Hvordan selvoppblåsende dekk fungerer

Hummer CTIS-linjer. Foto med tillatelse fra Manny's Hummer Swampers

James Bond har dem, Hummers har dem, de fleste lastebiler har dem, og militæret har hatt dem i flere år. Selvoppblåsende dekk lar et kjøretøy tilpasse seg dagens terreng for ideell ytelse og sikkerhet under disse forholdene.

For øyeblikket er mange forbruksvogner utstyrt med trykkovervåkningssystemer, men det er ingen mulighet for sjåføren å gjøre noe med det uten en ekstern luftkilde. Det er mange selvoppblåsende dekksystemer på markedet, men de fleste av dem er bare tilgjengelige for kommersielle og militære applikasjoner. Unntaket er selvfølgelig CTIS-systemet på Hummer.

I denne artikkelen skal vi lære om noen av dekkoppblåsningssystemene der ute og se når det kan være et på markedet for oss vanlige mennesker som kjører vanlige biler.

Foto høflighet Goodyear

Ifølge AAA kjører rundt 80 prosent av bilene på veien med ett eller flere dekk under oppblåsing. Dekk mister luft ved normal kjøring (spesielt etter å ha truffet grytehull eller fortauskanter), gjennomsyrer og årstidsendringer i temperatur. De kan miste en eller to psi (pund per kvadrat tomme) hver måned om vinteren og enda mer om sommeren. Og du kan ikke se om de er riktig oppblåst bare ved å se på dem. Du må bruke en dekktrykksmåler. Ikke bare er underinflasjonen dårlig for dekkene dine, men det er også dårlig for bensinstrategien, påvirker måten bilen din håndterer og er generelt utrygg.

Når dekk er underinflatert, slites slitebanen raskere. I følge Goodyear tilsvarer dette 15 prosent færre miles du kan kjøre på dem for hver 20 prosent som de er underinflaterte. Underoppblåste dekk overopphetes også raskere enn riktig oppblåste dekk, noe som forårsaker mer dekkskader. De falmede områdene nedenfor indikerer områder med mye slitasje på slitebanen.

Fordi dekkene er fleksible, flater de nederst når de triller. Denne kontaktlappen kommer tilbake til sin opprinnelige form når den ikke lenger er i kontakt med bakken. Dette tilbakespringet skaper en bølge av bevegelse sammen med litt friksjon. Når det er mindre luft i dekket, er den bølgen større og friksjonen som er opprettet er større - og friksjonen skaper varme. Hvis det genereres nok varme, begynner gummien som holder dekkets ledninger sammen å smelte og dekket svikter. Se hvordan dekk jobber for å lære mer.

På grunn av den ekstra motstanden et underinflert dekk har når det ruller, må bilens motor jobbe hardere. AAA-statistikk viser at dekk som er underinflatert med så lite som 2 psi reduserer drivstoffeffektivitet med 10 prosent. Over et års kjøring kan det utgjøre flere hundre dollar i ekstra gassinnkjøp.

Dekk-inflasjonssystemer har tre generelle mål:

• oppdage når lufttrykket i et bestemt dekk har sunket - Dette betyr at de hele tiden (eller periodisk) må overvåke lufttrykket i hvert dekk.
• Gi beskjed driveren for problemet
• Pumpe som dekk tilbake til riktig nivå - Dette betyr at det må være en lufttilførsel så vel som en tilbakeslagsventil som bare åpnes ved behov.

Mens de tilgjengelige dekkoppblåsningssystemene varierer i design, deler de noen vanlige elementer.

• De bruker alle en slags ventil å isolere enkeltdekk for å forhindre luftstrøm fra alle dekk når man blir sjekket eller oppblåst.
• De har en metode for å føle dekktrykket. Dette tas opp i de fleste tilfeller med sentrale sensorer som videresender informasjon til en elektronisk kontrollenhet og deretter til sjåføren.

• De har en luftkilde, som vanligvis er en eksisterende ombordskilde som bremsing eller pneumatiske systemer. Når du bruker et eksisterende system, må de imidlertid sørge for at de ikke setter den opprinnelige funksjonen i fare. Av denne grunn er det sikkerhetskontroller for å sikre at det er nok lufttrykk til kildens primære bruk før du trekker luft for dekkoppblåsing.
• Det må være en måte å gjøre det på få luften fra luftkilden til dekkene, som vanligvis er gjennom akselen. Systemer bruker enten en forseglet navaksel med en slange fra navet til dekkventilen, ellers kjører de rør gjennom akselen med akselen som en ledning.
• Det må være en trykkavlastningsventil å lufte luft fra dekket uten å risikere skade på navet eller bakaksel-tetningene.

La oss se på hvordan hvert av de viktigste selvoppblåsende dekksystemene på markedet bruker disse elementene for å få systemet til å fungere, og starter med Central Tire Inflation System (CTIS).

Trykkovervåkingssystemer og selvoppblåsende kontra løpeflat

Det er mange dekktrykksteknologier for tiden, og noen kommer snart til. På grunn av TREAD Act vil alle kjøretøyer snart ha et overvåkingssystem for dekktrykk slik at alle bilister vet når bilens dekk mister lufttrykket.

Disse typene trykkovervåkingssystemer har eksistert i flere tiår og er allerede standard i noen bilmodeller. De overvåker ganske enkelt lufttrykket i hvert av bildekkene og gir beskjed til føreren om et dekk faller under et forhåndsinnstilt, optimalt trykkpunkt.

Våre dekk er ikke det som bærer vekten på våre biler og lastebiler - det er luften inni dekkene. Kjørte flate dekk bruker et sterkt sideveggsmateriale som støtter bilen selv om det ikke er luft i ett eller flere av dekkene. Dette gjør det mulig å komme dit du skal selv om et dekk er punktert og tømt. Kjørte flate dekk er konstruert ved hjelp av vekslende lag med varmebestandig ledning og gummi og vanligvis halvmåneformede kiler av vektbærende materiale, noe som styrker sideveggene for å forhindre at de kan velte når det ikke er lufttrykk.

Selvoppblåsende dekk er derimot designet for å konstant opprettholde dekktrykket på riktig nivå. Selvoppblåsende systemer er designet mer for langsomme lekkasjer og for å optimalisere ytelse og sikkerhet enn for å holde et kjøretøy i bevegelse på et dekk som ikke lenger vil holde luft.

Tanken bak CTIS er å gi kontroll over lufttrykket i hvert dekk som en måte å forbedre ytelsen på forskjellige overflater. Å for eksempel senke lufttrykket i et dekk skaper et større kontaktområde mellom dekket og bakken og gjør kjøringen på mykere grunn mye enklere. Det gjør også mindre skade på overflaten. Dette er viktig på arbeidsplasser og i landbruksfelt. Ved å gi føreren direkte kontroll over lufttrykket i hvert dekk, blir manøvrerbarheten betydelig forbedret.

En annen funksjon av CTIS er å opprettholde trykket i dekkene hvis det er langsom lekkasje eller punktering. I dette tilfellet kontrollerer systemet inflasjonen automatisk basert på det valgte trykket driveren har satt.

Det er to hovedprodusenter av CTIS: U.S.-basert Dana Corporation og Frankrike-baserte Syegon (en avdeling av GIAT). Dana Corporation har to versjoner, CTIS for militær bruk (utviklet av PSI) og Tire Pressure Control System (TPCS) for kommersiell, tung maskinbruk.

CTIS: Innvendig

Her er en titt på det overordnede systemet:

EN hjulventil er plassert i hver hjulende. For doble hjul er ventilene vanligvis koblet til det ytre hjulet slik at trykket mellom de to dekkene kan balanseres. En del av hjulventilens jobb er å isolere dekket fra systemet når det ikke er i bruk for å la trykket av tetningen og forlenge levetiden. Hjulventilen muliggjør også oppblåsning og deflasjon av dekkene på forespørsel.

en elektronisk kontrollenhet (ECU) montert bak passasjersetet er hjernen til systemet. Den behandler driverkommandoer, overvåker alle signaler i hele systemet og ber systemet om å sjekke dekktrykk hvert 10. minutt for å sikre at det valgte trykket opprettholdes. ECU sender kommandoer til pneumatisk kontrollenhet, som direkte styrer hjulventilene og luftsystemet. Den pneumatiske kontrollenheten inneholder også en sensor som overfører dekktrykkavlesninger til ECU.

en operatørens kontrollpanel lar sjåføren velge dekktrykkmodus for å matche gjeldende forhold. Dette instrumentpanelmonterte panelet viser dekktrykk, valgte modus og systemstatus. Når sjåføren velger en dekktrykkinnstilling, går signalene fra sentralen til den elektroniske kontrollenheten til den pneumatiske kontrollenheten til hjulventilene.

Når kjøretøy beveger seg raskere (som på motorveien), bør dekktrykket være høyere for å forhindre skader på dekkene. CTIS inkluderer en hastighetssensor som sender informasjon om kjøretøyets hastighet til den elektroniske kontrollenheten. Hvis kjøretøyet fortsetter å bevege seg med høyere hastighet i en bestemt tidsperiode, blåser systemet automatisk dekkene opp til et passende trykk for den hastigheten.

Denne typen system bruker luft fra den samme kompressoren som leverer luft til bremsene. EN trykkbryter sørger for at bremsesystemet får prioritet, og forhindrer at CTIS tar luft fra forsyningstanken til bremsesystemet er fulladet.

Hummer selvoppblåsende dekksystem: Ved rattet

En nærmere titt

Dette er hva som skjer på veien: Den elektroniske kontrollenheten ber den pneumatiske kontrollenheten kontrollere strømtrykket og enten pumpe opp eller tømme dekket til det trykket som er valgt av føreren. Hvis systemet bestemmer at inflasjon er nødvendig, kontrollerer det først for å sikre at bremsetrykkreservene er der de skal være; hvis de er det, påfører det et lite trykk på hjulventilen for å tillate oppblåsing. Hvis dekkene er overinflatert, bruker systemet et lite vakuum på hjulventilen. Når den pneumatiske kontrollenheten leser at riktig trykk er nådd, lukkes ventilen.

I denne illustrasjonen kan du se traseen som luften reiser for inflasjon eller deflasjon når den kommer til rattet. Slangen går fra bilens luftkompressor gjennom hjulnavet og deretter til dekkventilen. "Hurtigkoblingsbeslag" gjør at dekket kan skilles fra CTIS-systemet for fjerning eller service. (Dette diagrammet viser også Hummer's run-flat-funksjon, som gjør at dekket kan fortsette å støtte kjøretøyet selv når det ikke holder luft.)

Tidlig CTIS

Allerede i 1984 tilbød GM CTIS på CUCV Blazere og pickuper. CUCV står for Commercial Utility Cargo Vehicle, og disse lastebilene har blitt brukt av det amerikanske militæret siden midten av 1980-tallet. De er i hovedsak Chevrolet Blazers og pick-ups som har spesialutstyr lagt til militære applikasjoner.

Dana Corporation's Tire Maintenance System (TMS) er et "smart" system for traktorvogner som overvåker dekktrykket og blåser opp dekk etter behov for å holde trykket på riktig nivå. Den bruker luft fra trailerens bremsetilførselstank for å blåse opp dekkene.

Systemet har tre hovedkomponenter:

• De dekkslangemontasje gir luftveien for å blåse opp dekket og har Sjekk ventiler slik at luftledningene og tetningene ikke trenger å være under trykk når systemet ikke sjekker eller oppblåser dekkene. Dette kutter ned slitasje på tetningene.
• De rotasjonsledd består av luft- og oljetetninger og lagre og kobler luftslangen fra den ikke-roterende akselen til den roterende naven. Luftforseglingene forhindrer lekkasje, og oljetetningen forhindrer forurensning. Det roterende navet har også en ventil for å frigjøre lufttrykk i navdekselet.
• De manifold inneholder trykkbeskyttelsesventilen, som sørger for at systemet ikke trekker luft hvis bremsenes lufttilførsel er under 80 psi. Den rommer også et inntaksfilter for å holde luften ren, a trykksensor for å måle dekktrykk og solenoider som kontrollerer luftstrømmen til dekkene.

I likhet med CTIS har dette systemet også en elektronisk kontrollenhet som kjører hele systemet. Den utfører kontroller for å sikre at systemet er i drift, varsler føreren via en varsellampe på traileren (synlig gjennom bakspeilet) hvis et dekkets trykk faller mer enn 10 prosent under det normale trykket og utfører systemdiagnostikk.

Systemet utfører en innledende trykksjekk og tilfører luft til alle dekk som trenger det. Kontrollventilene i hver dekkslange sikrer at de andre dekkene ikke mister presset mens ett dekk blåses opp. Etter en innledende trykksjekk, trykksetter systemet for å avlaste trykket fra tetningene. Hvert 10. minutt presser systemet linjene og kontrollerer dekktrykket.

Systemet måler dekktrykket ved å bruke en serie luftpulser i luftledningene. Hvis måletrykket i linjen ikke nås etter en viss tid, begynner systemet å blåse opp dekkene til riktig trykk er nådd.

AIRGO-system

AIRGO-systemet er et konstant overvåkingssystem som bruker en serie med Sjekk ventiler å oppdage tap i lufttrykk.

I motsetning til noen av de andre systemene, bruker AIRGO ikke luft fra kjøretøyets bremsesystem. Når luftsikring har oppstått på et av forskjellige punkter i systemet (1), trekker systemet luft (2) fra kjøretøyets pneumatisk system (ikke vist) og sender den ved hjelp av kjøretøyets aksler (3) - gjennom selve akslene hvis de er under trykk eller ved hjelp av rør hvis de ikke er det - gjennom navsamlingen (4) og inn i dekket som krever inflasjon.

EN varsellys, plassert på traileren, men synlig gjennom førerens bakspeil, lyser når systemet har blåst opp et dekk.

Siden dette er en konstant overvåkingssystem, som legger mye slitasje på tetningene, AIRGO bruker karbon-grafitt og sagherdet stål for sine tetninger i stedet for gummi.

Andre systemer

• PressureGuard: PressureGuard-systemet fører luft fra tilhengerens lufttilførsel gjennom akslene, til navene og deretter til dekkventilene. (For mer informasjon, se PressureGuard.)
• TIREMAAX: TIREMAAX-systemet bruker trailerens lufttilførsel for å opprettholde et spesifikt nivå av dekkoppblåsing. Når den oppdager lavt dekktrykk, signaliserer den operatøren og fører deretter luft fra trailerens lufttank til dekket som trenger oppblåsing. (For mer informasjon, se Henrickson TIREMAAX.)

Meritor Tire Inflation System (MTIS) er designet for bruk på traktorvogner. Den bruker trykkluft fra traileren for å blåse opp alle dekk som faller under det passende trykk. Luft fra den eksisterende tilførselsluftforsyningen føres til en kontrollboks og deretter inn i hver aksel.

Luftledningene løper gjennom akslene for å føre luft gjennom en roterende foreningsenhet ved spindelen for å fordele luft til hvert dekk. Hvis det er betydelig tap av lufttrykk, informerer en kontrollampe føreren.

Det overordnede systemet består av en hjulmonteringsenhet og en kontrollmodul.

Hjul-end montering

Hjul-end montering

Hjulendenheten inkluderer a fleksibel slange med tilbakeslagsventiler. De Sjekk ventiler la bare luft strømme inn i hvert dekk; Dette sikrer at mens dekkene blåses opp, ikke de andre dekkene mister lufttrykket.

Denne enheten har også en stator (en ikke-roterende del) inne i akselspindelen og a gjennomløp tee som er festet til knutepunktet. Den gjennomstrømmende tee har en dynamisk tetning for å tillate rotasjon mens den forhindrer trykktap når trykkluft passerer fra akselen til navet, som oppstår gjennom et rør som går fra statoren inn i tee.

I hubcap-enheten er det en vent for å sikre at trykket ikke bygger seg opp i hjulenden. EN avbøyningsskjold forhindrer at forurensninger som skitt og vann kommer inn i hjulenden.

For aksler med hule spindler, a trykk på pluggen forsegler trykkakselen innvendig fra hjulenden for å sikre statoren.

Kontrollsystem

kontroller

Systemkontrollmodulen har en stengeventil for å stoppe luften fra å bli sendt til systemet, samt en filter for å fjerne fuktighet og forurensninger. De petcock frigjør systemtrykk slik at vedlikehold kan utføres. Som noen av de andre systemene som bruker luftforsyning ombord, har dette systemet en trykkbeskyttelsesventil slik at den ikke trekker luft hvis lufttilførselen er under 80 psi.

EN systemtrykkjusteringsknappen muliggjør justeringer av det generelle lufttrykket i systemet. EN strømningsfølende bryter aktiverer blinklys å gi sjåføren beskjed om det blir pumpet en betydelig mengde luft inn i et dekk, noe som kan indikere en potensiell punktering.

Michelin samarbeider med flere andre selskaper for å utvikle et aktivt styringssystem som heter TIPM (Dekk intelligent trykkstyring), som kommer til å være tilgjengelig en gang i 2005. Dette systemet har en kompressor som automatisk justerer trykket i hvert dekk mens kjøretøyet er i drift for å kompensere for lekkasjer og punkteringer med treg lekkasje. Føreren vil kunne justere trykket avhengig av ønsket kjøremodus: komfort, sporty, terreng eller overhinder.

Det er minst to andre systemer i de tidlige utviklingsstadiene som er rettet mot forbrukermarkedet - Hel systemet og Cycloid Luft pumpe system.

EnTire selvoppblåsende dekk-system bruker en ventil som trekker inn luft fra atmosfæren. Den pumper deretter luften inn i det underoppblåste dekket ved hjelp av en peristaltisk pumpe-handling. Målet er å konstant opprettholde et spesifikt press.

AutoPump dekkblåsersystem fra Cycloid har en liten, hjulnavmontert pumpe som drives av sving på hjulene. Når systemets monitor oppdager et trykkfall på 2 til 3 psi, pumper den luft inn i det underinflaterte dekket. AutoPump har et advarselssystem som aktiveres når det er en punktering. 

For mer informasjon om selvoppblåsende dekk og relaterte emner, sjekk ut lenkene på neste side.

Relaterte artikler

• Hvordan dekk fungerer
• Hvordan dekktrykksmålere fungerer
• Kunne låsebremser oppdage en leilighet?
• Hvordan holder 30 kilo luft i dekkene dine opp med 2 tonn bil?
• Hvorfor bruker de ikke vanlig luft i racerbil dekk?
• Slik kjører du økonomisk

Flere gode lenker

• Nakano selvoppblåsende sykkeldekk
• ArvinMeritor MTIS
• GM Goodwrench videoer

kilder

• Hel
• Har du luft? Wacky Weather Lages Tire Woes
• Trender i Japan: Bygge en bedre sykkel
• Lynch Hummer: Central Dekkinflasjon
• Roadranger: Central Dekkinflasjonssystem Goodyear Investor Relations: Årsrapport 2001
• Meritor Tire Inflation Systems (MTIS) av P.S.I
• Dana Spicer Dekkstyringssystemer
• CM Automotive Systems: CTIS Specs
• U.S. Department of Transportation: 49 CFR Part 571
• CarandDriver.com: Anti-Geneva Show
• Heavy Duty Trucking: Air Apparent
• LandLine: Dekkovervåkings- og inflasjonssystemer
• Gerald's Hummer Page: Central Dekkinflasjonssystem
• The Groves: U.S. Army Trucks To Feature New Technology fra Dana Corp.
• Michelin innovasjon innen dekkelektronikk
• "Overflatesporing av tynne fortau og grusveier under standard og redusert dekktrykktrykk," av Ahmed Shalaby og Alan Reggin, Canadian Journal of Civil Engineering, 29, 679-691, 2002.
• "Under (kontrollert) trykk," av Carol Ludorf, Transportation Communications, Fleet Equipment, august 2002.
• "Air as Needed" av David Cullen, Fleet Owner, september 2003.
• Integrert publisering: Central Dekkinflasjonssystem
• Forester.net: Puster nytt liv i dekkene dine