摘要：交通運(yùn)輸噪聲是城市噪聲的主要來源，其會(huì)對(duì)人體健康以及城市環(huán)境造成危害，而交通運(yùn)輸噪聲的主要來源是輪胎噪聲，因此降低輪胎噪聲技術(shù)成為當(dāng)前輪胎領(lǐng)域研究的重要方向。文章從專利申請(qǐng)的類型、申請(qǐng)趨勢(shì)、區(qū)域分布、申請(qǐng)人分布等方面進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并重點(diǎn)對(duì)降低輪胎噪聲的幾大關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行了梳理。

關(guān)鍵詞：輪胎；城市噪聲；交通運(yùn)輸噪聲；降噪專利技術(shù)；數(shù)據(jù)庫 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

1 輪胎降噪技術(shù)概述

輪胎噪聲產(chǎn)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(jié)構(gòu)、胎體的結(jié)構(gòu)以及胎面，胎體等所使用的材料等均有關(guān)系。通常把輪胎的發(fā)生機(jī)制分為兩大類：振動(dòng)機(jī)制和氣動(dòng)機(jī)制，這兩種機(jī)制在某種程度上是相互關(guān)聯(lián)的。具體來說，振動(dòng)機(jī)制包括花紋塊與路面相互擊打、運(yùn)動(dòng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)力、切向滑粘噪聲以及粘吸噪聲；氣動(dòng)機(jī)制包括空氣湍流、泵浦效應(yīng)以及氣柱共鳴。

國外早在1970年左右就已經(jīng)注意到輪胎噪聲的問題，并對(duì)如何降低輪胎噪聲展開了研究。Yukio研究了輪胎花紋節(jié)距排列等參數(shù)對(duì)噪聲的影響。Wantanbe指出對(duì)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(dòng)。Rimondi說明輪胎噪聲生成的各種機(jī)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(dá)到降低輪胎噪音的目的等。

而國內(nèi)對(duì)于降低輪胎噪聲的技術(shù)的研究起步比較晚，尤其是對(duì)于核心技術(shù)的掌握不如國際競(jìng)爭對(duì)手，目前國內(nèi)外對(duì)于輪胎降噪技術(shù)的研究主要由一些大型的輪胎企業(yè)和部分高等院校在進(jìn)行。

本文以涉及輪胎降噪技術(shù)的國內(nèi)外專利申請(qǐng)為數(shù)據(jù)樣本，從專利申請(qǐng)的時(shí)間分布、區(qū)域分布、主要申請(qǐng)人分布等方面分析輪胎降噪專利技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。

2 數(shù)據(jù)庫的選擇和檢索

根據(jù)數(shù)據(jù)庫收集的文獻(xiàn)量以及分布特點(diǎn)，對(duì)中文和外文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行選擇，其中中文數(shù)據(jù)庫選擇CNABS數(shù)據(jù)庫、外文數(shù)據(jù)庫選擇DWPI數(shù)據(jù)庫。

CNABS數(shù)據(jù)庫包含自1985年至今的在中國申請(qǐng)的全部專利文獻(xiàn)，上述專利文獻(xiàn)具體包括中國專利數(shù)據(jù)、中國專利的英文文摘數(shù)據(jù)、外文數(shù)據(jù)庫中的中國文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)、深加工數(shù)據(jù)庫的信息，CNABS數(shù)據(jù)庫的一大特點(diǎn)是該數(shù)據(jù)庫的字段多，有利于檢索，同時(shí)也便于檢索后的數(shù)據(jù)分析。

DWPI數(shù)據(jù)庫收集的外文專利文獻(xiàn)較為完整和豐富，時(shí)間最早為1960年，并且收錄到該數(shù)據(jù)庫中的專利文獻(xiàn)都經(jīng)過相關(guān)工作人員的重新編輯，因此用詞較為準(zhǔn)確和規(guī)范，并且對(duì)發(fā)明點(diǎn)、用途和技術(shù)方案等多個(gè)方面都進(jìn)行了描述，有利于通過關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索。

考慮到本文所分析主題的特點(diǎn)，采用了以關(guān)鍵詞為主、分類號(hào)為輔的檢索方式，鑒于2014年、2015年和2016年的專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)有些尚未公開，檢索時(shí)間截至2013年。

3 輪胎降噪專利技術(shù)的整體情況

3.1 專利申請(qǐng)量趨勢(shì)分析

展示了國內(nèi)外關(guān)于輪胎降噪技術(shù)的申請(qǐng)量隨著年份的變化的趨勢(shì)圖，從中國的申請(qǐng)的總體趨勢(shì)可以看出，輪胎降噪技術(shù)相關(guān)的專利最早于1987年進(jìn)行申請(qǐng)，至2005年，其申請(qǐng)量在穩(wěn)定中略有增長，但是申請(qǐng)總量一直較低，從2008年開始，中國專利申請(qǐng)?jiān)鲩L量極為迅速，并在2011年達(dá)到高峰，這可能是因?yàn)?008年我國開始實(shí)施國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，人們對(duì)專利的了解加深，并且中國生產(chǎn)的輪胎以低成本的優(yōu)勢(shì)促進(jìn)了出口，這都使得中國的輪胎企業(yè)開始更加重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)。而國外研究輪胎降噪技術(shù)比中國要早很多，截至1987年申請(qǐng)量已達(dá)300余件，并且一直都處于穩(wěn)定增長狀態(tài)中，同樣在2011年申請(qǐng)量達(dá)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(chǎng)開始強(qiáng)勁復(fù)蘇，適用于商用車的輪胎的技術(shù)開始受到重視，各大企業(yè)的研發(fā)投入增加，因而專利申請(qǐng)量大幅上漲。

3.2 專利申請(qǐng)產(chǎn)出國分布

專利申請(qǐng)的產(chǎn)出國是指某項(xiàng)專利技術(shù)的原創(chuàng)國家，一個(gè)國家的原創(chuàng)技術(shù)越多，其在該技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)能力和技術(shù)實(shí)力越強(qiáng)。

的專利產(chǎn)出國的分布情況中可以看出，名次在前的國家或區(qū)域依次是日本、歐洲、美國、中國，其中排名第一的日本的申請(qǐng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家，說明日本在輪胎降噪技術(shù)領(lǐng)域的研究很深入，相關(guān)技術(shù)比較發(fā)達(dá)。而我國雖然輪胎降噪技術(shù)起步較晚，但是也處于日益增長的狀態(tài)中，并且在全球也占據(jù)一定份額，這與中國的汽車行業(yè)的發(fā)展以及近年來中國政府開始對(duì)環(huán)保問題越來越重視都有著很大的關(guān)系。同時(shí)中國的輪胎企業(yè)也在逐漸壯大和發(fā)展，從最初的仿制外國產(chǎn)品開始，逐步進(jìn)入自主研發(fā)階段，作為最重要的輪胎制造和消費(fèi)中心，中國的輪胎市場(chǎng)具有很強(qiáng)大的吸引力。相信在未來的幾年里，隨著輪胎降噪技術(shù)在中國的發(fā)展，降噪輪胎在中國的專利申請(qǐng)量還會(huì)有顯著的增長。

3.3 重要申請(qǐng)人及類型分布

中可以看出，降噪輪胎技術(shù)的專利申請(qǐng)數(shù)量最靠前的是日本普利司通株式會(huì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來達(dá)到輪胎降噪的技術(shù)效果；位列第二的是米其林輪胎公司，該企業(yè)是法國的輪胎企業(yè)，其所研究的輪胎降噪技術(shù)的方法全面，除了通過胎面花紋和輪胎的結(jié)構(gòu)來達(dá)到輪胎降噪的目的，技術(shù)重點(diǎn)偏向于通過研究胎面化合物的成分來達(dá)到降噪的目的；位列第三位的是住友橡膠株式會(huì)社，主要研究通過胎面花紋和在胎面內(nèi)側(cè)設(shè)置吸引多孔材料來達(dá)到使輪胎降噪的技術(shù)效果；位列第四位的橫濱橡膠株式會(huì)社和位列第五位的固特異公司的研究重點(diǎn)在于應(yīng)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(lǐng)域的專利申請(qǐng)基本上來源于公司申請(qǐng)，占申請(qǐng)量的90%，而高校申請(qǐng)比例較少，原因在于高校中對(duì)于輪胎降噪的研究主要在于對(duì)于輪胎噪聲提取與測(cè)試以及建模分析，偏于理論研究。而個(gè)人申請(qǐng)只占2%，并且主要是技術(shù)水平較低的實(shí)用新型專利申請(qǐng)和小部分的發(fā)明專利申請(qǐng)。綜合圖3和圖4來看，目前降噪輪胎領(lǐng)域的專利申請(qǐng)主要集中于日、歐、美等的國外企業(yè)，并且其技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)超過中國，中國企業(yè)和高校所占比例很少。在未來的輪胎降噪技術(shù)發(fā)展中，中國的企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)與高校的合作，將高校的理論研究成果產(chǎn)業(yè)化，將有利于中國輪胎行業(yè)的快速發(fā)展，縮短與國外的技術(shù)差距。

4 關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展路線

從上面的分析也可看出，在降噪輪胎技術(shù)方面，國外研究較早，技術(shù)較為成熟，涉及的技術(shù)面較廣泛，并且早已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而中國的相關(guān)技術(shù)發(fā)展較晚，目前正處于起始階段。目前國際上，對(duì)于降噪輪胎的技術(shù)發(fā)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(duì)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(fù)荷平衡，以達(dá)到輪胎降噪的目的。

4.2 胎面花紋的設(shè)計(jì)

輪胎噪聲的產(chǎn)生與胎面花紋結(jié)構(gòu)有著重要的關(guān)系，輪胎胎面在與地面接觸時(shí)，由于胎面花紋塊的擠壓，花紋溝槽的體積產(chǎn)生變化，與花紋溝槽中的空氣產(chǎn)生相互的作用，產(chǎn)生噪聲，因此優(yōu)化設(shè)計(jì)胎面的花紋結(jié)構(gòu)是用來控制輪胎噪聲的重要技術(shù)手段之一。目前，對(duì)于胎面的設(shè)計(jì)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(nèi)，避免噪聲的峰值出現(xiàn)在窄頻的范圍內(nèi)。

4.3 輪胎的胎體結(jié)構(gòu)

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(yùn)動(dòng)的過程中，胎體與胎面的相互作用也會(huì)造成輪胎噪聲，因此在輪胎胎體內(nèi)側(cè)設(shè)置吸音材料來吸收輪胎在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的噪聲也是一種重要的輪胎降噪技術(shù)。

5 結(jié)語

通過以上的分析不難發(fā)現(xiàn)，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(guān)的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，而中國的技術(shù)發(fā)展較晚，通常企業(yè)的研究重點(diǎn)在于通過對(duì)于胎面花紋的微小改進(jìn)以達(dá)到降噪的技術(shù)效果，其技術(shù)創(chuàng)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(shè)計(jì)來達(dá)到輪胎降噪的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟了，而國內(nèi)高校的申請(qǐng)量較小，研究重點(diǎn)偏于理論研究，因此關(guān)于降噪輪胎，隨著政府對(duì)于環(huán)境保護(hù)的愈加重視，國內(nèi)輪胎企業(yè)和研究者應(yīng)該抓住時(shí)機(jī)，并且將今后的技術(shù)研究方向定位于胎面材料和胎體結(jié)構(gòu)以及材料方面，這樣才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)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(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心發(fā)明專利審查員，初級(jí)審查員，碩士，研究方向：信號(hào)處理與故障診斷。

（責(zé)任編輯：王 波）