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Die vorliegende Erfindung betrifft ein bleifreies Auswuchtgewicht, das zum
Kontrollieren des Gewichtsausgleichs eines Fahrzeugrads in Kraftfahrzeugen und
Motorrädern verwendet wird.
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Wenn ein guter Gewichtsausgleich (Radwucht) eines Fahrzeugrads in Kraftwagen
und Motorrädern nicht erreicht wird, wird durch Hochgeschwindigkeitsrotation der
Reifen beim Lauf des Fahrzeugs eine abnormale Vibration des Rads verursacht.
Diese Vibration wird auf eine Steuerung übertragen, wodurch der Fahrkomfort
beeinträchtigt wird, oder übt einen ungünstigen Einfluß auf die
Kraftfahrzeugeigenschaften als ein Ergebnis des Auftretens einer abnormalen Abnützung von Reifen
aus. Demgemäß ist es sehr wichtig, die Radwucht zu kontrollieren.
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Um gute Radwucht zu errreichen, wird ein Verfahren zum Anbauen und Festmachen
eines Auswuchtgewichts an einen Konterpunkt der Radwucht eingesetzt. Das
Auswuchtgewicht muß klein genug sein, um keine Beeinträchtigung des Rad-
Erscheinungsbilds zu verursachen und muß genug Biegsamkeit aufweisen, um sich
leicht entsprechend dem Felgendurchmesser des Rads und der Flanschform
verformen zu können.
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Deshalb wird weithin ein aus Blei hergestelltes Auswuchtgewicht verwendet, das
eine Größenverringerung aufgrund seiner hohen relative Dichte verwirklichen kann
und geeignete Biegsamkeit aufweist. Jedoch ist allgemein bekannt, daß Blei
Giftigkeit hinsichtlich des menschlichen Körpers aufweist. Deshalb ist es in
ökologischer Hinsicht ein Problem, Blei zu verwenden.
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Andererseits wurde vorgeschlagen, ein aus Eisen hergestelltes Auswuchtgewicht
anstelle des aus Blei hergestellten Auswuchtgewichts zu verwenden. Das aus Eisen
hergestellte Auswuchtgewicht jedoch wies einen solchen Nachteil auf, daß das
Volumen um etwa 1,44 Mal größer wird, um ein Auswuchtgewicht zu erhalten,
welches das gleiche Gewicht aufweist, da die relative Dichte (7,86) von Eisen
deutlich kleiner als die relative Dichte (11,35) von Blei ist.
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Das aus Blei hergestellte Auswuchtgewicht kann leicht verformt werden, aber es ist
sehr schwierig, die Form des aus Eisen hergestellten Auswuchtgewichts passend für
die Anbringung zu ändern, da Eisen sehr hart ist. Demgemäß gibt es ein Problem,
daß das Auswuchtgewicht nicht fest am Rad befestigt werden kann.
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Seit kurzem wird häufig ein aus Aluminium hergestelltes Rad verwendet. Das aus
Aluminium hergestellte Rad selbst jedoch ist anfällig, durch das aus Eisen
hergestellte Auswuchtgewicht verkratzt zu werden, wenn eine Einwirkung auf das
Rad ausgeübt wird, da die Härte von Eisen größer als die von Aluminium ist.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Auswuchtgewicht für ein
Fahrzeugrad, das sicher am Rad ohne Verwenden von Blei festgemacht werden
kann, bereitzustellen.
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Die vorliegenden Erfinder haben intensive Untersuchungen durchgeführt, um die
obigen Probleme zu lösen, und festgestellt, daß ein Auswuchtgewicht, das hohe
relative Dichte und geeignete Biegsamkeit aufweist, erhalten werden kann, wenn ein
Auswuchtgewicht, wie durch Anspruch 1 definiert, verwendet wird, im besonderen
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(1) als eine Klemmvorrichtung 14 ein Metallteil (siehe Fig. 1 und 2), umfassend
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einen Hakenabschnitt 11, geformt entsprechend der Form des
Flanschkantenabschnitts 34 eines Rads, insbesondere entsprechend der Dicke des
Flanschkantenabschnitts 34, wobei der Hakenabschnitt als ein Haken zum Hängen
auf den Flanschkantenabschnitt dient, und
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einen Schenkelabschnitt 13, der befähigt ist, ein Gewicht, das zum Kontrollieren des
Gewichts des Auswuchtgewichts verwendet wird, leicht und sicher rückzuhalten,
wobei die Form kontrolliert ist, der Klemmvorrichtung zu ermöglichen, sich
unabhängig an den Flanschkantenabschnitt 34 eng anzulegen und festzumachen,
und ein Abstand 11a des Hakenabschnitts wird entsprechend der Dicke des
Flanschkantenabschnitts 34 gebildet, und wenn bereitgestellt wird:
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(2) der Schenkelabschnitt 13 der Klemmvorrichtung 14 mit einem Gewicht 12 aus
thermoplastischem Harz (siehe Fig. 1 und 2), das die vorbestimmte Menge
Wolframpulver enthält, in einem Auswuchtgewicht, umfassend eine
Meltallklemmvorrichtung und ein an die Klemmvorrichtung angebrachtes Gewicht. Damit ist die
vorliegende Erfindung vervollständigt worden.
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Das heißt, daß das Auswuchtgewicht für ein Fahrzeugrad gemäß der vorliegenden
Erfindung ein allgemein bekanntes Auswuchtgewicht für ein Fahrzeugrad umfaßt,
umfassend
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eine Metallklemmvorrichtung, die einen Hakenabschnitt, der eine Querschnittsform
entsprechend einem Flanschkantenabschnitt eines Rads aufweist, und einen
Schenkelabschnitt zum Rückhalten eines Gewichts umfaßt, und befähigt ist, sich
unabhängig an den Flanschkantenabschnitt eng anzulegen und festzumachen. Die
Erfindung ist durch ein thermoplastisches Harzgewicht, umfassend 2,5 bis 8,0 Gew.-%
eines thermoplastischen Elastomers und 97,5 bis 92 Gew.-% Wolframpulver
gekennzeichnet, das an den Schenkelabschnitt der Metallklemmvorrichtung
angebracht ist.
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Gemäß dem Auswuchtgewicht für ein Fahrzeugrad gemäß der vorliegenden
Erfindung können die folgenden Vorteile erhalten werden:
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(a) es gibt keine Gefahr einer Belastung für die Umwelt wie dem menschlichen
Körper, da Blei, das Giftigkeit hinsichtlich des menschlichen Körpers aufweist,
nicht verwendet wird (bleifrei);
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(b) da ein Schenkelabschnitt einer Metalklemmvorrichtung mit einem Gewicht
versehen wird, das aus einer Herzzusammensetzung hergestellt ist, die eine
sehr hohe relative Dichte äquivalent der von Blei, typischerweise 11,5 g/cm³,
aufweist, kann das Gesamtgewicht erhöht werden, während die Größe des
Auswuchtgewichts beibehalten wird;
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(c) ein Gewichtsabschnitt kann durch Spritzgießen geformt werden, da dessen
Material eine thermoplastische Harzzusammensetzung ist, und darüberhinaus
ist die Formbarkeit gut und der Gewichtsabschnitt kann wiederverwendet
werden;
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(d) da ein Gewichtsabschnitt aus der Harzzusammensetzung anstelle von Blei
hergestellt wird, wird der Flansch des Rads nicht verkratzt, wenn das
Auswuchtgewicht an ein Stahlrad oder ein Aluminiumrad angebracht
(eingebaut) wird;
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(e) der Gewichtsabschnitt kann leicht geschnitten werden, da er aus der
Harzzusammensetzung hergestellt ist, so daß feine Kontrolle über das Gewicht
leicht verwirklicht werden kann;
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(f) ausreichende Haltbarkeit kann in allgemeiner Verwendung erhalten werden,
wie aus den unten beschriebenen Beispielen ersichtlich, obwohl der
Gewichtsabschnitt aus der Harzzusammensetzung hergestellt ist;
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(g) da das Ausgleichsgewicht eine Art Klemmvorrichtung ist, ähnlich einem
herkömmlichen Auswuchtgewicht, wird es leicht angebracht oder entfernt und
ist in der Handhabung überlegen; und
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(h) die Metallkemmvorrichtung kann unabhängig an den Flanschkantenabschnitt
(ohne Zwischenlegen der Harzzusammensetzung zwischen die
Klemmvorrichtung und das Rad) eng angelegt werden (siehe Fig. 1 und 2),
wodurch ermöglicht wird, daß es am Rad festgemacht wird (Verbesserung in
der Erhaltung) und darüberhinaus kann das Auswuchtgewicht sicher
festgemacht werden und eine Abweichung kann ausreichend verhindert
werden, wodurch es ermöglicht wird, gute Fahrzeugreifenwucht für einen
langen Zeitraum beizubehalten.
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Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform des
Auswuchtgewichts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 1B ist eine
Seitenansicht davon.
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Fig. 2A ist eine schematische Zeichnung zum Erklären des Zustands des
Auswuchtgewichts gemäß der vorliegenden Erfindung im Betrieb, und Fig. 2B ist
eine teilweise vergrößerte Teilansicht davon.
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform des
Auswuchtgewichts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die noch eine weitere Ausführungsform des
Auswuchtgewichts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die das in Vergleichsbeispiel 1 (nicht in
Übereinstimmung mit der Erfindung) erhaltene Auswuchtgewicht zeigt.
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Erklärungen von Buchstaben oder Bezugszeichen
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10: Auswuchtgewicht
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11: Hakenabschnitt
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12: Gewicht
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13, 15, 16: Schenkelabschnitt
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14: Metallklemmvorrichtung
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34: Flanschkantenabschnitt
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Das Auswuchtgewicht 10 für ein Fahrzeugrad gemäß der vorliegenden Erfindung
wird zum Beispiel durch Anbringen an einen Flanschkantenabschnitt 34 einer Felge
32 in einem Fahrzeugreifen 30, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, verwendet und
umfaßt:
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(1) eine Metallklemmvorrichtung 14, die einen Hakenabschnitt 11, der eine
Querschnittsform entsprechend einem Flanschkantenabschnitt 34 eines Rads
aufweist, und einen Schenkelabschnitt 13 zum Rückhalten eines Gewichts 12
umfasst und befähigt ist, sich unabhängig an den Flanschkantenabschnitt 34
eng anzulegen und festzumachen, und
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(2) ein Gewicht 12 aus thermoplastischem Harz, das 2,5 bis 8,0 Gew.-% eines
thermoplastischen Elastomers und 97,5 bis 92 Gew.-% Wolframpulver umfaßt
und an den Schenkelabschnitt 13 der Metallklemmvorrichtung 14 angebracht
ist, wie oben beschrieben.
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In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 36 eine Gummischicht 36 auf dem
Fahrzeugreifen 30.
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Die entsprechenden Teile bzw. Abschnitte des Auswuchtgewichts des Fahrzeugrads
gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben.
Gewicht
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Als das Gewicht 12 des Auswuchtgewichts 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine thermoplastische Harzzusammensetzung, die ein thermoplastisches
Elastomer und Wolframpulver enthält, verwendet.
Thermoplastisches Elastomer
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Das thermoplastische Elastomer ist ein polymeres Material, umfassend eine
elastische Gummikomponente (weicher Teil) und eine molekular eingeschränkte
Komponente (harter Teil) zum Verhindern von plastischer Verformung bei etwa
Umgebungstemperatur, wobei eine molekulare Bewegung des weichen Teils durch
das harte Teil örtlich begrenzt ist, und wirkt als ein gummielastischer Körper, aber
zeigt plastische Verformung mit der Temperaturerhöhung. Demgemäß behält es die
Form bei und ist leicht bei Umgebungstemperatur verformt, während es bei hoher
Temperatur plastifiziert ist, was es ermöglicht, geformt zu werden.
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Typische Beispiele des thermoplastischen Elastomers beinhalten thermoplastisches
Styrol-Elastomer, wobei der harte Teil Polystyrol ist und der weiche Teil (hydriertes)
Polybutadien, (hydriertes) Polyisopren oder Polyisobutylen ist, thermoplastisches
Olefin-Elastomer, wobei der harte Teil Polyethylen oder Polypropylen ist und der
weiche Teil ein Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer (EPDM) oder ein Butylkautschuk
bzw. Butylgummi ist, thermoplastisches Polyester-Polymer, wobei der harte Teil
Polyester ist und der weiche Teil Polyether oder ein aliphatischer Polyester ist,
thermoplastisches Urethan-Polymer, wobei der harte Teil eine Urethanstruktur ist
und der weiche Teil Polyether oder Polyester ist, und thermoplastisches Polyamid-
Elastomer, wobei der harte Teil Polyamid ist und der weiche Teil Polyether oder
Polyester ist.
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Es kann auch thermoplastisches 1,2-Butadien-Elastomer verwendet werden, wobei
der harte Teil syndiotaktisches 1,2-Polybutadien ist und der weiche Teil amorphes
Polybutadien ist, thermoplastisches trans-1,4-Polyisopren-Elastomer, wobei der
harte Teil trans-1,4-Polyisopren ist und der weiche Teil amorphes Polyisopren ist,
Ionomer, wobei der harte Teil ein Metallcarboxylationencluster ist und der weiche
Teil amorphes Polyethylen ist, thermoplastisches PE/EEA- und EVA-Elastomer,
wobei der harte Teil ein kristallines Polyethylen ist und der weiche Teil ein Ethylen-
Ethylacrylat-Copolymer oder ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer ist, und ein
thermoplastisches Fluor-Elastomer, wobei der harte Teil ein Fluorharz ist und der
weiche Teil ein fluorierter Kautschuk bzw. Gummi ist.
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Es ist nötig, daß das in der vorliegenden Erfindung verwendete thermoplastische
Elastomer in Verwitterungsbeständigkeit und Alterungsbeständigkeit überlegen ist,
wenn man in Betracht zieht, daß das Auswuchtgewicht ausschließlich in dem
Zustand verwendet wird, Witterungseinflüssen ausgesetzt zu sein. Wenn man
desweiteren in Betracht zieht, daß die Temperatur des Fahrzeugrads auf etwa 100ºC
steigt, ist es erforderlich, daß die Wärmebeständigkeit ausreichend ist, um das
Auftreten von Schmelzen, Erweichen und plastischer Verformung bei der
Temperatur von etwa 100ºC zu verhindern.
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Um diesen Anforderungen zu genügen, weist das zu verwendende thermoplastische
Elastomer bevorzugt keine Doppelbindungen auf und verursacht keine
Hydrolysereaktion. Typischerweise ist ein gesättigtes, hydriertes thermoplastisches
Styrol-Elastomer (SEPS, SEBS) bevorzugt, das durch Hydrieren eines Polyisopren-
Oder Polybutadienbereichs, der einen weichen Zwischenteil bildet, hergestellt wird.
Das Styrol-Isobutylen-Styrol-Triblockcopolymer (SIBS) ist in der
Verwitterungsbeständigkeit merklich überlegen, da es keine Doppelbindung im Molekül aufweist,
und deshalb wird es in der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt verwendet.
Ein hydriertes Material eines thermoplastischen Styrol-Elastomers, das eine
Butadieneinheit im dem Isopren-Zwischenbereich enthält, kann auch als
thermoplastisches Elastomer verwendet werden, und das thermoplastische
Elastomer kann ein Gemisch von hydrierten Materialien von zwei oder mehr
verschiedenen thermoplastischen Styrol-Elastomeren wie SEPS und SEBS sein.
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Im Fall von SEPS schwanken die physikalischen Eigenschaften abhängig vom
Styrolanteil, dem Molekulargewicht von Isopren und der Molekulargewichtsverteilung.
Es wird zum Beispiel härter, wenn der Styrolanteil zunimmt, während die Festigkeit
zunimmt, wenn das Molekulargewicht von Isopren größer wird. Wenn die
Molekulargewichtsverteilung scharf wird, ist die Formbarkeit verringert. Insbesondere
wenn das Molekulargewicht von Isopren groß ist und die
Molekulargewichtsverteilung scharf ist, ist es schwierig zu formen. Jene, die einen Styrolanteil von etwa 10
bis 65% aufweisen, sind allgemein bekannt, aber solche, die einen Styrolanteil von
etwa 13 bis 30% aufweisen, bevorzugt von etwa 13 bis 20%, sind zur Verwendung
als SEPS in der vorliegenden Erfindung geeignet.
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Hinsichtlich der Formbarkeit des thermoplastischen Elastomers ist die MFR
(Schmelzflußrate, "Melt Flow Rate") unter den Bedingungen einer Temperatur von
230ºC und einer Belastung von 2,16 kg 0,05 g/10 Minuten oder mehr, bevorzugt 0,5 g/10
Minuten oder mehr und mehr bevorzugt 1 g/10 Minuten oder mehr. Der Grund
ist wie folgt. Dieser liegt darin, daß die Formbarkeit durch Mischen von
Wolframpulver verglichen mit dem Fall, das thermoplastische Elastomer allein zu
verwenden, erniedrigt ist.
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Das in der vorliegenden Erfindung verwendete thermoplastische Elastomer kann in
der Form von Pellets oder Pulvern sein.
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Das thermoplastische Styrolpolymer kann mittels eines Verfahrens des Durchführens
von "living"-Polymerisation in der Abfolge Styrol-Isopren-Styrol und Styrol-Butadien-
Styrol unter Verwenden eines monofunktionellen Initiators wie Alkyllithium zur
Herstellung eines Blockcopolymers (Dreistufenpolymerisation unter Verwenden
eines monofunktionellen Initiators) und Hydrieren des Blockcopolymers oder mittels
eines Verfahrens des Durchführens der "living"-Polymerisation unter Verwenden des
gleichen Initiators auf die gleiche Weise und unter Verwenden eines Alkylhalogenids
zur Herstellung eines Blockcopolymers (zweistufige
Polymerisationskupplungsmethode) und Hydrieren des Blockcopolymers hergestellt werden.
Wolframpulver
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In der vorliegenden Erfindung verwendetes Wolfram ist in der Form von Pulvern, da
es einheitlich mit dem thermoplastischen Elastomer gemischt werden muß. Der
Teilchendurchmesser ist bevorzugt 300 um oder weniger, mehr bevorzugt 2 bis 100 um,
noch mehr bevorzugt 3 bis 30 um und insbesondere 3 bis 27 um. Wenn der
Teilchendurchmesser des Wolframpulvers größer ist, wird es für die
thermoplastische Hazzusammensetzung schwierig, einen Metallaustrittsspalt zu
passieren, woduch die Formbarkeit im Fall des Formens unter Verwenden eines
Spritzgußverfahrens erniedrigt wird. Wenn der Teilchendurchmesser zu klein ist, wird
andererseits die Oberfläche des Wolframpulvers größer, wodurch es unmöglich
gemacht wird, die Oberfläche des Wolframpulvers mit dem vorbestimmten
thermoplastischen Polymer vollständig zu beschichten.
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Wenn die, welche einen kleinen Teilchendurchmesser aufweisen, in Kombination mit
denen, die einen großen Teilchendurchmesser aufweisen, verwendet werden, wird
das Fließvermögen der Harzzusammensetzung verbessert und die Formbarkeit
verbessert, was bevorzugt ist. Es ist bevorzugt, die, welche einen
Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 um aufweisen, und die, welche einen Teilchendurchmesser
von nicht weniger als 27 um aufweisen, zu verwenden.
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Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Wolframpulver wird bevorzugt einer
Kupplungsbehandlung unterworfen, um die Affinität mit dem Harz zu verstärken. Die
Kupplungsmittel beinhalten zum Beispiel Kupplungsmittel auf Titanat-, Aluminium-
und Silan-Basis. In der vorliegenden Erfindung ist es am meisten bevorzugt, ein
Kupplungsmittel auf Silan-Basis im Hinblick auf die Wirkung des Verstärkens der
Affinität mit dem Harz zu verwenden.
Thermoplastische Harzzusammensetzung
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Der Anteil des thermoplastischen Elastomers der in der vorliegenden Erfindung
verwendeten thermoplastischen Harzzusammensetzung wird innerhalb eines
Bereichs von 2,5 bis 8,0 Gew.-% eingestellt bzw. der Anteil des Wolframpulvers wird
innerhalb eines Bereichs von 97,5 bis 92 Gew.-% eingestellt.
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Wenn dar Anteil des thermoplastischen Polymers niedriger als der obige Bereich ist,
ist die Formbarkeit und die Handhabung des thermoplastischen Harzes so
verschlechtert, daß es schwierig wird, ein Harzteil zu formen. Selbst wenn die
thermoplastische Harzzusammensetzung geformt werden kann, ist es aufgrund
schlechter Formbarkeit unwahrscheinlich, daß das sich ergebende Auswuchtgewicht
für eine praktische Anwendung geeignet ist.
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Die untere Grenze des thermoplastischen Elastomeranteils wird innerhalb des
obigen Bereichs bevorzugt auf 2,6 Gew.-%, mehr bevorzugt auf 2,8 Gew.-%
eingestellt, um eine ausreichende Formbarkeit (Verarbeitbarkeit) und Biegsamkeit
des Harzteils sicherzustellen. Die obere Grenze des thermoplastischen
Elastomeranteils wird innerhalb des obigen Bereichs bevorzugt auf 5,0 Gew.-%,
mehr bevorzugt auf 4,5 Gew.-% eingestellt, um den Anteil des Wolframpulvers zu
erhöhen.
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Wenn der Anteil des Wolframpulvers niedriger als der obige Bereich ist, ist es
unmöglich, die relative Dichte der thermoplastischen Harzzusammensetzung zu
erhöhen, wodurch die relative Dichte des Auswuchtgewichts selbst erniedrigt wird.
Deshalb gibt es die Befürchtung, daß das Auswuchtgewicht für eine praktische
Verwendung nicht geeignet ist.
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Die untere Grenze des Wolframpulveranteils wirsd innerhalb des obigen Bereichs
bevorzugt auf 95,0 Gew.-%, mehr bevorzugt auf 95,5 Gew.-% eingestellt, um die
relative Dichte der thermoplastischen Harzzusammensetzung bei einem höheren
Wert beizubehalten. Die obere Grenze das Wolframpulveranteils wird innerhalb des
obigen Bereichs bevorzugt auf 97,4 Gew.-%, mehr bevorzugt auf 97,2 Gew.-%
eingestellt, um den benötigten minimalen Anteil der thermoplastischen
Harzzusammensetzung sicherzustellen.
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Die in der vorliegenden Erfindung verwendete thermoplastische
Harzzusammensetzung weist bevorzugt eine Oberflächenhärte von 80 oder weniger, mehr bevorzugt
von 60 oder weniger auf, wobei die Oberflächenhärte durch das in JIS (Japanischer
Industrieller Standard, "Japanese Industrial Standard") K 7215 (Testmaschine, Typ
D) definierte Verfahren gemessen wird.
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Die relative Dichte der thermoplastischen Harzzusammensetzung ist bevorzugt 8
oder höher, um eine ausreichende relative Dichte des Auswuchtgewichts zu
erhalten. Die relative Dichte ist mehr bevorzugt 9 oder höher, und noch mehr
bevorzugt 10 oder höher. Es ist bevorzugt, daß die relative Dichte nicht höher als 12
sein soll.
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Um die relative Dichte der thermoplastischen Harzzusammensetzung auf den Wert
innerhalb des obigen Bereichs einzustellen, wird der Wolframpulveranteil auf 93,2
Gew.-% oder mehr (relative Dichte: 8), 94,5 Gew.-% oder mehr (relative Dichte: 9)
oder 95,5 Gew.-% oder mehr (relative Dichte: 10) eingestellt, wenn SEPS
(Styrolanteil: 13%) verwendet wird, das eine relative Dichte von 0,89 aufweist. Wenn
SIBS (Styrolanteil: 30%) verwendet wird, das eine relative Dichte von 0,95 aufweist,
wird der Wolframpulveranteil auf 92,7 Gew.-% oder mehr (relative Dichte: 8), 94,1
Gew.-% oder mehr (relative Dichte: 9) oder 95,2 Gew.-% oder mehr (relative Dichte:
10) eingestellt.
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Um der thermoplastischen Harzzusammensetzung genug Biegsamkeit zum leichten
manuellen Biegen zu verleihen, wird der Anteil des thermoplastischen Elastomers
auf 3,0 Gew.-% oder mehr und bevorzugt auf 4,0 Gew.-% oder mehr eingestellt.
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Um durch Verbesserung der Fließbarkeit der thermoplastischen
Harzzusammensetzung gute Verarbeitbarkeit zu verleihen, kann ein thermoplastisches Harz,
welches Kompatibilität mit dem thermoplastischen Harz aufweist, zugegeben
werden.
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Wenn SEPS als das thermoplastisches Harz verwendet wird, kann Polypropylen
(PP), welches Kompatibilität mit SEPS aufweist, zugegeben werden. Die PP-Menge
kann auf etwa 5 bis 35 Gewichtsteile, basierend auf 100 Gewichtsteile SEPS,
eingestellt werden.
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Wenn nötig können Kautschuk bzw. Gummi, Antioxidantien, Thermostabilisierer,
Ultraviolett-Absorptionsmittel, Antistatika, Kristallisationsbeschleuniger,
Kupplungsmittel, Aggregate, Netzmittel, Pigmente, Farbstoffe, Weichmacher, Antioxidantien
und Vernetzungsmittel zu der thermoplastischen Harzzusammensetzung zugegeben
werden, soweit der Anteil des thermoplastischen Elastomers und des
Wolframpulvers innerhalb des obigen Bereiches ist.
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Das Vernetzungsmittel wird verwendet, um das thermoplastische Elastomer
wahlweise zu vernetzen, und dient dazu, die Bindung zwischen den
thermoplastischen Elastomeren zu verstärken, wodurch die Beständigkeit gegen
Abrieb und Bruch verglichen mit Nichtvernetzten verstärkt wird. Die
Vernetzungsmittel beinhalten zum Beispiel organische Peroxide wie 2,5-Dimethyl-
2,5-t-butylperoxyl-hexin-3, 2,5-Dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexan, Di(t-butylperoxy)-
m-diisopropylbenzol, Di-t-butylperoxid, Dicumylperoxid, t-Butylcumylperoxid und t-
Butylperoxycumol.
Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Harzzusammensetzung
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Das Verfahren zur Herstellung der thermoplastischen Harzzusammensetzung ist
nicht spezifisch beschränkt und es können zum Beispiel verschiedene herkömmlich
bekannte Verfahren wie Schmelzkneten des thermoplastischen Elastomers und des
Wolframpulvers unter Verwenden eines Einschnecken- oder
Zweischneckenextruders eingesetzt werden.
Metallklemmvorrichtung
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Das in der Klemmvorrichtung 14 des Auswuchtgewichts 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendete Metall ist nicht spezifisch beschränkt, und Beispiele davon
beinhalten Kohlenstoffstahl, rostfreier Stahl, Werkzeugstahl und Federstahl. Unter
diesen Materialien werden diejenigen, welche hervorragende Eigenschaften für eine
Feder aufweisen, bevorzugt verwendet. Typischerweise ist Kohlenstoffstahl
bevorzugt.
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Die Form des Hakenabschnitts 11 der Metallklemmvorrichtung 14 muß so gestaltet
sein, daß dieser an einen Flanschkantenabschnitt 34 sogar für den Fall, daß nur die
Klemmvorrichtung 14 nach Entfernen eines Gewichts 12 vom Auswuchtgewicht 10
gemäß der vorliegenden Erfindung verblieben war, festgemacht werden kann.
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Wie in Fig. 2B, Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt, ist es nötig, die Querschnittsform des
Hakenabschnitts 11 der Metallklemmvorrichtung 14 auf die dem
Flanschkantenabschnitt 34 entsprechende Form einzustellen, und insbesondere die Dicke 11a des
Hakenabschnitts entsprechend der Dicke des Flanschkantenabschnitts 34 zu bilden.
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Die Form des Schenkelabschnitts der Metallklemmvorrichtung 14 ist nicht spezifisch
beschränkt, soweit sie befähigt ist, das Gewicht 12 festzumachen. Zusätzlich zu
einem Schenkelabschnitt 13, der die in Fig. 1B gezeigte Form aufweist, können
verschiedene Gestaltungen wie ein in Fig. 3 gezeigter Fischhaken-geformter
Schenkelabschnitt 15 und im allgemeinen ein in Fig. 4 gezeigter T-geformter
Schenkelabschnitt 16 eingesetzt werden.
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Wie in Fig. 1A gezeigt, kann das Gewicht 12, wenn der Schenkelabschnitt 13 mit
einer Durchgangsbohrung 13a versehen ist, an den Schenkelabschnitt 13 fester
gemacht werden.
Form des Auswuchtgewichts
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Das Auswuchtgewicht 10 für ein Fahrzeugrad gemäß der vorliegenden Erfindung
umfaßt eine Metallklemmvorrichtung 14 und ein Gewicht 12, das aus einer
Harzzusammensetzung, die eine hohe relative Dichte aufweist, hergestellt ist, wie
oben beschrieben, wobei der Schenkelabschnitt 13 der Metalklemmvorrichtung 14
mit dem Gewicht 12 versehen ist.
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Es ist nötig, daß die Form des an den Schenkelabschnitt 13 der
Metallklemmvorrichtung 14 anzubringenden Gewichts 12 geeigneterweise so
eingestellt ist, daß das Gewicht 12 nicht in dem Hakenabschnitt 11 geformt ist und
das Gewicht 12 nicht mit dem Flanschkantenabschnitt 34 in Berührung gebracht
wird, wenn das Auswuchtgewicht 10 am Rad des Fahrzeugreifens angebracht wird.
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Wie in Fig. 5 gezeigt, umgibt ein aus einer Harzzusammensetzung hergestelltes
Gewicht 52, das eine hohe relative Dichte aufweist, den Umfang eines
Randabschnitts 53 einer Metallklemmvorrichtung 50, wodurch ein Problem
verursacht wird, daß das Gewicht 52 durch Berührung mit dem
Flanschkantenabschnitt 34 bei Anbringung an den Flanschkantenabschnitt 34 (der
Abschnitt 52a, der wahrscheinlich abgekratzt wird, ist gerippt) im Auswuchtgewicht
50, wobei das Gewicht 52 innerhalb des Hakenabschnitts 51 gebildet ist, abgekratzt
wird.
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Wenn das Gewicht 52 abgekratzt wird, wird eine Kraft, welche die Klemmvorrichtung
50 aufgrund einer durch Rotation des Rads (durch einen Pfeil in der Zeichnung
gezeigt) erzeugten Zentrifugalkraft gegen das Rad drückt, verringert und die
Klemmvorrichtung hebt sich während des Laufs ab. Schließlich ist es wahrscheinlich,
daß sich die Klemmvorrichtung vom Rad ablöst.
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Demgemäß ist es nötig, daß das Auswuchtgewicht nicht eine solche Form aufweist,
daß der Abstand 51a des Hakenabschnitts größer als die Dicke des
Flanschkantenabschnitts ist und die Dicke des Gewichts 52 auf die Dicke des
Flanschkantenabschnitts 34 (siehe Fig. 5) eingestellt wird, sondern eine Form
aufweist, daß der Abstand 11a des Hakenabschnitts 11 selbst auf die Dicke des
Flanschkantenabschnitts 34 eingestellt ist und die Metallklemmvorrichtung 14
unabhängig an dem Flanschkantenabschnitt 34 (dieser weist nämlich eine solche
Form auf, daß die Klemmvorrichtung 12 auch in dem Zustand, wenn das Gewicht 12
entfernt wird, an dem Flanschkantenabschnitt 34 des Rads festgemacht werden
kann), wie für das Auswuchtgewicht 10 der vorliegenden Erfindung in Fig. 1, Fig. 3
und Fig. 4 gezeigt, eng angelegt und festgemacht werden kann und daß das Gewicht
12 nicht an dem Flanschkantenabschnitt 34 anliegt.
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Mit einer solchen Form wird das Gewicht, wenn eine Zentrifugalkraft aufgrund der
Rotation des Rads auf das Auswuchtgewicht wirkt, gegen die
Metallklemmvorrichtung 14 gedrückt, wodurch das Ausgleichsgewicht mehr an das Rad festgemacht
wird und gleichzeitig ist es unwahrscheinlich, daß das Gewicht 12 durch Drücken des
Gewichts 12 an den Flanschkantenabschnitt 34 abgekratzt bzw. abgeschabt wird.
Nach Laufen für einen langen Zeitraum tritt weder ein Abheben, Verschieben noch
Abfallen des Ausgleichsgewichts 10 auf und die Radwucht kann stabil beibehalten
werden.
Verfahren zur Herstellung eines Auswuchtgewichts
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Das Verfahren zur Herstellung eines Auswuchtgewichts ist nicht spezifisch
beschränkt, und es können verschiedene Verfahren wie ein solches Verfahren des
integrierten Formens einer Metallklemmvorrichtung und eines aus einer
Harzzusammensetzung, die hohe relative Dichte aufweist, hergestellten Gewichts
und ein Verfahren des Beschichtens einer zuvor hergestellten
Metallklemmvorrichtung mit einer Harzzusammensetzung, die eine hohe relative Dichte aufweist,
zur Bildung eines Auswuchtgewichts eingesetzt werden. Für das Formen können
herkömmlich bekannte verschiedene Verfahren wie Spritzgießen und
Kompressionsformen verwendet werden.
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Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele veranschaulichen weiter die
Erfindung.
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Als das thermoplastische Elastomer wurde in den Beispielen und
Vergleichsbeispielen eine hydriertes Styrol-Isopren-Styrol-Triblockcoplymer,
hergestellt von Kuraray Co., Ltd. (Japan) [Markenname "SEPTON 2063", SEPS, das
einen Styrolanteil von 13 Gew.-% aufweist, relative Dichte: 0,89, JIS A Härte: 36,
zahlenmittleres Molekulargewicht: 1,56 · 10&sup5; und 4,08 · 10&sup4; (zwei Peaks)],
verwendet.
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Das in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendete Wolframpulver wurde
zuvor mit einem Silan-Kupplungsmittel behandelt. Das Behandlungsverfahren ist wie
folgt.
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Während Rühren des Wolframpulvers unter Verwenden eines mit einer
Hochgeschwindigkeitsrührklinge (Supermischer) ausgestatteten Mischbehälters
wurden tropfenweise 0,3 Gew.-% eines Kupplungsmittels auf Silan-Basis [γ-(2-
Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan, hergestellt von Toray Dow Corning Silicone
Co., Ltd. (Japan), unter dem Markennamen "SH6020"] dem Wolframpulver
zugegeben. Das Gemisch wurde kontinuierlich gerührt, bis die Temperatur im
Behälter 120ºC erreichte, und dann gekühlt.
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Als die Metallklemmvorrichtung in den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden
aus Kohlenstoffstahl hergestellte Metallklemmvorrichtungen, von denen jede die in
Fig. 1B oder Fig. 2B [hergestellt von Yamate Kinzoku Co., Ltd. (Japan) und dem
Markennamen "y2 30"] Form aufwies, verwendet. Die Klemmvorrichtung (y2 30)
wurde durch Einsatzformen oder Spritzgießen wie nachfolgend beschrieben nach
Schneiden, um die Breite von 20 mm auf 16,5 mm zu verringern, eingeführt.
Beispiel 1
Herstellung eines Auswuchtgewichts
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Ein hydriertes Styrol-Isopren-Styrol-Triblockcopolymer (zuvor als "SEPTON 2063"
erwähnt) und das zuvor mit einem Kupplungsmittel auf Silan-Basis in einem
Gewichtsverhältnis von 3,0 : 97,0 (Volumenverhältnis 40 : 60) behandelte
Wolframpulver wurden in ein Knetergegeben, gemischt und dann pelletisiert.
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Die derart erhaltenen Pellets und die obige Klemmvorrichtung wurden unter
Verwenden einer Spritzgußmaschine [Modell "SG25", hergestellt von Sumitomo
Heavy Industries, Ltd. (Japan)] integral geformt, um ein Auswuchtgewicht zu
erhalten, das einschließlich des Klemmvorrichtungsgewichts ein Gewicht von 30 g
aufwies. Während des Formens war die Zylindertemperatur 250ºC, die
Injektionsdüsentemperatur [hergestellt von SHI Plastic Machinery Co., Ltd. (Japan)
unter dem Markennamen "FTCII Nozzle"] war 240ºC und die Oberflächentemperatur
der Form war von 135 bis 140ºC. Die Temperatur der Form wurde durch ein
Temperatur-kontrolliertes Ölbad (170ºC) kontrolliert.
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Die relative Dichte des resultierenden Auswuchtgewichts war 11,5. Der Abstand 11a
des Hakenabschnitts 11 der Metallklemmvorrichtung 14 war 2 mm (siehe Fig. 2B)
und stimmte nahezu mit der Dicke (etwa 2 mm) des Flanschkantenabschnitts 34
überein.
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Das Auswuchtgewicht wurden an den Flanschkantenabschnitt eines Rads, das einen
Durchmesser von 14 Inch und eine Breite von 5,5 Inch aufwies, angebracht. In
diesem Fall trat weder ein Abheben noch ein Verschieben des Auswuchtgewichts
auf.
Fahrzeuglauf-Haltbarkeitstest I
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Ein Rad, an welches das Auswuchtgewicht von Beispiel 1 angebracht wurde, wurde
an ein Fahrzeug montiert und dann wurde ein Kreislauftest bei einer Geschwindigkeit
von nicht weniger als 100 km/h und ein wiederholter Bremstest durchgeführt.
Desweiteren wurde ein Haltbarkeitslauftest von bis zu 2000 km durchgeführt.
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Als ein Ergebnis traten in keinem Test Probleme wie Abheben oder Abfallen des
Auswuchtgewichts auf.
Fahrzeuglauf-Haltbarkeitstest II
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Das Auswuchtgewicht von Beispiel 1 wurde an jedem Rad (Raddurchmesser: 14
Inch) eines käuflich erhältlichen Fahrzeugs (Typ Sedan, Hubraum: 1800 cc)
angebracht und dann wurde ein Fahrzeuglauftest (3000 km) durchgeführt.
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Zwei Auswuchtgewichte wurden in dieser Reihenfolge an beiden Seiten des
vorderen rechten Rads (FR, "front right"), an beiden Seiten des vorderen linken Rads
(FL, "front left") und an beiden Seiten des hinteren linken Rads (RL, "rear left"),
insgesamt 12 Stellen, angebracht.
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Der eigentliche Lauf beinhaltet den Lauf auf einer Autobahn in einem Verhältnis von
70% und wurde für etwa drei Monate von den ersten zehn Tagen im Juni bis zu den
letzten zehn Tagen im August durchgeführt.
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Die Ergebnisse des Fahrzeuglaufhaltbarkeitstest II sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 Abhubmenge (mm) des Auswuchtgewichts
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Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, fiel das Auswuchtgewicht von Beispiel 1 während des
Laufs für einen langen Zeitraum nicht ab und der Verbleib am Rad war in einem
solchen Maß, um für eine allgemeine Verwendung geeignet zu sein.
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Als ein Ergebnis des Lauftests wurde eine Lücke von höchstens 0,5 mm zwischen
der Flanschkante des Rads und dem Hakenabschnitt des Auswuchtgewichts
gebildet, eine Vergrößerung der Lücke durch die Laufstrecke und Zeitablauf wurde
nicht beobachtet.
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Wie oben beschrieben wurde der Lauftest vom regnerischen Juni bis Juli und August
durchgeführt, wobei die Sonnenscheinmenge groß und die Temperatur hoch ist, was
bedeutet, in der Jahreszeit, deren Wetterbedingungen vergleichsweise hart sind. Es
wurden jedoch keine Defekte wie das Auftreten von Sprüngen bzw. Rissen auf der
Oberfläche des Auswuchtgewichts beobachtet. Dieser Sachverhalt ist auch aus den
Ergebnissen des folgenden beschleunigten Verwitterungstests offensichtlich.
Beschleunigter Verwitterungstest
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Nachdem das Auswuchtgewicht von Beispiel 1 dem beschleunigten
Verwitterungstest für 1000 Stunden (entsprechend Außenbedingungen von 6
Jahren) unter Verwenden eines Duke Cycle Sunshine Weatherometer WEL-SUN-
DC (hergestellt von Suga Test Instruments Co., Ltd., Schwarzplattentemperatur
63ºC, Duschzeit: 12 Minuten/60 Minuten) ausgesetzt worden war, wurde die
Anwesenheit oder Abwesenheit von Rissen auf der Oberfläche des
Auswuchtgewichts und deren Maß beobachtet.
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Als ein Ergebnis des beschleunigten Verwitterungstests wurden Mikrorisse auf der
Oberfläche des Gewichtsabschnitts des Auswuchtgewichts beobachtet, jedoch
konnten die Mikrorisse nicht visuell beobachtet werden, da sie nur durch Verwenden
eines Elektronenmikroskops beobachtet werden können. Somit wurde festgestellt,
daß die Verwitterungsbeständigkeit auf eine praktische Anwendung übertragbar ist.
Vergleichsbeispiel 1
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Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1, außer, daß die Form der Klemmvorrichtung
zu der in Fig. 5 gezeigten Form hin geändert wurde, wurde ein Auswuchtgewicht
hergestellt.
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Die relative Dichte des somit erhaltenen gesamten Auswuchtgewichts war 11,5. Ein
Abstand 51a des Hakenabschnitts 51 war 5,4 mm (siehe Fig. 5) und ein Unterschied
mit der Dicke (etwa 2 mm) war bemerkbar.
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Eine Rad, an welches das Auswuchtgewicht von Vergleichsbeispiel 1 angebracht
wurde, wurde an ein Fahrzeug montiert, und dann wurde der oben beschriebene
Haltbarkeitslauf II durchgeführt.
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Als ein Ergebnis wurde das Harz an der Rückseite des Auswuchtgewichts durch den
Flanschkantenabschnitt 34 sofort nach Anbringen des Auswuchtgewichts am Rad
abgekratzt. Die Metallklemmvorrichtung hob sich in einem Maß von 2 mm von dem
Flanschkantenabschnitt ab. Nach dem Haltbarkeitslauftest (3000 km) erreichte das
Abhebemaß etwa 3 bis 4 mm, was in dem Zustand resultiert, daß sich das
Auswuchtgewicht leicht verschiebt oder beim Ziehen mit der Hand abgeht. Deshalb
war das Festmachen des Auswuchtgewichts am Rad außerordentlich schlecht.
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Unter den selben Bedingungen, wie die im aktuellen Fahrzeuglaufhaltbarkeitstest II
beschriebenen, wurde der Lauftest (500 km) im Februar durchgeführt.
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Als ein Ergebnis gab es kein Problem, daß das Auswuchtgewicht während des
Lauftests von der Felge abfällt. Trotz des Lauftests von vergleichsweise kurzer
Strecke war jedoch die Lücke zwischen dem Metallverbindungsstück und dem
Flansch groß und das Abhebemaß erreichte nach dem Haltbarkeitslauftest 3 bis 4 mm,
was in dem Zustand resultierte, daß sich das Ausgleichsgewicht leicht
verschiebt oder im Fall von Ziehen mit der Hand abfällt. Deshalb war das
Festmachen des Auswuchtgewichts am Rad außerordentlich schlecht.
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Wie oben beschrieben kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein
Auswuchtgewicht, das eine hohe relative Dichte, Biegsamkeit und gute Formbarkeit
aufweist, erhalten werden. Dieses Auswuchtgewicht zeigte hervorragende
Festmachung am Rad und verursachte weder ein Abheben noch ein Verschieben
nach Dauerlauf und konnte deshalb einer praktischen Verwendung gerecht werden.