设气孔式屏障扣件和间隔层组合的气压式闭合防爆轮胎的制作方法

本发明属于车辆工程技术领域，涉及车辆轮胎,具体涉及一种设气孔式屏障扣件和间隔层组合的气压式闭合防爆轮胎。

背景技术：

在车辆行驶中突发性的出现爆胎是困扰行车中的一大安全隐患，为此每年至少有上万人从中受到伤亡，特别是高速公路上，车祸70%是由汽车轮胎爆胎引起的。给国家造成了重大的经济损失，给许多家庭带来无法弥补的悲剧。据官方的权威科学统计，当车速达到160/小时速度时发生爆胎时，车上的驾乘人员生存几率为零，这一惨痛事实说明轮胎防爆直接关系到行驶中的驾乘人员的生命安全。现在也有些防泄气防爆轮胎是采用加厚加强胎壁的原始办法，用于解决轮胎的防爆，但是此种轮胎比普通加重了轮胎重量的⅓左右，成本造价高、行驶每百公里需增加1升多的油耗，对车速的快速提升也受到局限、同时也引起车身震动的加大、增大了噪音、此种轮胎对车身的底盘也有强度的特殊要求，所以对在日益增加的大量普通的乘用车辆上，因此无法做到普及推广应用。现有的轮胎爆裂时使行驶中的车辆无法保持直线行驶，而导致车祸的发生，也使车辆无法行驶。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决轮胎防爆的问题，是对中国专利公开的“隔层分离轮胎的制作方法”专利号201410442210.6轮胎的改进，提供了一种采用间隔层套件对爆破轮胎胎内外泄气压进行封堵密封，快速防止气压从爆破孔外泄的防爆轮胎。

本发明采用如下技术方案：一种设气孔式屏障扣件和间隔层组合的气压式闭合防爆轮胎，轮胎本体2内设有与其适配的环形气孔式屏障扣件层3，气孔式屏障扣件层3两侧的胎面上分布有出气孔33，气孔式屏障扣件层3的顶部与轮胎本体顶部的胎圈22处紧密扣接，两者扣接后固定于轮毂上形成轮胎本体内腔23，气孔式屏障扣件层3内套有与其适配的间隔层套件4，且二者之间留有间距，沿气孔式屏障扣件层3的顶部内侧设有相对称的密封卡槽32，沿间隔层套件4的顶部外侧设有相对称的第三卡键圈41，两第三卡键圈41以半伸进的形式卡进对应的密封卡槽32中，第三卡键圈41上分布有通气孔411，通气孔411位于间隔层套件4与气孔式屏障扣件层3两者的间距之间，使两者之间形成与轮胎本体内腔23相通的泄气腔35。

进一步的，沿气孔式屏障扣件层3内的底部设有一固定卡槽341，该固定卡槽341由两圈凸楞34并排形成，沿间隔层套件4外的底部设有一凸形条圈42，该凸形条圈42固定在固定卡槽341内。

进一步的，沿所述的凸形条圈42的两侧均匀对称分布呈对的杆件421，气孔式屏障扣件层3底部的两圈凸楞34上均分布有与杆件421对应的通孔342，杆件421对应的穿入通孔342中将间隔层套件4底部与气孔式屏障扣件层3的底部固接在一起。

进一步的，所述气孔式屏障扣件层3的两顶端均朝外延伸形成角式扣件31，轮胎本体胎圈处为有与该角式扣件31相配合的贴合角21，角式扣件31与贴合角21相扣接。

进一步的，气孔式屏障扣件层3角式扣件31与轮胎本体贴合角21相扣接后轮胎本体胎圈22与气孔式屏障扣件层3顶部内侧紧密贴合，其余部分的轮胎本体2与气孔式屏障扣件层3具有间隙。

进一步的，所述角式扣件31由第一卡键圈311、第二卡键圈312、及两卡键之间呈锐角的角式凹槽圈313组成；第一卡键圈311位于气孔式屏障扣件层顶部朝外设置，第二卡键圈312位于气孔式屏障扣件层顶部朝外延伸段36端末且朝下设置，气孔式屏障扣件层顶部与朝外的延伸段之间形成角式凹槽圈313。

进一步的，所述贴合角21由轮胎本体胎圈内侧的第一卡槽211、轮胎本体胎圈顶端的第二卡槽212、及两卡槽之间的实体角组成，第一卡槽211的位置与第一卡键圈311相对应，第二卡槽212的位置与第二卡键圈312相对应，实体角与角式凹槽圈313对应，且紧密贴合。

进一步的，所述气孔式屏障扣件层3两侧胎面分布的出气孔33呈等间距排列分布。

进一步的，间隔层套件4顶端低于气孔式屏障扣件层3顶端。

一种制作上述气压式闭合防爆轮胎的方法,具体包括以下步骤：

步骤1.制作具有贴合角的轮胎本体：采用具有角形填充件形状的滚筒模具制备具有贴合角21的胎侧胶，然后从滚筒中取出，将胎侧胶贴合在卡有钢丝圈和贴有防扎的气密胶层、帘布层、胎束层、及紧箍层的折叠成型机上，然后再贴上胎面胶，进行包边、滚压成型，取出半成型的筒状形胎体，然后筒状形胎体两侧胎圈上嵌卡上用工程塑料压制成型的角形填充件压模具7，其内壁涂有隔离剂，放置进胎模中合模，合模后用高压蒸汽鼓开胎体，在胎模中经过高温高压硫化定型，即得到具有贴合角的轮胎本体；

步骤2.气孔式屏障扣件层：采用扣件层模具套件5，其由两扣件层内模具51、两扣件层外模具53、及凸形圈连接件52、扣件层外模具连接件54组成，内、外扣件模具对接组成中空腔体，两两扣件层内模具顶部朝外延伸形成相对称的扣件，该扣件横截面呈f型与轮胎本体胎圈顶部的第二卡槽212、及胎圈内侧的第一卡槽211相适配，两扣件层内模具51顶部内侧为横截面为f形向内的密封卡槽32，两密封卡槽呈对称设置；扣件层外模具53由两扣件层外模具、及两扣件层外模具连接件54组成，两扣件层外模具的侧面分布有凸桩62，用于注射成型气孔式屏障扣件层时形成均匀分布的出气孔33，两扣件层外模具连接件54上留有扣件层模具气腔55注射孔，注射孔套入注射机的注射喷嘴内，向扣件层内、外模具组成的中空腔体内喷射通过超声波制备的雾状化石墨烯粉体材料，经气相沉积法，即形成气孔式屏障扣件层3；气孔式屏障扣件层内、外表面镀有一层碳纤维膜；

步骤3.间隔层套件的制备：间隔层模具套件6通过间隔层内、外模具对接组成中空腔体，间隔层外模具63为两个，且通过间隔层外模具连接件64相接组成，两间隔层外模具63的顶部为相互对称的凹槽圈，凹槽圈内的上部为半沉孔固定件631、半沉孔固定件631下为与其配合使用的f型套件632，f型套件中部的杆件633与半沉孔固定件631中的沉孔对接，用于注射间隔层套件成型时形成通气孔411；间隔层外模具连接件64中部为凹形槽，凹形槽的两侧为通孔，用于注射间隔层套件成型时形成杆件421；凹形槽的底部留有间隔层模具气腔注射孔66，注射时，采用双向螺杆对顶传动装置8将间隔层内、外模具对顶升高撑起，使间隔层模具气腔注射孔66套入注射机注射喷嘴内，向内、外模具对接组成的中空腔体内喷射三维网状结构的弹性体塑料溶液，且喷射时用变频电流对内、外模具进行加热到190-220度，然后冷却成型、脱模；在间隔层套件两侧的外表面分别贴上与其侧面形状适配的c形防爆膜；

步骤4.将贴有防爆膜的间隔层套件套进气孔式屏障扣件层3内，间隔层套件凸形条圈42的杆件421套进气孔式屏障扣件层3底部的固定卡槽的通孔342中，使两者的底部固接在一起；间隔层套件4顶部两外侧的第三卡键圈41以半伸进的形式卡进沿气孔式屏障扣件层顶部朝内的密封卡槽32中，第三卡键圈41上的通气孔411位于间隔层套件4与气孔式屏障扣件层3之间的间隔之间用于与轮胎本体内腔23通气；最后，气孔式屏障扣件层3连同间隔层套件4一起装入轮胎本体2内，角式扣件31扣在轮胎本体胎圈处的贴合角21上，即形成气压式闭合的防爆轮胎。

本发明的优点在于：本发明公开了一种设气孔式屏障扣件和间隔层组合的气压式闭合防爆轮胎；通过在轮胎本体内套入并扣接气孔式屏障扣件层，气孔式屏障扣件层两侧胎面的出气孔，气孔式屏障扣件层内套入间隔层套件且保持一定间距形成与轮胎本体内腔相通的泄气腔，爆胎泄气腔中的气体泄气后，气孔式屏障扣件层与间隔层套件能够紧密贴合，形成新的轮胎本体内腔继续使用。本发明气孔式屏障扣件层与间隔层套件两者相互组合、配合使用形成新型的防爆轮胎。当爆胎时，泄气腔中的气体从气孔式屏障扣件层3两侧胎面的出气孔泄出后，在气压的作用下使间隔层套件4与气孔式屏障扣件层3两者快速紧密贴合急时阻挡轮胎本体内腔内的气体继续外泄，从而使行驶中的车辆在轮胎爆胎的瞬间仍然可保持直线行驶。通过间隔层套件的封堵，车辆在爆胎后继续行驶，避免车辆出现突发性的失控状态，保证了驾乘人员的安全保障，给予驾乘人员充分应对突发事件，采取安全措施的时间。本发明实现了爆胎后气压泄气量化、可控、使气压实现自锁闭合的功能，本发明能够适用于各种乘用车辆，应用范围广。

本发明轮胎本体的制作过程和现有轮胎基本一致，其余套件可代加工制作完成后进行装配，装卸方便、安全实用、使未来乘用车轮胎的转型升级的换代轮胎，是可普及推广应用的，具有安全性和可靠性的新型防爆轮胎。

附图说明

图1、本发明防爆轮胎的结构示意图；

图1.1、本发明图1的放大图；

图2、本发明的轮胎本体的结构示意图；

图2.1、本发明的图2的侧视图；

图3、本发明的气孔式屏障扣件层的结构示意图；

图3.1、本发明的气孔式屏障扣件层的整体放大图；

图3.2、本发明的气孔式屏障扣件层的局部放大图；

图3.3、本发明的气孔式屏障扣件层的侧视图；

图4、本发明的间隔层套件的结构示意图；

图4.1、本发明的图4的侧视图；

图4.2、本发明图4的局部放大图；

图5、本发明用于注射成型气孔式屏障扣件层的模具套件；

图5.1、图5的局部放大图；

图6、本发明用于注射成型间隔层套件的模具套件；

图6.1、图6的局部放大图；

图6.2、通气孔的成型模具；

图6.3、图6.2的侧视图；

图7、本发明加在胎圈内侧顶角的角形填充件压模具；

图8、本发明制备气孔式屏障扣件层的双向传动螺杆固定传动装置。

图中:1、防爆轮胎；

2、轮胎本体；21、贴合角；211、第一卡槽；212、第二卡槽；22、胎圈；23、轮胎本体内腔；

3、气孔式屏障扣件层；31、角式扣件；311第一卡键圈；312、第二卡键圈；313、角式凹槽圈；32、密封卡槽；33、出气孔；34、两圈凸楞；341、固定卡槽；342、通孔；35、泄气腔；36、延伸段；

4、间隔层套件；41、第三卡键圈；411、通气孔；42、凸形条圈；421、杆件；

5、扣件层模具套件；51、扣件层内模具；52、凸形圈连接件；53、扣件层外模具；54、扣件层外模具连接件；55、扣件层模具气腔注射孔；

6、间隔层模具套件；61、间隔层内模具；62、杆件气孔模具；63、间隔层外模具；631、半沉孔固定件；632、f型套件；633、f型套件中部的杆件；64、间隔层外模具连接件；65、螺栓；66、间隔层模具气腔注射孔；

7、角形填充件压模具；

8、双向螺杆对顶传动装置；81、轴承孔；82、传动螺杆支架；83、支撑卡槽；84、中心轴；85、两侧各六个活动连杆；86、连接两侧连杆的固定凸形顶键；87、h形基座的耳麦式折叠驱动轮。

具体实施方式

如图1、图1.1所示，一种设气孔式屏障扣件和间隔层组合的气压式闭合防爆轮胎，轮胎本体2内设有与其适配的环形气孔式屏障扣件层3，气孔式屏障扣件层3的顶部与轮胎本体顶部的胎圈10相扣接，两者扣接后固定于轮毂上形成轮胎本体内腔23，该轮胎本体内腔23内有间隔层套件4，间隔层套件4套在气孔式屏障扣件层3，间隔层套件4与气孔式屏障扣件层3之间具有一定间距，如图4、图4.1、图4.2所示，沿间隔层套件4顶部设有朝外凸出的第三卡键圈41，沿气孔式屏障扣件层3顶部设有朝内的密封卡槽32，第三卡键圈41位于该密封卡槽32中，第三卡键圈41上分布有通气孔411，通气孔411位于间隔层套件4与气孔式屏障扣件层3两者的间距之间，使两者之间形成与轮胎本体内腔23相通的泄气腔3；气孔式屏障扣件层3两侧的胎面上均匀分布有出气孔33，沿沿气孔式屏障扣件层3内的底部设有一固定卡槽341，该固定卡槽341由两圈凸楞34并排形成，沿间隔层套件4外的底部设有一凸形条圈42，该凸形条圈42固定在所述的固定卡槽341内。

为了气孔式屏障扣件层3与轮胎本体胎圈22处扣接牢固；气孔式屏障扣件层3的两顶端均朝外延伸形成角式扣件31，轮胎本体胎圈22处有与该角式扣件31相配合的贴合角21，角式扣件31与贴合角21相扣接。

气孔式屏障扣件层3角式扣件31与轮胎本体贴合角21相扣接后轮胎本体胎圈22与气孔式屏障扣件层3顶部紧密贴合，其余部分的轮胎本体2与气孔式屏障扣件层3具有较小的间隙，为了行驶时减少摩擦生热。

如图3、图3.1、图3.2、图3.3所示，为了与原有的胎圈22形状保持一致，同时避免了气孔式屏障扣件层角式扣件31与轮胎本体胎圈22扣接后，在行驶过程中防止角式扣件31和轮胎本体胎圈22的错位；角式扣件31由第一卡键圈311、第二卡键圈312、及两卡键之间呈锐角的角式凹槽圈313组成；第一卡键圈311位于气孔式屏障扣件层3顶部朝外设置，第二卡键圈312位于气孔式屏障扣件层顶部朝外延伸段36的端末且朝下设置、气孔式屏障扣件层3顶部与朝外的延伸段36之间形成角式凹槽圈313。

如图2、图2.1所示，为了与气孔式屏障扣件层3的角式扣件31卡接牢固；所述贴合角21由轮胎本体胎圈22内侧的第一卡槽211、轮胎本体胎圈顶部的第二卡槽212、及两卡槽之间的实体角组成，第一卡槽211的位置与第一卡键圈311相对应，第二卡槽212的位置与第二卡键圈312相对应，实体角与角式凹槽圈313对应，且紧密贴合。

为了使间隔层套件4底部与气孔式屏障扣件层3底部固定牢固，防止在行驶过程中相对发生错位；沿所述的凸形条圈42的两侧均匀对称分布呈对的杆件421，气孔式屏障扣件层3底部的两圈凸楞34上均分布有与杆件421对应的通孔342，杆件421对应的穿入通孔中，将间隔层套件4底部与气孔式屏障扣件层3的底部固接在一起。

为了解决在爆胎时，出气,33泄气时受力均匀；所述气孔式屏障扣件层3两侧胎面分布的出气孔33呈等间距网状式排列分布。

为了解决在爆胎时，轮胎本体气腔24内的气体进入泄气腔35时，气体不受阻碍；间隔层套件4顶端低于气孔式屏障扣件层3的顶端。

为了解决在爆胎时，轮胎本体气腔24内的气体进入泄气腔35各处的气压均匀；两个第三卡键圈41的上通气孔411均为36个，且呈均匀分布。

一种通过间隔层套件进行气压式闭合的防爆轮胎的制作方法，具体包括以下步骤；

1.制作具有贴合角的轮胎本体：如图2所示，贴合角21由沿轮胎本体胎圈内侧顶部的一圈卡槽和沿胎圈内侧的一圈卡槽、及两卡槽圈之间的实体角构成。在轮胎成型制作过程中，将滚筒两侧的开口夹角处设置成角形填充件形状，将轮胎胎侧胶囊团扩充成为环状体形状后，贴合进滚筒两侧开口夹角处的截面形状为角形填充件的滚筒内壁，伸进滚压轮对其贴合面上的胶面进行滚压，形成具有贴合角的胎侧胶，然后从滚筒中取出，将胎侧胶贴合在卡有钢丝圈和贴有防扎的气密胶层、帘布层、胎束层、及紧箍层的折叠成型机上，然后再贴上胎面胶，进行包边、滚压成型，缩折起折叠成型机，取出半成型的筒状形胎体。如图7所示，在筒状形胎体两侧胎圈上嵌卡上用工程塑料压制成型的角形填充件压模具7，角形填充件的内壁涂有隔离剂。放置进胎模中合模，合模后用高压蒸汽鼓开胎体，在胎模中经过高温高压硫化定型，然后开启胎模，从胎模中取出硫化定型后成型的轮胎，再从胎圈处取出角形填充件，即得到具有贴合角的轮胎本体。

2.气孔式屏障扣件层：

2.1气孔式屏障扣件层的制备：如图5、5.1所示，采用扣件层模具套件，由两扣件层内模具51、两扣件层外模具53、及凸形圈连接件52、扣件层外模具连接件组成，内、外扣件层模具对接组成中空腔体，扣件层内模具为两个、两者之间通过凸形圈连接件52连接，凸形圈连接件52用于注射成型气孔式屏障扣件层时形成固定卡槽341，凸形圈连接件52的两侧可以与两内模件之间通过卡接、螺栓等固定连接。两扣件层内模具顶部朝外延伸形成相对称的扣件，该扣件横截面呈f型与轮胎本体胎圈顶部的第二卡槽212、及胎圈内侧的第一卡槽211相适配。两扣件层内模具51顶部内侧为横截面为f形的密封卡槽32，两密封卡槽呈对称设置。扣件层外模具53由两扣件层外模具53、及两扣件层外模具连接件54组成，两扣件层外模具连接件54的两侧可以与两扣件层外模具53之间通过螺栓固定连接，两扣件层外模具的内侧面均匀固定有等长的凸桩，用于注射成型气孔式屏障扣件层时形成均匀分布的出气孔33，两扣件层外模具连接件54上留有扣件层模具气腔注射孔，注射孔套入注射机的注射喷嘴内，向扣件内、外模具组成的空腔体内喷射通过超声波制备的雾状化的石墨烯粉体材料，经过气相沉积法形成气孔式屏障扣件层，然后脱模。

2.2气孔式屏障扣件层表面镀碳纤维膜：在气孔式屏障扣件层表面镀上一层碳纤维膜，用于填充石墨烯材料表面的六边形结构中空隙，增强其表面张力和硬度。镀膜采用如图8所示的传动装置，该传动装置由双向传动螺杆支架组成，双向传动螺杆支架将气孔式屏障扣件层对顶撑开为伞状式，通过电机传动气孔式屏障扣件层在双向传动螺杆支架上转动，然后向气孔式屏障扣件层外表面喷射碳纤维溶体、冷却，然后在气孔式屏障扣件层外表面形成一层1mm左右的碳纤维膜。然后从双向传动螺杆支架上取出气孔式屏障扣件层。

3.间隔层套件

3.1间隔层套件的制备：如图6、6.1、6.3所示，间隔层套件模具通过间隔层内、外模具对接组成，内、外模具对接组成中空腔体，间隔层外模具63为两个，通过间隔层外模具连接件64对接组成，间隔层外模具连接件64的两侧分别与一间隔层外模具63通过螺栓65固接，两间隔层外模具63的顶部为相互对称的凹槽圈，如图6.1、6.2所示，凹槽圈内的上部为半沉孔固定件631、半沉孔固定件631为与其配合使用的f型套件632，f型套件中部的杆件633与半沉孔固定件631中的沉孔对接，用于注射间隔层套件成型时形成通气孔411。间隔层外模具连接件64中部为凹形槽，凹形槽的两侧为杆件气孔模具62，用于注射间隔层套件成型时形成杆件421。凹形槽的底部为间隔层模具气腔注射孔66，注射时，采用双向螺杆对顶传动装置将间隔层内、外模具对顶升高撑起，使注射孔套入注射机的注射喷嘴内，向内、外模具对接组成中空腔体内喷射三维网状结构的弹性体塑料溶液，喷射时用变频电流对内、外模具进行加热到200度左右用于增加弹性体塑料溶液在腔体中的流动性，注射满腔体后经过冷却成型，然后脱各模。

3.2间隔层套件两侧贴防爆膜：

在间隔层套件4两侧的外表面分别贴上与其侧面形状相同的c形防爆膜。然后将贴有防爆膜的间隔层套件套进气孔式屏障扣件层3内，间隔层套件凸形条圈42两侧均匀对称分布的杆件421套进气孔式屏障扣件层3底部的固定卡槽341两侧的通孔342中，使两者的底部固接在一起。间隔层套件顶部两外侧的第三卡键圈41以半伸进的形式卡进沿气孔式屏障扣件层3顶部朝内的f形密封卡槽32中，第三卡键圈41上的通气孔411位于间隔层套件4与气孔式屏障扣件层3之间的间隔之间，用于与轮胎本体内腔23通气。气孔式屏障扣件层3连同间隔层套件4一起装入轮胎本,2内，气孔式屏障扣件层3顶部的朝外延伸的角式扣件31扣在轮胎本体胎圈处的贴合角21上，形成一种通过间隔层套件进行气压式闭合的防爆轮胎。

轮胎爆裂时，轮胎本体2破裂，轮胎本体内腔23中的气体向外发生膨胀，轮胎本体2内腔内的气体通过第三卡键圈41上的通气孔411快速流入泄气腔35中，同时泄气腔35内的气体通过气孔式屏障扣件层3两侧的出气孔33从轮胎本体的爆破孔外泄，使间隔层套件4顶部外侧的第三卡键圈41在气压差的作用力下快速的卡进气孔式屏障扣件层3顶部的密封卡槽32内进行气压式闭合，使气孔式屏障扣件层3与间隔层套件4紧密贴合，把间隔层套件4拦截在气孔式屏障扣件层3内，使间隔层套件4与气孔式屏障扣件层3紧密贴合与轮毂重新形成轮胎本体内腔，以封堵的形式阻截了大部分的气体从爆破孔外泄，使轮胎在爆胎后的一瞬间自锁闭合外泄气压，从而防止了间隔层套件4被气压冲击出破裂的胎外，发生二次破裂，达到轮胎爆破时轮胎本体内气体泄出量能够控制在一定范围内，使爆胎后胎内的大部分气压被封堵在轮胎内，使行驶中的车辆在爆胎后仍可继续行驶。