车辆与机械

非充气轮胎—保障安全享乐驾乘

作为车辆与地面唯一接触的重要部件，轮胎承担着承受载荷、改变方向、缓冲与减振、驱动与制动四个方面的重要作用，其结构与性能对车辆行驶的安全性和舒适性有着极其重要的影响。传统充气轮胎由于自身结构特点决定了其在抓地力、操控性与舒适性之间相互矛盾的关系，难以满足各种复杂的行驶环境。同时由于充气压力不当，充气不均匀、带束层形变等等原因，存在不正常磨损、运转失衡、扎破或爆胎等安全隐患，造成车辆通过性降低或者丧失机动性。

鉴于传统充气轮胎存在的不足之处，采用弹性填充物或支撑体来取代胎压作用的非充气轮胎成为了轮胎发展的方向之一。非充气轮胎摒弃了作为充气轮胎重要组成部分的压缩空气，取而代之以轮胎与轮辋一体化的设计。其轮辋和弹性轮辐可以通过变形来减轻振动，并能够非常轻松地回弹，以吸收来自地面颠簸的能量，从而提供舒适的乘坐体验。另外，通过非充气轮胎的结构设计，可以有效地提高轮胎的侧偏刚度，继而提升车辆的侧向支撑，保证操控稳定性。同时，由于没有传统轮胎的充气需求，同时也没有传统轮胎的轮辋，所以非充气式轮胎相比于普通轮胎而言具有免维护、免爆胎、免泄露的功能，大大增强了驾驶过程的安全性。米其林、普利司通等轮胎企业已经对该领域进行了较长时间的研究并推出了相关产品，并已经在多领域进行了应用。而国内在该领域仍处于探索阶段，亟需进行相关突破。

轮胎在高速滚动过程与地面的摩擦过程中会发生高频率的振动和高温，因此需要材料满足高强度和耐高温疲劳的特性，同时轮毂与胎面在高温下仍需保持较高的粘接强度。我们通过聚氨酯分子链结构设计、合成和制备工艺优化，实现材料模量、拉伸强度、断裂伸长率和高温耐疲劳等关键性能参数的平衡性控制，制备出高模量、高断裂伸长率和耐高温疲劳的聚氨酯材料。同时优化聚氨酯与橡胶粘接配方与工艺，满足高温下优异的粘接性能。经过与相关标准测试的比对，聚氨酯材料的性能和与橡胶的粘接强度均优于法国M公司产品。

图1 乘用汽车用非充气轮胎

图2 非充气轮胎成型工艺示意图