Pedeorelha | Hoe zelfopblazende banden werken

Joseph Norman
0
2013
63

Hummer CTIS-lijnen. Foto met dank aan Manny's Hummer Swampers

James Bond heeft ze, Hummers hebben ze, de meeste truckers hebben ze en het leger heeft ze al jaren. Met zelfopblazende banden kan een voertuig zich aanpassen aan het huidige terrein voor ideale prestaties en veiligheid in die omstandigheden.

Momenteel zijn veel consumentenvoertuigen uitgerust met drukbewakingssystemen, maar de bestuurder kan er niets aan doen zonder een externe luchtbron. Er zijn veel zelfopblazende bandensystemen op de markt, maar de meeste zijn alleen beschikbaar voor commerciële en militaire toepassingen. De uitzondering is natuurlijk het CTIS-systeem op de Hummer.

In dit artikel gaan we meer te weten komen over enkele van de bandenvulsystemen die er zijn en kijken wanneer er misschien een op de markt is voor gewone mensen die in gewone auto's rijden..

Foto met dank aan Goodyear

Volgens AAA rijdt ongeveer 80 procent van de auto's op de weg met een of meer te lage banden. Banden verliezen lucht door normaal rijden (vooral na het raken van kuilen of stoepranden), permeatie en seizoenswisselingen in temperatuur. Ze kunnen elke maand één of twee psi (pond per vierkante inch) verliezen in de winter en zelfs meer in de zomer. En je kunt niet zien of ze goed zijn opgeblazen door er gewoon naar te kijken. U moet een bandenspanningsmeter gebruiken. Niet alleen is een te lage bandenspanning slecht voor uw banden, maar het is ook slecht voor uw benzineverbruik, beïnvloedt de manier waarop uw auto rijdt en is over het algemeen onveilig.

Als de banden te laag zijn opgepompt, slijt het loopvlak sneller. Volgens Goodyear komt dit neer op 15 procent minder kilometers die je ermee kunt rijden voor elke 20 procent dat ze te weinig opgepompt zijn. Te weinig opgepompte banden raken ook sneller oververhit dan goed opgepompte banden, waardoor er meer bandenschade ontstaat. De vervaagde gebieden hieronder duiden op overmatige slijtage van het loopvlak.

Omdat banden flexibel zijn, worden ze aan de onderkant plat als ze rollen. Dit contactvlak keert terug naar zijn oorspronkelijke vorm zodra het geen contact meer heeft met de grond. Deze rebound zorgt voor een golf van beweging en enige wrijving. Als er minder lucht in de band zit, is die golf groter en is de opgewekte wrijving groter - en wrijving zorgt voor warmte. Als er voldoende warmte wordt gegenereerd, begint het rubber dat de koorden van de band bij elkaar houdt te smelten en valt de band kapot. Zie Hoe banden werken voor meer informatie.

Door de extra weerstand die een te lage bandenspanning heeft tijdens het rollen, moet de motor van je auto harder werken. AAA-statistieken tonen aan dat banden met een te lage druk van slechts 2 psi afnemen brandstofefficiëntie met 10 procent. Na een jaar rijden kan dat oplopen tot enkele honderden dollars aan extra gasaankopen.

Bandenspanningssystemen hebben drie algemene doelen:

Detecteren wanneer de luchtdruk in een bepaalde band is gedaald - Dit betekent dat ze constant (of met tussenpozen) de luchtdruk in elke band moeten controleren.
Melden de oorzaak van het probleem
Opblazen die band weer op het juiste niveau - Dit betekent dat er een luchttoevoer moet zijn en een terugslagklep die alleen opent wanneer dat nodig is.

Hoewel de beschikbare bandenspanningssystemen verschillen in ontwerp, delen ze enkele gemeenschappelijke elementen.

Ze gebruiken allemaal een soort van klep om individuele banden te isoleren om luchtstroom van alle banden te voorkomen wanneer er een wordt gecontroleerd of opgeblazen.
Ze hebben een methode om de bandenspanning te meten. Dit wordt in de meeste gevallen aangepakt met centrale sensoren die informatie doorgeven aan een elektronische besturingseenheid en vervolgens aan de bestuurder.

Ze hebben een lucht bron, wat meestal een bestaande bron aan boord is, zoals rem- of pneumatische systemen. Bij gebruik van een bestaand systeem moeten ze er echter voor zorgen dat ze de oorspronkelijke functie ervan niet in gevaar brengen. Om deze reden zijn er veiligheidscontroles om ervoor te zorgen dat er voldoende luchtdruk is voor het primaire gebruik van de bron voordat lucht wordt getrokken om de banden op te pompen.
Er moet een manier zijn om haal de lucht uit de luchtbron naar de banden, dat is meestal via de as. Systemen gebruiken ofwel een as met afgedichte naaf met een slang van de naaf naar het bandventiel of ze voeren buizen door de as waarbij de as als een leiding fungeert.
Er moet een overdrukventiel om lucht uit de band te laten ontsnappen zonder het risico te lopen dat de naaf of de achterasafdichtingen beschadigd raken.

Laten we nu eens kijken hoe elk van de belangrijkste zelfopblazende bandensystemen op de markt deze elementen gebruikt om het systeem te laten werken, te beginnen met het Central Tire Inflation System (CTIS).

Drukbewakingssystemen en zelfopblazend vs. Run-flat

Er zijn momenteel veel bandenspanningstechnologieën op de markt en sommige zullen binnenkort op de markt komen. Vanwege de TREAD-wet zullen alle voertuigen binnenkort een bandenspanningscontrolesysteem moeten hebben, zodat alle bestuurders weten wanneer de banden van hun auto luchtdruk verliezen.

Dit soort drukcontrolesystemen bestaat al decennia en is al standaard in sommige automodellen. Ze controleren eenvoudig de luchtdruk in elk van de autobanden en stellen de bestuurder op de hoogte als een band onder een vooraf vastgesteld, optimaal drukpunt daalt..

Onze banden dragen niet het gewicht van onze auto's en vrachtwagens - het is de lucht in de banden. Runflat-banden gebruiken een sterk zijwandmateriaal dat de auto ondersteunt, zelfs als er geen lucht in een of meer banden zit. Dit maakt het mogelijk om uw bestemming te bereiken, zelfs als een band lek is en leegloopt. Runflat-banden zijn gemaakt van afwisselende lagen hittebestendig koord en rubber en meestal halvemaanvormige wiggen van gewichtsdragend materiaal, waardoor de zijwanden worden versterkt om te voorkomen dat ze omvouwen als er geen luchtdruk is.

Zelfopblazende banden daarentegen zijn ontworpen om de bandenspanning constant op het juiste niveau te houden. Zelfopblazende systemen zijn meer ontworpen voor langzame lekken en voor het optimaliseren van prestaties en veiligheid dan om een voertuig in beweging te houden op een band die geen lucht meer vasthoudt.

Het idee achter de CTIS is om controle te geven over de luchtdruk in elke band als een manier om de prestaties op verschillende ondergronden te verbeteren. Door bijvoorbeeld de luchtdruk in een band te verlagen, ontstaat er een groter contactoppervlak tussen de band en de grond en wordt het rijden op een zachtere ondergrond veel gemakkelijker. Het veroorzaakt ook minder schade aan het oppervlak. Dit is belangrijk op bouwplaatsen en in landbouwgronden. Door de bestuurder directe controle te geven over de luchtdruk in elke band, wordt de manoeuvreerbaarheid aanzienlijk verbeterd.

Een andere functie van de CTIS is om de banden op druk te houden als er een langzaam lek of een lekke band is. In dit geval regelt het systeem het opblazen automatisch op basis van de geselecteerde druk die de bestuurder heeft ingesteld.

Er zijn twee belangrijke fabrikanten van de CTIS: de in de VS gevestigde Dana Corporation en het in Frankrijk gevestigde Syegon (een divisie van GIAT). Dana Corporation heeft twee versies, de CTIS voor militair gebruik (ontwikkeld door PSI) en het Tyre Pressure Control System (TPCS) voor commercieel, zwaar machinegebruik.

CTIS: Binnen

Hier is een blik op het algehele systeem:

EEN wielklep bevindt zich aan elk wieluiteinde. Bij dubbele wielen zijn de kleppen doorgaans alleen verbonden met het buitenste wiel, zodat de druk tussen de twee banden kan worden gecompenseerd. Een deel van de taak van het wielventiel is om de band te isoleren van het systeem wanneer deze niet wordt gebruikt om de druk van de afdichting af te laten en de levensduur te verlengen. Het wielventiel maakt het ook mogelijk om de banden op verzoek op te pompen en leeg te laten lopen.

Een elektronische besturingseenheid (ECU) achter de passagiersstoel is het brein van het systeem. Het verwerkt de commando's van de bestuurder, controleert alle signalen in het hele systeem en vertelt het systeem om de bandenspanning elke 10 minuten te controleren om er zeker van te zijn dat de geselecteerde spanning wordt gehandhaafd. De ECU stuurt commando's naar de pneumatische besturingseenheid, die direct de wielkleppen en het luchtsysteem aanstuurt. De pneumatische regeleenheid bevat ook een sensor die bandenspanningsmetingen naar de ECU verzendt.

Een bedieningspaneel stelt de bestuurder in staat om bandenspanningsmodi te selecteren die bij de huidige omstandigheden passen. Dit op het dashboard gemonteerde paneel geeft de huidige bandenspanning, geselecteerde modi en systeemstatus weer. Wanneer de bestuurder een bandenspanningsinstelling selecteert, gaan signalen van het bedieningspaneel naar de elektronische regeleenheid naar de pneumatische regeleenheid naar de wielventielen.

Wanneer voertuigen sneller rijden (zoals op een snelweg), moet de bandenspanning hoger zijn om bandenschade te voorkomen. Het CTIS bevat een snelheidssensor dat informatie over de voertuigsnelheid naar de elektronische regeleenheid stuurt. Als het voertuig een bepaalde tijd met een hogere snelheid blijft rijden, pompt het systeem de banden automatisch op tot de juiste spanning voor die snelheid.

Dit type systeem gebruikt lucht van dezelfde compressor die lucht aan de remmen levert. EEN drukschakelaar zorgt ervoor dat het remsysteem voorrang krijgt en voorkomt dat de CTIS lucht uit de voorraadtank haalt totdat het remsysteem volledig is opgeladen.

Hummer zelfopblazend bandensysteem: aan het stuur

Onder de loep

Dit is wat er op de weg gebeurt: de elektronische regeleenheid geeft de pneumatische regeleenheid opdracht om de huidige druk te controleren en de band op te pompen of leeg te laten lopen tot de door de bestuurder geselecteerde druk. Als het systeem vaststelt dat inflatie nodig is, controleert het eerst of de remdrukreserves zijn waar ze zouden moeten zijn; als dat het geval is, oefent het een lichte druk uit op het wielventiel om het opblazen mogelijk te maken. Als de banden te hard zijn opgepompt, legt het systeem een licht vacuüm op het wielventiel. Als de pneumatische regeleenheid aangeeft dat de juiste druk is bereikt, sluit de klep.

In deze illustratie kunt u het pad zien dat de lucht aflegt voor inflatie of deflatie zodra deze bij het wiel komt. De slang loopt van de luchtcompressor van het voertuig door de wielnaaf en vervolgens naar het bandventiel. Door de "quick disconnect montage" kan de band worden losgekoppeld van het CTIS-systeem voor demontage of onderhoud. (Dit diagram toont ook de run-flat-functie van de Hummer, waardoor de band het voertuig kan blijven ondersteunen, zelfs als het geen lucht vasthoudt.)

Vroege CTIS

Al in 1984 bood GM de CTIS aan op CUCV Blazers en pickups. CUCV staat voor Commercial Utility Cargo Vehicle en deze vrachtwagens worden sinds het midden van de jaren tachtig door het Amerikaanse leger gebruikt. Het zijn in wezen full-size Chevrolet Blazers en pick-ups waaraan speciale uitrusting is toegevoegd voor militaire toepassingen.

Het Tyre Maintenance System (TMS) van Dana Corporation is een "slim" systeem voor tractoraanhangers dat de bandenspanning bewaakt en de banden zo nodig oppompt om de druk op het juiste niveau te houden. Het gebruikt lucht uit de voorraadtank van de aanhanger om de banden op te pompen.

Het systeem heeft drie hoofdcomponenten:

De bandenslang montage biedt de luchtroute om de band op te pompen en heeft terugslagkleppen zodat de luchtleidingen en afdichtingen niet onder druk hoeven te staan wanneer het systeem de banden niet controleert of oppompt. Dit vermindert de slijtage van de afdichtingen.
De roterende verbinding bestaat uit lucht- en oliekeerringen en lagers en verbindt de luchtslang van de niet-roterende as met de roterende wieldop. De luchtafdichtingen voorkomen lekkage en de oliekeerring voorkomt vervuiling. De roterende naaf heeft ook een ontluchting om luchtdruk in de wieldop te laten ontsnappen.
De verdeelstuk herbergt het overdrukventiel, dat ervoor zorgt dat het systeem geen lucht trekt als de luchttoevoer van de remmen lager is dan 80 psi. Het bevat ook een inlaatfilter om de lucht schoon te houden, een druksensor om bandenspanning en solenoïdes te meten die de luchtstroom naar de banden regelen.

Net als de CTIS heeft ook dit systeem een elektronische besturingseenheid dat draait het hele systeem. Het voert controles uit om ervoor te zorgen dat het systeem werkt, waarschuwt de bestuurder via een waarschuwingslampje op de aanhanger (zichtbaar door de achteruitkijkspiegel) als de bandenspanning meer dan 10 procent onder de normale druk daalt en voert systeemdiagnose uit.

Het systeem voert een eerste drukcontrole uit en voegt lucht toe aan elke band die dit nodig heeft. De terugslagkleppen in elke bandenslang zorgen ervoor dat de andere banden geen spanning verliezen tijdens het oppompen van een band. Na een eerste drukcontrole wordt het systeem drukloos gemaakt om de druk van de afdichtingen te ontlasten. Elke 10 minuten brengt het systeem de leidingen onder druk en controleert het de bandenspanning opnieuw.

Het systeem meet de bandenspanning met behulp van een reeks luchtpulsen in de luchtleidingen. Als de doeldruk in de leiding na een bepaalde tijd niet wordt bereikt, begint het systeem de band (en) op te pompen totdat de juiste spanning is bereikt.

AIRGO-systeem

Het AIRGO-systeem is een constant controlesysteem dat een reeks van terugslagkleppen om een verlies aan luchtdruk te detecteren.

In tegenstelling tot sommige andere systemen gebruikt AIRGO geen lucht uit het remsysteem van het voertuig. Wanneer op een van de verschillende punten in het systeem (1) luchtinsijpeling heeft plaatsgevonden, zuigt het systeem lucht (2) aan uit de pneumatisch systeem (niet afgebeeld) en stuurt het via de assen van het voertuig (3) - door de assen zelf als ze onder druk staan of via slangen als dat niet het geval is - door de wieldopsamenstelling (4) en in de band die inflatie vereisen.

EEN waarschuwingslicht, bevindt zich op de aanhanger maar is zichtbaar door de achteruitkijkspiegel van de bestuurder en gaat branden wanneer het systeem een band heeft opgepompt.

Omdat dit een constant controlesysteem, wat veel slijtage aan de afdichtingen veroorzaakt, AIRGO gebruikt koolstofgrafiet en gehard staal voor zijn afdichtingen in plaats van rubber.

Andere systemen

PressureGuard: Het PressureGuard-systeem leidt lucht van de luchttoevoer van de trailer via de assen naar de naven en vervolgens naar de bandventielen. (Zie PressureGuard voor meer informatie.)
TIREMAAX: Het TIREMAAX-systeem gebruikt de luchttoevoer van de trailer om de band op een bepaald niveau te houden. Wanneer het een lage bandenspanning detecteert, geeft het de bestuurder een seintje en leidt het vervolgens lucht van de luchttank van de aanhanger naar de band die moet worden opgeblazen. (Zie Henrickson TIREMAAX voor meer informatie.)

Het Meritor Tire Inflation System (MTIS) is ontworpen voor gebruik op trekkers. Het gebruikt perslucht van de aanhanger om elke band op te pompen die onder de juiste spanning komt. Lucht van de bestaande luchttoevoer van de aanhangwagen wordt naar een schakelkast en vervolgens naar elke as geleid.

De luchtleidingen lopen door de assen om lucht door een roterend verbindingssamenstel aan het spiluiteinde te voeren om lucht naar elke band te verdelen. Als er een aanzienlijk luchtdrukverlies is, informeert een indicatielampje de bestuurder.

Het totale systeem bestaat uit een wieluiteinde en een regeleenheid.

Wiel-end montage

De wiel-end-montage omvat een flexibele tuinslang met terugslagkleppen. De terugslagkleppen alleen lucht laten stromen in elke band; dit zorgt ervoor dat terwijl de ene band wordt opgepompt, de andere banden geen luchtdruk verliezen.

Dit samenstel bevat ook een stator (een niet-roterend deel) in de asspil en een doorstroom tee dat is bevestigd aan de wieldop. Het doorstroom-T-stuk heeft een dynamische afdichting om rotatie mogelijk te maken en tegelijkertijd drukverlies te voorkomen wanneer perslucht van de as naar de naaf stroomt, wat gebeurt via een buis die van de stator naar het T-stuk loopt.

In de wieldopsamenstelling zit een vent om ervoor te zorgen dat er geen druk wordt opgebouwd in het wieluiteinde. EEN deflector schild voorkomt dat verontreinigingen zoals vuil en water het wieluiteinde binnendringen.

Voor assen met holle assen, a persstop dicht de binnenkant van de drukas af van het wieluiteinde om de stator vast te zetten.

Controle systeem

Besturing

De systeembesturingsmodule heeft een afsluitklep om te voorkomen dat er lucht naar het systeem wordt gestuurd, evenals een filter om vocht en verontreinigingen te verwijderen. De petcock ontlast de systeemdruk zodat onderhoud kan worden uitgevoerd. Net als sommige andere systemen die luchttoevoer aan boord gebruiken, heeft dit systeem een drukbeveiligingsklep zodat het geen lucht trekt als de luchttoevoer lager is dan 80 psi.

EEN instelknop systeemdruk maakt aanpassingen aan de algehele systeemluchtdruk mogelijk. EEN flow-sensing schakelaar activeert de indicatielampje om de bestuurder te laten weten of er een aanzienlijke hoeveelheid lucht in een band wordt gepompt, wat zou duiden op een mogelijke lekke band.

Michelin werkt samen met verschillende andere bedrijven om een actief drukbeheersysteem genaamd TIPM (Tyre Intelligent Pressure Management), dat ergens in 2005 beschikbaar zal zijn. Dit systeem heeft een compressor die automatisch de druk in elke band aanpast terwijl het voertuig in bedrijf is om lekken en lekke banden te compenseren. De bestuurder kan de druk aanpassen afhankelijk van de gewenste rijmodus: comfort, sportief, terrein of obstakel.

Er zijn ten minste twee andere systemen in de vroege ontwikkelingsfasen die gericht zijn op de consumentenmarkt: de Geheel systeem en de Cycloïde Luchtpomp systeem.

Het EnTire Self-Inflating Tire -systeem maakt gebruik van een klep die lucht uit de atmosfeer aanzuigt. Het pompt vervolgens de lucht in de te weinig opgepompte band met behulp van een peristaltische pompactie. Het doel is om constant een bepaalde druk te behouden.

Het AutoPump-bandenvulsysteem van Cycloid heeft een kleine pomp op de wielnaaf die wordt aangedreven door het draaien van de wielen. Wanneer de monitor van het systeem een drukval van 2 tot 3 psi detecteert, pompt hij lucht in de te lage bandenspanning. AutoPump heeft een waarschuwingssysteem dat wordt geactiveerd als er een lekke band is.

Raadpleeg de links op de volgende pagina voor meer informatie over zelfopblazende banden en aanverwante onderwerpen.

Meer geweldige links

Nakano Zelfopblazende Fietsbanden
ArvinMeritor MTIS
GM Goodwrench-video's

Bronnen

Geheel
Kreeg lucht? Wacky Weather Lonen Bandenweeën
Trends in Japan: een betere fiets bouwen
Lynch Hummer: Centrale bandenspanning
Roadranger: Centraal bandeninflatiesysteem. Goodyear Investor Relations: jaarverslag 2001
Meritor Tire Inflation Systems (MTIS) door P.S.I
Dana Spicer bandenbeheersystemen
CM Automotive Systems: CTIS-specificaties
U.S. Department of Transportation: 49 CFR Part 571
CarandDriver.com: The Anti-Geneva Show
Heavy Duty Trucking: Air Apparent
LandLine: bandcontrole- en inflatiesystemen
Gerald's Hummer-pagina: Centraal bandenvulsysteem
The Groves: U.S. Army Trucks met nieuwe technologie van Dana Corp..
Michelin Innovatie in bandenelektronica
"Baanvorming van dunne trottoirs en grindwegen onder standaard en verminderde bandenspanning" door Ahmed Shalaby en Alan Reggin, Canadian Journal of Civil Engineering, 29, 679-691, 2002.
"Under (Controlled) Pressure," door Carol Ludorf, Transportation Communications, Fleet Equipment, augustus 2002.
"Air as Needed", door David Cullen, Fleet Owner, september 2003.
Geïntegreerde publicatie: centraal bandeninflatiesysteem
Forester.net: nieuw leven in uw banden blazen

Hoe zelfopblazende banden werken