「無空氣輪胎」專利分析

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來源：IP創(chuàng)新贏（ID：IP2win）

作者：曹寅秋  審協(xié)北京中心醫(yī)藥部

原標(biāo)題：爆胎？再也不會了！【IP創(chuàng)新贏】

為了解決扎胎、爆胎的問題，科研人員早就將改變輪胎結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)輪胎無氣化作為重要的研究方向，多種類似的輪胎產(chǎn)品已經(jīng)問世，甚至投入使用。小贏今天就為大家盤點一下我們現(xiàn)在能遇到的“無空氣”輪胎。

說到輪胎，你條件反射般的會想到那黑色的橡膠“轱轆”吧？但是，它的出現(xiàn)，恐怕要顛覆你對“輪胎”的認(rèn)知了！

你一定會懷疑，上圖這個既看不到輪輞和輪轂，又布滿奇異的蜂窩狀表面結(jié)構(gòu)的圓盤是輪胎？這也能上路？

沒錯，這正是著名輪胎制造商米其林，于2017年6月發(fā)布的Vision概念輪胎。它通過3D打印形成復(fù)雜的立體鏤空支撐結(jié)構(gòu)，無需充氣。完全避免了漏氣、爆胎等隱患。

憑借前衛(wèi)、智能的設(shè)計理念，無空氣輪胎位列《時代》周刊評選的2017年度25項最佳發(fā)明之一。（小贏注：《時代》好像對輪胎情有獨鐘，去年的一款固特異球形輪胎入選2016年度最佳發(fā)明，小贏曾經(jīng)深度解析過，點這里回顧。）

“Vision”的設(shè)計團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，車主們希望自己的輪胎能夠適應(yīng)多種路況、而且能夠更長時間的使用。因此，在Vision設(shè)計理念中，第一個關(guān)鍵詞叫“以人為中心”。

設(shè)計師Mostapha El Oulhani

第二個關(guān)鍵詞則是“仿生”。為了實現(xiàn)預(yù)想的功能，設(shè)計師團(tuán)隊嘗試在大自然中尋找靈感，珊瑚的結(jié)構(gòu)和生長過程引起了他們的興趣。首席設(shè)計師El Oulhani表示“仿生學(xué)能指導(dǎo)我們更好地理解大自然如何產(chǎn)生輕盈和耐用的結(jié)構(gòu)”。

基于這樣的設(shè)計理念，最終呈現(xiàn)在人們的眼前的“Vision”是一款怎樣的產(chǎn)品呢？

它內(nèi)部通電，并嵌置集成傳感器，駕駛員可以通過傳感器收集的信息實時了解輪胎磨損狀況。

冷固化3D技術(shù)使得胎面花紋能夠快速被重新打印，車主只要坐在車內(nèi)進(jìn)行簡單操作，就能獲知輪胎當(dāng)前狀態(tài)，并對胎面進(jìn)行翻新，也可以使用配套的預(yù)設(shè)程序，預(yù)約變換適應(yīng)諸如雪地等不同路況的胎面。

理論上來說，這樣的輪胎在汽車的整個使用生涯中都無需更換。

當(dāng)然，它畢竟還是一款概念產(chǎn)品，需要多項尖端科技支撐。米其林估計，大概需要20年時間，這款輪胎就能投入使用了。

雖然在短時間內(nèi)還不能見到米其林這款未來感十足的產(chǎn)品，但無空氣輪胎已不是第一次登上歷史舞臺。為了解決扎胎、爆胎的問題，科研人員早就將改變輪胎結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)輪胎無氣化作為重要的研究方向，多種類似的輪胎產(chǎn)品已經(jīng)問世，甚至投入使用。

小贏這就為大家盤點一下我們現(xiàn)在能遇到的“無空氣”輪胎。

米其林：Tweel

早在2005年，米其林就展出了名為Tweel的無空氣輪胎概念產(chǎn)品，隨后還將其配備在奧迪A4車型上進(jìn)行展示。

外觀上看，Tweel有點像老式的木輪馬車車輪，它沒有鼓脹的充氣胎，而是采用一體式的彈性耐磨車輪，內(nèi)部設(shè)置數(shù)十根彈性支撐車輻。由于車輪中沒有氣體，所以它不會爆胎，在越障時輪胎可發(fā)生形變，有效吸收沖擊力，一體式結(jié)構(gòu)使得胎面被尖銳物刺穿后也能夠繼續(xù)行駛。

米其林的授權(quán)專利申請CN104302488B中詳細(xì)描述了這種輪胎的構(gòu)造

Tweel從根本上解決了胎內(nèi)充氣導(dǎo)致的一系列問題，安全性高、結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，被認(rèn)為是繼子午線輪胎后，再次引發(fā)汽車產(chǎn)業(yè)深刻變革的輪胎產(chǎn)品。歷經(jīng)近十年的研究，米其林終于在2014底年宣布Tweel進(jìn)入小批量試產(chǎn)，不過也表示會率先應(yīng)用在工業(yè)而非商用車輛上。

固特異：TurfCommand

早于米其林公司，輪胎業(yè)界巨頭固特異針對無空氣輪胎技術(shù)的研發(fā)可追溯至20世紀(jì)70年代，那時它曾參與美國國家航空航天局阿波羅月球車的輪胎設(shè)計項目。

美國公布的阿波羅月球車車型之一，該款車的輪胎采用鋼絲編制而成，不需充氣。

2017年9月，固特異推出了專用于割草機的免充氣輪胎TurfCommand，配備該種輪胎的機型預(yù)計2018年就可購買到。

固特異的TurfCommand與米其林Tweel整體上比較相似，內(nèi)部采用網(wǎng)狀輪輻，支撐性更強；合成橡膠材質(zhì)兼具剛性與柔韌度，胎面更寬，花紋深厚，能夠有效保護(hù)草坪。

普利司通：Air Free Concept

著名輪胎生產(chǎn)商普利司通（Brigestone）也不甘落后，早在2011年就推出了Air Free Concept無空氣概念輪胎，目標(biāo)用于個人代步車輛使用。

與前兩款無空氣輪胎相比，這款產(chǎn)品最大特點是裝配了2組輻條，它們以彼此相對的方向組配，另外胎面的剛性也有所增加，因此不必扭曲輻條，輪胎本身也能形成有效的支撐、屈撓。

不過這款產(chǎn)品被認(rèn)為存在安全隱患，那就是一旦有石塊或其它雜物卷入輻條又不能落出，將會導(dǎo)致輪胎失衡。

普利司通公司的發(fā)明專利申請CN104736355A中記載了該種輪胎及車輪的組成

經(jīng)過數(shù)年研究之后，普利司通發(fā)布了改良版Air Free Concept——自行車專用無空氣輪胎，可以看出，為了解決避免雜物卷入的問題，普利司通最終還是采用了與米其林、固特異類似的單方向輻條排列方式。

2017年4-6月，首次實裝這款無空氣輪胎的自行車在日本福岡、橫濱兩地提供試乘，目標(biāo)于2019年正式對外發(fā)售。

北極星：越野輪胎

看好無空氣輪胎的可不只是輪胎生廠商，一些汽車品牌也開始自行研究此類產(chǎn)品。

沃爾沃（Volvo）汽車的子品牌北極星（Polaris）以偏小眾的全地形汽車、摩托車而聞名，該品牌2015年宣布發(fā)售一款采用非充氣越野輪胎的全地形車，外形酷炫到?jīng)]朋友，起售價14999美元。

北極星公司的發(fā)明專利申請CN104995036A中記載了這款車應(yīng)用的無空氣輪胎產(chǎn)品

這也是無空氣輪胎首次實際應(yīng)用在大眾使用的休閑車上。在此之前，無空氣輪胎的研制主要由軍需（包括航天）推動，實際上北極星的此款車型正是受美國軍用全地形車MV850啟發(fā)研制的，該車型就配備了北極星的無空氣輪胎。

通伊歐：noair

無空氣輪胎目前難以攻克的缺陷之一就是滾動阻力比傳統(tǒng)的充氣輪胎要大很多，因而難以適應(yīng)高速行駛，另外噪音也比較大，因此現(xiàn)有產(chǎn)品多用于工業(yè)或特殊用途車輛，以及速度較慢的自行車中，很難普及到一般商用車型。

不過，2017年9月，日本的輪胎制造商通伊歐（TOYO，原東洋）發(fā)布了其最新研發(fā)的名為“noair”的免充氣輪胎。通伊歐表示，以前的無空氣輪胎只能以中等速度運行，但裝載noair的車輛能夠以每小時120公里的高速度行駛。

更為重要的是，noair主要面向普通轎車使用。它的胎面使用橡膠材料，胎體和輪輞采用碳纖維復(fù)合材料，輪胎內(nèi)部雙向配備高性能樹脂材料制成的輪輻，可以分散輪胎的接地應(yīng)力，降低阻力，噪音也相應(yīng)減少，達(dá)到與普通充氣輪胎相近的水平。

結(jié)  語

看了多這么多產(chǎn)品，小贏發(fā)現(xiàn)無空氣輪胎的研究和面世就集中在最近幾年，尤其在剛剛過去的2017年呈現(xiàn)出井噴態(tài)勢，可見無氣化已經(jīng)成為輪胎產(chǎn)品的重要發(fā)展方向。米其林的Vision Concept輪胎產(chǎn)品能夠得到青睞、被列為年度最佳發(fā)明之一也是順應(yīng)了時代趨勢。

相信在不遠(yuǎn)的未來，無空氣輪胎能夠得到更為普遍、廣泛的應(yīng)用，極大改變我們的生活，讓日常行駛、生產(chǎn)生活更加安全舒適。

來源：IP創(chuàng)新贏（ID：IP2win）

作者：曹寅秋  審協(xié)北京中心醫(yī)藥部

編輯：IPRdaily趙珍          校對：IPRdaily縱橫君

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