轮胎不充气

　　张鑫

　　从不充气到充气，再发展到不充气，轮胎技术就像这种产品的外形一样，画了一个圆。

　　技术的发展有时可以让一件发明回归它的本来面目，比如轮胎。

　　在不久前结束的东京车展上，日本轮胎厂商普利司通展出了一款名为“Air Free”的新型轮胎。它最大的特征是不用充气，因而也不怕刺扎，省却了胎压检测等保养工作，更为重要的是，它消除了一切因漏气和爆胎所带来的安全隐患。

　　这款轮胎仿佛把人们带进了时间隧道。1888年，苏格兰兽医约翰·邓禄普从浇花用的橡皮水管中获得灵感，用充水、之后是充气的橡胶轮胎替换掉硬实心自行车橡胶轮胎，车辆行驶的平顺性得到极大提高。除了令儿子不再摔得遍体鳞伤以外，邓禄普还让充气轮胎从此登上了历史舞台。现在，在100多年过去之后，从不充气到充气，然后重新回到不充气，实心轮胎又一次出场了。

　　当然，其间的奥秘已经大不相同。

　　在向《第一财经周刊》介绍最初的设计思路时，普利斯通的相关研发人员表示，与靠空气压力来支撑车身重量的充气轮胎不同，Air Free胎体本身就需要足够的强度，另外还需要能缓冲地面带来的冲击力，即“保证相对轻量的同时，要有充分的柔软性”。

　　普利司通Air Free轮胎在轮毂和橡胶外胎之间，主要依靠热塑性树脂（也被称为“热塑性塑料”）而不是空气来承受车体重量和地面冲击，你可以把Air Free直接理解为用若干柔软的树脂代替填充空气的产物。这些树脂被制成了可弯曲的辐条。热塑性树脂抗冲击性能好，还具有相当大的断裂延伸率。这就意味着它在外力的作用下，形变的空间较大而不会断裂。

　　眼下，对这种材料进行再加工的技术已经颇为成熟。利用其受热软化、冷却硬化的特性，用注塑成型的方法，可以将热塑性树脂加工成任意形状。事实上，注塑成型生产技术已经被广泛应用，从中控台按钮到车身面板，各种汽车用塑料零部件都可以使用这种技术生产。因此今后Air Free规模化生产的门槛不会太高。虽然普利司通不肯透露Air Free的成本，但却向《第一财经周刊》明确表示，“成本并不会成为阻碍其商用化的因素”。

　　换句话说，实心轮胎的“回归”将使这个行业的竞争法则再一次被改写，对“不用充气的轮胎”技术的掌握，或许将代表着那些轮胎公司的未来。

　　长期以来，轮胎行业的主角充气轮胎一直在追求更轻的质量、更佳的弹性以及气密性，安全性能更是一直被视为技术革新的最关键一环，比如通过安装轮胎压力监视器建立预警机制。

　　目前最可靠的轮胎安全技术是防爆轮胎—又称“可缺气行驶技术”，是通过各种手段在轮胎气压降低的情况下，继续支撑起车辆的重量，保证轮胎不至于出现严重变形。

　　在防爆胎技术上，德国轮胎厂商马牌（Continental AG，又称大陆），采用的是Support Ring（支撑环）构造，可以直接装配在现有轮毂上，应用起来的难度相对较小，吸引了普利司通和横滨轮胎等厂家，与米其林的PAX构成了两大阵营。

　　普利司通同时还推崇Reinforced Sidewall（胎壁加强型）技术。它依靠内部增强型的橡胶来支撑车身。

　　Support Ring技术的优势在于仍使用普通轮胎，不会影响轮胎的结构和外观，但这一技术会使车辆在行驶时令人感觉比一般轮胎“更硬”，为了将这种影响降到最低，普利司通先后三次更新换代了Run Flat Tire防爆胎技术，通过把橡胶做得更薄以及软化胎壁，力图获得与普通轮胎相近的舒适性。普利司通的数据显示，其生产的Run Flat Tire在2008年4月首次突破1000万条的销售后，在一年半后迅速达到1500万条，显示出市场对防爆胎认可度的增加。

　　相比这些厂商，米其林在防爆胎技术方面一度饱受挫折。2007年，米其林宣布完全终止其防爆胎项目PAX—它是由外胎、特殊轮毂、内置支撑环、压力检测器四部分组成的系统，这距离其上市不过十年时间。米其林方面给出的解释是“市场需求不足，不足以填补技术研发上的费用”。

　　PAX系统联合了固特异、住友橡胶（旗下有邓禄普品牌）等厂家进行共同开发。但尴尬的是，防爆胎的真正流行却与米其林无关，而是在1999年宝马联合马牌在旗下车型上广泛使用之后。PAX系统的问题在于它不仅仅是一条轮胎，而是牵涉到整个系统的改造。不仅增加了车身的质量，还同时增加了工厂的制造成本，阻碍了其进一步的推广。

　　防爆胎技术的开发不力，使米其林成为第一家不惜代价、全力研发非充气轮胎的公司。2004年，它率先打破常规，推出了Tweel和Air Less两种产品。确切地说，Tweel更应该被称作是一种车轮解决方案，而不仅仅是一个轮胎。可弯曲的辐条直接与橡胶胎面相连，即使没有空气，灵活的辐条与可变形的轮毂也可保证充分的避震性，起到与充气轮胎同样的缓冲地面摩擦力的作用；Air less则与普通充气轮胎看起来差别不大，其内部采用了一种高性能的复合材料来代替空气，这种复合材料在纵向、横向和垂直方向都具备弹性，从而保证了汽车行驶时的安全性与舒适性。

　　由于工艺等方面的原因，Tweel和Air Less至今仍然没有投入大规模的生产。不过，眼见对手拿出了产品，作为全球销售额第一的轮胎公司，普利司通当然不愿意被排名第二的米其林甩在身后，要知道两家公司一直在技术创新上你追我赶。

　　即便掌握了热塑性塑料这种更为可靠的材料技术，但普利司通同样也遇到了自己的难题：辐条应该做成什么形状，以何种结构来编织？

　　以自行车为例，辐条虽然看起来简单，但编织方法却是五花八门。为了提高舒适性，首先要考虑如何尽可能地减少通过辐条传至车身的震动，从而提高舒适性；而且不同的编织方法决定了所需要的辐条长度不一，车身重量就有不同—保持同等抗震性的情况下当然是越轻越好。

　　Air Free的情况与之相类似。为了在保证强度及柔软性的同时，尽可能减重，普利司通最终将辐条制作成波纹状，并以左右交叉略微偏斜的方式编织。普利司通先进技术开发部的森永启诗说，这种弯曲的梁状可以保证轮胎不发生横向的作用力，提高车辆行驶时的稳定性。此外辐条的厚度、斜角度以及排列密度，同样经过了多次模拟试验后所取的“最合适配置法”。

　　目前Air Free前后车轮300至350毫米的外径，仅约为普通汽车轮胎的1/2，只在承载量较低、行驶速度较慢的一人座小型电动车上试验获得成功。这种情况下，每只车轮的负载量大约是50公斤。对比普通1.6L汽车约1.2吨的车重，目前车轮的承载力至少需要再提升一倍。普利司通方面也承认，当承载量加大，车轮运转速度更快时，Air Free的强度及耐久性都将面临考验。

　　除此之外，无论是普利司通还是米其林，两家公司的非充气轮胎都需要解决一些共同的课题，比如非充气轮胎会产生更大的摩擦力也更容易发热，以及行驶过程中容易有异物卡在辐条之间。虽然普利司通认为，伴随车轮运转，辐条发生变形会引起辐条间的间隔产生变化，大多数的异物应该会直接被甩出去，但他们也表示会将此列为持续跟进的攻关项目。另外热塑性塑料也还没有达到十全十美，其遇冷遇热易变化的特性，使其还不能在极端天气情况下使用。

　　这两家公司对于非充气轮胎产品化的计划都表现得非常谨慎。米其林方面曾在2004年时预期至少需要10年，而普利司通目前尚未给出明确的日程表。除了米其林和普利司通，眼下还没有其他轮胎公司推出相似的技术。

　　现在离米其林提出的10年计划已经过去了整整7年。至少在未来数年时间内，除了依靠各种监测装置，防爆轮胎仍然还是提高车辆行驶安全的最可靠选择。不过相比可以修补的普通轮胎，防爆轮胎被扎破后需要更换，其实用性偏低，价格也较高，使其始终局限于一个小众市场，其份额仅占整个轮胎替换市场大约1%。本田等公司已不再选用防爆胎作为初装标配。只有宝马是一个例外，他们最早将防爆胎作为新车初装时的标准配置，现在也依然是使用最多的厂家。

　　要想生产出更安全可靠的轮胎，同时又使产品价格大众化，不至于重蹈防爆轮胎的覆辙，不充气轮胎成了一个新的产品突破的方向。它真正将发生爆胎等事故的可能降到了最低，并且正在由世界上排名第一和第二的轮胎公司逐步推进。普利司通Air Free的推出至少表明，这种产品可以做到不再昂贵。

　　我们有理由乐观一点。要知道第一条商业化的充气轮胎从诞生到普及曾经用了40年，如今的技术进步已经使得这样的时间大大缩短了。

　　 防爆轮胎的技术阵营

　　（依次为普利司通、米其林、马牌）

　　Reinforced Sidewall

　　结构：依靠胎壁内加厚的橡胶来支撑车身重量；搭载胎压监测装置

　　轮毂：可以直接装配在普通轮毂上

　　爆胎后的性能：以90公里/小时的速度可行驶80至160公里

　　结构：依靠在轮胎内侧、轮毂外侧增加的一个橡胶支撑环来支撑车身重量；搭载胎压监测装置

　　轮毂：需要与专用轮毂配套使用

　　爆胎后的性能：以80公里/小时的速度可行驶200公里。

　　结构：依靠在轮胎内侧、轮毂外侧增加的一个轻质的金属支撑环支撑车身重量；搭载胎压监测装置

　　轮毂：可以直接装配在普通轮毂上

　　爆胎后的性能：可行驶200公里。