布的中值。它是在累积分布中在50％处的颗粒直径值。此外还优选地具有100至500μm的最大颗粒尺寸，该最大颗粒尺寸更优选地在d50值以上。优选的质量材料是不锈钢颗粒，优选地是不锈钢废料，优选地该不锈钢废料在使用之前被研磨或者被磨碎。优选地，颗粒是非球状或者非球形形状。具有非球形形状且优选地具有边缘或者甚至具有尖峰的已研磨或磨碎的钢颗粒比球形形状颗粒还难以加工。通常它们使得工具磨损得更厉害或需要更坚固的且因此更昂贵的工具。但是在平衡配重的不同实施例中采用不同类型颗粒进行测试表明，当使用已研磨或者磨碎的颗粒时，则具有更好的长期稳定性并因此具有更高的质量。进一步优选的是，材料包括不同颗粒尺寸的混合物。优选地具有颗粒混合物，其中，单位质量的颗粒的重量百分比随着颗粒尺寸而增加。因此，在更大颗粒中具有更高的重量百分比。在优选实施例中，具体颗粒尺寸d的质量的百分比M可以表示为：

[0022] 其中，dmax是最大颗粒尺寸，并且dmin≤d≤dmax，其中，dmin是最小颗粒尺寸。K是指数，其优选地介于0.1至0.6的范围内，并且更优选地介于0.4和0.5之间的。优选地具有：20μm≤d≤150μm。

[0023] 优选地，质量材料的体积与平衡配重材料的总体积的比值为5％以上且在75％以下。体积比值也可在35％和75％之间，优选地，在40％和60％之间，并且更优选地为50％。通过加入更高百分比的质量材料，平衡配重材料可制造得更坚硬并且更刚性。因此，机械性能可通过选择质量材料的合适的度来调节。在进一步的优选实施例中，在不过多增加配重的情况下，可加入可包括碳颗粒或者碳粉末的另外的低密度材料，以进一步调节机械性能。通常，平衡配重材料的密度优选的范围介于3和6g/cm3之间。平衡配重材料的机械性能可通过质量材料和低密度材料来调节，以使平衡配重材料是相对坚硬和结实。此外，可以加入一些染料用于使平衡配重材料着色并且给予平衡配重特定的外观。

[0024] 平衡配重材料将热熔粘合剂的性能与质量材料的相当高的质量结合起来。和加工标准的热熔粘合剂一样，平衡配重材料通过相同的机器和通过相同的方法来加工并施加至安装表面。这样的机器可能是胶枪、挤出器或类似的装置。平衡配重材料可被输送和供给到该机器中、例如盒中或者为了更大体积而输送和供给到更大容器中。在可选择的实施例中，通过使热熔粘合剂和质量材料在被施加至安装表面之前混合并优选地刚好在被施加至安装表面之前混合而使平衡配重材料在机器中混合。

[0025] 由于是热熔粘合剂材料，因此冷的(未加热的)平衡配重材料在室温下是相当坚硬或者结实的。因此，在将平衡配重材料施加至轮辋之前，平衡配重材料必须被加热以得到粘性表面并且优选地形成易延展的且粘性的材料。至少在平衡配重材料的表面处必须达到的所要求的温度是热熔粘合剂的熔化温度。尽管没有必要，但是平衡配重材料进一步的聚合还是可通过加热来开始或者加快。在接下来的步骤中，已加热的平衡配重材料施加至安装表面、例如轮的轮辋。在那里，它可冷却下来粘附至轮辋。或者，平衡配重材料可被安置在轮辋上并在其上被加热。在轮辋上这样的加热也可通过首先加热轮辋而间接地完成，轮辋将它的热量传输至平衡配重材料。

[0026] 平衡配重材料的与期望的质量相一致的期望的量可在施加之前能够被选定或者从较长的股(strand)上切断，或者在已施加了平衡配重材料的期望的量之后可中断施加工艺。

[0027] 显而易见的是，本发明不限于用于车辆的平衡配重，尽管这是优选的应用。相反，这些平衡配重可用于可施加额外配重的任何地方。相应地，平衡配重可被施加至允许粘附热熔粘合剂的任何安装表面、如金属或者塑料表面、优选地为轮的轮辋的表面。

[0028] 优选的施加平衡配重材料的方法借助于胶枪。在第一实施例中，平衡配重材料以可插入到胶枪的胶棒的形式提供。此处，胶棒通过胶枪输送，且胶棒的第一段被加热以产生由胶枪的喷嘴分配的具有粘性表面的易延展的胶材料。该平衡配重材料可容易地施加至轮辋的任何期望的位置。在轮辋的相对冷的表面上，热的平衡配重材料冷却下来且胶合至轮辋表面，形成平衡配重。

[0029] 在可替代的实施例中，平衡配重材料能够以例如可存储在辊上的连续的股(或者线)的形式提供。该股可供给至胶枪中。该股可具有圆形的、椭圆形的或者矩形的横截面。优选地，横截面与由平衡配重材料制成的平衡配重的形状相一致。股可为挤出型材。平衡配重材料也可由优选地可被整体加热的盒输送。

[0030] 在另外的实施例中，可提供具有内部挤出器的胶枪。挤出器可供给有颗粒状的平衡配重材料，该颗粒状的平衡配重材料被加热，形成易延展的质量并由喷嘴分配。

[0031] 在另一实施例中，生成热气的热气枪或者类似装置可用于加热平衡配重和/或轮辋。基本上，轮辋可通过任何装置或者方法充分地加热，并且平衡配重材料的冷块可安置在轮辋上，被轮辋加热。

[0032] 根据另外的实施例，可提供平衡配重施加头，该平衡配重施加头加热平衡配重材料并使平衡配重材料挤压和/或定位至轮辋。优选地，平衡配重施加头具有线圈用于在将施加平衡配重的地方的附近感应加热轮辋。优选地，用于施加平衡配重的施加头或者任何机构安装至机器人。另外，施加头可被固定，而安装表面(例如轮辋)是被移动。

[0033] 本发明不限于加热平衡配重材料的具体方式，其可直接地或者间接地获得，尽管加热平衡配重材料以粘附至轮辋是必不可少的。

附图说明

[0034] 以下，在没有被一般发明构思所限制的情况下，参考附图在实施例的示例的基础上，将借助示例描述本发明。

[0035] 图1示出了平衡配重的优选实施例；

[0036] 图2示出了平衡配重的另一实施例；

[0037] 图3示出了图1的平衡配重的截面视图；

[0038] 图4示出了平衡配重的截面的放大视图；

[0039] 图5示出了具有平衡配重的轮辋的截面视图；

[0040] 图6示出了具有平衡配重的轮辋的俯视图；

[0041] 图7示出了由热熔枪制造平衡配重的工艺；

[0042] 图8示出了由热熔枪来制造平衡配重的工艺，其中，热熔枪通过管供料；

[0043] 图9示出了通过使用热气枪制造平衡配重的工艺；以及

[0044] 图10示出了平衡配重施加头。

具体实施方式

[0045] 在图1中示出了优选实施例。平衡配重10位于在轮辋50上。平衡配重包括如此处所描述的平衡配重材料，该平衡配重材料被加热以获得与轮辋的可靠的且长期稳定的结合。该平衡配重可通过使用热熔枪来制造。

[0046] 在图2中示出了平衡配重的另一实施例，该平衡配重通过切断平衡配重材料带并且通过例如热气枪在轮辋的表面上加热该带来制造。该平衡配重的表面比之前的平衡配重更光滑。

[0047] 在图3中示出了图1的平衡配重的截面视图。优选地，质量材料颗粒在热熔粘合剂中均匀分布。

[0048] 在图4中示出了平衡配重的截面的放大视图。此处，热熔粘合剂18包围质量材料19，质量材料19包括多个颗粒，该多个颗粒优选地具有不同的尺寸。

[0049] 在图5中示出了在不同位置处具有选定的平衡配重的轮辋50的截面视图。在轮辋的最外边缘处可具有平衡配重20、21。这些是与通常施加平衡配重相同的位置。由于粘合剂特性和施加简单，平衡配重也可施加至和所示的具有平衡配重22、23、24、25和26的那些位置一样的多个不同位置处。尽管该实施例示出了钢轮辋，但是平衡配重也可施加至如铝轮辋的其它轮辋的多个不同位置。

[0050] 在图6中在轮辋50的俯视图中示出了一些之前所示的平衡配重20、22。

[0051] 在图7中，示出了通过使用热熔胶枪来制造平衡配重的工艺。热熔胶枪60被供给有平衡配重材料棒30。使平衡配重材料在胶枪的接近它的喷嘴61的前端处加热并挤压通过喷嘴以在轮辋50上形成热平衡配重材料股。与挤压同步，枪沿着方向63移动以形成平衡配重。在冷却下来后，形成了粘附至轮辋的平衡配重20。由于通常由金属制成的轮辋的高热导率，股迅速冷却下来，这甚至可发生在几秒钟之内。

[0052] 图8中示出了如在之前图中所示的相同的制造平衡配重的工艺。此处，使用不同的热熔胶枪65。该热熔胶枪由管供料，该管优选地输送平衡配重材料股或者平衡配重材料颗粒。

[0053] 在图9中示出了通过使用输送热气的热气枪或者任何类似的装置来制造平衡配重的工艺。此处，合适尺寸或质量的平衡配重材料的块或者股安置在轮辋50上。然后用热气枪68加热平衡配重材料。或者，可例如使用热气枪充分地加热轮辋。当平衡配重块安置在热轮辋上时，它也被加热并且开始粘附至轮辋。在平衡配重材料安置在轮辋上之前如果轮辋和平衡配重材料均被加热，这更好。加热轮辋的缺点在于，由于轮辋的热容量较高，冷却时间较长。

[0054] 在图10中示出了平衡配重施加头80。该平衡配重施加头优选地通过平衡配重材料股28供给。平衡配重材料股可由引导辊85引导。此外，它可由至少一个辊82形成和/或挤压至轮辋50的表面。优选地，在非常邻近平衡配重应当粘附至轮辋的地方、并且更优选地在接近辊82处设置了加热部件84。优选地在该加热部件中具有由间隔件88保持的至少一个线圈81。该线圈可由优选地来自AC电源的AC电流驱动。该AC电流的频率优选地介于几千赫兹至几百千赫兹或者甚至兆赫范围内，在平衡配重材料和/或轮辋中形成涡流并因此加热平衡配重材料和/或轮辋。由于高密度质量材料感应出最高涡流并因此在热熔胶组分被加热之前变热，因此平衡配重材料可从它的内部被加热。线圈的形式和AC电流的频率可被选定，使得仅平衡配重材料或者轮辋被加热或者获得至少选择性地加热轮辋和/或平衡材料。可具有切断器86，用于在已施加了期望的量的平衡配重材料之后切断股。

[0055] 附图标记编号列表

[0056] 10、11    平衡配重

[0057] 18       热熔粘合剂

[0058] 19       质量材料

[0059] 20-26    平衡配重

[0060] 28       平衡配重材料股

[0061] 30       平衡配重材料棒

[0062] 50       轮辋处的安装表面

[0063] 60       热熔胶枪

[0064] 61       喷嘴

[0065] 63       移动方向

[0066] 65       热熔胶枪

[0067] 66       管

[0068] 68       热气枪

[0069] 80       平衡配重施加头

[0070] 81       线圈

[0071] 82       压力辊

[0072] 84       加热部件

[0073] 86       切断器

[0074] 88       间隔件

[0075] 85       引导辊