专利名称：锌合金车轮平衡装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及锌合金车轮平衡装置及其制造方法。
背景技术：
车轮包括轮辋和轮胎，由于轮辋和轮胎的重量不可能做得完全均匀一致，车轮组装后或更换轮胎后，其质量的中心与车轮的几何中心不重合，因此会产生静失衡。旋转后就会产生动失衡。随着汽车速度的增大，动失衡产生的力会使车辆产生震动，影响到行车的舒适性、安全性和车辆的寿命。为克服此缺陷，车轮组装后应做动平衡试验，以便在车轮的相应位置安装平衡装置，因此消除车轮运动失衡的现象。
平衡装置用来调整车轮的动平衡，要求平衡装置具有以下特性(1)重量准确；(2)安装牢固；(3)外形与车轮尽量相配。根据平衡装置的特性要求，应该选择容易加工、密度较大、价格便宜的材料。
平衡装置由卡钩和平衡块组成，卡钩用来将平衡块固定在车轮轮沿上。卡钩通常用弹簧钢或工具钢经冲压成型、热处理而成。平衡块通常由密度相对较大、价格较便宜、加工容易的铅锑合金制造而成。通常锑的含量为2-5重量％，铅锑合金的比重为11.2～11.3，熔化温度是320～340℃，硬度为HV6.6-8.1，随锑的含量增加硬度提高。适当的硬度，可增加平衡块安装的牢固性。然而，随着人们环保意识的增强和对人身健康的重视，铅合金制平衡块已经或正在被拒绝使用。例如，欧洲及日本有关法规已经禁止铅合金平衡块的使用。
有人已经提出使用锡合金来制造车轮平衡装置的平衡块(例如WO99/55924)。然而，锡的价格较昂贵，而且它分解后同样对环境会产生污染。
因此，本领域中急需开发新型的合金材料作为车轮平衡装置的平衡块。
发明内容
本发明的目的是提供一种车轮平衡装置，其中的平衡块由不会对环境造成污染且价格便宜的材料形成。
本发明的另一个目的是提供上述车轮平衡装置的制造方法。
本发明还有一个目的是提供包括上述车轮平衡装置的车轮。
本发明的发明人经过深入研究和试验之后发现，锌合金的比重为6.4～6.9，熔化温度为410～430℃，硬度为HB75～85，并且价格较便宜，且加工方法与铅锑合金相近。因此，本发明的发明人选用锌合金作为生产平衡块的材料。
在本发明的第一方面，提供了一种车轮平衡装置，它包括平衡块和用于将平衡块固定在车轮上的卡钩，所述平衡块的材料是包含95.3-96.2重量％锌、3-3.5重量％铝和0.8-1.2重量％铜的的锌合金。
在一个优选实施方案中，所述卡钩嵌入到所述平衡块的块体内。在另一个优选实施方案中，所述卡钩与所述平衡块相铆接。在再一个优选实施方案中，所述卡钩与所述平衡块以可拆卸的方式组装形成车轮平衡装置。
更优选的是，所述卡钩和所述平衡块的表面还有一层包括环氧树脂的保护层。
更优选的是，所述平衡块具有至少在10-60克之间的分级重量。特别优选是，平衡块的重量由10克至60克分为11级，级差为5克。
在本发明的第二方面，提供了一种车轮平衡装置的制造方法，该方法包括以下步骤加工成型一卡钩；加工成型一平衡块，所述平衡块的材料是包含95.3-96.2重量％锌、3-3.5重量％铝和0.8-1.2重量％铜的的锌合金；将所述卡钩和所述平衡块形成车轮平衡装置。
在一个优选的实施方案中，将所述卡钩和所述平衡块进行铆接或者以可拆卸方式进行组装，以形成车轮平衡装置。在另一个优选的实施方案中，在加工成型所述平衡块时，使所述卡钩嵌入平衡块的块体内，由此形成车轮平衡装置。
在本发明的第三方面，提供了一种车轮，它包括固定在车轮上的如本发明第一方面所述的车轮平衡装置。
图1是嵌入式车轮平衡装置的示意图，其中卡钩嵌入到平衡块的块体内。
图2是图1嵌入式车轮平衡装置的剖面图。
图3是铆接式车轮平衡装置的示意图，其中卡钩与平衡块相铆接。
图4是图3铆接式车轮平衡装置的剖面图。
图5是组装式车轮平衡装置的示意图，其中卡钩与平衡块以可拆卸的方式组装。
图6是图5组装式车轮平衡装置的剖面图。
具体实施例方式
本发明的车轮平衡装置包括卡钩和平衡块。卡钩的材料是钢，优选是弹簧钢或工具钢，经冲压成型、热处理加工而成。更优选是对卡钩进行一层电镀锌或达克罗处理，厚度优选为0.003～0.05mm。卡钩的硬度较好是在HRC40～48的范围内。
平衡块的材料为包含95.3-96.2重量％锌、3-3.5重量％铝和0.8-1.2重量％铜的的锌合金。锌合金中，若锌的比例高于99重量％，则在压铸过程中，锌液对模具、压铸泵和喷嘴的腐蚀会非常严重，并且强度和延展性都较差。例如，铆接式平衡装置就要求平衡块有一定的强度和延展性。因此，本发明的锌合金中增加了适量的铝。铝既可减缓锌液对模具和机件的腐蚀，又可增加平衡块的强度和延展性。然而，若铝的含量太高，则合金的比重会变小，平衡块的体积会增大。因此，本发明将铝的含量控制在3～3.5重量％的范围内。同时，利用铜来调整合金的比重，这样能使得平衡块的性能和体积达到较为理想的状态。特别优选的是，平衡块的比重为6.5-6.7，抗拉强度为245-267MPa，伸长率为2-4％。
平衡块由锌合金压铸而成，例如具体是将上述成分的锌合金锭放入压铸机的坩埚内加热熔化，由压铸泵将熔化的锌合金液体注入到特制的模具内，冷却后形成平衡块。
特别优选是，平衡块和卡钩在成型后还可以做表面涂覆处理，优选是表面喷涂处理。表面涂覆处理主要是在平衡块和卡钩的表面上形成一层保护层，保护层优选是包括环氧树脂。此外，根据需要，保护层还可以含有颜料，以使平衡块具有所需的颜色和光泽。表面涂层的厚度可以根据需要进行确定，特别优选的是0.005～0.05mm。
在本发明的车轮平衡装置中，平衡块和卡钩的连接方式优选的有嵌入式、铆接式和组装式。图1示出了嵌入式车轮平衡装置，其中卡钩11嵌入到平衡块21的块体内。图2示出了铆接式车轮平衡装置，其中卡钩12与平衡块22相铆接。图3示出了组装式车轮平衡装置，其中卡钩13与平衡块23以可拆卸的方式进行组装。
在制造嵌入式车轮平衡装置时，先加工成型形成卡钩，然后，在加工成型平衡块时，先把卡钩放在模具内，再把熔化的锌合金压铸到模具型腔内，冷却后即得到嵌入式车轮平衡装置。在制造铆接式车轮平衡装置时，先分别加工成型形成卡钩和平衡块，然而再将卡钩和平衡块进行铆接，形成铆接式车轮平衡装置。在制造组装式车轮平衡装置时，先分别加工成型形成卡钩和平衡块，卡钩和平衡块的组装可以在制造时进行，即组装后再进行包装运输，也可以在使用时进行，即先分别进行包装运输后，再使用时才将两者组装起来。
本发明的主要优点如下(1)本发明找到了一种合适的锌合金材料作为车轮平衡装置的平衡块，该平衡块不会对环境造成污染且价格便宜，解决了现有技术中铅合金和锡合金造成的问题。
(2)在本发明的车轮平衡装置中，平衡块的材料为锌铝铜合金，并且对三种合金组分的含量进行了限定。正因为具有这样的组成和含量，使得本发明车轮平衡装置的平衡块在强度、延展性、比重和体积等方面均具有优良的性能，此外制造过程中熔化的合金液对模具和机件的腐蚀也大为降低。
(3)本发明提出了三种优选的平衡块和卡钩的连接方式，即嵌入式、铆接式和组装式。以这三种方式连接的车轮平衡装置能适应不同场合、不同类型轮辋的需求。嵌入式车轮平衡装置外形漂亮、与轮辋的适应性良好、卡钩和平衡块连接牢靠；铆接式车轮平衡装置的压铸模具结构简单、生产效率高；组装式车轮平衡装置的平衡块加工容易、生产效率高、价格较低，配不同的卡钩可以适应不同类型的轮辋。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
实施例1卡钩由65Mn钢带经冲压成型和热处理加工后形成，其淬火硬度HRC42～46。对卡钩进行表面镀锌处理。
平衡块的材料为95.3重量％锌、3.5重量％铝和1.2重量％铜的锌合金。先把卡钩放在模具内，再把熔化的锌合金压铸到模具型腔内，冷却后得到卡钩嵌入平衡块块体内的嵌入式车轮平衡装置。
在得到的嵌入式车轮平衡装置表面涂覆一层环氧树脂，其涂层平均厚度约为0.05mm。
实施例2卡钩由SK5钢带冲压成型，淬火、回火后硬度HRC44～47，然后进行表面达克罗处理，涂层厚度为0.004～0.008mm。
平衡块的材料为96.2重量％锌、3重量％铝和0.8重量％铜的锌合金，经压铸而成平衡块块体。
然后，将卡钩与块体进行铆接，形成铆接式车轮平衡装置。
在得到的铆接式车轮平衡装置表面上喷涂银粉色油漆，其涂层平均厚度约为0.03mm。
实施例3卡钩由0.7～0.9mm的65Mn钢带冲压成型，淬火回火后硬度HRC42～47，然后经达克罗表面处理。
平衡块的材料为95.8重量％锌、3.2重量％铝和1.0重量％铜的锌合金，经压铸而成平衡块块体。然后在其表面喷涂包含银灰色油漆和环氧树脂的涂料，形成的涂层平均厚度约为0.03mm。
在使用时，将上述卡钩和平衡块组装到车轮轮沿的相应位置上。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种车轮平衡装置，它包括平衡块和用于将平衡块固定在车轮上的卡钩，所述平衡块的材料是包含95.3-96.2重量％锌、3-3.5重量％铝和0.8-1.2重量％铜的的锌合金。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卡钩嵌入到所述平衡块的块体内。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卡钩与所述平衡块相铆接。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卡钩与所述平衡块以可拆卸的方式组装形成车轮平衡装置。
5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述卡钩和所述平衡块的表面还有一层包括环氧树脂的保护层。
6.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述平衡块具有至少在10-60克之间的分级重量。
7.一种车轮平衡装置的制造方法，该方法包括以下步骤加工成型一卡钩；加工成型一平衡块，所述平衡块的材料是包含95.3-96.2重量％锌、3-3.5重量％铝和0.8-1.2重量％铜的的锌合金；将所述卡钩和所述平衡块形成车轮平衡装置。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述卡钩和所述平衡块进行铆接或者以可拆卸方式进行组装，以形成车轮平衡装置。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在加工成型所述平衡块时，使所述卡钩嵌入平衡块的块体内，由此形成车轮平衡装置。
10.一种车轮，它包括固定在车轮上的权利要求1-6中任一项所述的车轮平衡装置。
全文摘要
本发明公开了一种车轮平衡装置，它包括平衡块和用于将平衡块固定在车轮上的卡钩，所述平衡块的材料是包含95.3－96.2重量％锌、3－3.5重量％铝和0.8－1.2重量％铜的锌合金。还公开了该车轮平衡装置的制造方法以及包括该车轮平衡装置的车轮。本发明的优点在于找到了一种合适的锌合金材料作为车轮平衡装置的平衡块，它不会对环境造成污染且价格便宜，解决了现有技术中铅合金和锡合金造成的问题。而且，本发明车轮平衡装置的平衡块在强度、延展性、比重和体积等方面均具有优良的性能，此外制造过程中熔化的合金液对模具和机件的腐蚀也大为降低。
文档编号F16F15/28GK101093010SQ20061002780
公开日2007年12月26日 申请日期2006年6月19日 优先权日2006年6月19日
发明者刘凤龙 申请人:上海保隆汽车科技股份有限公司