Cómo funcionan los neumáticos autoinflables

Líneas Hummer CTIS. Foto cortesía de Manny's Hummer Swampers

James Bond los tiene, los Hummers los tienen, la mayoría de los camioneros los tienen y el ejército los ha tenido durante años. Los neumáticos autoinflables permiten que un vehículo se ajuste al terreno actual para un rendimiento y seguridad ideales en esas condiciones..

Actualmente, muchos vehículos de consumo están equipados con sistemas de control de presión, pero el conductor no puede hacer nada al respecto sin una fuente de aire externa. Hay muchos sistemas de neumáticos autoinflables en el mercado, pero la mayoría de ellos solo están disponibles para aplicaciones comerciales y militares. La excepción, por supuesto, es el sistema CTIS del Hummer..

En este artículo, aprenderemos sobre algunos de los sistemas de inflado de llantas que existen y veremos cuándo podría haber uno en el mercado para nosotros, las personas comunes que conducimos autos regulares..

Foto cortesía de Goodyear

Según AAA, alrededor del 80 por ciento de los automóviles en la carretera se conducen con una o más llantas desinfladas. Las llantas pierden aire a través de la conducción normal (especialmente después de golpear baches o bordillos), permeabilidad y cambios estacionales de temperatura. Pueden perder uno o dos psi (libras por pulgada cuadrada) cada mes en el invierno e incluso más en el verano. Y no se puede saber si están inflados correctamente con solo mirarlos. Tienes que usar un manómetro de neumáticos. El inflado insuficiente no solo es malo para las llantas, sino que también es malo para el rendimiento de la gasolina, afecta la forma en que se maneja su automóvil y generalmente no es seguro.

Cuando los neumáticos están desinflados, la banda de rodadura se desgasta más rápidamente. Según Goodyear, esto equivale a un 15 por ciento menos de millas que puede conducir con ellos por cada 20 por ciento que están desinflados. Los neumáticos desinflados también se sobrecalientan más rápidamente que los neumáticos inflados correctamente, lo que provoca más daños en los neumáticos. Las áreas descoloridas a continuación indican áreas de desgaste excesivo de la banda de rodadura.

Debido a que los neumáticos son flexibles, se aplanan en la parte inferior cuando ruedan. Este parche de contacto recupera su forma original una vez que ya no está en contacto con el suelo. Este rebote crea una ola de movimiento junto con algo de fricción. Cuando hay menos aire en el neumático, esa ola es más grande y la fricción creada es mayor, y la fricción genera calor. Si se genera suficiente calor, la goma que mantiene unidos los cables de la llanta comienza a derretirse y la llanta falla. Vea cómo funcionan los neumáticos para obtener más información.

Debido a la resistencia adicional que tiene una llanta desinflada cuando rueda, el motor de su automóvil tiene que trabajar más. Las estadísticas de la AAA muestran que los neumáticos que están desinflados en tan solo 2 psi reducen eficiencia de combustible en un 10 por ciento. Más de un año conduciendo, eso puede equivaler a varios cientos de dólares en compras adicionales de gasolina..

Los sistemas de inflado de neumáticos tienen tres objetivos generales:

• Detectar cuando la presión de aire en una llanta en particular ha bajado - Esto significa que tienen que monitorear constantemente (o intermitentemente) la presión de aire en cada llanta.
• Notificar el conductor del problema
• Inflar que el neumático vuelva al nivel adecuado: esto significa que debe haber un suministro de aire y una válvula de retención que se abre solo cuando es necesario.

Si bien los sistemas de inflado de llantas disponibles varían en diseño, comparten algunos elementos comunes.

• Todos usan algún tipo de válvula para aislar neumáticos individuales para evitar el flujo de aire de todos los neumáticos cuando uno está siendo revisado o inflado.
• Tienen un método para detectar la presión de los neumáticos. Esto se aborda en la mayoría de los casos con sensores centrales que transmiten información a una unidad de control electrónico y luego al conductor.

• Tienen un fuente de aire, que suele ser una fuente a bordo existente, como sistemas de frenado o neumáticos. Sin embargo, cuando utilizan un sistema existente, deben asegurarse de que no comprometen su función original. Por esta razón, hay controles de seguridad para garantizar que haya suficiente presión de aire para el uso principal de la fuente antes de extraer aire para inflar los neumáticos..
• Tiene que haber una manera de llevar el aire de la fuente de aire a los neumáticos, que suele ser a través del eje. Los sistemas utilizan un eje de cubo sellado con una manguera desde el cubo hasta la válvula de la llanta o, de lo contrario, pasan tubos a través del eje con el eje actuando como un conducto..
• Tiene que haber un ventilación de alivio de presión para ventilar el aire del neumático sin riesgo de dañar el buje o los sellos del eje trasero.

Ahora, veamos cómo cada uno de los principales sistemas de neumáticos autoinflables del mercado utiliza estos elementos para hacer que el sistema funcione, comenzando con el Sistema Central de Inflado de Neumáticos (CTIS)..

Sistemas de control de presión y autoinflado vs. Run-flat

Hay muchas tecnologías de presión de neumáticos actualmente en el mercado y algunas pronto estarán en el mercado. Debido a la Ley TREAD, todos los vehículos pronto tendrán que tener un sistema de monitoreo de la presión de las llantas para que todos los conductores sepan cuándo las llantas de sus autos están perdiendo presión de aire..

Estos tipos de sistemas de control de presión existen desde hace décadas y ya son estándar en algunos modelos de automóviles. Simplemente controlan la presión de aire en cada uno de los neumáticos del automóvil y notifican al conductor si un neumático cae por debajo de un punto de presión óptimo preestablecido..

Nuestras llantas no son las que soportan el peso de nuestros autos y camiones, es el aire dentro de las llantas. Los neumáticos antipinchazos utilizan un material de flanco resistente que soporta el automóvil incluso si no hay aire en uno o más de los neumáticos. Esto hace que sea posible llegar a su destino incluso si un neumático está pinchado y desinflado. Los neumáticos antipinchazo se fabrican con capas alternas de cordón y caucho resistentes al calor y, por lo general, cuñas en forma de media luna de material que soporta el peso, lo que refuerza las paredes laterales para evitar que se doblen cuando no hay presión de aire..

Los neumáticos autoinflables, por otro lado, están diseñados para mantener constantemente la presión de los neumáticos en el nivel adecuado. Los sistemas de autoinflado están diseñados más para fugas lentas y para optimizar el rendimiento y la seguridad que para mantener un vehículo en movimiento con una llanta que ya no retiene aire..

La idea detrás del CTIS es proporcionar control sobre la presión de aire en cada neumático como una forma de mejorar el rendimiento en diferentes superficies. Por ejemplo, reducir la presión de aire en un neumático crea un área más grande de contacto entre el neumático y el suelo y facilita mucho la conducción en terrenos más blandos. También hace menos daño a la superficie. Esto es importante en los lugares de trabajo y en los campos agrícolas. Al dar al conductor un control directo sobre la presión de aire en cada neumático, la maniobrabilidad se mejora enormemente.

Otra función del CTIS es mantener la presión en los neumáticos si hay una fuga lenta o un pinchazo. En este caso, el sistema controla el inflado automáticamente en función de la presión seleccionada que ha establecido el conductor..

Hay dos fabricantes principales de CTIS: Dana Corporation, con sede en Estados Unidos, y Syegon, con sede en Francia (una división de GIAT). Dana Corporation tiene dos versiones, el CTIS para uso militar (desarrollado por PSI) y el Sistema de control de presión de neumáticos (TPCS) para uso comercial con maquinaria pesada..

CTIS: Interior

Aquí hay un vistazo al sistema general:

UNA válvula de rueda se encuentra en cada extremo de la rueda. En el caso de las ruedas dobles, las válvulas suelen estar conectadas solo a la rueda exterior para que se pueda equilibrar la presión entre los dos neumáticos. Parte del trabajo de la válvula de la rueda es aislar la llanta del sistema cuando no está en uso para liberar la presión del sello y extender su vida útil. La válvula de la rueda también permite inflar y desinflar los neumáticos a demanda..

Un Unidad de control electrónico (ECU) montada detrás del asiento del pasajero es el cerebro del sistema. Procesa los comandos del conductor, monitorea todas las señales en todo el sistema y le dice al sistema que verifique la presión de los neumáticos cada 10 minutos para asegurarse de que se mantenga la presión seleccionada. La ECU envía comandos al unidad de control neumático, que controla directamente las válvulas de las ruedas y el sistema de aire. La unidad de control neumático también contiene un sensor que transmite lecturas de presión de neumáticos a la ECU.

Un panel de control del operador permite al conductor seleccionar los modos de presión de los neumáticos para adaptarse a las condiciones actuales. Este panel montado en el tablero muestra la presión actual de los neumáticos, los modos seleccionados y el estado del sistema. Cuando el conductor selecciona un ajuste de presión de los neumáticos, las señales del panel de control viajan a la unidad de control electrónico a la unidad de control neumático a las válvulas de las ruedas.

Cuando los vehículos se mueven más rápido (como en una carretera), la presión de los neumáticos debe ser mayor para evitar daños en los neumáticos. El CTIS incluye un sensor de velocidad que envía información sobre la velocidad del vehículo a la unidad de control electrónico. Si el vehículo continúa moviéndose a una velocidad más alta durante un período de tiempo establecido, el sistema infla automáticamente los neumáticos a una presión adecuada para esa velocidad..

Este tipo de sistema utiliza aire del mismo compresor que suministra aire a los frenos. UNA interruptor de presión se asegura de que el sistema de frenos tenga prioridad, evitando que el CTIS tome aire del tanque de suministro hasta que el sistema de frenos esté completamente cargado.

Sistema de neumáticos autoinflables Hummer: al volante

Una mirada más cercana

Esto es lo que sucede en la carretera: La unidad de control electrónico le dice a la unidad de control neumático que verifique la presión actual e infle o desinfle el neumático a la presión seleccionada por el conductor. Si el sistema determina que se necesita inflado, primero verifica para asegurarse de que las reservas de presión de los frenos estén donde deberían estar; si es así, aplica una ligera presión a la válvula de la rueda para permitir el inflado. Si los neumáticos están demasiado inflados, el sistema aplica un ligero vacío a la válvula de la rueda. Cuando la unidad de control neumático lee que se alcanza la presión adecuada, la válvula se cierra.

En esta ilustración, puede ver la ruta que recorre el aire para inflar o desinflar una vez que llega a la rueda. El tubo va desde el compresor de aire del vehículo a través del cubo de la rueda y luego hasta la válvula del neumático. El "accesorio de desconexión rápida" permite separar la llanta del sistema CTIS para su remoción o servicio. (Este diagrama también muestra la función de funcionamiento en vacío del Hummer, que permite que la llanta continúe sosteniendo el vehículo incluso cuando no retiene aire).

CTIS temprano

Ya en 1984, GM ofreció el CTIS en CUCV Blazers y camionetas. CUCV son las siglas de Commercial Utility Cargo Vehicle, y estos camiones han sido utilizados por el ejército de los EE. UU. Desde mediados de la década de 1980. Básicamente son camionetas y Chevrolet Blazers de tamaño completo que tienen equipo especial agregado para aplicaciones militares..

El sistema de mantenimiento de llantas (TMS) de Dana Corporation es un sistema "inteligente" para remolques de tractor que monitorea la presión de las llantas e infla las llantas según sea necesario para mantener la presión en el nivel correcto. Utiliza aire del tanque de suministro de frenos del remolque para inflar los neumáticos..

El sistema tiene tres componentes principales:

• los conjunto de manguera de neumático proporciona la ruta aérea para inflar el neumático y tiene revisar válvulas para que las líneas de aire y los sellos no tengan que estar presurizados cuando el sistema no esté revisando o inflando los neumáticos. Esto reduce el desgaste de los sellos..
• los Junta rotativa está compuesto por sellos de aire y aceite y cojinetes y conecta la manguera de aire desde el eje no giratorio al tapacubos giratorio. Sus sellos de aire evitan las fugas y el sello de aceite evita la contaminación. El cubo giratorio también tiene una ventilación para liberar la presión del aire en la tapa del cubo..
• los colector aloja la válvula de protección de presión, que asegura que el sistema no extraiga aire si el suministro de aire de los frenos está por debajo de 80 psi. También alberga un filtro de entrada para mantener el aire limpio, un sensor de presión para medir la presión de los neumáticos y los solenoides que controlan el flujo de aire a los neumáticos.

Como el CTIS, este sistema también tiene un Unidad de control electrónico que ejecuta todo el sistema. Realiza verificaciones para asegurarse de que el sistema esté operativo, notifica al conductor a través de una luz de advertencia en el remolque (visible a través del espejo retrovisor) si la presión de una llanta cae más del 10 por ciento por debajo de su presión normal y realiza diagnósticos del sistema.

El sistema realiza una verificación de presión inicial y agrega aire a cualquier neumático que lo necesite. Las válvulas de retención en cada manguera de llanta aseguran que las otras llantas no pierdan presión mientras se infla una llanta. Después de una revisión de presión inicial, el sistema se despresuriza para aliviar la presión de los sellos. Cada 10 minutos, el sistema presuriza las líneas y vuelve a verificar la presión de los neumáticos..

El sistema mide la presión de los neumáticos mediante una serie de pulsos de aire en las líneas de aire. Si la presión objetivo en la línea no se alcanza después de un cierto período de tiempo, el sistema comienza a inflar el (los) neumático (s) hasta que se alcanza la presión correcta..

Sistema AIRGO

El sistema AIRGO es un sistema de monitoreo constante que utiliza una serie de revisar válvulas para detectar una pérdida de presión de aire.

A diferencia de algunos de los otros sistemas, AIRGO no usa aire del sistema de frenos del vehículo. Cuando se ha producido una filtración de aire en cualquiera de los distintos puntos del sistema (1), el sistema extrae aire (2) de los Sistema neumático (no se muestra) y lo envía a través de los ejes del vehículo (3) - a través de los ejes mismos si están presurizados o por medio de tubos si no lo están - a través del conjunto de tapacubos (4) y dentro del neumático requiriendo inflación.

UNA luz de alerta, ubicado en el remolque pero visible a través del espejo retrovisor del conductor, se ilumina cuando el sistema ha inflado una llanta.

Dado que este es un sistema de monitoreo constante, que pone mucho desgaste en los sellos, AIRGO utiliza grafito de carbono y acero cementado para sus sellos en lugar de caucho.

Otros sistemas

• PressureGuard: El sistema PressureGuard dirige el aire desde el suministro de aire del remolque a través de los ejes, a los cubos y luego a las válvulas de los neumáticos. (Para obtener más información, consulte PressureGuard).
• TIREMAAX: El sistema TIREMAAX utiliza el suministro de aire del remolque para mantener un nivel específico de inflado de neumáticos. Cuando detecta una presión baja en los neumáticos, envía una señal al operador y luego dirige el aire del tanque de aire del remolque al neumático que necesita inflar. (Para obtener más información, consulte Henrickson TIREMAAX.)

El sistema de inflado de neumáticos Meritor (MTIS) está diseñado para usarse en remolques de tractor. Utiliza aire comprimido del remolque para inflar cualquier neumático que caiga por debajo de su presión adecuada. El aire del suministro de aire del remolque existente se dirige a una caja de control y luego a cada eje.

Las líneas de aire pasan por los ejes para llevar aire a través de un conjunto de unión giratoria en el extremo del eje para distribuir aire a cada neumático. Si hay una pérdida significativa de presión de aire, una luz indicadora informa al conductor.

El sistema general se compone de un conjunto de extremo de rueda y un módulo de control.

Montaje de extremo de rueda

Ensamblaje de extremo de rueda

El conjunto de extremo de rueda incluye un manguera flexible con válvulas de retención. los revisar válvulas solo permita que el aire fluya dentro cada llanta; esto asegura que mientras se infla un neumático, los otros neumáticos no pierden presión de aire.

Este conjunto también incorpora un estator (una parte no giratoria) dentro del husillo del eje y un tee de flujo continuo que se adjunta al tapacubos. La T de flujo continuo tiene un sello dinámico que permite la rotación y al mismo tiempo evita la pérdida de presión cuando el aire presurizado pasa del eje al cubo, lo que ocurre a través de un tubo que va desde el estator hacia la T.

En el conjunto de tapacubos, hay un respiradero para asegurarse de que no se acumule presión en el extremo de la rueda. UNA escudo deflector evita que los contaminantes como la suciedad y el agua entren en el extremo de la rueda.

Para ejes con husillos huecos, un presione el enchufe Sella el interior del eje presurizado desde el extremo de la rueda para asegurar el estator..

Sistema de control

Control S

El módulo de control del sistema tiene un la válvula de cierre para evitar que se envíe aire al sistema, así como filtrar para eliminar la humedad y los contaminantes. los llave de purga libera la presión del sistema para que se pueda realizar el mantenimiento. Como algunos de los otros sistemas que utilizan suministros de aire a bordo, este sistema tiene un válvula de protección de presión para que no extraiga aire si el suministro de aire está por debajo de 80 psi.

UNA perilla de ajuste de presión del sistema permite realizar ajustes en la presión de aire general del sistema. UNA interruptor sensor de flujo activa el luz indicadora para que el conductor sepa si se está bombeando una cantidad significativa de aire a un neumático, lo que indicaría un pinchazo potencial.

Michelin está trabajando con varias otras empresas para desarrollar un sistema activo de gestión de la presión denominado TIPM (Tire Intelligent Pressure Management), que estará disponible en algún momento de 2005. Este sistema tiene un compresor que ajusta automáticamente la presión en cada neumático mientras el vehículo está en funcionamiento para compensar las fugas y los pinchazos de fugas lentas. El conductor podrá ajustar la presión en función del modo de conducción deseado: confort, deportivo, todoterreno o sobre obstáculos..

Hay al menos otros dos sistemas en las primeras etapas de desarrollo que están orientados al mercado de consumo: el Todo sistema y la cicloide Bomba de aire sistema.

El sistema de neumáticos autoinflables EnTire utiliza una válvula que extrae aire de la atmósfera. Luego, bombea el aire hacia el neumático inflado insuficientemente mediante una acción de bomba peristáltica. El objetivo es mantener constantemente una presión específica..

El sistema de inflado de neumáticos AutoPump de Cycloid tiene una pequeña bomba montada en el cubo de la rueda que se acciona con el giro de las ruedas. Cuando el monitor del sistema detecta una caída de presión de 2 a 3 psi, bombea aire a la llanta desinflada. AutoPump tiene un sistema de advertencia que se activa cuando hay un pinchazo. 

Para obtener más información sobre neumáticos autoinflables y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente..

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Más enlaces geniales

• Neumáticos de bicicleta autoinflables Nakano
• ArvinMeritor MTIS
• Vídeos de GM Goodwrench

Fuentes

• Todo
• ¿Tienes aire? Salarios del tiempo loco Problemas de los neumáticos
• Tendencias en Japón: construir una bicicleta mejor
• Lynch Hummer: Inflación centralizada de neumáticos
• Roadranger: Sistema central de inflación de neumáticos Relaciones con inversores de Goodyear: Informe anual 2001
• Sistemas de inflado de neumáticos Meritor (MTIS) de P.S.I
• Sistemas de gestión de neumáticos Dana Spicer
• CM Automotive Systems: especificaciones CTIS
• Departamento de Transporte de EE. UU .: 49 CFR Parte 571
• CarandDriver.com: The Anti-Geneva Show
• Transporte pesado: aire aparente
• LandLine: sistemas de control e inflado de neumáticos
• Página del Hummer de Gerald: Sistema central de inflado de neumáticos
• The Groves: los camiones del ejército de EE. UU. Presentarán nueva tecnología de Dana Corp.
• Innovación Michelin en electrónica de neumáticos
• "Formación de surcos en la superficie de pavimentos delgados y caminos de grava bajo presiones de inflado de neumáticos estándar y reducidas", por Ahmed Shalaby y Alan Reggin, Canadian Journal of Civil Engineering, 29, 679-691, 2002.
• "Bajo presión (controlada)", de Carol Ludorf, Comunicaciones de transporte, Equipo de flota, agosto de 2002.
• "Air as Needed", de David Cullen, propietario de la flota, septiembre de 2003.
• Publicación integrada: sistema central de inflado de neumáticos
• Forester.net: Breathing New Life Into Your Tires