Hur självuppblåsande däck fungerar

  • Vova Krasen
  • 0
  • 2843
  • 615
Hummer CTIS-linjer. Foto med tillstånd Manny's Hummer Swampers

James Bond har dem, Hummers har dem, de flesta lastbilar har dem och militären har haft dem i flera år. Självblåsande däck tillåter ett fordon att anpassa sig till den aktuella terrängen för perfekt prestanda och säkerhet under dessa förhållanden.

För närvarande är många konsumentfordon utrustade med tryckövervakningssystem, men det finns inget sätt för föraren att göra något åt ​​det utan en extern luftkälla. Det finns massor av självuppblåsande däcksystem på marknaden, men de flesta av dem är endast tillgängliga för kommersiella och militära tillämpningar. Undantaget är naturligtvis CTIS-systemet på Hummer.

I den här artikeln ska vi lära oss om några av de däckuppblåsningssystemen som finns där ute och se när det kan finnas ett på marknaden för oss vanliga människor som kör vanliga bilar.

Foto med tillstånd Goodyear

Enligt AAA kör ungefär 80 procent av bilarna på vägen med ett eller flera däck underinflaterade. Däck tappar luft genom normal körning (särskilt efter att ha träffat krukhål eller trottoarkanter), genomträngning och säsongsförändringar i temperatur. De kan förlora en eller två psi (pund per kvadrat tum) varje månad på vintern och ännu mer på sommaren. Och du kan inte se om de är riktigt uppblåsta bara genom att titta på dem. Du måste använda en däcktrycksmätare. Underinflationen är inte bara dålig för dina däck, utan det är också dåligt för din gassträcka, påverkar hur din bil hanterar och är i allmänhet osäker.

När däcken är underinflaterade sliter slitbanan snabbare. Enligt Goodyear motsvarar det 15 procent färre miles du kan köra på dem för varje 20 procent som de är underinflaterade. Underuppblåsta däck överhettas också snabbare än ordentligt uppblåsta däck, vilket orsakar mer däckskador. De bleknade områdena nedan indikerar områden med mycket slitbana.

Eftersom däcken är flexibla, plattar de i botten när de rullar. Denna kontaktlapp återgår till sin ursprungliga form när den inte längre är i kontakt med marken. Denna återhämtning skapar en rörelsevåg tillsammans med viss friktion. När det finns mindre luft i däcket, är vågen större och friktionen skapas är större - och friktionen skapar värme. Om tillräckligt med värme genereras börjar gummit som håller däckets snöror smälta och däcket misslyckas. Se hur Däck arbetar för att lära sig mer.

På grund av det extra motståndet som ett underinflaterat däck har när det rullar måste bilens motor arbeta hårdare. AAA-statistik visar att däck som är underinflaterade med så lite som 2 psi minskar bränsleeffektivitet med 10 procent. Under ett års körning kan det uppgå till flera hundra dollar i extra gasinköp.

Däckinflationssystem har tre allmänna mål:

  • Upptäcka, detektera när lufttrycket i ett visst däck har sjunkit - Det betyder att de måste ständigt (eller intermittent) övervaka lufttrycket i varje däck.
  • Meddela drivrutinen för problemet
  • Blåsa upp som däck tillbaka till rätt nivå - Det betyder att det måste finnas en lufttillförsel såväl som en backventil som bara öppnas vid behov.

Medan de tillgängliga däckuppblåsningssystemen varierar i design, delar de några vanliga element.

  • De använder alla någon typ av ventil att isolera enskilda däck för att förhindra luftflöde från alla däck när ett kontrolleras eller blåses upp.
  • De har en metod för att avkänna däcktrycket. Detta behandlas i de flesta fall med centrala sensorer den vidarebefordrar information till en elektronisk styrenhet och sedan till föraren.
  • De har en luftkälla, vilket vanligtvis är en befintlig ombordkälla såsom bromsning eller pneumatiska system. När de använder ett befintligt system måste de dock se till att de inte äventyrar dess ursprungliga funktion. Av denna anledning finns det säkerhetskontroller för att säkerställa att det finns tillräckligt med lufttryck för källans primära användning innan du drar luft för däckuppblåsning.
  • Det måste finnas ett sätt att få luften från luftkällan till däcken, som vanligtvis går genom axeln. System använder antingen en tät navaxel med en slang från navet till däckventilen eller annars kör de rör genom axeln med axeln fungerar som en ledning.
  • Det måste finnas en tryckavlastningsventil för att lufta luft från däcket utan att riskera skador på navet eller bakaxeltätningarna.

Låt oss nu titta på hur vart och ett av de viktigaste självuppblåsande däcksystemen på marknaden använder dessa element för att få systemet att fungera, med början med Central Tire Inflation System (CTIS).

Tryckövervakningssystem och självuppblåsning kontra Run-flat

Det finns massor av däcktrycksteknologi för närvarande på marknaden och några kommer snart att finnas på marknaden. På grund av TREAD Act måste alla fordon snart ha ett övervakningssystem för däcktryck så att alla förare vet när bilens däck förlorar lufttrycket.

Dessa typer av tryckövervakningssystem har funnits i decennier och är redan standard i vissa bilmodeller. De övervakar helt enkelt lufttrycket i vart och ett av bilens däck och meddelar föraren om ett däck faller under en förinställd, optimal tryckpunkt.

Våra däck är inte det som bär vikten av våra bilar och lastbilar - det är luften inuti däcken. Körda platta däck använder ett starkt sidoväggsmaterial som stöder bilen även om det inte finns luft i ett eller flera av däcken. Detta gör det möjligt att komma dit du ska även om ett däck är punkterat och tömt. Run-flat däck är konstruerade med växlande lager av värmebeständig sladd och gummi och vanligtvis halvmåneformiga kilar av viktbärande material, vilket förstärker sidoväggarna för att förhindra att de fälls om när det inte finns något lufttryck.

Självblåsande däck är å andra sidan konstruerade för att ständigt bibehålla däcktrycket på rätt nivå. Självblåsande system är utformade mer för långsamma läckor och för att optimera prestanda och säkerhet än för att hålla ett fordon i rörelse på ett däck som inte längre kommer att hålla luft.

Tanken bakom CTIS är att ge kontroll över lufttrycket i varje däck som ett sätt att förbättra prestanda på olika ytor. Till exempel, genom att sänka lufttrycket i ett däck skapas ett större kontaktområde mellan däcket och marken och gör körningen på mjukare mark mycket enklare. Det gör också mindre skador på ytan. Detta är viktigt på arbetsplatser och inom jordbruksfält. Genom att ge föraren direkt kontroll över lufttrycket i varje däck förbättras manövrerbarheten kraftigt.

En annan funktion med CTIS är att upprätthålla trycket i däcken om det finns långsam läckage eller punktering. I detta fall styr systemet automatiskt inflationen baserat på det valda tryck som föraren har ställt in.

Det finns två huvudtillverkare av CTIS: U.S.-baserade Dana Corporation och Frankrike-baserade Syegon (en division av GIAT). Dana Corporation har två versioner, CTIS för militär användning (utvecklad av PSI) och Tire Pressure Control System (TPCS) för kommersiellt, tungt maskineri.

CTIS: Inuti

Här är en överblick på det övergripande systemet:

EN hjulventil är belägen vid varje hjulände. För dubbla hjul är ventilerna bara anslutna till ytterhjulet så att trycket mellan de två däcken kan balanseras. En del av hjulventilens uppgift är att isolera däcket från systemet när det inte används för att släppa ut tätningen och förlänga dess livslängd. Hjulventilen möjliggör också uppblåsning och deflation av däcken på begäran.

En elektronisk styrenhet (ECU) bakom passagerarsätet är systemets hjärna. Den bearbetar förarens kommandon, övervakar alla signaler i systemet och ber systemet att kontrollera däcktrycket var tionde minut för att se till att det valda trycket upprätthålls. ECU skickar kommandon till pneumatisk styrenhet, som direkt styr hjulventilerna och luftsystemet. Den pneumatiska styrenheten innehåller också en sensor som överför däcktryckavläsningar till styrenheten.

En operatörens kontrollpanel låter föraren välja däcktryckslägen för att matcha de aktuella förhållandena. Den här instrumentpanelen visar aktuella däcktryck, valda lägen och systemstatus. När föraren väljer en däcktrycksinställning, går signalerna från kontrollpanelen till den elektroniska styrenheten till den pneumatiska styrenheten till hjulventilerna.

När fordon rör sig snabbare (som på en motorväg) bör däcktrycket vara högre för att förhindra däckskador. CTIS inkluderar en hastighetsmätare som skickar fordonshastighetsinformation till den elektroniska styrenheten. Om fordonet fortsätter att röra sig med högre hastighet under en viss tid blåser systemet automatiskt upp däcken till ett lämpligt tryck för den hastigheten.

Denna typ av system använder luft från samma kompressor som tillför luft till bromsarna. EN tryckomkopplare ser till att bromssystemet får prioritet och förhindrar att CTIS tar luft från tillförselstanken tills bromssystemet är fulladdat.

Hummer självuppblåsande däcksystem: vid rattet

En närmare titt

Det här är vad som händer på vägen: Den elektroniska styrenheten berättar den pneumatiska styrenheten att kontrollera strömtrycket och antingen blåsa upp eller tömma däcket till det tryck som föraren valt. Om systemet fastställer att inflation behövs, kontrollerar det först för att se till att bromstryckreserverna är där de borde vara; om de är det, applicerar det ett litet tryck på hjulventilen för att tillåta uppblåsning. Om däcken är överblåsta applicerar systemet ett litet vakuum på hjulventilen. När den pneumatiska styrenheten läser att lämpligt tryck har uppnåtts stängs ventilen.

I denna illustration kan du se vägen som luften rör sig för uppblåsning eller deflation när den kommer till ratten. Slangen går från fordonets luftkompressor genom hjulnavet och sedan till däckventilen. "Snabbkopplingskopplingen" gör att däcket kan separeras från CTIS-systemet för borttagning eller service. (Detta diagram visar också Hummer's platt-funktion, som gör det möjligt för däcket att fortsätta stödja fordonet även om det inte kommer att hålla någon luft.)

Tidig CTIS

Redan 1984 erbjöd GM CTIS på CUCV Blazer och pickuper. CUCV står för Commercial Utility Cargo Vehicle, och dessa lastbilar har använts av den amerikanska militären sedan mitten av 1980-talet. De är i huvudsak Chevrolet Blazers i full storlek och pick-ups som har specialutrustning läggs till för militära tillämpningar.

Dana Corporation: s Däckunderhållssystem (TMS) är ett "smart" system för traktorvagnar som övervakar däcktrycket och blåser upp däcken vid behov för att hålla trycket på rätt nivå. Den använder luft från släpvagnens bromsförsörjningstank för att blåsa upp däcken.

Systemet har tre huvudkomponenter:

  • De däckslangsenhet ger luftvägen för att blåsa upp däcket och har backventiler så att luftledningarna och tätningarna inte behöver trycksättas när systemet inte kontrollerar eller blåser upp däcken. Detta minskar slitage på tätningarna.
  • De vridfog består av luft- och oljetätningar och lager och ansluter luftslangen från den icke-roterande axeln till det roterande navet. Dess lufttätningar förhindrar läckage, och oljetätningen förhindrar förorening. Det roterande navet har också en ventil för att släppa ut lufttrycket i navkapseln.
  • De grenrör innehåller tryckskyddsventilen, som ser till att systemet inte drar luft om bromsarnas lufttillförsel är under 80 psi. Den innehåller också ett inloppsfilter för att hålla luften ren, a Trycksensor för att mäta däcktryck och solenoider som styr luftflödet till däcken.

Liksom CTIS har detta system också en elektronisk styrenhet som kör hela systemet. Den utför kontroller för att se till att systemet är i drift, meddelar föraren via en varningslampa på släpvagnen (synlig genom bakspegeln) om ett däckstryck faller mer än 10 procent under sitt normala tryck och utför systemdiagnostik.

Systemet utför en första tryckkontroll och tillför luft till alla däck som behöver det. Kontrollventilerna i varje däckslang ser till att de andra däcken inte tappar trycket medan ett däck blåses upp. Efter en initial tryckkontroll trycksätts systemet för att avlasta trycket från tätningarna. Var 10: e minut trycker systemet på linjerna och kontrollerar däcktrycket igen.

Systemet mäter däcktrycket med hjälp av en serie luftpulser i luftledningarna. Om måltrycket i linjen inte nås efter en viss tid, börjar systemet blåsa upp däcket tills rätt tryck har uppnåtts.

AIRGO-system

AIRGO-systemet är ett konstant övervakningssystem som använder en serie av backventiler för att upptäcka en förlust i lufttrycket.

Till skillnad från vissa av de andra systemen använder AIRGO inte luft från fordonets bromssystem. När luftsegment har inträffat på någon av olika punkter i systemet (1) drar systemet luft (2) från fordonets pneumatiskt system (visas inte) och skickar det via fordonets axlar (3) - genom själva axlarna om de är trycksatta eller genom slang om de inte är det - genom navsamlingen (4) och in i däcket som kräver inflation.

EN varningsljus, belägen på släpvagnen men synlig genom förarens bakspegel, tänds när systemet har blåst upp ett däck.

Eftersom detta är en konstant övervakningssystem, som lägger mycket slitage på tätningarna, AIRGO använder kolgrafit och fallhärdat stål för sina tätningar snarare än gummi.

Andra system
  • PressureGuard: PressureGuard-systemet leder luft från släpvagnens lufttillförsel genom axlarna, till naven och sedan till däckventilerna. (Mer information finns i PressureGuard.)
  • TIREMAAX: TIREMAAX-systemet använder trailerns lufttillförsel för att upprätthålla en specifik nivå av däckuppblåsning. När den upptäcker lågt däcktryck, signalerar den operatören och leder sedan luft från släpvagnens lufttank till däcket som behöver uppblåsning. (Mer information finns i Henrickson TIREMAAX.)

Meritor Däckinflationssystem (MTIS) är konstruerat för användning på traktorsläp. Den använder tryckluft från släpet för att blåsa upp alla däck som faller under dess lämpliga tryck. Luft från den befintliga trailerns lufttillförsel dirigeras till en kontrollbox och sedan in i varje axel.

Luftledningarna löper genom axlarna för att transportera luft genom en roterande sammansättningsenhet vid spindeländen för att fördela luft till varje däck. Om det är betydande lufttrycksförlust informerar en indikatorlampa föraren.

Det övergripande systemet består av ett hjuländaraggregat och en styrmodul.

Hjul-ändenhet

Hjul-änden

Hjuländenheten inkluderar en flexibel slang med backventiler. De backventiler låt bara luft rinna in i varje däck; detta säkerställer att medan ett däck blåses upp, förlorar de andra däcken inte lufttrycket.

Denna enhet har också en stator (en icke-roterande del) inuti axelspindeln och a genomströmning tee som är fäst vid navet. Det genomströmmande tee har en dynamisk tätning för att möjliggöra rotation samtidigt som man förhindrar tryckförlust när tryckluft passerar från axeln till navet, vilket sker genom ett rör som går från statorn in i tee.

I hubcap-aggregatet finns det en ventilera för att se till att trycket inte byggs upp i hjuländen. EN avböjningssköld hindrar föroreningar som smuts och vatten från att komma in i hjuländen.

För axlar med ihåliga spindlar, a tryck på kontakten tätar den inre trycksatt axel från hjuländen för att säkra statorn.

Kontrollsystem

kontroller

Systemkontrollmodulen har en avstängningsventil för att stoppa luften från att skickas till systemet, liksom en filtrera för att ta bort fukt och föroreningar. De petcock släpper systemtrycket så att underhåll kan utföras. Liksom några av de andra systemen som använder ombordluftförsörjning har systemet ett tryckskyddsventil så att den inte drar luft om lufttillförseln är under 80 psi.

EN systemtryckjusteringsknappen möjliggör justeringar av systemets totala lufttryck. EN flödesavkännande switch aktiverar indikator ljus att låta föraren veta om en betydande mängd luft pumpas in i ett däck, vilket skulle indikera en potentiell punktering.

Michelin samarbetar med flera andra företag för att utveckla ett aktivt tryckhanteringssystem som heter TIPM (Däck intelligent tryckhantering), som kommer att finnas tillgänglig någon gång 2005. Detta system har en kompressor som automatiskt justerar trycket i varje däck medan fordonet är i drift för att kompensera för läckage och punkteringar med långsam läckage. Föraren kan justera trycket beroende på önskat körläge: komfort, sportig, terräng eller överhinder.

Det finns minst två andra system i de tidiga utvecklingsstadierna som är inriktade på konsumentmarknaden - Hel och Cycloid Luft pump systemet.

EnTire självuppblåsande däck-system använder en ventil som drar in luft från atmosfären. Den pumpar sedan luften in i det under-uppblåsta däcket med en peristaltisk pumpverkan. Målet är att ständigt upprätthålla ett specifikt tryck.

AutoPump däckuppblåsarsystem från Cycloid har en liten, hjulnavmonterad pump som drivs av hjulets vridning. När systemets bildskärm upptäcker ett tryckfall på 2 till 3 psi, pumpar den luft in i det underinflaterade däcket. AutoPump har ett varningssystem som aktiveras när det finns en punktering. 

För mer information om självuppblåsande däck och relaterade ämnen, kolla in länkarna på nästa sida.

Relaterade artiklar

  • Hur däck fungerar
  • Hur däcktrycksmätare fungerar
  • Kan låsbromsar upptäcka en lägenhet?
  • Hur håller 30 kilo luft i dina däck två ton bil?
  • Varför använder de inte normal luft i racerbildäck??
  • Hur man kör ekonomiskt

Fler bra länkar

  • Nakano självuppblåsande cykeldäck
  • ArvinMeritor MTIS
  • GM Goodwrench videor

källor

  • Hel
  • Har du luft? Wacky Weather Lages Tire Woes
  • Trender i Japan: Att bygga en bättre cykel
  • Lynch Hummer: Central Däckinflation
  • Roadranger: Central Däckinflationssystem Goodyear Investor Relations: Årsrapport 2001
  • Meritor Tyre Inflation Systems (MTIS) av P.S.I
  • Dana Spicer Däckhanteringssystem
  • CM Automotive Systems: CTIS Specs
  • U.S. Department of Transportation: 49 CFR Part 571
  • CarandDriver.com: Anti-Geneva Show
  • Tung lastbil: Air Apparent
  • LandLine: Däckövervakning och inflationssystem
  • Gerald's Hummer Page: Central Däckinflationssystem
  • The Groves: U.S. Army Trucks To Feature New Technology från Dana Corp.
  • Michelin innovation inom däckelektronik
  • "Yttersnitsning av tunna trottoarer och grusvägar under standard och reducerat däcktryck," av Ahmed Shalaby och Alan Reggin, Canadian Journal of Civil Engineering, 29, 679-691, 2002.
  • "Under (kontrollerat) tryck" av Carol Ludorf, Transportkommunikation, Fleet Equipment, augusti 2002.
  • "Air as Needed" av David Cullen, Fleet Owner, september 2003.
  • Integrerad publicering: Central Däckinflationssystem
  • Forester.net: Andas nytt liv i dina däck



Ingen har kommenterat den här artikeln än.

De mest intressanta artiklarna om hemligheter och upptäckter. Massor av användbar information om allt
Artiklar om vetenskap, rymd, teknik, hälsa, miljö, kultur och historia. Förklara tusentals ämnen så att du vet hur allt fungerar