CN101973186B - 一种弹性单元积分式智能安全轮胎及其制造方法 - Google Patents

一种弹性单元积分式智能安全轮胎及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明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。

Description

一种弹性单元积分式智能安全轮胎及其制造方法
技术领域
本发明属于轮胎技术领域,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。
背景技术
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年法国米其林公司发明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。
发明内容
本发明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,本发明采用以下技术方案: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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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发明的弹性单元积分式安全轮胎。
本发明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发明的弹性单元积分式安全轮胎。
本发明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发明的弹性单元积分式安全轮胎。
也就是说,本发明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浇注成型,具体制造方法如下:
(1)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;根据现有轮胎胎体的内轮廓形状,利用压辊机构将弹性单元平面毛坯滚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,或者在其表面设置增大摩擦的结构;
(2)将积分弹性元件的骨架材料焊接在子口部钢丝胎圈上,得到轮胎钢丝结构;
(3)将该钢丝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;
(4)等待轮胎浇注模具型腔内胶料反应固化定型,开模取出最终轮胎制品;
(5)在轮胎制品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;
(6)将胎体安装在轮辋上得到本发明的弹性单元积分式安全轮胎。
这种制造方法工艺简单,除了积分弹性元件制造装备外,就只需要轮胎浇注模具和简单的成型灌注装备,大幅度地降低制造成本和资源能源消耗,充分体现了本发明可使轮胎安全性能提高而成本降低的技术优势。由于金属骨架具有良好的散热特性,本发明可望将聚氨酯浇注乘用车胎的梦想变成现实。
二、现有轮胎积分弹性元件支撑法制造,该方法完全借助于现有轮胎,具体制造方法如下:
(1)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;根据现有轮胎额定气压充气时胎体的内轮廓形状,利用压辊机构将弹性单元平面毛坯滚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(为了防止对轮胎胎体的破坏,本方法不在骨架材料上设置横筋等增大摩擦的结构);
(2)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;
(3)将积分弹性元件的骨架材料固定在子口钢丝圈部位或者固定连接在轮辋上;
(4)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;
(5)将胎体安装在轮辋上得到本发明的弹性单元积分式安全轮胎。
通过以上所述步骤便可获得达到本发明目的一种弹性单元积分式智能安全轮胎。这一制造方法是对现有轮胎技术的性能升级,操作简便易行,制造工艺装备投资少,便于推广应用。缺点是现有充气轮胎结构材料强度过剩,无论批量大小都会增加成本,没有体现本发明可使轮胎安全性能提高而成本降低的技术优势。
三、挤出复合成型法,具体制造方法如下:
(1)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;根据现有轮胎胎体的内轮廓形状,利用压辊机构将弹性单元平面毛坯滚压成与轮胎断面形状一致的弹性单元立体毛坯,;对骨架材料进行表面涂覆或包覆,或者在其表面设置增大摩擦的结构。
(2)采用挤出成型制作内部含有积分弹性元件骨架材料的复合胶条,胶料中除添加炭黑补强外,还可添加短纤维等增强材料。
(3)在轮胎成型鼓上将复合胶条弯曲并粘合,积分弹性元件的横断面两端与钢丝胎圈焊接或者通过胶料粘结,得到具有轮胎基本形状的胎坯;
(4)将胎坯放入轮胎定型硫化机的模具内腔,在满足胶料硫化所需的温度和压力条件下将胎坯硫化定型;
(5)在硫化定型的胎坯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;
(6)将胎体安装在轮辋上得到本发明的弹性单元积分式安全轮胎。
这种制造方法比现有轮胎制造工艺大为简化,而且节省材料,降低成本,较好地体现了本发明可使轮胎安全性能提高而成本降低的技术优势。
本发明一种弹性单元积分式智能安全轮胎及其制造方法,在确保智能芯片本身安全、工作可靠的前提下,可将智能芯片等组件嵌入在胎体中与轮胎一起成型,或者在轮胎成型后采用专门设备或者人工安装到轮胎内表面或者轮辋上;芯片可采用微型电池、线圈感应电流、温差发电装置等方式供电,信号输出单元可为有线传输或无线传输。
由以上技术方案可知,本发明与现有技术相比具有如下优点:(1)本发明一种弹性单元积分式智能安全轮胎的积分弹性元件断裂或轮胎行驶温度接近胎体材料许用温度极限时,通过智能芯片与信号输出单元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造成停车;(2)由于本发明所述一种弹性单元积分式智能安全轮胎各部分应力均有弹性单元承载,胶料主要起到粘合和与路面摩擦的作用,对气密性也不作要求,因此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,从而大大简化制造工艺;(3)本发明弹性单元积分式安全轮胎与现有充气轮胎靠内部压缩气体承担载荷的原理不同,其载荷主要由积分弹性元件承担,因此当遇到刺扎等情况也不会影响使用,没有爆胎的问题,不需要打气与补胎,且制造简单,成本低廉,使用方便,应用广泛,易于推广,特别在军事、复杂路面、民用工具等,以及关键交通工具方面具有广阔的市场前景;积分弹性元件出现疲劳断裂时容易检查发现,在行驶中出现少量断点时也不会导致车辆失控,可保障安全。
附图说明
图1是一种弹性单元积分式智能安全轮胎的积分弹性元件非嵌入式的结构示意图。
图2是一种弹性单元积分式智能安全轮胎的积分弹性元件的骨架材料结构示意图。
图3是一种弹性单元积分式智能安全轮胎的积分弹性元件嵌入式的结构示意图。
图4是一种弹性单元积分式智能安全轮胎的积分弹性元件的骨架材料的制造过程示意图:a钢丝或钢条;b弹性单元平面毛坯;c弹性单元立体毛坯;d骨架结构;e带有交错横筋的骨架结构。
图5是一种弹性单元积分式智能安全轮胎的浇注成型法制造过程示意图:a装入骨架材料焊接后结构的轮胎浇注模具;b浇注完成并且开模;c轮胎制品。
1-胎体,2-弹性积分单元,3-轮辋,4-骨架材料,5-电流提供装置,6-电流通断检测单元,7-导线,8-微型温度传感器,9-智能芯片,10-信号输出单元,11-钢丝或钢条,12-弹性单元平面毛坯,13-弹性单元立体毛坯,14-交错横筋,15-轮胎浇注模具,16-型芯,17-骨架材料焊接后结构,18-轮胎制品,19-微分弹性单元。
具体实施方式
本发明轮胎实施例1
参见图1和图2,一种弹性单元积分式智能安全轮胎,包括胎体1、积分弹性元件2和轮辋3,积分弹性元件2紧贴在胎体1内表面,胎体1安装在轮辋3外部。由于积分弹性元件2依附于胎体1内表面,因此为非嵌入式的弹性单元积分式安全轮胎。该种轮胎可用下述的制造方法实施例2加工制造。积分弹性元件2由骨架材料4、导线7、电流提供装置5、电流通断检测单6元、微型温度传感器8、智能芯片9和信号输出单元10组成,骨架材料4由若干个微分弹性单元19积分连接而成,电流提供装置5、电流通断检测单元6、微型温度传感器8通过导线7串联于骨架材料4中组成闭环回路,智能芯片9与电流通断检测单元6、微型温度传感器8连接,信号输出单元10与智能芯片9连接。当积分弹性元件2的骨架材料4断裂时,电流通断检测单元6检测出电流信号出现异常,智能芯片9通过信号输出单元10向驾驶员发出故障信号;当微型温度传感器8感知到轮胎行驶温度接近胎体1材料许用温度极限时,微型芯片9向驾驶员发送轮胎过热信号。由于积分弹性元件2的骨架材料4出现一个断点时,可及时预报轮胎初步失效,而胎体1还不至于塌陷影响安全行驶;而积分弹性元件2温度达到胎体1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。骨架材料4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。
本发明一种弹性单元积分式智能安全轮胎,微分弹性单元19为弓形弹性元件。在微分弹性单元19表面涂覆或包覆粘合性好的表层,以保证胎体1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2能够产生相应的弹性变形而不相互滑移错位。非嵌入式轮胎为了避免胎体1内表面发生破坏,不在微分弹性单元19表面设置增大摩擦的结构。
本发明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19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19可一个或多个叠合使用;在积分弹性单元2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。
本发明一种弹性单元积分式智能安全轮胎,积分弹性元件2与轮辋3相分离,或焊接或粘结在轮辋3上。
本发明一种弹性单元积分式智能安全轮胎,积分弹性元件2骨架材料4的端面投影形状可以为圆环结构,特别是采用与轮胎断面形状近似的内部开放的扁圆形端面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。
本发明轮胎实施例2
参见图3,该实施例与实施例1的结构、工作原理及效果基本相同,区别在于积分弹性元件2包裹复合于胎体1内部,因此为嵌入式的弹性单元积分式安全轮胎。该实施例可用下述的制造方法实施例1与制造方法实施例3加工制造。微分弹性单元19除可在表面涂覆或包覆粘合性好的表层,还可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14等,以保证胎体1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2能够产生相应的弹性变形而不相互滑移错位。交错横筋14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2的结构。
本发明轮胎的制造方法实施例1
浇注成型法,采用聚氨酯弹性体或液体橡胶等材料浇注成型,具体制造方法如下:
(1)根据轮胎规格要求将钢丝或钢条11(图4a)折弯成一定疏密和一定宽度的弹性单元平面毛坯12(图4b);根据现有轮胎胎体1的内轮廓形状,利用压辊机构将弹性单元平面毛坯12滚压成与轮胎断面形状一致的弹性单元立体毛坯13(图4c),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2的骨架材料4(图4d);在骨架材料4表面设置交错横筋14(图4e)。
(2)将积分弹性元件2的骨架材料4焊接在子口部钢丝胎圈上,得到骨架材料焊接后结构17。
(3)参见图5(图5中所示骨架材料焊接后结构17为简化轮廓图),将该骨架材料焊接后结构17安装到轮胎浇注模具15型腔内,向轮胎浇注模具15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16为精密砂型或组合型芯。
(4)等待轮胎浇注模具15型腔内胶料反应固化定型,开模取出最终轮胎制品18。
(5)在轮胎制品18上安装电流提供装置5、电流通断检测单元6、微型温度传感器8、智能芯片9和信号输出单元10,得到含有积分弹性元件2的胎体1。
(6)将胎体1安装在轮辋3上得到本发明的弹性单元积分式安全轮胎。
这种制造方法比下述的实施例3的工艺简单,除了积分弹性元件2制造装备外,就只需要轮胎浇注模具和简单的成型灌注装备,大幅度地降低制造成本和资源能源消耗,充分体现了本发明可使轮胎安全性能提高而成本降低的技术优势。由于金属骨架具有良好的散热特性,本发明可望将聚氨酯浇注乘用车胎的梦想变成现实。
本发明轮胎的制造方法实施例2
现有轮胎积分弹性元件支撑法制造,该方法完全借助于现有轮胎,具体制造方法如下:
(1)参见图4,根据轮胎规格要求将钢丝或钢条11(图4a)折弯成一定疏密和一定宽度的弹性单元平面毛坯12(图4b);根据现有轮胎额定气压充气时胎体1的内轮廓形状,利用压辊机构将弹性单元平面毛坯12滚压成与轮胎断面形状一致的弹性单元立体毛坯13(图4c),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2的骨架材料4(图4d);对骨架材料4进行表面涂覆或包覆。
(2)将积分弹性元件2的骨架材料4放置至现有轮胎胎体1内表面,使之与胎体1内表面呈略有过盈的配合状态,以维持一定的预应力;
(3)将积分弹性元件2的骨架材料4固定在子口钢丝圈部位或者固定连接在轮辋3上;
(4)安装电流提供装置5、电流通断检测单元6、微型温度传感器8、智能芯片9和信号输出单元10;
(5)将胎体1安装在轮辋3上得到本发明的弹性单元积分式安全轮胎。
通过以上所述步骤便可获得达到本发明目的一种弹性单元积分式智能安全轮胎。这一制造方法是对现有轮胎技术的性能升级,操作简便易行,制造工艺装备投资少,便于推广应用。缺点是现有充气轮胎结构材料强度过剩,无论批量大小都会增加成本,没有体现本发明可使轮胎安全性能提高而成本降低的技术优势。
本发明轮胎的制造方法实施例3
挤出复合成型法,具体制造方法如下:
(1)根据轮胎规格要求将钢丝或钢条11(图4a)折弯成一定疏密和一定宽度的弹性单元平面毛坯12(图4b);根据现有轮胎胎体1的内轮廓形状,利用压辊机构将弹性单元平面毛坯12滚压成与轮胎断面形状一致的弹性单元立体毛坯13(图4c);在弹性单元立体毛坯13表面设置交错横筋14。
(2)采用挤出成型制作内部含有上述弹性单元立体毛坯13的复合胶条,胶料中除添加炭黑补强外,还可添加短纤维等增强材料。
(3)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,将其中的弹性单元立体毛坯13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4。
(4)将胎坯放入轮胎定型硫化机的模具内腔,在满足胶料硫化所需的温度和压力条件下将胎坯硫化定型。
(5)在硫化定型的胎坯上安装电流提供装置5、电流通断检测单元6、微型温度传感器8、智能芯片9和信号输出单元10,得到含有积分弹性元件2的胎体1。
(6)将胎体1安装在轮辋3上得到本发明的弹性单元积分式安全轮胎。
这种制造方法与现有轮胎制造工艺相比大为简化,而且节省材料,降低成本,较好地体现了本发明可使轮胎安全性能提高而成本降低的技术优势。
在上述三种方法中,在确保智能芯片9本身安全、工作可靠的前提下,可将智能芯片9等组件嵌入在胎体1中与轮胎一起成型,或者在轮胎成型后采用专门设备或者人工安装到胎体1内表面或者轮辋3上;智能芯片9可采用微型电池、线圈感应电流、温差发电装置等方式供电,信号输出单元10可为有线传输或无线传输。

Claims (10)

1.一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为表面打毛、压制沟槽纹理或交错横筋;交错横筋形状为条状、孔板状、丝网状、圆形或异形环状。
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为矩形或圆形,或为变截面;微分弹性单元为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结构。
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。
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弹性单元积分式安全轮胎。
8.根据权利要求7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: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弹性单元积分式安全轮胎。
9.根据权利要求7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,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;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,对弹性单元立体毛坯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;其特征在于:利用挤出成型制作内部含有弹性单元立体毛坯的复合胶条;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弹性单元积分式安全轮胎。
10.根据权利要求7、8或9所述的一种弹性单元积分式智能安全轮胎的制造方法,其特征在于:将智能导线、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嵌入在胎体中与轮胎一起成型,或者在轮胎成型后采用专门设备或者人工安装到胎体内表面或者轮辋上。
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