二、轮胎简史

轮胎历史源远流长。早在石器时代，人类就学会了用木头制作轮子来运送物体。在公元前2000年前，出现了带有轮辐的车轮。在战国时期和古罗马时代，带轮辐的车轮已经非常精致和可靠，轮边和轮毂上包裹着金属。秦国军队驾驭着两轮战车和凯撒大帝乘坐着四轮马车，策马扬鞭，驰骋疆场。

随着工业革命的发展，在十九世纪，汽车开始出现。1867年，汤普森（Thompson）发明了实心橡胶轮胎。十九世纪八十年代，第一家生产橡胶轮胎的公司在伦敦诞生，它的名字叫“Noiseless Tyre Company”（无噪声轮胎公司）。从这个名字中可以看出，人们对轮胎的噪声十分关注。

1888年，爱尔兰兽医邓禄普（J. B. Dunlop）发明了充气轮胎，这是轮胎历史上具有里程碑意义的事件。充气轮胎首先应用在自行车上，然后用在马车上，最后用在汽车上。充气轮胎极大地提升了乘坐舒适性。

在充气轮胎的早期，虽然它提升了乘坐舒适性，降低了噪声，但是问题很多，比如，可靠性问题、刚度不足导致受到路面冲击变形等。于是，人们开始设计新的轮胎结构，如在胎体里面增加编织帘线来提升轮胎的强度和抵抗变形，并尝试着用各种材料做帘线，开始使用棉花、亚麻布（flax）等，后来用尼龙、聚酯纤维（polyester）、钢丝等材料。

早期的充气轮胎是斜交轮胎，胎体由两层或多层帘线丝组成，相邻的两层帘线丝方向垂直布置。1913—1914年期间，格雷（Gray）和斯洛珀（Sloper）在英国申请了“子午线”轮胎的专利，这是轮胎发展历史上又一次具有里程碑意义的事件。尽管轮胎结构不断发展，但都是在“子午线”原理上不断地锦上添花。二十世纪六十年代，子午线轮胎开始大规模使用。到八十年代，子午线轮胎占据了市场的绝大多数。

图1.36给出了四个具有代表性时代的汽车轮胎图片：二十世纪初期的汽车（以福特T型车为代表）、二十世纪早中期乘用车（以甲壳虫车型为代表）、二十世纪中后期普通乘用车（以丰田、大众、通用等车型为代表）和二十一世纪乘用车轮胎（以特斯拉为代表的电动汽车）。

图1.36 不同时代的汽车轮胎

随着汽车的发展，轮胎发展呈现三个趋势：直径变大、胎厚度变薄、宽度变大，如图1.37所示。在早期，轮胎结构简单，高宽比（扁平比）大，轮胎看上去狭窄，绝大多数轮胎的高宽比超过100%，即高度大于宽度。二十世纪中后期，不断提升的动力性、操控性、制动性和舒适性等给轮胎提出的要求越来越高，轮胎结构越来越复杂，轮胎变宽以便具备更好的抓地力和操纵稳定性。在二十世纪六十年代，普通轮胎的高宽比是80%左右，即宽度比高度大，到八九十年代，高宽比多数达到60%，而更小扁平比的运动轮胎也开始广泛应用。轮辋直径以15～18in（38.10～45.72cm）为主，有少数乘用车轮胎达到20in。进入二十一世纪后，运动风格的乘用车和运动型多功能汽车（SUV）越来越受到追捧，电动化和智能化大力发展，导致轮胎尺寸和轮辋直径变得越来越大，宽度越来越宽。很多汽车轮胎的高宽比只有50%，有的更小，如45%、40%，甚至35%，即轮胎看上去越来越扁。宽度大和扁平比低的轮胎给这个时代的人们，特别是年轻人，带来令人激动的运动感、华丽感和刺激感。目前，轮辋直径以18～21in为主，有少数乘用车轮胎达到22in。

图1.37 汽车轮胎外形特征随时代的变化