ブリヂストンのイノベーションにより、ノーパンクタイヤが日本で実際にテストされる

自動車業界は、世界中のドライバーが直面する最も一般的でイライラする問題の 1 つであるタイヤのパンクに対する決定的な解決策を数十年にわたって模索してきました。この空気圧依存のシナリオは、ブリヂストンの最新の取り組みによって具体的に変わり始めます。日本のメーカーは、開発のこの重要な段階の屋外実験室として日本の東近江市を選択し、エアレスタイヤ技術の公道での実用テストを開始した。テクノロジーフェアでの制御されたプレゼンテーションとは異なり、同社は、地域の日常交通で走行できる小型電気自動車および自動運転車の実際の車両を装備しました。

見た目は伝統的なゴルフカートに似ているこれらの自動車は、アジア地域で重要な社会的機能を果たしています。これらは主に高齢者の安全な移動のために使用されており、地球上で最も高齢者の人口が多い国の一つであるこの国で需要が高まっています。この対象者とこの特定の種類の輸送手段の選択は偶然ではありませんでした。これは、エンジニアが実際のアスファルト条件での製品の磨耗と効率に関する重要なデータを収集しながら、連続使用下での材料の挙動を監視し、乗客の安全を確保するための完璧なシナリオを提供するからです。

定期的な校正の必要性がなくなることは、車両メンテナンスにおけるパラダイムシフトを表します。従来のタイヤは、時間の経過や急激な温度変化によって自然に圧力が低下し、燃料消費量と車の安定性に直接影響を与えます。方程式から空気を取り除くことにより、メーカーは、使用初日から廃棄の瞬間までその構造特性を無傷に維持するコンポーネントを提供し、予期せぬ停止や動作中の爆発による事故を大幅に削減することを目指しています。

AirFree コンセプトを支える先進のエンジニアリング

圧縮空気のサポートなしで車両がどのようにして安定した状態を維持できるかを理解するには、商業的に AirFree と呼ばれるプロジェクトの内部アーキテクチャに注目する必要があります。この技術は、空気圧チャンバーを、絡み合った構造スポークの複雑なネットワークに置き換えます。青色が目を引くこのロッドは、耐久性に優れた熱可塑性樹脂で作られています。この素材は、地面の凹凸を吸収しながら車の重量を支える能力があり、ホイールに直接結合された独立サスペンション システムと同様に機能するために選択されました。

現在、東近江市の街を走っているモデルは、すでにその技術開発の第3世代に相当します。エンジニアは樹脂の化学組成を改良することができ、材料の柔軟性が以前のバージョンよりも大幅に向上しました。この改善された展性により、最初のプロトタイプの最大の問題の 1 つである、穴からのすべての凹凸が乗員の背骨に直接伝わる過度の剛性が解決されました。衝撃は円形構造全体に分散されて分散され、従来の乗用車用タイヤと同等の快適性が保証されます。

このイノベーションによる環境への魅力は、現代の産業にとってもう 1 つの重要な要素です。毎年、何百万本ものタイヤが、側面に修復不可能な穴が開いたり、トレッドに深い裂け目が入ったりしたという理由だけで、時期尚早に廃棄されています。ブリヂストンのシステムはサーキュラーエコノミーの観点から設計されました。ゴムトレッドと熱可塑性樹脂スポークはどちらも完全にリサイクルできます。さらに、この構造により、外側のゴムバンドが摩耗した場合に再生または交換できるため、主骨格の寿命が延長され、埋立地の石油由来廃棄物の量が削減されます。

現在の実験段階の厳しい条件と制限

タイヤに空気が入っていない状態で走行する車両の画像が熱狂を引き起こしているにもかかわらず、この技術は依然として厳しい安全制限の下で動作しています。現在の量産モデルは、最高速度がわずか 20 km/h に達することが承認されています。低速での樹脂の変形ダイナミクスは、高速道路の応力を受けたときの材料の挙動とは完全に異なるため、この保守的な制限は不可欠です。低速なので、予期せぬ構造上の破損が方向制御の喪失につながることはありません。

エンジニアリング チームによって課されるもう 1 つの制限は、地理的な制限です。東近江市の電気自動車は、事前に定義され地図化されたルートのみを走行します。このルートの厳密な管理により、メーカーは舗装の種類、道路の勾配、タイヤが日常的に直面する障害物を正確に知ることができます。環境の予測可能性は、テレメトリ データを分析する際に変数を分離するための鍵であり、研究者が数か月にわたる圧縮と減圧の繰り返しサイクルに対して樹脂がどのように反応するかを正確に理解できるようになります。

短いルート、使い慣れたアスファルト、低速の組み合わせにより、プロジェクトが成熟するための理想的な環境が生まれます。ブリヂストンはこの自治体向けフリートを概念実証として使用しています。これらの穏やかな条件で何千キロも走行した後の青色の光線によって証明される構造的完全性に応じて、同社はより多額の投資を正当化し、より大型でより強力な車両でのテストに進むために必要な数学的根拠を得るでしょう。

乗用車への採用に対する主な障壁

速度の遅い電気自動車から、高速道路を時速 120 km で走行するセダンや SUV への移行には、物理​​学と材料科学からの恐るべき障害を克服する必要があります。日本のメーカーは、平均的な消費者が店に入ってガレージカー用のエアレスタイヤのセットを購入できるようになる正式なスケジュールはまだないことを率直に認めている。速度が上がるにつれて、複雑さは指数関数的に増加します。

研究者たちは、大量商業化を妨げる重大な問題の解決に現在の取り組みを集中しています。この 10 年間に自動車エンジニアリングが解決する必要がある主な技術的課題の中で、製品の安全性と実行可能性に直接影響を与える要因が際立っています。

• 高速での樹脂の継続的な摩擦によって発生する極度の熱の放散。内部構造の溶融や早期疲労を引き起こす可能性があります。
• 密閉された空気室がないため、地面との接触音がキャビンに響き渡る様子が変化し、音響とローリングノイズが制御されます。
• 車両の重量移動が激しく、タイヤエッジに最大限の剛性が必要となる、高速での急カーブ時に横方向の安定性を維持します。
• 長期間の駐車後に熱可塑性スポークが永久変形することなく、重い動的荷重に耐える能力。

このテクノロジーを習得する競争は孤独なものではありません。世界市場では、この分野の最大勢力間の熾烈な争いが起きています。ミシュランはゼネラルモーターズと提携し、圧縮空気と耐パンク性を排除するという同じ哲学を共有する Uptis プロジェクトを 2021 年に世界に発表しました。研究開発に数十億ドルを投資する複数の複合企業の存在は、非空気圧タイヤへの移行が陸上モビリティにおける次の大きな進化の飛躍とみなされていることを示しています。

地球を超えた地平線と宇宙探査への応用

土木工学チームがこの技術を大都市のアスファルトに適応させるのに苦労している一方で、ブリヂストンの別の部門は上を向いている。同社は、構造スポークサポートのコンセプトが、従来のゴムや圧縮空気がまったく役に立たない環境においては計り知れない可能性を秘めていることを認識しています。 AirFree プロジェクトの最も野心的な焦点は、月面を探索するためのコンポーネントの開発です。

宇宙空間では、膨張したタイヤが容赦ない敵に立ち向かいます。宇宙の真空により、空気室は破裂するまで膨張しますが、日陰の凍てつく寒さから太陽の灼熱までの極端な温度変化により、一般的なゴム配合物は数時間以内に破壊されます。さらに、レゴリスとして知られる月の土壌は、どんな柔らかい物質でも瞬時に引き裂いてしまうようなガラスのように鋭い岩石で覆われています。

この厳しい環境を克服するために、メーカーはエアレス タイヤの金属製バリエーションの開発に取り組んでいます。同社は、熱可塑性樹脂を曲げて元の形状に戻ることができる特殊な金属合金に置き換えて、将来の有人探査車両に装備されるホイールを設計しています。日本の都市交通のソリューション開発と航空宇宙工学のこの相乗効果は、単純なタイヤのパンクをなくすという探求が、最終的には地球を超えて人類が存在し続けるために必要なテクノロジーをどのように推進することになるかを示しています。