第一個空心輪子是1845年英國人羅伯特·湯姆遜發(fā)明的。他提出用壓縮空氣充入彈性囊，以緩和運動時的振動與沖擊。盡管當時的輪胎是用皮革和涂膠帆布制成，然而這種輪胎已經(jīng)顯示出滾動阻力小的優(yōu)點。根據(jù)這一原理，1888年約翰·鄧錄普制成了橡膠空心輪胎，隨后托馬斯又制造了帶有氣門開關(guān)的橡膠空心輪胎。

自動充氣輪胎

根據(jù)AAA（美國汽車協(xié)會）網(wǎng)站的調(diào)查，在路面行駛的汽車中約有80%存在著一個或多個輪胎充氣不足的問題。汽車的正常行駛（尤其在碰到路面上的坑洞或路緣時）、滲透作用和溫度的季節(jié)性變化都會導(dǎo)致輪胎泄氣。在冬天，輪胎的千帕值每個月會下降一到兩個單位，在夏天則下降得更多。而且，僅憑目測無法判斷它們的充氣狀況如何。必須使用輪胎壓力測量儀。充氣不足不僅會對輪胎造成損害，而且會增加油耗，影響汽車的行駛方式，并且會帶來安全隱患。

壓力監(jiān)控系統(tǒng)

此類壓力監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)問世數(shù)十年之久，在某些車型中已成為標準配置。它們只是單純地監(jiān)控汽車上每個輪胎的氣壓，并在輪胎氣壓低于某個預(yù)先設(shè)定的最佳壓力值時向駕駛員發(fā)出通知。

輪胎充氣系統(tǒng)設(shè)計

都采用某種方法來檢測輪胎壓力。多數(shù)情況下，它們使用中央傳感器將信息傳遞到電子控制單元，然后再通知駕駛員。

都有一個氣源，通常是車上現(xiàn)有的系統(tǒng)，如制動或氣動系統(tǒng)。但是，當使用現(xiàn)有系統(tǒng)時，它們必須保證不會對這些系統(tǒng)的原有功能造成影響。為此，會有相應(yīng)的安全檢查措施。首先要保證有足夠的氣壓用于該氣源的主要用途，然后才能用來為輪胎充氣。

都必須能夠?qū)庠粗械目諝鈧鞯捷喬ブ校ㄍǔＪ峭ㄟ^軸管）。有些系統(tǒng)采用密封式輪轂軸管，并用軟管連接輪轂和輪胎氣門嘴，其他系統(tǒng)則讓內(nèi)胎直接穿過軸管，并將軸管作為通氣導(dǎo)管。

都必須備有減壓孔，用來將空氣從輪胎中排出，而不致?lián)p壞輪轂或后軸密封件。

中央輪胎充氣系統(tǒng)

早在1984年，通用公司（GM）就在CUCV開拓者和皮卡車型上使用了CTIS。CUCV是商用多用途載貨汽車（Commercial Utility Cargo Vehicle）的縮寫，美軍從20世紀80世紀中期就一直使用這種卡車。它們實際上是在標準大小的雪佛蘭Blazers和皮卡車型的基礎(chǔ)上配備了一些特殊的軍用設(shè)備。

CTIS的設(shè)計理念是：通過控制每個輪胎中的氣壓來改善汽車在不同路面上的行駛性能。例如，降低輪胎中的氣壓可增大輪胎與地面的接觸面積，從而使汽車能更輕松地在較軟的地面行駛。這樣還可以降低對路面造成的損害。對施工地點和農(nóng)田而言，此做法具有重要意義。由于駕駛員可以直接控制每個輪胎的空氣壓力，車輛的可操控性就大大提高了。

CTIS的另一項功能是在輪胎出現(xiàn)緩慢漏氣或被戳破時維持其內(nèi)部的氣壓。在出現(xiàn)此類情況時，系統(tǒng)將根據(jù)駕駛員事先設(shè)置的特定氣壓，自動控制充氣過程。

CTIS的制造商主要有兩家：美國的德納公司（Dana Corporation）和法國的Syegon（地面工業(yè)武器集團公司（GIAT）的一個部門）。德納公司推出的CTIS有兩種型號：軍用CTIS（由PSI開發(fā)）和用于商業(yè)重型機械的輪胎壓力控制系統(tǒng)（TPCS）。

操作

車輪氣門嘴在車輪的頂端。如果是雙輪并裝，氣門嘴一般只與外車輪連接，以使兩輪胎間的氣壓平衡。車輪氣門嘴的一個作用是在輪胎未被使用時，將其與整個系統(tǒng)隔離，以減輕密封件承受的壓力，從而延長其使用壽命。通過車輪氣門嘴還可以按照需要對輪胎進行充氣和放氣。

位于乘客座位后的電子控制單元（ECU）是該系統(tǒng)的核心。它能處理駕駛員的指令，監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的所有信號，并控制系統(tǒng)每隔10分鐘對輪胎壓力進行一次檢查，以確保將壓力維持在預(yù)先設(shè)定的水平。ECU將指令傳送到氣動控制單元，后者直接控制車輪氣門嘴和通風(fēng)系統(tǒng)。氣動控制單元還含有一個傳感器，用于將輪胎壓力的讀數(shù)傳輸給ECU。

駕駛員可以通過操作員控制面板選擇與當前路況匹配的輪胎壓力模式。這個面板安裝在儀表板上，可顯示當前的輪胎壓力、選擇的模式和系統(tǒng)狀態(tài)。當駕駛員選擇某個輪胎設(shè)置時，信號將由控制面板傳輸?shù)诫娮涌刂茊卧?，然后到達氣動控制單元，最后到達車輪氣門嘴。

當車輛加速行駛時（例如在高速公路上時），為防止輪胎損壞，輪胎的壓力將升高。CTIS中含有一個速度傳感器，它可以將車速信息傳送給電子控制單元。如果車輛繼續(xù)加速行駛一段時間，系統(tǒng)會自動對輪胎充氣，以使氣壓與速度相適應(yīng)。

這類系統(tǒng)使用為制動系統(tǒng)提供空氣的同一壓縮機作為氣源。壓力開關(guān)可以確保制動系統(tǒng)優(yōu)先使用空氣，它能防止貯氣罐在剎車制動充足氣之前就向CTIS供應(yīng)空氣。

輪胎維護系統(tǒng)

輪胎軟管系統(tǒng)。它提供對輪胎充氣時使用的氣體通路，它帶有止回閥，這樣在系統(tǒng)不檢查輪胎或?qū)喬ミM行充氣時，空氣管和密封件不會承受壓力。這樣可以減輕密封件的磨損。

旋轉(zhuǎn)接頭。它由氣封、油封和軸承組成，用于將空氣軟管從非旋轉(zhuǎn)軸連接到旋轉(zhuǎn)轂蓋。其氣封可防止漏氣，而油封可阻止污物。轉(zhuǎn)轂還有一個排氣口，用于釋放轂蓋中的壓力。

歧管。歧管中含有壓力保護閥，其作用是，當制動系統(tǒng)的氣壓低于550千帕?xí)r，禁止輪胎自動充氣系統(tǒng)使用壓縮空氣。歧管還包含一個用于保持氣體清潔的進氣濾清器、一個測定輪胎壓力的壓力傳感器和一個控制進入輪胎的氣流的螺線管。

與CTIS類似，此系統(tǒng)也有一個控制整個系統(tǒng)的電子控制單元。此電子控制單元可以檢查并確保系統(tǒng)正常工作。此外，當輪胎氣壓比正常壓力低10%時，它還可以通過掛車上的報警燈（可通過后視鏡看到）通知駕駛員并執(zhí)行系統(tǒng)診斷。

系統(tǒng)執(zhí)行初始壓力檢查，并向需要加氣的輪胎充氣。每個輪胎軟管中的止回閥可確保在對一個輪胎充氣時，不會造成其他輪胎的壓力降低。完成初始壓力檢查后，系統(tǒng)將減壓，以釋放密封件上的壓力。系統(tǒng)將每隔10分鐘對管道進行一次加壓并重新檢查壓力。

系統(tǒng)通過空氣管中的一系列氣脈測定輪胎壓力。如果一段時間后管道未達到目標壓力，系統(tǒng)將開始對輪胎進行充氣，直到達到正確的壓力水平為止。

AIRGO系統(tǒng)

AIRGO系統(tǒng)是一種持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)，它使用一系列止回閥來檢測氣壓的降低情況。

與其他一些系統(tǒng)不同，AIRGO并不使用來自車輛制動系統(tǒng)的氣體。在系統(tǒng)的任意位置出現(xiàn)氣體泄漏時（1）系統(tǒng)會從車輛的氣動系統(tǒng)（未顯示）吸入氣體（2）并通過車輛的軸管將其送出（3）（如果對軸管進行了加壓，則通過軸管本身，否則通過導(dǎo)管），隨后氣體通過轂蓋組（4）進入需要充氣的輪胎。

掛車尾部有報警燈，可通過駕駛員的后視鏡看到。當系統(tǒng)對某個輪胎充氣后，報警燈將亮起。

由于此系統(tǒng)是持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)，密封件會受到很大磨損，因此AIRGO采用石墨和表面硬化鋼密封件，而不非橡膠密封件。

Meritor輪胎充氣系統(tǒng)（MTIS）

MTIS適于在牽引掛車上使用。它使用掛車上的壓縮氣體對低于相應(yīng)氣壓水平的輪胎進行充氣。氣體從現(xiàn)有掛車氣體補給系統(tǒng)進入控制箱，然后進入每個軸管。

空氣管穿過軸管將氣體送到軸端的旋轉(zhuǎn)通用接頭，進而將氣體送到每個輪胎。如果氣壓顯著降低，系統(tǒng)會通過指示燈通知駕駛員。

整個系統(tǒng)由輪端總成和控制模塊組成。

輪端總成

輪端總成包括一根帶止回閥的撓性軟管。止回閥僅允許氣體進入輪胎，而不允許流出，從而可確保在對一個輪胎進行充氣時，其他輪胎的氣壓不會降低。

輪端總成還在軸內(nèi)加入了一個定子（非旋轉(zhuǎn)部件）和一個連接到轂蓋的通流三通管。通流三通管采用動態(tài)密封機制，既允許轉(zhuǎn)動，又可防止高壓氣體從軸管進入輪轂時出現(xiàn)壓力損失。高壓氣體通過一根管子從定子送到三通管。

轂蓋總成中帶有排氣口，以確保輪端內(nèi)的壓力不會過高。單向氣頂可阻止灰塵和水等污物進入輪端。

對于帶空心軸的軸管，該系統(tǒng)采用壓力塞將受壓的軸內(nèi)部與輪端隔開，以此來保護定子。

控制系統(tǒng)

系統(tǒng)控制模塊帶有截止閥和濾清器，前者可防止氣體進入該系統(tǒng)，后者則可阻止水分和污物。泄氣閥可釋放系統(tǒng)壓力，以便進行維護工作。與使用自帶氣體供給裝置的其他系統(tǒng)類似，此系統(tǒng)帶有壓力保護閥，可確保在氣體供給壓力低于550千帕?xí)r不吸入氣體。

通過系統(tǒng)壓力調(diào)整節(jié)輪，可對整個系統(tǒng)的氣壓進行調(diào)整。當大量氣體充入輪胎（說明輪胎可能已經(jīng)穿孔）時，氣流感應(yīng)開關(guān)將激活指示燈，以通知駕駛員。

其他系統(tǒng)

TIREMAAX：TIREMAAX系統(tǒng)使用掛車的氣體供給系統(tǒng)來維持輪胎氣壓水平。當系統(tǒng)檢測到輪胎壓力較低時，它會向操作人員發(fā)出信號，并將氣體從掛車氣罐送到需要充氣的輪胎。

缺點

1. 舒適度極差，噪音巨大，顛簸極多。

2.由于天生的結(jié)構(gòu)問題，沒有壓縮空氣的緩沖，無法承受高負載，以及高速行駛的工作環(huán)境。

3.由于支撐結(jié)構(gòu)完全裸露在外，如果一體化材料沒有想象中結(jié)實，有可能被異物影響行車安全，甚至直接卡斷。