[00042206]一种不会爆胎的开式结构轮胎

　　本发明与已经授予中国专利的专利号为ZL200920274370.9的专利共同构成一个完整的保护整体。 　　轮胎是重要的交通配件之一，对于目前传统橡胶充气轮胎本身来说，因其动态性能好、使用中生热低、弹性优良、乘坐舒适等特性在其不断改进的一百多年来在轮式车辆上得到了广泛的应用，但它的缺陷却一直得不到很好的解决。首先是橡胶轮胎的耐磨性低，特别是国际上所谓的绿色轮胎，是低滚动阻力轮胎，而滚动阻力的降低，是以牺牲部分耐磨性为代价的；其次是橡胶轮胎所加的补强剂炭黑所致的“黑色”污染、重金属污染及芳烃油所致的致癌污染；其三是生产过程中工艺工序复杂，且有三废排放，加之近年橡胶原料的持续上涨，成本增大。除此之外，尤为重要的一点是，充气轮胎在诞生后的一百多年来，在给人类带来高效与便捷的同时，其爆胎的发生所造成的人身及财产的损害也随着车辆的保有量及使用量的增长而同步增长。美国汽车工程师协会统计，美国每年约有26万起交通事故，其中75%是由于汽车爆胎引起的。据中国公安部统计数据显示，十多年来，中国交通事故死亡人数一直位居全球首位，国内高速公路70%的意外交通事故是由爆胎引起，而时速在140km高速行驶的情况下，发生爆胎事故死亡率接近90%，而时速在160km以上，发生爆胎的死亡率是100%。鉴于此，国内外的研究者们就充气轮胎的防爆问题进行了大量的卓有成效的工作，但总的来说，不论胎体材料如何改进，或使用的高分子轮胎内涂层材料如何防扎防漏，包括胎压胎温监测、甚至BMBS（爆胎监测与制动系统）的成功研发应用，但是从本质上来说，轮胎充气这一根本性的前提没有得到逆转。只要是充气轮胎，其胎体就存在老化、鼓包、开裂等安全隐患，同时其内部数倍甚至数十倍于标准大气压强的强大压力，在极限情况下，都不可避免的存在着漏气甚至爆胎的可能。 　　对照而言，聚氨酯轮胎具有高强度、高抗撕裂、高稳定性和抗疲劳强度、抗切口增长及耐刺扎性，不需添加污染性助剂和补强剂，环保性好，其聚氨酯胎面的耐磨性大大增强（阿克隆磨耗实验证实聚氨酯的耐磨性是橡胶的5~10倍），使用寿命长，同时聚氨酯轮胎其硬度及弹性等动力学指标由配方可调，且调节范围大，工艺工序简单，成本相对低廉，其弹性模量可比普通橡胶高，同时具有抗压扁系数低，负载能力高等特点。经过科学设计聚氨酯轮胎的支撑及缓冲结构，可大幅减轻聚氨酯轮胎的结构质量，有利于减轻汽车的轮下负荷，提高操控性。并且，浇注型聚氨酯的粘度低，流动性好，因而用其制作轮胎的加工工艺要简单得多，可用其生产免充气不爆胎聚氨酯轮胎。目前，生产的免充气不爆胎聚氨酯轮胎主要为实心轮胎，例如中国200610033348.6号发明专利公布了一种聚氨酯实心轮胎及其制造方法，它是由金属轮辋和直接粘合在金属轮辋上的聚氨酯实心胎体所组成。但存在如下不足：聚氨酯实心轮胎使用中内生热大，质量重，滚动阻力大，油耗多，动态力学性能欠佳，原料使用多，制造成本高，因此只能适合于矿山、港口、工厂、仓库等速度慢负荷高的工业车辆使用，不能用于高速汽车轮胎。 　　为克服现有车辆轮胎技术的不足，本发明提供了一种新的轮胎选择，通过对现有充气轮胎的承载和缓冲结构的改变和合理的聚氨酯配方，达成保留现有充气轮胎的优点，克服现有充气轮胎缺陷的目的，同时大幅改善和提高轮胎性能，大幅提高轮胎使用寿命和应对复杂路面的能力，同时大幅简化轮胎的生产工艺及降低轮胎的生产成本。 　　本发明所述的“免充气不爆胎聚氨酯开式结构轮胎”，其轮胎的弹性缓冲材料采用橡胶或聚氨酯，其胎面采用另一配方的聚氨酯或橡胶。 　　在研究中，发现充气轮胎的另一个缺陷在于横向加速时，随着车速的增加和弯道的急剧变化，在向心力的作用下，充气轮胎沿向心力方向外侧的轮胎载荷瞬时增大，胎肩部及靠近胎肩部的胎壁与地面接触的部分也随之增大，极端情况下，会磨损掉胎壁部分的凸字。因此，在恶劣路面的条件下（如凹凸不平及布满砾石砂土路面），在增大横向加速时因胎壁与路面的摩擦及异物的刺扎增加了爆胎的可能性，爆胎的可能性同时也包括斜面（指路面轴向倾斜）行驶时，尤以充气轮胎亏气行驶时情况为甚。 　　而不爆胎轮胎因为梯形结构的截面能很好地分配所承受的力，尤其在车辆横向加速及斜面上行驶时，本发明的胎面与地面的接触面积随着其弹性缓冲材料的立向拉伸或压缩而尽量保持最大化，增加了此类工况下的车辆稳定性及抓地力，避免了目前充气轮胎的胎面与地面接触面积在此类工况下的减小趋势及胎壁接触地面的增大趋势，也进一步加强了车辆的操控性和安全性。 　　在目前充气轮胎的行驶过程中，因传统橡胶轮胎的胎侧回位较慢，这样在高速行驶时易产生所谓的“驻波”现象，导致轮胎短时快速升温，产生爆胎。而本发明所使用的弹性材质为固体，弹性固体回位比气体快，同时因其良好的开式结构具有优良的散热特性，而在制作过程中，引入了适当的原料，制得的聚氨酯弹性体耐高温性也非常好，除不存在爆胎的风险，也避免了短时在胎体积聚大量热能引发其他的机械故障，有利于车辆高速长时间行驶。 　　同时，不爆胎轮胎能有效避免目前充气轮胎在亏气时对两侧胎肩磨损加大，而在多气时造成胎冠中间部位磨损加剧的情况出现，也能避免车辆轮胎在各种不同的温度环境中因热胀冷缩而造成的轮胎气压变化，这些情况不仅影响操控，同时留下了极大的安全隐患。 　　在本发明与ZL200920274370.9的实施过程中，目前车辆上所携带的必不可少的备胎、千斤顶及轮胎安装拆卸工具均可除去。事实上，使用本发明及ZL200920274370.9，即使在胎面严重损坏磨损甚至缺失的情况下，因弹性支撑体同样具有相同的行驶功能，或者是整个轮胎（包括轮辋部分及弹性材料缓冲区部分）严重损坏甚至部分破烂缺失，因轮胎的整体高度差不会产生严重的变化，即没有现有汽车充气轮胎的爆胎危险发生，在降低车速的情况下，仍可安全行驶抵达就近的轮胎维修场所。这样，不仅本发明的实施将最危险的爆胎风险所导致的人身财产损失降至为零，同时因为不必携带备胎、千斤顶及轮胎安装拆卸工具，整车的重量将大为减轻，油耗也随之显著下降，在能源日益枯竭日渐紧张的今天，其节能减排、顺应节约型社会趋势的意义十分重大。 　　本发明不仅仅限于在车辆领域使用，在所有涉及目前轮胎使用的轮式机械中均可应用本发明达到发扬优点避免目前轮胎缺陷的作用，并且这些发明特征通过不同的新材料新工艺的运用可以单独或与其他特征相结合形成更多发明的基础，从而在本发明的实施过程中得到更进一步的完善。