Системы контроля давления в шинах: как они будут работать и что они значат для вас

26.05.2021

Поддержание надлежащего накачивания шин - это задача, которая стара, как сами шины. Эту проблему сравнивают с сохранением нужного количества масла в картере автомобиля - не делайте этого, и двигатель выйдет из строя.

Хорошая новость в том, что воздух не нужно периодически менять - хотя некоторые люди, вероятно, даже пытались продать эту идею.

Хотя воздух не изнашивается и не загрязняется при нормальном использовании, требуется накачивание под высоким давлением, чтобы современная шина могла выполнять свою многозадачную функцию.

Нет сомнений в том, что сегодняшние шины работают намного лучше, чем их предшественники. Производители шин продолжают использовать новые материалы, процессы и компьютерные инструменты для проектирования и тестирования. Каждый значительный вектор производительности шины улучшился, и были сделаны успехи с тех времен, когда любое увеличение производительности часто происходило за счет какого-либо другого атрибута.

То же самое можно сказать и о большинстве доступных сегодня дорожных транспортных средств. Легковые автомобили, легкие грузовики и коммерческие грузовики работают надежно, обеспечивают значительный комфорт, удобство и безопасность и доступны в практически бесконечном разнообразии размеров и конфигураций. Список возможных вариантов длиннее, чем когда-либо.

Комбинация выбора и впечатляющие общие показатели безотказной работы шин, возможно, привели к тому, что многие владельцы автомобилей погрузились в потенциально опасное чувство безопасности.

Возможно, мы считаем, что для транспортных средств и шин, которые делают почти все, о чем мы просим, обслуживание не требуется.

TREAD Act-ion

Отзыв шин в прошлом году побудил Конгресс принять Закон о расширении отчетности и документации по отзыву транспортных средств - Закон TREAD. Новый закон предписывает NHTSA решать ряд вопросов, включая пересмотр стандартов FMVSS109 и 119 для транспортных средств и шин, а также стандартов производительности и маркировки для шоссейных шин, регистрации претензий по шинам и «системы раннего предупреждения», а также некоторых видов внутренних система предупреждения автомобиля для предупреждения водителей о недостаточно накачанных шинах.

Отзыв шин Ford в этом году приведет к еще большему регулированию. Но это еще одна история, которую предстоит раскрыть.

Однако требование Закона TREAD о системе контроля давления в шинах является основанием для множества спекуляций и резкого роста активности среди шинных компаний, производителей автомобилей и независимых фирм, работающих над своими собственными системами предупреждения о давлении.

У НАБДД есть сжатые сроки, чтобы опубликовать окончательное решение к началу ноября этого года (с датой вступления в силу в ноябре 2003 года для установки на новые автомобили). Постановление детализирует требования к датчикам давления в шинах, которые будут предупреждать водителей о любой «существенно недокачанной» шине.

Хотя первоначальный мандат касается всех шин для шоссе, некоторые полагают, что только шины, на которые распространяется FMVSS109, будут включены в это первое нормотворчество. Более крупные шины для коммерческих грузовиков и прицепов, подпадающие под действие стандарта FMVSS119, будут рассмотрены позже. Хотя это очень логичный подход, нельзя сказать, в каком направлении пойдет NHTSA.

Многие компании работают над устройствами в соответствии с ожидаемыми постановлениями правительства. Систем будет столько, сколько типов транспортных средств. И, без сомнения, различия и сходства будут определяться очевидным разнообразием размеров транспортных средств и сложностью шин и колес, начиная от простых четырехколесных транспортных средств и заканчивая 42-колесными тягачами с прицепами для поездов Мичиган.

Три отдельных вопроса

Tire Review недавно проанализировал усилия компаний, разрабатывающих системы контроля давления, и попытался классифицировать подходы на основе предполагаемого применения и технологии.

Существует по крайней мере три существенно различных прикладных ситуации, а именно: потребительские автомобили или автомобили для личного пользования, коммерческие грузовики и тяжелые автомобили OTR.

Потребительские шины были основным направлением действия закона TREAD Act. Некоторые считают, что этот рынок лучше всего решить с помощью простого дисплея на приборной панели, например, красного светового сигнала, предупреждающего водителя о проблеме с шиной, - аналогично сигнальной лампе, предупреждающей о масле.

Это «пассивная» система, информирующая водителя о необходимости остановиться и принять меры для корректировки уровня накачки шин. Найти способ повторно накачать проблемную шину, проявить осторожность при движении, чтобы добраться до этого источника, или найти способ заменить спущенную шину - все это решения, которые такая пассивная система оставит на усмотрение водителя.

Предположительно, производитель транспортных средств, работая совместно с инженерами по шинам и руководствуясь установленными отраслевыми руководящими принципами, будет нести ответственность за установку порога низкого давления, который вызывает предупреждение водителя.

Однако такие переменные, как горячее и холодное давление, изменения условий окружающей среды и отклонения датчика могут привести к тому, что эти «сложенные» допуски станут достаточно большими, чтобы целевые значения наддува были увеличены.

Эти пассивные системы, однако, не будут учитывать чрезмерную инфляцию, баланс инфляции, перегрузку транспортного средства и другие переменные, которые влияют на срок службы шин или управляемость / устойчивость транспортного средства.

Некоторые компании тесно сотрудничают с автопроизводителями для разработки «активных» систем, которые будут поддерживать правильное давление в шинах для определенных комбинаций автомобиля и шин. Эти активные системы различаются по сложности, сложности и стоимости.

Некоторые системы высшего качества включают в себя шины с пробегом, бортовой воздух для подпитки и «умное» программное обеспечение, которое сравнивает четыре угла, чтобы различать шины, которые работают на минимально низком уровне, имеют медленную утечку, плохо обслуживаются, или у него более срочный прокол или повреждение.

Создание альянсов

Видя, что Закон TREAD четко написан на стене, многие производители шин уже заключили соглашения о сотрудничестве или создании совместных предприятий с фирмами, занимающимися высокотехнологичной электроникой, и / или компаниями, разрабатывающими системы контроля давления в шинах.

Goodyear объединилась с Cycloid Co. и Phase IV Engineering в отдельных усилиях по разработке системы оригинального оборудования, а также провела тестовые продажи системы, созданной Johnson Controls, в районе Детройта.

Continental AG и Siemens совместно разработали систему контроля характеристик шин в рамках продолжающейся программы Continental по «интеллектуальной системе шин».

Канадская компания SmarTire Systems получила эксклюзивные права от TRW на производство и продажу системы мониторинга как на рынке оригинальных автомобилей, так и на рынке запасных транспортных средств. Буквально в прошлом месяце Groupe Michelin лицензировала технологию акустических волн у компании Transense Technologies plc для разрабатываемого ею устройства предупреждения о неописуемом давлении. SmarTire также имеет лицензию на использование технологии Transense.

В Европе Nokian Tyres объединяет высокотехнологичную систему мониторинга в колесах с обычным сотовым телефоном. Хотя финская компания отложила развертывание своей системы безопасности RoadSnoop, разработанной совместно с Flextronics International, система будет предупреждать водителей напрямую через их телефоны Nokian.

И, конечно же, Yokohama, Toyo, Cooper и другие работают над разработкой собственных системных концепций.

Роль автопроизводителей

Общей чертой тех, кто работает над системами мониторинга потребительских транспортных средств, является то, что все они подчеркивают жизненно важную роль производителя транспортных средств. Автомобильные инженеры знакомы с уникальной взаимосвязью между характеристиками шин и давлением в шинах, а также управляемостью / стабильностью их индивидуальных шасси / платформ.

Большинство продвигаемых концепций датчиков давления включают электронику и радиочастотную связь, что делает совместимость электронных сигналов приоритетной задачей и требует совместных усилий по разработке. Другими словами, стандартизация системы может быть жизненно важной.

Другие компании, такие как SmarTire, разработали системы, в которых используются сложные датчики, установленные на каждом колесе, для сбора данных о давлении и температуре в камере шин, которые затем передаются на приемник / дисплей, установленный в автомобиле. Хотя эта модульная система предназначена для универсальной установки, в том числе для вторичного рынка, ее планируется использовать в качестве оригинального оборудования на новых высококачественных оригинальных автомобилях.

Коммерческие приложения

Вторая группа разрабатываемых систем относится к рынку коммерческих автомобилей, в том числе грузовиков с прямой посадкой и автопоездов с прицепом. Большинство этих автомобилей принадлежат компании и управляются наемными водителями.

Поскольку шины для средних и тяжелых грузовиков являются второй по величине статьей расходов в большинстве автопарков (первое место занимает топливо), операторы автопарков четко осознают необходимость тщательного технического обслуживания шин. Каркасы шин рассматриваются как чистые активы, а недостаточная инфляция, которая разрушает каркас для будущего восстановления протектора, является финансовым негативным моментом.

У большинства грузовых автомобилей есть собственные средства обслуживания для текущего обслуживания, включая шины, или контракты с внешними сторонами, специализирующимися на обслуживании автомобилей и / или шин. По опыту большинство этих операторов твердо придерживаются мнения о том, какие уровни накачивания шин являются оптимальными для их грузовиков и условий эксплуатации, и имеют системы для обслуживания своих шин.

Хотя автопарки обычно не хотят, чтобы водители устанавливали или регулировали накачку шин, ожидается, что водители будут периодически проверять и сообщать о шинах на предмет порезов, выпуклостей, других повреждений и необычных условий износа, вызывающих озабоченность.

Кроме того, в типичном большом автопарке может быть намного больше прицепов, чем силовых агрегатов, и прицепы часто припаркованы на погрузочных площадках или складских площадках клиентов, что затрудняет техническое обслуживание и снижает надежность. Это также усугубляет дилемму обслуживания.

Несколько компаний установили на этих прицепах автоматические системы наддува, в которых используется сухой воздух высокого давления, хранящийся в тормозном резервуаре прицепа. Эти системы поддерживают все шины прицепа на заданном уровне. Воздух направляется в блок управления, который регулирует давление, затем в каждую осевую камеру прицепа к узлу поворотного соединения на конце шпинделя и, наконец, в каждую шину по мере необходимости. Эти системы не истощают подачу воздуха в тормозную систему и имеют обратные клапаны для предотвращения потери воздуха из других шин в случае выхода из строя одной шины.

Тысячи таких систем в настоящее время успешно работают в Северной Америке. Такие пользователи, как Union Pacific, сообщают о значительном сокращении расходов на шины. Использование этих систем в интермодальных парках и парках контейнерных шасси может ускорить переход этой последней группы пользователей диагональных шин для грузовых автомобилей на радиальные.

В настоящее время ArvinMeritor предлагает свою систему накачки шин PSI, разработанную компанией Pressure Systems International, через большинство производителей оригинальных прицепов. Компания Innovative Transportation Products (ITP) имеет аналогичную систему под названием PressureGuard. Розничная цена на эти системы добавляет к цене нового прицепа примерно 600–750 долларов.

Важно отличать эти «активные» системы от «пассивных» систем выравнивания давления, которые предназначены для улучшения износа, долговечности и экономии топлива в шинах, обеспечивая выравнивание давления в шинах в наборах сдвоенных шин.

Однако этот инновационный подход становится более сложным при применении к управляемым и ведущим мостам, поскольку они обычно не имеют полых шпинделей для направления воздуха. А уплотнения, смазка и другие вопросы проектирования более сложны.

Возможно, потребность в мониторинге инфляции на силовых агрегатах намного меньше по сравнению с прицепами из-за более высокой частоты и глубины текущего обслуживания. Однако некоторые производители заявляют, что планируют запустить в производство системы для ведущих мостов в ближайшие 12-24 месяца.

Другие производители в настоящее время также предлагают системы для рынка грузовых автомобилей. Например, Dana предлагает систему, основанную на своем опыте работы с военными и лесозаготовительными машинами. Эти системы относительно сложные и используют воздух из независимого источника.

Системы тяжелого веса

Третья группа устройств предназначена для землеройных машин, погрузчиков, скреперов и другой тяжелой техники. Эти системы более сложные, более дорогие и предназначены для работы в самых разных неблагоприятных условиях эксплуатации. Их лучше охарактеризовать как «системы управления программами шин», а не как устройства контроля накачки.

Мониторинг температуры желателен, поскольку характеристики шин рассматриваются в тонно-милях в час и ограничиваются сочетанием нагрузки и скорости, на которые они рассчитаны. Температурная история также важна, поскольку она может быть связана с долговечностью каркаса и предполагаемым сроком службы шины.

Производители шин OTR согласны с тем, что мониторинг давления должен сочетаться с мониторингом температуры, и система должна записывать историю работы, по крайней мере, с точки зрения пиковых температур или истории времени / температуры и, возможно, кумулятивных оборотов.

Сбор и передача этой информации осуществляется с помощью электронного чипа, размещенного внутри шины, и сопутствующего приемника / считывающего устройства - либо в кабине, либо на рабочем месте. Эти системы помечаются как «активные», если микросхема питается от батареи, и «пассивные», если собранные данные «передаются» с использованием технологии радиочастотного передатчика, поступающей из приемника.

Некоторые производители шин работают с поставщиками комплектующих над усовершенствованием этих систем. Поскольку многие из этих шин сдаются в аренду или продаются в зависимости от достигнутых характеристик, у производителей шин есть стимул для обеспечения оптимального технического обслуживания с учетом условий эксплуатации и защиты от злоупотреблений со стороны клиентов.

А как насчет дилеров?

Почти все компании, с которыми мы связались, заявили, что следующие шесть месяцев будут критическими для определения окончательной архитектуры этого сложного вопроса. Нет никаких сомнений в том, что надлежащая спецификация накачки шин и предупреждения водителя для потребительских транспортных средств - это проблемы с передними конфорками.

Один вопрос, на который требуется ответ: будет ли единый стандарт для систем мониторинга инфляции? Если систем столько, сколько игроков, дилеры шин столкнутся с множеством проблем с обучением. Для решения этого важного аспекта потребуется NHTSA или соглашение между многочисленными сторонами.

Неясен ряд других важных вопросов для шинных дилеров, особенно розничных торговцев. Изменит ли эти системы способ демонтажа и монтажа шин? Как они будут взаимодействовать с другими системами автомобиля? Есть ли способы использовать эти системы для улучшения отношений с клиентами? Есть ли у дилеров возможность продавать / устанавливать послепродажные системы на автомобили до 2003 года выпуска? Повлияет ли рост внимания потребителей к шинам (благодаря этим системам) на бизнес? Ограничат ли системы оригинального оборудования выбор потребителем сменных шин - по марке, размеру или грузоподъемности?

В ближайшие месяцы в отрасли будет много дискуссий. Эти текущие обсуждения будут влиять на степень стандартизации или разнообразия предложений. На данный момент все, что мы можем сделать, это смотреть и ждать.