Jak samonafukovací pneumatiky fungují

Linky Hummer CTIS. Foto se svolením Manny's Hummer Swampers

James Bond je má, Hummers je má, většina truckerů je má a armáda je má už roky. Samonafukovací pneumatiky umožňují vozidlu přizpůsobit se aktuálnímu terénu pro ideální výkon a bezpečnost za těchto podmínek.

V současné době je spousta spotřebních vozidel vybavena systémy pro sledování tlaku, ale řidič nemá možnost s tím něco udělat bez externího zdroje vzduchu. Na trhu je spousta samonafukovacích pneumatik, ale většina z nich je k dispozici pouze pro komerční a vojenské použití. Výjimkou je samozřejmě systém CTIS na Hummeru.

V tomto článku se dozvíme o některých systémech nahuštění pneumatik tam a uvidíme, kdy by na trhu mohl být nějaký pravidelný člověk, který řídí běžná auta.

Foto s laskavým svolením Goodyear

Podle AAA jede asi 80 procent vozů na silnici s jednou nebo více podhuštěnými pneumatikami. Pneumatiky ztrácejí vzduch normálním řízením (zejména po zasažení děr nebo obrubníků), pronikáním a sezónními změnami teploty. Každý měsíc mohou v zimě ztratit jeden nebo dva psi (libry na čtvereční palec) a ještě více v létě. A nemůžete říct, zda jsou správně nafouknuty pouhým pohledem na ně. Musíte použít manometr tlaku v pneumatikách. Nejenže je podhuštění špatné pro vaše pneumatiky, ale je to také špatné pro váš kilometrový výkon, ovlivňuje to, jak vaše auto zpracovává a je obecně nebezpečný.

Když jsou pneumatiky podhuštěné, dezén se opotřebuje rychleji. Podle společnosti Goodyear se to rovná 15 procentům méně kilometrů, na které můžete jezdit za každých 20 procent, které jsou podhuštěné. Podhuštěné pneumatiky se také přehřívají rychleji než správně nahuštěné pneumatiky, což způsobuje větší poškození pneumatik. Vybledlé oblasti níže označují oblasti nadměrného opotřebení běhounu.

Protože pneumatiky jsou flexibilní, při válcování se zplošťují na dně. Tato kontaktní záplata se znovu rozplývá do původního tvaru, jakmile již není v kontaktu se zemí. Toto odskočení vytváří vlnu pohybu a určité tření. Když je v pneumatice méně vzduchu, je tato vlna větší a vytvořené tření je větší - a tření vytváří teplo. Pokud se vytvoří dostatečné teplo, začne se guma, která drží kord pneumatiky, roztavit a pneumatika selže. Další informace naleznete v článku Jak fungují pneumatiky.

Kvůli mimořádnému odporu, který má podhuštěná pneumatika, když se válí, musí motor vašeho vozidla pracovat tvrději. Statistiky AAA ukazují, že pneumatiky, které jsou podhuštěny jen o 2 psi, se snižují účinnost paliva o 10 procent. Během jednoho roku jízdy to může činit několik set dolarů za nákupy plynu navíc.

Systémy huštění pneumatik mají tři obecné cíle:

• Zjistit když tlak vzduchu v konkrétní pneumatice poklesl - to znamená, že musí neustále (nebo přerušovaně) sledovat tlak vzduchu v každé pneumatice.
• Oznámit řidič problému
• Nahustit pneumatika se vrátí na správnou úroveň - to znamená, že musí existovat přívod vzduchu i zpětný ventil, který se otevírá pouze v případě potřeby.

Zatímco dostupné systémy pro hustění pneumatik se liší konstrukcí, sdílejí některé společné prvky.

• Všichni používají nějaký typ ventil izolovat jednotlivé pneumatiky, aby se zabránilo proudění vzduchu ze všech pneumatik, když je jedna zkontrolována nebo nahuštěna.
• Mají metodu snímání tlaku v pneumatikách. To je ve většině případů řešeno pomocí centrální senzory které předávají informace elektronické řídicí jednotce a poté řidiči.

• Mají zdroj vzduchu, což je obvykle stávající palubní zdroj, jako jsou brzdové nebo pneumatické systémy. Při používání stávajícího systému však musí zajistit, aby neohrožovaly jeho původní funkci. Z tohoto důvodu existují bezpečnostní kontroly, které zajistí dostatečný tlak vzduchu pro primární použití zdroje před tažením vzduchu pro nafouknutí pneumatik.
• Musí existovat způsob, jak dostat vzduch ze zdroje vzduchu do pneumatik, který je obvykle přes nápravu. Systémy buď používají nápravu s utěsněným nábojem s hadicí od náboje k ventilu pneumatiky, nebo jinak protékají trubkami přes nápravu s nápravou, která působí jako potrubí.
• Musí existovat odvzdušňovací ventil odvzdušnit pneumatiku bez rizika poškození náboje nebo těsnění zadní nápravy.

Nyní se podívejme, jak každý z hlavních samonafukovacích pneumatik na trhu používá tyto prvky k tomu, aby systém fungoval, počínaje Centrálním systémem huštění pneumatik (CTIS).

Systémy pro monitorování tlaku a samonafukování vs. běh

V současné době je na trhu spousta technologií pro tlak v pneumatikách a některé brzy na trhu. Díky zákonu TREAD Act budou všechna vozidla brzy muset mít systém monitorování tlaku vzduchu v pneumatikách, aby všichni řidiči věděli, kdy pneumatiky jejich auta snižují tlak vzduchu.

Tyto typy systémů pro sledování tlaku existují již po celá desetiletí a u některých modelů automobilů jsou již standardní. Jednoduše monitorují tlak vzduchu v každé pneumatice automobilu a informují řidiče, pokud pneumatika klesne pod předem stanovený optimální tlak..

Naše pneumatiky nejsou tím, co nese hmotnost našich osobních a nákladních automobilů - je to vzduch uvnitř pneumatik. Pneumatiky run-flat používají silný materiál bočnice, který podporuje auto, i když v jedné nebo více pneumatikách není vzduch. To umožňuje dostat se tam, kam jedete, i když je pneumatika propíchnuta a vypuštěna. Pneumatiky run-flat jsou konstruovány pomocí střídajících se vrstev žáruvzdorného kordu a pryže a obvykle klínovitých klínů z materiálu podporujícího hmotnost, což posiluje boční stěny, aby se zabránilo jejich přehýbání, když není tlak vzduchu..

Samonafukovací pneumatiky jsou naopak konstruovány tak, aby neustále udržovaly tlak v pneumatikách na správné úrovni. Samonafukovací systémy jsou navrženy spíše pro pomalé úniky a pro optimalizaci výkonu a bezpečnosti než pro udržení pohybu vozidla na pneumatice, která již nebude zadržovat vzduch..

Myšlenka za CTIS spočívá v zajištění kontroly tlaku vzduchu v každé pneumatice jako způsobu zlepšení výkonu na různých površích. Například snížení tlaku vzduchu v pneumatice vytvoří větší plochu kontaktu mezi pneumatikou a zemí a usnadní jízdu na měkkém podkladu. Rovněž způsobuje menší poškození povrchu. To je důležité na pracovištích a v zemědělských oblastech. Tím, že řidič dostane přímou kontrolu nad tlakem vzduchu v každé pneumatice, je výrazně zlepšena manévrovatelnost.

Další funkcí CTIS je udržovat tlak v pneumatikách, pokud dochází k pomalému úniku nebo defektu. V tomto případě systém řídí nafukování automaticky na základě zvoleného tlaku, který řidič nastavil.

Existují dva hlavní výrobci CTIS: Dana Corporation se sídlem v USA a Syegon se sídlem ve Francii (divize GIAT). Dana Corporation má dvě verze, CTIS pro vojenské použití (vyvinutý společností PSI) a systém kontroly tlaku v pneumatikách (TPCS) pro komerční použití v těžkých strojích.

CTIS: Uvnitř

Zde je pohled na celkový systém:

A kolový ventil je umístěn na každém konci kola. U duálních kol jsou ventily obvykle připojeny pouze k vnějšímu kolu, takže tlak mezi oběma pneumatikami může být vyrovnán. Úkolem ventilu kola je izolovat pneumatiku od systému, když se nepoužívá, aby se uvolnil tlak z těsnění a prodloužila se jeho životnost. Kolový ventil umožňuje také nahuštění pneumatik na vyžádání.

An elektronická řídicí jednotka (ECU) namontovaný za sedadlem spolujezdce je mozkem systému. Zpracovává příkazy řidiče, monitoruje všechny signály v systému a říká systému, aby každých 10 minut kontroloval tlak v pneumatikách, aby se ujistil, že je udržován zvolený tlak. ECU odešle příkazy do pneumatická řídicí jednotka, který přímo ovládá ventily kol a vzduchový systém. Pneumatická řídicí jednotka také obsahuje senzor, který přenáší údaje o tlaku v pneumatikách do ECU.

An ovládací panel obsluhy umožňuje řidiči zvolit režimy tlaku v pneumatikách podle aktuálních podmínek. Tento panel namontovaný na přístroji zobrazuje aktuální tlak v pneumatikách, vybrané režimy a stav systému. Když řidič zvolí nastavení tlaku v pneumatikách, signály z ovládacího panelu putují do elektronické řídicí jednotky k pneumatické řídicí jednotce k ventilům kol.

Pokud se vozidla pohybují rychleji (jako na dálnici), měl by být tlak vzduchu v pneumatikách vyšší, aby nedošlo k poškození pneumatiky. CTIS zahrnuje Snímač rychlosti který vysílá informace o rychlosti vozidla do elektronické řídicí jednotky. Pokud se vozidlo po stanovenou dobu dále pohybuje vyšší rychlostí, systém automaticky nahustí pneumatiky na odpovídající tlak pro tuto rychlost..

Tento typ systému používá vzduch ze stejného kompresoru, který dodává vzduch do brzd. A tlakový spínač zajišťuje prioritu brzdového systému a brání CTIS odebírat vzduch z napájecí nádrže, dokud není brzdový systém plně nabitý.

Systém nafukování pneumatik Hummer: Za volantem

Bližší pohled

Zde je to, co se děje na silnici: Elektronická řídicí jednotka řekne pneumatické řídicí jednotce, aby zkontrolovala aktuální tlak a buď nafoukla nebo vypustila pneumatiku na tlak vybraný řidičem. Pokud systém zjistí, že je třeba nafouknout, nejprve zkontroluje, zda jsou rezervy brzdového tlaku tam, kde by měly být; pokud ano, působí mírným tlakem na ventil kola, aby se umožnilo nafouknutí. Pokud jsou pneumatiky příliš nahuštěné, systém aplikuje na ventil kola mírné vakuum. Když pneumatická řídicí jednotka zjistí, že je dosažen vhodný tlak, ventil se uzavře.

Na tomto obrázku můžete vidět cestu, kterou vzduch cestuje po nafouknutí nebo vypuštění, jakmile se dostane na kolo. Hadice vede ze vzduchového kompresoru vozidla přes náboj kola a poté k ventilu pneumatiky. „Rychlospojka“ umožňuje oddělit pneumatiku od systému CTIS pro demontáž nebo servis. (Tento diagram také ukazuje funkci Hummeru run-flat, která umožňuje pneumatice pokračovat v podpoře vozidla, i když nebude zadržovat žádný vzduch.)

Brzy CTIS

Již v roce 1984 GM nabídl CTIS na CUCV Blazers a pickups. CUCV je zkratka pro komerční užitkové nákladní vozidlo a tato vozidla byla používána americkou armádou od poloviny 80. let. Jedná se v podstatě o plné velikosti Chevrolet Blazers a pick-upy, které mají speciální vybavení přidané pro vojenské aplikace.

Systém údržby pneumatik společnosti Dana Corporation (TMS) je „chytrý“ systém pro přívěsy traktorů, který monitoruje tlak v pneumatikách a podle potřeby hustí pneumatiky, aby udržel tlak na správné úrovni. K naplnění pneumatik používá vzduch z brzdové nádrže přívěsu.

Systém má tři hlavní komponenty:

• sestava hadice pneumatiky poskytuje vzduchovou cestu k nafouknutí pneumatiky a má zpětné ventily takže vzduchové potrubí a těsnění nemusí být pod tlakem, když systém nekontroluje nebo nenafukuje pneumatiky. Tím se sníží opotřebení těsnění.
• otočný kloub Skládá se ze vzduchových a olejových těsnění a ložisek a spojuje vzduchovou hadici z neotáčející se nápravy s otočnou hlavicí náboje. Jeho těsnění zabraňuje úniku a olejové těsnění zabraňuje znečištění. Rotační náboj má také větrací otvor pro uvolnění tlaku vzduchu v krytu náboje.
• mnohokrát obsahuje tlakový ochranný ventil, který zajišťuje, že systém nevtáhne vzduch, pokud je přívod vzduchu v brzdách pod 80 psi. Obsahuje také vstupní filtr pro udržení čistoty vzduchu snímač tlaku k měření tlaku v pneumatikách a solenoidů, které řídí proudění vzduchu do pneumatik.

Stejně jako CTIS má i tento systém elektronická řídicí jednotka který řídí celý systém. Provádí kontroly, aby se ujistil, že systém je funkční, upozorní řidiče výstražnou kontrolkou na přívěsu (viditelné přes zpětné zrcátko), pokud tlak v pneumatice klesne o více než 10 procent pod normální tlak a provede diagnostiku systému.

Systém provádí počáteční kontrolu tlaku a přidává vzduch do každé pneumatiky, která to potřebuje. Zpětné ventily v každé hadici pneumatiky zajišťují, že ostatní pneumatiky neztrácejí tlak během nafouknutí jedné pneumatiky. Po počáteční kontrole tlaku systém odtlakuje, aby se uvolnil tlak z těsnění. Každých 10 minut systém natlakuje linky a znovu zkontroluje tlak v pneumatikách.

Systém měří tlak v pneumatikách pomocí řady vzduchových pulzů ve vzduchových vedeních. Pokud není cílového tlaku v potrubí dosaženo po určité době, systém začne hustit pneumatiku (y), dokud není dosaženo správného tlaku..

AIRGO systém

Systém AIRGO je stálý monitorovací systém, který používá řadu zpětné ventily k detekci ztráty tlaku vzduchu.

Na rozdíl od některých jiných systémů nepoužívá AIRGO vzduch z brzdového systému vozidla. Pokud v kterémkoli z různých bodů systému (1) došlo k prosakování vzduchu, systém nasává vzduch (2) ze systému vozidla pneumatický systém (není znázorněno) a odešle ji prostřednictvím náprav vozidla (3) - samotnými nápravami, pokud jsou pod tlakem, nebo hadičkami, pokud nejsou, skrz sestavu náboje (4) a do pneumatiky vyžadující inflaci.

A varovná kontrolka, umístěné na přívěsu, ale viditelné zpětným zrcátkem řidiče, se rozsvítí, když systém nafoukne pneumatiku.

Protože toto je stálý monitorovací systém, který klade na těsnění spoustu opotřebení, používá AIRGO pro těsnění spíše uhlíkovou grafit a kalenou ocel než gumu.

Jiné systémy

• PressureGuard: Systém PressureGuard směruje vzduch z přívodu vzduchu přívěsu přes nápravy, do nábojů a poté k ventilům pneumatik. (Další informace viz PressureGuard.)
• TIREMAAX: Systém TIREMAAX využívá přívod vzduchu přívěsu k udržení specifické úrovně huštění pneumatik. Když detekuje nízký tlak v pneumatice, signalizuje obsluze a poté nasměruje vzduch ze vzduchové nádrže přívěsu na pneumatiku, která potřebuje nafouknutí. (Další informace viz Henrickson TIREMAAX.)

Systém inflace pneumatik Meritor (MTIS) je navržen pro použití na přívěsech traktorů. Používá stlačený vzduch z přívěsu k nafouknutí pneumatiky, která klesne pod příslušný tlak. Vzduch ze stávajícího přívodu vzduchu přívěsu je veden do ovládací skříňky a poté do každé nápravy.

Vzduchová vedení procházejí osami, aby vedla vzduch skrz sestavu rotačního spojení na konci vřetena, aby distribuovala vzduch do každé pneumatiky. Dojde-li k výrazné ztrátě tlaku vzduchu, informuje řidiče kontrolku.

Celý systém se skládá ze sestavy konce kola a řídicího modulu.

Sestava konce kola

Montáž na kolo

Sestava konce kola zahrnuje a ohebná hadice s zpětnými ventily. zpětné ventily nechte proudit pouze vzduch do každá pneumatika; to zajišťuje, že zatímco je jedna pneumatika nahuštěna, ostatní pneumatiky neztrácejí tlak vzduchu.

Tato sestava také obsahuje stator (neotáčející se část) uvnitř vřetena nápravy a a průtočné tričko který je připevněn k hlavě náboje. Průtokové tričko má dynamické těsnění, které umožňuje rotaci a zároveň zabraňuje ztrátě tlaku, když stlačený vzduch prochází z nápravy do náboje, k čemuž dochází trubicí, která vede ze statoru do odpaliště.

V sestavě náboje kola je a ventilace aby se zajistilo, že na konci kola nevznikne tlak. A deflektorový štít zabraňuje vniknutí nečistot, jako jsou nečistoty a voda, do vnikání na konec kola.

Pro nápravy s dutými vřeteny a stiskněte zástrčku utěsní vnitřek tlakové nápravy od konce kola, aby se zajistil stator.

Kontrolní systém

Řízení

Řídicí modul systému má uzavírací ventil zastavit odesílání vzduchu do systému a také filtr k odstranění vlhkosti a nečistot. petcock uvolňuje tlak v systému, takže je možné provádět údržbu. Stejně jako některé jiné systémy, které používají palubní přívody vzduchu, má tento systém tlakový ochranný ventil takže vzduch nebude tahat, pokud je přívod vzduchu pod 80 psi.

A knoflík pro nastavení tlaku v systému umožňuje nastavení celkového tlaku vzduchu v systému. A spínač snímání průtoku aktivuje indikátor světla aby řidič věděl, zda je do pneumatiky načerpáno značné množství vzduchu, což by naznačovalo potenciální defekt.

Michelin spolupracuje s několika dalšími společnostmi na vývoji aktivního systému řízení tlaku zvaného TIPM (Systém inteligentního řízení tlaku v pneumatikách), který bude k dispozici někdy v roce 2005. Tento systém má kompresor, který automaticky upravuje tlak v každé pneumatice, když je vozidlo v provozu, aby kompenzovalo úniky a propíchnutí s pomalým únikem. Řidič bude moci upravit tlak v závislosti na požadovaném režimu jízdy: pohodlí, sport, terén nebo překážka.

V raných fázích vývoje existují alespoň dva další systémy, které jsou orientovány na spotřebitelský trh - Celý systém a Cycloid Vzduchová pumpa Systém.

Systém samonafukovacích pneumatik EnTire používá ventil, který nasává vzduch z atmosféry. Poté pumpuje vzduch do podhuštěné pneumatiky pomocí peristaltického čerpadla. Cílem je neustále udržovat konkrétní tlak.

Systém nahuštění pneumatik AutoPump od Cycloid má malé čerpadlo namontované na náboji kola, které je poháněno otáčením kol. Když monitor systému zjistí pokles tlaku 2 až 3 psi, pumpuje vzduch do podhuštěné pneumatiky. AutoPump má varovný systém, který je aktivován v případě defektu. 

Další informace o samonafukovacích pneumatikách a souvisejících tématech naleznete v odkazech na následující stránce.

Související články

• Jak fungují pneumatiky
• Jak fungují tlakoměry pneumatik
• Mohly protiblokovací brzdy detekovat byt?
• Jak 30 liber vzduchu v pneumatikách pojme 2 tuny auta?
• Proč nepoužívají normální vzduch v pneumatikách závodních aut?
• Jak ekonomicky řídit

Další skvělé odkazy

• Samonafukovací pneumatiky Nakano
• ArvinMeritor MTIS
• Videa GM Goodwrench

Prameny

• Celý
• Máte vzduch? Wacky Weather Wages Tire Woes
• Trendy v Japonsku: Budování lepšího jízdního kola
• Lynch Hummer: Inflace centrálních pneumatik
• Roadranger: Centrální systém inflace pneumatik Goodyear Vztahy s investory: Výroční zpráva za rok 2001
• Systémy na měření pneumatik Meritor (MTIS) od P.S.I
• Systémy správy pneumatik Dana Spicer
• CM Automotive Systems: Specifikace CTIS
• Ministerstvo dopravy USA: 49 CFR, část 571
• CarandDriver.com: The Anti-Geneva Show
• Přeprava těžkých nákladů: Zdá se, že vzduch
• LandLine: Systémy monitorování a hustění pneumatik
• Geraldova Hummerová stránka: Centrální systém nafukování pneumatik
• The Groves: US Army Trucks představí novou technologii od společnosti Dana Corp.
• Inovace firmy Michelin v oblasti pneumatik
• "Povrchové vyjížďky tenkých vozovek a štěrkových cest za standardních a snížených tlaků v pneumatikách," Ahmed Shalaby a Alan Reggin, Canadian Journal of Civil Engineering, 29, 679-691, 2002.
• "Pod (kontrolovaným) tlakem", Carol Ludorf, Transport Communications, Fleet Equipment, srpen 2002.
• "Vzduch podle potřeby", David Cullen, majitel vozového parku, září 2003.
• Integrované publikování: Centrální systém nafukování pneumatik
• Forester.net: Dýchání nového života do vašich pneumatik