[发明专利]一种气压自适应负泊松比结构防爆轮胎及其设计方法

说明书

本发明公开一种气压自适应负泊松比结构防爆轮胎及其设计方法，轮胎外胎和轮辋之间具有密封作用，外胎和内胎之间存在气压空间，由于内外胎之间气压的作用，内胎与负泊松比结构支撑体贴合在一起并且使负泊松比结构支撑体处于压缩状态。当气压足够时负泊松比结构支撑体处于压缩状态，内胎和外胎之间无接触，轮胎依靠气压行驶；当轮胎爆胎时内外胎之间的气压降低，负泊松比结构支撑体由于外面压力作用减少而快速扩大，起支撑作用防止汽车轮胎爆胎而失控，使汽车在爆胎时继续安全行驶。本发明使汽车在爆胎时气压自适应负泊松比结构支撑体自动延伸，避免汽车由于爆胎产生的汽车交通事故，显著提升汽车的安全性，并提高防爆轮胎寿命和减低汽车油耗水平。

技术领域

本发明属于防爆轮胎设计技术领域，具体涉及一种气压自适应负泊松比结构防爆轮胎及其设计方法。

背景技术

汽车在行驶过程中特别是在高速行驶过程中，如果汽车发生爆胎将对汽车的安全产生非常严重的影响，容易出现车毁人亡的事故，因此工程师一直在探索合适的解决办法，目前主要采用胎压监测和防爆轮胎的设计来减少爆胎对汽车安全产生的影响。胎压监测能很好的观察汽车胎压的变化和起到预防作用，但是当汽车在高速行驶由于橡胶老化或碰到尖锐物产生突然爆胎时，竟然胎压监测系统能及时产生警示，但是此时汽车已失去控制，很难有效的减少事故。防爆轮胎能很好的减少汽车爆胎，一般采用实心轮胎和内置支撑体轮胎等两种不同的方式，采用实心轮胎能从根本上消除汽车爆胎的产生，但是质量过重、不易散热和导致汽车油耗过高等原因导致其很难推广应用。内置支撑体轮胎能有效的减少爆胎的影响，但是传统内置支撑体轮胎在汽车正常的行驶过程中一直发挥作用，为保证内置支撑体的耐久性使其在汽车爆胎时能及时发挥作用，一般内置支撑体都存在着质量过重、内置支撑体和轮胎外胎产生较多热量的问题，使防爆轮胎的重量较重和成本较高，从而影响了传统内置支撑体防爆轮胎的推广应用。

负泊松比结构在受到拉伸时在垂直于外力的方向上产生膨胀，而在受到压缩时在垂直于外力方向上产生收缩，由于这种特殊的力学特性，使其具有超轻质结构和局部刚度增强特性，其工业制造中具有广泛的应用前景。专利“201110401962.4”提出了一种基于负泊松比结构的超轻非充气轮胎，该方法将负泊松比结构应用于非充气轮胎设计，大大的减少了非充气轮胎的重量。但是该方法中负泊松比结构支撑体在汽车的正常行驶过程中一直起支撑作用，其耐久性很难满足汽车的使用要求，在发生汽车爆胎时负泊松比结构支撑体可能已失去支撑功能，如果要提高其耐久性，势必要增加负泊松比结构支撑体的重量，且负泊松比结构支撑体在汽车正常行驶过程中将会产生大量的热量，从而影响其推广应用。因此设计一种质量轻、在汽车正常行驶过程中不参与支撑作用但是在汽车爆胎时能及时发挥作用和提醒驾驶员的防爆轮胎显得尤为重要。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决了现有技术中传统防爆轮胎内置支撑体由于在汽车正常行驶过程中一直参与支撑作用导致支撑体质量过重从而使汽车产生整车操纵稳定性差及油耗大的问题，提出了一种气压自适应负泊松比结构防爆轮胎及其设计方法，可广泛应用于不同用途汽车的防爆轮胎设计中。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种气压自适应负泊松比结构防爆轮胎，包括负泊松比结构支撑体、轮辋、垫带、内胎和外胎，所述内胎和外胎的底部与轮辋封闭固连；在所述内胎与轮辋之间设有垫带，所述内胎和垫带固连形成具有密封空间的腔体，所述负泊松比结构支撑体位于内胎和垫带之间的腔体中；外胎和内胎之间存在气压腔体，内胎与负泊松比结构支撑体贴合在一起，负泊松比结构支撑体处于压缩状态。

进一步的，工作原理为：当外胎和内胎之间的气压足够时，负泊松比结构支撑体处于压缩状态，内胎和外胎之间无接触，轮胎依靠气压正常行驶；当轮胎爆胎时，内胎和外胎之间的气压迅速降低，负泊松比结构支撑体由于外面压力作用减少从而快速扩大，负泊松比结构支撑体起支撑作用从而防止汽车轮胎爆胎而失控。

进一步的，外胎和轮辋的连接外侧设有挡圈，所述挡圈起固定支持作用。