摘要：交通運(yùn)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(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。文章從專利申請的類型、申請趨勢、區(qū)域分布、申請人分布等方面進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并重點(diǎn)對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(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：振動機(jī)制和氣動機(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，振動機(jī)制包括花紋塊與路面相互擊打、運(yùn)動時(shí)的偏轉(zhuǎn)力、切向滑粘噪聲以及粘吸噪聲；氣動機(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(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)對于降低輪胎噪聲的技術(shù)的研究起步比較晚，尤其是對于核心技術(shù)的掌握不如國際競爭對手，目前國內(nèi)外對于輪胎降噪技術(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)外專利申請為數(shù)據(jù)樣本，從專利申請的時(shí)間分布、區(qū)域分布、主要申請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，并且對發(fā)明點(diǎn)、用途和技術(shù)方案等多個方面都進(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、分類號為輔的檢索方式，鑒于2014年、2015年和2016年的專利申請數(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 專利申請量趨勢分析

展示了國內(nèi)外關(guān)于輪胎降噪技術(shù)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(shù)相關(guān)的專利最早于1987年進(jìn)行申請，至2005年，其申請量在穩(wěn)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?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)施國家知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，人們對專利的了解加深，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，因而專利申請量大幅上漲。

3.2 專利申請產(chǎn)出國分布

專利申請的產(chǎn)出國是指某項(xiàng)專利技術(shù)的原創(chuàng)國家，一個國家的原創(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(shù)的專利申請數(shù)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(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(shù)水平較低的實(shí)用新型專利申請和小部分的發(fā)明專利申請。綜合圖3和圖4來看，目前降噪輪胎領(lǐng)域的專利申請主要集中于日、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(nèi)側(cè)設(shè)置吸音材料來吸收輪胎在運(yùn)動過程中產(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(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，初級審查員，碩士，研究方向：信號處理與故障診斷。

（責(zé)任編輯：王 波）