泄氣保用輪胎工作原理及結構設計分析

楊望　徐向陽　付嵩

摘 要：在汽車保有量逐年上升的現在，輪胎的安全性能也越來越受到重視。該文結合現有泄氣保用輪胎分析了泄氣保用輪胎功能及其工作原理。由于現有泄氣保用輪胎結構多使用增強側壁形式，具有支撐強度不足及降低駕乘舒適度的局限性，故針對增強泄氣保用輪胎的性能，探討和介紹了在該領域的研究發展趨勢以及該趨勢下新型泄氣保用輪胎的工作原理。為增強泄氣保用輪胎的安全可靠性和使用舒適性，其研究趨向于發展內支撐式或多腔體式泄氣保用輪胎。

關鍵詞：輪胎 泄氣保用 防爆胎 工作原理 研究趨勢

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0100-02

隨著交通運輸的快速發展，全球汽車保有量逐年上升，交通事故也隨之增多。在造成交通事故的原因中，既有來自駕駛員的人為因素，也有來自車輛自身故障影響。在車輛自身故障中，爆胎引發交通事故的可能性極大，且極易造成惡性事故。具研究表明，當車速超過160 km/h時，爆胎造成的死亡率幾乎為100%。軍用方面，要求在各種特殊環境中，輪胎受損仍能保持車輛機動性，迅速通過危險地帶。民用主要針對高速行駛時減小輪胎受損帶來的危險性。故世界各大輪胎制造商均有針對泄氣保用輪胎的技術研究，以使輪胎受損對車輛行駛帶來的影響最小。可見，如何使得汽車在爆胎發生的情況下保持安全行駛狀態極具研究價值。

1 輪胎泄氣保用功能及工作原理分析

一般輪胎在失去壓力時，會以極快的速度塌陷，僅靠輪輞與地面接觸，為避免此種情況發生，現在常用的解決方式是使用泄氣保用輪胎。常見的泄氣保用輪胎設計原理為增加胎側壁厚度以提高胎側壁強度，以使即便車胎失去氣壓，胎側壁依然能夠支撐車輛重量。如德國大陸公司SSR（Self SupportingRunflat）泄氣保用輪胎，其設計原理即是利用加強的側壁提供支撐，并與胎壓監控器TPI和加寬凸峰的輪輞配合使用。當輪胎壓力下降時，TPI即向駕駛員發出警報，使駕駛員及時了解到輪胎信息預防不良情況出現。若是發生爆胎情況，胎壓突然下降為零，則經過加強的側壁進入工作，且經過特殊設計的輪輞也能防止輪胎在無氣壓狀態下脫離輪輞。從而支撐車輛繼續安全行駛至安全區域，給駕駛員足夠的時間處理危險。

2 輪胎泄氣保用措施及結構設計分析

由于上述輪胎加強了胎側壁，故在一定程度上增加了輪胎剛度，必然影響車輛乘坐舒適性。目前，研究趨勢多向內支撐式和多腔體式泄氣保用輪胎技術發展。內支撐式泄氣保用輪胎其基本思想則為在輪輞上附加支撐結構，當輪胎泄氣或爆胎發生時，附加支撐結構進入工作，代替充氣輪胎對車輛進行支撐，以保證車輛行駛可控。如法國米其林公司PAX系統。該系統包括輪胎、輪輞、支承環和氣壓監視器幾個主要部件組成。其支撐環依靠機械的方式固定于輪輞上。故當輪胎氣壓降低時，氣壓監視器會對駕駛員發出預警，即使爆胎的情況下，支撐環在保持不與輪輞分離進入工作，并實現維持車輛以80 km時速繼續行駛200 km。

多腔體式其目標為將輪胎的內部設計進行合理的整合，將一個輪胎變成兩個輪胎使用，由于爆胎所帶來的安全事故多發生在一瞬間，而多腔體式防爆輪胎旨在瞬間提供所需的安全保護。故現在的防爆輪胎一般都是采取這種多腔體式防爆輪胎的結構進行設計研究。

多腔體式防爆輪胎包括充氣式防爆輪胎和免充氣式防爆輪胎。充氣式多腔體防爆輪胎可分為兩類，一類是已預先充氣式，二是自充氣式。預先充氣式多腔體防爆輪胎如圖1所示其輪輞上安裝多個互不聯通單獨充氣的腔體，當爆胎發生時，其余腔體占據漏氣腔體位置，剩余腔體中氣體繼續支撐車輛以保證車輛安全行駛。自充氣式多腔體防爆輪胎如圖2所示其輪輞上附著未充氣的折疊內胎，內胎與輪輞間安裝氣體發生裝置。當爆胎發生時，輪胎壓力降低，觸發氣體發生裝置，氣體發生裝置產生大量氣體將附著于輪輞上的內胎充氣，從而支撐車輛繼續行駛。

免充氣式多腔體防爆輪胎其輪輞上附著支撐裝置。其支撐裝置由支撐結構和減震結構組成。當輪胎氣壓降低時，支撐裝置進入工作，和避震器一起使用就形成了免充氣式多腔體防爆輪胎。

3 結語

車輛行駛過程特別是高速行駛中爆胎會帶來極其惡劣的后果。該文介紹了現行常用側壁加強式泄氣保用輪胎工作原理。為使泄氣保用輪胎更好更安全地工作，泄氣保用輪胎研究趨向于發展支撐能力更強，且更加可靠的內支承式和多腔體式泄氣保用輪胎。由于安全輪胎能有效地減少由爆胎引發的交通事故，提高專用車輛在特殊環境的生存能力，安全輪胎技術和應用必將得到大力的發展。

參考文獻

[1] 高崗，宋圻，吳煒.安全輪胎技術的應用和發展[J].專用汽車，2010（10）：53-55.

[2] 何鋒，周元康.泄氣保用輪胎的應用與發展[J].貴州工業大學學報，2005，34（1）：95-98.

[3] 曲曉海，楊中江，張宏壯，等.新型汽車輪胎防爆內胎的研制[J].機械設計與制造，2012（7）：97-99.

[4] 李莉，胡立臣，邵朋禮.一種新型輪胎的設計與分析[J].工程設計學報，2008，15（3）：220-224.

[5] 郭富.多腔防爆輪胎及輪轂：中國，CN201020559969.X[P].2011-04-27.endprint