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                        轮胎上的科学 车轮飞旋编年史

                        作者:
                        来源:
                        2019/02/22 14:07
                        浏览量

                          1839年查尔斯?古德伊尔(Charles Goodyear)发明硫化橡胶后,橡胶轮胎开始在各种车辆上得到广泛应用。但直至19世纪末期,汽车上所安装的橡胶轮胎均是实心的。这种轮胎吸收路面冲击的能力很差,导致汽车行驶时震动剧烈、噪音大。虽然当时汽车的速度很慢,但为了应对路面的冲击,悬架和车身不得不设计得十分笨重以增加机械强度。

                          充气轮胎的诞生

                          1845年苏格兰人罗伯特?汤姆森(Robert William Thomson)首先发明了充气轮胎并获得了专利。但受到当时橡胶生产工艺和汽车工业发展状况的限制,他的充气轮胎技术未能得到广泛的使用。

                          充气轮胎的技术被搁置42年后,另一位苏格兰人约翰?邓禄普(John Boyd Dunlop)于1887年发明了首个具有实际使用价值的三轮车充气轮胎。在1889年一位名为Willie Hume的自行车运动员利用了邓禄普的充气轮胎在比赛中取得了优异成绩后,充气轮胎技术开始变得家喻户晓。

                          最早的充气自行车轮胎

                          第一条可拆卸的自行车轮胎

                          1891年爱德华和安德鲁?米其林(édouard & André Michelin)兄弟发明了可在十五分钟内拆换的充气式自行车轮胎。这一产品迅速被当时的自行车运动员采用。在1895年,他们首先开发出了适用于汽车的充气轮胎并装备在自己设计的赛车上。在巴黎—波耳多—巴黎的比赛中,两兄弟亲自上阵,出色地跑完了全程,在巴黎轰动一时。凭借其充气轮胎的技术优势,在1900至1912年,米其林轮胎在所有大型国际汽车赛事中都取得了成功。

                          早期充气汽车轮胎

                          可拆卸汽车轮胎

                          子午线轮胎(Radial tire)

                          1915年,美国圣地亚哥(San Diego)的轮胎制造商和发明家亚瑟?萨维奇(Arthur William Savage)取得了首个子午线轮胎的专利。1946年,米其林公司进一步改善了子午线轮胎的设计并实现了大规模生产,在1949年将其正式推向市场。在此后的30年中,米其林公司不断扩大其在子午线轮胎上的技术优势,先后推出了首条卡车、摩托车、工程机械车、农用车、飞机的子午线轮胎。

                          子午线轮胎与另一种轮胎结构——斜交轮胎的主要区别是这两种轮胎的胎体结构不同。

                          斜交轮胎的胎体帘布层是由数层挂胶帘布组成的。相邻的帘布层帘线相互交叉排列。子午线轮胎胎体的帘线排列不同于斜交轮胎,它的帘线并不相互交叉,而是与轮胎的子午断面平行,形似地球仪上的子午线而排列。由于行驶时轮胎要承受较大的切向作用力,为保证帘线的稳固,在子午线轮胎胎体的外部有若干层由高强度、不易拉伸的材料制成的带束层。 子午线轮胎的胎体结构使其具有更好的缓冲性能和附着力,因此可显著改善车辆的舒适性和操控性。在高速行驶时,子午线轮胎帘线间的摩擦比斜交轮胎轻微,发热量小。因此具有耐磨、滚动阻力小、极限速度高的优点。

                          无内胎轮胎(tubeless tire)

                          无内胎轮胎是指无需内胎,靠外胎与轮圈的配合即可实现气密的轮胎结构。在国内被俗称为“真空胎”。实际上, “真空胎”内部并非真空,而是与普通轮胎一样充满了压缩空气的。

                          与传统有内胎轮胎相比,无内胎轮胎不存在内胎与外胎间的摩擦。这就降低了轮胎的滚动时的产热、阻力、噪声和震动,提高了车辆燃油经济性和舒适性。同时,使用无内胎轮胎可降低整个车轮的重量,改善车辆的舒适性和操控性。另外无内胎轮胎的气压较低,被扎破时会缓慢地漏气,从而为驾驶员提供更多控制车辆的机会。

                          1955年起无内胎轮胎成为了新上市车型的标准配置。

                          低滚动阻力的“绿色”轮胎

                          汽车所消耗近五分之一的燃油用于克服行驶时轮胎的滚动阻力,因此降低轮胎的滚动阻力是提高汽车燃油经济性的重要手段之一。

                          1992年绿色轮胎面市。绿色轮胎是将硅原料作为碳黑的部分替代物融入到轮胎胎面中,硅有助于在不降低轮胎抓地力(尤其是在湿滑路面上)和耐磨性的前提下,降低25%左右的滚动阻力。这项技术可使车辆每百公里油耗可减少0.15升左右。

                          轮毂电机(Wheel hub motor)和“主动车轮”

                          轮毂电机技术是指将制动系统和驱动车轮的电机和传动系统集成至车轮内部,因此可大大简化电动汽车的机械结构。 由于4个车轮都由独立的电机驱动,可十分容易地实现对4个车轮驱动力的独立控制,可显著改善车辆的动态性能和越野性能。

                          轮胎厂商的主动电机技术,是在普通轮毂电机技术基础之上的又一次创新。通过减少部件的尺寸,米其林成功地将刹车盘、驱动电机和主动悬架集成到了车轮内部??纱蟠蠹蚧档着探峁?,为乘客和电池组腾出更多可用的空间。由于通常需要占用很大空间的主动悬架被集成至车轮内部,使得微型电动汽车也可配备主动悬架,从而显著提高其舒适性和操控性。

                          主动车轮

                          无空气轮胎

                          2005年,市场上公司推出了无空气轮胎技术。这种轮胎的结构是,以橡胶制造的胎面和轮毂间通过柔软易变形的聚氨酯轮辐连接,使轮辋和轮胎形成一个整体。

                          无空气轮胎

                          Tweel轮胎聚氨酯轮辐结构的最大优势是使轮胎设计师可以分别优化其纵向刚性(对应舒适性)和横向刚性(对应操控性),以实现操控性和舒适性兼顾。使Tweel具有超过传统充气轮胎的性能。

                          此外无空气轮胎轮胎还具有无需保养、更加耐磨、易于回收利用的优点。

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