業內專家談安全輪胎技術
我們以最近10年間已實現商品化的安全輪胎新產品為主要線索，詳細介紹安全輪胎技術。
1 自封式安全輪胎
在安全輪胎發展史的早中期，尤其是早期，業界傳媒對自封式安全輪胎的報道很多，但進入21世紀后就逐漸減少了，看來這種輪胎有淡出的趨勢。德國大陸公司(Continental A.G.)的Gen Seal和法國米其林集團公司(Group Michelin)的Tiger Paw NailGard都是在20世紀90年代曾一度走紅市場的產品。
Gen Seal是一種自封式無內胎安全輪胎，于上世紀80年代末由德國大陸公司研制成功。從輪胎斷面圖上看，在Gen Seal內腔兩胎肩之間區段，設置有特制的防刺層，內裝可流動的軟密封膠。當Gen Seal被刺穿或者拔除刺入物后，軟密封膠在輪胎充氣內壓作用下自動流到穿孔處，堵塞孔洞，即使洞傷深達3/16英寸，亦能保持輪胎不漏氣。大陸建議 Gen Seal最好與輪胎充氣內壓監測裝置(TPMS)配套使用，該裝置是根據輪胎滾動半徑變小而發出報警信號的。
開始的時候Gen Seal僅作為原裝配件供應汽車制造商，銷量不大。1992年大陸通過旗下的大陸·通用輪胎橡膠公司，將Gen Seal推銷到北美市場。大陸·通用斥資500萬美元，利用各種傳媒開展以“Gen Seal——有車家庭必備輪胎”為題的廣告促銷活動，并向顧客承諾:“從購買之日起48個月內，若Gen Seal自封失效，出現漏氣，全額退賠或免費更換新胎”。由于聲勢浩大，兼之宣傳到位，Gen Seal銷售量直線上升。在此期間，恰逢固特異EMT大批量上市，日本普利斯通公司(Bridgestone Corp.)的Expedia輪胎-輪輞總成打入美國市場，一時間好像全北美有車人士都在關心安全輪胎，導致安全輪胎在很長的一段時間內成為北美市場的熱點話題。
和Gen Seal一樣，Tiger Paw NailGard也是一種自封式無內胎安全輪胎，于1998年由法國米其林集團公司研制成功。其構造和技術指標與大陸Gen Seal基本相同。從該輪胎打的商標為尤尼羅伊爾(Uniroyal)，我們就不難判斷它在米其林輪胎產品系列中屬于中檔產品。
1998 年8月米其林北美公司追加投資1500萬美元，加快Tiger NailGard輪胎商品化。與大陸Gen Seal不同，米其林的策略是首先攻占替換配件市場，然后在適當時機進入原裝配件市場。米其林效仿大陸，向廣大消費者承諾:“從購買之日起6年內或者胎面厚度不低于2/32英寸時，若出現刺孔密封不嚴導致輪胎漏氣，全額退賠或免費更換新胎”。在周密的運作下，Tiger Paw NailGard在歐洲及北美輪胎市場的確火了一把。
2 特制輪輞+自體支撐型安全輪胎
顧名思義，這種安全輪胎必須裝在非標輪輞上使用，而且輪胎上的某個部件是經過加厚或者是被襯上特制補強件的。最常見的屬于這一類的安全輪胎是特制輪輞+胎側補強型安全輪胎。特制輪輞在輪胎失壓后可有效地防止胎圈脫座。有代表性的產品為日本普利司通公司的Expedia輪胎-輪輞總成和法國米其林集團公司的MXV4輪胎。
日本普利司通公司于1992 年3月研制成功Expedia輪胎-輪輞總成，并于第二年初在歐洲市場銷售。該總成由三部分組成:①安全輪胎——胎側襯有特制補強件，在輪胎失壓時足以支撐汽車重量;同時膠料的耐熱性非常好，在輪胎失壓后仍然保持彈性，保證輪胎不會喪失基本行駛功能，也不必擔心胎內磨擦引起輪胎破損;②楔形輪輞——這是一種特制輪輞，類似于德國大陸公司的CTS反向輪輞，是在普通輪輞的基礎上，在兩胎圈座內側各多了一條駝峰狀凸緣;輪胎漏氣后，該駝峰狀凸緣起到阻止輪胎脫圈的作用;③TPMS——由固定在輪輞圈座上的壓力傳感器和安裝在車內的蜂鳴器或指示燈組成;當輪胎充氣內壓下降到某個設定值時，蜂鳴器發出聲音或指示燈閃亮。在無內壓條件下，Expedia總成能夠以55英里/小時(88公里/小時)速度駛出150英里(240公里)。
法國米其林集團公司于1994 年研制成功MXV4輪胎，1997年6月在北美替換配件市場銷售。MXV4輪胎的特點是失壓后側向操縱性能很好。TPMS由嵌在輪輞圈座上的傳感器和裝在駕駛室儀表盤上的可編程數字顯示器組成。1998年MXV4已發展成系列產品，有多種規格型號，其中MXV4 ZP在內壓為零時能夠以55英里/小時(88公里/小時)速度行駛50英里(80公里)的路程。當時MXV4 ZP的價格比普通輪胎高40～50美元，配套使用的TPMS價格為300～400美元。
3 特制輪輞+加物支撐型安全輪胎
這種安全輪胎除需要與特制輪輞配套使用外，它的另一個特點是在輪胎內部多了一些普通輪胎所沒有的部件，譬如內支撐物。最具代表性的產品有法國米其林集團公司的PAX、德國大陸公司的CWS體系和意大利倍耐力公司(Pirelli SpA)的EMI(整體組合膨脹泡沫輪胎)。
1997年初法國米其林集團公司鄭重向媒體宣布，研制成功一款獨特的安全輪胎——PAV(垂直固定充氣輪胎)。1998年夏PAV作為原裝配件開始供應各歐洲汽車廠家。1999年米其林將PAV技術升級，改稱PAX。
作為當時全球斷面最低(60 系列)的安全輪胎，PAX在失壓后能夠以50英里/小時(80公里/小時)速度駛出125英里(200公里)。其結構特點為:①輪胎斷面最寬處在胎圈，而且胎圈直徑大于或等于輪胎外凸緣直徑;②輪胎胎側接近垂直，而不是像普通輪胎那樣呈鼓出的圓弧狀，而且胎側高度只有相同規格普通輪胎的1/2;③特制平底輪輞，內置橡膠環，起鎖定胎圈以及支撐胎面的作用。
上述結構除滿足了作為安全輪胎所必需的技術條件外，還帶來了下列額外的好處:① 實踐經驗告訴我們，處于滾動狀態中的輪胎，在其所有輪胎部件中，胎側部能量損失是最大的。如果能夠降低胎側能耗，實際上就抓住了節油的主動權。PAX的胎側較短，輪胎行駛時該部位的能量損失也較少，所以PAX滾動阻力比普通輪胎低10%，堪稱既安全又節能的輪胎;②橡膠環分擔了胎側的部分支撐功能，所以 PAX的胎側可以做得很薄，這就為PAX具有比普通輪胎更好的乘坐舒適性創造了條件。因此，PAX特別適用于對舒適性要求高的、較大較重的車輛或苛刻條件下使用的車輛，如外事轎車、4×4轎車等。不過PAX重量較大，這是它的唯一缺點。用于小型轎車的普通輪胎-輪輞總成一般重17kg，自體支撐型安全輪胎 -輪輞總成重18～19kg，而PAX重21kg。米其林自己很清醒地知道這一點，一直沒有放松過對PAX的改進，尤其是自2001年以來把工作重點放在了進一步減輕橡膠支撐環的重量上。通過運用有限元技術，已使橡膠支撐環由8kg降低到4kg。下一步計劃用特制聚氨酯來制作支撐環，可望把重量減輕到只有 2kg。
米其林強制性地要求PAX 與TPMS配套使用，因為PAX的使用性能太好了，如果沒有TPMS，司機根本無法憑感覺區分PAX的充氣行駛狀態和失壓行駛狀態，結果是到達目的地才發現已失壓行駛了很長時間。在失壓情況下承載負荷行駛對輪胎造成非常大的負擔，所以不管對普通輪胎還是安全輪胎而言，失壓行駛都是非常狀態，配備TPMS的目的就是盡可能地縮短PAX處于非常狀態的時間，延長PAX的壽命。這也是幾乎所有安全輪胎制造商都建議或要求配備TPMS的理由。
德國大陸公司的CWS體系于1999年底研制成功，其基本結構與米其林PAX類似，由四部分組成:①無鋼絲圈補強撓性胎圈;②鋼絲補強橡膠支撐環(簡稱CSR);③特制輪輞;④與之配套的TPMS(簡稱TPMS)或漏氣檢測裝置(DDS)。CWS體系已于2001年配套轎車。
意大利倍耐力公司的EMI 于1994年推出，其基本結構是在胎腔內預置經特殊工藝制成的丁基橡膠泡沫環。在輪胎未泄氣時，內壓力將泡沫環壓向輪輞，起到減少應力集中，調節輪輞慣性的作用;一旦輪胎失壓，泡沫環立即快速膨脹，充滿整個胎腔，支撐起胎體，達到輪胎充氣效果，維持輪胎正常行駛狀態。EMI已配套賽車。
4 自體支撐+加物支撐型安全輪胎
這種安全輪胎裝在普通輪輞上即可使用，但在輪胎內部除有某個部件是經過加厚處理之外，還配置了一些額外的支撐部件，譬如內支撐環。自體支撐+加物支撐技術特別適用于高斷面輪胎和重量較大的車輛，它保證輪胎在失壓后得到支撐，而且避免輪胎內表面相互摩擦，導致早期損壞。最有代表性的產品當數美國固特異輪胎橡膠公司的Engle EMT。
美國固特異輪胎橡膠公司的Engle EMT是在Double Engle的基礎上，進一步完善TPMS，改進輪胎結構(亦即增強胎側)后產生的。Engle EMT最吸引人的特點是裝在普通輪輞上使用，這標志著固特異在安全輪胎技術領域已達到領先水平。與必須和特制輪輞配套的其它安全輪胎相比，無疑EMT具有更強的市場競爭力。Engle EMT輪胎在失壓狀態下能夠保持原有的充氣形狀，胎腔內壁不會互相貼近產生磨損，從而保持基本的行駛性能。
截止1997 年底，Engle EMT已有適配小轎車、越野車和多用途運動車的8種規格型號，價格比普通輪胎高10～15%。固特異建議，Engle EMT最好與TPMS配套使用。當然，若不裝備TPMS，也不會影響Engle EMT的使用性能。TPMS每套售價為250～300美元。Engle EMT的性能指標為失壓后以55英里/小時(88公里/小時)速度駛出200英里(320公里)。
Engle EMT的平行換代產品——Engle GS系列自1991年創建以來，至1994年已有A到D共4個分系列;其中GS-A為非對稱花紋輪胎，GS-D為有向花紋輪胎。GS-C具有用特殊方法纏繞而成的2層鋼絲帶束層，不但耐高溫，而且低生熱，確保失壓行駛時100%保持原有操縱性能。
5 自體支撐型安全輪胎
這也是一種裝在普通輪輞上即可使用的安全輪胎，它通過特殊設計或增強輪胎胎體內的某個部件，從而達到失壓后保持輪胎行駛輪廓，有足夠剛性承載車輛和乘員的負荷的目的，應該說這是一種構造最簡單、使用最簡便的安全輪胎。但自體支撐技術存在兩個缺點:①胎側剛性太大，影響乘坐舒適性;②比較適用于低斷面輪胎和比較輕的車輛。最具代表性的產品有日本普利司通公司的Hawk系列安全輪胎、日本住友橡膠工業公司的CCT和意大利倍耐力公司的Pirelli Eufori@。
日本普利司通公司的Hawk 系列安全輪胎于1999年應市，它有四大特點:①適配普通輪輞;②無內支撐物;③屬于普通斷面;④重量比固特異同類產品輕。上述特點是藉加厚輪胎胎側，采用獨特的帶束層設計而獲得的。其中無需特制輪輞和內支撐物是Hawk輪胎與迄今問世的其他安全輪胎不同之處，因此它比同類產品更受市場歡迎。Hawk輪胎在失壓條件下能夠以55英里/小時(88公里/小時)速度駛出50英里(80公里)。
日本住友橡膠工業公司于2000 年6月推出CCT(綜合技術輪胎)，它雖然屬于剛性支撐式的自體支撐型，但與傳統技術又有所不同。目前應用的自體支撐技術，譬如普利司通Hawk以及米其林MXV4，都是通過用更多的橡膠和織物來加厚、加固胎側，提高該部件的剛性，從而達到輪胎失壓后仍然保持充氣輪廓的目的。這樣做難免增加輪胎重量(通常比普通輪胎重20～40%)，劣化乘坐舒適性。CCT從胎面到胎側這一段輪廓線有多個連續變化的曲率，具有這種輪廓線的輪胎，即使減薄胎側，仍然擁有良好的自支撐能力，因此這種輪胎又被稱為輕量化安全輪胎。
意大利倍耐力公司在2001 年10月東京車展上推出Eufori@，這是運用MIRS(模塊集成自動化系統)技術生產的第一條子午線安全輪胎。它擁有智能自撐式胎側，在失壓時能夠以 50英里/小時(80公里/小時)速度安全行駛90英里(150公里)，因為曾在網上公開征名，故又被稱為“e輪胎”。倍耐力同樣推薦，在使用 Eufori@時最好配套TPMS。
MIRS是倍耐力于上世紀90年代初投巨資開發的一項創新技術。目前該公司已分別在意大利、美國、英國、德國建成多間應用MIRS技術生產輪胎的工廠，產品有乘用輪胎、輕卡輪胎和載重輪胎，但用MIRS技術生產安全輪胎還是首次。
6 活節輪胎
馬來西亞Asiatic Airboss公司于1993年研制成功防刺穿活節式工業輪胎/輪輞系統——Airboss活節，它由活節式輪胎和特制輪輞組成，適配裝載機和挖掘機。活節式輪胎未裝上輪輞時，看上去像是一條橡膠履帶，由數10個用薄鋼板補強的、剖面為圓角梯形的中空橡膠件組成，在每個橡膠件底邊開有洞眼，并已在成型時安上螺栓;將每個橡膠件底邊的螺栓與特制輪輞上的相應洞眼對準，用螺母固定，即得到輪胎總成。活節式輪胎用模壓法或澆注法均可制造，材料為天然橡膠或丁苯橡膠，聚氨酯由于成本太高暫時還無法普及應用。活節數多寡視輪胎規格而定。這些活節遭損壞后，可獨個取下翻新或更換。
按照前述的安全輪胎分類，活節式工業輪胎/ 輪輞系統應屬于特制輪輞+多腔型。Airboss活節式輪胎具有如下優異性能:①使用壽命是普通輪胎的4.5倍，在使用12個月后胎面厚度仍保持75%; ②剛性分別比充氣輪胎和實心輪胎大23.5%和100%，滾動阻力下降50～58%;③減震性為充氣輪胎的1.52～1.85倍;④牽引力比充氣輪胎大 37%。
Airboss活節式工業輪胎/輪輞系統在投產當年就有300萬美元的銷售額，到1997年底已增長到3億多美元，規格也由原來的3個增加到27個，除在歐亞銷售外，曾一度占領90%的北美農機具輪胎市場，但近年來市場有所萎縮。(資訊編輯來源：中橡集團曙光橡膠工業研究設計院 鄧海燕 關泰)
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