輪胎降噪專利技術發展綜述

摘要：交通運輸噪聲是城市噪聲的主要來源，其會對人體健康以及城市環境造成危害，而交通運輸噪聲的主要來源是輪胎噪聲，因此降低輪胎噪聲技術成為當前輪胎領域研究的重要方向。文章從專利申請的類型、申請趨勢、區域分布、申請人分布等方面進行了統計，并重點對降低輪胎噪聲的幾大關鍵技術的發展脈絡進行了梳理。

關鍵詞：輪胎；城市噪聲；交通運輸噪聲；降噪專利技術；數據庫 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ336 文章編號：1009-2374（2016）25-0089-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.043

1 輪胎降噪技術概述

輪胎噪聲產生的原因在于輪胎與路面的接觸、輪胎的變形以及胎面與空氣的相互作用。輪胎的噪聲與胎面花紋結構、胎體的結構以及胎面，胎體等所使用的材料等均有關系。通常把輪胎的發生機制分為兩大類：振動機制和氣動機制，這兩種機制在某種程度上是相互關聯的。具體來說，振動機制包括花紋塊與路面相互擊打、運動時的偏轉力、切向滑粘噪聲以及粘吸噪聲；氣動機制包括空氣湍流、泵浦效應以及氣柱共鳴。

國外早在1970年左右就已經注意到輪胎噪聲的問題，并對如何降低輪胎噪聲展開了研究。Yukio研究了輪胎花紋節距排列等參數對噪聲的影響。Wantanbe指出對于尺寸較大且胎紋為橫槽的輪胎，噪聲主要源自于花紋塊與路面撞擊和路面引起胎體振動。Rimondi說明輪胎噪聲生成的各種機制，并指出降低輪胎與地面接觸中心位置的壓力或增加胎肩的彎曲度，均可達到降低輪胎噪音的目的等。

而國內對于降低輪胎噪聲的技術的研究起步比較晚，尤其是對于核心技術的掌握不如國際競爭對手，目前國內外對于輪胎降噪技術的研究主要由一些大型的輪胎企業和部分高等院校在進行。

本文以涉及輪胎降噪技術的國內外專利申請為數據樣本，從專利申請的時間分布、區域分布、主要申請人分布等方面分析輪胎降噪專利技術發展狀況。

2 數據庫的選擇和檢索

根據數據庫收集的文獻量以及分布特點，對中文和外文數據庫進行選擇，其中中文數據庫選擇CNABS數據庫、外文數據庫選擇DWPI數據庫。

CNABS數據庫包含自1985年至今的在中國申請的全部專利文獻，上述專利文獻具體包括中國專利數據、中國專利的英文文摘數據、外文數據庫中的中國文獻的數據、深加工數據庫的信息，CNABS數據庫的一大特點是該數據庫的字段多，有利于檢索，同時也便于檢索后的數據分析。

DWPI數據庫收集的外文專利文獻較為完整和豐富，時間最早為1960年，并且收錄到該數據庫中的專利文獻都經過相關工作人員的重新編輯，因此用詞較為準確和規范，并且對發明點、用途和技術方案等多個方面都進行了描述，有利于通過關鍵詞進行檢索。

考慮到本文所分析主題的特點，采用了以關鍵詞為主、分類號為輔的檢索方式，鑒于2014年、2015年和2016年的專利申請數據有些尚未公開，檢索時間截至2013年。

3 輪胎降噪專利技術的整體情況

3.1 專利申請量趨勢分析

展示了國內外關于輪胎降噪技術的申請量隨著年份的變化的趨勢圖，從中國的申請的總體趨勢可以看出，輪胎降噪技術相關的專利最早于1987年進行申請，至2005年，其申請量在穩定中略有增長，但是申請總量一直較低，從2008年開始，中國專利申請增長量極為迅速，并在2011年達到高峰，這可能是因為2008年我國開始實施國家知識產權戰略，人們對專利的了解加深，并且中國生產的輪胎以低成本的優勢促進了出口，這都使得中國的輪胎企業開始更加重視知識產權。而國外研究輪胎降噪技術比中國要早很多，截至1987年申請量已達300余件，并且一直都處于穩定增長狀態中，同樣在2011年申請量達到高峰。究其原因，可能是2010年開始，北美和歐洲的商用車輪胎市場開始強勁復蘇，適用于商用車的輪胎的技術開始受到重視，各大企業的研發投入增加，因而專利申請量大幅上漲。

3.2 專利申請產出國分布

專利申請的產出國是指某項專利技術的原創國家，一個國家的原創技術越多，其在該技術領域的研發能力和技術實力越強。

的專利產出國的分布情況中可以看出，名次在前的國家或區域依次是日本、歐洲、美國、中國，其中排名第一的日本的申請量遠遠高于其他國家，說明日本在輪胎降噪技術領域的研究很深入，相關技術比較發達。而我國雖然輪胎降噪技術起步較晚，但是也處于日益增長的狀態中，并且在全球也占據一定份額，這與中國的汽車行業的發展以及近年來中國政府開始對環保問題越來越重視都有著很大的關系。同時中國的輪胎企業也在逐漸壯大和發展，從最初的仿制外國產品開始，逐步進入自主研發階段，作為最重要的輪胎制造和消費中心，中國的輪胎市場具有很強大的吸引力。相信在未來的幾年里，隨著輪胎降噪技術在中國的發展，降噪輪胎在中國的專利申請量還會有顯著的增長。

3.3 重要申請人及類型分布

中可以看出，降噪輪胎技術的專利申請數量最靠前的是日本普利司通株式會社，其主要研究適用于重載車輛的降噪輪胎，主要通過輪胎胎面花紋和輪胎的結構設計來達到輪胎降噪的技術效果；位列第二的是米其林輪胎公司，該企業是法國的輪胎企業，其所研究的輪胎降噪技術的方法全面，除了通過胎面花紋和輪胎的結構來達到輪胎降噪的目的，技術重點偏向于通過研究胎面化合物的成分來達到降噪的目的；位列第三位的是住友橡膠株式會社，主要研究通過胎面花紋和在胎面內側設置吸引多孔材料來達到使輪胎降噪的技術效果；位列第四位的橫濱橡膠株式會社和位列第五位的固特異公司的研究重點在于應用于轎車和重載車輛的降噪輪胎。從圖4中可以看出，降噪輪胎領域的專利申請基本上來源于公司申請，占申請量的90%，而高校申請比例較少，原因在于高校中對于輪胎降噪的研究主要在于對于輪胎噪聲提取與測試以及建模分析，偏于理論研究。而個人申請只占2%，并且主要是技術水平較低的實用新型專利申請和小部分的發明專利申請。綜合圖3和圖4來看，目前降噪輪胎領域的專利申請主要集中于日、歐、美等的國外企業，并且其技術已經遠超過中國，中國企業和高校所占比例很少。在未來的輪胎降噪技術發展中，中國的企業應加強與高校的合作，將高校的理論研究成果產業化，將有利于中國輪胎行業的快速發展，縮短與國外的技術差距。

4 關鍵技術發展路線

從上面的分析也可看出，在降噪輪胎技術方面，國外研究較早，技術較為成熟，涉及的技術面較廣泛，并且早已實現產業化，而中國的相關技術發展較晚，目前正處于起始階段。目前國際上，對于降噪輪胎的技術發展主要分為以下三條路線：

4.1 胎面材料

研究表明，輪胎胎面的剛度、輪胎的胎面材料的阻尼等均是影響輪胎噪聲的重要因素，因此輪胎材料的選用對降低輪胎的噪聲起到重要的作用，例如胎面的橡膠材料可以選用高阻尼的材料，從而能夠保證輪胎整體的剛度，確保輪胎的負荷平衡，以達到輪胎降噪的目的。

4.2 胎面花紋的設計

輪胎噪聲的產生與胎面花紋結構有著重要的關系，輪胎胎面在與地面接觸時，由于胎面花紋塊的擠壓，花紋溝槽的體積產生變化，與花紋溝槽中的空氣產生相互的作用，產生噪聲，因此優化設計胎面的花紋結構是用來控制輪胎噪聲的重要技術手段之一。目前，對于胎面的設計總體上以降低噪音的總體幅值為宗旨，并且將噪聲的能量分布在寬頻范圍內，避免噪聲的峰值出現在窄頻的范圍內。

4.3 輪胎的胎體結構

輪胎的胎體主要起到支撐輪胎的骨架作用，其要求具有一定的剛度，而在輪胎運動的過程中，胎體與胎面的相互作用也會造成輪胎噪聲，因此在輪胎胎體內側設置吸音材料來吸收輪胎在運動過程中產生的噪聲也是一種重要的輪胎降噪技術。

5 結語

通過以上的分析不難發現，在輪胎降噪方面，國外的研究起步很早，并且到目前為止，相關的技術已經發展得比較成熟，而中國的技術發展較晚，通常企業的研究重點在于通過對于胎面花紋的微小改進以達到降噪的技術效果，其技術創新程度有待提高，并且研究方向單一化，此外通過胎面花紋設計來達到輪胎降噪的技術已經發展得非常成熟了，而國內高校的申請量較小，研究重點偏于理論研究，因此關于降噪輪胎，隨著政府對于環境保護的愈加重視，國內輪胎企業和研究者應該抓住時機，并且將今后的技術研究方向定位于胎面材料和胎體結構以及材料方面，這樣才能在激烈的市場競爭中分得一杯羹。

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作者簡介：竇宏偉（1987-），女，北京人，國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心發明專利審查員，初級審查員，碩士，研究方向：信號處理與故障診斷。

（責任編輯：王 波）