轮胎技术的发展与展望
双钱集团股份有限公司    隆有明 苏博
    随着公路交通和汽车业的发展，轮胎工业发展至今已走过了140多年的历史。轮胎已从单纯追求负载、使用寿
命，发展到追求轮胎的安全性、驾驶性能，突出功能性、环保、节能等绿色安全的概念。各种超高性能轮胎、仿生
轮胎、安全轮胎、绿色环保轮胎、智能轮胎、加宽式轮胎或超级单轮胎和非充气轮胎等新一代轮胎的诞生，代表了
21世纪轮胎业界的先进技术水平，堪称技术创新和产品创新的典范。这不仅是人们观念上的进步，也是技术上的进
步。
一   新型轮胎发展现状
   （1）安全轮胎
   “跑气保用轮胎”，又称“安全轮胎”或“零压轮胎”。跑气保用轮胎具有驾驶安全、舒适、机动性强等优点。它
可以在轮胎漏气后以90km/h的速度继续行使200km。目前共有五种型式：自体支撑型、加物支撑型、自体支撑+加
物支撑型、多腔充气轮胎和自我密封型。例如：自体支撑型轮胎具备坚硬的内部结构，轮胎在气跑光之后，该结构
可临时支撑整部汽车重量。其工作原理是在胎侧面的散热带束层之间夹入特殊橡胶成分，当轮胎跑气失压时，这层
橡胶能防止胎侧自身折叠翻转并使整个胎侧捏紧以使轮胎具备自体支撑能力。
   （2）绿色环保轮胎
    从定性的角度而言，普遍认可的绿色环保轮胎定义是：超低滚动阻力、低能耗、无污染轮胎。从定量的角度而
言，美国通用汽车公司对配套轿车轮胎规定的滚动阻力指标是小于35N（试验条件：底特律郊区Milford试验场，
152.4mm轮辋，1.7m直径转鼓）。目前收集到的数据是，绿色轮胎与普通轮胎相比，降低滚动阻力22%～35%，节油
3%～8%。据此推算，绿色轮胎滚动阻力应低于27N。就美国的路况而言，轮胎滚动阻力每降低20%，可节油4%；换
言之，轮胎滚动阻力每降低1N，可多行驶0.04km。
    现阶段的绿色环保轮胎设计原理及方法主要有两个：一是轮胎的轻量化，即通过减少轮胎质量来降低轮胎的滚
动阻力，现在较新的办法是采用轻质材料制备轮胎，同时用计算机辅助设计，优化轮胎结构，减少材料的使用，如
采用芳伦材料代替钢丝，效果十分显著。二是通过减少材料的能耗（滞后损失），对橡胶配方的改进和骨架材料的优
化和改良，实现降低滚动阻力的效果。目前研究重点集中在白炭黑/硅烷补强体系在胎面胶配方的应用以开发绿色节
能轮胎产品。
   （3）智能轮胎
    何谓“智能轮胎”，从广义上说，智能轮胎就是有智力、有头脑的轮胎。从狭义上说，智能轮胎是能够收集传输
有关自身所处环境的所有信息，并对这些信息做出正确判断和处理的轮胎。
    智能轮胎技术的发展包括直接型和间接型轮胎气压监测系统（TPMS）。智能轮胎监测技术可以实现对轮胎气压、
温度、受力、滑动摩擦因数、胎面磨耗、轮胎损坏等重要参数与信号进行监测，并实时发出警报。直接型TPMS是未
来TPMS的发展趋势和主流。
   （4）农业子午胎
    全球农业轮胎市场成为轮胎产品中稳定的增长点。将农用子午胎装配在大中型农用设备上，所具优势如下：耗
油低；耐磨耗；耐屈挠龟裂；耐老化性，使用寿命长；牵引能力突出；抓地力大以及具有良好的减震性能。农用子
午胎还可以提供较大的负载能力和轮胎对复合地面的适应性及具有较强的翻新能力。
    农业子午化是国际农机行业的发展趋势，目前发达国家农用轮胎子午化率很高，西欧已达到80％，美国达40
％。各国客商对出口的农机机械（大中型拖拉机和联合收割机等）要求配套使用子午胎并提出了很高的要求，特别
是大马力拖拉机及大中型农用机械设备。如今，最新农业机械设备均以“26~50”规格的子午胎为主，几乎全是子午
胎，可以看出子午化是农业胎的发展方向，而且是向大规格方向发展。
   （5）仿生轮胎
    大陆公司曾将Conti Premium Contact仿生轮胎投放市场。这种轮胎之所以称为仿生轮胎，是因为胎面是模仿
豹子奔跑中和止跑时爪印变化(奔跑时爪印较小，止跑时爪印增大1/3)而设计的，即汽车行驶时，胎面接地面积较
小；制动时，接地面积增大，从而大大缩短制动距离并提高车辆行驶稳定性。大陆公司仿生轮胎采用开放式胎肩，
有助于排水；新型非对称型花纹使转向反应更准确；胎面胶使用了白炭黑，滚动阻力明显降低，干/湿路面上的抓着
力和牵引力提高。
    英国TRINITY ASIA LIMITED携北京石生伟业S-BCT仿生轮胎（中国）项目中心在京宣布，由其研制开发面向中
高档轿车的第二代高科技仿生轮胎-BCT轮胎已在北京首创轮胎公司投产。据称，这种“超级仿生”的轮胎在保持其
原有性能的基础上，可以让车辆的制动距离平均缩短17%，整体燃油使用降低约6%，即减少了能源消耗又增加了行
车安全。
   （6）加宽式轮胎或超级单轮胎
    随着加宽式轮胎或超级单轮胎具有减重，滚动阻力和燃油经济性的优势，它们将得到更多的发展机遇。据美国
Oak Ridge 国家实验室运输中心的研究表明，改用加宽式轮胎的一些车队将燃油效率提高2~7个百分点。
    加宽式轮胎或超级单轮胎的技术及设计要点在于：具有良好的抓着力、操纵性能和转弯性能，低生热，良好的
动平衡及均匀性能等。这不仅对轮胎配方、结构及花纹的设计上提出很高的要求，也对轮胎制造的工艺方法及技术，
甚至装备提出了很高的要求。因此，高性能轮胎制造是对轮胎制造综合水平的检验。
   （7）全天侯轮胎
    全天候轮胎是指能够适应雨天或湿滑路面、结冰或雪泥路面及其它复杂路面条件的，同时又能满足和保证在正
常使用条件下性能不受影响的轮胎。全天候轮胎的另一类是多功能轮胎，它适用于沙漠、沼泽、山道等越野条件的
使用。
    全天候轮胎的核心技术在于：结构设计采用了低断面、宽胎面的设计，胎侧比较坚挺；胎面配方应具有抓着力
大、耐磨耐切割、耐低温或高温；花纹设计以非对称、变节距，大花块和碎花结合，再加较多的刀槽，花纹具有一
定的自洁性等。防水滑轮胎和无镶钉轮胎都是全天候轮胎中最具代表性的产品。
   （8）非充气轮胎
    ①米其林Tweel无充气轮胎
    米其林在底特律车展2005上展出轮毂一体型轮胎——Tweel。与以往利用压缩空气的轮胎不同，Tweel的橡胶
胎面使用可弯曲的辐条连接轮毂上面，而这些辐条依次由一个铝心轴支撑。
    ② 米其林Airless无充气轮胎
    米其林Airless无充气轮胎增加了车辆驾驶的安全性能和乘坐的舒适性能，这是由于它的控制弹性特征在横向、
纵向和垂直方向都有所控制的。而这种轮胎的径向结构由115条带有玻璃纤维的树脂环组成，其上连接着橡胶胎面。
其优点是可靠性和舒适性高，环保，无须考虑到轮胎穿刺及正常的胎压检查。
    ③固铂仿生学蜂巢轮胎
    固铂轮胎公司与美国威斯康辛州麦迪逊的聚合物研究中心合力开发了一种新型适用于军队使用的非充气轮胎—
—仿生学蜂巢轮胎。
二   轮胎技术展望及建议
    回顾轮胎的生产的历史，技术上几次重大的变革都发生在不同骨架材料的使用及其在结构上的排列。目前，全
钢充气轮胎仍是主流。尽管国内外技术趋于成熟，但各家厂商都围绕橡胶与钢丝如何才能更好的粘合这一重要问题
开展大量的研究工作。与此同时，结构上常出现胎肩与子口问题已成为各家厂商轮胎技术上普遍遇到的“瓶颈”。轮
胎结构在一定程度上很难进行更多的技术突破，这就要求思路的创新赋予轮胎技术领域新的生命力。对此，笔者有
如下看法：
   （1）米其林是世界上第一家制成钢丝子午胎的企业，将轮胎结构由“充气”发展为“非充气”，它被轮胎界誉为
轮胎技术上的革命。尽管如此，充气轮胎仍具有非充气轮胎不可比拟的优越性，未来轮胎技术的革命将仍有可能继
续以充气结构为主。形势逼迫人们从结构上和配方上突破所遇到的技术“瓶颈”。
   （2）随着中国汽车工业和轮胎工业的快速发展，轮胎与汽车轮辋的统一及简化有利于打破二者种类繁多，规格
复杂的不合理的格局。
   （3）轮胎性能的检测同样需要技术进步。就目前国内行业状况而言，检测设备非常昂贵，操作流程复杂，这不
适应科技的大力发展和技术进步。
   （4）在配方设计方面，轮胎的应力应变是小范围的，而目前配方性能的评价指标是大范围的。宏观指标应改成
小观指标。重视小观指标有利于配方的设计，从而改变性能评价的指标，判断配方的优劣。