轮胎的进化

报道:蔡金旋
只要汽车一天还没飞上天,在地面上最有效的移动方法依然是用轮子。我们如今看起来再普通不过的车轮,其实是累积了百年经验、智慧和技术的成果。
轮子的历史其实比汽车还早,古人的马车用的就是木造的轮子,在古装电影中并不罕见。由于是木质结构,木轮几乎是没有避震效果,也难以保养。直至直至1839年查尔斯古德伊尔(Charles Goodyear)发明了硫化橡胶套在木轮框或铁轮框上,轮胎才变得比较耐用,不过在减震效果方面依旧不理想。

古代马车用的木轮子毫无避震可言。


充气轮胎和胎纹的诞生
充气轮胎的概念是在1845年由一位苏格兰人罗伯特汤姆森(Robert William Thomson)发明并获得专利。不过受限于工业技术不足一直都无法量产,直至1891年爱德华和安德鲁米其林(Édouard & André Michelin)兄弟发明了适用于脚踏车的充气轮胎。 1895年,充气轮胎首次用到汽车上,随后才受到汽车广泛使用。
轮胎上的“纹路”并不是一开始就有,是1915年由美国发明家亚瑟萨维奇(Arthur William Savage)发明,随后米其林在1949年开始量产有胎纹的轮胎,车子的抓地力和应对各种路面的性能才有了明显的进步。
不过,旧的充气轮胎分为内外两层。无内胎的轮胎是在1955年才问世,轮胎开始没有分内外两层,并逐渐广泛被当代汽车所使用。对比有内胎的轮胎,无内胎轮胎更轻盈、低阻力,有更好的减震效果和低噪音等优点。


未来的演变
有些比较新的车子仪表上有轮胎气压显示,也就是有胎压侦测系统(Tire-pressure monitoring system),车子是如何得知当下的轮胎气压的呢?其实有两种,一种是车子本身从轮轴转速差来判断轮胎是否有异常,例如当轮胎漏气时,轮胎直径会在短时间内骤降而造成转速异常提高,系统立刻就会发现胎压不正常。另一种是直接在轮胎里面安装胎压传感器,实时把轮胎的气压和温度的数据传送到车上的接收器。
随着科技进步,轮胎公司也开始研发出更多种类的轮胎,例如防爆轮胎、节能轮胎等。所谓防爆轮胎,简单来说就是加强了胎肩和胎壁的强化轮胎,让轮胎即使在泄漏之后还能以较慢速度行驶一段距离,例如去轮胎店或修车店。
一些汽车公司如宝马(BMW)已经把防爆轮胎列入标准设备。然而现在许多汽车公司都在研发自动驾驶车和飞行车,已有轮胎公司尝试把感测器植入轮胎中,以收集更完整的数据,让无人驾驶车的人工智能AI可以做出更正确的判断。

就如汽车公司发布概念车一样,轮胎公司也有发布概念轮胎。其中有几个概念轮胎十分值得注意,或许有机会变成未来汽车的标准轮胎也说不定。

Vision轮胎
灵感来自自然界,外形也十分特别,使用生物材料和回收材料,利用3D打印科技制作,内置感测器,没有轮框也不需要充气,是以环保、减少碳足迹为理念的轮胎。

Aero轮胎
专为飞行车设计的轮胎,最明显特征是轮框部分有螺旋桨的构造,边缘则是橡胶层,显然是为了道路行驶和垂直升空两用的设计。尽管与实用阶段还有段距离,Aero轮胎至少为飞行车提供了一项可行的方案。

Uptis轮胎
具有4大特色,免充气、3D打印制造、完全环保材料制造和内置感测器,侧面镂空的设计显示胎身完全由类似叶片的结构组成,即使被钉子刺穿也依然可行走。

太空探测车的轮胎由金属网组成。

生产最多轮胎的竟然不是轮胎公司! ?
世界上生产最多轮胎的公司不是你所认识的任何一家轮胎公司,而是乐高(Lego)。尽管生产的轮胎只适用于塑料砖玩具车,乐高在2011年仍以3亿1800万条的产量,远超1亿9000万条的普利司通、米其林和固特异等轮胎公司,这项记载在健力士世界记录的数字依然没有被打破。
世界最大的轮胎直径24.4公尺,重12公吨。这个轮胎其实在1964年纽约世界博览会上展出时是个摩天轮,后来被移至有汽车城之称的底特律。
真正最大直径,可以使用的量产轮胎是由Titan生产,直径14英尺,重12500磅,每年只生产900条,用在巨型采矿车上。
另外,在火星、月球上行走的车子用什么轮胎?由美国太空署和固特异合作开发的Superelastic Tire是用金属钢丝制作的轮胎,能在空气极其稀薄和高温差的月亮和火星上让探测车行驶漫游。

世界最大直径的量产轮胎用于超巨型矿车上。
世界最大的轮胎曾经是摩天轮,目前被放在底特律。

图片来源:Ken Lund【https://www.flickr.com/photos/kenlund/21712035751/in/photostream/】