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「无空气轮胎」专利分析

科技情报
豆豆3个月前
「无空气轮胎」专利分析

「无空气轮胎」专利分析

#本文由IP创新赢授权发布,未经作者许可,禁止转载,文章不代表IPRdaily立场#


来源:IP创新赢(ID:IP2win)

作者:曹寅秋  审协北京中心医药部

原标题:爆胎?再也不会了!【IP创新赢】


为了解决扎胎、爆胎的问题,科研人员早就将改变轮胎结构、实现轮胎无气化作为重要的研究方向,多种类似的轮胎产品已经问世,甚至投入使用。小赢今天就为大家盘点一下我们现在能遇到的“无空气”轮胎。


「无空气轮胎」专利分析


说到轮胎,你条件反射般的会想到那黑色的橡胶“轱辘”吧?但是,它的出现,恐怕要颠覆你对“轮胎”的认知了!


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你一定会怀疑,上图这个既看不到轮辋和轮毂,又布满奇异的蜂窝状表面结构的圆盘是轮胎?这也能上路?


没错,这正是著名轮胎制造商米其林,于2017年6月发布的Vision概念轮胎。它通过3D打印形成复杂的立体镂空支撑结构,无需充气。完全避免了漏气、爆胎等隐患。


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凭借前卫、智能的设计理念,无空气轮胎位列《时代》周刊评选的2017年度25项最佳发明之一。(小赢注:《时代》好像对轮胎情有独钟,去年的一款固特异球形轮胎入选2016年度最佳发明,小赢曾经深度解析过,点这里回顾。)


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“Vision”的设计团队发现,车主们希望自己的轮胎能够适应多种路况、而且能够更长时间的使用。因此,在Vision设计理念中,第一个关键词叫“以人为中心”。


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设计师Mostapha El Oulhani


第二个关键词则是“仿生”。为了实现预想的功能,设计师团队尝试在大自然中寻找灵感,珊瑚的结构和生长过程引起了他们的兴趣。首席设计师El Oulhani表示“仿生学能指导我们更好地理解大自然如何产生轻盈和耐用的结构”。


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基于这样的设计理念,最终呈现在人们的眼前的“Vision”是一款怎样的产品呢?


它内部通电,并嵌置集成传感器,驾驶员可以通过传感器收集的信息实时了解轮胎磨损状况。


冷固化3D技术使得胎面花纹能够快速被重新打印,车主只要坐在车内进行简单操作,就能获知轮胎当前状态,并对胎面进行翻新,也可以使用配套的预设程序,预约变换适应诸如雪地等不同路况的胎面。


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理论上来说,这样的轮胎在汽车的整个使用生涯中都无需更换。


当然,它毕竟还是一款概念产品,需要多项尖端科技支撑。米其林估计,大概需要20年时间,这款轮胎就能投入使用了。


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虽然在短时间内还不能见到米其林这款未来感十足的产品,但无空气轮胎已不是第一次登上历史舞台。为了解决扎胎、爆胎的问题,科研人员早就将改变轮胎结构、实现轮胎无气化作为重要的研究方向,多种类似的轮胎产品已经问世,甚至投入使用。


小赢这就为大家盘点一下我们现在能遇到的“无空气”轮胎。


米其林:Tweel


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早在2005年,米其林就展出了名为Tweel的无空气轮胎概念产品,随后还将其配备在奥迪A4车型上进行展示。


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外观上看,Tweel有点像老式的木轮马车车轮,它没有鼓胀的充气胎,而是采用一体式的弹性耐磨车轮,内部设置数十根弹性支撑车辐。由于车轮中没有气体,所以它不会爆胎,在越障时轮胎可发生形变,有效吸收冲击力,一体式结构使得胎面被尖锐物刺穿后也能够继续行驶。


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米其林的授权专利申请CN104302488B中详细描述了这种轮胎的构造


Tweel从根本上解决了胎内充气导致的一系列问题,安全性高、结构简单、容易制造,被认为是继子午线轮胎后,再次引发汽车产业深刻变革的轮胎产品。历经近十年的研究,米其林终于在2014底年宣布Tweel进入小批量试产,不过也表示会率先应用在工业而非商用车辆上。


固特异:TurfCommand


早于米其林公司,轮胎业界巨头固特异针对无空气轮胎技术的研发可追溯至20世纪70年代,那时它曾参与美国国家航空航天局阿波罗月球车的轮胎设计项目。


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美国公布的阿波罗月球车车型之一,该款车的轮胎采用钢丝编制而成,不需充气。


2017年9月,固特异推出了专用于割草机的免充气轮胎TurfCommand,配备该种轮胎的机型预计2018年就可购买到。


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固特异的TurfCommand与米其林Tweel整体上比较相似,内部采用网状轮辐,支撑性更强;合成橡胶材质兼具刚性与柔韧度,胎面更宽,花纹深厚,能够有效保护草坪。


普利司通:Air Free Concept


著名轮胎生产商普利司通(Brigestone)也不甘落后,早在2011年就推出了Air Free Concept无空气概念轮胎,目标用于个人代步车辆使用。


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与前两款无空气轮胎相比,这款产品最大特点是装配了2组辐条,它们以彼此相对的方向组配,另外胎面的刚性也有所增加,因此不必扭曲辐条,轮胎本身也能形成有效的支撑、屈挠。


不过这款产品被认为存在安全隐患,那就是一旦有石块或其它杂物卷入辐条又不能落出,将会导致轮胎失衡。


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普利司通公司的发明专利申请CN104736355A中记载了该种轮胎及车轮的组成


经过数年研究之后,普利司通发布了改良版Air Free Concept——自行车专用无空气轮胎,可以看出,为了解决避免杂物卷入的问题,普利司通最终还是采用了与米其林、固特异类似的单方向辐条排列方式。


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2017年4-6月,首次实装这款无空气轮胎的自行车在日本福冈、横滨两地提供试乘,目标于2019年正式对外发售。


北极星:越野轮胎


看好无空气轮胎的可不只是轮胎生厂商,一些汽车品牌也开始自行研究此类产品。


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沃尔沃(Volvo)汽车的子品牌北极星(Polaris)以偏小众的全地形汽车、摩托车而闻名,该品牌2015年宣布发售一款采用非充气越野轮胎的全地形车,外形酷炫到没朋友,起售价14999美元。


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北极星公司的发明专利申请CN104995036A中记载了这款车应用的无空气轮胎产品


这也是无空气轮胎首次实际应用在大众使用的休闲车上。在此之前,无空气轮胎的研制主要由军需(包括航天)推动,实际上北极星的此款车型正是受美国军用全地形车MV850启发研制的,该车型就配备了北极星的无空气轮胎。


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通伊欧:noair


无空气轮胎目前难以攻克的缺陷之一就是滚动阻力比传统的充气轮胎要大很多,因而难以适应高速行驶,另外噪音也比较大,因此现有产品多用于工业或特殊用途车辆,以及速度较慢的自行车中,很难普及到一般商用车型。


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不过,2017年9月,日本的轮胎制造商通伊欧(TOYO,原东洋)发布了其最新研发的名为“noair”的免充气轮胎。通伊欧表示,以前的无空气轮胎只能以中等速度运行,但装载noair的车辆能够以每小时120公里的高速度行驶。


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更为重要的是,noair主要面向普通轿车使用。它的胎面使用橡胶材料,胎体和轮辋采用碳纤维复合材料,轮胎内部双向配备高性能树脂材料制成的轮辐,可以分散轮胎的接地应力,降低阻力,噪音也相应减少,达到与普通充气轮胎相近的水平。


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结  语


看了多这么多产品,小赢发现无空气轮胎的研究和面世就集中在最近几年,尤其在刚刚过去的2017年呈现出井喷态势,可见无气化已经成为轮胎产品的重要发展方向。米其林的Vision Concept轮胎产品能够得到青睐、被列为年度最佳发明之一也是顺应了时代趋势。


相信在不远的未来,无空气轮胎能够得到更为普遍、广泛的应用,极大改变我们的生活,让日常行驶、生产生活更加安全舒适。


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来源:IP创新赢(ID:IP2win)

作者:曹寅秋  审协北京中心医药部

编辑:IPRdaily赵珍          校对:IPRdaily纵横君


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