轮胎不充气

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轮胎不充气
从不充气到充气,再发展到不充气,轮胎技术就像这种产品的外形一样,画了一个圆。

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技术的发展有时可以让一件发明回归它的本来面目,比如轮胎。

在不久前结束的东京车展上,日本轮胎厂商普利司通展出了一款名为“Air Free”的新型轮胎。

它最大的特征是不用充气,因而也不怕刺扎,省却了胎压检测等保养工作,更为重要的是,它消除了一切因漏气和爆胎所带来的安全隐患。

这款轮胎仿佛把人们带进了时间隧道。

1888年,苏格兰兽医约翰?邓禄普从浇花用的橡皮水管中获得灵感,用充水、之后是充气的橡胶轮胎替换掉硬实心自行车橡胶轮胎,车辆行驶的平顺性得到极大提高。

除了令儿子不再摔得遍体鳞伤以外,邓禄普还让充气轮胎从此登上了历史舞台。

现在,在100多年过去之后,从不充气到充气,然后重新回到不充气,实心轮胎又一次出场了。

当然,其间的奥秘已经大不相同。

在向《第一财经周刊》介绍最初的设计思路时,普利斯通的相关研发人员表示,与靠空气压力来支撑车身重量的充气轮胎不同,Air Free胎体本身就需要足够的强度,另外还
需要能缓冲地面带来的冲击力,即“保证相对轻量的同时,要有充分的柔软性”。

普利司通Air Free轮胎在轮毂和橡胶外胎之间,主要依靠热塑性树脂(也被称为“热塑性塑料”)而不是空气来承受车体重量和地面冲击,你可以把Air Free直接理解为用若干柔软的树脂代替填充空气的产物。

这些树脂被制成了可弯曲的辐条。

热塑性树脂抗冲击性能好,还具有相当大的断裂延伸率。

这就意味着它在外力的作用下,形变的空间较大而不会断裂。

眼下,对这种材料进行再加工的技术已经颇为成熟。

利用其受热软化、冷却硬化的特性,用注塑成型的方法,可以将热塑性树脂加工成任意形状。

事实上,注塑成型生产技术已经被广泛应用,从中控台按钮到车身面板,各种汽车用塑料零部件都可以使用这种技术生产。

因此今后Air Free规模化生产的门槛不会太高。

虽然普利司通不肯透露Air Free的成本,但却向《第一财经周刊》明确表示,“成本并不会成为阻碍其商用化的因素”。

换句话说,实心轮胎的“回归”将使这个行业的竞争法则再一次被改写,对“不用充气的轮胎”技术的掌握,或许将代表着那些轮胎公司的未来。

长期以来,轮胎行业的主角充气轮胎―直在追求更轻的质量、更佳的弹性以及气密性,安全性能更是一直被视为技
术革新的最关键一环,比如通过安装轮胎压力监视器建立预警机制。

目前最可靠的轮胎安全技术是防爆轮胎――又称“可缺气行驶技术”,是通过各种手段在轮胎气压降低的情况下,继续支撑起车辆的重量,保证轮胎不至于出现严重变形。

在防爆胎技术上,德国轮胎厂商马牌(ContinentalAG,又称大陆),采用的是Support Ring(支撑环)构造,可以直接装配在现有轮毂上,应用起来的难度相对较小,吸引了普利司通和横滨轮胎等厂家,与米其林的PAX构成了两大阵营。

普利司通同时还推崇Reinforced Sidewall(胎壁加强型)技术。

它依靠内部增强型的橡胶来支撑车身。

Support Ring技术的优势在于仍使用普通轮胎,不会影响轮胎的结构和外观,但这一技术会使车辆在行驶时令人感觉比一般轮胎“更硬”,为了将这种影响降到最低,普利司通先后三次更新换代了Run Flat Tire防爆胎技术,通过把橡胶做得更薄以及软化胎壁,力图获得与普通轮胎相近的舒适性。

普利司通的数据显示,其生产的Run Flat Tire在2008年4月首次突破1000万条的销售后,在一年半后迅速达到1500万条,显示出市场对防爆胎认可度的增加。

相比这些厂商,米其林在防爆胎技术方面一度饱受挫折。

2007年,米其林宣布完全终止其防爆胎项目PAX――它是由外胎、特殊轮毂、内置支撑环、压力检测器四部分组成
的系统,这距离其上市不过十年时间。

米其林方面给出的解释是“市场需求不足,不足以填补技术研发上的费用”。

PAX系统联合了固特异、住友橡胶(旗下有邓禄普品牌)等厂家进行共同开发。

但尴尬的是,防爆胎的真正流行却与米其林无关,而是在1999年宝马联合马牌在旗下车型上广泛使用之后。

PAX系统的问题在于它不仅仅是一条轮胎,而是牵涉到整个系统的改造。

不仅增加了车身的质量,还同时增加了工厂的制造成本,阻碍了其进一步的推广。

防爆胎技术的开发不力,使米其林成为第一家不惜代价、全力研发非充气轮胎的公司。

2004年,它率先打破常规,推出了Tweel和Air Less两种产品。

确切地说,Tweel更应该被称作是一种车轮解决方案,而不仅仅是一个轮胎。

可弯曲的辐条直接与橡胶胎面相连,即使没有空气,灵活的辐条与可变形的轮毂也可保证充分的避震性,起到与充气轮胎同样的缓冲地面摩擦力的作用;Air less则与普通充气轮胎看起来差别不大,其内部采用了一种商性能的复合材料来代替空气,这种复合材料在纵向、横向和垂直方向都具备弹性,从而保证了汽车行驶时的安全性与舒适性。

由于工艺等方面的原因,Tweel和Air Less至今仍然没有投入大规模的生产。

不过,眼见对手拿出了产品,作为全球销售额第一的轮胎公司,普利司通当然不愿意被排名第二的米其林甩在身后,要知道两家公司―直在技术创新上你追
我赶。

即便掌握了热塑性塑料这种更为可靠的材料技术,但普利司通同样也遇到了自己的难题:辐条应该做成什么形状,以何种结构来编织?
以自行车为例,辐条虽然看起来简单,但编织方法却是五花八门。

为了提高舒适性,首先要考虑如何尽可能地减少通过辐条传至车身的震动,从而提高舒适性;而且不同的编织方法决定了所需要的辐条长度不一,车身重量就有不同――保持同等抗震性的情况下当然是越轻越好。

Air Free的情况与之相类似。

为了在保证强度及柔软性的同时,尽可能减重,普利司通最终将辐条制作成波纹状,并以左右交叉略微偏斜的方式编织。

普利司通先进技术开发部的森永启诗说,这种弯曲的梁状可以保证轮胎不发生横向的作用力,提高车辆行驶时的稳定性。

此外辐条的厚度、斜角度以及排列密度,同样经过了多次模拟试验后所取的“最合适配置法”。

目前Air Free前后车轮300至350毫米的外径,仅约为普通汽车轮胎的1/2,只在承载量较低、行驶速度较慢的X 座小型电动车上试验获得成功。

这种情况下,每只车轮的负载量大约是50公斤。

对比普通汽车约吨的车重,目前车轮的承载力至少需要再提升一倍。

普利司通方面也承认,当承载量加大,车轮运转速度更快时,Air Free的强度及耐久性
都将面临考验。

除此之外,无论是普利司通还是米其林,两家公司的非充气轮胎都需要解决一些共同的课题,比如非充气轮胎会产生更大的摩擦力也更容易发热,以及行驶过程中容易有异物卡在辐条之间。

虽然普利司通认为,伴随车轮运转,辐条发生变形会引起辐条间的间隔产生变化,大多数的异物应该会直接被甩出去,但他们也表示会将此列为持续跟进的攻关项目。

另外热塑性塑料也还没有达到十全十美,其遇冷遇热易变化的特性,使其还不能在极端天气情况下使用。

这两家公司对于非充气轮胎产品化的计划都表现得非常谨慎。

米其林方面曾在2004年时预期至少需要10年,而普利司通目前尚未给出明确的日程表。

除了米其林和普利司通,眼下还没有其他轮胎公司推出相似的技术。

现在离米其林提出的10年计划已经过去了整整7年。

至少在未来数年时间内,除了依靠各种监测装置,防爆轮胎仍然还是提高车辆行驶安全的最可靠选择。

不过相比可以修补的普通轮胎,防爆轮胎被扎破后需要更换,其实用性偏低,价格也较高,使其始终局限于一个小众市场,其份额仅占整个轮胎替换市场大约1%。

本田等公司已不再选用防爆胎作为初装标配。

只有宝马是一个例外,他们最早将防爆胎作为新车初装时的标准配置,现在也依然是使用最多的厂家。

要想生产出更安全可靠的轮胎,同时又使产品价格大众
化,不至于重蹈防爆轮胎的覆辙,不充气轮胎成了一个新的产品突破的方向。

它真正将发生爆胎等事故的可能降到了最低,并且正在由世界上排名第一和第二的轮胎公司逐步推进。

普利司通Air Free的推出至少表明,这种产品可以做到不再昂贵。

我们有理由乐观一点。

要知道第一条商业化的充气轮胎从诞生到普及曾经用了40年,如今的技术进步已经使得这样的时间大大缩短。

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