智能轮胎如何支持联网汽车应用

早期的轮胎是相当原始的,仅仅由固体橡胶条制成。后来,Charles Goodyear 发明的硫化橡胶使 Robert Thomson 在 1846 年获得了硫化橡胶充气轮胎的专利,这比汽车的出现早了 40 年。在米其林兄弟的帮助下,可拆卸轮胎迅速跟进,到了 20 世纪 70 年代,带花纹的充气子午线轮胎成为了标准,至今仍在大多数汽车上使用。

除了一些不寻常的轮胎创新,今天的汽车制造商不仅考虑安全,耐用性和性能,而且也考虑可持续发展问题,这为轮胎技术的突破性发展奠定了基础。

今天的轮胎技术
以轮胎噪音为例。造成轮胎噪音主要有两个原因。其中之一是模式噪音,它是由不断释放的胎面气泡引起的。另一种是空腔噪音,是由轮胎内空气“弹跳”并挤压车轮造成的。随着更精细电动马达的发明,人们对静音轮胎的需求也增加了。

普利司通于 2019 年 3 月发布的 QuietTrack 轮胎,具有多个短斜线槽通向轮胎的肩部,从而使空气能够逸出而不是随着轮胎的旋转而压缩 (图 1)。凹槽被切成三种不同的宽度,以相互干扰噪音,从而在人类说话的频率下将其降低。此外,QuickTrack 轮胎的纵向沟槽较细具有毫米高的锯齿,可以分解高频声音。结果证明,它可以很方便地提高在雪地和潮湿路面上的牵引力。


图 1 QuietTrack 轮胎减轻了令人讨厌的噪音,这是电动汽车(EV)的一项重要功能,而电动汽车缺乏加速引擎,使得橡胶的声音更加显著。

该轮胎包含 Contiseal,这是涂在胎面内侧的粘性密封胶层,可以密封多达 80%的小孔。该技术适用于直径最大为 5 毫米的小孔,可降低轮胎漏气和路边更换轮胎的风险。

明天的轮胎技术
于 2017 年推出的固特异 Eagle350Urban,是一种球形概念轮胎可让车辆沿任何方向行驶。内置的人工智能(AI)连接到轮胎外部的传感器,通过制动器来调整轮胎的形状和花纹,来探测不同的路面和行驶条件。除了传输数据来提高制动,操纵和效率外,Eagle350Urban 还可以在刺破时进行修补。

非充气式 Oxygene 轮胎独特的开放式结构,不受空气压力的影响,是由回收的轮胎粉尘 3D 打印的,并且胎侧带有苔藓。它从路面上吸收水,从空气中吸收二氧化碳以喂食苔藓,从而刺激光合作用和氧气的制造。它还使用 Li-Fi(一种基于光的移动无线技术)来连接物联网(IoT)基础设施,用于车对车(V2V)和车对基础设施(V2I)的数据交换。

到 2020 年,非充气式 reCharge 轮胎将采用让胎面再生的可降解液体化合物胶囊。AI 可以根据驾驶者的个人情况和轮胎来定制复合材料,以适应路况。倍耐力的 Cyber 轮胎是第一个通过 5G 网络可传输信息的智能轮胎,从而促进了与车辆,驾驶员和更广泛道路基础设施的通信(图 2)。


图 2 倍耐力声称是第一家与 5G 网络相互作用的轮胎公司。

接下来,米其林的 Uptis 轮胎最早可能在 2024 年面世。其“组装式无气轮结构技术”消除了穿孔,爆胎和漏气的风险。通过减少原材料的使用,轮胎报废和对备用轮胎的需求,Uptis 轮胎将最小化减少资源的使用和浪费。

未来的互联之路
连接性将是巨大的,在先进的驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶领域,5G 和物联网的使用来传输轮胎的信息将大大提高安全性和性能。例子:固特异的 AndGo 平台将使用预测软件将车队与其服务网络联系起来。

轮胎的 3D 打印,使用回收和环保材料以及减少轮胎磨损和报废都将是轮胎制造商可持续发展的关键组成部分。更加耐用的非充气轮胎和二合一轮胎车轮技术也有望提高安全性并减少维护,这对于无人驾驶汽车尤其重要。

经过数十年的轮胎现状,似乎一切都会改变。