轮胎中央充放气系统及其技术实现

汽车科技第6期2006年11月设计研究影响,以城市客车信息集成控制系统为基础,在城市客车上引入进出站控制规则,并提出了相应的控制规则;文中还以城市客车超速进站为例介绍了控制规则的实现方式,并对自动减速模糊控制器进行了初步设计。

参考文献:[1]陆建.城市公交需要提速[J].城市公共交通,2004(1):4-13.[2]王俊,陈学武.影响城市公交车辆运行时间的因素分析及改进措施[J].城市公共交通,2004(1):6-7.[3]韩宝睿,林丽,范啸.公交停靠站车辆延误的调查分析[J].城市交通,2004,2(4):68-71.[4]李炎刚,胡剑.城市客车信息集中控制与CAN 总线[EB/OL].[2005-12-21].http://ww w .paper /process/dow n-load.jsp?f ile=200512-121.[5]李刚炎,肖佩,金海松,等.轿车中央智能控制系统的组成和分级递阶结构模型[J].汽车研究与开发,2000(3):5[6]李媛测速枪首次瞄准城市公交[B OL ][3]366Z [7]胡剑,李刚炎,肖佩,等.基于CA N 的客车信息控制系统设计[J].客车技术与研究,2005(2):12-14.[8]何平,王鸿绪.模糊控制器的设计及应用[M].北京:科学出版社,1997.The Enter ing and Leaving Station ControlRules in Urban Bus Information Centralized Control System and Its ’RealizationYU Xiang-peng,LI Gang-yan,HU Jian(S chool of Electronic &Mechanical Engineering,Wuhan University of T echnology,Wuhan 430070,China)Abstr act:In this paper ,the control rules f or ur ban bus entering and leaving the station in urban bus information centraliz ed control system w ere presented to improve the control level.In particular,f uzz y control technology was adopted to limit the en-tering speed a utomatically w hen the overspe ed bus entering the K y ;f z y ;;f zz y !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!车辆行驶于良好路面时,希望其以尽可能高的车速行驶,以便充分发挥机动能力,这就要求尽可能地提高轮胎的充气压力,以减小滚动阻力和轮胎变形能量的耗损;同时,当车辆通过复杂路面时,不仅希望车辆能顺利通过,而且还希望车辆保持一定的越野速度,这就需要降低轮胎的充气压力,增加其接地面积,以获得较大的地面牵引力。

鉴于这两种需求,要求有一种装置能随时方便地调整轮胎的充气压力。

轮胎中央充放气系统(Central Tire Inflation/D eflation System ,简称CTI/DS )能很好地满足此要求。

此系统是指装在轮式车辆上由压力源、控制与显示装置、旋转密封气室、轮胎阀及相应的管路等一系列装置和部件组成的用于监测、调节轮胎气压的系统。

1CTI/DS 的功能和作用[1-3]利用CTI/DS ,驾驶员通过操纵装置无须停车就可以对车辆的轮胎进行充放气或测压,实现轮胎压力的调节,最大限度地发挥车辆的机动性潜力和使用效能,从而提高了车辆的运输效率。

1.1CTI/DS 对车辆性能的影响根据车辆地面力学理论,在地面摩擦系数和其他条件一定的情况下,轮胎接地面积越大,车辆获得的地面牵引力也就越大。

因此,通过调节轮胎气压,改变轮胎接地面积,就可起到改变车辆牵引力的作程志兵,杨国权,张明(中国人民解放军总装备部汽车试验场,南京210028)摘要:介绍了轮胎中央充放气系统的基本原理、功能和作用。

以某三轴车型为例,对其总体结构设计和关键部位设计进行了阐述。

通过试验验证,设计的轮胎中央充放气系统完全实现了车辆行驶过程的测压、充气和放气功能,具有较高的实用价值。

关键词:轮胎;中央充放气系统;车辆中图分类号:U463.341+.7文献标识码:A文章编号:1005-2550(2006)06-0024-03收稿日期:2006-01-23轮胎中央充放气系统及其技术实现2-27..E /.2004-12-./c/2004-12-2/002402084s.shtml .station.e wor ds:urban bus in ormation centrali ed control s stem control rule u control24设计研究轮胎中央充放气系统及其技术实现/程志兵,杨国权,张明用。

故而,车辆的通过性能随轮胎气压降低程度的不同而有不同程度的增强。

这种增强作用在松软地面上尤为明显。

1.2CTI/DS对车辆燃油消耗量的影响在硬质路面上,如果轮胎的气压过低,轮胎的变形会增大,接地印痕的宽度相应增大,使车辆的滚动阻力增加,其燃油消耗量随之增加。

在松软路面上,如沙漠、沼泽、河滩、雪地等,车辆的滚动阻力除来自轮胎变形阻力外,还有地面的压实阻力和地面水平变形阻力。

由于此两种阻力的增加,车辆的滚动阻力系数会比硬质路面上增大很多,有的可达10倍以上。

若不及时调整轮胎气压,车辆的燃油消耗量就会有较大增加,严重时还会发生陷车。

如果加装CT I/DS,驾驶员就可利用该系统方便地对轮胎气压进行检测,并及时进行调整,从而提高车辆的燃油经济性。

1.3CTI/DS对轮胎寿命的影响轮胎的寿命除取决于它的材料和结构外,气压高低也是影响轮胎寿命的一个重要因素。

从轮胎制造商提供的数据表明,当轮胎变形为l3%时,其各方面的性能处于最佳状态。

轮胎的变形与轮胎的气压有直接的关系,因而气压过高或过低对轮胎寿命都会产生不良影响。

利用CTI/DS可以随时调整轮胎的气压,确保轮胎变形在适当的范围之内,从而提高轮胎的使用寿命。

1.4CTI/DS对车辆寿命的影响CTI/DS可根据不同的道路状况调整轮胎气压,减轻通过轮胎传递给汽车的冲击和振动,达到延长车辆寿命的目的。

轮胎气压高时,其刚度较大,缓冲能力较弱,当车辆在砂石路、搓板路等坏路面上行驶时,来自地面的冲击和振动能量将通过轮胎传到车身,加速相关部件和车身的磨损和损坏,部件和车身的故障数量增加,故障时间间隔缩短,维护费用增加。

而汽车以较低的轮胎气压在相同的路面上行驶时,轮胎的刚度减小,缓冲能力增强,来自地面的冲击和振动能量将被轮胎吸收一部分,减轻了车身和相关部件所受的冲击和振动,使它们的寿命得到延长。

除了上述的几个方面,CTI/DS对货物损伤、车辆野外维修及道路损坏和维护也有较大的影响。

2系统基本原理TI DS的硬件结构如图所示。

气阀组和车轮阀通过安装于车桥两端部轴套内的旋转密封装置进行气路连接。

车轮阀是系统的执行元件,主要由弹簧膜片组成,弹簧受到气压控制信号的作用而产生位移,使膜片动作后打开或关闭相应的气道。

气阀组是系统的开关元件,由支路阀、充气阀和放气阀组成,全部采用标准的电磁阀,并通过控制器进行控制。

控制器包括两部分,即显示部分和操作部分[4]。

图1CTI/DS硬件结构3设计方案3.1系统总布置以某三轴车为例,图2是系统的布置原理。

以前桥控制为例,在检查轮胎气压时,电磁阀①接通,继动阀9730012110开启,同时电磁阀③瞬时接通,这样继动阀9730010130供管路系统一个低气压,使车轮上的轮胎控制阀打开,由于管路气压低于轮胎气压,轮胎对管路反充气,当系统的气压达到平衡时,则可以从与管路系统相连的气压表上读到轮胎气压;放气过程与气压检查过程基本相同,同时电磁阀④关闭,继动阀9730012110开启,气压经过限压阀4341002240排入大气;充气过程比较简单,电磁阀①与③同时接通,相应的继动阀开启,来自气源的高压气体就充到轮胎内。

图2某三轴车辆CTI/D S布置原理3.2典型部位设计以几个比较典型的部位为例进行说明。

(1)考虑到车辆越野时车架扭曲比较大,故左右继动阀支撑板分开,中间部分全部由软管连接,防止车辆越野时对阀体及管路造成损害。

中后桥管路部分采用钢管结构,与制动管路并行,在中后桥桥壳上用管夹固定。

其布置如图3所示。

5C/12汽车科技第6期2006年11月设计研究图3车架部位布置(2)左继动阀总成见图4所示。

其中采用了新开发的四体电磁阀,使得系统的布置更简洁,便于检查和维护。

图4左继动阀总成(3)图5为前桥轮毂及轴管内气路走向。

气体通过转向节壳上的进气接头连接的软管进入轮毂轴管内部的气道,通过轮毂轴管气道再进入到轮毂中,这是整个系统最关键的地方,轮毂不断在旋转,如何将高压气体密封在空腔中非常重要,本设计采用德国Freudenberg 公司生产的专用旋转气封,气体通过轮毂中的气道进入到轮胎控制阀中。

图5前桥轮毂及轴管内气路走向(4)图6为轮边控制阀结构,由轮毂传来的气源进入轮胎控制阀,由轮边控制阀进入到气门嘴。

轮胎气门嘴经过专门设计,可以保证车轮既能由气门嘴打气,又可以由控制阀控制,在实现中央充放气功能的同时,不影响原车轮的使用。

在控制阀对称位置装配有特制的平衡块,保证车轮的动平衡量在规定范围内。

3.3设计关键技术轮毂内旋转气封是本设计的关键零件。

旋转气封的工作条件比较恶劣,除密封系统的气压外,还需要密封轮毂内的润滑油。

同时由于气压的作用,刃口的压强非常高,采用一般材料容易产生硬化、龟裂,旋转气封的密封的耐久性非常重要。

设计中选用德国WABCO 公司进口的旋转气封。

气道的加工和密封性是本设计的另一个难点,对加工精度要求相对较高,此外气道结构比较复杂。

在管接头连接处必须涂密封胶。

4结论设计的CTI /DS 能够在车辆行驶中完成前、(中)后桥轮胎气压测量,轮胎充气和轮胎放气的功能,大大提高了越野车的机动性能。

经试验验证,该系统使用效果良好,操纵简单方便,监测直观。

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