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淺談汽車爆胎危害與安全技術(shù)防范

文檔作者：徐書坤		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月27日
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淺談汽車爆胎危害與安全技術(shù)防范
徐書坤(馬鞍山240311)
1 汽車輪胎爆胎原因及產(chǎn)生危害
1．1 汽車產(chǎn)生爆胎原因
從汽車爆胎產(chǎn)生原因看，有外界因素也有內(nèi)
在原因，主要有：車輪行駛在路上遇到異物的撞
擊或被割破；車輛過度超載，車胎安裝位變動(dòng)而
擠壓、磨擦；由于輪胎老化、胎側(cè)簾線斷裂等原
因，在輪胎外側(cè)出現(xiàn)鼓包或裂紋，局部強(qiáng)度降低，
當(dāng)高速行駛時(shí)如果內(nèi)部胎壓升高，造成爆胎；輪
胎氣壓異常，包括胎壓過高或胎壓過低，或長期
在烈日下曝曬，也是造成爆胎的原因。
1．2 輪胎氣壓異常對輪胎的影響
輪胎氣壓異常對輪胎的影響主要表現(xiàn)在：
當(dāng)輪胎氣壓過高時(shí)，會引起輪胎伸張變形，胎體
彈性降低，汽車在道路上行駛時(shí)所收到的動(dòng)負(fù)
荷也增大，如遇到路面沖擊會產(chǎn)生內(nèi)裂或爆胎，
同樣胎壓過高還會使輪胎的接地面積減少，使
胎冠中部磨損加劇，局部磨擦厲害。胎壓過低，
則會使輪胎面的中部區(qū)域與路面間接觸力量減
少，胎肩承受的載荷增加，胎體受扁變形。此
時(shí)，輪胎的變性加大，剛度降低，易導(dǎo)致胎體簾
布層呈環(huán)狀斷裂，嚴(yán)重時(shí)就會引發(fā)爆胎。另外，
索，推進(jìn)了液壓成形技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，為液壓
成形技術(shù)在副車架上的設(shè)計(jì)和制造積累了豐富的
經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
1 魯春艷．汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其實(shí)施途徑[j]．上
· 60 ·
隨著胎壓的下降，輪胎與地面的摩擦將成倍增
加，胎溫急劇升高，使得輪胎變軟，強(qiáng)度下降，在
這種情況下，如果車輛高速行駛，就可能導(dǎo)致
爆胎。
1．3 爆胎產(chǎn)生的危害
汽車產(chǎn)生爆胎，危害極大，尤其在重載和高
速行駛條件下，會產(chǎn)生惡性交通事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，
在各種爆胎原因中，輪胎氣壓過高占20％ ，輪胎
氣壓不足占57％ ，其他占23％。因此，防止輪胎
缺氣行駛是減少爆胎產(chǎn)生的重要手段之一。
2 汽車輪胎爆胎安全技術(shù)防范
預(yù)防輪胎爆胎的安全技術(shù)可分為兩大類，一
類是預(yù)防輪胎因非正常使用而造成爆胎的“預(yù)防”
技術(shù)；另一類是在爆胎后進(jìn)行挽救，防止車輛因爆
胎而發(fā)生事故的“補(bǔ)救”技術(shù)。
2．1 輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)
由于輪胎氣壓異常是引發(fā)爆胎的最重要原
因，因此，通過技術(shù)手段檢測胎壓，保持輪胎在正
常胎壓狀況下行駛，是預(yù)防爆胎發(fā)生的重要手段。
輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)是在汽車行駛或停止
時(shí)，對輪胎的壓力和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以保證輪
海汽車，2007，(6)．
2 劉鋼．大截面差空心件內(nèi)高壓成形研究[J]．材料科學(xué)與工
藝，2004，(8)．
3 苑世劍．轎車副車架內(nèi)高壓成形[J]．煅壓技術(shù)，2004，
(3)．
4 蔣浩民．管件液壓成形技術(shù)及其在車身輕量化中的應(yīng)用
[J]．汽車材料文摘，2008，(3)．
上海汽車2010．03
胎的壓力和溫度維持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。當(dāng)輪胎壓力
或溫度超過規(guī)定范圍時(shí)，TPMS發(fā)出報(bào)警，提醒駕
駛?cè)思皶r(shí)檢查輪胎狀況，做好安全防范措施。
TPMS的最大優(yōu)點(diǎn)在于能在汽車行駛的動(dòng)態(tài)
過程中對輪胎狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對日常行駛中
最常出現(xiàn)的輪胎漏氣、低壓行駛等現(xiàn)象能有效進(jìn)
行預(yù)警和提示，對提高汽車行駛安全性具有很多
的“事先預(yù)防”的作用，是目前使用最廣泛的輪胎
安全產(chǎn)品，在北美、歐洲、日本等市場已得到了廣
泛應(yīng)用。美國從2007年9月起，所有新銷售的汽
車都安裝了TPMS，TPMS已成為汽車電子系統(tǒng)中
必備的安全裝置。我國目前配置安裝TPMS的車
型還不多，但隨著我國道路狀況的不斷改善，高等
級公路的不斷增多，人們對行車安全要求的不斷
提高，TPMS在我國的應(yīng)用也會越來越廣。
TPMS主要有直接式和間接式兩種類型，他們
通過不同的工作原理對輪胎實(shí)施監(jiān)測。直接式
TPMS通過安裝在輪胎內(nèi)的傳感器直接測量輪胎
內(nèi)的氣壓和溫度，并將有關(guān)數(shù)據(jù)以無線方式傳輸
到駕駛室內(nèi)的接收主機(jī)；間接式TPMS則通過汽車
ABS系統(tǒng)的輪速傳感器測量輪胎的轉(zhuǎn)速，通過比
較四個(gè)輪胎的輪速差來推斷輪胎氣壓是否正常；
當(dāng)某一只輪胎的胎壓異常時(shí)，輪胎的直徑就會變
大或變小，車輪的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)產(chǎn)生變化，監(jiān)測系統(tǒng)將
車輪轉(zhuǎn)速的變化情況同預(yù)先儲存的標(biāo)準(zhǔn)值比較，就
能得出輪胎氣壓太高或不足結(jié)論，從而報(bào)警。
這兩種系統(tǒng)各有優(yōu)劣：直接式系統(tǒng)測量精度
高、報(bào)警時(shí)間短，無論停車或行駛時(shí)都能測量，但
生產(chǎn)成本高，且目前使用的基本上都是帶電池的
TPMS，即安裝在輪胎內(nèi)的傳感器單元需使用電池
供電，因此電池壽命的長短直接關(guān)系到TPMS的使
用年限，限制了傳感器單元的檢測采用頻率和發(fā)
射頻率。而間接式系統(tǒng)則不存在電池壽命問題，
其生產(chǎn)成本也遠(yuǎn)低于直接式系統(tǒng)，但問接式系統(tǒng)
在使用上存在一定的局限性，如當(dāng)車輛停止時(shí)或
兩個(gè)以上輪胎同時(shí)缺氣時(shí)(這種情況可能在汽車
閑置一段時(shí)間后發(fā)生)，間接式系統(tǒng)就無法發(fā)揮作
用；當(dāng)工作環(huán)境發(fā)生變化，如更換新輪胎時(shí)，間接
式系統(tǒng)需要重新設(shè)定；間接式系統(tǒng)也無法對輪胎
溫度進(jìn)行測量和報(bào)警。
上海汽車2010．03
2．1．2 防漏氣輪胎推廣應(yīng)用
除了采用TPMS等胎壓監(jiān)測裝置檢測胎壓外，
世界各國還十分重視防漏型輪胎的開發(fā)研究，歷
經(jīng)了長期的探索和試驗(yàn)。
目前，正在推廣使用的新型的防漏氣輪胎在
輪胎內(nèi)部噴涂一種特殊的防漏氣涂層，這種技術(shù)
的關(guān)鍵是解決了涂層材料的物理、化學(xué)性能以及
涂層材料和輪胎內(nèi)壁之間的噴涂粘合工藝，使涂
層材料在一45～120℃的溫度范圍內(nèi)均能保持硬
度和粘度不變，防止涂層材料在使用中的堆聚現(xiàn)
象而產(chǎn)生失衡穩(wěn)定。在噴涂工藝方面，采用清洗
劑處理輪胎內(nèi)壁表面后直接噴涂的方法，使防漏
材料和輪胎內(nèi)壁之間能牢固粘合，同時(shí)不損傷輪
胎內(nèi)壁。
用這種材料和工藝制作成的輪胎具備耐扎、
防漏氣的性能，其作用原理是，通過在輪胎內(nèi)壁均
勻地噴涂一層帶狀的、呈膠狀物的高分子有機(jī)合
成橡膠，在胎內(nèi)形成一個(gè)帶有一定厚度的防漏氣
安全保護(hù)層。當(dāng)輪胎的行駛面被釘子等尖狀物體
扎破后，保護(hù)層的膠狀物就會在瞬間從各個(gè)方面
將其緊緊封住，不讓胎內(nèi)氣體泄漏。釘子拔出后，
膠狀物又會自動(dòng)復(fù)位閉合，完全堵住漏洞，從而使
輪胎不缺氣而照常行駛，不必?fù)Q胎。
新型防漏氣輪胎解決了輪胎慢性漏氣的問題，
并能在輪胎內(nèi)扎入異物后、或者在拔出異物后都能
保持胎壓不漏氣，使胎壓在扎破后還能照常使用。
2．2 汽車爆胎自動(dòng)減速裝置
汽車爆胎自動(dòng)減速裝置是一種帶有執(zhí)行裝置
的爆胎安全控制系統(tǒng)，它由輪胎信息采集部分和
制動(dòng)控制部分二部分組成，相當(dāng)于在TPMS(輪胎
壓力監(jiān)測系統(tǒng))的基礎(chǔ)上，又增加了一套自動(dòng)減速
的執(zhí)行裝置，形成從采集、監(jiān)測到爆胎后自動(dòng)執(zhí)行
的完整系統(tǒng)。
汽車爆胎自動(dòng)減速裝置的基本控制方式是通
過現(xiàn)有的TPMS技術(shù)對輪胎壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)
輪胎壓力下降到正常胎壓的70％ 時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲
光報(bào)警，提醒駕駛?cè)藱z查輪胎，防止輪胎缺氣行
駛，起到預(yù)防爆胎的作用，系統(tǒng)本身不采取制動(dòng)措
施。當(dāng)汽車高速行駛，同時(shí)輪胎氣壓快速下降到
正常胎壓的40％ 以下時(shí)，表示發(fā)生了爆胎，此時(shí)系
· 61·
統(tǒng)在極短的時(shí)間內(nèi)迅速作出響應(yīng)，點(diǎn)亮制動(dòng)燈并
同時(shí)采取點(diǎn)剎式制動(dòng)，使汽車從爆胎瞬間起在幾
秒到十幾秒時(shí)間內(nèi)自動(dòng)減速，直至停車。在此過
程中，如駕駛?cè)瞬扇×酥苿?dòng)措施，系統(tǒng)則立即切換
至人工控制狀態(tài)，而此時(shí)車速已明顯降低，即使剎
車也不致引起失控。
本爆胎自動(dòng)減速系統(tǒng)之所以能在爆胎后起到
良好的平穩(wěn)制動(dòng)效果，基本原則在于迅速反應(yīng)。
由于爆胎瞬間車輛尚未跑偏，而駕駛?cè)吮旧聿豢?
能在零點(diǎn)幾秒的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)過來，此時(shí)系統(tǒng)迅速
代替駕駛?cè)藢?shí)施行車制動(dòng)，降低車速，使高速行駛
車輛的動(dòng)能快速減小下來，從而避免了很多駕駛
人可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤操作。即在反應(yīng)過來后趕緊制
動(dòng)，此時(shí)往往以爆胎2～3 s后，車輛已經(jīng)明顯跑
偏，再采取緊急制動(dòng)就極易造成車輛的甩尾、失控
等嚴(yán)重事故。汽車爆胎自動(dòng)減速裝置利用機(jī)電器
件快速反應(yīng)的特性，能彌補(bǔ)人腦對外界信息反應(yīng)
滯后的生理局限，在爆胎后駕駛?cè)诉€無法作出反
應(yīng)的極短時(shí)間內(nèi)，即迅速制動(dòng)，降低車速，贏得寶
貴的3～5 s時(shí)間，使汽車在駕駛?cè)朔磻?yīng)過來之前，
已提前50～100 m距離進(jìn)行制動(dòng)，將汽車動(dòng)能下
降一米以上，有效降低爆胎后發(fā)生危險(xiǎn)的概率，提
高了安全系數(shù)。
爆胎自動(dòng)減速裝置的關(guān)鍵技術(shù)是爆胎后系統(tǒng)
迅速響應(yīng)并立刻采取制動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間(響應(yīng)同時(shí)
還必須立刻點(diǎn)亮制動(dòng)燈)，時(shí)間越短，汽車開始減
速并避免出現(xiàn)跑偏的效果也就越好，而制動(dòng)力卻
不必太大。
3 結(jié)語
汽車的各種輪胎安全技術(shù)之間也不是互不相
關(guān)，如汽車爆胎自動(dòng)減速裝置就是在TPMS技術(shù)上
的延伸。隨著輪胎制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，以及輪
胎安全技術(shù)在各種車型上的推廣應(yīng)用，輪胎的安
全性能將得到大幅提高，行車的安全性也會得到
更有效的保障。
-6" 4"4-" 電-6"電-6"電 電 七-6"女 電 七 七 七
(上接第56頁)
圖6 尺寸對比圖 圖7 優(yōu)化后的產(chǎn)品實(shí)圖
4 結(jié)語
針對形狀比較復(fù)雜、性能要求較高(如變截
面、變徑、變剛度)的彈簧，可以嘗試運(yùn)用以上的流
程和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣避免了因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理
· 62 ·
造成頻繁變更材料規(guī)格以及實(shí)驗(yàn)(尤其是疲勞等
實(shí)驗(yàn))驗(yàn)證周期過長而影響新產(chǎn)品開發(fā)速度，另外
此開發(fā)流程能盡可能減少以往卷簧過程中過多依
靠經(jīng)驗(yàn)而缺乏科學(xué)依據(jù)的弊病。當(dāng)然整個(gè)開發(fā)過
程也有待完善之處，但至少能給彈簧的新產(chǎn)品開
發(fā)提供一條相對的捷徑，既節(jié)約了開發(fā)成本，又加
快了開發(fā)的速度，實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品的最終質(zhì)量的目
的，為客戶和企業(yè)自身實(shí)現(xiàn)雙贏。
參考文獻(xiàn)
1 朱恒山，艾志久，鄧家提．CAD與CAE集成過程的分析與
建模[J]．計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2002，20：95-98．
2 鄧興貴．基于AutoCAD的彈簧CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)[J]．
機(jī)床與液壓，2004，14：154—155．
3 葉元烈．機(jī)械優(yōu)化理論與設(shè)計(jì)[M]．北京：清華大學(xué)出版
社．1994．
上海汽車2010．03

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