一种弹性单元积分式智能安全轮胎及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种弹性单元积分式智能安全轮胎及其制造方法，属于轮胎技术领域。所述轮胎包括胎体、积分弹性单元和轮辋，积分弹性单元包裹复合于胎体内或紧贴在胎体内表面，胎体安装在轮辋外部。本发明专利技术还公开了积分弹性单元的一种弹性单元积分式智能安全轮胎的制造方法及其两种替代方法。本发明专利技术轮胎载荷主要由积分弹性单元承担，没有爆胎的问题，不需要打气与补胎，且制造简单，成本低廉；而且当轮胎发生故障时，智能芯片可向驾驶员发出故障信号，实现了轮胎智能式的失效预警，确保行驶安全，同时轮胎也不会立刻因故障失效而停车；本发明专利技术对轮胎气密性也不作要求，轮胎胶料可以采用单一胶种，胎体帘布层和带束层可以减少甚至取消，制造工艺简化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轮胎
，涉及一种弹性单元积分式能够防爆、防刺和缺气保用 的安全轮胎及其制造方法。
技术介绍
随着交通运输业的快速发展，人们对于车辆行驶安全性的要求不断提高。车辆在 行驶过程中除违章驾驶情况以外所发生的交通事故绝大部分是由于轮胎失效造成的。目 前，车辆使用的轮胎总体上可分为充气轮胎和实心轮胎两大类。实心轮胎由于耗胶量大、成 本高、缓冲性差等原因，主要用于军车、叉车等少数特殊车辆。而充气轮胎则广泛应用于绝 大部分的乘用车、载重车和工程车辆。充气轮胎早期为斜交胎结构设计，其胎体帘子线呈一 定倾斜角交叉排列，故称之为斜交轮胎。自1947年法国米其林公司专利技术了子午线轮胎以来 便逐渐取代了传统的斜交轮胎。子午线轮胎由于胎体帘线与带束层圆周方向呈90度夹角， 构成如同地球子午线一样的排列方式，具有高速性能好、舒适性好、节油等诸多优点，因而 成为当今世界的主流轮胎。目前的充气轮胎，无论是斜交轮胎还是子午线轮胎，在使用过程中当出现局部疲 劳失效破损或被尖锐物刺穿时，经常引发爆胎或缓慢漏气瘪胎的事故，轻则停车维修，耽误 行车时间，重则危及车辆和生命安全。因此，抗刺扎轮胎和缺气保用轮胎成为近年研究开发 热点，有些产品已经走向市场。其中，抗刺扎技术主要是通过在轮胎内表面涂覆具有一定流 动性和密封性的自修补材料来实现，而缺气保用轮胎则主要是通过对胎体采取加厚增强的 结构设计来实现，虽然具有一定的实际效果，但还不能从根本上消除安全隐患，满足人们对 于安全行驶的迫切要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种具有防爆、防刺和缺气保 用功能的安全轮胎及其制造方法，解决充气轮胎存在安全隐患的问题，并实现低成本制造， 便于使用和推广。为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案一种弹性单元积分式智能安全轮 胎，包括胎体、积分弹性元件和轮辋，积分弹性元件包裹复合于胎体内或者紧贴在胎体内表 面，胎体安装在轮辋外部。积分弹性元件由骨架材料、导线、电流提供装置、电流通断检测单 元、微型温度传感器、智能芯片和信号输出单元组成，骨架材料由若干个微分弹性单元积分 连接而成，微分弹性单元为骨架材料的最小可重复几何单元，电流提供装置、电流通断检测 单元、微型温度传感器通过导线串联于骨架材料中组成闭环回路，智能芯片与电流通断检 测单元、微型温度传感器连接，信号输出单元与智能芯片连接。当积分弹性元件的骨架材料 断裂时，电流通断检测单元检测出电流信号出现异常，智能芯片通过信号输出单元向驾驶 员发出故障信号；当微型温度传感器感知到轮胎行驶温度接近胎体材料许用温度极限时， 智能芯片向驾驶员发送轮胎过热信号。由于积分弹性元件的骨架材料出现一个断点时，可4及时预报轮胎初步失效，而胎体还不至于塌陷影响安全行驶；而积分弹性元件温度达到胎 体材料许用温度时也不至于立刻造成轮胎失效，降低行驶速度即可安全行驶。通过这一智 能检测技术措施，实现轮胎失效预警，确保行驶安全。当积分弹性元件复合于胎体内时形成嵌入式的弹性单元积分式安全轮胎；当积分 弹性元件依附于胎体内表面时形成非嵌入式的弹性单元积分式安全轮胎。骨架材料由弹性 好、耐疲劳和导电性好的丝或条制成，例如锰钢或由金属粉末、碳纤维或金属纤维的导电复 合材料制成，这样可以提高轮胎抗疲劳破坏能力，延长使用寿命。本专利技术一种弹性单元积分式智能安全轮胎，微分弹性单元为弓形弹性单元。在积 分弹性元件的微分弹性单元表面涂覆或包覆粘合性好的表层，或者在其表面设置增大摩擦 的结构，如表面打毛、压制沟槽纹理、交错横筋等，以保证胎体在工作状态承受牵引力发生 较大的弹性变形时，积分弹性元件能够产生相应的弹性变形而不相互滑移错位。交错横筋 形状可以为条状、孔板状、丝网状、圆形或异形环状等有利于胎体的胶料穿插固定积分弹性 元件的结构。本专利技术一种弹性单元积分式智能安全轮胎，为了满足轮胎承载需要，根据各部位 受力变形情况，微分弹性单元的横断面可以为矩形或圆形，也可以为变截面；微分弹性单元 可一个或多个叠合使用；在积分弹性元件外侧、内侧或夹层间采用环形钢丝、纤维连线或帘 子布缠绕等增强结构设计。本专利技术一种弹性单元积分式智能安全轮胎，积分弹性元件骨架材料的断面投影形 状可以为圆环结构，或采用与轮胎断面形状近似的内部开放的扁圆形结构或者其它异型结 构设计为佳，这样可以充分发挥目前子午线轮胎扁平化的性能优势并且便于加工制造和安装。本专利技术一种弹性单元积分式智能安全轮胎，积分弹性元件与轮辋相分离，或焊接 或粘结在轮辋上。本专利技术一种弹性单元积分式智能安全轮胎的加工制造方法如下首先，制造积分弹性元件的骨架材料根据轮胎规格要求将钢丝或钢条折弯成一 定疏密和一定宽度的弹性单元平面毛坯；利用压辊机构将弹性单元平面毛坯辊压成与轮胎 断面形状一致的平面单元立体毛坯，将其根据轮胎周长尺寸裁切；进行热处理定型，得到满 足设计要求的空间结构形状并具有足够的弹性和抗疲劳特性的积分弹性元件的骨架材料； 对骨架材料进行表面涂覆或包覆，或者在钢丝表面设置增大摩擦的结构；其次，利用浇注成型法制造复合胎体将积分弹性元件的骨架材料焊接在子口部 钢丝胎圈上得到骨架材料焊接后结构；将骨架材料焊接后结构安装到轮胎浇注模具型腔 内，向轮胎浇注模具型腔中浇注聚氨酯弹性体或者液体橡胶材料，采用固定模具压力浇注 成型或者旋转模具离心浇注成型，轮胎浇注模具的型芯可为精密砂型或组合型芯；等待轮 胎浇注模具型腔内胶料反应固化定型，开模取出最终轮胎胎体。最后，在骨架材料上安装电流提供装置、电流通断检测单元、微型温度传感器、智 能芯片和信号输出单元，得到含有积分弹性元件的胎体；将胎体安装在轮辋上得到本专利技术 的弹性单元积分式安全轮胎。本专利技术一种弹性单元积分式智能安全轮胎的加工制造方法复合胎体借助现有轮 胎胎体制作，将积分弹性元件的骨架材料放置至现有轮胎胎体内表面，使之与胎体内表面呈略有过盈的配合状态，以维持一定的预应力；将积分弹性元件的骨架材料固定在子口钢 丝圈部位；最后，在骨架材料上安装电流提供装置、电流通断检测单元、微型温度传感器、智 能芯片和信号输出单元，得到含有积分弹性元件的胎体；将胎体安装在轮辋上得到本专利技术 的弹性单元积分式安全轮胎。本专利技术一种弹性单元积分式智能安全轮胎的加工制造方法首先根据轮胎规格要 求将钢丝或钢条折弯成一定疏密和一定宽度的弹性单元平面毛坯；对骨架材料进行表面涂 覆或包覆，或者在钢丝表面设置增大摩擦的结构；利用挤出成型制作内部含有弹性单元平 面毛坯的复合胶条，胶料中添加炭黑、短纤维等增强材料；在轮胎成型鼓上将复合胶条弯曲 并粘合，将复合胶条根据轮胎周长尺寸裁切，得到具有轮胎基本形状的胎坯，胎坯中的弹性 单元立体毛坯的横断面两端与钢丝胎圈焊接或者通过胶料粘结得到骨架材料；将胎坯放入 轮胎定型硫化机的模具内部，在满足胶料硫化所需的压力条件下将胎坯硫化定型得到轮胎 胎体；最后，在骨架材料上安装电流提供装置、电流通断检测单元、微型温度传感器、智能芯 片和信号输出单元，得到含有积分弹性元件的胎体；将胎体安装在轮辋上得到本专利技术的弹 性单元积分式安全轮胎。也就是说，本专利技术一种弹性单元积分式智能安全轮胎的加工制造方法有三种一、浇注成型法，采用聚氨酯弹性体或液体橡胶等材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种弹性单元积分式智能安全轮胎，其特征在于包括胎体、积分弹性元件和轮辋，积分弹性元件包裹复合于胎体内或者紧贴在胎体内表面，胎体安装在轮辋外部；积分弹性元件由骨架材料、导线、电流提供装置、电流通断检测单元、微型温度传感器、智能芯片和信号输出单元组成，骨架材料由若干个微分弹性单元积分连接而成，微分弹性单元为骨架材料的最小可重复几何单元，电流提供装置、电流通断检测单元、微型温度传感器通过导线串联于骨架材料中组成闭环回路，智能芯片与电流通断检测单元、微型温度传感器连接，信号输出单元与智能芯片连接；骨架材料由弹性好、耐疲劳和导电性好的材料制成。2.根据权利要求1所述的一种弹性单元积分式智能安全轮胎，其特征在于微分弹性 单元为弓形弹性元件，其表面涂覆或包覆粘合性好的表层，或者在其表面设置增大摩擦的 结构。3.根据权利要求2所述的一种弹性单元积分式智能安全轮胎，其特征在于微分弹性 单元表面设置的增大摩擦的结构可以为表面打毛、压制沟槽纹理、交错横筋等；交错横筋形 状可以为条状、孔板状、丝网状、圆形或异形环状等有利于胶料穿插固定积分弹性元件的结 构。4.根据权利要求1所述的一种弹性单元积分式智能安全轮胎，其特征在于微分弹性 单元的横断面可以为矩形或圆形，也可以为变截面；微分弹性单元可一个或多个叠合使用； 在积分弹性元件外侧、内侧或夹层间采用环形钢丝、纤维连线或帘子布缠绕等增强结构设 计。5.根据权利要求1所述的一种弹性单元积分式智能安全轮胎，其特征在于积分弹性 元件骨架材料的断面投影形状可以为圆环结构，或采用与轮胎断面形状近似的内部开放的 扁圆形结构或者其它异型结构设计为佳。6.根据权利要求1所述的一种弹性单元积分式智能安全轮胎，其特征在于积分弹性 元件与轮辋相分离，或焊接或粘结在轮辋上。7.权利要求1所述的一种弹性单元积分式智能安全轮胎的加工制造方法，其特征在于首先，制造积分弹性元件的骨架材料根据轮胎规格要求将钢丝或钢条折弯成一定疏 密和一定宽度的弹性单元平面毛坯；利用压辊机构将弹性单元平面毛坯辊压成与轮胎断面 形状一致的弹性单元立体毛坯，将其根据轮胎周长尺寸裁切；进行热处理定型，得到满足设 计要求的空间结构形状并具有足够的弹性和抗疲劳特性的积分弹性元件的骨架材料；对骨 架材料进行表面涂覆或包覆，或者在钢丝表面设置增大摩擦的结构；其次，利用浇注成型法制造复合胎体将积分弹性元件的骨架材料焊接在子口...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫民，焦志伟，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11