探索运输的未来: 无气轮胎
20世纪50年代,米其林发明了子午线轮胎,这是轮胎创新领域的第一个重大突破。这种轮胎更轻,使用寿命更长,更省油,操控性能更好。然而,自那以后几十年间,轮胎相关技术并没有出现重大突破。

尽管防爆轮胎曾被认为是下一次轮胎革命的主角,但它们因使用寿命较短和维护成本较高而受到批评。此外,防爆轮胎并未实现减重效果,反而适得其反。(20世纪90年代,固特异工程师首次推出防爆轮胎,随后米其林、倍耐力、普利司通、大陆、住友橡胶等公司也相继推出防爆轮胎,防爆轮胎进入了“百花齐放”的时代)无气轮胎是未来吗?事实上,无气轮胎已经成为汽车制造商和轮胎制造商关注的焦点。在2017年东京车展上,丰田展示了其氢动力概念车Fine-Comfort Ride,并首次使用了无气轮胎。
Fine-Comfort Ride概念车上使用的无气轮胎由日本住友橡胶开发,但目前无气轮胎的重量与普通轮胎相当。然而,丰田的首席工程师估计,到2025年,随着橡胶技术的发展,每条无气轮胎的重量将减少约30%。丰田计划在2020年将无气轮胎推向商业市场,这将显著减轻整车重量。米其林是最早提出无气轮胎概念的公司。2005年,米其林发布了“Tweel”轮胎研发计划。尽管这一计划可能在未来淘汰米其林发明的子午线轮胎,但米其林并不想在创新的道路上止步。继米其林之后,普利司通、大陆、邓禄普、韩泰等公司也相继推出了自己的无气轮胎。
然而,尽管无气轮胎可以实现减重目标,但滚动阻力问题却让所有轮胎制造商头疼。无气轮胎在滚动阻力方面比普通充气轮胎差10-20%,未来无气轮胎仍需取得突破。然而,使用无气轮胎后,可以取消备胎,这也能进一步减轻整车重量。
2019年6月4日,在加拿大蒙特利尔举行的第三届米其林先锋峰会(Movin’On Summit for sustainable mobility)上,知名汽车制造商通用汽车与轮胎公司米其林联合宣布了Uptis无气轮胎原型,计划在年底前在雪佛兰Bolt电动车上进行测试,并在2024年前正式在乘用车上商业化。
众所周知,普通轮胎依靠内部压缩空气来支撑汽车重量并帮助缓冲路面颠簸。米其林Uptis(全称Unique Puncture-proof Tire System)原型轮胎乍一看像普通轮胎,但实际上采用了非常复杂的复合结构。Uptis使用了一种新的复合材料结构形成压缩鳍片。尽管外部胎面看起来像普通轮胎,但从侧面可以直接看到内部结构。
如图所示,该轮胎由复合橡胶和树脂填充玻璃纤维的混合物制成。它是一种中空的实心设计,而不是封闭的充气形式。
米其林强调,尽管乍一看不够美观,但驾驶舒适性与传统轮胎一致。双方表示,Uptis形状的非充气实心轮胎在经济效益和安全性方面具有巨大优势。爆胎、钉子刺穿和不规则磨损将成为过去。因此,未来的汽车将不再需要携带全尺寸备胎,从而进一步减轻重量,提高燃油经济性,并减少传统轮胎生产对环境的危害。
目前,许多轮胎公司也在尝试使用新材料来提高性能并减轻重量。石墨烯就是其中之一。
石墨烯被称为迄今为止发现的最薄、最轻、最强、最韧的材料。它是一种优异的导电和导热材料,同时具有柔韧性、透明性和稳定性的特点,因此被誉为新材料之王。因此,为了进一步提升轮胎性能,许多中国轮胎企业希望将石墨烯应用于轮胎制造行业。加入石墨烯配方后,外胎具有更强的耐磨性。这也意味着内胎的保护能力更强,可以减少爆胎的几率。在转弯、刹车和用力时,轮胎橡胶会变得更柔软,从而增强抓地力。
然而,石墨烯产业存在环境和安全问题,同时产量低、技术要求高、成本高,这将限制这种材料在轮胎中的应用。2016年8月3日,森麒麟与华高石墨烯在青岛森麒麟轮胎有限公司正式签约,共同开发和生产石墨烯静电导电轮胎。
谁能在米其林子午线轮胎之后为轮胎行业带来第二次突破,谁就有可能成为未来轮胎行业的新霸主。几十年来没有重大突破的轮胎行业,迫切需要企业站出来发出号召。
