Comment fonctionnent les pneus auto-gonflants

James Bond les a, les Hummers les ont, la plupart des camionneurs en ont et l'armée les a depuis des années. Les pneus auto-gonflables permettent à un véhicule de s'adapter au terrain actuel pour des performances et une sécurité idéales dans ces conditions.

Actuellement, de nombreux véhicules grand public sont équipés de systèmes de surveillance de la pression, mais le conducteur n'a aucun moyen de faire quoi que ce soit sans une source d'air externe. Il existe de nombreux systèmes de pneus auto-gonflables sur le marché, mais la plupart d'entre eux ne sont disponibles que pour des applications commerciales et militaires. L'exception, bien sûr, est le système CTIS sur le Hummer.

Dans cet article, nous allons en apprendre davantage sur certains des systèmes de gonflage des pneus et voir quand il pourrait y en avoir un sur le marché pour nous, les gens ordinaires qui conduisent des voitures ordinaires..

Selon AAA, environ 80% des voitures sur la route roulent avec un ou plusieurs pneus sous-gonflés. Les pneus perdent de l'air lors de la conduite normale (surtout après avoir percuté des nids-de-poule ou des bordures de trottoir), la perméation et les changements saisonniers de température. Ils peuvent perdre un ou deux psi (livres par pouce carré) chaque mois en hiver et même plus en été. Et, vous ne pouvez pas dire s'ils sont correctement gonflés simplement en les regardant. Vous devez utiliser un manomètre pour pneus. Non seulement le sous-gonflage est mauvais pour vos pneus, mais il est également mauvais pour votre consommation d'essence, affecte le comportement de votre voiture et est généralement dangereux..

Lorsque les pneus sont sous-gonflés, la bande de roulement s'use plus rapidement. Selon Goodyear, cela équivaut à 15% de kilomètres en moins que vous pouvez parcourir pour chaque 20% de sous-gonflage. Les pneus sous-gonflés surchauffent également plus rapidement que les pneus correctement gonflés, ce qui endommage davantage les pneus. Les zones décolorées ci-dessous indiquent les zones d'usure excessive de la bande de roulement.

Parce que les pneus sont flexibles, ils s'aplatissent en bas lorsqu'ils roulent. Cette plaque de contact reprend sa forme d'origine une fois qu'elle n'est plus en contact avec le sol. Ce rebond crée une vague de mouvement avec un peu de friction. Lorsqu'il y a moins d'air dans le pneu, cette vague est plus grande et la friction créée est plus grande - et la friction crée de la chaleur. Si suffisamment de chaleur est générée, le caoutchouc qui maintient les cordons du pneu ensemble commence à fondre et le pneu tombe en panne. Découvrez comment fonctionnent les pneus pour en savoir plus.

En raison de la résistance supplémentaire d'un pneu sous-gonflé lorsqu'il roule, le moteur de votre voiture doit travailler plus fort. Les statistiques AAA montrent que les pneus sous-gonflés d'à peine 2 psi réduisent la consommation de carburant de 10 pour cent. Plus d'un an de conduite, qui peut s'élever à plusieurs centaines de dollars d'achats d'essence supplémentaires.

Les systèmes de gonflage des pneus ont trois objectifs généraux:

• Détecter lorsque la pression d'air dans un pneu particulier a chuté - Cela signifie qu'ils doivent constamment (ou par intermittence) surveiller la pression d'air dans chaque pneu.
• Notifier le conducteur du problème
• Gonfler ce pneu au bon niveau - Cela signifie qu'il doit y avoir une alimentation en air ainsi qu'un clapet anti-retour qui ne s'ouvre que lorsque cela est nécessaire.

Bien que la conception des systèmes de gonflage des pneus disponibles varie, ils partagent certains éléments communs.

• Ils utilisent tous un type de soupape pour isoler les pneus individuels pour empêcher la circulation de l'air de tous les pneus lorsque l'un est vérifié ou gonflé.
• Ils ont une méthode pour détecter la pression des pneus. Ceci est résolu dans la plupart des cas avec capteurs centraux qui relaient les informations à une unité de commande électronique puis au conducteur.

• Ils ont un source d'air, qui est généralement une source embarquée existante telle que les systèmes de freinage ou pneumatiques. Cependant, lorsqu'ils utilisent un système existant, ils doivent s'assurer qu'ils ne mettent pas en péril sa fonction d'origine. Pour cette raison, il y a des contrôles de sécurité pour s'assurer qu'il y a suffisamment de pression d'air pour l'utilisation principale de la source avant de tirer de l'air pour le gonflage des pneus.
• Il doit y avoir un moyen de faire passer l'air de la source d'air aux pneus, qui passe généralement par l'essieu. Les systèmes utilisent soit un essieu à moyeu scellé avec un tuyau allant du moyeu à la valve du pneu, soit ils font passer des tubes à travers l'essieu avec l'essieu agissant comme un conduit.
• Il doit y avoir un évent de décompression pour évacuer l'air du pneu sans risquer d'endommager le moyeu ou les joints de l'essieu arrière.

Voyons maintenant comment chacun des principaux systèmes de pneus auto-gonflables du marché utilise ces éléments pour faire fonctionner le système, en commençant par le système central de gonflage des pneus (CTIS)..

Il existe actuellement de nombreuses technologies de pression des pneus sur le marché et certaines seront bientôt sur le marché. En raison de la loi TREAD Act, tous les véhicules devront bientôt être équipés d'un système de surveillance de la pression des pneus afin que tous les conducteurs sachent quand les pneus de leur voiture perdent de la pression d'air..

Ces types de systèmes de surveillance de la pression existent depuis des décennies et sont déjà standard dans certains modèles de voitures. Ils surveillent simplement la pression d'air dans chacun des pneus de la voiture et informent le conducteur si un pneu tombe en dessous d'un point de pression optimal préétabli..

Nos pneus ne supportent pas le poids de nos voitures et de nos camions - c'est l'air à l'intérieur des pneus. Les pneus pour roulage à plat utilisent un matériau de flanc solide qui soutient la voiture même s'il n'y a pas d'air dans un ou plusieurs des pneus. Cela permet d'arriver là où vous allez même si un pneu est crevé et dégonflé. Les pneus pour roulage à plat sont construits en utilisant des couches alternées de cordons et de caoutchouc résistant à la chaleur et généralement des coins en forme de croissant de matériau de support de poids, renforçant les flancs pour les empêcher de se replier lorsqu'il n'y a pas de pression d'air.

Les pneus auto-gonflants, quant à eux, sont conçus pour maintenir constamment la pression des pneus au bon niveau. Les systèmes autogonflants sont plus conçus pour les fuites lentes et pour optimiser les performances et la sécurité que pour maintenir un véhicule en mouvement sur un pneu qui ne retiendra plus l'air.

L'idée derrière le CTIS est de fournir un contrôle de la pression d'air dans chaque pneu afin d'améliorer les performances sur différentes surfaces. Par exemple, l'abaissement de la pression d'air dans un pneu crée une plus grande zone de contact entre le pneu et le sol et rend la conduite sur un sol plus mou beaucoup plus facile. Il endommage également moins la surface. Ceci est important sur les chantiers et dans les champs agricoles. En donnant au conducteur un contrôle direct sur la pression d'air dans chaque pneu, la maniabilité est grandement améliorée.

Une autre fonction du CTIS est de maintenir la pression dans les pneus en cas de fuite lente ou de crevaison. Dans ce cas, le système contrôle automatiquement le gonflage en fonction de la pression sélectionnée que le conducteur a réglée.

Il existe deux principaux fabricants du CTIS: la société américaine Dana Corporation et la société française Syegon (une division de GIAT). Dana Corporation a deux versions, le CTIS à usage militaire (développé par PSI) et le système de contrôle de la pression des pneus (TPCS) pour une utilisation commerciale et lourde des machines.

CTIS: à l'intérieur

Voici un aperçu du système global:

UNE valve de roue est situé à chaque extrémité de roue. Pour les roues jumelées, les valves sont généralement connectées uniquement à la roue extérieure afin que la pression entre les deux pneus puisse être équilibrée. Une partie du travail de la valve de roue consiste à isoler le pneu du système lorsqu'il n'est pas utilisé afin de laisser la pression du joint et de prolonger sa durée de vie. La valve de roue permet également le gonflage et le dégonflage des pneus à la demande.

Une unité de contrôle électronique (ECU) monté derrière le siège du passager est le cerveau du système. Il traite les commandes du conducteur, surveille tous les signaux dans tout le système et dit au système de vérifier la pression des pneus toutes les 10 minutes pour s'assurer que la pression sélectionnée est maintenue. L'ECU envoie des commandes au unité de commande pneumatique, qui contrôle directement les valves de roue et le système pneumatique. L'unité de commande pneumatique contient également un capteur qui transmet les lectures de pression des pneus à l'ECU.

Une panneau de commande de l'opérateur permet au conducteur de sélectionner les modes de pression des pneus en fonction des conditions actuelles. Ce panneau monté sur le tableau de bord affiche la pression actuelle des pneus, les modes sélectionnés et l'état du système. Lorsque le conducteur sélectionne un réglage de la pression des pneus, les signaux du panneau de commande se déplacent vers l'unité de commande électronique vers l'unité de commande pneumatique vers les valves de roue.

Lorsque les véhicules se déplacent plus rapidement (comme sur une autoroute), la pression des pneus doit être plus élevée pour éviter d'endommager les pneus. Le CTIS comprend un capteur de vitesse qui envoie des informations sur la vitesse du véhicule à l'unité de commande électronique. Si le véhicule continue de se déplacer à une vitesse plus élevée pendant une période de temps définie, le système gonfle automatiquement les pneus à une pression appropriée pour cette vitesse..

Ce type de système utilise l'air du même compresseur qui fournit de l'air aux freins. UNE pressostat s'assure que le système de freinage est prioritaire, empêchant le CTIS de prendre l'air du réservoir d'alimentation jusqu'à ce que le système de freinage soit complètement chargé.

Regarder de plus près

Voici ce qui se passe sur la route: L'unité de commande électronique indique à l'unité de commande pneumatique de vérifier la pression actuelle et de gonfler ou dégonfler le pneu à la pression sélectionnée par le conducteur. Si le système détermine que le gonflage est nécessaire, il vérifie d'abord que les réserves de pression de freinage sont là où elles devraient être; s'ils le sont, il applique une légère pression sur la valve de roue pour permettre le gonflage. Si les pneus sont trop gonflés, le système applique une légère dépression à la valve de roue. Lorsque l'unité de commande pneumatique lit que la pression appropriée est atteinte, la vanne se ferme.

Dans cette illustration, vous pouvez voir le chemin parcouru par l'air pour se gonfler ou se dégonfler une fois qu'il atteint la roue. Le tube va du compresseur d'air du véhicule à travers le moyeu de roue, puis à la valve du pneu. Le «raccord à déconnexion rapide» permet de séparer le pneu du système CTIS pour le démontage ou l'entretien. (Ce diagramme montre également la fonction de roulage à plat du Hummer, qui permet au pneu de continuer à soutenir le véhicule même s'il ne retient pas d'air.)

Dès 1984, GM proposait le CTIS sur les Blazers et les micros CUCV. CUCV signifie Commercial Utility Cargo Vehicle, et ces camions sont utilisés par l'armée américaine depuis le milieu des années 1980. Il s'agit essentiellement de Blazers et de camionnettes Chevrolet pleine grandeur dotés d'un équipement spécial pour les applications militaires..

Le système de maintenance des pneus (TMS) de Dana Corporation est un système «intelligent» pour semi-remorques qui surveille la pression des pneus et gonfle les pneus si nécessaire pour maintenir la pression au bon niveau. Il utilise l'air du réservoir d'alimentation des freins de la remorque pour gonfler les pneus.

Le système comprend trois composants principaux:

• le ensemble de tuyau de pneu fournit la voie aérienne pour gonfler le pneu et a clapets anti-retour de sorte que les conduites d'air et les joints ne doivent pas être pressurisés lorsque le système ne vérifie pas ou ne gonfle pas les pneus. Cela réduit l'usure des joints.
• le joint tournant est composé de joints et de roulements à air et à huile et relie le tuyau d'air de l'essieu non rotatif à l'enjoliveur rotatif. Ses joints à air empêchent les fuites et le joint à huile empêche la contamination. Le moyeu rotatif a également un évent pour relâcher la pression d'air dans l'enjoliveur.
• le collecteur abrite la soupape de protection contre la pression, qui garantit que le système ne tire pas d'air si l'alimentation en air des freins est inférieure à 80 psi. Il abrite également un filtre d'entrée pour garder l'air propre, un capteur de pression pour mesurer la pression des pneus et les solénoïdes qui contrôlent le flux d'air vers les pneus.

Comme le CTIS, ce système dispose également d'un unité de contrôle électronique qui exécute tout le système. Il effectue des contrôles pour s'assurer que le système est opérationnel, avertit le conducteur via un témoin lumineux sur la remorque (visible à travers le rétroviseur) si la pression d'un pneu chute de plus de 10% en dessous de sa pression normale et effectue des diagnostics du système.

Le système effectue une vérification initiale de la pression et ajoute de l'air à tout pneu qui en a besoin. Les clapets anti-retour dans chaque tuyau de pneu garantissent que les autres pneus ne perdent pas de pression pendant le gonflage d'un pneu. Après un contrôle de pression initial, le système dépressurise pour relâcher la pression des joints. Toutes les 10 minutes, le système met sous pression les conduites et revérifie la pression des pneus.

Le système mesure la pression des pneus à l'aide d'une série d'impulsions d'air dans les conduites d'air. Si la pression cible dans la conduite n'est pas atteinte après un certain temps, le système commence à gonfler le (s) pneu (s) jusqu'à ce que la pression correcte soit atteinte.

Système AIRGO

Le système AIRGO est un système de surveillance constante qui utilise une série de clapets anti-retour pour détecter une perte de pression atmosphérique.

Contrairement à certains des autres systèmes, AIRGO n'utilise pas l'air du système de freinage du véhicule. Lorsqu'une infiltration d'air s'est produite à l'un des différents points du système (1), le système aspire l'air (2) du véhicule. système pneumatique (non représenté) et l'envoie via les essieux du véhicule (3) - à travers les essieux eux-mêmes s'ils sont pressurisés ou via des tubes s'ils ne le sont pas - à travers l'ensemble enjoliveur (4) et dans le pneu nécessitant un gonflage.

UNE lumière d'alarme, situé sur la remorque mais visible à travers le rétroviseur du conducteur, s'allume lorsque le système a gonflé un pneu.

Puisque c'est un système de surveillance constante, qui met beaucoup d'usure sur les joints, AIRGO utilise du carbone-graphite et de l'acier cémenté pour ses joints plutôt que du caoutchouc.

• PressureGuard: Le système PressureGuard achemine l'air de l'alimentation en air de la remorque à travers les essieux, vers les moyeux, puis vers les valves des pneus. (Pour plus d'informations, consultez PressureGuard.)
• TIREMAAX: Le système TIREMAAX utilise l'alimentation en air de la remorque pour maintenir un niveau spécifique de gonflage des pneus. Lorsqu'il détecte une faible pression des pneus, il signale à l'opérateur puis dirige l'air du réservoir d'air de la remorque vers le pneu à gonfler. (Pour plus d'informations, consultez Henrickson TIREMAAX.)

Le système de gonflage des pneus Meritor (MTIS) est conçu pour être utilisé sur les remorques de tracteur. Il utilise l'air comprimé de la remorque pour gonfler tout pneu qui tombe en dessous de sa pression appropriée. L'air provenant de l'alimentation en air de la remorque existante est acheminé vers un boîtier de commande puis dans chaque essieu.

Les conduites d'air traversent les essieux pour transporter l'air à travers un assemblage rotatif à l'extrémité de la broche afin de distribuer l'air à chaque pneu. En cas de perte de pression d'air importante, un voyant lumineux informe le conducteur.

L'ensemble du système est composé d'un ensemble d'extrémité de roue et d'un module de commande.

Assemblage d'extrémité de roue

L'ensemble d'extrémité de roue comprend un Tuyau flexible avec clapets anti-retour. le clapets anti-retour laissez seulement l'air circuler dans chaque pneu; cela garantit que pendant qu'un pneu est gonflé, les autres pneus ne perdent pas de pression d'air.

Cet assemblage intègre également un stator (une pièce non rotative) à l'intérieur de la broche d'essieu et un té à circulation attaché à l'enjoliveur. Le té à circulation a un joint dynamique pour permettre la rotation tout en empêchant la perte de pression lorsque l'air sous pression passe de l'essieu au moyeu, ce qui se produit à travers un tube qui va du stator au té.

Dans l'ensemble enjoliveur, il y a un évent pour s'assurer que la pression ne s'accumule pas en bout de roue. UNE bouclier déflecteur empêche les contaminants tels que la saleté et l'eau de pénétrer dans l'extrémité de la roue.

Pour les essieux à broches creuses, un fiche presse scelle l'intérieur de l'essieu pressurisé de l'extrémité de la roue afin de sécuriser le stator.

Contrôles

Le module de contrôle du système dispose d'un vanne d'arrêt pour empêcher l'air d'être envoyé vers le système, ainsi qu'un filtre pour éliminer l'humidité et les contaminants. le petcock libère la pression du système pour que la maintenance puisse être effectuée. Comme certains des autres systèmes qui utilisent des approvisionnements en air à bord, ce système a un soupape de protection de pression de sorte qu'il ne tire pas d'air si l'alimentation en air est inférieure à 80 psi.

UNE bouton de réglage de la pression du système permet d'ajuster la pression d'air globale du système. UNE interrupteur de détection de débit active le voyant pour informer le conducteur si une quantité importante d'air est pompée dans un pneu, ce qui indiquerait une crevaison potentielle.

Michelin travaille avec plusieurs autres entreprises pour développer un système de gestion active de la pression appelé TIPM (Tire Intelligent Pressure Management), qui devrait être disponible en 2005. Ce système dispose d'un compresseur qui ajuste automatiquement la pression dans chaque pneu pendant que le véhicule est en marche pour compenser les fuites et les crevaisons à fuite lente. Le conducteur pourra régler la pression en fonction du mode de conduite souhaité: confort, sportif, tout-terrain ou sur-obstacle.

Il existe au moins deux autres systèmes aux premiers stades de développement qui sont orientés vers le marché de consommation - le Tout système et le cycloïde Pompe à air système.

Le système de pneu auto-gonflant EnTire utilise une valve qui aspire l'air de l'atmosphère. Il pompe ensuite l'air dans le pneu sous-gonflé à l'aide d'une pompe péristaltique. Le but est de maintenir constamment une pression spécifique.

Le système de gonflage des pneus AutoPump de Cycloid est doté d'une petite pompe montée sur le moyeu de roue, alimentée par la rotation des roues. Lorsque le moniteur du système détecte une chute de pression de 2 à 3 psi, il pompe de l'air dans le pneu sous-gonflé. AutoPump dispose d'un système d'avertissement qui est activé en cas de crevaison. 

Pour plus d'informations sur les pneus auto-gonflants et des sujets connexes, consultez les liens sur la page suivante.

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Plus de liens intéressants

• Pneus de vélo auto-gonflables Nakano
• ArvinMeritor MTIS
• Vidéos de GM Goodwrench

Sources

• Tout
• Vous avez de l'air? Wacky Weather Wages Tire Woes
• Tendances au Japon: construire un meilleur vélo
• Lynch Hummer: Inflation centrale des pneus
• Roadranger: système central de gonflage des pneus Goodyear Relations avec les investisseurs: rapport annuel 2001
• Systèmes de gonflage des pneus Meritor (MTIS) par P.S.I
• Systèmes de gestion des pneus Dana Spicer
• CM Automotive Systems: Spécifications CTIS
• Département américain des transports: 49 CFR Part 571
• CarandDriver.com: Le Salon Anti-Genève
• Camionnage lourd: air apparent
• LandLine: systèmes de surveillance et de gonflage des pneus
• Page Hummer de Gerald: Système central de gonflage des pneus
• The Groves: les camions de l'armée américaine présenteront la nouvelle technologie de Dana Corp.
• Innovation Michelin dans l'électronique des pneus
• «L'orniérage de surface des chaussées minces et des routes de gravier sous des pressions de gonflage standard et réduites des pneus», par Ahmed Shalaby et Alan Reggin, Revue canadienne de génie civil, 29, 679-691, 2002.
• «Under (Controlled) Pressure», par Carol Ludorf, Transportation Communications, Fleet Equipment, août 2002.
• «Air as Needed», par David Cullen, propriétaire de la flotte, septembre 2003.
• Publication intégrée: système central de gonflage des pneus
• Forester.net: insuffler une nouvelle vie à vos pneus