Método de equilibrado de un neumático (9) de vehículo, que comprende las etapas de:

(a) seleccionar perlas (1') formadas por un primer material que tiene una función de trabajo triboeléctrico menor que el material de dicho neumático (9) y recubiertas con un segundo material que tiene una función de trabajo triboeléctrico mayor que dicho primer material para formar un material de equilibrado de neumáticos de vehículo que incluye perlas recubiertas; (b) instalar las perlas recubiertas (1') en el interior hueco de dicho neumático (9); (c) montar dicho neumático (9) en una llanta de una rueda si no está todavía montado; (d) montar dicha rueda en un vehículo si no está todavía montada; y (e) poner en marcha dicho vehículo para rotar dicha rueda, llanta y neumático (9) mediante lo cual dichas perlas (1') se colocan de manera natural por sí mismas para equilibrar de manera dinámica la rueda, llanta y neumático (9) en rotación; dando como resultado dicha selección de dichos materiales primero y segundo la acumulación de carga estática en dichas perlas (1') cuando dicha rueda, llanta y neumático (9) rotan, tendiendo de ese modo a mantener dichas perlas (1') en posición cuando la rotación de dicha rueda, llanta y neumático (9) cesa

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 5

CAMPO TÉCNICO

Esta invención se refiere a materiales usados para equilibrar neumáticos, y especialmente a materiales de equilibrado que logran una cantidad controlada de carga de electricidad estática durante el uso del neumático 10 (mientras roza contra el revestimiento interno del neumático).

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

El equilibrado de los neumáticos es importante para la estabilidad y la conducción del vehículo y para la satisfacción 15 del usuario también. Los neumáticos, las ruedas, las llantas, los tambores de freno, los rotores y los bujes se fabrican todos con una estrecha tolerancia en cuanto a la redondez, la forma y el equilibrio. No obstante, al reunir todas estas tolerancias, la probabilidad de que este conjunto se desequilibre es alta. El desequilibrio de las ruedas provoca fuerzas que dan como resultado vibración a través de la dirección, la suspensión y el cuerpo del vehículo. El desequilibrio es la causa principal de la mayoría de las quejas por vibración. 20

Un método para solucionar el desequilibrio de los neumáticos es usar un material de equilibrado de flujo libre dentro del neumático desequilibrado. El material se introduce en primer lugar en el montaje de un neumático en una llanta o en un neumático ya montado. El neumático conserva un equilibrio apropiado simplemente porque el material de flujo libre, los elementos individuales minúsculos que constituyen el material, se distribuyen dentro del neumático 25 mediante fuerzas centrípetas generadas cuando la rueda rota de tal manera que compensan el punto pesado o lado pesado en el conjunto de neumático. Se usaron en primer lugar glicol y fibras hace aproximadamente treinta años.

En el caso de una rueda y un neumático en rotación, un punto pesado crea una fuerza hacia fuera del neumático, pero debido a que está anclado mediante el eje, se crea una fuerza opuesta dentro del neumático a medida que las 30 fuerzas flexionan la suspensión. Esto arrastrará una cantidad suficiente del material de equilibrado en la dirección de la fuerza opuesta hasta que se neutralice el punto pesado. En el material actualmente disponible, el material de equilibrado restante se disemina uniformemente alrededor del interior del neumático, el material permanece entonces en su sitio sujetado por las fuerzas centrípetas que presionan el material contra el interior del neumático (el revestimiento del neumático). Cuando el vehículo se detiene, el material convencional se desprende de su posición 35 de neutralización en el revestimiento y cae al fondo del neumático, y regresa a una posición de neutralización cuando el vehículo reanuda el movimiento a velocidades de carretera. Por tanto, el proceso completo de reequilibrado debe reanudarse tras cada detención, y se sentirá una cierta vibración en el vehículo antes de que el equilibrado se complete una vez más.

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La patente estadounidense n.º 5.766.501 concedida a Heffernan et al. es un material de equilibrado tradicional de este tipo que funciona de la manera convencional descrita anteriormente. En esta divulgación, Heffernan enseña un material de equilibrado que tiene una composición para reducir la fricción del material de equilibrado en su conjunto para garantizar que el material conserva características de flujo libre cuando se instala en un neumático. Sin embargo, la composición dada a conocer en la misma tiene algunas desventajas evidentes. Desafortunadamente, el 45 movimiento “sobre el revestimiento” y “fuera del revestimiento” de los materiales de equilibrado convencionales causa problemas; por ejemplo, algunos de los materiales de equilibrado actualmente disponibles se deterioran debido a este movimiento “sobre”-“fuera” constante dando lugar a partículas de polvo. Este deterioro, a su vez, provoca problemas de montaje y desmontaje para los instaladores de neumáticos puesto que el polvo resultante no es deseable, debido a que el polvo deja un manto sobre la superficie de montaje de la rueda y el neumático. Aún 50 más, el polvo puede obstruir el asiento de válvula del neumático provocando posiblemente de ese modo un escape de aire. El resultado final es que los materiales de equilibrado convencionales no producen un neumático equilibrado de manera constante, puesto que tienen que reanudar el proceso de reequilibrado tras cada detención. Durante el tiempo gradual en el que el material está reubicándose hacia o desde las posiciones de equilibrado, el neumático está desequilibrado y se induce vibración. 55

La patente estadounidense n.º 4.179.162 (Zarlengo) da a conocer otro sistema de este tipo para equilibrar de manera dinámica y automática neumáticos de vehículos por medio de elementos de masa móviles sueltos colocados dentro del neumático de un conjunto de rueda-neumático.

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Otro problema con los materiales de equilibrado actualmente disponibles es que los materiales pueden ser de naturaleza abrasiva. Las características abrasivas de los materiales actualmente disponibles junto con la acción sobre y fuera del revestimiento de los materiales provocan un desgaste no deseable del interior del neumático.

La absorción de humedad es otro problema al que se enfrentan los materiales actualmente disponibles. Cuando el 65

material absorbe humedad, el material tiende a aglutinarse. Como resultado de esta aglutinación por humedad, los materiales convencionales tienden a no colocarse por sí mismos en posiciones de compensación/neutralización correctas, o sólo alcanzan parcialmente las posiciones correctas, debido a que el material no puede repartirse fácilmente para el equilibrado.

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Aún más, otro problema que se encuentra con algunos materiales actualmente disponibles es que algunas veces reaccionan con el material de la rueda. Un material tradicional de este tipo tiene trazas de latón que pueden reaccionar con ruedas de aluminio.

Se da a conocer un material de equilibrado de neumáticos compuesto por perlas de vidrio, o bien solas o bien en 10 combinación con pequeñas cantidades (hasta aproximadamente un 1% en volumen) de lubricante, en el documento US 6.128.952 (LeBlanc). El lubricante es preferiblemente silicona. Cuando se infla un neumático y se pone en movimiento, las perlas de vidrio migran dentro del neumático de modo que equilibran cualquier desequilibrio en el neumático. Los inventores creen que, tras la instalación y durante las rotaciones iniciales del neumático, las perlas de vidrio se cargarán mediante triboelectrización o electrización por contacto durante el contacto entre las perlas de 15 vidrio y el caucho del neumático. Debido a la conductividad del caucho, cualquier carga en el neumático se disipará rápidamente. Sin embargo, debido a la alta resistividad de superficie de las perlas de vidrio, la carga permanecerá en las perlas de vidrio durante largos periodos de tiempo. El resultado es que las perlas de vidrio se adhieren al revestimiento del neumático en las posiciones equilibradas de neutralización. Este efecto de adhesión global se denomina “adhesión electrostática”. Las perlas de vidrio no se separan del revestimiento cuando el neumático deja 20 de moverse, debido a la fuerza entre la carga en las perlas y una fuerza opuesta inducida en el caucho del neumático. Cuando el neumático se desmonta, las perlas de vidrio permanecen adheridas al revestimiento. Cuando el instalador golpea el neumático o elimina mediante cepillado las perlas del neumático o se produce un impacto brusco en el neumático, sólo entonces las perlas de vidrio se separarán del revestimiento y se liberarán.

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Aunque este material de equilibrado funciona, el lubricante tiene una tendencia a desgastar las perlas de vidrio tras un tiempo, por ejemplo debido a abrasión contra el neumático y eliminación por centrifugación mediante fuerzas g. El lubricante también se elimina por evaporación de las perlas, debido a las altas temperaturas alcanzadas dentro del neumático durante su uso. La figura 1 muestra una lista parcial de materiales en la serie triboeléctrica, que comienza con materiales que adquieren una carga eléctrica positiva cuando se ponen en contacto con otros materiales, y que 30 acaba con materiales que adquieren una... [Seguir leyendo]

1. Método de equilibrado de un neumático (9) de vehículo, que comprende las etapas de:

(a) seleccionar perlas (1') formadas por

un primer material que tiene una función de trabajo triboeléctrico menor que el material de dicho neumático 5 (9) y

recubiertas con un segundo material que tiene una función de trabajo triboeléctrico mayor que dicho primer material para formar un material de equilibrado de neumáticos de vehículo que incluye perlas recubiertas;

(b) instalar las perlas recubiertas (1') en el interior hueco de dicho neumático (9);

(c) montar dicho neumático (9) en una llanta de una rueda si no está todavía montado; 10

(d) montar dicha rueda en un vehículo si no está todavía montada; y

(e) poner en marcha dicho vehículo para rotar dicha rueda, llanta y neumático (9) mediante lo cual dichas perlas (1') se colocan de manera natural por sí mismas para equilibrar de manera dinámica la rueda, llanta y neumático (9) en rotación;

dando como resultado dicha selección de dichos materiales primero y segundo la acumulación de carga 15 estática en dichas perlas (1') cuando dicha rueda, llanta y neumático (9) rotan, tendiendo de ese modo a mantener dichas perlas (1') en posición cuando la rotación de dicha rueda, llanta y neumático (9) cesa.

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho primer material se selecciona del grupo que consiste en vidrio, nailon, acetato, plomo, aluminio y acero, y dicho segundo material se selecciona del grupo que 20 consiste en caucho de silicio, silano, politetrafluoroetileno, silicona, clorotrifluoroetileno, poli(cloruro de vinilo), polipropileno, polietileno, poliuretano, poli(cloruro de vinilideno), compuesto acrílico, fibra acrílica sintética, estireno, celuloide, poliéster, acetato, fibra de celulosa sintética, acero, níquel, cobre y latón.

3. Método según la reivindicación 1, en el que dicho primer material es vidrio. 25

4. Método según la reivindicación 1, en el que dicho primer material es acero.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho segundo material se selecciona del grupo que consiste en silano, teflón y silicona. 30

6. Método según la reivindicación 1, en el que dicho primer material es vidrio y dicho segundo material es silicona.

7. Método según la reivindicación 1, en el que dicho primer material es acero inoxidable y dicho segundo 35 material es politetrafluoroetileno.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dichas perlas recubiertas están colocadas en un envase rompible antes de su instalación en dicho neumático, seleccionándose dicho material de envase de modo que se rompe fácilmente tras inflar el neumático hasta una presión deseada. 40

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dichas perlas tienen un diámetro en el intervalo entre 25 y 45 milésimas de pulgada (de 0,64 a 1,15 mm).

10. Método según la reivindicación 1, en el que la etapa de instalación comprende: 45

(a) inyectar una cantidad deseada del material de equilibrado de neumáticos de vehículo en el interior hueco de un neumático estacionario montado en una llanta de rueda, y

(b) comprimir el aire en el neumático hasta un nivel deseado,

en el que el material de equilibrado de neumáticos migra en el interior del neumático y se detiene en el revestimiento del neumático en una posición o posiciones de modo que compensa el desequilibrio en el 50 conjunto de rueda y permanece en esas posiciones mediante adhesión electrostática.

11. Método según la reivindicación 10, en el que la cantidad deseada de material de equilibrado de neumáticos de vehículo es de aproximadamente una onza (28,35 g) de perlas por cada 13 libras (5,9 kg) de peso del neumático. 55

12. Método según la reivindicación 1, en el que la etapa de instalación comprende:

a) introducir una cantidad predeterminada del material de equilibrado de neumáticos de vehículo en la cavidad de un neumático estacionario no montado,

(b) montar el neumático, y 60

(c) comprimir el aire en el neumático hasta un nivel deseado,

mediante lo cual el material de equilibrado de neumáticos migra en el interior del neumático y se detiene en el revestimiento del neumático en una posición o posiciones de modo que compensa el desequilibrio en el conjunto de rueda.

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13. Método según la reivindicación 12, en el que la cantidad deseada de material de equilibrado de neumáticos de vehículo es de aproximadamente una onza (28,35 g) de perlas por cada 13 libras (6,9 kg) de peso del neumático.

14. Método según la reivindicación 1, en el que la etapa de instalación comprende: 5

(a) introducir en una cavidad de un neumático, antes de montar el neumático, al menos un envase sellado a presión que contiene en su interior una cantidad predeterminada del material de equilibrado de neumáticos de vehículo y

(b) inflar el neumático hasta un nivel de presión deseado de tal manera que se abre por rotura dicho envase sellado mediante lo cual dicho material de equilibrado de neumáticos se libera en el interior de la cavidad 10 del neumático,

mediante lo cual el material de equilibrado de neumáticos liberado migra dentro de la periferia interna del neumático y se detiene en el revestimiento del neumático en una posición o posiciones de modo que compensa el desequilibrio en el conjunto de rueda.

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15. Método de equilibrado de un conjunto de rueda según la reivindicación 14, en el que dicha etapa de inflado se logra mediante un dispositivo de chorro de aire-perlas.

16. Método de equilibrado de un conjunto de rueda según cualquiera de las reivindicaciones 14 ó 15, en el que el material de envase comprende material de poli(cloruro de vinilo). 20

17. Método de equilibrado de un conjunto de rueda según cualquiera de las reivindicaciones 14 ó 15, en el que el material de envase comprende material de celofán.

18. Método de equilibrado de un conjunto de rueda según cualquiera de las reivindicaciones 14 ó 15, en el que 25 el material de envase comprende material de polietileno.

19. Material (1) de equilibrado de neumáticos de vehículo que comprende perlas (1') formadas por un primer material que tiene una función de trabajo triboeléctrico menor que el material de neumático, teniendo dichas perlas un recubrimiento (1'') permanente formado por un segundo material que tiene una función de trabajo 30 triboeléctrico mayor que dicho primer material, en el que las perlas (1') recubiertas pueden adquirir una carga de electricidad estática que provoca la adhesión de las perlas (1') al material del neumático en un estado equilibrado del neumático (9), y la carga de electricidad estática puede regularse a una aplicación y un tamaño de neumático dados variando el grosor del recubrimiento (1''), el segundo material y el diámetro de las perlas (1'). 35

20. Material de equilibrado según la reivindicación 19, en el que dicho primer material se selecciona del grupo de vidrio (cuarzo), nailon, acetato, plomo, aluminio y acero.

21. Material de equilibrado según las reivindicaciones 19 ó 20, en el que dicho segundo material se selecciona 40 del grupo de caucho de silicona, sileno, silano, teflón, silicio, KEL F, PVC, polipropileno, polietileno, poliuretano, Saran, compuesto acrílico, Orion, estireno, celuloide, poliéster, acetato, rayón, acero, níquel, cobre y latón.

22. Material de equilibrado según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, en el que dichas perlas (1') son 45 redondas y generalmente de forma esférica.