商用车防爆轮胎总成及商用车爆胎控制系统的制作方法

本发明属于汽车安全技术领域，具体地说，本发明涉及一种商用车防爆轮胎总成及商用车爆胎控制系统。

背景技术：

现阶段国民生活水平大幅提高，汽车作为一种实用的交通工具，走进千家万户。汽车给我们日常出行带来方便的同时，也带存在一些安全问题，例如行驶过程中爆胎事故的发生。

有关统计数据显示，在高速公路上的交通事故中，10％是由于轮胎故障引起的，而其中爆胎一项就占轮胎故障引发事故总量的70％以上。爆胎是指轮胎在极短的时间内因破裂突然失去空气而瘪掉的现象。

高速行驶途中发生爆胎，车辆会立即大角度的往爆胎一侧偏，出现离心力，方向盘变重，行驶方向难以控制；若此时驾驶员急打方向盘将增加离心力，若急刹车将增加制动力，在存在离心力的情况下，增加其它力，必然导致汽车更加失控，很有可能导致汽车侧翻，造成人员伤亡等更严重的后果。

现阶段乘用车多配备了胎压监控、胎压报警等功能，能在一定程度上防止爆胎事故的发生。而商用车作为运输车辆，满载整车质量大，行驶时间长，且车辆保养不够重视，行驶速度快、路况差、胎压高等各种因素都易导致爆胎事故的发生。

商用车最大胎压可达10kg/cm²，相当于30层高的大楼底部所受到的压力。胎压为5kg/cm²的轮胎在瞬间爆炸，短距离产生的冲击波，足够把人的骨头震断。而一辆大型货车轮胎爆炸后产生的威力不亚于一颗手榴弹，破口越小则冲击力越大，爆炸点近10米范围内都属于危险区域。

为解决爆胎造成的危害，相关工程技术人员也做了大量工作：

公开号为cn205523428u的专利文献公开了一种分段式汽车内胎，内胎内设隔膜，将汽车内胎隔成若干腔室，所述隔膜上设透气孔，透气孔上设单向阀。汽车内胎通过隔膜隔成若干腔室，并在隔膜上设单向阀，当其中一处出现漏气时，通过单向阀，可以实现分段释放胎内压力。该方案能在一定程度上减轻爆胎造成的汽车失控情况，但在汽车内胎中设置若干单向阀，不仅增加了生产成本和生产制造难度，行驶过程中也会增大胎噪，降低车内成员的舒适度，且单向阀在车轮运动、颠簸过程中一旦发生脱落，在汽车内胎中不受约束，更加易导致爆胎事故的发生。

公开号为cn106080042a的专利文献公开了一种汽车轮胎内胎，包括充气式内胎本体，所述内胎本体内设有垂直于所述内胎本体的圆周面且沿径向延伸的多个间隔布置的第一隔断，多个所述第一隔断将所述内胎本体沿周向分隔成多个一级气仓；在每个所述一级气仓内，还设有一个或多个第二隔断，所述第二隔断将所述一级气仓进一步分隔为多个二级气仓。每个气仓均设带无线发射单元的胎压监测装置，在内胎本体中央，设环形充气管，与每个二级气仓连通，每个二级气仓设与充气管直接连通的单向阀，环形充气管还带有充气阀门。该方案可能在一定程度上减轻爆胎造成的危害，但含有单向阀、硬质环形充气管等部件，结构过于复杂，生产成本和生产制造难度大，行驶过程中胎噪也增大，且单向阀、硬质环形充气管在车轮运动、颠簸过程中一旦发生松动、脱落，更加易导致爆胎事故的发生。

公开号为cn107150554a的专利文献公开了一种汽车内胎，包括胎体、高压共轨腔、高压充气嘴和低压充气嘴，胎体通过若干个独立气室组合，每个独立气室通过四个环形橡胶拉筋，胎体内侧设置有高压共轨腔，高压共轨腔沿圆周中央位置通过密封隔膜一分为二，分别为高压区和低压区，高压充气嘴与高压共轨腔的高压区相通，低压充气嘴与高压共轨腔的低压区相通；高压共轨腔的低压区通过气嘴分别与每一个气室相通。内胎内部设有环形橡胶拉筋，高压共轨腔，高压区，低压区，气嘴等零部件，结构复杂，生产成本和生产制造难度大，行驶过程中胎噪也增大，且气嘴等硬质零部件在车轮运动、颠簸过程中一旦发生松动、脱落，更加易导致爆胎事故的发生。

公开号为cn104842984a的专利文献公开了一种爆胎制动方法、系统及车辆。通过轮速监测装置监测车轮转动速度，当两个前轮或两个后轮的轮速差大于设定值，判定轮速小的车轮爆胎，并对轮速大的车轮进行制动，防止车辆跑偏。该技术方案仅仅采用减速的方法，一方面仅紧急制动无法有效应对爆胎事故，另一方面高速行驶过程中爆胎仅采用紧急制动可能会引起车辆侧翻等更严重的事故发生。

公开号为cn107336707a的专利文献公开了一种车辆的控制方法、系统及车辆。车辆爆胎时启动电动助力转向系统、发动机控制模块和车身电子稳定系统以对车辆进行自动控制；电动助力转向系统根据爆胎前的预计行驶轨迹对方向盘转角进行控制以使车辆维持在爆胎前的预计行驶轨迹上；发动机控制模块根据预设安全扭矩阈值对发动机的输出扭矩进行限制；车身电子稳定系统根据目标爆胎轮胎对施加给每个车轮的制动力进行分配以控制车辆稳定刹车。

公开号为cn106394667a的专利文献公开了一种转向系统及车辆爆胎的保护方法。包括转向系统，存储单元，控制单元；控制单元根据胎压的变化率和车胎受到地面的逆向力力矩判断是否爆胎，爆胎时从存储单元中获取与车速匹配的爆胎保护参数，并根据爆胎保护参数控制助力电机向转向机构传输助力，在提供助力的持续时间内维持方向盘的角度不变，阻止轮胎爆胎的冲击造成车辆偏转，实现对行车中出现爆胎状况的控制和干预。

公开号为cn102910201a的专利文献公开了一种基于转向的汽车防爆胎控制系统，包括汽车方向盘、方向盘转角传感器、转向轴、万向节轴、转向小齿轮、传动齿轮、电控离合器、转向电机、爆胎控制ecu、车速传感器、车身侧倾传感器、指示灯和喇叭报警器、转向轮、无线胎压传感器、转向横拉杆、转向齿条、横拉杆位移传感器，在发生爆胎时，启动爆胎报警装置并由指示灯和喇叭报警器发出爆胎预警信息，并通过电控离合器接通转向电机，使转向电机控制汽车的转向系统进入防爆胎控制，避免汽车轮胎出现爆胎时失控跑偏。

上述3个与车辆爆胎保护方法相关的技术方案，所涉及的零部件及装置不适用于商用车低配置的现状，难以在商用车上进行实际应用。

综上所述，现有技术应对汽车爆胎的技术主要分为两个方向：一是采用防爆轮胎；二是控制汽车行驶方向和控制行驶速度。两种方法可能在一定程度上能够减轻爆胎带来的危害，但都有各自的缺点。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种商用车防爆轮胎总成，目的是提高行车安全性。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：商用车防爆轮胎总成，包括刚性车轮、设置于刚性车轮上的外胎、设置于外胎内部的内胎和设置于内胎内部的隔膜，隔膜将内胎的内腔体分割成多个独立的储气腔。

所述隔膜设置多个且所有隔膜在所述内胎内部为沿周向均匀分布，所述储气腔共设置24～36个。

所述内胎上对应各个所述储气腔的位置处设置向储气腔中充入气体的气嘴。

所述刚性车轮具有让气嘴穿过的气嘴孔。

本发明还提供了一种商用车爆胎控制系统，包括ecu、车轮、制动系统和转向系统，所述车轮采用上述的商用车防爆轮胎总成。

所述制动系统包括真空助力器、制动总泵、制动组合阀、制动器和abs系统，所述转向系统包括转向ecu、转向传感器和转向电机；车辆启动后，abs系统的轮速传感器实时监测车轮转速，若轮速差异常超过爆胎阈值，则由ecu判断是否发生爆胎。

若轮速差超过爆胎阈值，则由ecu判定为发生爆胎，ecu控制车辆双闪灯开启；ecu并根据轮速判定是否为车辆前轮爆胎，若“否”则为后轮爆胎。

ecu判定车辆发生爆胎后，转向ecu介入，转向传感器监测驾驶员对转向的操作，根据转向角度值与转向阈值的关系，由转向ecu判定驾驶员是否进行转向操作以改变车辆行驶轨迹；若转向ecu判定驾驶员未进行转向操作，则ecu控制制动系统主动介入协助驾驶员制动，同时abs系统防抱死功能被动介入。

若转向ecu判定驾驶员进行了转向操作，则ecu介入控制转向系统，锁止驾驶员对车辆行驶方向的控制，ecu控制制动系统主动介入以对车辆进行制动，同时abs系统防抱死功能被动介入。

若转向ecu判定驾驶员进行了转向操作，则ecu根据轮速判定是否为左前车轮发生爆胎，若“否”则为右前车轮发生爆胎，ecu介入控制转向系统的转向电机，然后根据实时车速动态向左修正车辆行驶方向，使车辆按照原行驶方向继续前进，同时ecu控制制动系统主动介入对车辆制动，同时abs系统防抱死功能被动介入；若ecu根据轮速判定是左前车轮发生爆胎，ecu介入控制转向系统的转向电机根据实时车速动态向右修正车辆行驶方向，使车辆按照原行驶方向继续前进，同时ecu控制制动系统主动介入对车辆制动，同时abs系统防抱死功能被动介入。

本发明的商用车防爆轮胎总成，内胎内部被隔膜分成多个独立储气腔的设计，使爆胎时对车辆冲击力小，不会使车辆行驶方向发生剧烈的变化，保证车辆行驶相对平稳，延缓事故恶化的时间，为驾驶员和商用车爆胎控制系统提供宝贵的应急处理时间，提高行车安全。

附图说明

图1是本发明商用车防爆轮胎总成的结构示意图；

图2是内胎的结构示意图；

图3是本发明商用车爆胎控制系统的工作原理图；

上述图中的标记均为：1、内胎；2、隔膜；3、气嘴；4、外胎；5、垫带；6、轮毂；7、轮辐；8、轮辋。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1和图2所示，本发明提供了一种商用车防爆轮胎总成，包括刚性车轮、垫带5、设置于刚性车轮上的外胎4、设置于外胎4内部的内胎1和设置于内胎1内部的隔膜2，隔膜2将内胎1的内腔体分割成多个独立的储气腔，相邻两个储气腔不连通。

具体地说，如图1和图2所示，刚性车轮主要包括轮辋8、轮毂6和轮辐7，轮辋8和轮毂6为同轴设置，轮毂6位于轮辋8的中心处，轮辐7位于轮辋8和轮毂6之间且轮辐7与轮辋8和轮毂6固定连接。内胎1置于轮辋8上，内胎1外覆垫带5，垫带5和内胎1并由外胎4包裹，外胎4安装在轮辋8上，构成商用车防爆轮胎总成。隔膜2设置多个且所有隔膜2在内胎1内部为沿周向均匀分布，储气腔共设置24～36个，所有储气腔为沿内胎1的周向均匀分布，相邻两个储气腔由一个隔膜2分隔开，储气腔中储存气体。内胎1上对应各个储气腔的位置处设置向储气腔中充入气体的气嘴3，刚性车轮具有让气嘴3穿过的气嘴孔。

如图1和图2所示，气嘴3的数量与储气腔的数量相同，气嘴孔为在轮辋8上沿轮辋8的径向贯穿设置的通孔，气嘴3的一端与内胎1固定连接，气嘴3的另一端从气嘴孔穿出，便于充气装置进行充气。气嘴孔的数量与气嘴3的数量相同，轮辋8上的所有气嘴孔为沿周向均匀分布，各个气嘴孔中分别插入一个气嘴3，各个气嘴3分别用于向一个储气腔中充气。

内胎1和隔膜2均采用相同材质的橡胶一体压制成型，制造工艺简单，长时间行驶过程中不存在零部件脱落等造成安全隐患的情况，隔膜2为橡胶材质，行驶过程胎噪较小，驾驶舒适性高。每个储气腔处设置气嘴3，通过特制的充气装置对所有隔段同时充气，保证每个隔段的胎压一致，确保车辆行驶安全。内胎1、隔膜2、气嘴3、气嘴孔均匀分布于轮胎外侧圆周，使商用车防爆轮胎总成的质量分布均匀，确保车辆高速行驶的稳定性和车辆的动平衡。内胎1通过特制的充气装置充至标准胎压，装配在商用车车身相应位置。车辆行驶过程中，遇尖锐物体刺破或内胎1某处强度难以支撑内部胎压时发生爆胎，对应部位的储气腔中的气体快速泄露。内胎1内部被隔膜2分成24～36个独立的储气腔，爆胎瞬间只有一个隔段气体泄漏对车身丧失支撑力，而其他的隔段仍能够继续支撑车身重量，使汽车行驶方向不会突然大幅度偏离原行驶方向，易于驾驶员操控车辆方向。爆胎后车辆在惯性作用下不会立即刹停，轮胎会继续向前滚动承受部分车身压力，部分压力作用于爆胎隔段两侧的隔膜2上；且爆胎隔段高压气体泄漏后胎压与大气压相同，其相邻隔段仍为高压，压力差也作用于爆胎隔段两侧的隔膜2上。若车辆较轻，爆胎隔段两侧的隔膜2承受的压力未超出其限值，则车辆会颠簸向前行驶；若车辆较重，爆胎隔段两侧的隔膜2承受的压力超出其限值，则内胎1相邻的隔段会依次破裂爆胎。内胎1内部被隔膜2分成24～36个隔段，隔段依次破裂时，每个隔段释放的气体量相对较少，破裂产生的冲击力小，对车辆行驶稳定性影响也较小，不会造成车辆失控的情况。爆胎后不论发生上述两种情况中的哪种，商用车防爆轮胎总成都能有效的减轻爆胎给车辆造成的冲击，不会使车辆行驶方向发生剧烈的变化，能够延缓事故恶化的时间，为驾驶员和商用车爆胎控制系统提供应急处理时间。

如图3所示，本发明还提供了一种商用车爆胎控制系统，包括ecu(electroniccontrolunit电子控制单元，又称“行车电脑”)、车轮、制动系统和转向系统，车轮采用上述结构的商用车防爆轮胎总成。商用车的车轮包括左前车轮、右前车轮、左后车轮和右后车轮。

制动系统包括真空助力器、制动总泵、制动组合阀、制动器和abs系统(antilockbrakesystem，制动防抱死系统)，abs系统包括轮速传感器，具有abs防抱死功能。转向系统包括转向ecu、转向传感器和转向电机，ecu和转向ecu刷写爆胎控制程序，abs系统采用三通道式或四通道式，商用车爆胎控制系统与商用车防爆轮胎总成配合使用。

车辆启动后，商用车爆胎控制系统开始工作，abs系统的轮速传感器实时监测车轮转速，若轮速差超过爆胎阈值，则由ecu判断是否发生爆胎。若仅车轮轮速发生异常而未发生爆胎，则报警提醒驾驶员停车检查。

若轮速差超过爆胎阈值，则由ecu判定为发生爆胎，ecu控制车辆双闪灯开启，警示周围车辆；ecu并根据轮速判定是否为车辆前轮爆胎，若“否”则为后轮爆胎。

ecu判定车辆发生爆胎后，转向ecu介入，转向传感器监测驾驶员对转向的操作，根据转向角度值与转向阈值的关系，由转向ecu判定驾驶员是否进行转向操作以改变车辆行驶轨迹；若转向ecu判定驾驶员未进行转向操作，则ecu控制制动系统主动介入协助驾驶员对车辆制动，制动系统的工作流程为：制动踏板—真空助力器放大/ecu介入—推动制动总泵—对制动液加压—制动组合阀分配—制动器制动，同时abs系统防抱死功能被动介入。

若转向ecu判定驾驶员进行了转向操作，则ecu介入控制转向系统，锁止驾驶员对车辆行驶方向的控制，ecu控制制动系统主动介入以对车辆进行制动，制动系统的工作流程为：ecu介入真空助力器—推动制动总泵—对制动液加压—制动组合阀分配—制动器制动，同时abs系统防抱死功能被动介入。ecu根据轮速判定“是”前轮爆胎，则转向ecu介入，转向传感器监测驾驶员对转向的操作，由转向ecu程序设定的阈值判定是否猛打方向改变车辆行驶轨迹。

若转向ecu程序判定驾驶员未猛打方向，则ecu控制制动系统主动介入协助驾驶员制动，其工作流程为：制动踏板—真空助力器放大/ecu介入—推动制动总泵—对制动液加压—制动组合阀分配—制动器制动，同时abs系统防抱死功能被动介入。

若转向ecu判定驾驶员进行了转向操作，则ecu根据轮速判定是否为左前车轮发生爆胎，若“否”则为右前车轮发生爆胎，ecu介入控制转向系统的转向电机，然后根据实时车速动态向左修正车辆行驶方向，使车辆按照原行驶方向继续前进，同时ecu控制制动系统主动介入对车辆制动，其工作流程为：ecu介入真空助力器—推动制动总泵—对制动液加压—制动组合阀分配—制动器制动，同时abs系统防抱死功能被动介入。

若ecu根据轮速判定是左前车轮发生爆胎，ecu介入控制转向系统的转向电机根据实时车速动态向右修正车辆行驶方向，使车辆按照原行驶方向继续前进，同时ecu控制制动系统主动介入对车辆制动，其工作流程为：ecu介入真空助力器—推动制动总泵—对制动液加压—制动组合阀分配—制动器制动，同时abs系统防抱死功能被动介入。

车辆制动至停止，商用车爆胎控制系统结束。

商用车爆胎控制系统考虑商用车低配置的现状，遵循“让速不让道”的原则，在爆胎后尽量保持车辆在原行驶方向上制动，避免高速行驶情况下为避让其他车辆快速转向导致的车辆失控、侧翻，与其他车道车辆碰撞等更严重事故的发生。充分利用制动系统、ecu、转向系统的功能；当车辆轮速异常时向驾驶员报警，爆胎发生时，ecu主动介入打开双闪警示周围车辆，防止与其他车辆发生碰撞事故；ecu根据轮速判断具体发生爆胎的车轮，对车辆前后轮爆胎的不同特点采取不同的应对方法；并能够与通过转向传感器监测驶员操作转向是否得当，操作恰当时ecu控制制动系统主动介入，辅助驾驶员制动；操作不当时ecu控制转向系统、制动系统主动介入，根据实时车速修正车辆行驶方向并制动。

上述商用车防爆轮胎总成和商用车爆胎控制系统相互配合，爆胎事故发生时，商用车防爆轮胎总成一方面保证车辆相对平稳，另一方面为驾驶员和商用车爆胎控制系统提供宝贵的应急处理时间；同时商用车爆胎控制系统通过爆胎控制程序和配套传感器、执行机构的相互配合，能够根据车辆具体情况选择合理的时机辅助制动，或主动介入转向和制动，确保车辆安全刹停，保障人员安全。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。