Sådan fungerer selvoppustende dæk

Hummer CTIS linjer. Foto med tilladelse fra Manny's Hummer Swampers

James Bond har dem, Hummers har dem, de fleste lastbiler har dem, og militæret har haft dem i årevis. Selvopblæsende dæk tillader et køretøj at tilpasse sig det aktuelle terræn for optimal ydeevne og sikkerhed under disse forhold.

I øjeblikket er mange forbrugere køretøjer udstyret med trykovervågningssystemer, men der er ingen måde for føreren at gøre noget ved det uden en ekstern luftkilde. Der er masser af selvblåsende dæksystemer på markedet, men de fleste af dem er kun tilgængelige til kommercielle og militære applikationer. Undtagelsen er selvfølgelig CTIS-systemet på Hummer.

I denne artikel skal vi lære mere om nogle af dækinflationssystemerne derude og se, hvornår der måske er et på markedet for os almindelige mennesker, der kører almindelige biler.

Foto høflighed Goodyear

Ifølge AAA kører ca. 80 procent af bilerne på vejen med et eller flere dæk under infleret. Dæk mister luft ved normal kørsel (især efter at have ramt pottehuller eller kantsten), gennemtrængning og sæsonændringer i temperatur. De kan miste en eller to psi (pund pr. Kvadrat tomme) hver måned om vinteren og endnu mere om sommeren. Og du kan ikke se, om de er ordentligt oppustet bare ved at se på dem. Du skal bruge et dæktrykmåler. Ikke kun er underinflationen dårlig for dine dæk, men det er også dårligt for din gas kilometertal, påvirker den måde, din bil håndterer, og er generelt usikker.

Når dæk er underinflateret, slides slidbanen hurtigere. Ifølge Goodyear svarer det til 15 procent færre miles, du kan køre på dem for hver 20 procent, som de er underinflateret. Underopblæstede dæk overophedes også hurtigere end ordentligt oppustede dæk, hvilket medfører større dækskader. De falmede områder nedenfor viser områder med overdreven slid på slidbanen.

Da dæk er fleksible, udjævnes de i bunden, når de ruller. Dette kontaktpapir rebounds til sin oprindelige form, når det ikke længere er i kontakt med jorden. Denne rebound skaber en bølge af bevægelse sammen med en vis friktion. Når der er mindre luft i dækket, er denne bølge større, og den friktion, der er skabt, er større - og friktion skaber varme. Hvis der genereres nok varme, begynder gummien, der holder dækkets ledninger sammen, at smelte, og dækket mislykkes. Se, hvordan dæk arbejder for at lære mere.

På grund af den ekstra modstand, som et underinflated dæk har, når det ruller, skal din bils motor arbejde hårdere. AAA-statistikker viser, at dæk, der er underinflateret med så lidt som 2 psi, reduceres brændstofeffektivitet med 10 procent. Over et års kørsel kan det beløbe sig til flere hundrede dollars i ekstra gasindkøb.

Dækinflationssystemer har tre overordnede mål:

• Opdage når lufttrykket i et bestemt dæk er faldet - Dette betyder, at de konstant (eller periodisk) skal overvåge lufttrykket i hvert dæk.
• Underrette driveren af ​​problemet
• Pump det dæk tilbage til det rigtige niveau - Dette betyder, at der skal være en luftforsyning såvel som en kontraventil, der kun åbnes, når det er nødvendigt.

Mens de tilgængelige dækinfoleringssystemer varierer i design, deler de nogle fælles elementer.

• De bruger alle en slags ventil at isolere individuelle dæk for at forhindre luftstrøm fra alle dæk, når man bliver kontrolleret eller oppustet.
• De har en metode til at registrere dæktrykket. Dette behandles i de fleste tilfælde med centrale sensorer denne videresendes information til en elektronisk kontrolenhed og derefter til driveren.

• De har en luftkilde, hvilket normalt er en eksisterende ombordkilde, såsom bremsning eller pneumatiske systemer. Når man bruger et eksisterende system, skal de dog sikre sig, at de ikke bringer dets oprindelige funktion i fare. Af denne grund er der sikkerhedskontrol for at sikre, at der er tilstrækkeligt lufttryk til kildens primære anvendelse, før der trækkes luft til dækopblæsning.
• Der skal være en måde at gøre det på få luften fra luftkilden til dækkene, som normalt er gennem akslen. Systemer bruger enten en tætnet navaksel med en slange fra navet til dækventilen, ellers kører de rør gennem akslen med akslen fungerer som en ledning.
• Der skal være en trykaflastningsventil at udlufte luft fra dækket uden at risikere skade på navet eller bagaksletætningerne.

Lad os nu se, hvordan hvert af de største selvopblæsende dæksystemer på markedet bruger disse elementer til at få systemet til at fungere, startende med Central Tire Inflation System (CTIS).

Trykovervågningssystemer og Selvopblæsning vs. Run-flat

Der er masser af dæktryksteknologier i øjeblikket på markedet, og nogle kommer snart på markedet. På grund af TREAD Act skal alle køretøjer snart have et dæktrykovervågningssystem, så alle chauffører ved, hvornår deres bils dæk mister lufttrykket.

Disse typer overvågningssystemer har eksisteret i årtier og er allerede standard i nogle bilmodeller. De overvåger simpelthen lufttrykket i hvert enkelt bils dæk og underretter føreren, hvis et dæk falder under et forudbestemt, optimalt trykpunkt.

Vores dæk er ikke det, der bærer vægten af ​​vores biler og lastbiler - det er luften inde i dækkene. Køreflade dæk bruger et stærkt sidevægsmateriale, der understøtter bilen, selvom der ikke er luft i et eller flere af dækkene. Dette gør det muligt at komme dit sted, selvom et dæk punkteres og deflateres. Køreflade dæk er konstrueret ved hjælp af skiftende lag af varmebestandig ledning og gummi og normalt halvmåneformede kiler af vægtbærende materiale, hvilket styrker sidevæggene for at forhindre, at de vælter, når der ikke er lufttryk.

Selvoppustende dæk er på den anden side designet til konstant at opretholde dæktrykket på det rette niveau. Selvopblæsningssystemer er designet mere til langsomme lækager og til at optimere ydelse og sikkerhed end til at holde et køretøj i bevægelse på et dæk, der ikke længere holder luft.

Tanken bag CTIS er at give kontrol over lufttrykket i hvert dæk som en måde at forbedre ydelsen på forskellige overflader. F.eks. Skaber sænkning af lufttrykket i et dæk et større kontaktområde mellem dækket og jorden og gør kørsel på blødere jord meget lettere. Det gør også mindre skade på overfladen. Dette er vigtigt på arbejdspladser og i landbrugsområder. Ved at give føreren direkte kontrol over lufttrykket i hvert dæk forbedres manøvrerbarheden meget.

En anden funktion af CTIS er at opretholde trykket i dækkene, hvis der er langsom lækage eller punktering. I dette tilfælde styrer systemet inflationen automatisk baseret på det valgte tryk, som driveren har indstillet.

Der er to hovedproducenter af CTIS: U.S.-baseret Dana Corporation og Frankrig-baserede Syegon (en afdeling af GIAT). Dana Corporation har to versioner, CTIS til militær brug (udviklet af PSI) og Tire Pressure Control System (TPCS) til kommerciel, tung maskinbrug.

CTIS: Inde

Her er et kig på det overordnede system:

EN hjulventil er placeret i hver hjulende. For dobbelthjul er ventilerne typisk kun forbundet til det ydre hjul, så trykket mellem de to dæk kan afbalanceres. En del af hjulventilens opgave er at isolere dækket fra systemet, når det ikke er i brug, for at slippe trykket af tætningen og forlænge dets levetid. Hjulventilen muliggør også op-efterspørgsel og deflation af dækkene.

en elektronisk kontrolenhed (ECU) monteret bag passagersædet er systemets hjerne. Den behandler driverkommandoer, overvåger alle signaler i hele systemet og beder systemet om at kontrollere dæktrykket hvert 10. minut for at sikre, at det valgte tryk opretholdes. ECU sender kommandoer til pneumatisk styreenhed, der direkte styrer hjulventilerne og luftsystemet. Den pneumatiske kontrolenhed indeholder også en sensor, der transmitterer dæktrykmålinger til ECU.

en betjeningspanel gør det muligt for chaufføren at vælge dæktryktilstande for at matche de aktuelle forhold. Dette instrumentpanelpanel viser aktuelle dæktryk, valgte tilstande og systemstatus. Når føreren vælger en dæktrykindstilling, kører signaler fra kontrolpanelet til den elektroniske kontrolenhed til den pneumatiske kontrolenhed til hjulventilerne.

Når køretøjer bevæger sig hurtigere (som på en motorvej), skal dæktrykket være højere for at forhindre dækskader. CTIS inkluderer en hastighedsføler der sender information om køretøjets hastighed til den elektroniske kontrolenhed. Hvis køretøjet fortsætter med at bevæge sig med en højere hastighed i et bestemt tidsrum, blæser systemet automatisk dækkene op til et passende tryk for den hastighed.

Denne type system bruger luft fra den samme kompressor, der leverer luft til bremserne. EN trykknap sørger for, at bremsesystemet får prioritet og forhindrer CTIS i at tage luft fra forsyningstanken, indtil bremsesystemet er fuldt opladet.

Hummer selvoppustende dæksystem: Ved rattet

Et nærmere look

Her sker, hvad der sker på vejen: Den elektroniske kontrolenhed fortæller den pneumatiske kontrolenhed at kontrollere det aktuelle tryk og enten pumpe op eller tømme dækket til det tryk, som føreren har valgt. Hvis systemet bestemmer, at inflationen er nødvendig, kontrollerer det først for at sikre sig, at bremsetrykkreserverne er, hvor de skal være; hvis det er tilfældet, anvender det et let tryk på hjulventilen for at tillade oppustning. Hvis dækkene er overopblæst, anvender systemet et let vakuum på hjulventilen. Når den pneumatiske kontrolenhed læser, at det passende tryk er nået, lukkes ventilen.

I denne illustration kan du se den vej, som luften kører for inflation eller deflation, når den først kommer til rattet. Slangen løber fra køretøjets luftkompressor gennem hjulnavet og derefter til dækventilen. Den "hurtige afbrydelsesbeslag" tillader, at dækket kan adskilles fra CTIS-systemet til fjernelse eller service. (Dette diagram viser også Hummer's run-flat-funktion, der giver dækket mulighed for at fortsætte med at understøtte køretøjet, selv når det ikke holder nogen luft.)

Tidlig CTIS

Allerede i 1984 tilbød GM CTIS på CUCV-blazere og pickupper. CUCV står for Commercial Utility Cargo Vehicle, og disse lastbiler er blevet brugt af det amerikanske militær siden midten af ​​1980'erne. De er i det væsentlige Chevrolet Blazers i fuld størrelse og pick-ups, der er tilføjet specielt udstyr til militære anvendelser.

Dana Corporation's Dækvedligeholdelsessystem (TMS) er et "smart" system til traktorvogne, der overvåger dæktrykket og oppustes dæk efter behov for at holde trykket på det rigtige niveau. Den bruger luft fra trailerens bremseforsyningstank til at pumpe dækkene op.

Systemet har tre hovedkomponenter:

• Det dækslangesamling giver luftvejen til at pumpe dækket op og har kontrolventiler så luftledningerne og tætningerne ikke behøver at komme under tryk, når systemet ikke kontrollerer eller oppustes dækkene. Dette skærer ned på slid på sælerne.
• Det roterende samling består af luft- og olietætninger og -lejer og forbinder luftslangen fra den ikke-roterende aksel til den roterende nav. Dets luftforsegling forhindrer lækage, og olietætning forhindrer forurening. Det roterende nav har også en udluftning for at frigive lufttryk i navet.
• Det manifold huser trykbeskyttelsesventilen, som sikrer, at systemet ikke trækker luft, hvis bremsernes lufttilførsel er under 80 psi. Det huser også et indgangsfilter for at holde luften ren, a tryk sensor til at måle dæktryk og solenoider, der kontrollerer luftstrømmen til dækkene.

Ligesom CTIS har dette system også en elektronisk kontrolenhed der kører hele systemet. Den udfører kontroller for at sikre, at systemet er i drift, underretter føreren via en advarselslampe på traileren (synlig gennem bagspejlet), hvis et dæktryk falder mere end 10 procent under sit normale tryk og udfører systemdiagnostik.

Systemet udfører en første trykkontrol og tilføjer luft til ethvert dæk, der har brug for det. Tilbageslagsventilerne i hver dækslange sikrer, at de andre dæk ikke mister tryk, mens der dækkes et dæk. Efter en første trykkontrol trykkes systemet ned for at aflaste trykket fra tætningerne. Hvert 10. minut sætter systemet tryk på linjerne og kontrollerer dæktrykket igen.

Systemet måler dæktrykket ved hjælp af en række luftimpulser i luftledningerne. Hvis måltrykket i linjen ikke nås efter en vis tid, begynder systemet at pumpe dækket op, indtil det rigtige tryk er nået.

AIRGO-system

AIRGO-systemet er et konstant overvågningssystem, der bruger en serie af kontrolventiler at registrere et tab i lufttrykket.

I modsætning til nogle af de andre systemer bruger AIRGO ikke luft fra køretøjets bremsesystem. Når der har fundet luftsvindning sted på et af forskellige punkter i systemet (1), trækker systemet luft (2) fra køretøjets pneumatisk system (ikke vist) og sender det ved hjælp af køretøjets aksler (3) - gennem selve akslerne, hvis de er under tryk, eller ved hjælp af rør, hvis de ikke er det, - gennem navsamlingen (4) og ind i dækket kræver inflation.

EN advarselslys, placeret på traileren, men synlig gennem førerens bagspejl, lyser, når systemet har oppustet et dæk.

Da dette er en konstant overvågningssystem, som lægger megen slid på tætningerne, AIRGO bruger kulstofgrafit og saghærdet stål til sine tætninger snarere end gummi.

Andre systemer

• PressureGuard: PressureGuard-systemet fører luft fra trailerens lufttilførsel gennem akslerne, til navene og derefter til dækventilerne. (For mere information, se PressureGuard.)
• TIREMAAX: TIREMAAX-systemet bruger trailerens lufttilførsel til at opretholde et specifikt niveau for dækopblæsning. Når det registrerer lavt dæktryk, signalerer det operatøren og dirigerer derefter luft fra trailerens luftbeholder til dækket, der har behov for oppustning. (Se Henrickson TIREMAAX for mere information.)

Meritor Tire Inflation System (MTIS) er designet til brug på traktorvogne. Den bruger trykluft fra påhængskøretøjet til at pumpe ethvert dæk, der falder under dets passende tryk. Luft fra den eksisterende trailerluftforsyning ledes til en kontrolboks og derefter ind i hver aksel.

Luftledningerne løber gennem akslerne for at føre luft gennem en roterende samlingsenhed ved spindelenden for at fordele luft til hvert dæk. Hvis der er et betydeligt tab af lufttryk, informerer førerindikatoren.

Det overordnede system består af en hjul-enhed og et kontrolmodul.

Hjul-enhed

Hjul-ende samling

Hjulendenheden inkluderer en fleksibel slange med tilbageslagsventiler. Det kontrolventiler lad kun luft strømme ind i hvert dæk; dette sikrer, at mens et dæk blæses op, mister de andre dæk ikke lufttrykket.

Denne enhed indeholder også en stator (en ikke-roterende del) inde i akselspindlen og a gennemløb tee der er knyttet til hubcap. Den gennemløbende tee har en dynamisk tætning, der tillader rotation, mens den forhindrer tryktab, når trykluft passerer fra akslen til navet, der opstår gennem et rør, der løber fra statoren ind i tee.

I hubcap-enheden er der en aftræk for at sikre, at trykket ikke opbygges i hjulenden. EN afbøjningsskærm forhindrer forurenende stoffer som snavs og vand i at komme ind i hjulenden.

For aksler med hule spindler, a tryk på stik forsegler det indvendige under akslen fra hjulenden for at sikre statoren.

Kontrolsystem

Controls

Systemstyremodulet har en slukkeventil for at stoppe luft fra at blive sendt til systemet såvel som en filter for at fjerne fugt og forurenende stoffer. Det petcock frigiver systemtrykket, så vedligeholdelse kan udføres. Som nogle af de andre systemer, der bruger ombordluftforsyninger, har dette system en trykbeskyttelsesventil så den ikke trækker luft, hvis luftforsyningen er under 80 psi.

EN systemtrykjusteringsknap muliggør justeringer af det samlede systemlufttryk. EN flow-sensing switch aktiverer indikator lys at lade føreren vide, om en betydelig mængde luft pumpes ind i et dæk, hvilket antyder en potentiel punktering.

Michelin arbejder sammen med flere andre virksomheder for at udvikle et aktivt presstyringssystem kaldet TIPM (Dæk intelligent trykhåndtering), der forventes at være tilgængelig engang i 2005. Dette system har en kompressor, der automatisk justerer trykket i hvert dæk, mens køretøjet er i drift for at kompensere for lækager og langsomme lækager. Føreren kan justere trykket afhængigt af den ønskede køremodus: komfort, sporty, terræn eller overhindring.

Der er mindst to andre systemer i de tidlige udviklingsstadier, der er rettet mod forbrugermarkedet - the Hel og Cycloid Luft pumpe system.

EnTire selvopblæsende dæk-system bruger en ventil, der trækker luft ind i atmosfæren. Derefter pumpes luften ind i det under-oppustede dæk ved hjælp af en peristaltisk pumpe-handling. Målet er konstant at opretholde et specifikt pres.

AutoPump dæk-inflator-system fra Cycloid har en lille, hjulnavmonteret pumpe, der drives af drejning af hjulene. Når systemets skærm detekterer et fald i trykket på 2 til 3 psi, pumpes det luft ind i det underinflaterede dæk. AutoPump har et advarselssystem, der aktiveres, når der er en punktering. 

For mere information om selvopblæsende dæk og relaterede emner, se linkene på næste side.

Relaterede artikler

• Sådan fungerer dæk
• Sådan fungerer dæktrykmålere
• Kunne låse-bremser registrere en lejlighed?
• Hvordan holder 30 pund luft i dine dæk op til 2 ton bil?
• Hvorfor bruger de ikke normal luft i racerbildæk?
• Sådan køres økonomisk

Flere gode links

• Nakano selvoppustende cykeldæk
• ArvinMeritor MTIS
• GM Goodwrench videoer

Kilder

• Hel
• Har du luft? Wacky Weather Loages Dæk Woes
• Tendenser i Japan: Bygning af en bedre cykel
• Lynch Hummer: Central Dækinflation
• Roadranger: Central Dækinflationssystem Goodyear Investor Relations: Årsrapport 2001
• Meritor Tire Inflation Systems (MTIS) af P.S.I
• Dana Spicer Dækstyringssystemer
• CM Automotive Systems: CTIS Specs
• U.S. Department of Transportation: 49 CFR Del 571
• CarandDriver.com: Anti-Geneva Show
• Heavy Duty Trucking: Air Apparent
• LandLine: Dækovervågnings- og inflationssystemer
• Gerald's Hummer Page: Central Dækinflationssystem
• The Groves: U.S. Army Trucks To Feature New Technology fra Dana Corp.
• Michelin Innovation inden for dækelektronik
• "Overfladearbejde af tynde fortove og grusveje under standard og reduceret dækinflationstryk," af Ahmed Shalaby og Alan Reggin, Canadian Journal of Civil Engineering, 29, 679-691, 2002.
• "Under (kontrolleret) pres" af Carol Ludorf, Transportkommunikation, Fleet Equipment, august 2002.
• "Air as Needed" af David Cullen, flådeejer, september 2003.
• Integreret udgivelse: Central Dækinflationssystem
• Forester.net: Indånding af nyt liv i dine dæk