車輪下的歷史

相信大家都知道，輪胎與地面真正的接觸面積其實(shí)是很小的，但卻要肩負(fù)著承重、剎車及行車安全等重要職責(zé)，因此其重要性應(yīng)該不言而喻了吧！但輪胎是如何發(fā)展而來(lái)的相信大家都不知道吧，別急，今天我們就一起去了解下汽車輪胎的變遷。

空心輪胎和充氣輪胎的誕生

在汽車工業(yè)的歷史長(zhǎng)河中，輪胎可以說(shuō)扮演著一個(gè)極為重要的角色。現(xiàn)在通行的輪胎定義是：在各種車輛或機(jī)械上裝配的接地滾動(dòng)的圓環(huán)形彈性橡膠制品。既然是橡膠制品，那就必須先有可以制作輪胎的橡膠才行。但在橡膠用于輪胎之前，車輛所用的都是木制或鐵制的車輪，而且當(dāng)時(shí)的道路條件很差，加上車輛的底盤結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，并沒有像如今這樣帶有減震器的懸架系統(tǒng)，汽車行駛時(shí)的顛簸程度可想而知。

第一個(gè)空心輪胎是1845年英國(guó)人羅伯特·威廉·湯姆遜發(fā)明的，他提出用壓縮空氣充入彈性囊，以緩和運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)與沖擊。盡管當(dāng)時(shí)的輪胎是用皮革和涂膠帆布制成，然而這種輪胎已經(jīng)顯示出滾動(dòng)阻力小的優(yōu)點(diǎn)。

雖然羅伯特·威廉·湯姆遜發(fā)明了空心輪胎，但讓車輪真正裝上輪胎的人卻是一個(gè)叫約翰的獸醫(yī)。1888年約翰制成了橡膠空心輪胎，當(dāng)時(shí)他為了增強(qiáng)馬車的舒適性，將一條充氣后的橡膠管套在馬車車輪上以減少震動(dòng)。隨后有人又制造了帶有氣門開關(guān)的橡膠空心輪胎，可惜的是因?yàn)閮?nèi)層沒有帆布，而不能保持一定的斷面形狀和斷面寬。

提到橡膠，我們不得不說(shuō)的是橡膠之父查爾斯·古德伊爾。1834年，他受焦炭煉鋼的啟發(fā)，開始進(jìn)行軟橡膠硬化的試驗(yàn)。經(jīng)過無(wú)數(shù)次失敗后，在一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，發(fā)現(xiàn)了硫化橡膠受熱時(shí)不發(fā)粘而且彈性好，于是硬化橡膠誕生了，橡膠輪胎制造業(yè)從此也應(yīng)運(yùn)而生。

花紋輪胎誕生

1895年隨著汽車的出現(xiàn)，充氣輪胎得到廣泛的發(fā)展，首批汽車輪胎樣品是1895年在法國(guó)標(biāo)致車型中出現(xiàn)的。不過當(dāng)時(shí)的充氣輪胎跟我們現(xiàn)在所見到的還相去甚遠(yuǎn)，不僅沒有現(xiàn)在根據(jù)路面狀況而分類細(xì)致的胎紋，連壽命都短得可憐，大概五六十公里就要去檢修，最長(zhǎng)也跑不過3500公里，還經(jīng)常會(huì)發(fā)生輪胎脫落、被刺穿或擠壓變形等情況。

直到1908年至1912年間，輪胎才有了顯著的變化，即胎面膠上有了提高使用性能的花紋，從而開拓了輪胎胎面花紋的歷史，并增加了輪胎的斷面寬度，允許采用較低的內(nèi)壓，以保證獲得較好的緩沖性能。1892年英國(guó)的伯利密爾發(fā)明了簾布，1910年用于生產(chǎn)，這一成就除改進(jìn)了輪胎質(zhì)量，擴(kuò)大了輪胎品種外，還使外胎具備了模制的可能性。隨著對(duì)輪胎質(zhì)量要求的提高，簾布質(zhì)量也得到改進(jìn)，棉簾布也被人造絲所代替。

1904年馬特創(chuàng)造了炭黑補(bǔ)強(qiáng)橡膠，大規(guī)模用于補(bǔ)強(qiáng)胎面膠是在輪胎采用簾布之后，因?yàn)樵谶@之前，帆布比胎面在輪胎使用中損壞得還要快，炭黑在膠料中的用量增長(zhǎng)很快，20世紀(jì)30年代，每100份生膠中使用的炭黑也不過20份左右，這時(shí)主要在胎面上采用炭黑，胎體不用，現(xiàn)在已達(dá)50份以上。胎面中摻用炭黑以前，輪胎大約只行駛6000公里就磨光了，摻用炭黑后，輪胎的行駛里程很快就得到顯著的提高。現(xiàn)在，一般輪胎的行駛壽命都可以達(dá)到10萬(wàn)公里，而玲瓏輪胎旗下的ETB100輪胎，行駛壽命甚至可以達(dá)到40萬(wàn)公里。

現(xiàn)在的輪胎幾乎都是花紋輪胎，主要分為縱向花紋、橫向花紋和混合花紋。市場(chǎng)上單是縱向花紋或者橫向花紋的輪胎是極少的，F(xiàn)1賽車及早期的部分摩托車會(huì)采用縱向花紋輪胎，農(nóng)用機(jī)會(huì)較多地使用橫向花紋輪胎，而民用轎車一般都用的是混合花紋輪胎。

子午線輪胎的誕生

1913—1926年，因?yàn)榘l(fā)明了簾線和炭黑輪胎技術(shù)，為輪胎工業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。輪胎外緣的標(biāo)準(zhǔn)化、制造工藝的逐漸完善，使得生產(chǎn)速度比以前提高了，輪胎的產(chǎn)量與日俱增。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，輪胎技術(shù)一直不斷地改進(jìn)與提高，如20年代初至30年代中期轎車胎由低壓輪胎過渡到超低壓輪胎；40年代開始輪胎逐步向?qū)捿嗇炦^渡；40年代末無(wú)內(nèi)胎輪胎的出現(xiàn)；50年代末低斷面輪胎問世等等。

在這些重要的技術(shù)中，最重要的非1948年發(fā)明的子午線結(jié)構(gòu)輪胎莫屬。這種輪胎由于使用壽命和使用性能的顯著提高，特別是在行駛中可以節(jié)省燃料，而被譽(yù)為輪胎工業(yè)的革命。

子午線輪胎的簾線與外胎斷面接近平行，像地球子午線排列，簾線角度小，一般為0°，胎體簾線之間沒有維系交點(diǎn)，當(dāng)輪胎在行駛過程中，冠部周圍應(yīng)力增大，會(huì)造成周向伸張，胎體成輻射狀裂口。因此子午線輪胎的緩沖層采用接近周向排列的打交道簾線層，與胎體簾線角度成90°相交，一般為70°到78°，形成一條幾乎不能伸張的剛性環(huán)形帶，把整個(gè)輪胎固定，限制輪胎的周向變形，這個(gè)緩沖層承受整個(gè)輪胎60%到70%的內(nèi)應(yīng)力，成為子午線輪胎的主要受力部件，故稱之為子午線輪胎的帶束層。子午線輪胎由胎面、胎體、胎側(cè)、帶束層、胎圈、氣密層六個(gè)主要部分組成。按照胎體和帶束層所用簾線材料不同，子午線輪胎可分為三種：全鋼絲子午線輪胎、半鋼絲子午線輪胎和全纖維子午線輪胎。

子午線輪胎與斜交輪胎相比，彈性大，耐磨性好，滾動(dòng)阻力小，附著性能好，緩沖性能好，承載能力大，不易刺穿；缺點(diǎn)是胎側(cè)易裂口，由于側(cè)向變形大，導(dǎo)致汽車側(cè)向穩(wěn)定性稍差，制造技術(shù)要求高，成本較高。

縱觀汽車輪胎生產(chǎn)發(fā)展的歷史，前50年輪胎行業(yè)主要是解決如何提高輪胎的使用壽命問題，近年來(lái)，由于汽車制造和交通運(yùn)輸部門對(duì)輪胎的要求日益苛刻，輪胎研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)到輪胎行駛性能、安全性能、舒適性能和經(jīng)濟(jì)性能上來(lái)。總之，輪胎的發(fā)展總趨勢(shì)是“三化”，即子午線化、無(wú)內(nèi)胎化、低斷面化。目前，轎車輪胎已實(shí)現(xiàn)了這“三化”。

很多科幻片里的汽車或者說(shuō)是飛行器，都已經(jīng)不再有車輪的影子，不過相信近幾個(gè)世紀(jì)我們還不太可能跟車輪說(shuō)再見，雖然現(xiàn)在無(wú)論是輪轂還是輪胎，都已經(jīng)被人們開發(fā)出了任何可能的形式，比如奧迪就在2016年推出了使用球形輪胎的概念車RSQ。相信未來(lái)，輪胎還會(huì)帶給我們更多驚喜。