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摘要：交通运输噪声是城市噪声的主要来源，其会对人体健康以及城市环境造成危害，而交通运输噪声的主要来源是轮胎噪声，因此降低轮胎噪声技术成为当前轮胎领域研究的重要方向。文章从专利申请的类型、申请趋势、区域分布、申请人分布等方面进行了统计，并重点对降低轮胎噪声的几大关键技术的发展脉络进行了梳理。
关键词：轮胎；城市噪声；交通运输噪声；降噪专利技术；数据库 文献标识码：A
中图分类号：TQ336 文章编号：1009-2374（2016）25-0089-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.043
1 轮胎降噪技术概述
轮胎噪声产生的原因在于轮胎与路面的接触、轮胎的变形以及胎面与空气的相互作用。轮胎的噪声与胎面花纹结构、胎体的结构以及胎面，胎体等所使用的材料等均有关系。通常把轮胎的发生机制分为两大类：振动机制和气动机制，这两种机制在某种程度上是相互关联的。具体来说，振动机制包括花纹块与路面相互击打、运动时的偏转力、切向滑粘噪声以及粘吸噪声；气动机制包括空气湍流、泵浦效应以及气柱共鸣。
国外早在1970年左右就已经注意到轮胎噪声的问题，并对如何降低轮胎噪声展开了研究。Yukio研究了轮胎花纹节距排列等参数对噪声的影响。Wantanbe指出对于尺寸较大且胎纹为横槽的轮胎，噪声主要源自于花纹块与路面撞击和路面引起胎体振动。Rimondi说明轮胎噪声生成的各种机制，并指出降低轮胎与地面接触中心位置的压力或增加胎肩的弯曲度，均可达到降低轮胎噪音的目的等。
而国内对于降低轮胎噪声的技术的研究起步比较晚，尤其是对于核心技术的掌握不如国际竞争对手，目前国内外对于轮胎降噪技术的研究主要由一些大型的轮胎企业和部分高等院校在进行。
本文以涉及轮胎降噪技术的国内外专利申请为数据样本，从专利申请的时间分布、区域分布、主要申请人分布等方面分析轮胎降噪专利技术发展状况。
2 数据库的选择和检索
根据数据库收集的文献量以及分布特点，对中文和外文数据库进行选择，其中中文数据库选择CNABS数据库、外文数据库选择DWPI数据库。
CNABS数据库包含自1985年至今的在中国申请的全部专利文献，上述专利文献具体包括中国专利数据、中国专利的英文文摘数据、外文数据库中的中国文献的数据、深加工数据库的信息，CNABS数据库的一大特点是该数据库的字段多，有利于检索，同时也便于检索后的数据分析。
DWPI数据库收集的外文专利文献较为完整和丰富，时间最早为1960年，并且收录到该数据库中的专利文献都经过相关工作人员的重新编辑，因此用词较为准确和规范，并且对发明点、用途和技术方案等多个方面都进行了描述，有利于通过关键词进行检索。
考虑到本文所分析主题的特点，采用了以关键词为主、分类号为辅的检索方式，鉴于2014年、2015年和2016年的专利申请数据有些尚未公开，检索时间截至2013年。
3 轮胎降噪专利技术的整体情况
3.1 专利申请量趋势分析
展示了国内外关于轮胎降噪技术的申请量随着年份的变化的趋势图，从中国的申请的总体趋势可以看出，轮胎降噪技术相关的专利最早于1987年进行申请，至2005年，其申请量在稳定中略有增长，但是申请总量一直较低，从2008年开始，中国专利申请增长量极为迅速，并在2011年达到高峰，这可能是因为2008年我国开始实施国家知识产权战略，人们对专利的了解加深，并且中国生产的轮胎以低成本的优势促进了出口，这都使得中国的轮胎企业开始更加重视知识产权。而国外研究轮胎降噪技术比中国要早很多，截至1987年申请量已达300余件，并且一直都处于稳定增长状态中，同样在2011年申请量达到高峰。究其原因，可能是2010年开始，北美和欧洲的商用车轮胎市场开始强劲复苏，适用于商用车的轮胎的技术开始受到重视，各大企业的研发投入增加，因而专利申请量大幅上涨。
3.2 专利申请产出国分布
专利申请的产出国是指某项专利技术的原创国家，一个国家的原创技术越多，其在该技术领域的研发能力和技术实力越强。
的专利产出国的分布情况中可以看出，名次在前的国家或区域依次是日本、欧洲、美国、中国，其中排名第一的日本的申请量远远高于其他国家，说明日本在轮胎降噪技术领域的研究很深入，相关技术比较发达。而我国虽然轮胎降噪技术起步较晚，但是也处于日益增长的状态中，并且在全球也占据一定份额，这与中国的汽车行业的发展以及近年来中国政府开始对环保问题越来越重视都有着很大的关系。同时中国的轮胎企业也在逐渐壮大和发展，从最初的仿制外国产品开始，逐步进入自主研发阶段，作为最重要的轮胎制造和消费中心，中国的轮胎市场具有很强大的吸引力。相信在未来的几年里，随着轮胎降噪技术在中国的发展，降噪轮胎在中国的专利申请量还会有显著的增长。
3.3 重要申请人及类型分布
中可以看出，降噪轮胎技术的专利申请数量最靠前的是日本普利司通株式会社，其主要研究适用于重载车辆的降噪轮胎，主要通过轮胎胎面花纹和轮胎的结构设计来达到轮胎降噪的技术效果；位列第二的是米其林轮胎公司，该企业是法国的轮胎企业，其所研究的轮胎降噪技术的方法全面，除了通过胎面花纹和轮胎的结构来达到轮胎降噪的目的，技术重点偏向于通过研究胎面化合物的成分来达到降噪的目的；位列第三位的是住友橡胶株式会社，主要研究通过胎面花纹和在胎面内侧设置吸引多孔材料来达到使轮胎降噪的技术效果；位列第四位的横滨橡胶株式会社和位列第五位的固特异公司的研究重点在于应用于轿车和重载车辆的降噪轮胎。从图4中可以看出，降噪轮胎领域的专利申请基本上来源于公司申请，占申请量的90%，而高校申请比例较少，原因在于高校中对于轮胎降噪的研究主要在于对于轮胎噪声提取与测试以及建模分析，偏于理论研究。而个人申请只占2%，并且主要是技术水平较低的实用新型专利申请和小部分的发明专利申请。综合图3和图4来看，目前降噪轮胎领域的专利申请主要集中于日、欧、美等的国外企业，并且其技术已经远超过中国，中国企业和高校所占比例很少。在未来的轮胎降噪技术发展中，中国的企业应加强与高校的合作，将高校的理论研究成果产业化，将有利于中国轮胎行业的快速发展，缩短与国外的技术差距。 4 关键技术发展路线
从上面的分析也可看出，在降噪轮胎技术方面，国外研究较早，技术较为成熟，涉及的技术面较广泛，并且早已实现产业化，而中国的相关技术发展较晚，目前正处于起始阶段。目前国际上，对于降噪轮胎的技术发展主要分为以下三条路线：
4.1 胎面材料
研究表明，轮胎胎面的刚度、轮胎的胎面材料的阻尼等均是影响轮胎噪声的重要因素，因此轮胎材料的选用对降低轮胎的噪声起到重要的作用，例如胎面的橡胶材料可以选用高阻尼的材料，从而能够保证轮胎整体的刚度，确保轮胎的负荷平衡，以达到轮胎降噪的目的。
4.2 胎面花纹的设计
轮胎噪声的产生与胎面花纹结构有着重要的关系，轮胎胎面在与地面接触时，由于胎面花纹块的挤压，花纹沟槽的体积产生变化，与花纹沟槽中的空气产生相互的作用，产生噪声，因此优化设计胎面的花纹结构是用来控制轮胎噪声的重要技术手段之一。目前，对于胎面的设计总体上以降低噪音的总体幅值为宗旨，并且将噪声的能量分布在宽频范围内，避免噪声的峰值出现在窄频的范围内。
4.3 轮胎的胎体结构
轮胎的胎体主要起到支撑轮胎的骨架作用，其要求具有一定的刚度，而在轮胎运动的过程中，胎体与胎面的相互作用也会造成轮胎噪声，因此在轮胎胎体内侧设置吸音材料来吸收轮胎在运动过程中产生的噪声也是一种重要的轮胎降噪技术。
5 结语
通过以上的分析不难发现，在轮胎降噪方面，国外的研究起步很早，并且到目前为止，相关的技术已经发展得比较成熟，而中国的技术发展较晚，通常企业的研究重点在于通过对于胎面花纹的微小改进以达到降噪的技术效果，其技术创新程度有待提高，并且研究方向单一化，此外通过胎面花纹设计来达到轮胎降噪的技术已经发展得非常成熟了，而国内高校的申请量较小，研究重点偏于理论研究，因此关于降噪轮胎，随着政府对于环境保护的愈加重视，国内轮胎企业和研究者应该抓住时机，并且将今后的技术研究方向定位于胎面材料和胎体结构以及材料方面，这样才能在激烈的市场竞争中分得一杯羹。
参考文献
[1] 曹云刚.城市汽车噪声危害与控制的现实思考[J].贵
州工业大学学报（社会科学版），2006，8（5）.
[2] 陈里君，杨立，钱铁青，等.轮胎花纹噪声的发生机
理[J].轮胎工业，1999，19（9）.
[3] Marshall K D.Noise and Vibration[M].Washington D
C：National Highway Traffic Safety Administration，2005.
[4] United States Patent，Patent Number：4667718，Date
of Patent：May.25，1987.
[5] United States Patent，Patent Number：4779993，Date
of Patent：Oct.18，1988.
[6] 陈里君，林海军，陈伟敏，等.轮胎噪声分析及降噪
路径[J].轮胎工业，2009，29（11）.
[7] 陈里君，杨光大，董芹.低噪声轮胎花纹设计原则
[J].橡胶工业，1997，46（3）.
作者简介：窦宏伟（1987-），女，北京人，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心发明专利审查员，初级审查员，硕士，研究方向：信号处理与故障诊断。
（责任编辑：王 波）
关键词：轮胎；城市噪声；交通运输噪声；降噪专利技术；数据库 文献标识码：A
中图分类号：TQ336 文章编号：1009-2374（2016）25-0089-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.043
1 轮胎降噪技术概述
轮胎噪声产生的原因在于轮胎与路面的接触、轮胎的变形以及胎面与空气的相互作用。轮胎的噪声与胎面花纹结构、胎体的结构以及胎面，胎体等所使用的材料等均有关系。通常把轮胎的发生机制分为两大类：振动机制和气动机制，这两种机制在某种程度上是相互关联的。具体来说，振动机制包括花纹块与路面相互击打、运动时的偏转力、切向滑粘噪声以及粘吸噪声；气动机制包括空气湍流、泵浦效应以及气柱共鸣。
国外早在1970年左右就已经注意到轮胎噪声的问题，并对如何降低轮胎噪声展开了研究。Yukio研究了轮胎花纹节距排列等参数对噪声的影响。Wantanbe指出对于尺寸较大且胎纹为横槽的轮胎，噪声主要源自于花纹块与路面撞击和路面引起胎体振动。Rimondi说明轮胎噪声生成的各种机制，并指出降低轮胎与地面接触中心位置的压力或增加胎肩的弯曲度，均可达到降低轮胎噪音的目的等。
而国内对于降低轮胎噪声的技术的研究起步比较晚，尤其是对于核心技术的掌握不如国际竞争对手，目前国内外对于轮胎降噪技术的研究主要由一些大型的轮胎企业和部分高等院校在进行。
本文以涉及轮胎降噪技术的国内外专利申请为数据样本，从专利申请的时间分布、区域分布、主要申请人分布等方面分析轮胎降噪专利技术发展状况。
2 数据库的选择和检索
根据数据库收集的文献量以及分布特点，对中文和外文数据库进行选择，其中中文数据库选择CNABS数据库、外文数据库选择DWPI数据库。
CNABS数据库包含自1985年至今的在中国申请的全部专利文献，上述专利文献具体包括中国专利数据、中国专利的英文文摘数据、外文数据库中的中国文献的数据、深加工数据库的信息，CNABS数据库的一大特点是该数据库的字段多，有利于检索，同时也便于检索后的数据分析。
DWPI数据库收集的外文专利文献较为完整和丰富，时间最早为1960年，并且收录到该数据库中的专利文献都经过相关工作人员的重新编辑，因此用词较为准确和规范，并且对发明点、用途和技术方案等多个方面都进行了描述，有利于通过关键词进行检索。
考虑到本文所分析主题的特点，采用了以关键词为主、分类号为辅的检索方式，鉴于2014年、2015年和2016年的专利申请数据有些尚未公开，检索时间截至2013年。
3 轮胎降噪专利技术的整体情况
3.1 专利申请量趋势分析
展示了国内外关于轮胎降噪技术的申请量随着年份的变化的趋势图，从中国的申请的总体趋势可以看出，轮胎降噪技术相关的专利最早于1987年进行申请，至2005年，其申请量在稳定中略有增长，但是申请总量一直较低，从2008年开始，中国专利申请增长量极为迅速，并在2011年达到高峰，这可能是因为2008年我国开始实施国家知识产权战略，人们对专利的了解加深，并且中国生产的轮胎以低成本的优势促进了出口，这都使得中国的轮胎企业开始更加重视知识产权。而国外研究轮胎降噪技术比中国要早很多，截至1987年申请量已达300余件，并且一直都处于稳定增长状态中，同样在2011年申请量达到高峰。究其原因，可能是2010年开始，北美和欧洲的商用车轮胎市场开始强劲复苏，适用于商用车的轮胎的技术开始受到重视，各大企业的研发投入增加，因而专利申请量大幅上涨。
3.2 专利申请产出国分布
专利申请的产出国是指某项专利技术的原创国家，一个国家的原创技术越多，其在该技术领域的研发能力和技术实力越强。
的专利产出国的分布情况中可以看出，名次在前的国家或区域依次是日本、欧洲、美国、中国，其中排名第一的日本的申请量远远高于其他国家，说明日本在轮胎降噪技术领域的研究很深入，相关技术比较发达。而我国虽然轮胎降噪技术起步较晚，但是也处于日益增长的状态中，并且在全球也占据一定份额，这与中国的汽车行业的发展以及近年来中国政府开始对环保问题越来越重视都有着很大的关系。同时中国的轮胎企业也在逐渐壮大和发展，从最初的仿制外国产品开始，逐步进入自主研发阶段，作为最重要的轮胎制造和消费中心，中国的轮胎市场具有很强大的吸引力。相信在未来的几年里，随着轮胎降噪技术在中国的发展，降噪轮胎在中国的专利申请量还会有显著的增长。
3.3 重要申请人及类型分布
中可以看出，降噪轮胎技术的专利申请数量最靠前的是日本普利司通株式会社，其主要研究适用于重载车辆的降噪轮胎，主要通过轮胎胎面花纹和轮胎的结构设计来达到轮胎降噪的技术效果；位列第二的是米其林轮胎公司，该企业是法国的轮胎企业，其所研究的轮胎降噪技术的方法全面，除了通过胎面花纹和轮胎的结构来达到轮胎降噪的目的，技术重点偏向于通过研究胎面化合物的成分来达到降噪的目的；位列第三位的是住友橡胶株式会社，主要研究通过胎面花纹和在胎面内侧设置吸引多孔材料来达到使轮胎降噪的技术效果；位列第四位的横滨橡胶株式会社和位列第五位的固特异公司的研究重点在于应用于轿车和重载车辆的降噪轮胎。从图4中可以看出，降噪轮胎领域的专利申请基本上来源于公司申请，占申请量的90%，而高校申请比例较少，原因在于高校中对于轮胎降噪的研究主要在于对于轮胎噪声提取与测试以及建模分析，偏于理论研究。而个人申请只占2%，并且主要是技术水平较低的实用新型专利申请和小部分的发明专利申请。综合图3和图4来看，目前降噪轮胎领域的专利申请主要集中于日、欧、美等的国外企业，并且其技术已经远超过中国，中国企业和高校所占比例很少。在未来的轮胎降噪技术发展中，中国的企业应加强与高校的合作，将高校的理论研究成果产业化，将有利于中国轮胎行业的快速发展，缩短与国外的技术差距。 4 关键技术发展路线
从上面的分析也可看出，在降噪轮胎技术方面，国外研究较早，技术较为成熟，涉及的技术面较广泛，并且早已实现产业化，而中国的相关技术发展较晚，目前正处于起始阶段。目前国际上，对于降噪轮胎的技术发展主要分为以下三条路线：
4.1 胎面材料
研究表明，轮胎胎面的刚度、轮胎的胎面材料的阻尼等均是影响轮胎噪声的重要因素，因此轮胎材料的选用对降低轮胎的噪声起到重要的作用，例如胎面的橡胶材料可以选用高阻尼的材料，从而能够保证轮胎整体的刚度，确保轮胎的负荷平衡，以达到轮胎降噪的目的。
4.2 胎面花纹的设计
轮胎噪声的产生与胎面花纹结构有着重要的关系，轮胎胎面在与地面接触时，由于胎面花纹块的挤压，花纹沟槽的体积产生变化，与花纹沟槽中的空气产生相互的作用，产生噪声，因此优化设计胎面的花纹结构是用来控制轮胎噪声的重要技术手段之一。目前，对于胎面的设计总体上以降低噪音的总体幅值为宗旨，并且将噪声的能量分布在宽频范围内，避免噪声的峰值出现在窄频的范围内。
4.3 轮胎的胎体结构
轮胎的胎体主要起到支撑轮胎的骨架作用，其要求具有一定的刚度，而在轮胎运动的过程中，胎体与胎面的相互作用也会造成轮胎噪声，因此在轮胎胎体内侧设置吸音材料来吸收轮胎在运动过程中产生的噪声也是一种重要的轮胎降噪技术。
5 结语
通过以上的分析不难发现，在轮胎降噪方面，国外的研究起步很早，并且到目前为止，相关的技术已经发展得比较成熟，而中国的技术发展较晚，通常企业的研究重点在于通过对于胎面花纹的微小改进以达到降噪的技术效果，其技术创新程度有待提高，并且研究方向单一化，此外通过胎面花纹设计来达到轮胎降噪的技术已经发展得非常成熟了，而国内高校的申请量较小，研究重点偏于理论研究，因此关于降噪轮胎，随着政府对于环境保护的愈加重视，国内轮胎企业和研究者应该抓住时机，并且将今后的技术研究方向定位于胎面材料和胎体结构以及材料方面，这样才能在激烈的市场竞争中分得一杯羹。
参考文献
[1] 曹云刚.城市汽车噪声危害与控制的现实思考[J].贵
州工业大学学报（社会科学版），2006，8（5）.
[2] 陈里君，杨立，钱铁青，等.轮胎花纹噪声的发生机
理[J].轮胎工业，1999，19（9）.
[3] Marshall K D.Noise and Vibration[M].Washington D
C：National Highway Traffic Safety Administration，2005.
[4] United States Patent，Patent Number：4667718，Date
of Patent：May.25，1987.
[5] United States Patent，Patent Number：4779993，Date
of Patent：Oct.18，1988.
[6] 陈里君，林海军，陈伟敏，等.轮胎噪声分析及降噪
路径[J].轮胎工业，2009，29（11）.
[7] 陈里君，杨光大，董芹.低噪声轮胎花纹设计原则
[J].橡胶工业，1997，46（3）.
作者简介：窦宏伟（1987-），女，北京人，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心发明专利审查员，初级审查员，硕士，研究方向：信号处理与故障诊断。
（责任编辑：王 波）