本發(fā)明公開(kāi)的一種防彈輪胎，屬于汽車制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著汽車保有量的不斷增長(zhǎng)，交通事故的時(shí)常發(fā)生給人們出行帶來(lái)影響。汽車輪胎的安全性是汽車安全性的重要考核指標(biāo)之一，被子彈打中或者被銳物刺穿是輪胎泄氣、爆裂的重要原因之一。

普通防彈輪胎有空心的和裝載液體燃料的兩種。后者是由液體燃料使粘性物質(zhì)膨脹而將彈孔堵塞，具有能承受一定的負(fù)荷，經(jīng)受得住與路面的沖擊和減少車輪的震動(dòng)等性能。而提高外胎抗刺強(qiáng)度是一種剛性對(duì)抗手段，往往需要植入高分子材料織物、鋼板等高強(qiáng)度材料，會(huì)增加輪胎的厚度、重量、制造難度和成本，而且抗刺效果限制于抗刺材料的植入量；預(yù)置自補(bǔ)劑存在有效期，不能在同一個(gè)地方重復(fù)自補(bǔ)，而且在高溫下會(huì)液化流動(dòng)，影響輪胎平衡；現(xiàn)在內(nèi)胎氣密層是固定在外胎的內(nèi)表面，本身容易被刺穿，刺穿后可以回彈堵住較小的破口，但也只是減緩泄氣速度，而且對(duì)較大的裂口效果不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種防彈輪胎，其方法原理與剛性抗刺、預(yù)置自補(bǔ)劑等主流防泄方法截然不同。

本發(fā)明的防彈輪胎，包括外胎、與外胎的輪輞，沿著外胎內(nèi)部周向設(shè)置有保護(hù)膜，保護(hù)膜兩側(cè)邊緣與外胎或輪輞氣密性固定粘接，從而保護(hù)膜與外胎和輪輞合圍形成輪胎氣腔，保護(hù)膜是采用氣密材料制作的環(huán)狀柔性膜，或者是兩頭可以連接成環(huán)狀的帶狀膜，或者是能夠拼接成環(huán)狀的單元膜片，保護(hù)膜在環(huán)繞外胎的中間部位與外胎內(nèi)表面相離，保護(hù)膜面積比外胎內(nèi)表面面積要大，以便于在輪胎充足氣的情況下，保護(hù)膜向外壓緊時(shí)，因外胎限制而不能達(dá)到拉伸繃緊狀態(tài)，富余的部分被儲(chǔ)存在褶皺里；保護(hù)膜上存在不與外胎粘連的面積，在輪胎充足氣的情況下向外壓緊但因外胎的限制未達(dá)到拉伸繃緊狀態(tài)；在扎破外胎的銳物(子彈)壓迫下，保護(hù)膜不粘連的部分可以離開(kāi)外胎向輪胎腔內(nèi)退讓。其中還包括有沿著輪輞周向伸出設(shè)置的支撐塊，其與輪輞連接，外邊包裹一層彈力緩沖層；當(dāng)子彈穿透外胎之后速度降低，帶著保護(hù)膜繼續(xù)飛行，撞上彈力緩沖層之后能量進(jìn)一步被吸收而停止或嵌入；

作為本發(fā)明的重要方面之一，彈力緩沖層采用包括但不限于芳綸纖維、聚乙烯或碳纖維織物的軟質(zhì)防彈材料制作。

作為本發(fā)明的重要方面之一，保護(hù)膜材料的最佳的改性制備組分如下，其原料按重量份數(shù)包括：30-50份的丁基橡膠、10-20份的氯丁橡膠、5-15份的環(huán)氧化順丁橡膠、5-10份的炭黑、15-20份的改性粘土、2-4份的環(huán)氧樹(shù)脂、1-3份的苯酚甲醛樹(shù)脂、1-3份的聚氯乙烯、1-3份的六亞甲基二異氰酸酯、5-10份的蒙脫土、0.5-1份的石油蠟、0.5-1份的三苯三酸三辛酯、1-3份的防老劑spc、1-2份的醇酯十二成膜助劑。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的保護(hù)膜參與或單獨(dú)合圍形成輪胎氣腔，保護(hù)膜上存在不與外胎粘連的面積，在輪胎充足氣的情況下向外壓緊但因外胎的限制未達(dá)到拉伸繃緊狀態(tài)，甚至還帶有褶皺，由此在扎破外胎的銳物壓迫下，保護(hù)膜不粘連的部分可以離開(kāi)外胎向輪胎腔內(nèi)退讓，從而保證輪胎安全使用。即便保護(hù)膜受到損壞，也是在較為松弛的狀態(tài)下，而且輪胎腔的氣壓和子彈的拉伸對(duì)保護(hù)膜變形作用的方向相反，因此損壞程度不大，被彈回去后又回到松弛狀態(tài)，破口收斂，仍舊起到一定的安全作用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的防彈安全輪胎截面示意圖；

圖2是本發(fā)明的防彈安全輪胎保護(hù)膜在輪胎氣壓作用下的狀態(tài)；

圖3是本發(fā)明的防彈安全輪胎保護(hù)膜對(duì)銳物的反應(yīng)方式；

圖4是本發(fā)明的防彈安全輪胎保護(hù)膜多層結(jié)構(gòu)；

圖5是本發(fā)明的防彈安全輪胎保護(hù)膜示意圖；

圖6是本發(fā)明的有防彈功能的安全輪胎。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的防彈輪胎包括外胎2、與外胎2連接的輪輞3，沿著外胎內(nèi)部周向設(shè)置有保護(hù)膜1，保護(hù)膜1兩側(cè)邊緣與外胎2或輪輞3氣密性固定粘接，從而保護(hù)膜1與外胎2和輪輞3合圍形成輪胎氣腔，也可以是保護(hù)膜1兩側(cè)邊緣回轉(zhuǎn)相連獨(dú)自合圍形成內(nèi)胎；

如圖2所示，保護(hù)膜1是采用氣密橡膠等氣密材料制作的環(huán)狀柔性膜，或者是兩頭可以連接成環(huán)狀的帶狀膜，或者是能夠拼接成環(huán)狀的單元膜片。保護(hù)膜1在環(huán)繞外胎2的中間部位與外胎2內(nèi)表面相離，保護(hù)膜1面積比外胎2內(nèi)表面面積要大，以便于在輪胎充足氣的情況下，保護(hù)膜1向外壓緊時(shí)，因外胎2的限制而不能達(dá)到拉伸繃緊狀態(tài)，富余的部分被儲(chǔ)存在褶皺里。

如圖3所示，當(dāng)外胎2被銳物(子彈)4扎破時(shí)，保護(hù)膜1不與外胎2粘連部位因未處于繃緊狀態(tài)，在銳物4壓迫下可以離開(kāi)外胎2向輪胎腔內(nèi)退讓，退讓過(guò)程中發(fā)生拉伸彈性變形，而旁邊褶皺里儲(chǔ)存的部分材料的填補(bǔ)可以減小彈性變形程度，保護(hù)膜1不容易被刺穿；當(dāng)銳物4被拔掉后，外胎2回彈使裂口變小，保護(hù)膜1依據(jù)本身的厚度把堵住裂口；同時(shí)將保護(hù)膜1配合外胎2本身的固定氣密層使用，效果會(huì)更好。

保護(hù)膜1參與合圍形成輪胎氣腔，保護(hù)膜1材料彈性越好面積越大，能夠退讓而不致于被刺穿的距離就越大，所以，要求選擇氣密性好、彈性模量小、伸長(zhǎng)率大的氣密材料，包括但不限于經(jīng)過(guò)改性的丁基橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠、順丁橡膠、硅橡膠或它們的混合改性材料；作為改性的示例性，保護(hù)膜1材料的最佳的改性制備組分如下，其原料按重量份數(shù)包括：30-50份的丁基橡膠、10-20份的氯丁橡膠、5-15份的環(huán)氧化順丁橡膠、5-10份的炭黑、15-20份的改性粘土、2-4份的環(huán)氧樹(shù)脂、1-3份的苯酚甲醛樹(shù)脂、1-3份的聚氯乙烯、1-3份的六亞甲基二異氰酸酯、5-10份的蒙脫土、0.5-1份的石油蠟、0.5-1份的三苯三酸三辛酯、1-3份的防老劑spc、1-2份的醇酯十二成膜助劑。上述配方中使用常規(guī)橡膠制備方法即可，由于采用了部分氯丁橡膠和環(huán)氧化順丁橡膠作基料組分，增加了橡膠的氣密性和耐熱級(jí)，配合炭黑和改性粘土作為添加劑，利用其表面積和表面活性，分散到橡膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中后能夠分散的應(yīng)力，提高橡膠的彈性性能；同時(shí)添加了環(huán)氧樹(shù)脂、苯酚甲醛樹(shù)脂和六亞甲基二異氰酸酯，加強(qiáng)了丁基橡膠與其他組分之間的相互作用，起到了很好的氣密性和彈性抗裂紋的能力，通過(guò)上述對(duì)橡膠組分的優(yōu)化，提高橡膠材料氣密性的同時(shí)提高了其耐熱性和彈性強(qiáng)度，適用于保護(hù)膜的使用特性。

保護(hù)膜1的面積與外胎2上對(duì)應(yīng)部分的面積相當(dāng)，或者以輪胎腔內(nèi)退讓空間作參照適當(dāng)做得大一些，留點(diǎn)余量在褶皺里備用；保護(hù)膜1材料也可以選擇帶有氣密層的柔性織物，包括但不限于氣密膠布或tpu涂層膜，因彈性模量和伸長(zhǎng)率不如橡膠等材料理想，所以面積應(yīng)該比橡膠材料做得大一些。

如圖5所示，外胎2和保護(hù)膜1之間為真空，或留有少量的空氣，外胎2內(nèi)壁上連續(xù)分布的網(wǎng)狀溝槽7連通各處褶皺里的空氣，褶皺里的空氣可以平衡輪胎腔內(nèi)的空氣壓力，減少外胎2和保護(hù)膜1之間的摩擦。

圖1-3中的保護(hù)膜1是單層結(jié)構(gòu)，只包含一層氣密層，可以通過(guò)化學(xué)改造、表面涂層的方法來(lái)提高抗刺性能。參見(jiàn)圖4，其中的保護(hù)膜部分是多層結(jié)構(gòu)，包括氣密層5(與前述實(shí)施例中的保護(hù)膜1相同)和柔性防刺層6，各層之間在兩側(cè)邊緣粘連，中間部分相離。柔性防刺層6是硬固纖維氈與金屬網(wǎng)復(fù)合層，其制備可以是在在兩層硬固纖維氈的中間復(fù)合金屬網(wǎng)，或者在單層硬固纖維氈的一面貼合有金屬網(wǎng)。外胎2內(nèi)表面和保護(hù)膜1之間、氣密層5和柔性防刺層6之間有潤(rùn)滑劑，或通過(guò)對(duì)各層接觸面進(jìn)行表面處理來(lái)減小摩擦因子。

如圖3所示，保護(hù)膜1在銳物4壓迫下向輪胎腔內(nèi)退讓，退讓過(guò)程中發(fā)生拉伸彈性變形，而旁邊褶皺里儲(chǔ)存的材料的填補(bǔ)可以減小變形程度，材料不容易被刺穿。為了減少旁邊褶皺里儲(chǔ)存的材料向銳物4方向移動(dòng)的摩擦阻力，外胎2和保護(hù)膜1之間摩擦系數(shù)越小越好，可采用潤(rùn)滑劑或通過(guò)表面改性來(lái)降低各層接觸面的摩擦因子。因油性潤(rùn)滑劑會(huì)降低橡膠性能，所以應(yīng)該采用滑石粉、石墨等固體潤(rùn)滑劑。在采用多層結(jié)構(gòu)的保護(hù)膜時(shí)也可用同樣的辦法來(lái)降低摩擦因子。

保護(hù)膜可以起到緩沖并防刺穿泄氣，但不能解決所有輪胎安全問(wèn)題，因此，需要按使用功能要求有目的地選擇其它安全措施進(jìn)行組合，主要包括但不限于：在外胎植入防刺材料、在外胎預(yù)置自補(bǔ)劑、增加外胎胎側(cè)強(qiáng)度、設(shè)置外胎內(nèi)表面氣密層、在輪輞上安裝內(nèi)支撐塊或使用非標(biāo)準(zhǔn)輪輞的方法來(lái)共同提高使用汽車輪胎的安全性。

如圖6所示的防彈型安全輪胎，包括外胎2、與外胎2連接的輪輞3，沿著外胎內(nèi)部周向設(shè)置有保護(hù)膜1，保護(hù)膜1兩側(cè)邊緣與外胎2或輪輞3氣密性固定粘接，從而保護(hù)膜1與外胎2和輪輞3合圍形成輪胎氣腔，也可以是保護(hù)膜1兩側(cè)邊緣回轉(zhuǎn)相連獨(dú)自合圍形成內(nèi)胎，其中還包括有沿著輪輞3周向伸出設(shè)置的支撐塊8，其與輪輞3連接，外邊包裹一層彈力緩沖層9；當(dāng)子彈穿透外胎2之后速度降低，帶著保護(hù)膜1繼續(xù)飛行，撞上彈力緩沖層9之后能量進(jìn)一步被吸收而停止或嵌入；彈力緩沖層9采用包括但不限于芳綸纖維、聚乙烯或碳纖維織物的軟質(zhì)防彈材料制作，其后撤動(dòng)作減輕了對(duì)保護(hù)膜1的破壞程度；即便保護(hù)膜1受到損壞，也是在較為松弛的狀態(tài)下，而且輪胎腔的氣壓和子彈的拉伸對(duì)保護(hù)膜變形作用的方向相反，因此損壞程度不大，被彈回去后又回到松弛狀態(tài)，破口收斂，仍舊起到一定的安全作用。保護(hù)膜1也有可能因?yàn)槭軗p或者材料本身失效而泄漏，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)輪胎泄漏，也可在輪輞上安裝壓力傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同樣地，保護(hù)膜1部分可以采用上述的雙層結(jié)構(gòu)(氣密層5和柔性防刺層6)。

本發(fā)明安全輪胎的適用但不限于汽車、工程機(jī)械、裝甲車、摩托車等輪式機(jī)械。退讓膜1在運(yùn)動(dòng)中需要保持在腔內(nèi)的固定相對(duì)位置，可以采取的措施有：采用膠粘物把退讓膜1的邊緣部位與外胎2固定粘接；或者由專門(mén)的緊定裝置把退讓膜1的邊緣部位壓緊在外胎2的內(nèi)壁上；或者在輪胎腔內(nèi)放置采用包括但不限于碳海綿、全碳?xì)饽z等輕質(zhì)材料制作的吸音裝置，不但可以降低腔內(nèi)氣體共鳴聲，還可以利用吸音裝置的物理形狀、彈性把退讓膜1固定住。

盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式給予了詳細(xì)描述和說(shuō)明，但是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說(shuō)明書(shū)及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。