充气轮胎（英国罗伯特·汤姆逊发明的轮胎）
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更新时间：2023-08-09
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充气轮胎是一种由英国罗伯特·汤姆逊在1845年发明的轮胎，充气轮胎通过压缩空气充入弹性囊来缓和运动时的振动与冲击。相比之前的皮革和涂胶帆布制成的轮胎，它具有滚动阻力小的优点。1888年，约翰·邓录普制造了橡胶空心轮胎，而托马斯则制造了带有气门的充气轮胎。充气轮胎
英国罗伯特·汤姆逊发明的轮胎
充气轮胎是英国罗伯特·汤姆逊在1845年发明的轮胎。罗伯特·汤姆逊提出用压缩空气充入弹性囊，以缓和运动时的振动与冲击，尽管当时的轮胎是用皮革和涂胶帆布制成，然而这种轮胎已经显示出滚动阻力小的优点。
1888年约翰·邓录普制成了橡胶空心轮胎，随后托马斯又制造了带有气门开关的橡胶空心轮胎。
基本信息
| 中文名 | 充气轮胎 |
| 发明者 | 罗伯特·汤姆逊 |
| 国家 | |
| 发明时间 | 1845年 |
历史发展
pneumatic tyre
18型充气轮胎很早以前，轮胎是用木头、铁等材料制成，可惜的是因为内层没有帆布，而不能保持一定的断面形状和断面宽。
1895年随着汽车的出现，充气轮胎得到广泛的发展。首批汽车轮胎样品是1895年在法国出现的，这是由平纹帆布制成的单管式轮胎，虽有胎面胶而无花纹。直到1908年至1912年间，轮胎才有了显著的变化，即胎面胶上有了提高使用性能的花纹，从而开拓了轮胎胎面花纹的历史，并增加了轮胎的断面宽度，允许采用较低的内压，以保证获得较好的缓冲性能。
1892年英国的伯利密尔发明了帘布，1910年用于生产。这一成就改进了轮胎质量，扩大了轮胎品种的同时，还使外胎具备了模制的可能性。随着对轮胎质量要求的提高，帘布质量也得到改进，棉帘布由人造丝代替，50年代末人造丝又被强力性能更好、耐热性能更高的尼龙、聚酯帘线所代替，而且钢丝帘线随着子午线轮胎的发展，具有很强的竞争力。
1904年马特创造了炭黑补强橡胶，大规模用于补强胎面胶是在轮胎采用帘布之后。因为在这之前，帆布比胎面在轮胎使用中损坏得还要快。炭黑在胶料中的用量增长很快，30年代每100份生胶中使用的炭黑也不过20份左右，这时主要在胎面上采用炭黑，胎体不用，已达50份以上。胎面中掺用炭黑以前，轮胎大约只行驶6000km就磨光了；掺用炭黑后，轮胎的行驶里程很快就得到显著的提高。一组货车轮胎大约可行驶10万km，在好的路面上，甚至可达20万km。
1913～1926年，因发明了帘线和炭黑轮胎技术，为轮胎工业发展奠定了基础。轮胎外缘的标准化，制造工艺的逐渐完善，生产速度比以前提高了，轮胎的产量与日俱增。
随着汽车工业的发展，轮胎技术一直不断地改进与提高。如20年代初至30年代中期，轿车轮胎由低压轮胎过渡到超低压轮胎；40年代开始轮胎逐步向宽轮辋过渡；40年代末无内胎轮胎出现；50年代末低断面轮胎问世等等。许多新技术的出现都莫过于1948年法国米其林公司首创的子午线结构轮胎。这种轮胎由于使用寿命和使用性能的显著提高，特别是在行驶中可以节省燃料，而被誉为轮胎工业的革命。
汽车轮胎生产发展的历史表明，前50年主要是解决如何提高轮胎的使用寿命问题。由于汽车制造和交通运输部门对轮胎的要求日益苛刻，轮胎研究的重点转到轮胎行驶性能、安全性能、舒适性能和经济性能上来。总之，轮胎的发展总趋势是“三化”，即子午线化、无内胎化、低断面化。轿车轮胎已实现了这“三化”，货车轮胎正在向这个方面发展。
无内胎轮胎
存在问题
颜色较淡的区域就是胎面上被过度磨损的部分
1．驾驶操作无异于普通轮胎。对高速轿车盲目高速行驶、急转弯、紧急制动、随意用轮胎去撞击障碍物等，错误做法极易使其变形，影响密封。
2．不按标准气压随意充气。无内胎轮胎对气压要求严格，在实际使用中我们往往不注意这一点。轮胎气压高与低凭感官去判断，而懒得或不会用气压表去测量，这样会导致轮胎长时间在不标准气压中行驶，使其寿命缩短，严重的使轮胎报废。
3．盲目加装内胎。由于对无内胎轮胎的结构、性能认识有偏差，认为轮胎经常缺气是由于无内胎引起的，因此，就采取加装内胎的办法弥补，实际上这是错误的，因为无内胎轮胎的特定结构决定了，在加装内胎后，使内外胎之间发生磨擦，产生的热量又不易散发出去致使工作温度升高，轮胎耐用磨性变差，大大缩短使用寿命，严重的还可能导致爆胎的恶性事故，这对于高速行驶的轿车来说是极其危险的。
4．拆装时不用专用工具而用手工操作，容易造成轮辋边缘凹陷不平或胎圈脱胶，导致漏气或慢漏气。
5．轮胎长期不换位。大多数驾驶员对换位意义认识不够，怕麻烦，不愿进行换位或只是个别的局部的换位，达不到理想的换位效果，致使个别胎不能使用。
使用与维护
1．提高认识。无内胎轮胎在中国尚在使用初期，对它的优点还没有足够的认识，还在用传统观念对待它，这不仅缩短了它的使用寿命，而且阻碍了其优越性能的充分发挥。
2．严格充气标准。严格按标准充气是延长其使用寿命的关键。轮胎气压高于标准，会使轮胎柔软性丧失，缓冲性能破坏，车辆行驶中跳动加剧，制动性能变差；轮胎气压低于标准是极其有害的（轮胎气压不足现象比较普遍，这是促使轮胎早期损坏的主要原因）。因为在相同气压下，无内胎轮胎的径向变形量是普通轮胎的三倍以上，这样大的变形量会使胎圈损坏和缓冲层边缘脱层，严重时会使轮胎迅速报废。
3．及时查气补气。轮胎充气后，并不是绝对密封的，即使在胎和气门芯完好的情况下，也会自行漏气，因此，必须做到勤查勤补。常用车在出车前，停车时和收车后均应检查气压。在出车前和停车时，用感官检查即可，收车后的检查应在轮胎降至常温后，用气压表来测量。轮胎气压表应定期检验校正，以免误差过大，为减少自行漏气，必须配齐气门帽，保护好气门嘴。
4．正确驾驶，驾驶对无内胎轮胎的寿命具有决定性影响。急转弯、转弯时车速过高、经常用紧急制动、择路不佳、碰击道路路户等，这些都是构成轮胎损坏的因素，不可忽视。保持车辆中速行驶能够降低轮胎温度延长使用寿命，据资料介绍，车速由中速到高速时，轮胎行驶里程将降低15%。
5．用专用工具拆装轮胎。轮胎需要修补时，最好到有专用工具的厂家去修补。多花点费用也是值得的，因为损坏一个轮胎少则上百元，多则上千元。同时要注意，在拆下轮胎前应做好标记，以便组装时能保持原来的滚动方向和动平。
6．正确选配安装。在同一汽车上使用类型、花纹和新旧程度一样的轮胎，使其合理承担负公差而达到均匀磨损。任意混装，在使用中不仅加速轮胎损环，二还会增加传动机件的磨损和燃油消耗。
7．定期进行轮胎换位。汽车行驶一定里程后，不同部位的轮胎在疲劳和磨损程度上就会出现差异。因此必须进行轮胎换位。一般为2－3万公里进行一次。对于经常在拱形较大路面行驶的车辆，建议用交叉换位法；对经常在较平坦道路上行驶的车辆，建议用循环换位法。
自动充气轮胎
压力监控系统
市场上有多种轮胎压力技术，还有一些技术也即将面市。根据美国轮胎压力安全法案的规定，在不久的将来，所有车辆都必须配备轮胎压力监控系统。这样，驾驶员便可及时得知轮胎压力的情况。
此类压力监控系统已经问世数十年之久，在某些车型中已成为标准配置。它们只是单纯地监控汽车上每个轮胎的气压，并在轮胎气压低于某个预先设定的最佳压力值时向驾驶员发出通知。
充气系统设计
都使用某种类型的气门嘴隔离各个轮胎，以免在检查或对其充气时，其他轮胎会漏气。
都采用某种方法来检测轮胎压力。多数情况下，它们使用中央传感器将信息传递到电子控制单元，然后再通知驾驶员。
都有一个气源，通常是车上现有的系统，如制动或气动系统。但是，当使用现有系统时，它们必须保证不会对这些系统的原有功能造成影响。为此，会有相应的安全检查措施。首先要保证有足够的气压用于该气源的主要用途，然后才能用来为轮胎充气。
都必须备有减压孔，用来将空气从轮胎中排出，而不致损坏轮毂或后轴密封件。
CTIS系统
CTIS：内部结构早在1984 年，通用公司（GM）就在CUCV开拓者和皮卡车型上使用了CTIS。CUCV是商用多用途载货汽车（Commercial Utility Cargo Vehicle）的缩写，美军从20世纪80世纪中期就一直使用这种卡车。它们实际上是在标准大小的雪佛兰Blazers和皮卡车型的基础上配备了一些特殊的军用设备。
CTIS的设计理念是：通过控制每个轮胎中的气压来改善汽车在不同路面上的行驶性能。例如，降低轮胎中的气压可增大轮胎与地面的接触面积，从而使汽车能更轻松地在较软的地面行驶。这样还可以降低对路面造成的损害。对施工地点和农田而言，此做法具有重要意义。由于驾驶员可以直接控制每个轮胎的空气压力，车辆的可操控性就大大提高了。
CTIS的另一项功能是在轮胎出现缓慢漏气或被戳破时维持其内部的气压。在出现此类情况时，系统将根据驾驶员事先设置的特定气压，自动控制充气过程。
CTIS的制造商主要有两家：美国的德纳公司（Dana Corporation）和法国的Syegon（地面工业武器集团公司（GIAT）的一个部门）。德纳公司推出的CTIS有两种型号：军用CTIS（由PSI开发）和用于商业重型机械的轮胎压力控制系统（TPCS）。
操作
悍马汽车的自动充气轮胎系统：轮部结构
车轮气门嘴在车轮的顶端。如果是双轮并装，气门嘴一般只与外车轮连接，以使两轮胎间的气压平衡。车轮气门嘴的一个作用是在轮胎未被使用时，将其与整个系统隔离，以减轻密封件承受的压力，从而延长其使用寿命。通过车轮气门嘴还可以按照需要对轮胎进行充气和放气。
位于乘客座位后的电子控制单元（ECU）是该系统的核心。它能处理驾驶员的指令，监控系统内的所有信号，并控制系统每隔10分钟对轮胎压力进行一次检查，以确保将压力维持在预先设定的水平。ECU将指令传送到气动控制单元，后者直接控制车轮气门嘴和通风系统。气动控制单元还含有一个传感器，用于将轮胎压力的读数传输给ECU。
驾驶员可以通过操作员控制面板选择与当前路况匹配的轮胎压力模式。这个面板安装在仪表板上，可显示当前的轮胎压力、选择的模式和系统状态。当驾驶员选择某个轮胎设置时，信号将由控制面板传输到电子控制单元，然后到达气动控制单元，最后到达车轮气门嘴。
轮胎维护系统
该系统主要包括三个部件：
轮胎维护系统轮胎软管系统。它提供对轮胎充气时使用的气体通路，它带有止回阀，这样在系统不检查轮胎或对轮胎进行充气时，空气管和密封件不会承受压力。这样可以减轻密封件的磨损。
歧管。歧管中含有压力保护阀，其作用是，当制动系统的气压低于550千帕时，禁止轮胎自动充气系统使用压缩空气。歧管还包含一个用于保持气体清洁的进气滤清器、一个测定轮胎压力的压力传感器和一个控制进入轮胎的气流的螺线管。
与CTIS类似，此系统也有一个控制整个系统的电子控制单元。此电子控制单元可以检查并确保系统正常工作。此外，当轮胎气压比正常压力低10%时，它还可以通过挂车上的报警灯（可通过后视镜看到）通知驾驶员并执行系统诊断。
系统执行初始压力检查，并向需要加气的轮胎充气。每个轮胎软管中的止回阀可确保在对一个轮胎充气时，不会造成其他轮胎的压力降低。完成初始压力检查后，系统将减压，以释放密封件上的压力。系统将每隔10分钟对管道进行一次加压并重新检查压力。
系统通过空气管中的一系列气脉测定轮胎压力。如果一段时间后管道未达到目标压力，系统将开始对轮胎进行充气，直到达到正确的压力水平为止。
AIRGO系统
AIRGO系统AIRGO系统是一种持续监控系统，它使用一系列止回阀来检测气压的降低情况。
与其他一些系统不同，AIRGO并不使用来自车辆制动系统的气体。在系统的任意位置出现气体泄漏时（1）系统会从车辆的气动系统（未显示）吸入气体（2）并通过车辆的轴管将其送出（3）（如果对轴管进行了加压，则通过轴管本身，否则通过导管），随后气体通过毂盖组（4）进入需要充气的轮胎。
挂车尾部有报警灯，可通过驾驶员的后视镜看到。当系统对某个轮胎充气后，报警灯将亮起。
Meritor轮胎充气系统（MTIS）
Meritor轮胎充气系统空气管穿过轴管将气体送到轴端的旋转通用接头，进而将气体送到每个轮胎。如果气压显著降低，系统会通过指示灯通知驾驶员。
整个系统由轮端总成和控制模块组成。
轮端总成
轮端总成还在轴内加入了一个定子（非旋转部件）和一个连接到毂盖的通流三通管。通流三通管采用动态密封机制，既允许转动，又可防止高压气体从轴管进入轮毂时出现压力损失。高压气体通过一根管子从定子送到三通管。
毂盖总成中带有排气口，以确保轮端内的压力不会过高。单向气顶可阻止灰尘和水等污物进入轮端。
对于带空心轴的轴管，该系统采用压力塞将受压的轴内部与轮端隔开，以此来保护定子。
控制系统
轮端总成系统控制模块带有截止阀和滤清器，前者可防止气体进入该系统，后者则可阻止水分和污物。泄气阀可释放系统压力，以便进行维护工作。与使用自带气体供给装置的其他系统类似，此系统带有压力保护阀，可确保在气体供给压力低于550千帕时不吸入气体。
通过系统压力调整节轮，可对整个系统的气压进行调整。当大量气体充入轮胎（说明轮胎可能已经穿孔）时，气流感应开关将激活指示灯，以通知驾驶员。
其他系统
PressureGuard：PressureGuard系统将气体从挂车的气体供给系统经轴管送到转毂，然后送到轮胎的阀门中。
控制系统TIREMAAX：TIREMAAX 系统使用挂车的气体供给系统来维持轮胎气压水平。当系统检测到轮胎压力较低时，它会向操作人员发出信号，并将气体从挂车气罐送到需要充气的轮胎。
