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第一個空心輪子是1845年英國人羅伯特·湯姆遜發明的。他提出用壓縮空氣充入彈性囊,以緩和運動時的振動與衝擊。儘管當時的輪胎是用皮革和塗膠帆布製成,然而這種輪胎已經顯示出滾動阻力小的優點。根據這一原理,1888年約翰·鄧錄普製成了橡膠空心輪胎,隨後托馬斯又製造了帶有氣門開關的橡膠空心輪胎。

1歷史發展

pneumatic tyre
18型充氣輪胎
充氣輪胎
很早以前,輪胎是用木頭、鐵等材料製成,可惜的是因為內層沒有帆布,而不能保持一定的斷面形狀和斷面寬。
1895年隨著汽車的出現,充氣輪胎得到廣泛的發展。首批汽車輪胎樣品是1895年在法國出現的,這是由平紋帆布製成的單管式輪胎,雖有胎面膠而無花紋。直到1908年至1912年間,輪胎才有了顯著的變化,即胎面膠上有了提高使用性能的花紋,從而開拓了輪胎胎面花紋的歷史,並增加了輪胎的斷面寬度,允許採用較低的內壓,以保證獲得較好的緩衝性能。
1892年英國的伯利密爾發明了帘布,1910年用於生產。這一成就改進了輪胎質量,擴大了輪胎品種的同時,還使外胎具備了模製的可能性。隨著對輪胎質量要求的提高,帘布質量也得到改進,棉帘布由人造絲代替,50年代末人造絲又被強力性能更好、耐熱性能更高的尼龍、聚酯簾線所代替,而且鋼絲簾線隨著子午線輪胎的發展,具有很強的競爭力。
1904年馬特創造了炭黑補強橡膠,大規模用於補強胎面膠是在輪胎採用帘布之後。因為在這之前,帆布比胎面在輪胎使用中損壞得還要快。炭黑在膠料中的用量增長很快,30年代每100份生膠中使用的炭黑也不過20份左右,這時主要在胎面上採用炭黑,胎體不用,已達50份以上。胎面中摻用炭黑以前,輪胎大約只行駛6000km就磨光了;摻用炭黑后,輪胎的行駛里程很快就得到顯著的提高。一組貨車輪胎大約可行駛10萬km,在好的路面上,甚至可達20萬km。
1913~1926年,因發明了簾線和炭黑輪胎技術,為輪胎工業發展奠定了基礎。輪胎外緣的標準化,製造工藝的逐漸完善,生產速度比以前提高了,輪胎的產量與日俱增。
隨著汽車工業的發展,輪胎技術一直不斷地改進與提高。如20年代初至30年代中期,轎車輪胎由低壓輪胎過渡到超低壓輪胎;40年代開始輪胎逐步向寬輪輞過渡;40年代末無內胎輪胎出現;50年代末低斷面輪胎問世等等。許多新技術的出現都莫過於1948年法國米其林公司首創的子午線結構輪胎。這種輪胎由於使用壽命和使用性能的顯著提高,特別是在行駛中可以節省燃料,而被譽為輪胎工業的革命。
汽車輪胎生產發展的歷史表明,前50年主要是解決如何提高輪胎的使用壽命問題。由於汽車製造和交通運輸部門對輪胎的要求日益苛刻,輪胎研究的重點轉到輪胎行駛性能、安全性能、舒適性能和經濟性能上來。總之,輪胎的發展總趨勢是「三化」,即子午線化、無內胎化、低斷面化。轎車輪胎已實現了這「三化」,貨車輪胎正在向這個方面發展。

2無內胎輪胎

存在問題
顏色較淡的區域就是胎面上被過度磨損的部分
1.駕駛操作無異於普通輪胎。對高速轎車盲目高速行駛、急轉彎、緊急制動、隨意用輪胎去撞擊障礙物等,錯誤做法極易使其變形,影響密封。
2.不按標準氣壓隨意充氣。無內胎輪胎對氣壓要求嚴格,在實際使用中我們往往不注意這一點。輪胎氣壓高與低憑感官去判斷,而懶得或不會用氣壓表去測量,這樣會導致輪胎長時間在不標準氣壓中行駛,使其壽命縮短,嚴重的使輪胎報廢。
3.盲目加裝內胎。由於對無內胎輪胎的結構、性能認識有偏差,認為輪胎經常缺氣是由於無內胎引起的,因此,就採取加裝內胎的辦法彌補,實際上這是錯誤的,因為無內胎輪胎的特定結構決定了,在加裝內胎后,使內外胎之間發生磨擦,產生的熱量又不易散發出去致使工作溫度升高,輪胎耐用磨性變差,大大縮短使用壽命,嚴重的還可能導致爆胎的惡性事故,這對於高速行駛的轎車來說是極其危險的。
4.拆裝時不用專用工具用手工操作,容易造成輪輞邊緣凹陷不平或胎圈脫膠,導致漏氣或慢漏氣。
5.輪胎長期不換位。大多數駕駛員對換位意義認識不夠,怕麻煩,不願進行換位或只是個別的局部的換位,達不到理想的換位效果,致使個別胎不能使用。
注意事項
1.檢查輪胎氣壓應在常溫下。
2.異物刺穿輪胎后不急於拔出。
3.不提倡在空心胎內加裝內胎。如果在緊急情況下為了充分利用,可以選擇相匹配的內胎和輪輞。同時,不換輪輞是不允許的。
4.胎溫升高后禁止潑水。因為潑水將輪胎驟然冷卻,各部分收縮不勻,極易發生變形,出現裂紋。
5.胎溫升高后禁止放氣。無內胎輪胎經常情況下胎溫是比較低的,但在汽車行駛輪胎氣壓增高(胎溫上升的結果),因此,降溫才能減少對輪胎的損害。如果這時放雖然氣壓暫時下降,但胎溫並未降低,繼續駕駛會因氣壓降低變形量增大,將使胎溫在基礎上繼續升高。

3自動充氣輪胎

悍馬的CTIS管路
根據AAA(美國汽車協會)網站的調查,在路面行駛的汽車中約有80%存在著一個或多個輪胎充氣不足的問題。汽車的正常行駛(尤其在碰到路面上的坑洞或路緣時)、滲透作用和溫度的季節性變化都會導致輪胎泄氣。 在冬天,輪胎的千帕值每個月會下降一到兩個單位,在夏天則下降得更多。而且,僅憑目測無法判斷它們的充氣狀況如何。 必須使用輪胎壓力測量儀。充氣不足不僅會對輪胎造成損害,而且會增加油耗,影響汽車的行駛方式,並且會帶來安全隱患。
充氣系統設計
都使用某種類型的氣門嘴隔離各個輪胎,以免在檢查或對其充氣時,其他輪胎會漏氣。
都採用某種方法來檢測輪胎壓力。多數情況下,它們使用中央感測器將信息傳遞到電子控制單元,然後再通知駕駛員。
都有一個氣源,通常是車上現有的系統,如制動或氣動系統。 但是,當使用現有系統時,它們必須保證不會對這些系統的原有功能造成影響。為此,會有相應的安全檢查措施。首先要保證有足夠的氣壓用於該氣源的主要用途,然後才能用來為輪胎充氣。
都必須能夠將氣源中的空氣傳到輪胎中(通常是通過軸管)。有些系統採用密封式輪轂軸管,並用軟管連接輪轂和輪胎氣門嘴,其他系統則讓內胎直接穿過軸管,並將軸管作為通氣導管。
都必須備有減壓孔,用來將空氣從輪胎中排出,而不致損壞輪轂或后軸密封件。
輪胎維護系統
該系統主要包括三個部件:
輪胎維護系統輪胎軟管系統。它提供對輪胎充氣時使用的氣體通路,它帶有止回閥,這樣在系統不檢查輪胎或對輪胎進行充氣時,空氣管和密封件不會承受壓力。這樣可以減輕密封件的磨損。
旋轉接頭。它由氣封、油封和軸承組成,用於將空氣軟管從非旋轉軸連接到旋轉轂蓋。其氣封可防止漏氣,而油封可阻止污物。 轉轂還有一個排氣口,用於釋放轂蓋中的壓力。
歧管。歧管中含有壓力保護閥,其作用是,當制動系統的氣壓低於550千帕時,禁止輪胎自動充氣系統使用壓縮空氣。 歧管還包含一個用於保持氣體清潔的進氣濾清器、一個測定輪胎壓力的壓力感測器和一個控制進入輪胎的氣流的螺線管。
與CTIS類似,此系統也有一個控制整個系統的電子控制單元。 此電子控制單元可以檢查並確保系統正常工作。此外,當輪胎氣壓比正常壓力低10%時,它還可以通過挂車上的報警燈(可通過後視鏡看到)通知駕駛員並執行系統診斷。
系統執行初始壓力檢查,並向需要加氣的輪胎充氣。 每個輪胎軟管中的止回閥可確保在對一個輪胎充氣時,不會造成其他輪胎的壓力降低。完成初始壓力檢查后,系統將減壓,以釋放密封件上的壓力。 系統將每隔10分鐘對管道進行一次加壓並重新檢查壓力。
系統通過空氣管中的一系列氣脈測定輪胎壓力。 如果一段時間后管道未達到目標壓力,系統將開始對輪胎進行充氣,直到達到正確的壓力水平為止。
AIRGO系統
AIRGO系統AIRGO系統是一種持續監控系統,它使用一系列止回閥來檢測氣壓的降低情況。
與其他一些系統不同,AIRGO並不使用來自車輛制動系統的氣體。 在系統的任意位置出現氣體泄漏時(1)系統會從車輛的氣動系統(未顯示)吸入氣體(2)並通過車輛的軸管將其送出(3)(如果對軸管進行了加壓,則通過軸管本身,否則通過導管),隨後氣體通過轂蓋組(4)進入需要充氣的輪胎。
挂車尾部有報警燈,可通過駕駛員的後視鏡看到。當系統對某個輪胎充氣后,報警燈將亮起。
由於此系統是持續監控系統,密封件會受到很大磨損,因此AIRGO採用石墨和表面硬化鋼密封件,而不非橡膠密封件。
Meritor輪胎充氣系統(MTIS)
MTIS適於在牽引挂車上使用。它使用挂車上的壓縮氣體對低於相應氣壓水平的輪胎進行充氣。 氣體從現有挂車氣體補給系統進入控制箱,然後進入每個軸管。
Meritor輪胎充氣系統空氣管穿過軸管將氣體送到軸端的旋轉通用接頭,進而將氣體送到每個輪胎。如果氣壓顯著降低,系統會通過指示燈通知駕駛員。
整個系統由輪端總成和控制模塊組成。
輪端總成
輪端總成包括一根帶止回閥的撓性軟管。止回閥僅允許氣體進入輪胎,而不允許流出,從而可確保在對一個輪胎進行充氣時,其他輪胎的氣壓不會降低。
輪端總成還在軸內加入了一個定子(非旋轉部件)和一個連接到轂蓋的通流三通管。通流三通管採用動態密封機制,既允許轉動,又可防止高壓氣體從軸管進入輪轂時出現壓力損失。高壓氣體通過一根管子從定子送到三通管。
轂蓋總成中帶有排氣口,以確保輪端內的壓力不會過高。單向氣頂可阻止灰塵和水等污物進入輪端。
對於帶空心軸的軸管,該系統採用壓力塞將受壓的軸內部與輪端隔開,以此來保護定子。
其他系統
PressureGuard:PressureGuard系統將氣體從挂車的氣體供給系統經軸管送到轉轂,然後送到輪胎的閥門中。
控制系統TIREMAAX:TIREMAAX 系統使用挂車的氣體供給系統來維持輪胎氣壓水平。當系統檢測到輪胎壓力較低時,它會向操作人員發出信號,並將氣體從挂車氣罐送到需要充氣的輪胎。

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