CN113715560A - 一种高性能轮胎及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于轮胎技术领域，具体的说是一种高性能轮胎及其制备工艺，包括轮毂；所述轮毂的外侧表面上固定装有外胎；所述外胎与轮毂的外侧表面之间形成胎内空间；所述外胎朝向轮毂的侧面上通过胶接的方式固定安装有防扎层；所述防扎层内开设有空腔；所述空腔内填充有非牛顿液体；所述防扎层由弹性橡胶材料制成；本发明结构简单，使用方便，车轮的防切割性能和防钉扎性能好，能够有效的降低车轮的受损程度，降低车轮出现爆胎的可能性，避免引发交通事故。

Description

一种高性能轮胎及其制备工艺

技术领域

本发明属于轮胎技术领域，具体的说是一种高性能轮胎及其制备工艺。

背景技术

胎是汽车上最重要的组成部件之一，它的作用主要有：支持车辆的全部重量，承受汽车的负荷；传送牵引和制动的扭力，保证车轮与路面的附着力；减轻和吸收汽车在行驶时的震动和冲击力，防止汽车零部件受到剧烈震动和早期损坏，适应车辆的高速性能并降低行驶时的噪音，保证行驶的安全性、操纵稳定性、舒适性和节能经济性。轮胎的安全性直接关系到汽车的安全，目前市面上的车轮爆胎事故大多都是轮胎受到切割、钉扎破裂导致爆胎，因此轮胎的抗切割、抗扎性能是轮胎十分重要的一个指标。同时，现有的汽车基本都使用斜交子午轮胎，其由钢丝帘线制成轮胎骨架，但是无论钢丝帘线如何排列，钢丝帘线之间必然存在间隙，因此，当尖锐物扎刺时，钢丝帘线不能起到组织作用，从而使内胎被扎破，很可能导致爆胎。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决现有的轮胎的抗切割、防扎性能一般的问题，本发明提出一种高性能轮胎及其制备工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述一种高性能轮胎，包括轮毂；所述轮毂的外侧表面上固定装有外胎；所述外胎与轮毂的外侧表面之间形成胎内空间；所述外胎朝向轮毂的侧面上通过胶接的方式固定安装有防扎层；所述防扎层内开设有空腔；所述空腔内填充有非牛顿液体；所述防扎层由弹性橡胶材料制成；

工作时，由于防扎层内的空腔中填充有非牛顿液体，因此，防扎层对于突如其来的冲击具有良好的抵抗、阻止效果，如车辆行驶过程中扎到车轮上的钉子在接触到防扎层的时候，钉子相对于防扎层内的非牛顿液体具有极大的冲击力，从而引发非牛顿液体的增稠、固化，对钉子产生巨大的抵抗能力，能够有效的阻止车轮扎到钉子时，钉子扎入到车轮内的过程，避免车辆行驶过程中，钉子完全扎入到车轮中，影响到车轮的正常使用，从而有效的保护车轮，提高车轮的防扎性能，降低在车辆行驶过程中，车轮被钉子扎穿，造成爆胎的可能性，提高车轮的安全性，同时，由于非牛顿液体的特性，在未受到剧烈的冲击之前，非牛顿液体整体处于柔软状态，能够容易的改变形状，从而避免传统的在车轮内添加钢板提高车轮防扎性能，导致车轮的性能发生变化，影响到车辆行驶过程中的舒适性、操控灵活性。

优选的，所述防扎层共有多个，且防扎层在外胎上首尾相连分布；所述外胎上的防扎层之间相互独立，内部填充的非牛顿液体不会相互交换；

工作时，由于非牛顿液体存在受到冲击会增稠甚至固化的特定，因此，将防扎层分解成为多个，避免轮胎内的防扎层呈一个整体，使防扎层内的空腔中的非牛顿液体相互接触，呈现为一个整体，导致车辆在行驶过程中，车轮高速转动时，引起整体的防扎层内的非牛顿液体出现增稠、固化，导致车轮的弹性下降，使车辆行驶时的振动、冲击增大，严重影响到车内人员的驾乘体验感。

优选的，所述外胎朝向轮毂的侧面上固安装有金属网层；所述金属网层位于防扎层与外胎之间的位置；所述金属网层由不锈钢金属丝经过编织制成；

工作时，在防扎层与外胎之间安装金属网层，通过金属网层的作用，能够在一定程度上增加外胎的强度，降低外胎受到损伤之后，在胎内空间内的压力作用下发生爆胎的可能性，提升轮胎的安全性，同时，通过位于外胎和防扎层之间的金属网层能够对轮胎提供更多的保护，降低轮胎的受到路面上的杂物产生的切割作用时，轮胎受到的伤害，提升轮胎的使用寿命，同时，通过金属网层能够有效的提高防扎层和外胎之间的结合强度，降低在轮胎长期使用过程中，防扎层与外胎之间发生分离的可能性，维持轮胎结构的完整性。

优选的，所述防扎层远离外胎的侧面上通过胶接的方式固定安装有弹性板层；所述弹性板层由多个组件单元相互铰接得到，且弹性板层整体呈圆环形状；所述弹性板层朝向轮毂的侧面上固定安装有弹簧，且弹簧的另一端固连在轮毂的表面上；所述弹簧与弹性板层的连接处均位于组件单元上；

工作时，在车辆行驶的过程中，车轮接触地面的区域不断受到挤压并发生变形，且在车轮发生变形的区域对应的防扎层同样发生变形，同时，接触并紧贴在防扎层上的弹性板层能够在弹簧的作用下抑制防扎层的变形，避免极端情况下，防扎层内的空腔中填充的非牛顿流体发生聚集，导致防扎层内的空腔的边缘位置的非牛顿液体的体积较少，不能在发生钉子扎到车轮时产生足够的阻力，导致车轮的防扎性能下降，同时，安装的弹性板层在弹簧的作用下对防扎层具有一定的挤压作用力，因此，当车轮不幸被钉子扎中后，防扎层中的非牛顿液体在弹性板层和弹簧的作用下，渗入到裂口中，对钉子扎入的裂口进行封堵，杜绝或延缓胎内空间中的压力气体的流失，保证车轮能够在受损后的短时间内仍旧可以正常使用，保证车辆行驶的稳定性，防止车轮内气体迅速流失，引起车轮发生爆胎、以及车轮失压后影响到车辆驾驶员的操控，导致出现交通事故，同时，车轮使用过程中，通过弹簧连接的弹性板层通过相互铰接的组件单元能够轻松发生变形，能够适应车轮在行驶过程中发生的变形，降低对车轮性能的影响，导致车辆的驾乘体验变差。

优选的，所述外胎上的任意两个相邻的防扎层之间的缝隙均正对组件单元的中间位置；

工作时，由于防扎层共有多个，并首尾相连，因此，相邻的防扎层之间的连接处为防扎层整体的薄弱点，通过防扎层与组件单元之间的错位安装，使防扎层之间的缝隙正对组件单元的中间位置，能够使车轮在行驶过程中不幸被钉子扎中，且钉子恰好位于防扎层之间的缝隙处时，仍能够通过弹性板层的作用，使扎入到轮胎内的钉子的方向发生偏转，从而使钉子扎入到防扎层中被阻挡或钉子的方向发生偏转后紧贴到防扎层表面，从而有效的降低扎入到胎内空间中的钉子的长度，避免钉子进入轮胎内的长度过大，对轮胎的损伤过大，甚至对轮毂产生损伤，导致轮胎整体报废，同时，通过多次实验后，能够确定弹性板层的厚度，保证能够完成对扎入轮胎的钉子的偏转，并且弹性板层的厚度较小，重量不会过大，从而保证车轮的整体重量不会因为添加防扎、防割效果而超重，导致车轮安装到车辆上之后增大车辆的耗油，以及影响到车辆的操控性。

一种高性能轮胎制备工艺，所述制备工艺适用于上述所述的一种高性能轮胎；所述制备工艺包括以下步骤：

S1：使用橡胶原料制备得到外胎和防扎层；使用金属材料制备得到轮毂、组件单元和金属网层；

S2：在S1步骤的基础上，将非牛顿液体注入到防扎层中，并将防扎层首尾相连，形成环形；将组件单元进行组装，得到完成的弹性板层；

S3：在S2步骤的基础上，使用胶水将金属网层固定安装到外胎朝向轮毂的侧面上，在金属网层固定完成后，将防扎层固定安装到外胎朝向轮毂的侧面上，使金属网层位于防扎层与外胎之间；同时，将弹性板层通过弹簧固连到轮毂上，且弹簧固连到弹性板层和轮毂上的方式包括但不限于焊接固定、螺栓固定、金属胶水固定；

S4：在S3步骤的基础上，将防扎层朝向轮毂的侧面上涂覆一层胶水，将外胎安装到轮毂上，并在安装完毕后，使用工具对外胎进行挤压、限位，使防扎层与弹性板层相互连接；

S5：在S4步骤的基础上，将对外胎进行挤压、限位的工具取下，之后，向外胎与轮毂之间的胎内空间中充气，得到成品的高性能轮胎。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述一种高性能轮胎及其制备工艺，通过设置防扎层和空腔，并在空腔中填充非牛顿液体，从而通过非牛顿液体的特性，在车辆行驶过程中，车轮受到异物的切割、钉扎时，异物在接触到防扎层内的非牛顿液体之后，对非牛顿液体产生冲击，导致非牛顿液体增稠、固化，从而有效的抵抗异物对车轮的损伤，降低车轮受到的破坏，提升车轮的安全性，避免车轮受损后发生爆胎，引发交通事故。

2.本发明所述一种高性能轮胎及其制备工艺，通过设置弹性板层、弹簧，在车轮转动的过程中，通过弹簧、弹性板层对于防扎层进行接触与挤压，在一定程度上限制防扎层的变形，保证防扎层内部的非牛顿液体分布均匀，从而在车轮受到切割与钉扎时产生足够的抵抗，降低车轮的受损程度，同时，通过弹性板层的作用，能够对恰好从防扎层之间的缝隙内扎入的异物进行阻挡，减少车轮受到的损伤，避免车轮出现爆胎，导致出现交通事故。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的轮胎的结构示意图；

图2是图1中A处局部放大图；

图3是本发明的高性能轮胎的制备工艺的工艺流程图；

图中：轮毂1、外胎2、金属网层3、防扎层4、空腔41、弹性板层5、组件单元51、弹簧6。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图3所示，本发明所述一种高性能轮胎，包括轮毂1；所述轮毂1的外侧表面上固定装有外胎2；所述外胎2与轮毂1的外侧表面之间形成胎内空间；所述外胎2朝向轮毂1的侧面上通过胶接的方式固定安装有防扎层4；所述防扎层4内开设有空腔41；所述空腔41内填充有非牛顿液体；所述防扎层4由弹性橡胶材料制成；

工作时，由于防扎层4内的空腔41中填充有非牛顿液体，因此，防扎层4对于突如其来的冲击具有良好的抵抗、阻止效果，如车辆行驶过程中扎到车轮上的钉子在接触到防扎层4的时候，钉子相对于防扎层4内的非牛顿液体具有极大的冲击力，从而引发非牛顿液体的增稠、固化，对钉子产生巨大的抵抗能力，能够有效的阻止车轮扎到钉子时，钉子扎入到车轮内的过程，避免车辆行驶过程中，钉子完全扎入到车轮中，影响到车轮的正常使用，从而有效的保护车轮，提高车轮的防扎性能，降低在车辆行驶过程中，车轮被钉子扎穿，造成爆胎的可能性，提高车轮的安全性，同时，由于非牛顿液体的特性，在未受到剧烈的冲击之前，非牛顿液体整体处于柔软状态，能够容易的改变形状，从而避免传统的在车轮内添加钢板提高车轮防扎性能，导致车轮的性能发生变化，影响到车辆行驶过程中的舒适性、操控灵活性。

作为本发明一种实施方式，所述防扎层4共有多个，且防扎层4在外胎2上首尾相连分布；所述外胎2上的防扎层4之间相互独立，内部填充的非牛顿液体不会相互交换；

工作时，由于非牛顿液体存在受到冲击会增稠甚至固化的特定，因此，将防扎层4分解成为多个，避免轮胎内的防扎层4呈一个整体，使防扎层4内的空腔41中的非牛顿液体相互接触，呈现为一个整体，导致车辆在行驶过程中，车轮高速转动时，引起整体的防扎层4内的非牛顿液体出现增稠、固化，导致车轮的弹性下降，使车辆行驶时的振动、冲击增大，严重影响到车内人员的驾乘体验感。

作为本发明一种实施方式，所述外胎2朝向轮毂1的侧面上固安装有金属网层3；所述金属网层3位于防扎层4与外胎2之间的位置；所述金属网层3由不锈钢金属丝经过编织制成；

工作时，在防扎层4与外胎2之间安装金属网层3，通过金属网层3的作用，能够在一定程度上增加外胎2的强度，降低外胎2受到损伤之后，在胎内空间内的压力作用下发生爆胎的可能性，提升轮胎的安全性，同时，通过位于外胎2和防扎层4之间的金属网层3能够对轮胎提供更多的保护，降低轮胎的受到路面上的杂物产生的切割作用时，轮胎受到的伤害，提升轮胎的使用寿命，同时，通过金属网层3能够有效的提高防扎层4和外胎2之间的结合强度，降低在轮胎长期使用过程中，防扎层4与外胎2之间发生分离的可能性，维持轮胎结构的完整性。

作为本发明一种实施方式，所述防扎层4远离外胎2的侧面上通过胶接的方式固定安装有弹性板层5；所述弹性板层5由多个组件单元51相互铰接得到，且弹性板层5整体呈圆环形状；所述弹性板层5朝向轮毂1的侧面上固定安装有弹簧6，且弹簧6的另一端固连在轮毂1的表面上；所述弹簧6与弹性板层5的连接处均位于组件单元51上；

工作时，在车辆行驶的过程中，车轮接触地面的区域不断受到挤压并发生变形，且在车轮发生变形的区域对应的防扎层4同样发生变形，同时，接触并紧贴在防扎层4上的弹性板层5能够在弹簧6的作用下抑制防扎层4的变形，避免极端情况下，防扎层4内的空腔41中填充的非牛顿流体发生聚集，导致防扎层4内的空腔41的边缘位置的非牛顿液体的体积较少，不能在发生钉子扎到车轮时产生足够的阻力，导致车轮的防扎性能下降，同时，安装的弹性板层5在弹簧6的作用下对防扎层4具有一定的挤压作用力，因此，当车轮不幸被钉子扎中后，防扎层4中的非牛顿液体在弹性板层5和弹簧6的作用下，渗入到裂口中，对钉子扎入的裂口进行封堵，杜绝或延缓胎内空间中的压力气体的流失，保证车轮能够在受损后的短时间内仍旧可以正常使用，保证车辆行驶的稳定性，防止车轮内气体迅速流失，引起车轮发生爆胎、以及车轮失压后影响到车辆驾驶员的操控，导致出现交通事故，同时，车轮使用过程中，通过弹簧6连接的弹性板层5通过相互铰接的组件单元51能够轻松发生变形，能够适应车轮在行驶过程中发生的变形，降低对车轮性能的影响，导致车辆的驾乘体验变差。

作为本发明一种实施方式，所述外胎2上的任意两个相邻的防扎层4之间的缝隙均正对组件单元51的中间位置；

工作时，由于防扎层4共有多个，并首尾相连，因此，相邻的防扎层4之间的连接处为防扎层4整体的薄弱点，通过防扎层4与组件单元51之间的错位安装，使防扎层4之间的缝隙正对组件单元51的中间位置，能够使车轮在行驶过程中不幸被钉子扎中，且钉子恰好位于防扎层4之间的缝隙处时，仍能够通过弹性板层5的作用，使扎入到轮胎内的钉子的方向发生偏转，从而使钉子扎入到防扎层4中被阻挡或钉子的方向发生偏转后紧贴到防扎层4表面，从而有效的降低扎入到胎内空间中的钉子的长度，避免钉子进入轮胎内的长度过大，对轮胎的损伤过大，甚至对轮毂1产生损伤，导致轮胎整体报废，同时，通过多次实验后，能够确定弹性板层5的厚度，保证能够完成对扎入轮胎的钉子的偏转，并且弹性板层5的厚度较小，重量不会过大，从而保证车轮的整体重量不会因为添加防扎、防割效果而超重，导致车轮安装到车辆上之后增大车辆的耗油，以及影响到车辆的操控性。

一种高性能轮胎制备工艺，所述制备工艺适用于上述所述的一种高性能轮胎；所述制备工艺包括以下步骤：

S1：使用橡胶原料制备得到外胎2和防扎层4；使用金属材料制备得到轮毂1、组件单元51和金属网层3；

S2：在S1步骤的基础上，将非牛顿液体注入到防扎层4中，并将防扎层4首尾相连，形成环形；将组件单元51进行组装，得到完成的弹性板层5；

S3：在S2步骤的基础上，使用胶水将金属网层3固定安装到外胎2朝向轮毂1的侧面上，在金属网层3固定完成后，将防扎层4固定安装到外胎2朝向轮毂1的侧面上，使金属网层3位于防扎层4与外胎2之间；同时，将弹性板层5通过弹簧6固连到轮毂1上，且弹簧6固连到弹性板层5和轮毂1上的方式包括但不限于焊接固定、螺栓固定、金属胶水固定；

S4：在S3步骤的基础上，将防扎层4朝向轮毂1的侧面上涂覆一层胶水，将外胎2安装到轮毂1上，并在安装完毕后，使用工具对外胎2进行挤压、限位，使防扎层4与弹性板层5相互连接；

S5：在S4步骤的基础上，将对外胎2进行挤压、限位的工具取下，之后，向外胎2与轮毂1之间的胎内空间中充气，得到成品的高性能轮胎。

具体工作流程如下：工作时，在车辆行驶过程中扎到车轮上的钉子在接触到防扎层4的时候，钉子相对于防扎层4内的非牛顿液体具有极大的冲击力，从而引发非牛顿液体的增稠、固化，对钉子产生巨大的抵抗能力；将防扎层4分解成为多个，避免轮胎内的防扎层4呈一个整体，使防扎层4内的空腔41中的非牛顿液体相互接触，呈现为一个整体；在防扎层4与外胎2之间安装金属网层3，通过金属网层3的作用，增加外胎2的强度，提高防扎层4和外胎2之间的结合强度；在车辆行驶的过程中，车轮接触地面的区域不断受到挤压并发生变形，且在车轮发生变形的区域对应的防扎层4同样发生变形，同时，接触并紧贴在防扎层4上的弹性板层5能够在弹簧6的作用下抑制防扎层4的变形，同时，安装的弹性板层5在弹簧6的作用下对防扎层4具有一定的挤压作用力，因此，当车轮不幸被钉子扎中后，防扎层4中的非牛顿液体在弹性板层5和弹簧6的作用下，渗入到裂口中，对钉子扎入的裂口进行封堵；由于防扎层4共有多个，并首尾相连，因此，相邻的防扎层4之间的连接处为防扎层4整体的薄弱点，通过防扎层4与组件单元51之间的错位安装，使防扎层4之间的缝隙正对组件单元51的中间位置，使车轮在行驶过程中不幸被钉子扎中，且钉子恰好位于防扎层4之间的缝隙处时，仍能够通过弹性板层5的作用，使扎入到轮胎内的钉子的方向发生偏转，从而使钉子扎入到防扎层4中被阻挡或钉子的方向发生偏转后紧贴到防扎层4表面。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种高性能轮胎，其特征在于：包括轮毂(1)；所述轮毂(1)的外侧表面上固定装有外胎(2)；所述外胎(2)与轮毂(1)的外侧表面之间形成胎内空间；所述外胎(2)朝向轮毂(1)的侧面上通过胶接的方式固定安装有防扎层(4)；所述防扎层(4)内开设有空腔(41)；所述空腔(41)内填充有非牛顿液体；所述防扎层(4)由弹性橡胶材料制成。

2.根据权利要求1所述一种高性能轮胎，其特征在于：所述防扎层(4)共有多个，且防扎层(4)在外胎(2)上首尾相连分布；所述外胎(2)上的防扎层(4)之间相互独立，内部填充的非牛顿液体不会相互交换。

3.根据权利要求1所述一种高性能轮胎，其特征在于：所述外胎(2)朝向轮毂(1)的侧面上固安装有金属网层(3)；所述金属网层(3)位于防扎层(4)与外胎(2)之间的位置；所述金属网层(3)由不锈钢金属丝经过编织制成。

4.根据权利要求1所述一种高性能轮胎，其特征在于：所述防扎层(4)远离外胎(2)的侧面上通过胶接的方式固定安装有弹性板层(5)；所述弹性板层(5)由多个组件单元(51)相互铰接得到，且弹性板层(5)整体呈圆环形状；所述弹性板层(5)朝向轮毂(1)的侧面上固定安装有弹簧(6)，且弹簧(6)的另一端固连在轮毂(1)的表面上；所述弹簧(6)与弹性板层(5)的连接处均位于组件单元(51)上。

5.根据权利要求4所述一种高性能轮胎，其特征在于：所述外胎(2)上的任意两个相邻的防扎层(4)之间的缝隙均正对组件单元(51)的中间位置。

6.一种高性能轮胎制备工艺，其特征在于：所述制备工艺适用于上述权利要求1-5所述的一种高性能轮胎；所述制备工艺包括以下步骤：

S1：使用橡胶原料制备得到外胎(2)和防扎层(4)；使用金属材料制备得到轮毂(1)、组件单元(51)和金属网层(3)；

S2：在S1步骤的基础上，将非牛顿液体注入到防扎层(4)中，并将防扎层(4)首尾相连，形成环形；将组件单元(51)进行组装，得到完成的弹性板层(5)；

S3：在S2步骤的基础上，使用胶水将金属网层固定安装到外胎朝向轮毂的侧面上，在金属网层固定完成后，将防扎层(4)固定安装到外胎(2)朝向轮毂(1)的侧面上，使金属网层位于防扎层与外胎之间；同时，将弹性板层(5)通过弹簧(6)固连到轮毂(1)上，且弹簧(6)固连到弹性板层(5)和轮毂(1)上的方式包括但不限于焊接固定、螺栓固定、金属胶水固定；

S4：在S3步骤的基础上，将防扎层(4)朝向轮毂(1)的侧面上涂覆一层胶水，将外胎(2)安装到轮毂(1)上，并在安装完毕后，使用工具对外胎(2)进行挤压、限位，使防扎层(4)与弹性板层(5)相互连接；

S5：在S4步骤的基础上，将对外胎(2)进行挤压、限位的工具取下，之后，向外胎(2)与轮毂(1)之间的胎内空间中充气，得到成品的高性能轮胎。

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