Контроль внутреннего давления в шинах скоро получит самое широкое распространение. Разработанные в прошлом году по распоряжению Национального управления по безопасности движения автотранспорта (NHTSA) законодательные акты требуют, чтобы все новые пассажирские транспортные средства, которые весят менее 4500 килограммов, производимые в США или импортируемые в страну, к 2008 году снабжались системами контроля внутреннего давления в шинах (TPMS). Повышение цен на бензин также стимулирует интерес со стороны производителей коммерческих транспортных средств и компаний, эксплуатирующих парки автомобилей, которые стремятся максимально повысить рентабельность топлива. Компания SmarTire Systems Inc. (Канада) является производителем новой низкозатратной системы контроля давления в шинах, в которой используются очень компактные и исключительно легкие датчики, произведенные из высокоэффективного полиамида DuPont Zytel HTN (HTN54G15HSL) и нейлона 66 Zytel (71G13HS1L).

 
Встроенный в шину датчик системы контроля внутреннего давления в шинах от компании SmarTire Systems Inc.

«Для того, чтобы иметь возможность проектирования с наименьшим возможным весом, мы должны иметь высокую прочность, жесткость и ударопрочность при повышенных температурах» заявил Киэн Бахайе, старший инженер-механик компании SmarTire. Вес является существенным фактором для деталей, которые монтируются внутри шины, поскольку они должны выдерживать воздействие центробежных сил, которые почти в 3000 раз превосходят силу тяготения. Встроенный в шину сенсор весит всего 30 граммов. Если бы детали сенсора весили больше, потребовалась бы большая прочность, это увеличило бы вес, а балансировка шин также потребовала бы повышения веса. Полимер Zytel содержит только 13-15% стекловолокна по массе. Поскольку стекловолокно имеет почти в два раза больший относительный удельный вес, чем стандартные конструкционные полимеры, большее содержание стекла увеличивает вес деталей; более высокое содержание стекла создавало бы также помехи радиочастотным сигналам, которые передают данные о давлении в шинах из шины на устройство обработки данных, расположенное внутри автомобиля.
DuPont Zytel HTN используется при производстве опорной рамы датчика и компонентов корпуса. Крышка корпуса формуется из нейлона 66 Zytel. Вся система контроля внутреннего давления в шинах состоит из двух элементов: беспроводного датчика/передатчика, установленного внутри каждой из шин с помощью полоски из нержавеющей стали вокруг колеса, и приемника/ЖКД (жидкокристаллического дисплея), установленного внутри автомобиля. Центробежный выключатель активирует датчик, когда автомобиль начинает движение, и передает по беспроводной связи информацию о состоянии шин на приемник, расположенный внутри автомобиля. Датчик контролирует температуру и давление воздуха в непрерывном режиме. Огонек светодиода и звуковой сигнал активируются, если давление в шине становится слишком низким, или температура воздуха в шине становится слишком высокой.
Компания SmarTire Systems Inc. на основании контракта на совместную разработку со своим корейским партнером Hyundai Autonet (HACO-Korea) также предлагает на рынке систему TPMS, разработанную для сегментов рынка новых автомобилей и послепродажного обслуживания в Корее и Японии. Согласно условиям данного договора HACO представляет на рынок/продает систему в Корее, в то время как SmarTire сохраняет права на продажи/маркетинг в Японии и остальной части мирового рынка. Совместно разработанная система TPMS спроектирована так, чтобы соответствовать строгим надзорным стандартам в отношении радиочастот, которые действуют в Корее и Японии (ARIB STD-T67). Стандарты строго ограничивают мощность сигнала, с которой допускается передача информации о состоянии шин датчиками.

Электроника для колес: от Формулы 1 до обычного автомобиля
Электронные системы, разработанные для машин, участвующих в гонках Формулы 1, постепенно начинают использоваться на дорогостоящих пассажирских транспортных средствах. Компания Beru F1 Systems (Великобритания) перенесла свою DigiTyre TPMS с гоночных автомобилей Формулы 1 на новый Buggatti Veyron, самый скоростой автомобиль для шоссейных дорог в мире. Экзотический полноприводной Veyron, имеющий мощность 987 лошадиных сил и максимальную скорость 250 миль в час, это, возможно, не типичный автомобиль массового производства, но в компании Beru настроены оптимистично, и полагают, что DigiTyre, а также их другая разработанная для автомобилей Формулы 1 электронная технология найдут применение в серийно выпускаемых автомобилях. Beru поставляет электронные устройства длительного срока дейстивя для всех видов мотоспорта. DigiTyre используется четырьмя командами-участниками Формулы 1, а также на транспортных средствах Rally Raid, где постоянное воздействие песка и долговременная большая нагрузка создают исключительно жесткую среду для мотоспорта.

 
Buggatti Veyron и установленная на колесо Digityre TPMS – Компания Beru F1 Systems.

Имеющий высокую мощность Veyron может создавать неблагоприятную среду при внутренней температуре шин 100°С и на максимальной скорости. Система DigiTyre состоит из электроники для колес, электронного контрольного устройства (ECU), и антенны. В электронные устройства для колеса входят: батарея, датчики абсолютного давления и температуры, акселерометр, микроконтроллер и радио передатчик/приемник, заключенный в очень компактный и прочный чехол из PEEK (полиэфирэфиркетона). Конструкционный термопласт PEEK сочетает отличную термостойкость, устойчивость к утомлению и воздействию химических веществ с превосходной термической стабильностью. Легкий компонент, весящий всего 35 г., монтируется на заднюю часть модифицированного клапана, так что не требуется изменения края. По словам Джона Бейли, управляющего Beru F1 Systems, «Основным моментом было снижение веса. Когда колесо вращается, силы приобретают большое значение. Veyron дает более 2900 г. центробежной силы на электронные устройства колеса, так что в действительности этот вес в 35 г. превращается в более, чем 80 кг». Установленная в кабине ECU осуществляет обработку информационных сообщений. Датчик приводят в действие двухуровневую систему сигнализации: нестрогое предупреждение в случае, если снижение давление шины небольшое, но существенное, и серьезное предупреждение в случае, если давление понизилось ниже минимально допустимого уровня, или же скорость падения давления высока.

Beru осознает растущую важность системы TPMS как существенного инструмента обеспечения безопасности на дорогах. Законодательно принятый Конгрессом США акты потребует использования системы TPMS, которая будет способна показывать изменение давления на значения до 25% от значений, указанных Национальным управлением по безопасности движения автотранспорта. В подготовленных им обзорах указывается, что примерно 56% пассажирских транспортных средств имеют хотя бы одну шину с недостаточным внутренним давлением. По оценкам NHTSA, когда все новые транспортные средства будут оснащаться устройствами TPMS, в Соединенных Штатах это спасет около 120 жизней в год.

Дон Росато, http://www.omnexus.com