爆胎安全裝置在某輕型客車上的應(yīng)用

楊情操，朱曉，鄒小俊，張湯赟，呂傳志，王睿（南京依維柯汽車有限公司，南京210028）

爆胎安全裝置在某輕型客車上的應(yīng)用

楊情操，朱曉，鄒小俊，張湯赟，呂傳志，王睿
（南京依維柯汽車有限公司，南京210028）

對(duì)現(xiàn)有爆胎安全裝置進(jìn)行分析，論述輕型客車適合采用防輪胎脫圈裝置作為爆胎安全裝置，并提出選型及裝配中容易出現(xiàn)的問題，最后通過裝車試驗(yàn)驗(yàn)證。

輕型客車；爆胎；安全裝置

輪胎是汽車的重要組成部件之一，其作用主要包括支撐車身重量，緩沖外界沖擊，保證汽車的行駛性能等[1]。如果輪胎在汽車行駛過程中發(fā)生爆胎，很容易引發(fā)重大交通事故，危害駕乘人員人身和財(cái)產(chǎn)安全。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，每年因爆胎直接引發(fā)的交通事故占事故總量的30%以上，而且車速在120 km/h以上時(shí)發(fā)生爆胎的死亡率達(dá)100%。因此，爆胎與疲勞駕駛、超速駕駛并列成為我國道路交通的三大殺手[2]。本文針對(duì)輕型客車上應(yīng)用爆胎安全裝置的情況進(jìn)行分析。

1 輕型客車爆胎安全裝置選擇

目前，爆胎安全裝置的技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，并有很多種類。常用的爆胎安全裝置有自封閉型安全輪胎、輪胎氣壓監(jiān)測(cè)技術(shù)（TPMS）、胎側(cè)補(bǔ)強(qiáng)型安全輪胎、支撐型安全輪胎和防輪胎脫圈裝置等[3-4]。其技術(shù)狀態(tài)、特性及爆胎適應(yīng)性如表1所示。

表1 爆胎安全裝置特性表

由于輕型客車速度快，運(yùn)輸乘員較多，且有一定的舒適性要求，在爆胎后后果較為嚴(yán)重，所以選擇防輪胎脫圈裝置作為爆胎安全裝置。

防輪胎脫圈裝置利用了車輪輪輞的深槽設(shè)計(jì)，車輪輪輞的深槽為拆裝輪胎時(shí)輪胎胎圈的退讓空間。防輪胎脫圈裝置安裝在車輪輪輞的深槽區(qū)域。當(dāng)輪胎爆胎后，在滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的壓力下，輪胎會(huì)受擠壓試圖從車輪輪輞中脫離，由于深槽輪輞的深槽被防脫裝置占據(jù)，輪胎始終無法從車輪輪輞中脫離。該裝置有結(jié)構(gòu)簡單、簧下質(zhì)量增加較小、拆裝便利等特點(diǎn)，一般由墊塊、墊帶、固定螺栓、擋塊和螺母組成，如圖1所示。與車輪輪輞的配合關(guān)系如圖2所示。

圖1 防輪胎脫圈裝置示意圖

圖2 防輪胎脫圈裝置裝配示意圖

2 防輪胎脫圈裝置實(shí)施及驗(yàn)證

2.1 防輪胎脫圈裝置原理

在普通無內(nèi)胎輪胎爆胎后，輪胎與車輪的相互運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3所示，在滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的壓力下，輪胎會(huì)慢慢從車輪輪輞中脫離，最后完全掉出，造成車輪輪輞與地面直接接觸，失去附著力，方向及制動(dòng)均不可控[5]。

圖3 普通輪胎爆胎后運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖

在普通無內(nèi)胎輪胎內(nèi)側(cè)，車輪輪輞上裝配防輪胎脫圈裝置后，輪胎與車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖4所示，在滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)的壓力下，輪胎會(huì)受擠壓試圖從車輪輪輞中脫離，但由于深槽輪輞的深槽被防脫裝置占據(jù)，輪胎始終無法從車輪輪輞中脫離。

圖4 輪胎裝配防輪胎脫圈裝置爆胎后運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖

2.2 防輪胎脫圈裝置特點(diǎn)

1）方向可控性。爆胎后，車輪不直接接觸地面。當(dāng)汽車爆胎時(shí)，防輪胎脫圈裝置防止輪胎胎圈滑入車輪凹槽，將深槽輪輞車輪變成近似成平底輪輞車輪，有效阻止輪胎脫離車輪，車輪將不會(huì)接觸地面導(dǎo)致車輛方向失控。車輪深槽半徑量保持一致的情況下，輪胎通過自身的厚度使車輪與地面之間形成橡膠墊層，車輪不會(huì)直接接觸地面，輪胎仍具有較強(qiáng)抓地力及摩擦力，使車輛仍可繼續(xù)行駛并保持方向的可控性。

2）制動(dòng)可控性。爆胎后，輪胎與車輪轉(zhuǎn)速保持同步。當(dāng)汽車爆胎時(shí)，輪胎與車輪將逐漸分離。此時(shí)輪胎與車輪的轉(zhuǎn)速受車速的影響不一致，車輛在緊急制動(dòng)時(shí)，車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)而輪胎還繼續(xù)保持空轉(zhuǎn)，這時(shí)車輛將無法控制，防輪胎脫圈裝置處在輪胎與車輪之間，使得輪胎與車輪分離時(shí)保持一定的同步，使車輛安全地停下來。

2.3 防輪胎脫圈裝置型號(hào)選擇與安裝

該輕型客車采用5°深槽輪輞，規(guī)格為5.5JK×16H，與防輪胎脫圈裝置的裝配如圖5所示。由于防輪胎脫圈裝置占據(jù)拆裝輪胎時(shí)輪胎胎圈移動(dòng)位置，故在裝配防輪胎脫圈裝置前需將輪胎與車輪先合成，再采用安裝工具將輪胎壓至一側(cè)，然后裝配防脫圈裝置——墊帶及墊塊，最后在靠近氣門嘴的位置，安裝上防脫圈裝置——固定螺栓。

圖5 防輪胎脫圈裝置安裝圖

防輪胎脫圈裝置型號(hào)選擇與安裝注意事項(xiàng)：

1）防輪胎脫圈裝置型號(hào)需與車輪輪輞型號(hào)匹配一致，匹配不一致時(shí)容易出現(xiàn)裝置松動(dòng)，撞擊氣門嘴，造成輪胎失壓損壞。

2）防輪胎脫圈裝置裝配后，兩側(cè)固定螺栓剩余螺紋長度要盡可能一致，否則存在較大的動(dòng)平衡問題，造成車輪抖動(dòng)。

3）安裝時(shí)要采用專用的壓裝工具，以免損傷胎側(cè)。

4）安裝完成后要對(duì)車輪輪胎總成進(jìn)行動(dòng)平衡調(diào)整，避免影響整車舒適性。

2.4 防輪胎脫圈裝置試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)裝配防輪胎脫圈裝置的整車需進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，除制動(dòng)和可靠性試驗(yàn)外，其余試驗(yàn)方法參考JT/T 782的方法進(jìn)行[6]。

在發(fā)生爆胎后，前輪作為轉(zhuǎn)向輪更容易失去轉(zhuǎn)向而發(fā)生危險(xiǎn)，國內(nèi)對(duì)于爆胎的分析基于前輪爆胎的較多[7-8]，此次試驗(yàn)選擇對(duì)前輪行駛中進(jìn)行爆胎。前輪爆胎是通過啟動(dòng)位于車架與輪胎之間的發(fā)射器發(fā)射環(huán)形爆胎釘擊穿輪胎側(cè)面，造成前輪主動(dòng)爆胎?？紤]在試驗(yàn)中環(huán)形爆胎釘擊穿輪胎后可能飛出傷人，選擇輕型客車右前輪胎爆胎，確保環(huán)形爆胎釘擊穿輪胎后射入綠化土堆中。

防輪胎脫圈裝置試驗(yàn)為：在車速達(dá)到110 km/h左右時(shí)，啟動(dòng)發(fā)射器對(duì)右前輪胎爆胎，試驗(yàn)員通過對(duì)汽車的操縱，緊急制動(dòng)將車輛速度降為0，測(cè)量制動(dòng)距離，并隨后進(jìn)行轉(zhuǎn)向操控試驗(yàn)，測(cè)量轉(zhuǎn)向力及續(xù)駛里程。

爆胎試驗(yàn)后照片如圖6所示，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求JT/T 782，并在107 km/h的高速爆胎后車輛轉(zhuǎn)向性能、制動(dòng)性能等均可控。驗(yàn)證防輪胎脫圈裝置的運(yùn)行可靠性，將該裝置裝配在整車上，進(jìn)行壞路可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖6 某輕型客車爆胎試驗(yàn)后照片

表2 防輪胎脫圈裝置試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)束語

針對(duì)目前爆胎事故時(shí)有發(fā)生，輕型客車在應(yīng)用防輪胎脫圈裝置的爆胎安全裝置后，進(jìn)行實(shí)車爆胎試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，采用防輪胎脫圈裝置的輕型客車在發(fā)生爆胎后，依然能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等功能，避免車毀人亡的群死群傷事故。并有一定的續(xù)駛里程，保障了爆胎后車輛在第一時(shí)間內(nèi)撤離事故現(xiàn)場(chǎng)，避免了二次事故的發(fā)生。

[1]喻凡，林逸.汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]劉文輝.高速公路爆胎原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J].福建農(nóng)機(jī)，2010（2）：35-36.

[3]Run-flatTire Uses Double Bead，Reinforced Sidewall[J].Automotive Engineering，1979，87（6）：91-93.

[4]周煥成.應(yīng)對(duì)行車爆胎危象的防范措施[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010（Z2）：118-120.

[5]趙守月.大客車安全輪胎內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2012.

[6]全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)客車分技術(shù)委員會(huì).營運(yùn)客車爆胎應(yīng)急安全裝置技術(shù)要求：JT/T 782-2010[S].北京：人民交通出版社，2010：8.

[7]王菲，劉柏楠，郭洪艷，等.爆胎汽車的軌跡跟蹤與穩(wěn)定性控制[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2013，17（11）：97-104.

[8]蔡祥.爆胎車輛的動(dòng)力學(xué)分析及操作策略研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2014.

修改稿日期：2017-03-20

Application of Flat Tyre Safety Device to a Light Bus

Yang Qingcao,Zhu Xiao,Zou Xiaojun,Zhang Tangyun,Lyu Chuanzhi,Wang Rui
（NAVECOLtd,Nanjin 210028,China）

This paperdiscusses the presentflattyre safety devices,elaborates thatthe lightbusis suitable foradopting the tyre bead lock device as the flattyre safety device,and puts forward the problems occurred in model-selection and assembling,then itis validated by installed on the bus to test.

lightbus;flattyre;safety device

U469.1；U463.341

B

1006-3331（2017）04-0034-03

楊情操（1980-），男，高級(jí)工程師；主要從事整車性能開發(fā)工作。