Relatório
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1. Em alguns pa ses entre eles os EUA mesmo obrigat rio a instala o e utiliza o deste tipo de equipamentos por parte dos fabricantes autom veis em todos os ve culos novos Tread Act Os restantes ve culos que n o possuem a tecnologia t m j uma grande variedade de escolha para aplica o destes equipamentos 2 1 Siemens A Continental que recentemente adquiriu a Siemens VDO criadora dos sistemas de monitoriza o de pneus mais recentes tem disposi o dos fabricantes 2 solu es de monitoriza o de press o dos pneus O Tire Guard trata se de um TPMS tire pressure monitoring system que monitoriza atrav s de sensores colocados em cada roda a press o de cada pneu e depois envia por comunica o r dio wireless para o ECU processada por um software pr prio e enviada para um interface gr fico no interior do ve culo integrado no painel de instrumentos do ve culo Figura 3 Sensor de press o O sensor de roda colocado no interior da jante est acoplado v lvula de insufla o de ar do pneu e funciona por comunica o sem fios tendo uma pilha que permite a sua utiliza o por 5 anos ou 1 milh o de km Sarvin Kit Sensor 3 w Assambhy i ii gt ha a ja O Vake Cap Vake Core Wake Nut Seal Hasher Seal Figura 4 Sensor de press o O ITS intelligent tire system o sistema mais recente da monitoriza o de pneus que permite a comunica o directa e sem2. transportes pesados mais seguros mais econ micos mais fi veis mais r pidos Penso que o futuro trar uma r pida expans o deste g nero de tecnologias a obrigatoriedade da monitoriza o de pneum ticos em todo o tipo de ve culos e qui mais tarde a auto pressuriza o para o consumidor geral 10 References 1 How Stuff Works S tio http auto howstuffworks com 2 Meritor Manual de Instala o S tio http www arvinmeritor com home default asp 3 Tiremaax Manual de Instala o S tio http www hendrickson Intl com products product detail tiremaax asp 4 Dana Corporation Manual de Instala o Road Ranger S tio http www dana com 5 Siemens VDO Continental S tio http www vdo com home 6 Pressure Pro S tio http www advantagepressurepro com 7 General Motors S tio http www gm com 8 Syegon S tio http www syegon com index2 htm 9 Pressure Guard S tio http www pressureguard com
3. a ser insuflada para um pneu indicando um furo 3 6 Pressure guard Constru do pela Pressure Guard de origem alem um sistema em todo semelhante ao Meritor Figura 21 Junta rotativa T 3 7 Tiremaax Ed Constru do pela Henrickson um sistema de auto pressuriza o em todo semelhante ao Road Ranger que utiliza um interface de controlo port til para configurar o sistema de press o A a Er Ss de port til de contre i igura 22 Unida controlo 3 8 EnTire Constru do pela EnTire um sistema de auto pressuriza o que utiliza um sistema de fornecimento de ar pr prio Em particular uma v lvula que retira ar da atmosfera Por sua vez utiliza uma bomba perist ltica para insuflar o pneu O objectivo de manter uma press o constante conforme a programa o desejada Peristaltic Pump AIR As the tire rotates air is drawn through the valve into the reservoir par of ihe tube and is then pushed through the peristaltic part of the tube by the rolling of the tire EZ004 HowShuifWorks Figura 23 Bomba peristaltica 3 8 Inova o Existem alguns sistemas em desenvolvimento que apenas vou referir uma vez que ainda se encontram em est gios de desenvolvimento bastante iniciais Entre eles est o Air Hub da Bridgestone Cycle que tem por objectivo utilizar o sistema perist ltico e aplic lo a bicicletas e motas A Pirelli tamb m se encontra a estudar solu es semelhan
4. culo viaja a uma velocidade elevada exemplo de condu o em auto estrada a press o dos pneus deve ser alta para prevenir danos Por essa raz o este sistema possui um sensor de velocidade semelhante ao usado nos sistemas de ABS ou EBS para que a velocidade do ve culo seja transmitida ao ECU e o sistema possa actuar automaticamente caso o condutor tenha se esquecido de escolher o tipo de estrada correcto Este tipo de sistema usa o ar proveniente do mesmo compressor que fornece o ar ao sistema de trav es Um comutador de press o assegura que o sistema de trav es tem prioridade prevenindo que o CTIS retire ar do tanque de ar comprimido at que o sistema esteja completamente carregado Resumindo o sistema tem a seguinte ordem de funcionamento a ECU diz PCU para verificar a press o dos pneus e se coincide com a escolhida com o condutor ou com os dados recolhidos pela ECU referentes ao tipo de condu o Caso o sistema detecte que uma altera o de press o necess ria verifica se existe press o suficiente no tanque de reserva dos trav es e em caso afirmativo corrige a press o dos pneus No caso da insufla o aplica uma ligeira press o na v lvula de roda para que esta permita a passagem de ar at chegar press o pretendida No caso contr rio aplicado um v cuo ligeiro v lvula de roda para permitir a sa da de ar do pneu at chegar press o pretendida Low profile Run fkat Radial Tire wi
5. TIC s em Pneum ticos Pedro Miguel Almeida e Sousa Instituto Superior de Engenharia do Porto E mail 11010757 Gisep ipp pt Abstracto Nos dias de hoje de mobilidade constante e necessidades de transporte r pidas seguras e com o mais baixo custo poss vel torna se necess rio criar e utilizar sistemas que permitam assegurar isso mesmo por isso objecto de estudo neste paper a utiliza o de tecnologias em pneum ticos e sua evolu o tanto a n vel de ve culos ligeiros como pesados 1 Introdu o Existem v rias tecnologias envolvidas em pneum ticos desde a utiliza o de pneus run flat que permitem rolar mesmo estando furados por um determinado per odo de tempo mas causando a sua destrui o Sistemas que libertam um produto qu mico para selar a furo Sistemas de monitoriza o de press o de pneus Sistemas de auto pressuriza o de pneus E mesmo pneus sem ar como o TWEEL da Michelin 2 Monitoriza o de press o um dado estat stico que 40 de todos os furos s o devidos a pneus sub pressurizados e que um pneu a rolar fora dos valores ptimos de pressuriza o est a sofrer um maior desgaste e a causar um maior consumo de combust vel Por essa raz o come aram a aparecer sistemas de monitoriza o de press o dos pneus Os sistemas de monitoriza o de press o de pneum ticos existem h algumas d cadas T m como objectivo monitorizar a press o de ar de cada pneu continuamente o
6. a press o desejada n o seja conseguida o sistema corrige a Tabela 1 Economia payback na year or less 150 Savings 320 Savings 320 Savings o Savings per vehicle pe ar year by assuming 10 in labor costs per vehicle varaga per road call orrecting 1 accelerated v per year by eliminating not including the in nflation assuming 90 000 Jer year 250 per tire miles driven at 6 mpg with average diesel fuel check and record tire revenue or late 10 undern stion can shorter manual checks assuming cost of a replaceme 8 tires per trailer one minute per tire to tire retread lost price of 200 per gallon delivery charges o labor r rate of 850 pura jur 3 4 AIRGO Criado pela Syegon este sistema caracterizado pela monitoriza o constante usando uma s rie de v lvulas para detectar a perda de press o Ao contr rio dos outros sistemas apresentados at ao momento o sistema AIRGO n o usa o ar do sistema de trav es do ve culo mas sim do sistema pneum tico de suspens o Source Airgo Figura 15 AIRGO Pela figura f cil perceber que o sistema usa os eixos como condutas para fazer o ar chegar aos cubos de roda caso estes sejam estanques ou atrav s de tubagens atrav s do eixo para o seu correcto funcionamento Como um sistema que permanece sempre em carga e de funcionamento constante as juntas cubos e outro equipamento s o feitas de carbono e a o em vez de borracha Uma luz indic
7. adora avisa o condutor caso ocorra uma altera o significativa de press o 3 5 Meritor O sistema MTIS Meritor tire inflation system semelhante ao sistema TMS subcap tulo 4 2 Criado por uma empresa brit nica com o mesmo nome est projectado para atrelados utiliza ar comprimido do sistema de suspens o pneum tico para corrigir a press o dos pneus A grande diferen a que possui uma caixa de controlo que efectua todo o processo incluindo o controlo do fluxo de ar para cada roda No fundo composto por 2 componentes o m dulo de controlo e o sistema de juntas rotativas e respectivas tubagens Coapa bx nr Das and Abuna sety vae peva t nag iatea piana re d X E over ADN ever afmum am no cohol bom Lena ath Sed Garing moiihre Mda O i LFD indomi tg j anpor at tu mpicaiy 7 tur Vako onara orty sacas pressao NA gied wy uspenn is mien Figura 16 Meritor Hose stator vent Press Plug Flow through Tee Hubcap Hose Deflector Shield Axle Spindle Source Meritar Figura 17 Junta Rotativa A junta rotativa composta por uma mangueira flex vel que liga v lvula do pneu por uma v lvula de roda cujo funcionamento j foi explicado por um est tor pe a n o rotativa que est dentro do eixo e por um T que vai fazer a liga o dos tubos ao cubo de roda Este T possui um selo din mico que permite a rota o previne a perda de press o quando ar pressurizado
8. al los ou mesmo imposs vel por quest es do foro t cnico por essa raz o esta companhia criou um sistema externo de monitoriza o Este sistema funciona com 4 sensores de press o externos que se ligam v lvula do pneu alimentados a pilha com comunica o por r dio frequ ncia que comunicam com uma unidade central ligada alimenta o do ve culo Esta unidade central disp e de um interface gr fico capaz de notificar o condutor caso ocorra um problema Monitor Figura 5 Sensor externo 3 Auto pressuriza o Os sistemas de auto pressuriza o ou insufla o autom tica de pneum ticos surgiram no in cio da d cada de 90 sendo os militares os primeiros a utiliz los A possibilidade de poder adequar a press o de pneus para a melhor ader ncia poss vel nos mais adversos tipos de terreno e de poder continuar o percurso com o enchimento autom tico do pneu em caso de furo foram os principais atractivos face ao sistema de monitoriza o que apenas permitia sinalizar o condutor caso existisse um problema O sucesso destes sistemas levou a que surgissem novas aplica es e r pida difus o da tecnologia ao longo dos anos Inicialmente para ve culos pesados de transporte posteriormente ve culos de competi o e mais recentemente para ve culos de consumo geral desde ligeiros a todo terreno As grandes vantagens da aplica o deste tipo de sistemas consistem em monitorizar a press o de ar dos pn
9. alimenta o do hardware do pneu composto por v rio sensores alguns integrados no pneu em si sistemas de comunica o via r dio e identifica o electr nica que depois integrada no sistema do ve culo O sistema permite monitorizar a press o individual dos pneus detectar varia es de press o e fornece uma grande quantidade de informa o ECU do ve culo que corre o software do equipamento Entre essa informa o encontramos notifica o se o pneu run flat temperatura do pneu quilometragem efectuada desgaste de pneus altura das threads e o n vel de fric o Os benef cios deste tipo de tecnologia s o claros permitem que a electr nica esteja integrada directamente nos pneus e assim seja poss vel obter muito mais informa o sobre os mesmos A informa o do ve culo transmitida directamente para o sistema electr nico do ve culo ECU Pode trazer informa es teis para outros sistemas do ve culo como sistemas de seguran a activa e passiva Pode registar atrav s da ECU do ve culo informa o pertinente Melhor efici ncia a n vel de consumo de combust vel por detec o de carga optimiza o de torque press o dos pneus e din mica de condu o Por n o necessitar de qualquer tipo de alimenta o pilha n o exige manuten o 2 2 Pressure Pro No entanto nem todos os ve culos possuem este tipo de tecnologia instalados e torna se demasiado dispendioso inst
10. chamada v lvula de roda e que no caso de ser um eixo de pneu duplo que a v lvula ligada apenas ao pneu exterior de forma a balancear a press o entre os dois pneus Figura 8 V lvula de roda A fun o desta v lvula a de isolar o pneu quando o sistema n o est em uso e assim retirar press o do selo prolongando o seu tempo de vida Permite tamb m insuflar o pneu quando necess rio e vice versa Figura 9 ECU A unidade de controlo electr nica ECU montada por tr s do banco do passageiro o c rebro do sistema Processa os comandos pedidos pelo condutor monitoriza todos os sinais do sistema e verifica cont nua ou interruptamente milissegundos segundos minutos conforme programado se a press o dos pneus desejada est a ser mantida A ECU que envia os comandos para a unidade pneum tica de controlo PCU que por sua vez controla directamente as v lvulas de roda e o sistema de ar pressurizado Figura 10 PCU A PCU cont m um sensor que transmite as leituras de press o dos pneus para a ECU L Figura 11 Interface de controlo Spice Dana O interface de controlo OCP operator control panel permite ao condutor seleccionar a press o pneum tica pretendida conforme as necessidades de ader ncia e piso existindo j selec es pr definidas para os v rios tipos de piso Esta unidade mostra a press o dos pneus actual o tipo de piso escolhido e o estado do sistema Quando um ve
11. em um respiro para libertar press o excessiva de ar As juntas de ar e leo previnem a contamina o do ar As tubagens fornecem o caminho para o ar chegar s rodas e possuem v lvulas de roda cujo funcionamento j foi explicado no subcap tulo anterior O manifold cont m uma v lvula de protec o de press o que assegura que o sistema n o retira ar do tanque de ar comprimido do sistema dos trav es do atrelado caso este n o possua a press o m nima para que funcione correctamente semelhante ao sistema anterior Possui tamb m um filtro de ar para assegurar que o ar insuflado limpo e livre de part culas que possam danificar o sistema e impedir o seu correcto funcionamento Bem como um sensor de press o que mede a press o dos pneus e soleno des para controlar o fluxo de ar para os pneus Tal como no sistema anterior este tamb m possui um ECU que controla o sistema verifica o status do mesmo executa diagn sticos em caso de avaria e notifica o caso ocorra um problema atrav s da luz de aviso colocada no atrelado vis vel pelo espelho retrovisor Como este sistema tem como principal fun o manter a press o ideal nos atrelados andamento maioritariamente em auto estrada o funcionamento interrupto o mais adequado salvaguardando assim a longevidade do sistema uma vez que n o necess rio estar sempre em carga Esta verifica o conseguida enviando uma s rie de impulsos de ar pelas tubagens e caso
12. eus e detectar quando a press o de ar de um pneu alterada em notificar o condutor do problema atrav s de uma consola ou interface no painel de instrumentos e insuflar o pneu para n veis aceit veis retomando na medida do poss vel a press o ideal 3 1 Princ pio de funcionamento Embora exista uma grande variedade de sistemas de auto pressuriza o com designs diferentes todos partilham elementos comuns Todos utilizam uma v lvula que isola os pneus para que quando a press o de um pneu testado a press o de ar dos restantes n o influencia a medida e ou auto pressuriza o Todos possuem um m todo de medir a press o de pneus normalmente por sensores centrais que depois reenviam a informa o para a unidade de controlo electr nica ECU e posteriormente para o painel do condutor Possuem tamb m uma fonte de ar que pode ser um sistema j existente como trav es ou sistemas pneum ticos caso n o prejudique o funcionamento normal destes sistemas Por essa raz o s o feitas verifica es do n vel press o de ar existente para assegurar que o sistema original funciona sem problemas O sistema pode tamb m ter uma fonte pr pria de ar como veremos mais frente Tem que existir tamb m um meio de transportar o ar pressurizado da fonte para os pneum ticos isto feito normalmente pelos eixos Nestes casos usa se um cubo de eixo selado com uma mangueira que liga o cubo v lvula do pneu outra sol
13. passa do eixo para o cubo atrav s de um tubo que atravessa o est tor at ao T Figura 18 Junta rotativa Possui tamb m um respiro caso exista excesso de press o e um escudo deflector para prevenir que qualquer tipo de contaminantes possa danificar o sistema exemplo de um cami o a descarregar terra Caso o sistema possua eixos pressurizados a exist ncia do tubo deixa de ser necess ria existe sim um selo entre a roda e o eixo para manter os mesmos pressurizados self draining Pressure Filter Flow sensing Protection Smltch valve FFY Petcock shut off valve System Pressure Adjustment knob Source Meritor Figura 19 Sistema de controlo A caixa de controlo possui uma v lvula de encerramento que det m o ar de chegar ao sistema bem como um filtro para remover humidade e contaminantes O petcock permite que sejam feitas manuten es ao sistema libertando o sistema de press o Tal como os outros sistemas referidos anteriormente este sistema possui uma v lvula de protec o que assegura que o sistema n o retira ar do sistema principal de fornecimento de ar que diminua a sua performance sistema de trav es Figura 20 Caixa de controlo Possui tamb m um bot o para ajustar a press o de ar do sistema uma vez que este sistema tamb m funciona de modo cont nuo E um sensor de fluxo que indica ao condutor atrav s de um indicador luminoso quando existe uma quantidade consider vel de ar
14. tes A facilidade deste sistema que usa o pr prio movimento da roda para fazer movimentar a bomba e assim insuflar o pneu conforme necess rio sem ser necess rio a utiliza o de tubagens 4 Conclus o A n vel de monitoriza o claro que a tecnologia vai permitir obter informa o muito til n o s a n vel de seguran a como funcionamento do ve culo Monitorizar a press o pneum tica a temperatura de pneu desgaste fric o velocidade entre outros exemplo do sistema Siemens v o permitir que a ECU do ve culo consiga Interagir mais sistemas do ve culo com essa informa o e optimizar o seu funcionamento para o tipo de condi es que enfrenta piso atmosf ricas Para os ve culos que n o possuem este tipo de tecnologia j existem v rios sistemas de baixo custo que providenciam solu es adequadas Para ve culos novos j frequente encontrar esse tipo de equipamentos como s rie O sistema de auto pressuriza o munido deste tipo de informa o com a mais valia de poder alterar a press o pneum tica de acordo com especifica es ou do condutor ou do pr prio software permitir obter mais seguran a f cil adapta o aos pisos e condi es de ader ncia com a altera o autom tica de press o pneum tica Deixar de ser necess rio a utiliza o de um pneu sobresselente de parar quando sofremos um furo uma vez que o sistema poder compensar automaticamente esses casos Tornando os
15. th Beadock Wheel Halfshaft Quick disconneci Air Seo Fitting from Spindle compressor Alr Passage source Lynch Hummer Figura 12 Esquema v lvula de roda Na figura vemos claramente onde est o localizados os tubos que permitem a passagem do ar desde o compressor at roda onde podemos destacar o cubo da roda que permite desligar o sistema da roda no caso de ser necess rio trocar de pneu O tubo que liga do cubo da roda v lvula do pneu e o tubo que viaja dentro do eixo que liga ao compressor Neste caso particular a roda est equipada com o sistema run flat da Michelin 3 3 Road Ranger Outro sistema semelhante mas com aplica es mais espec ficas como atrelados dos cami es o TMS tire maintenance system Este sistema criado pela Dana Corporation monitoriza e corrige caso necess rio a press o dos pneus nos atrelados A fonte de ar utilizada neste sistema o sistema de trav es do atrelado Warming Lampe A E E i df W E a F Wi Pressure SENSO Monifold Controller source Roodranger Figura 13 TMS Os principais componentes deste sistema s o a junta rotativa o conjunto de tubagens de liga o e o manifold Mie ar Figura 14 Junta rotativa A junta rotativa composta por uma chumaceira an is rotativos esferas juntas de leo e ar Liga o tubo de ar pressurizado da parte rotativa do eixo parte n o rotativa do eixo e t
16. u o poss vel a de um tubo que est Instalado no interior do eixo sendo o eixo considerado uma conduta E por fim necess rio um respiro para libertar a press o de ar excessiva sem danificar o cubo ou um selos 3 2 Sistema central Criado pela General Motors e pela Dana Corporation o sistema central de auto pressuriza o de pneum ticos CTIS central tire inflation system tem como objectivo proporcionar um controlo da press o de ar em cada pneu como forma de melhorar a performance em superf cies distintas Por exemplo baixar a press o num pneu aumenta a rea de contacto do mesmo com a superf cie tornando a ader ncia em superf cies moles muito mais eficiente reduzindo tamb m os danos a essa mesma superf cie Isto poder ser importante em locais de constru o e agricultura No fundo permitir que o condutor possa controlar a press o dos pneus individualmente permite melhorar a manobrabilidade do ve culo Outra fun o do sistema central de auto pressuriza o a de manter a press o de ar nos pneus mesmo que exista uma pequena fuga ou furo Neste caso o sistema insufla ar automaticamente baseando se na press o de ar programada Pneumatic Control Operator Control Unit Panel speed Sensor Wheel Valve Pressure Switch Electronic Control Unit ECU Source Foadranger Figura 7 Esquema CTIS Tendo a figura 1 presente vemos que existe uma v lvula no final de cada eixo
17. u intermitentemente e notificar o condutor atrav s de um interface caso o n vel ptimo de press o de ar do pneu sofra altera o Mi Fi b Figura 1 Interface Siemens VDO No entanto necess ria a imobiliza o do ve culo e interven o do condutor para efectuar as correc es necess rias como por exemplo o enchimento do pneu atrav s de equipamento externo ou mesmo a substitui o do mesmo L U O Underintlated Properly Inflated Overintiated i E 2000 How Stu Works Figura 2 Pressuriza o pneus EVAVAN Detectar um pneu ligeiramente sob ou sub pressurizado extremamente dif cil devido ao facto de n o ser facilmente vis vel logo s com sistemas de monitoriza o poss vel assegurar que o ve culo circula a todo o momento com a press o adequada e caso ocorra um furo notificar o condutor e se necess rio tomar medidas limitando a velocidade do ve culo em sistemas mais interventivos para que o problema seja resolvido Circular com a press o adequada nos pneus permite um consumo de combust vel menor em cerca de 10 o tempo de vida dos pneus prolongado a emiss o de CO diminu da o ru do em estrada minimizado e a seguran a em condu o aumentada As mais valias e resultados que este tipo de sistemas alcan ou levaram a uma dissemina o veloz da tecnologia e nos dias de hoje frequente ser um equipamento de s rie nos ve culos para o consumidor geral
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