CN113147274A - 一种汽车强制动辅助车轮结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车强制动辅助车轮结构，包括轮辋和轮胎；其中轮辋包括主支撑区和副支撑区，轮胎卡接在主支撑区上，形成气密层，主支撑区上设有气泵，气泵用于调节气密层气压，副支撑区固连在主支撑区内侧。本发明通过调节胎压，进而控制轮胎形成定向延展形变，实现车辆行驶中动态调节轮胎宽度以及扁平比的功能，达到汽车强制动辅助的效果。此外本发明采用双层轮辋的结构设计，实现对轮胎的充放气功能，特别是针对填充氮气或其他特殊气体的轮胎，做到保障填充的气体性质恒定；并且利用双层轮辋的夹层作为储气腔室，再结合外形尺寸较小压电泵，从而合理有效利用现有空间，整体结构尺寸相比现有车轮无显著改变。

Description

一种汽车强制动辅助车轮结构

技术领域

本发明属于汽车领域，具体涉及一种汽车强制动辅助车轮结构。

背景技术

在汽车制动中，影响制动效果的一大重要因素便是轮胎的抓地力，而现有研究表明轮胎抓地力大小与轮胎在路面上的接触面积息息相关。通俗地说即轮胎越宽，则抓地力越强，也因此制动效果越好，故一些需求更好制动性能的车辆会选用宽轮胎；但是轮胎宽度的增加也会带来滚动阻力的增大，进而导致油耗增大的缺点。

除了宽度外，轮胎厚度对于轮胎性能的影响也很可观；胎壁较薄，则抓地力更好、操控性更强，但是轮胎噪音较大、舒适性也较差；反之胎壁较厚，则抓地力稍差、操控性不足，但是轮胎噪音较小、舒适性也更好。因现有轮胎宽度都为固定尺寸，故通常采用“扁平比”来描述轮胎厚度，扁平比越小，则胎壁越薄，扁平比越大，则胎壁越厚。

汽车强制动辅助系统是指在现有成熟的制动系统基础上，继续研究开发进而帮助汽车实现更好制动的一套辅助系统。现有强制动辅助系统的研究鲜有关注到轮胎宽度及扁平比的动态主动调控。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种汽车强制动辅助车轮结构，用于解决行驶中的轮胎宽度及扁平比的主动调控问题，实现汽车强制动辅助功能。

本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种汽车强制动辅助车轮结构，包括轮辋和轮胎；其中轮辋包括主支撑区和副支撑区，轮胎卡接在主支撑区上，与主支撑区外层形成气密层，主支撑区上设有气泵，气泵用于调节气密层气压，副支撑区固连在主支撑区内侧。

进一步地，所述副支撑区宽度小于主支撑区，且表面均布有多个散热孔。

进一步地，所述副支撑区为圆台结构或圆柱结构，如果是圆台结构则圆台直径由车辆外侧向内侧递增。

进一步地，所述主支撑区为圆台结构，且圆台结构底面位于车辆外侧。

进一步地，所述主支撑区为双层结构，内外层之间构成储气夹层，所述气泵连通储气夹层与气密层。

进一步地，所述气泵抽气方向为由储气夹层至气密层，储气夹层与气密层之间还设有气密阀门。

进一步地，所述气泵为多个，多个气泵分为两组，一组气泵的抽气方向为由储气夹层至气密层，另一组气泵的抽气方向为气密层至储气夹层。

进一步地，所述气泵为压电泵。

进一步地，所述轮胎截面由车辆外侧至内侧依次首尾连接的带束层、外侧高韧性层、常规胎面层和内侧高韧性层。

进一步地，所述外侧高韧性层表面设有胎纹。

本发明的有益效果为：

(1)本发明汽车强制动辅助车轮结构，通过调节气密层中的气压，改变胎压，进而控制轮胎形成定向延展形变，实现车辆行驶中动态调节轮胎宽度以及扁平比的功能，达到汽车强制动辅助的效果。

(2)本发明采用双层轮辋的结构设计，实现对轮胎的充放气功能，特别是针对填充氮气或其他特殊气体的轮胎，做到保障填充的气体性质恒定；并且利用双层轮辋的夹层作为储气腔室，再结合外形尺寸较小压电泵，从而合理有效利用现有空间，整体结构尺寸相比现有车轮无显著改变。

(3)本发明利用副支撑区，实现对轮胎延展变形后多出部分的支撑，并在副支撑区表面设置散热孔，降低对散热效果的影响。

附图说明

图1为本发明车轮低胎压时的剖视图；

图2为本发明车轮高胎压时的结构图；

图3为本发明轮辋结构图；

图4为本发明高胎压时轮胎剖面状态示意图；

图5为本发明低胎压时轮胎剖面状态示意图。

附图标记：

1-轮辋； 11-主支撑区； 12-副支撑区； 13-散热孔；

14-气泵； 15-储气夹层； 2-轮胎； 21-带束层；

22-外侧高韧性层； 23-常规胎面层； 24-内侧高韧性层； 25-气密层。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所示实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相通或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示的汽车强制动辅助车轮结构，包括轮辋1和轮胎2；其中轮胎2外形能够随着内部胎压的变化而改变。图1所示的为低胎压状态下的轮胎2外形，图2所示的为高胎压状态下的轮胎2外形；当胎压由高降低时，轮胎2与地面接触的胎面部分按图示F1方向由车辆外侧向内侧延伸，同时轮胎2胎面高度沿图示F2方向向车轮圆心处降低，即轮胎2的宽度增大、扁平比减小。由此本发明通过调节轮胎宽度以及扁平比，实现在车辆行驶过程中主动控制轮胎制动性能，从而达到轮胎强制动辅助的效果，

如图3所示的本发明轮辋1结构，包括主支撑区11和副支撑区12，其中主支撑区11承担类似于普通轮辋卡接轮胎2并与轮胎2内层形成气密层的功能，副支撑区12承担本发明轮胎2低胎压时，轮胎宽度增加部分支撑的功能。

如图3所示，所述主支撑区11为直径由外侧向内侧递减的圆台结构，即圆台结构的底面位于轮辋所在车辆的外侧、圆台结构的顶面位于轮辋所在车辆的内侧；所述副支撑区12固连在主支撑区11的内侧，且副支撑区12的直径大于主支撑区11内侧直径，以满足轮胎2能够在轮辋1上牢固卡接的要求；副支撑区12与主支撑区11之间设有平滑过渡区，从而防止轮胎侧壁在过渡区磨损破裂；副支撑区12的宽度小于主支撑区11；副支撑区12的结构可以是圆柱结构，也可以是圆台结构，当采用圆台结构时，副支撑区12的直径由车辆外侧向车辆内侧递增，即图3所示的结构，副支撑区12采用圆台结构能够提升与轮胎延展加宽部分的贴合性。副支撑区12的表面还均布有多个散热孔13，从而便于空气流通，解决当胎压降低、轮胎2向内侧延展后，汽车制动盘的风冷散热被阻碍的问题，同时也实现了一定的轻量化功能。上述圆台形的轮辋结构，用以控制轮胎的受压变形方向，保证轮胎由外侧向内侧延展变形。

如图4和图5所示的轮胎2截面结构，包括四个部分，由车辆外侧至内侧分别为带束层21、外侧高韧性层22、常规胎面层23和内侧高韧性层24，上述四部分首尾依次相接；其中带束层21和内侧高韧性层24的边缘分别卡接在主支撑区11两侧；带束层21整体表现为刚性，起到轮胎2整体外形结构的塑形支撑作用；常规胎面层23与现有普通轮胎胎面类似，表面带有胎纹，负责与地面的直接接触；外侧高韧性层22和内侧高韧性层24均采用高韧性橡胶材料制成，负责胎压变化时的变形功能，其中外侧高韧性层22在低胎压时还需起到与地面的直接摩擦作用，故其表面还设有与常规胎面层23类似的胎纹。

如图4和图5所示的轮辋1截面结构，主支撑区11为双层结构，双层结构的外层与内层之间构成密闭的储气夹层15，双层结构的外层与轮胎2之间构成用于给轮胎2充气的气密层25，双层结构的外层上还设有气泵14，气泵14负责连通储气夹层15与气密层25。

因通常追求高性能的汽车轮胎内填充的是氮气，故本发明采用双层轮辋结构的储气夹层15以及与之配合的气泵14，实现对气密层25的充放气功能，即实现随时且任意调控轮胎2气压的需求。

本实施例中，气泵14采用压电泵。压电泵是一种利用压电元件作为动力源的微型流体输送装置，除能够实现将一个腔室内的气体抽送至另一个腔室的功能外，还具有体积小、控制逻辑简单的优势；因此非常适用于本发明的双层轮辋结构。具体的气泵14设置可以包括如下两种方案：

方案一：所设置的气泵14抽气方向为由储气夹层15至气密层25，并且储气夹层15与气密层25之间还设置有气密阀门；车辆正常行驶时，轮胎处于高胎压状态，此状态下气密层25内为高气压，储气夹层15内为低气压或真空，当车辆急刹车需要较大制动力时，气密阀门开启，气密层25内的氮气由压差驱动迅速充入储气夹层15，进而轮胎胎压降低、宽度增大、扁平比减小；反之当轮胎需要由低胎压状态转变为高胎压状态时，所述气密阀门保持密闭，气泵14通电工作，将储气夹层15内的氮气重新充入气密层25内。为提高充放气效率，上述气泵14和气密阀门可均匀地设置多个。

方案二：所设置的气泵14为多个，其中至少包括一个气泵14抽气方向与其他气泵14方向相反，即抽气方向既有由储气夹层15至气密层25，也有由气密层25至储气夹层15；车辆正常行驶时，轮胎处于高胎压状态，此状态下气密层25内为高气压，储气夹层15内为低气压或正常大气压，当车辆急刹车需要较大制动力时，抽气方向为由气密层25至储气夹层15这一部分的气泵14通电工作，将气密层25内的氮气抽入储气夹层15，气密层25内转为低气压、储气夹层15内转为高气压，进而轮胎胎压降低、宽度增大、扁平比减小；反之当轮胎需要由低胎压状态转变为高胎压状态时，另一部分气泵14通电工作，将储气夹层15内的一部分氮气重新抽入气密层25。

在现有压电泵工作效率的制约下，上述方案一与方案二相比，方案一气密层25放气速度更快，因此对于车辆急刹车，轮胎能够做出更迅速的变形响应，但是反过来重新为气密层25内充气的速率则相对较慢，并且车辆正常行驶的状态下，储气夹层15内的气压相比方案二中的更低甚至是真空，因此储气夹层15与气密层25之间压差较大，对于结构强度以及气密性都有更高的要求、制造难度较大。相比而言，方案二则在充放气速率、结构强度和气密性要求上较为均衡。此外，本发明车轮结构在实际应用时，可以配合胎压监测设备，实现轮胎形态的精准调控。

对于上述方案，也可以在车轮其他部位或车架上设置外置的储气罐，用于替代储气夹层15，实现对气密层25的充放气功能，或者如果不考虑对轮胎填充例如氮气这类特殊气体，也可以通过气泵14将气密层25内的气体直接排入空气中，或者反过来将外界空气充入气密层25内。

在本发明的描述中，所述的“高气压”、“低气压”、“高胎压”、“低胎压”都是相比较而言，并非是限定于某一特定数值或数值范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变形均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车强制动辅助车轮结构，其特征在于：包括轮辋(1)和轮胎(2)；其中轮辋(1)包括主支撑区(11)和副支撑区(12)，轮胎(2)卡接在主支撑区(11)上，与主支撑区(11)外层形成气密层(25)，主支撑区(11)上设有气泵(14)，气泵(14)用于调节气密层(25)气压，副支撑区(12)固连在主支撑区(11)内侧。

2.根据权利要求1所述的汽车强制动辅助车轮结构，其特征在于：所述副支撑区(12)宽度小于主支撑区(11)，且表面均布有多个散热孔(13)。

3.根据权利要求1所述的汽车强制动辅助车轮结构，其特征在于：所述副支撑区(12)为圆台结构或圆柱结构，如果是圆台结构则圆台直径由车辆外侧向内侧递增。

4.根据权利要求1所述的汽车强制动辅助车轮结构，其特征在于：所述主支撑区(11)为圆台结构，且圆台结构底面位于车辆外侧。

5.根据权利要求1所述的汽车强制动辅助车轮结构，其特征在于：所述主支撑区(11)为双层结构，内外层之间构成储气夹层(15)，所述气泵(14)连通储气夹层(15)与气密层(25)。

6.根据权利要求5所述的汽车强制动辅助车轮结构，其特征在于：所述气泵(14)抽气方向为由储气夹层(15)至气密层(25)，储气夹层(15)与气密层(25)之间还设有气密阀门。

7.根据权利要求5所述的汽车强制动辅助车轮结构，其特征在于：所述气泵(14)为多个，多个气泵(14)分为两组，一组气泵(14)的抽气方向为由储气夹层(15)至气密层(25)，另一组气泵(14)的抽气方向为气密层(25)至储气夹层(15)。

8.根据权利要求6或7所述的汽车强制动辅助车轮结构，其特征在于：所述气泵(14)为压电泵。

9.根据权利要求1所述的汽车强制动辅助车轮结构，其特征在于：所述轮胎(2)截面由车辆外侧至内侧依次首尾连接的带束层(21)、外侧高韧性层(22)、常规胎面层(23)和内侧高韧性层(24)。

10.根据权利要求9所述的汽车强制动辅助车轮结构，其特征在于：所述外侧高韧性层(22)表面设有胎纹。

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