专利名称：汽车轮胎保险装置及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种避免车辆在行驶过程中发生爆胎而导致事故的汽车轮胎保险装 置及其工作方法，该汽车轮胎保险装置是一种安装在车辆轮毂上，适宜真空轮胎结构的安 全防护装置，属于机械设计技术领域。
背景技术：
车辆行驶是依靠发动机产生动力，动力又通过传动轴最终均勻传递到车轮的，车 轮轮胎的外表面在重力、摩擦力的作用下实现车辆的行走。当车辆在较高速度行驶中突然 发生爆胎时，轮胎失去气压，在重力的作用下轮胎的外表面突然与地面接触面增大，接触面 增大的同时摩擦力也同时增大，加上速度及冲击载荷，强大的综合力使原本均勻受力的车 轮受力失衡，车辆发生事故将无法避免，由此直接造成的人员伤亡和经济损失巨大，间接损 失更无法估量。目前，防止汽车爆胎的保险装置是在车辆轮毂上安装不同材料加工的附轮，目的 是使车辆在爆胎发生时其附轮起到轮胎的作用，尽量避免发生更大的危险和事故，并且使 车辆能够继续行驶一段距离。本申请人为此也设计了几种由高强度工程塑料构成的轮胎 保险装置，先后申请并获得了授权，包括专利号为ZL96219610.X、ZL200420087907. 8和 ZL02149441等实用新型和发明专利。但是，以上技术方案在实施过程中发现仍然存在一些 缺陷，都不能达到预期的目标。比如，保险装置的剖面形状不够合理，突然受力过于集中，不 能有效地将高冲击力分散转移；在保险装置起作用时，由于地面与轮胎外表面、外环外表面 与轮胎内表面摩擦而产生的高摩擦阻力不能有效释放和转移，起不到减少或避免爆胎后发 生事故的作用；外环外表面与轮胎内表面摩擦，外环内表面与内环外表面摩擦而产生的高 温，使轮胎及保险装置迅速遭到破坏而不能起到应有作用；以及外环的连接装置的可靠性 不够等问题。本发明人在长期的生产及实践中不断分析、研究、试验、改进，为彻底解决这些 重大技术难题，提出新的技术方案。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种可分解瞬间冲击受 力、转移摩擦力、具有高承载能力及远距离续行能力的汽车轮胎保险装置及其工作方法。本发明是通过以下技术方案实现的一种汽车轮胎保险装置，包括内环、中间环和外环，内环与汽车轮胎轮毂的外圆固 定连接，中间环设置在内环和外环之间，外环和中间环之间自由滑动接触，中间环和内环之 间自由滑动接触，中间环的截面为凹凸形状，内环的外圆表面形状与中间环的内圆表面凹 凸形状相对应，外环的内圆表面形状与中间环的外圆表面凹凸形状相对应；所述的内环、中 间环和外环被包覆在汽车的外轮胎内部。进一步地，所述的中间环的截面为凹凸形状，在中间环的中部设有凹沟，所述的凹 沟与所述内环的外圆表面形状和外环的内圆表面形状配合设置，中间环的两侧外缘设有立筋，所述的立筋的末端伸出所述中间环与外环、中间环与内环的滑动接触面。所述的中间环 为开口圆环，中间环开口处的对口间隙为5-10mm。所述的内环为开口圆环，内环开口处的对 口间隙为5-10mm。所述的外环为由多个弧形部首尾相连组成的完整圆环，每个弧形部两头分别沿其 上、下表面凸设有第一连接端和第二连接端，一个弧形部的第一连接端与相邻弧形部的第 二连接端对应扣合并通过连接装置彼此相连。所述的第一连接端和第二连接端上分别开设 有第一通孔和第二通孔，连接装置穿过第一通孔和第二通孔将第一连接端和第二连接端彼 此固定。另外，所述的连接装置包括螺杆和与其对应设置的螺纹座，所述的螺杆穿过一个 弧形部的第一连接端的第一通孔，所述的螺纹座对应设置在相邻弧形部的第二连接端的第 二通孑L内。所述的螺杆包括外六方螺杆和内六方螺杆，所述的螺纹座上对应设置有第一螺孔 和第二螺孔。为了使内六方螺杆不会松动，所述的内六方螺杆端部开设销孔，通孔内穿设定位 销。所述的内六方螺杆上套设一锁片，锁片的一侧设开槽，所述的外六方螺杆端部嵌 设在所述开槽中定位。所述的第一通孔内壁的相对两侧，向内凸设有缩紧斜面；所述的每个弧形部的第 一连接端内还设有斜面滑块；所述的外六方螺杆穿过该斜面滑块后，与所述的第二连接端 的螺纹座上的第一螺孔对应连接；内六方螺杆与螺纹座上的第二螺孔对应连接，斜面滑块 的斜面与第一通孔内壁上凸设的缩紧斜面贴紧，使外环向轮毂的圆心方向收紧，将中间环 和内环由外向内紧箍在轮毂上。为了起到稳定和支撑作用，所述的内环和外环的材质为工 程塑料或橡胶。为了使车辆在较高速度行驶中突然发生爆胎时，中间环能承载重负荷，所述的中 间环的材质为金属。本发明还提供一种上述汽车轮胎保险装置的工作方法，包括步骤1 车辆正常行驶时，车轮轮毂以及内环1、中间环2与外环3的转速为Vtl ；步骤2 车辆在行驶中发生爆胎，爆胎后车轮的外轮胎外侧的摩擦力增大，车轮的 外轮胎内侧与外环3的外圆表面相接触，外环3转速瞬间降低，外环3的转速为V1 ；步骤3 外环3以V1的转速运动，固定安装在车轮轮毂上的内环1以Vtl转速运动， 由于外环3和中间环2之间自由滑动接触，中间环2和内环1之间自由滑动接触，内环1与 外环3发生相对转动，将V1与Vtl之间的转速差迅速调整为零。本发明可分解瞬间冲击受力、利用速度差转移摩擦力、具有高承载能力及远距离 续行能力。当发生爆胎时将地面与轮胎外表面、外环外表面与轮胎内表面因接触而产生的 强大摩擦力转移到外环内表面及中间环外表面，同时在将摩擦力继续向中间环的内表面及 内环外表面转移，在外环、光滑的金属中间环表面、内环之间将摩擦阻力减弱，同时产生了 转速差。差速度又有效地抵消、弥补了由爆胎引起的突然加大的摩擦阻力，避免了方向失 控，保证了“爆胎不翻车”，并最大可能地保持车轮原有行驶速度不变、方向不变。本发明根 据载荷不同需求可以使用单环结构，也可以使用多环结构。轮胎保险装置可以采用多种材
5料加工成型，适宜各种使用真空胎的车辆，技术实施、推广可行性高，能够有效扼制重、特大 交通事故的发生。下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。
图1为本发明汽车轮胎保险装置的整体结构示意图；图2为图1的A部局部放大图；图3为本发明汽车轮胎保险装置的安装结构示意图；图4为本发明外环的其中两个弧形部首尾连接的局部剖面图；图5为图3的B部局部放大图；图6为本发明外环两弧形部首尾连接的连接装置的结构爆炸图。
具体实施例方式以下结合附图中的实例对本发明技术方案进一步说明；图1为本发明的汽车轮胎保险装置的整体结构示意图，图3为本发明汽车轮胎保 险装置的安装结构示意图。如图1并结合图3所示，本发明提供一种汽车轮胎保险装置，由 内环1、中间环2、外环3组成，内环1与汽车轮胎轮毂14的外圆固定连接，中间环2设置在 内环1和外环3之间，外环3和中间环2之间自由滑动接触，中间环2和内环1之间自由滑 动接触，中间环2的截面为凹凸形状，内环1的外圆表面形状与中间环2的内圆表面凹凸形 状相配合，外环3的内圆表面形状与中间环2的外圆表面凹凸形状相配合；所述的内环1、 中间环2和外环3被包覆在汽车的外轮胎16内部。本实施例的外环3由3个弧形部首尾相连组成一个包围中间环的完整圆环。当然 根据实际情况，也可以采用两个或四个弧形部。外环3可以用有支撑强度、耐高温的材料如 工程塑料制作。内环1可以用工程塑料、橡胶等多种材料制作，并且内环1为开口圆环，内 环1开口处的对口间隙为5-10_。图2为图1的A部局部放大图。如图2所示，所述的中间环2的截面为凹凸形状， 在中间环2的中部设有凹沟2. 1，所述的凹沟2. 1与所述内环1的外圆表面形状和外环3的 内圆表面形状配合设置，中间环2的两侧外缘设有立筋2. 2，所述的立筋2. 2的末端伸出所 述中间环2与外环3、中间环2与内环1的滑动接触面。所述的凹沟2. 1主要起定位作用， 防止中间环2在滑动过程中从内环1、外环3中脱出。中间环2由金属材料制成，根据不同的使用要求也可以用其它区别于内环1、外环 3的材料来加工。由于内环1、外环3的材料一般为工程塑料，其导热系数低，散热较慢，当 发生爆胎时，在没有中间环2的情况下，其互相摩擦产生的高热不能及时散出，在长距离行 驶情况下，会使内环1、外环3材料变软，摩擦力增大，不能有效调整相对转动而造成事故。 在内环1、外环3之间加入由金属材料制成的中间环2，由于金属材料的导热系数远大于塑 料，可有效加快散热速度。在中间环2两边设置伸出中间环2与所述外环3和内环1的滑 动接触面的立筋2. 2，是为了将滑动摩擦过程中产生的高热导出，进一步加快散热速度。中间环2为开口圆环，以便于安装。中间环2开口处的对口并非完全闭合，而是保 留一定间隙，是为金属材料热胀冷缩而设的伸缩缝，以利于中间环2有效保持与内环1、外环3的自由滑动接触状态。伸缩缝的间隙设置为5-10mm，当采用的金属材料的线膨胀系数 较小是可采用较小数值，当采用的金属材料的线膨胀系数较大是可采用较大数值。中间环2独立安装在内环1、外环3之间，高载荷情况下可固定安装在内环1的外 表面，也可以固定安装在外环3的内表面使用，在不失原有功能的情况下可用来承载重负 荷。中间环2的作用是，由于金属材料与塑料之间的摩擦系数小于塑料材料之间的摩 擦系数，使用中间环2可以比单纯使用内环1、外环3的轮胎保险装置更加有效地产生速度 差，化解摩擦阻力。当发生爆胎时可将地面与轮胎外表面、外环3外表面与轮胎内表面接触 而产生的强大摩擦力转移到外环3内表面及中间环2外表面，同时将摩擦力向中间环2的 内表面及内环1外表面转移，在光滑的金属表面，内环1、外环3与中间环2产生了转速差， 差速度有效地抵消、弥补了由爆胎引起的突然加大的摩擦阻力，避免方向失控，最大可能地 保持车轮原有行驶速度不变。同时由于上述金属中间环2的散热功能和结构，可以进一步 减小摩擦阻力，延长事故状态下的车辆按原有速度行驶的距离。图4为本发明外环的多个弧形部首尾连接的局部剖面图，图5为图3的B部局部 放大图，图6为本发明外环的弧形部首尾连接的连接装置的结构爆炸图。结合图4、图5和图6所示，所述的外环3为由多个弧形部首尾相连组成的完整 圆环，每个弧形部两头分别沿其上、下表面凸设有第一连接端312和第二连接端313，一个 弧形部的第一连接端312与相邻弧形部的第二连接端313对应扣合并通过连接装置彼此 相连。所述的第一连接端312和第二连接端313上分别开设有第一通孔3121和第二通孔 3131，连接装置穿过第一通孔3121和第二通孔3131将第一连接端312和第二连接端313 彼此固定。所述的连接装置包括螺杆和与其对应设置的螺纹座6，所述的螺杆穿过一个弧 形部的第一连接端312的第一通孔3121，所述的螺纹座6对应设置在相邻弧形部的第二连 接端313的第二通孔3131内。所述的螺杆包括外六方螺杆4和内六方螺杆5，所述的螺纹 座6上对应设置有第一螺孔61和第二螺孔62。所述的内六方螺杆5端部开设销孔10，销 孔10内穿设定位销9。所述的内六方螺杆5上套设一锁片8，锁片8的一侧设开槽，所述的 外六方螺杆4端部嵌设在所述开槽中定位。所述的第一通孔3121内壁的相对两侧，向内凸 设有缩紧斜面11 ；所述的每个弧形部的第一连接端312内还设有斜面滑块7，外六方螺杆4 穿过斜面滑块7与螺纹座6上的第一螺孔61连接。通过旋紧外六方螺杆4，使斜面滑块7 的斜面紧贴着缩紧斜面11向下运动，从而使外环3的一个弧形部的第一连接端312，向着与 其相连的另一个弧形部的第二连接端313靠近的方向运动，从而使外环3向轮毂14圆心方 向收紧，将中间环2和内环1由外向内紧箍在轮毂14上。为了整个装置紧固螺栓不会松动，如图3结合图4、图5、图6所示，内六方螺杆5 通过锁件8与带丝扣的镶件螺纹6的第二螺孔62连接，锁件8的开口处与外六方螺杆4的 六方两个对称平面相配合，使其不能自由转动，再将开口销9从开口销孔10内穿过、分开， 在锁件8的作用下，使内六方螺杆5不会松动，由此达到了自锁的目的。上述的连接装置比现有轮胎保险装置的螺纹螺杆连接或涡轮蜗杆连接方式更加 稳固，具有很好的可靠性和安全性。内环1的内表面与轮毂14的外表面配合，起到稳定和支撑作用。外环3的主要作 用是减少轮胎内表面与轮毂之间的空间高度，使轮胎失压后尽可能小面积与地面接触，减
7少摩擦力，并且与中间环2、内环1 一起承载车辆原有轮胎承受的载荷。带有斜面滑块1的 外六方螺杆4、镶件螺纹6与外环3在同一圆心配合使用，通过各环特殊的凸凹配合结构将 它们从外向内固定在轮毂14上，形成一个完整保险装置，使装置形成了一个整体。结合图1-图6所示，本发明还提供一种上述汽车轮胎保险装置的工作方法，包 括步骤1 车辆正常行驶时，车轮轮毂以及内环1、中间环2与外环3的转速为Vtl ；步骤2 车辆在行驶中发生爆胎，爆胎后车轮的外轮胎外侧的摩擦力增大，车轮的 外轮胎内侧与外环3的外圆表面相接触，外环3转速瞬间降低，外环3的转速为V1 ；步骤3 外环3以V1的转速运动，固定安装在车轮轮毂上的内环1以Vtl转速运动， 由于外环3和中间环2之间自由滑动接触，中间环2和内环1之间自由滑动接触，内环1与 外环3发生相对转动，将V1与Vtl之间的转速差迅速调整为零。具体来说，当车辆发生爆胎时，外轮胎16内表面与外环3外圆表面接触，保险装置 在支撑力的作用下同时也将转动速度、摩擦阻力、落差冲击力、重力等由外向内通过外环3 内圆表面传递到中间环2的外圆表面，再由中间环2的外圆表面传递到中间环2的内圆表 面，再由中间环2的内圆表面向内环1外圆表面传递。在传递的过程中，由于外环3和中间 环2之间自由滑动接触，内环1与中间环2发生相对转动，使外环3内圆表面与金属中间环 2的外圆表面摩擦力第一次减少，产生了速度差。当继续下传至金属中间环2的内圆表面与 工程塑料制作的内环1外圆表面时，由于中间环2与内环1之间自由滑动接触，内环1与中 间环2发生相对转动，摩擦力第二次减少，再次产生速度差，通过两次对摩擦阻力、速度差 的调整，使爆胎车轮与其它车轮一样按照正常的行驶速度行驶，车辆就能平稳继续前行，安 全停靠并及时对爆胎进行更换。
权利要求
一种汽车轮胎保险装置，其特征在于，包括内环(1)、中间环(2)和外环(3)，内环(1)与汽车轮胎轮毂(14)的外圆固定连接，中间环(2)设置在内环(1)和外环(3)之间，外环(3)和中间环(2)之间自由滑动接触，中间环(2)和内环(1)之间自由滑动接触，中间环(2)的截面为凹凸形状，内环(1)的外圆表面形状与中间环(2)的内圆表面凹凸形状相配合，外环(3)的内圆表面形状与中间环(2)的外圆表面凹凸形状相配合；所述的内环(1)、中间环(2)和外环(3)被包覆在汽车的外轮胎(16)内部。
2.如权利要求1所述的汽车轮胎保险装置，其特征在于，所述的中间环(2)的截面为 凹凸形状，在中间环(2)的中部设有凹沟(2. 1)，所述的凹沟(2. 1)与所述内环(1)的外圆 表面形状和外环(3)的内圆表面形状配合设置，中间环(2)的两侧外缘设有立筋(2. 2)，所 述的立筋(2. 2)的末端伸出所述中间环(2)与外环(3)、中间环⑵与内环⑴的滑动接触
3.如权利要求2所述的汽车轮胎保险装置，其特征在于，所述的中间环(2)为开口圆 环，中间环(2)开口处的对口间隙为5-10mm。
4.如权利要求1所述的汽车轮胎保险装置，其特征在于，所述的内环(1)为开口圆环， 内环(1)开口处的对口间隙为5-10mm。
5.如权利要求1所述的汽车轮胎保险装置，其特征在于，所述的外环(3)为由多个弧形 部首尾相连组成的完整圆环，每个弧形部两头分别沿其上、下表面凸设有第一连接端(312) 和第二连接端(313)，一个弧形部的第一连接端(312)与相邻弧形部的第二连接端(313) 对应扣合并通过连接装置彼此相连；所述的第一连接端(312)和第二连接端(313)上分别 开设有第一通孔(3121)和第二通孔(3131)，连接装置穿过第一通孔(3121)和第二通孔 (3131)将第一连接端(312)和第二连接端(313)彼此固定。
6.如权利要求5所述的汽车轮胎保险装置，其特征在于，所述的连接装置包括螺杆和 与其对应设置的螺纹座(6)，所述的螺杆穿过一个弧形部的第一连接端(312)的第一通孔 (3121)，所述的螺纹座(6)对应设置在相邻弧形部的第二连接端(313)的第二通孔(3131) 内。
7.如权利要求6所述的汽车轮胎保险装置，其特征在于，所述的螺杆包括外六方螺杆 (4)和内六方螺杆(5)，所述的螺纹座(6)上对应设置有第一螺孔(61)和第二螺孔(62)。
8.如权利要求7所述的汽车轮胎保险装置，其特征在于，所述的内六方螺杆(5)端部开 设销孔(10)，销孔(10)内穿设定位销(9)。
9.如权利要求7或8任一项所述的汽车轮胎保险装置，其特征在于，所述的内六方螺 杆(5)上套设一锁片(8)，锁片(8)的一侧设开槽，所述的外六方螺杆(4)端部嵌设在所述 开槽中定位。
10.如权利要求9所述的汽车轮胎保险装置，其特征在于，所述的第一通孔(3121)内壁 的相对两侧，向内凸设有缩紧斜面(11)；所述的每个弧形部的第一连接端(312)内还设有 斜面滑块(7)；所述的外六方螺杆(4)穿过该斜面滑块(7)后，与所述的第二连接端(313) 的螺纹座(6)上的第一螺孔(61)对应连接；内六方螺杆(5)与螺纹座(6)上的第二螺孔 (62)对应连接，斜面滑块(7)的斜面与第一通孔(3121)内壁上凸设的缩紧斜面(11)贴紧， 使外环⑶向轮毂(14)的圆心方向收紧，将中间环(2)和内环⑴由外向内紧箍在轮毂 (14)上。
11.如权利要求1至3任一项所述的汽车轮胎保险装置，其特征在于，所述的内环(1) 和外环(3)的材质为工程塑料或橡胶，所述的中间环(2)的材质为金属。
12.—种如权利要求1至11任一项所述的汽车轮胎保险装置的工作方法，其特征在于， 该方法包括步骤1 车辆正常行驶时，车轮轮毂以及内环(1)、中间环⑵与外环(3)的转速为Vtl; 步骤2 车辆在行驶中发生爆胎，爆胎后车轮的外轮胎外侧的摩擦力增大，车轮的外轮 胎内侧与外环(3)的外圆表面相接触，外环(3)转速瞬间降低，外环(3)的转速为V1 ；步骤3:外环(3)以V1W转速运动，固定安装在车轮轮毂上的内环(1)以Vtl转速运动， 由于外环⑶和中间环⑵之间自由滑动接触，中间环⑵和内环⑴之间自由滑动接触， 内环(1)与外环(3)发生相对转动，将V1与Vtl之间的转速差迅速调整为零。
全文摘要
一种汽车轮胎保险装置及其工作方法，该装置包括内环(1)、中间环(2)和外环(3)，内环(1)与汽车轮胎轮毂(14)的外圆固定连接，中间环(2)设置在内环(1)和外环(3)之间，外环(3)和中间环(2)之间自由滑动接触，中间环(2)和内环(1)之间自由滑动接触，中间环(2)的截面为凹凸形状，内环(1)的外圆表面形状与中间环(2)的内圆表面凹凸形状相配合，外环(3)的内圆表面形状与中间环(2)的外圆表面凹凸形状相配合；所述的内环(1)、中间环(2)和外环(3)被包覆在汽车的外轮胎内部。本发明可分解瞬间冲击受力、利用速度差转移摩擦力，避免了方向失控，并最大可能地保持车轮原有行驶速度不变、方向不变。
文档编号B60C17/04GK101890884SQ20101021880
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者叶俊杰 申请人:叶俊杰