Industria vehiculelor, la fel ca orice alt domeniu orientat spre dezvoltare, vine adesea cu tehnologie inovatoare care poate chiar schimba radical cunoștințele noastre anterioare despre un anume subiect.

Apariția arcului pneumatic a fost un fenomen similar. Deși, originile sale se întâlnesc cu mai bine de o sută de ani, a început să se răspândească abia în anii '50 și de atunci a devenit o parte inseparabilă a lumii vehiculelor rutiere.

Prima idee care poate fi corelată cu un șasiu cu suspensie pneumatică este a unui inginer britanic, Archibald Sharp. În ianuarie 1901, a depus mai multe brevete, care erau legate de suspensiile pneumatice pentru biciclete.

Ideea a fost urmată  și în 1909, unde o companie numită Air Springs Ltd a început producția unui model de motocicleta A.S.L., unde roata din față și din spate aveau un  suport pneumatic. Din cauza mai multor probleme, proiectul nu a avut o durată lungă de viață și în 1914 producția a fost oprită.

Aproape paralel cu Sharp, pe 22 ianuarie 1901, americanul William W. Humphreys a brevetat o idee numită arc pneumatic pentru vehicule. Cu toate acestea, nu a devenit un produs relevant în SUA pentru o lungă perioadă de timp.

În America, al Doilea Război Mondial a adus cu adevărat la viață izvorul aerian. Această veche idee a fost adusă în discuție deoarece în cazul avioanelor, suspensia putea fi proiectată într-un mod compact, iar în cazul camioanelor, înălțimea suprastructurii a devenit independentă de sarcina curentă - despre acest lucru vom scrie în detaliu mai târziu. După cel de-al Doilea Război Mondial, șasiurile cu suspensie pneumatică au devenit larg răspândite peste tot. Poate că Mercedes s-a apropiat cel mai mult de versiunile actuale în 1962, pentru că la acea vreme platforma Mercedes-Benz W112 avea deja suspensie pneumatică pe modelele 300SE.

Toyota s-a apropiat și mai mult în 1986 cu Toyota Soarer, care a introdus prima suspensie pneumatică completă semiactivă cu control electronic (TEMS) (arc constant, forță de amortizare variabilă).

Arcul pneumatic și sistemul din spatele lui

Un arc pneumatic nu este altceva decât un rezervor de aer flexibil. În funcție de aplicație, conexiunile de jos și de sus sunt pistonul și placa de capac/flanșă. Materiile prime ale acestora sunt foarte diverse, putem găsi de toate pe piață de la diverse materiale plastice, poliamidă și până la oțel.

În majoritatea cazurilor, cele două elemente de închidere sunt atașate de membrana de cauciuc care formează peretele elastic al arcului pneumatic printr-un proces de presare/pliere.

Membrana în sine este formată din mai multe elemente

În funcție de vehiculul la  care este utilizat, un singur arc pneumatic poate conține multe straturi diferite de membrane de cauciuc. Materialele folosite sunt foarte diverse, exista multe tipuri de cauciuc de la EPDM la neopren.

Poate părea evident, dar membrana de cauciuc nu este numai din cauciuc. De asemenea, găsim (de obicei cel puțin 2) straturi în care există fibre de țesătură înglobate într-o peliculă de cauciuc. Acestea sunt responsabile pentru preluarea încărcăturii. Fibrele țesăturii formează un unghi cu axa arcului pneumatic, care determină diametrul acestuia la presiunea de lucru.

Materialul fibrelor țesăturii este de obicei un fel de plastic (poliamidă, aramidă etc.), astfel încât coroziunea sa nu fie posibilă în membrană. Dacă membrana este crăpată sau ruptă, arcul pneumatic devine practic inutilizabil și trebuie înlocuit.

Diagrama în secțiune a unui arc de aer inelar (sursa: www.lezo.hu)

De asemenea, distingem unele versiuni în funcție de design: caracteristicile lor pot fi diferite și ele.

Caracteristica arcului pneumatic inelar este constantă sau depinde doar de presiunea aerului din interiorul acestuia. După cum se poate observa pe desen, aceste arcuri pneumatice sunt conectate prin intermediul conductelor la structuri care pot modifica cantitatea și presiunea aerului din arcul pneumatic, de exemplu în scopul ajustării înălțimii.

Diagrama în secțiune a unui arc pneumatic cu lobi de rulare (sursa: www.lezo.hu)

Rolul pânzei de cauciuc la arcul pneumatic cu membrană de rulare este doar de etanșare: în cazul unui mediu gazos, nu poate fi folosit un inel de piston. În același timp, designul pistonului poate influența și aici caracteristicile: pistonul cilindric continuă într-un con în partea de jos și acest lucru dă posibilitatea ca pistonul care se mișcă în sus să aibă o suprafață utilă mai mare (cauciucul sigiliu netezeste treptat mantaua conului).

Există un arc de peunmatic al cărui mediu nu este doar aerul

Secțiunea unui arc pneumatic de camion (Sursa: www.wikipedia.org)

Arcul hidropneumatic este format din două părți principale: un cilindru hidraulic și o cameră de pneumatica etanșată cu o membrană care sunt conectate printr-un fir. Cablul este scurt dacă aceste două părți sunt construite una peste alta. Avantajul construcției separate este că cilindrul de lucru poate fi așezat cu ușurință lângă roata care urmează să fie suspendată datorită dimensiunilor reduse.

În sfârșit, există o creștere progresivă a forței pentru comprimarea aerului în jurul arcului pneumatic în general, ceea ce este foarte favorabil.

În ceea ce privește designul practic, este important de menționat că arcurile pneumatice trebuie alimentate cu mediu. Sistemul complet este mare, greu și consumator de energie, deoarece sistemul include un compresor, stocare a presiunii, electronică de control și conducte.

Doar greutatea și prețul sistemului determină ca tehnologia să fie viabilă doar în segmentele superioare în cazul aplicațiilor pentru autoturisme.

În cazul vehiculelor comerciale mari, această problemă nu există, mai ales la sistemele de frânare cu aer, deoarece alimentarea cu aer este deja asigurată acolo.

Avantaje si dezavantaje la autoturismele

În capitolul anterior au  fost definite deja cateva dezavantaje, precum greutatea, prețul – si aici trebuie menționata și intretinerea, deoarece înlocuirea arcurilor pneumatice consuma sume neplacute chiar si în cazul autoturismelor si distrugerea lor în timpul utilizarii este aproape garantată.

În același timp, să nu uităm de beneficii. După cum am menționat, sistemele de suspensie pneumatică sunt capabile să modifice înălțimea suprastructurii prin creșterea presiunii, indiferent de sarcină. Acest lucru are avantaje tangibile în cazul vehiculelor comerciale, dar nu poate fi neglijat în cazul autoturismelor că putem modifica garda la sol a vehiculului după bunul plac într-un interval.

În plus, șasiul suspensiei pneumatice reprezintă un alt nivel de confort de rulare decât, de exemplu, omologii săi cu arcuri elicoidale. Caracteristicile sale nu pot fi imitate cu soluțiile tradiționale și cu un control inteligent pot fi eliminate chiar și înclinațiile/înclinațiile corpului.