CN110481248A - 一种可变扁平比汽车轮胎系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可变扁平比汽车轮胎系统，该系统包括电源线、轮胎、空气泵。轮胎被主侧腔隔膜分成两个侧腔室和一个主腔室，电源线通过导电滑环给空气泵和轮胎ECU供电；主腔室压力传感器与侧腔室压力传感器分别实时监测主腔室、侧腔室的压力并传送给轮胎ECU；进气管一端与空气泵连接另一端分成两路，一路通过主腔室进气阀与主腔室进气管连接，另一路通过侧腔室进气阀与侧腔室进气管连接，空气泵将空气分别打入主腔室和侧腔室；排气管一端通大气另一端分成两路，一路通过主腔室排气阀与主腔室排气管连接，另一路通过侧腔室排气阀与侧腔室排气管连接使主腔室和侧腔室内部空气排入大气。有益效果：能实现轮胎扁平比的自动控制，能适应不同的工况和路况。

Description

一种可变扁平比汽车轮胎系统
技术领域
本发明涉及汽车轮胎领域，具体为一种可变扁平比汽车轮胎系统。
背景技术
随着中国家庭汽车普及率和对汽车各种性能要求的不断提高，其中制动性、操纵稳定性、燃油经济性以及舒适性成为人们在选购汽车时的重要考虑因素。轮胎是汽车上一个重要的零件，汽车在行驶过程中，轮胎承担着全部载荷，并传递其它方向的力和力矩，例如转向过程中，轮胎和地面间产生侧向力来提供汽车转向；轮胎还要传送牵引力和制动力，因此要保证轮胎和路面之间有良好的附着性，以提高汽车的动力性、制动性、经济性和通过性；充气的弹性轮胎能够起到减震降噪的作用，提高驾驶的舒适性。一条轮胎有很多结构、规格和性能参数，其中轮胎的扁平比(轮胎横断面高度占其横断面最大宽度的百分比)是一项非常重要的参数。一般情况，家庭轿车所选轮胎较为固定，即所选轮胎的扁平比不变。
但是，汽车在实际使用过程中，它处的路况和工况是有很大区别的，所需轮胎的规格参数应该不一样。
稳定、高速及路面状况良好的行驶工况下，为了减小轮胎的滚动阻力，提高经济性以及舒适性，应该采用较大的扁平比，即较窄的轮胎；当汽车处于制动刹车或行驶在泥泞较滑的路面上，希望轮胎和地面间有较大的附着力，以提高制动性能和操纵稳定性，应采用较小的扁平比，即较宽的轮胎。
对于传统的轮胎，一旦确定型号，其扁平比基本固定，但汽车仍需在各种条件下行驶，因此需要设计一种可变扁平比汽车轮胎系统，对于提高汽车的各项使用性能是十分有意义的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是目前通用的汽车轮胎扁平比固定，不能根据使用工况和路况条件而实时调整轮胎参数，提供一种结构简单、工作可靠、实时监测并调整轮胎扁平比的可变扁平比汽车轮胎系统，以提高汽车的制动性、操纵稳定性、燃油经济性以及舒适性。
本发明解决的技术问题所采用的技术方案是：
一种可变扁平比汽车轮胎系统，包括电源部分、轮胎部分、进气部分、排气部分、压力监测控制部分；
所述电源部分由电源线、导电滑环组成；
所述轮胎部分由轮胎、主腔室、侧腔室、主侧腔隔膜及侧腔室连通管组成；
所述主侧腔隔膜共有两片，将所述轮胎分为一个主腔室和两个侧腔室，两侧的所述侧腔室由1个或多个圆周均布的侧腔室连通管连接，作为优选，优选为多个，多个所述侧腔室连通管在轮胎内部圆周均匀分布保证两个所述侧腔室气压一致。
所述主侧腔隔膜为柔性不可伸长且不透气材质，所述轮胎受压时，所述主侧腔隔膜可产生弯曲变形，当所述轮胎膨胀时，所述主侧腔隔膜不能伸长。
具体为：当所述主腔室和侧腔室内压力降低轮胎被压扁时，所述主侧腔隔膜弯曲，当所述主腔室和侧腔室内压力升高轮胎被撑起时，所述主侧腔隔膜伸直对轮胎胎面起拉拽作用。
所述进气部分由空气泵、进气管、主腔室进气管、侧腔室进气管、主腔室进气阀、侧腔室进气阀组成；
所述进气管一端连接空气泵出气口，另一端分成两路，一路通过所述主腔室进气阀与主腔室进气管连接，另一路通过所述侧腔室进气阀与侧腔室进气管连接，可使所述空气泵将空气分别打入主腔室和侧腔室，空气分别通过所述主腔室进气阀、侧腔室进气阀进入主腔室、侧腔室；
所述排气部分由排气管、主腔室排气管、侧腔室排气管、主腔室排气阀、侧腔室排气阀组成；
所述排气管一端通大气，另一端分成两路，一路通过所述主腔室排气阀与主腔室排气管连接，另一路通过所述侧腔室排气阀与侧腔室排气管连接，可使所述主腔室和侧腔室内部空气排入大气，主腔室排气管连通主腔室，侧腔室排气管连通侧腔室；
所述压力监测控制部分由轮胎ECU、主腔室压力传感器、侧腔室压力传感器组成。
所述电源线通过导电滑环向空气泵和轮胎ECU供电。
所述主腔室压力传感器和侧腔室压力传感器分别实时监测主腔室和侧腔室内部压力，并通过无线方式将压力值反馈给所述轮胎ECU。
所述主腔室进气阀、侧腔室进气阀、主腔室排气阀、侧腔室排气阀、主腔室压力传感器、侧腔室压力传感器呈圆周均匀分布安装在轮辋上。
所述侧腔室连通管、进气管、主腔室进气管、侧腔室进气管、排气管、主腔室排气管、侧腔室排气管的材质为塑料或橡胶或金属。
两片所述主侧腔隔膜内部为设有抗拉层，外层附有橡胶层。
所述轮胎ECU实时接收主腔室压力传感器和侧腔室压力传感器发送的主腔室和侧腔室的压力值，以及行车电脑发送的车速、发动机转速、节气门开度、制动踏板开度等信息，控制所述主腔室进气阀、主腔室排气阀、侧腔室进气阀、侧腔室排气阀的开闭。
本发明的有益效果是：
本发明采用两片主侧腔隔膜将轮胎分成一个主腔室和两个侧腔室，通过主腔室压力传感器和侧腔室压力传感器分别实时监测主腔室和侧腔室的压力，并把压力值无线传送给轮胎ECU。轮胎ECU可以根据工况和路况，控制主腔室进气阀、主腔室排气阀、侧腔室进气阀、侧腔室排气阀的开闭，自动调整主腔室、侧腔室的进气与排气，也就实现轮胎扁平比的自动控制，即汽车轮胎始终处于比较合适的扁平比，以适应不同的工况和路况。该轮胎系统原理简单、可靠，解决了普通轮胎扁平比不能随工况和路况自动改变的问题，具有良好的应用前景，该可变扁平比汽车轮胎系统结构简单、工作可靠、通过能主腔室压力传感器、侧腔室压力传感器实时监测并通过轮胎ECU调整轮胎扁平比的可变扁平比汽车轮胎系统，以提高汽车的制动性、操纵稳定性、燃油经济性以及舒适性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图(小扁平比状态)；
图2是本发明的结构示意图(大扁平比状态)。
图中：
1、电源线 2、导电滑环 3、轮胎ECU
4、空气泵 5、轮胎 51、主腔室
52、侧腔室 53、主侧腔隔膜 54、侧腔室连通管
6、进气管 61、主腔室进气管 62、侧腔室进气管
7、主腔室进气阀 8、侧腔室进气阀 9、排气管
91、主腔室排气管 92、侧腔室排气管 10、主腔室压力传感器
11、主腔室排气阀 12、侧腔室压力传感器 13、侧腔室排气阀
具体实施方式
本发明一种可变扁平比汽车轮胎系统，由电源线1、导电滑环2、轮胎ECU3、空气泵4、轮胎5、主腔室51、侧腔室52、主侧腔隔膜53、侧腔室连通管54、进气管6、主腔室进气管61、侧腔室进气管62、主腔室进气阀7、侧腔室进气阀8、排气管9、主腔室排气管91、侧腔室排气管92、主腔室压力传感器10、主腔室排气阀11、侧腔室压力传感器12、侧腔室排气阀13组成。
图1中，所述电源线1通过导电滑环2给轮胎ECU3和空气泵4供电，将所述轮胎ECU3和空气泵4安装于轮毂位置以减少离心力和动不平衡。
两片所述主侧腔隔膜53内部为设有抗拉层，外层附有橡胶层，特点是柔性不可伸长且具有不透气性，位于所述轮胎5内部，连接所述轮胎5的顶面和侧面，将所述轮胎5分成一个主腔室51和两个侧腔室52。两个所述侧腔室52之间有沿轮胎5圆周分布的20根侧腔室连通管54连接，所述侧腔室连通管54为橡胶材质，内径6mm，保证两个所述侧腔室52气压一致。
所述进气管6为内径5mm的软管，一端与所述空气泵4出气口连接，另一端分成两路且分别通过所述主腔室进气阀7和主腔室进气管61、侧腔室进气阀8和侧腔室进气管62进入主腔室51、侧腔室52。
所述排气管9为内径5mm的软管，一端与大气连接，另一端分成两路且分别通过所述主腔室排气阀11和主腔室排气管91、侧腔室排气阀13和侧腔室排气管92进入主腔室51、侧腔室52。
所述主腔室进气阀7、侧腔室进气阀8、主腔室排气阀11、侧腔室排气阀13、主腔室压力传感器10、侧腔室压力传感器12均匀分布在轮辋圆周，所述主腔室压力传感器10、侧腔室压力传感器12可实时监测主腔室51和侧腔室52的压力，并把压力值无线传送给所述轮胎ECU3。
所述主腔室51处于低压，所述侧腔室52处于高压下轮胎5的状态，所述轮胎5的宽度A较大，高度较小，扁平比为35％，适合于制动过程和附着系数低的路面。
图2中，所述主腔室51处于高压，所述侧腔室52处于低压下轮胎5的状态，所述轮胎5的宽度B较小，高度较大，扁平比为60％，适合于稳定高速和良好的路面行驶。
本发明工作过程为：所述轮胎ECU3通过主腔室压力传感器10、侧腔室压力传感器12实时监测主腔室51和侧腔室52的压力，并接收车载电脑发送的车速、发动机转速、节气门开度、制动踏板开度等信息。
实施例1
汽车在良好路面上高速匀速行驶时，所述轮胎ECU3控制空气泵4、主腔室进气阀7和侧腔室排气阀13打开，则所述主腔室51进气且压力增加，所述侧腔室52排气压力降低，当所述主腔室压力传感器10监测到主腔室51压力达到0.25MPa，所述轮胎ECU3控制空气泵4、主腔室进气阀7关闭，当所述侧腔室压力传感器12监测到侧腔室52压力为0.1MPa时，所述轮胎ECU3控制侧腔室排气阀13关闭，所述侧腔室52在自身弹力的作用下收缩变小，这时所述轮胎5宽度变小，扁平比增加到60％，所述主腔室51上的胎面起承载作用。
实施例2
汽车制动过程或行驶在附着系数较低的路面上时，所述轮胎ECU3控制空气泵4、侧腔室进气阀8和主腔室排气阀11打开，则所述主腔室51排气且压力降低，所述侧腔室52进气压力升高，当所述侧腔室压力传感器12监测到侧腔室52压力达到0.2MPa，所述轮胎ECU3控制空气泵4、侧腔室进气阀8关闭，当所述主腔室压力传感器10监测到主腔室52压力为0.2MPa时，所述轮胎ECU3控制主腔室排气阀11关闭，这时所述轮胎5宽度增加，承载面由所述主腔室51和侧腔室52共同组成，扁平比降低到35％。
综上所述，本发明能确保汽车在任何行驶工况下，该可变扁平比汽车轮胎系统都可自动监测、自动控制进气、排气，调整主腔室和侧腔室的压力，使扁平比能处于比较合适的值，以提高汽车的制动性、操纵稳定性、燃油经济性以及舒适性。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种可变扁平比汽车轮胎系统，其特征在于：包括电源部分、轮胎部分、进气部分、排气部分、压力监测控制部分；
所述电源部分包括电源线(1)、导电滑环(2)；
所述轮胎部分包括轮胎(5)、主腔室(51)、侧腔室(52)、主侧腔隔膜(53)及侧腔室连通管(54)；
所述轮胎(5)由主侧腔隔膜(53)分成两个侧腔室(52)和一个主腔室(51)，位于所述主腔室(51)两侧的两个侧腔室(52)由侧腔室连通管(54)连接；
所述进气部分包括空气泵(4)、进气管(6)、主腔室进气管(61)、侧腔室进气管(62)、主腔室进气阀(7)、侧腔室进气阀(8)；
所述排气部分包括排气管(9)、主腔室排气管(91)、侧腔室排气管(92)、主腔室排气阀(11)、侧腔室排气阀(13)；
所述压力监测控制部分包括轮胎ECU(3)、主腔室压力传感器(10)、侧腔室压力传感器(12)；
所述电源线(1)通过导电滑环(2)给空气泵(4)和轮胎ECU(3)供电；
所述主腔室压力传感器(10)与侧腔室压力传感器(12)分别实时监测主腔室(51)、侧腔室(52)的压力，并通过无线方式传送给所述轮胎ECU(3)；
所述进气管(6)一端与空气泵(4)出气口连接，另一端分成两路，一路通过所述主腔室进气阀(7)与主腔室进气管(61)连接，另一路通过所述侧腔室进气阀(8)与侧腔室进气管(62)连接，可使所述空气泵(4)将空气分别打入主腔室(51)和侧腔室(52)；
所述排气管(9)一端通入大气，另一端分成两路，一路通过所述主腔室排气阀(11)与主腔室排气管(91)连接，另一路通过所述侧腔室排气阀(13)与侧腔室排气管(92)连接，可使所述主腔室(51)和侧腔室(52)内部空气排入大气。
2.根据权利要求1所述的一种可变扁平比汽车轮胎系统，其特征在于：所述主腔室进气阀(7)、侧腔室进气阀(8)、主腔室排气阀(11)、侧腔室排气阀(13)、主腔室压力传感器(10)、侧腔室压力传感器(12)均安装在轮辋上。
3.根据权利要求2所述的一种可变扁平比汽车轮胎系统，其特征在于：所述主腔室进气阀(7)、侧腔室进气阀(8)、主腔室排气阀(11)、侧腔室排气阀(13)、主腔室压力传感器(10)、侧腔室压力传感器(12)呈圆周均匀分布安装在轮辋上。
4.根据权利要求1所述的一种可变扁平比汽车轮胎系统，其特征在于：所述侧腔室连通管(54)的个数为1个或多个，作为优选，优选为多个，多个所述侧腔室连通管(54)在轮胎(5)内部圆周均匀分布。
5.根据权利要求1所述的一种可变扁平比汽车轮胎系统，其特征在于：所述主侧腔隔膜(53)为柔性抗拉且不透气材料，所述轮胎(5)受压时，所述主侧腔隔膜(53)可产生弯曲变形，当所述轮胎(5)膨胀时，所述主侧腔隔膜(53)不能伸长。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种可变扁平比汽车轮胎系统，其特征在于：所述侧腔室连通管(54)、进气管(6)、主腔室进气管(61)、侧腔室进气管(62)、排气管(9)、主腔室排气管(91)、侧腔室排气管(92)的材质为塑料或橡胶或金属。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种可变扁平比汽车轮胎系统，其特征在于：两片所述主侧腔隔膜(53)内部为设有抗拉层，外层附有橡胶层。
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