CN112918191A - 一种可自动伸缩防滑钉的智能轮胎及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可自动伸缩防滑钉的智能轮胎及其控制方法,轮胎包含轮辋、主胎、副胎、电磁空气阀、薄膜发电机和排气管;主胎设置在在轮辋上,其外壁中心设有环形凹槽;副胎设置在环形凹槽内,其外壁上周向均匀设有若干防滑钉;环形凹槽的底壁上设有通孔;轮辋上设有供排气管伸出的通孔;电磁空气阀采用三位三通阀,三个连接口分别联通至副胎内的腔体、主胎内的腔体、外界;薄膜发电机粘贴在主胎的内壁上、和电磁空气阀电气相连。本发明能够控制防滑钉伸出或缩入,伸出时大大提高轮胎抓地力,显著提升车辆在泥沼、草地、雪地等低附着系数路面上的行驶稳定性;缩入时能够防止防滑钉磨损同时保护路面。

Description

一种可自动伸缩防滑钉的智能轮胎及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车应用领域,尤其涉及一种可自动伸缩防滑钉的智能轮胎及其控制方法。
背景技术
当今世界,汽车已经成为人类最重要的代步工具,在我国西北等沙漠较多的地区,在我国北方等冬天道路有积雪的地区,为保证车辆有足够的路面附着力和降低意外事故发生,需要提高车轮的防滑能力。现有的轮胎设计中,针对轮胎防滑做了大量的研究,设计出各种防滑轮胎,如:设计防滑能力强的轮胎花纹,在外胎面增加额外的防滑装置等。
现有技术中存在以下问题:常规的汽车防滑手段是手动给车轮外装防滑链,这种方式费时费力,且在积雪(或沙漠)路段和普通路段并存的混合路段中不能自由切换轮胎的阻尼,在行驶过程中对路面和车轮车架有不小的损伤;通过设置车轮花纹的方式只能在加工时设计好,后期不能改变,防滑性能状态单一;芬兰诺记轮胎公司研发的可伸缩镶钉轮胎,虽然可转换轮胎的状态,但轮胎内用于通讯和感应电流的线圈系统和电压整流器结构复杂,在工况比较恶劣的路段,控制伸缩钉刺的机构很容易失效,并且造价昂贵,性能不够可靠。因此,设计出性能可靠,能够给车辆提供稳定、强力保障的可自动变换轮胎附着状态的智能化防滑轮胎,具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷,提供一种可自动伸缩防滑钉的智能轮胎及其控制方法,在满足轮胎阻尼可调的前提下达到无需外部供能、可自动调节、结构简单可靠的目的。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种可自动伸缩防滑钉的智能轮胎,包括轮辋、主胎、副胎、电磁空气阀、薄膜发电机和排气管;
所述主胎、副胎均采用橡胶制成,其中,主胎设置在在轮辋上、和轮辋之间形成密闭腔体,且主胎外壁中心设有环形凹槽,使得主胎和轮辋的横截面呈“凹”字形;副胎设置在环形凹槽内、和环形凹槽的底壁密闭固连,形成密闭腔体;
所述副胎的外壁上周向均匀设有若干防滑钉,且副胎未充气时其外壁上的防滑钉位于环形凹槽内、不和路面接触,副胎充气后其外壁上的防滑钉从环形凹槽内伸出,和路面接触以防止轮胎滑动;
所述环形凹槽的底壁上设有通孔;所述轮辋上设有供所述排气管伸出的通孔;
所述电磁空气阀采用三位三通阀,设置在所述环形凹槽底壁的通孔处,包含第一至第三连接口,其中,第一连接口和所述环形凹槽底壁上的通孔密闭相连,使得第一连接口联通至副胎内的密闭腔体;第二连接口和所述主胎内的腔体联通;所述排气管一端和第三连接口密闭联通,另一端通过轮辋上的通孔伸出轮辋和外界联通,排气管和轮辋上的通孔密闭相连;
所述薄膜发电机粘贴在主胎的内壁上、和所述电磁空气阀电气相连,用于产生电能给所述电磁空气阀供电;
所述电磁空气阀用于接收外部指令,使得第一至第三连接口均不联通、或使得第一连接口和第二连接口联通、或使得第一连接口和第三连接口联通。
本发明还公开了一种该可自动伸缩防滑钉的智能轮胎的控制方法,包含以下步骤:
如果需要防滑钉工作,控制电磁空气阀的第一连接口和第二连接口联通,使得主胎内的腔体和副胎内的腔体联通,待主胎、副胎的气压一致时,副胎充气后膨胀,副胎外壁上的防滑钉伸出环形凹槽进行防滑,此时,控制电磁空气阀使其第一至第三连接口均不联通;
如果需要使得防滑钉停止工作,控制电磁空气阀使其第一连接口和第三连接口联通,此时副胎内腔体和外界大气联通,副胎放气后收缩,副胎外壁上的防滑钉缩入环形凹槽内,停止工作。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
1. 本发明采用了主胎与副胎相结合的方式,主胎与副胎为非刚性连接,防滑钉固连在副胎外表面,并未增加机械结构和过多的控制单元,不会由于机械损坏而导致系统失效,可靠性高。同时使轮胎质量尽可能轻,有利于车辆行驶;
2. 本发明轮胎在主胎的内壁安装有薄膜发电机,所述薄膜在汽车行驶过程中可以利用轮胎的形变产生电动势,同时所述薄膜直接与主胎内壁的电磁空气阀相连,简化了电路,避免了车辆行驶过程中线路缠结,扭转等情况;
3. 本发明电磁阀外部与车辆ECU控制单元相连,可以在车内通过按钮控制电磁阀改变主副胎胎压,切换轮胎状态,省时省力。相较于手动装防滑链,不需要下车操作,在寒冷的雪地或炎热的沙漠地区有很大的优势。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明中副胎充气状态时电磁空气阀的结构示意图;
图3为本发明中副胎保气状态时电磁空气阀的结构示意图;
图4为本发明中副胎放气状态时电磁空气阀的结构示意图;
图5(a)、图5 (b)分别为本发明在防滑钉工作、停止工作时的状态示意图。
图中,1-轮辋,2-主胎,3-副胎,4-电磁空气阀,5-发电薄膜,6-防滑钉,7-排气管,8-阀芯,9-电磁铁,10-弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
本发明可以以许多不同的形式实现,而不应当认为限于这里所述的实施例。相反,提供这些实施例以便使本公开透彻且完整,并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中,为了清楚起见放大了组件。
如图1所示,本发明公开了一种可自动伸缩防滑钉的智能轮胎,包括轮辋、主胎、副胎、电磁空气阀、薄膜发电机和排气管;
所述主胎、副胎均采用橡胶制成,其中,主胎设置在在轮辋上、和轮辋之间形成密闭腔体,且主胎外壁中心设有环形凹槽,使得主胎和轮辋的横截面呈“凹”字形;副胎设置在环形凹槽内、和环形凹槽的底壁密闭固连,形成密闭腔体;
所述副胎的外壁上周向均匀设有若干防滑钉,且副胎未充气时其外壁上的防滑钉位于环形凹槽内、不和路面接触,副胎充气后其外壁上的防滑钉从环形凹槽内伸出,和路面接触以防止轮胎滑动;
所述环形凹槽的底壁上设有通孔;所述轮辋上设有供所述排气管伸出的通孔;
所述电磁空气阀采用三位三通阀,设置在所述环形凹槽底壁的通孔处,包含第一至第三连接口,其中,第一连接口和所述环形凹槽底壁上的通孔密闭相连,使得第一连接口联通至副胎内的密闭腔体;第二连接口和所述主胎内的腔体联通;所述排气管一端和第三连接口密闭联通,另一端通过轮辋上的通孔伸出轮辋和外界联通,排气管和轮辋上的通孔密闭相连;
所述薄膜发电机粘贴在主胎的内壁上、和所述电磁空气阀电气相连,用于产生电能给所述电磁空气阀供电;
所述电磁空气阀用于接收外部指令,使得第一至第三连接口均不联通、或使得第一连接口和第二连接口联通、或使得第一连接口和第三连接口联通。
所述车轮主胎、副胎均采用强度高、韧性好的橡胶材料,并通过橡胶专用胶连接。在连接后进行气密性测试以确保所述副胎内部空腔气密性良好。
所述薄膜能够通过轮胎变形产生电能,所述薄膜发电机在轮胎工作过程中可以产生电动势。所述电动势可以直接给所述电磁空气阀供电。
如图2所示,所述电磁空气阀为三位三通阀,其内部有对称放置的电磁铁,所述对称的电磁铁共同连接控制一个阀芯,所述电磁空气阀共有A、B、C三个孔:所述A孔和副胎内腔体联通,所述B孔通过排气管外界大气联通;所述C孔直接与主胎内腔体联通。
所述电磁空气阀共有I、II、III三个挡位可调。
I挡为副胎充气挡,当靠近所述孔B侧的线圈通电,电磁力吸引阀柱带动阀芯向所述孔B方向移动,这时所述孔B关闭,所述孔A和孔C相通,即所述主胎与副胎的气室相通,如图2所示。由于主胎气压大于副胎,主胎中空气一部分转移到了副胎中,副胎充气膨胀。
II挡为副胎保气挡,当所述电磁空气阀两端线圈均不通电时,阀芯在阀柱两端弹簧力的平衡下位于阀腔内的中心位置,所述孔A关闭,孔B与孔C相通,如图3所示,此时所述副胎的气室封闭,副胎保压。
III挡为副胎放气挡,当给所述孔C侧的线圈通电,所述阀芯移动使孔C关闭,所述孔A与孔B相通,即所述副胎与大气相连,如图4所示,副胎放气收缩,使所述防滑钉低于主胎胎面。
给副胎内部充气后副胎膨胀,膨胀到一定程度后,防滑钉将与路面直接接触,如图5(a)所示;当副胎内胎压不足时,副胎收缩,防滑钉缩入环形凹槽内、不会与路面直接接触,如图5(b)所示。
基于以上,本发明还公开了一种可自动伸缩防滑钉的智能轮胎的控制方法,包含以下步骤:
如果需要防滑钉工作,控制电磁空气阀的第一连接口和第二连接口联通,使得主胎内的腔体和副胎内的腔体联通,待主胎、副胎的气压一致时,副胎充气后膨胀,副胎外壁上的防滑钉伸出环形凹槽进行防滑,此时,控制电磁空气阀使其第一至第三连接口均不联通;
如果需要使得防滑钉停止工作,控制电磁空气阀使其第一连接口和第三连接口联通,此时副胎内腔体和外界大气联通,副胎放气后收缩,副胎外壁上的防滑钉缩入环形凹槽内,停止工作。
本发明在具体应用时,可以将电磁空气阀通过导线与汽车ECU控制单元相连,并在车辆控制面板设置控制按钮,通过按钮进行挡位自动切换。
本技术领域技术人员可以理解的是,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种可自动伸缩防滑钉的智能轮胎,其特征在于,包括轮辋、主胎、副胎、电磁空气阀、薄膜发电机和排气管;
所述主胎、副胎均采用橡胶制成,其中,主胎设置在在轮辋上、和轮辋之间形成密闭腔体,且主胎外壁中心设有环形凹槽,使得主胎和轮辋的横截面呈“凹”字形;副胎设置在环形凹槽内、和环形凹槽的底壁密闭固连,形成密闭腔体;
所述副胎的外壁上周向均匀设有若干防滑钉,且副胎未充气时其外壁上的防滑钉位于环形凹槽内、不和路面接触,副胎充气后其外壁上的防滑钉从环形凹槽内伸出,和路面接触以防止轮胎滑动;
所述环形凹槽的底壁上设有通孔;所述轮辋上设有供所述排气管伸出的通孔;
所述电磁空气阀采用三位三通阀,设置在所述环形凹槽底壁的通孔处,包含第一至第三连接口,其中,第一连接口和所述环形凹槽底壁上的通孔密闭相连,使得第一连接口联通至副胎内的密闭腔体;第二连接口和所述主胎内的腔体联通;所述排气管一端和第三连接口密闭联通,另一端通过轮辋上的通孔伸出轮辋和外界联通,排气管和轮辋上的通孔密闭相连;
所述薄膜发电机粘贴在主胎的内壁上、和所述电磁空气阀电气相连,用于产生电能给所述电磁空气阀供电;
所述电磁空气阀用于接收外部指令,使得第一至第三连接口均不联通、或使得第一连接口和第二连接口联通、或使得第一连接口和第三连接口联通。
2.基于权利要求1所述的可自动伸缩防滑钉的智能轮胎的控制方法,其特征在于,包含以下步骤:
如果需要防滑钉工作,控制电磁空气阀的第一连接口和第二连接口联通,使得主胎内的腔体和副胎内的腔体联通,待主胎、副胎的气压一致时,副胎充气后膨胀,副胎外壁上的防滑钉伸出环形凹槽进行防滑,此时,控制电磁空气阀使其第一至第三连接口均不联通;
如果需要使得防滑钉停止工作,控制电磁空气阀使其第一连接口和第三连接口联通,此时副胎内腔体和外界大气联通,副胎放气后收缩,副胎外壁上的防滑钉缩入环形凹槽内,停止工作。
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