你所不知道的那些轮胎黑科技|极客考古 我的世界多人版


 发布时间:2021-05-03 15:38

在当今这个信息爆炸的时代,我们正在习惯着世界以几何倍增长的速度改变着,每天早上微博的头条推送都在不停地告诉我们,今天的世界又变样了…… 我们时常惊叹于网络发展之快,更乐于享受它带来的便捷。

5G 的普及让更多人了解到未来的世界将进入「物联网」时代。围绕人类文明世界万事万物都将联入网络,可以是整栋写字楼,亦或是路边的绿化带,甚至是一条汽车轮胎。

诶?汽车轮胎…… 说来惭愧,我们曾经聊过很多关于车机系统演变、自动驾驶迭代的话题。但话说回来,没有轮胎的话,围绕汽车所进行的一切活动都不能完成。过去这么长时间,我竟把如此大佬抛在脑后,罪过啊罪过…

既然如此,我决定这次就好好舔舔… 哦不… 讲讲轮胎的发展。现在看来,轮胎上最黑科技的技术非网联莫属,这可能会是未来一百年汽车轮胎发展的起点。不过,在一项技术突破之前,必定有着无数项突破打基础。在很多人眼中,轮胎其实就是「橡胶圈」一般的存在,对于汽车轮胎行业来说,不开发点「黑科技」真的要给汽车工业拖后腿了!

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零碎的历史需要一条主线,所以主角的选择非常重要。既然我们以黑科技为核心线索,就要找一个足够古老且硬核的品牌进行串联。回顾汽车轮胎繁复的发展历史,在错综复杂的商业竞争中,固特异是发展脉络最清晰,同时充满戏剧性与传奇故事的轮胎品牌。

为什么汽车轮胎的鼻祖是口香糖?

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十八世纪诞生了蒸汽机车,交通工具带来的问题也越来越多。人类发现单以刚性结构做车轮效果非常不理想,寿命短是一方面,车轮也是影响汽车冲破速度枷锁的关键因素。100 公里每小时的极速曾是一代汽车人的梦想,但他们非常清楚纯金属或木质的车轮无法达到目的,「光脚的还真比不过穿鞋的」。车轮骨架需要一层软性包裹,起到保护作用的同时增大与地面的摩擦。

在那个技术不发达的年代里,人们很难获得符合要求的合成材料,所以天然橡胶成为包裹轮胎的首选,早在 1493 年哥伦布就发现了天然橡胶。用了一段时间天然橡胶包裹的轮胎后,人们发现这玩意存在硬伤——高温下熔化,低温下硬化。

我们知道最基础的轮胎类型是「全季节轮胎」,也就是人们常说的「四季胎」。在一百大几十年前,天然橡胶的硬伤很难让轮胎在冬天和夏天两种季节环境下使用。发明家查尔斯·固特异同样被这个问题困扰,他辛辛苦苦研制了五年的橡胶,都没能攻克难题。

直到有一天,他在一家百货商店兜售他最新的口香糖和硫磺配方时,掺有硫磺的口香糖条掉在滚烫的炉子上,偶然间得到了一种新物质。这种物质非但没有融化,反而出奇地有弹性,也使得橡胶可以不受气温影响。

这个故事听上去很扯,不论是真是假,在橡胶行业受制于温度时,固特异成为了「救世主」,他的科研成果在当时看来绝对算得上是黑科技。在此之后,世界上出现了以固特异命名的橡胶公司并且进军轮胎制造行业。它们于 1908 年推出了世界上首款全季节轮胎,在同年与福特达成合作,为 Model T 提供了 1200 套轮胎。

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让轮胎免受「夹板气」的尼龙帘布

轮胎在地面和轮毂之间的地位就像是家庭里的男人,一边是妈另一边是媳妇。不但要护着媳妇不受婆婆的气,背地里还要被唠叨。就像轮胎既保护轮毂,还要承受轮毂给的压力。正是因为两方施压让胎面橡胶承受较大张力,很长一段时间里,轮胎的寿命问题一直得不到较好的提升。

早期的充气轮胎,胎体采用的是帆布材料。由于帆布是纵线和横线相互交叉的,所以轮胎在转动时会导致线相互摩擦,用不了多久就会断裂,耐久性很是问题。

从十九世纪末期到上世纪四十年代的这段时间里,轮胎厂商希望在胎体的内衬材料上寻找突破点来解决可靠性的问题。1947 年,固特异成为世界上首家推出尼龙帘布轮胎的厂商。尼龙帘布结构能够起到较好的支撑和保护轮胎的作用,其较强的刚性为缓和「夹板气」做出了突出贡献。

谁说轮胎不能闪亮亮?

轮胎不能有别的颜色吗?答案是肯定的,但因为原材料中的大量「炭黑」成分,正常的轮胎都会以黑色呈现。炭黑,顾名思义是黑色的物质,也是被广泛运用的补强添加剂,可以增强轮胎抗磨损的能力。在人们的固有认知里,轮胎就应该是黑色的,但万事都有例外。上世纪五十年代,固特异脑洞大开,彩色轮胎都不足以满足它们博人眼球的目的,它们想做些更炫酷的尝试,比如要加点「闪亮的灯球」。

所以,固特异推出了一款发光轮胎。不过,在我了解这款产品所使用的新型橡胶后才明白,发光只是它的副属性。它是由一种合成聚氨酯橡胶制成的轮胎,原材料倒入轮胎形状的模具中,然后在温度为 121°C 的烤箱中烘烤。与需要多层橡胶和织物的传统轮胎相比,生产聚氨酯轮胎要容易得多。并且固特异称,这种优质材料结合了塑料的硬度和橡胶的回弹性,提供优异的耐磨性。

半透明是聚氨酯轮胎的独特属性。固特异利用了这一特点,在橡胶中加入染料,并在轮辋上安装了 18 个小灯泡,于是诞生了世界上第一款发光轮胎。在实际用途层面,驾驶员可以从安装在汽车方向盘附近的面板控制每个轮胎的照明装置,并且可以用作转向灯或刹车灯。

然而测试表明,虽然聚氨酯轮胎行驶平稳,安静。但它们在潮湿的天气里表现不佳,在强力刹车时会融化。问题暴露出来之后,固特异公司马上进行承诺,会进一步的改良将聚氨酯轮胎比传统轮胎更耐久。对汽车行业来而言,聚氨酯轮胎太贵,无法用于商业生产,固特异最终被迫放弃了这个项目。

登月功臣

1971 年,在阿波罗 14 号载人登月任务中,固特异发挥了关键作用,开发了一套配合阿波罗 14 号的 MET(模块化设备运输车) 登月的 XLT 轮胎。固特异也随之成为了第一个登上的轮胎品牌,不过在此之前,固特异的研发部门面临着相当严峻的考验。月球的环境与地球差异非常大,不同水平的大气压力、缺乏空气还有非常大的昼夜温差。

阿波罗 14 号任务成功后,美国国家航空航天局决定继续与固特异合作。2009 年,固特异和美国国家航空航天局共同针对月球环境,发明了一款「弹簧轮胎」。这是一种节能轮胎,不需要充气也不会瘪,类似摩拜单车的轮胎。

球形车轮又是什么黑科技?

2016 年日内瓦车展上,固特异展示了创新的 Eagle-360 概念轮胎,而这款轮胎的骇人之处就在于它是依托 3D 打印技术的球形轮胎。很多人会好奇球形车轮是怎么与车体链接的,对此,固特异给出的解决方案是「磁悬浮」,车轮被磁场挂在车身上,于此同时还节省了悬架结构。球形轮胎可以向各个方向移动,真是「侧方停车困难户」们的福音产品。

如果说 Eagle 360 的目的是创造一切满足自动驾驶的条件,那么一年之后推出的全新版本则是自动驾驶本体。

在时代变革的时间节点上,每个人都拥有「逆袭」的能力。对于固特异或者整个轮胎行业,在汽车产业蓬勃发展的一百年里,轮胎一直都是汽车动力的终端,发动机扮演者指挥官的角色,而轮胎只是从动者。时至今日,引擎的地位已经岌岌可危,谁又会是次世代汽车上的决策者?固特异给出的答案是:Eagle 360 Urban。

Eagle 360 Urban 在普通版的基础上增添两项核心内容——感知和仿生。固特异在轮胎内配备高性能传感器,因此,它可以将与路况相关的数据传输给控制单元的处理器,在此之上实现 V2X,也就是理想状态下的「万物互联」。所以,在前瞻部门的理念中,未来的轮胎将会是高度集成化的单元,集感知、决策、驱动于一身。

在初代概念之上,固特异进一步解决球形轮胎带来的附着力问题,采用仿生设计。轮胎有多个方向的凹槽和像海绵一样的结构,这种胎面花纹有助于与路面保持良好的接触,并且可以在干燥的道路上变硬,在潮湿的道路上排开水分。

5G 时代,「物联网」产业将太多不可能变为可能。现在我们接触到的辅助驾驶系统,平均水平在 L1.5 左右。不过随着 V2X 技术的迭代,人类进入全自动驾驶的时间被大幅缩短。未来的汽车不仅可以依靠先进的雷达和摄像头完成自动驾驶,轮胎也将会成为一个重要单元。

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