Stworzenie optymalnego zawieszenia do pojazdów ciężarowych wymaga kompromisów, szczególnie w przypadku naczep, których masa różni się w zależności od aktualnego obciążenia. W tym kontekście, zawieszenie pneumatyczne, które utrzymuje stały poziom niezależnie od obciążenia, stanowi skuteczne rozwiązanie tego problemu.
Czym jest zawieszenie pneumatyczne i resorowe?
Ciężarówki to pojazdy stworzone do przewożenia dużych ładunków na długich dystansach. Aby utrzymać ciężar i amortyzować wstrząsy pochodzące z nawierzchni, wyposażone są w system zawieszenia. Najczęściej stosowane rozwiązania to zawieszenie resorowe i zawieszenie pneumatyczne.
Zawieszenie resorowe
Zawieszenie resorowe to tradycyjny system składający się z kilku warstw sprężystej stali, tzw. piór resorów, ułożonych jedna na drugiej. Gdy pojazd porusza się po nierównościach lub jest obciążony ciężkim ładunkiem, stalowe pióra uginają się. Dzięki temu system absorbuje wstrząsy i równomiernie rozkłada siły na osi. Gdy obciążenie się zmniejsza, stal wraca do pierwotnego kształtu. Zawieszenie resorowe słynie z wytrzymałości i niezawodności, zwłaszcza w pojazdach mocno obciążonych. Dodatkowo ciężarówki z zawieszeniem resorowym są zazwyczaj tańsze w zakupie i eksploatacji niż te z zawieszeniem pneumatycznym.
Zawieszenie pneumatyczne
Zawieszenie pneumatyczne działa według nowocześniejszej zasady. Zamiast stalowych resorów wykorzystuje elastyczne mieszki powietrzne wypełnione sprężonym powietrzem. Gdy ciężarówka porusza się po nierównej nawierzchni lub jest mocniej załadowana, system automatycznie dostosowuje ciśnienie powietrza w mieszku. Dzięki temu pojazd utrzymuje prawidłową wysokość zawieszenia, a wstrząsy są skutecznie tłumione. Zawieszenie pneumatyczne oferuje wiele korzyści w porównaniu z tradycyjnym zawieszeniem resorowym. System automatycznie dostosowuje się również do obciążenia, utrzymując stałą wysokość pojazdu, niezależnie od wagi ładunku. Dodatkowo zawieszenie pneumatyczne zapewnia doskonałą ochronę delikatnych ładunków. Dzięki skutecznemu tłumieniu wstrząsów, wrażliwe towary są mniej narażone na uszkodzenia w trakcie transportu.
Historia zawieszenia pneumatycznego w ciężarówkach
Szosowa ciężarówka bez pneumatycznego zawieszenia tylnej osi mogłaby dziś wzbudzić duże zaskoczenie. Tak samo potraktowano by pozbawioną „poduszek” naczepę, o ile nie byłby to pojazd do wyjątkowo ciężkich zastosowań. Pneumatyczne miechy stały się po prostu normą, ułatwiając kierowcom pracę, a jednocześnie podnosząc jej komfort.
Początki i rozwój
Sprężarki oraz zbiorniki sprężonego powietrza pojawiły się w ciężarówkach bardzo wcześnie, dzięki pneumatycznym układom hamulcowym, wynalezionym w XIX wieku w branży kolejowej, a na początku XX wieku przeniesionym do największych samochodów. Pierwszy taki układ marki Wabco pojawił się w 1922 roku i ekspresowo podbił branżę ciężkiej motoryzacji. Mniej więcej w tym samym czasie zaczęto myśleć o wykorzystaniu pneumatyki także w zawieszeniu. Pierwszy taki patent zgłoszono w 1929 roku w ówczesnej Czechosłowacji przez firmę Tatra, która zamontowała pneumatyczne zawieszenie w tylnej osi samochodu ciężarowego typu T24. Było to udoskonalenie typowego dla Tatry, niezależnego układu jezdnego, opartego na wahliwych półosiach oraz ramie rurowej.
II Wojna Światowa i powojenny przełom
W czasie II Wojny Światowej pneumatycznym zawieszeniem zainteresowali się także Amerykanie, z myślą o rozwoju swoich pojazdów wojskowych. Z pneumatyką eksperymentowano w samolotach oraz największych ciężarówkach, chcąc zwiększyć ich wytrzymałość na bardzo ciężkie ładunki. Największy przełom miał miejsce w 1957 roku, kiedy dwie marki amerykańskiego koncernu General Motors zaprezentowały samochody, w których pneumatyczne zawieszenie było na wyposażeniu seryjnym. W przypadku aut osobowych był to Cadillac Eldorado Brougham, natomiast ciężarówki reprezentowała marka GMC, z całą serią modeli o oznaczeniu A oraz R. Najcięższym z nich był ciągnik siodłowy GMC R860, w którym pneumatyczne zawieszenie otrzymały wszystkie trzy osie. GMC w 1957 roku reklamowało pneumatyczny układ, wskazując następujące zalety:
- podwyższenie komfortu pracy kierowcy,
- ochronę delikatnych ładunków na drogach złej jakości,
- automatyczne poziomowanie zawieszenia pod różnego rodzaju obciążeniem,
- ograniczenie czynności eksploatacyjnych dzięki rzadszym naprawom i smarowaniu.
Pneumatyka w Europie i współczesne zastosowania
Przez wiele lat GMC miało w swojej ofercie ciężarówki dwóch typów - zawieszone pneumatycznie oraz posiadające klasyczne resory. Podobnym torem poszły także inne ciężarowe marki, dołączając pneumatykę do swoich ofert, ale nie rezygnując do końca z resorów. Układ z poduszkami uchodził bowiem za zbyt delikatny do pracy w trudnych warunkach, a także zbyt kosztowny.
Z europejskiego punktu widzenia pneumatyka ugruntowała swoją rolę w latach 90-tych. Jeszcze na początku tej dekady nie była ona rzeczą oczywistą, o czym świadczy chociażby historia naczep typu mega. Gdy w 1990 roku zaprezentowano pierwsze takie pojazdy, wymagające ciągników typu low deck, pierwsze niskopodwoziowe ciągniki widywano jeszcze na resorach. Zdarzały się też takie przypadki, jak zawieszenia o układzie pneumatycznym, ale pozbawione ręcznej regulacji wysokości. Rozwój trwał jednak nadal, a pneumatyka sprawdzała się na coraz to nowych polach:
- W autobusach spopularyzowały się systemy przyklęku.
- Wspomniane zestawy z naczepami mega okazały się hitem.
- Pneumatycznie unoszone osie pozwoliły znacznie ograniczyć zużycie paliwa.
- Doceniono łatwość spinania ciągników z pneumatycznie regulowanym tyłem.
- Renault Magnum rozsławiło w Europie pneumatycznie zawieszane kabiny.
Wszystko to razem sprawiło, że dzisiaj nawet w wywrotkach - dotychczas będących prawdziwymi ostojami resorów - zaczynają pojawiać się zawieszenia mieszane. Widuje się już bowiem podwozia 8×4, w których tylne osie mają poduszki powietrzne. Fabryczna pneumatyka zawitała też do lekkich pojazdów użytkowych, na co przykładami mogą być Iveco Daily, najnowsza generacja Hummera, czy pickupy marki Ram. Poza poziomowaniem pojazdów pod obciążeniem, doceniono tam też możliwość zwiększania prześwitu na czas jazdy w terenie czy też rozładunku.
Zawieszenia pneumatyczne ECO Air od BPW
Przykładem nowoczesnego rozwiązania w dziedzinie zawieszeń pneumatycznych są produkty linii ECO Air od firmy BPW.
Modułowa konstrukcja i uniwersalność
Firma BPW wymienia modułową konstrukcję zawieszenia jako niewątpliwą zaletę swoich produktów linii ECO Air. Dzięki temu w razie uszkodzenia możliwa jest wymiana pojedynczych elementów układu. Ma to być efektem laserowej obróbki powierzchni styku niektórych podzespołów zawieszenia. Jak podkreśla Łukasz Łatkowski, Doradca Techniczny/Specjalista ds. BPW:
„Nowoczesna, modułowa konstrukcja zawieszenia ECO Air umożliwia, w przypadku uszkodzeń, wymianę pojedynczego elementu. Połączenie skręcane zawieszenia bez użycia elementów kształtowych dzięki zastosowaniu technologii laserowej obróbki powierzchni styku wahacza z korpusem osi. Zawieszenia ECO Air są uniwersalne w szerokim zakresie zastosowań - w naczepach kurtynowych, chłodniach, z ruchomą podłogą, a także wywrotkach. Zawieszenia ECO Air dostępne są z osiami ECO Plus zarówno z hamulcami tarczowymi, jak i bębnowymi”.
Zawieszenia ECO Air cieszą się coraz większym zainteresowaniem. Producent jest przygotowany na zwiększone zapotrzebowanie, a zautomatyzowany proces produkcji zawieszeń ECO Air zapewnia krótkie terminy realizacji zamówień.
Elementy odpowiedzialne za stabilność
Za zapewnienie stabilności w zawieszeniu odpowiadają przede wszystkim belka osi wraz z dwoma wahaczami wzdłużnymi. Tworzą one wspólnie duży stabilizator w kształcie litery „U”. Podczas serwisu należy skontrolować prawidłowe dokręcenie śrub mocujących te elementy. Podczas demontażu elementów tego zespołu należy zawsze wymieniać śruby wraz z podkładkami i nakrętkami na nowe. Podczas serwisu należy zwrócić uwagę na to, czy w punktach styku między belką osi oraz resorami nie ma śladów korozji. Jej wystąpienie świadczy o pojawieniu się luzów i ruchów tych podzespołów względem siebie w trakcie pracy zawieszenia.
Konserwacja i diagnostyka
Pierwsze uszkodzenia spowodowane naturalnym starzeniem się gumy, z której wykonano poduszki, pojawiają się w miejscu, gdzie jej płaszcz wywija się na tłoku. Podczas kontroli należy szczególną uwagę zwrócić na ten obszar, a także zweryfikować szczelność poduszek. Tłok może ulec uszkodzeniu wskutek uderzeń kamieni czy kontaktu np. z krawężnikami, dlatego należy sprawdzić również ten element. Przy zbyt dużym nachyleniu przyczepy może dochodzić do rozerwania poduszek powietrznych lub jazdy na odbojnikach.
Zdarza się, że podczas produkcji amortyzatora zostanie on nadmiernie wypełniony olejem. W takiej sytuacji nadmiar zostaje wyrzucony przy pierwszym użyciu przyczepy. Mgiełka olejowa pokrywa wówczas korpus amortyzatora, który wystarczy przetrzeć. Jeżeli mgiełka oleju ponownie osiada na korpusie lub olej spływa po nim, to może oznaczać uszkodzenie i konieczność wymiany amortyzatora. Zawieszenia pneumatyczne BPW są przystosowane do pracy na określonej wysokości. Zmiana ustawień może prowadzić do uszkodzeń podzespołów jak np. poduszki czy tuleje.
System AirSave i zastosowania off-road
Zawieszenia ECO Air mają również przydatne rozwiązania, jak system AirSave, który automatycznie utrzymuje odpowiednie ciśnienie ogumienia. Dzięki temu można zachować zużycie paliwa na optymalnym poziomie, a przede wszystkim uniknąć wystrzału opony w wyniku długotrwałej jazdy z zaniżonym ciśnieniem. Pneumatyczne zawieszenie od BPW znajduje również zastosowanie w samochodach poruszających się na drogach nieutwardzonych. Łukasz Łatkowski dodaje:
„Linia zawieszeń pneumatycznych ECO Air jest stale rozwijana. Obecnie zawieszenia ECO Air dostępne są korpusem osi o przekroju okrągłym i z powodzeniem stosowane w pojazdach off-road (np. wywrotkach). Coraz większą popularnością cieszą się zawieszenia ECO Air z osiami wyposażonymi w układ automatycznego uzupełniania ciśnienia w ogumieniu AirSave. A na tym nie koniec.”
Zawieszenie pneumatyczne w ciągniku siodłowym DAF XF Low Deck
DAF zdecydował na produkcję specyficznej wersji swojego ciągnika siodłowego DAF XF Low Deck dla transportu ładunków ciężkich i objętościowych. Tylna oś ciągnika siodłowego dysponuje zawieszeniem pneumatycznym pozwalającym unieść tylną część podwozia o 50 milimetrów. Zmniejsza to ryzyko kontaktu między ciągnikiem siodłowym a naczepą podczas operacji ładowania i rozładunku towaru. Dostępne są dwa silniki dla ciągnika siodłowego DAF XF Low Deck:
- PACCAR MX-13 12.9 litrów osiągający moc 410, 460 lub 510KM,
- PACCAR MX-11 440KM.
Pojemność zbiorników na paliwo nowego DAFA wynosi 1090 litrów. DAF XF Low Deck jest proponowany z automatyczną lub ręczną skrzynią biegów i z 3.60 lub 3.80 metrami rozstawu osi. Kabina Space Cab lub Super Space Cab jest proponowana opcjonalnie.
DAF XF 480 Low Deck Mega 2018 MY Tractor Unit | Truck presented by SAJMON
Zawieszenie pneumatyczne fotela kierowcy
Pneumatyczny fotel kierowcy to zaawansowane siedzisko, którego działanie opiera się na układzie pneumatycznym zasilanym sprężonym powietrzem, najczęściej z instalacji pojazdu. Jego sercem jest poduszka pneumatyczna (tzw. miech), która zastępuje tradycyjne sprężyny mechaniczne. Główną zaletą takiego rozwiązania jest ochrona zdrowia operatora. Wielogodzinna praca w jednej pozycji naraża kręgosłup na mikrourazy i przeciążenia. Zawieszenie pneumatyczne fotela aktywnie tłumi wibracje o niskiej częstotliwości, które są szczególnie szkodliwe i mogą prowadzić do chorób zawodowych. Nowoczesne fotele pneumatyczne, takie jak te produkowane przez firmy ISRI czy Grammer, oferują szeroki zakres regulacji. Oprócz standardowej regulacji wysokości, kluczowe staje się wsparcie pneumatyczne lędźwi (LPS), które pozwala na idealne dopasowanie profilu oparcia do krzywizny kręgosłupa. Wiele modeli posiada także pneumatyczną regulację wsparcia bocznego, głębokości siedziska, a nawet kąta nachylenia. Fotele tego typu są standardem w pojazdach użytkowych, takich jak ciągniki siodłowe, autobusy, a także w maszynach budowlanych i rolniczych. Ich konstrukcja, choć trwała, wymaga okresowej kontroli. Diagnostyka układu pneumatycznego fotela obejmuje sprawdzanie szczelności przewodów, stanu zaworów i działania kompresora, jeśli fotel posiada własny, zintegrowany.