充氣輪胎

pneumatic tyre

18型充氣輪胎很早以前，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年隨着汽車的出現，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簾布，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。隨着對輪胎質量要求的提高，簾布質量也得到改進，棉簾布由人造絲代替，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，而且鋼絲簾線隨着子午線輪胎的發展，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簾布之後。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；摻用炭黑後，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。

隨着汽車工業的發展，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。

1.氣密性好。無內胎輪胎有一層氣密層，是用特種的丁基橡膠混合物製成。胎圈外側上附加一層厚約2－3mm專門用來封氣的橡膠密封層，當輪胎在充氣壓力作用下，胎與輪輞緊緊壓合，保持密封。

2.工作温度低。由於不存在內外胎之間的磨擦，並且可通過輪輞直接散熱，使胎温低，耐磨性強，使用壽命長。

3.結構簡單，省去了內胎和胎帶，有利於車輛輕量化。

4.具有一定的安全性和便利性。無內胎輪胎只有在爆胎時會失效。當被異物刺穿，氣壓不會迅速消失，至少能行駛幾十公里，可避免途中修理。

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，在加裝內胎後，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温度升高，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説是極其危險的。

4.拆裝時不用專用工具而用手工操作，容易造成輪輞邊緣凹陷不平或胎圈脱膠，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。

1.提高認識。無內胎輪胎在中國尚在使用初期，對它的優點還沒有足夠的認識，還在用傳統觀念對待它，這不僅縮短了它的使用壽命，而且阻礙了其優越性能的充分發揮。

2.嚴格充氣標準。嚴格按標準充氣是延長其使用壽命的關鍵。輪胎氣壓高於標準，會使輪胎柔軟性喪失，緩衝性能破壞，車輛行駛中跳動加劇，制動性能變差；輪胎氣壓低於標準是極其有害的（輪胎氣壓不足現象比較普遍，這是促使輪胎早期損壞的主要原因）。因為在相同氣壓下，無內胎輪胎的徑向變形量是普通輪胎的三倍以上，這樣大的變形量會使胎圈損壞和緩衝層邊緣脱層，嚴重時會使輪胎迅速報廢。

3.及時查氣補氣。輪胎充氣後，並不是絕對密封的，即使在胎和氣門芯完好的情況下，也會自行漏氣，因此，必須做到勤查勤補。常用車在出車前，停車時和收車後均應檢查氣壓。在出車前和停車時，用感官檢查即可，收車後的檢查應在輪胎降至常温後，用氣壓表來測量。輪胎氣壓表應定期檢驗校正，以免誤差過大，為減少自行漏氣，必須配齊氣門帽，保護好氣門嘴。

4.正確駕駛，駕駛對無內胎輪胎的壽命具有決定性影響。急轉彎、轉彎時車速過高、經常用緊急制動、擇路不佳、碰擊道路路户等，這些都是構成輪胎損壞的因素，不可忽視。保持車輛中速行駛能夠降低輪胎温度延長使用壽命，據資料介紹，車速由中速到高速時，輪胎行駛里程將降低15%。

5.用專用工具拆裝輪胎。輪胎需要修補時，最好到有專用工具的廠家去修補。多花點費用也是值得的，因為損壞一個輪胎少則上百元，多則上千元。同時要注意，在拆下輪胎前應做好標記，以便組裝時能保持原來的滾動方向和動平。

6.正確選配安裝。在同一汽車上使用類型、花紋和新舊程度一樣的輪胎，使其合理承擔負公差而達到均勻磨損。任意混裝，在使用中不僅加速輪胎損環，二還會增加傳動機件的磨損和燃油消耗。

7.定期進行輪胎換位。汽車行駛一定里程後，不同部位的輪胎在疲勞和磨損程度上就會出現差異。因此必須進行輪胎換位。一般為2－3萬公里進行一次。對於經常在拱形較大路面行駛的車輛，建議用交叉換位法；對經常在較平坦道路上行駛的車輛，建議用循環換位法。

8.保持底盤技術狀態好。前輪定位失準、輪輞變形、制動發咬等都將加速輪胎磨損。

1.檢查輪胎氣壓應在常温下。

2.異物刺穿輪胎後不急於拔出。

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.胎温升高後禁止潑水。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.胎温升高後禁止放氣。無內胎輪胎經常情況下胎温是比較低的，但在汽車行駛輪胎氣壓增高（胎温上升的結果），因此，降温才能減少對輪胎的損害。如果這時放雖然氣壓暫時下降，但胎温並未降低，繼續駕駛會因氣壓降低變形量增大，將使胎温在基礎上繼續升高。

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%存在着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）、滲透作用和温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。

市場上有多種輪胎壓力技術，還有一些技術也即將面市。根據美國輪胎壓力安全法案的規定，在不久的將來，所有車輛都必須配備輪胎壓力監控系統。這樣，駕駛員便可及時得知輪胎壓力的情況。

此類壓力監控系統已經問世數十年之久，在某些車型中已成為標準配置。它們只是單純地監控汽車上每個輪胎的氣壓，並在輪胎氣壓低於某個預先設定的最佳壓力值時向駕駛員發出通知。

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，它們使用中央傳感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，而不致損壞輪轂或後軸密封件。

CTIS：內部結構早在1984年，通用公司（GM）就在CUCV開拓者和皮卡車型上使用了CTIS。CUCV是商用多用途載貨汽車（Commercial Utility Cargo Vehicle）的縮寫，美軍從20世紀80世紀中期就一直使用這種卡車。它們實際上是在標準大小的雪佛蘭Blazers和皮卡車型的基礎上配備了一些特殊的軍用設備。

CTIS的設計理念是：通過控制每個輪胎中的氣壓來改善汽車在不同路面上的行駛性能。例如，降低輪胎中的氣壓可增大輪胎與地面的接觸面積，從而使汽車能更輕鬆地在較軟的地面行駛。這樣還可以降低對路面造成的損害。對施工地點和農田而言，此做法具有重要意義。由於駕駛員可以直接控制每個輪胎的空氣壓力，車輛的可操控性就大大提高了。

CTIS的另一項功能是在輪胎出現緩慢漏氣或被戳破時維持其內部的氣壓。在出現此類情況時，系統將根據駕駛員事先設置的特定氣壓，自動控制充氣過程。

CTIS的製造商主要有兩家：美國的德納公司（Dana Corporation）和法國的Syegon（地面工業武器集團公司（GIAT）的一個部門）。德納公司推出的CTIS有兩種型號：軍用CTIS（由PSI開發）和用於商業重型機械的輪胎壓力控制系統（TPCS）。

車輪氣門嘴在車輪的頂端。如果是雙輪並裝，氣門嘴一般只與外車輪連接，以使兩輪胎間的氣壓平衡。車輪氣門嘴的一個作用是在輪胎未被使用時，將其與整個系統隔離，以減輕密封件承受的壓力，從而延長其使用壽命。通過車輪氣門嘴還可以按照需要對輪胎進行充氣和放氣。

位於乘客座位後的電子控制單元（ECU）是該系統的核心。它能處理駕駛員的指令，監控系統內的所有信號，並控制系統每隔10分鐘對輪胎壓力進行一次檢查，以確保將壓力維持在預先設定的水平。ECU將指令傳送到氣動控制單元，後者直接控制車輪氣門嘴和通風系統。氣動控制單元還含有一個傳感器，用於將輪胎壓力的讀數傳輸給ECU。

駕駛員可以通過操作員控制面板選擇與當前路況匹配的輪胎壓力模式。這個面板安裝在儀表板上，可顯示當前的輪胎壓力、選擇的模式和系統狀態。當駕駛員選擇某個輪胎設置時，信號將由控制面板傳輸到電子控制單元，然後到達氣動控制單元，最後到達車輪氣門嘴。

當車輛加速行駛時（例如在高速公路上時），為防止輪胎損壞，輪胎的壓力將升高。CTIS中含有一個速度傳感器，它可以將車速信息傳送給電子控制單元。如果車輛繼續加速行駛一段時間，系統會自動對輪胎充氣，以使氣壓與速度相適應。

這類系統使用為制動系統提供空氣的同一壓縮機作為氣源。壓力開關可以確保制動系統優先使用空氣，它能防止貯氣罐在剎車制動充足氣之前就向CTIS供應空氣。

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傳感器和一個控制進入輪胎的氣流的螺線管。

與CTIS類似，此係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，它還可以通過掛車上的報警燈（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。完成初始壓力檢查後，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。如果一段時間後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。

掛車尾部有報警燈，可通過駕駛員的後視鏡看到。當系統對某個輪胎充氣後，報警燈將亮起。

由於此係統是持續監控系統，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。

MTIS適於在牽引掛車上使用。它使用掛車上的壓縮氣體對低於相應氣壓水平的輪胎進行充氣。氣體從現有掛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。

輪端總成系統控制模塊帶有截止閥和濾清器，前者可防止氣體進入該系統，後者則可阻止水分和污物。泄氣閥可釋放系統壓力，以便進行維護工作。與使用自帶氣體供給裝置的其他系統類似，此係統帶有壓力保護閥，可確保在氣體供給壓力低於550千帕時不吸入氣體。

通過系統壓力調整節輪，可對整個系統的氣壓進行調整。當大量氣體充入輪胎（説明輪胎可能已經穿孔）時，氣流感應開關將激活指示燈，以通知駕駛員。

PressureGuard：PressureGuard系統將氣體從掛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系統使用掛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，並將氣體從掛車氣罐送到需要充氣的輪胎。