La storia del pneumatico

L invenzione della ruota risale al 3500 aC. Il primo cerchione in acciaio intorno alla ruota fu osservato oltre 1000 anni aC. Diamo uno sguardo a come e nato il pneumatico per l automobile e come si e sviluppato fino al pneumatico che conosciamo oggi.

La ruota

Ancora prima della nascita del pneumatico avevamo gia la ruota. Le prime prove di carri con ruote risalgono alla prima Eta del Bronzo, intorno al 3500 a.C. Da scavi archeologici e altre fonti storiche e stato stabilito che la ruota veniva usata quasi contemporaneamente in Mesopotamia, nel Caucaso e nellEuropa centrale. Allepoca la ruota era solo un disco di legno massiccio, composto da due segmenti fissati insieme, con al centro un foro per lasse (vedi immagine). La domanda quale delle tre culture abbia effettivamente inventato la ruota rimane tuttora irrisolta.

Secondo gli storici furono gli Egiziani che intorno al 1500 a.C. utilizzarono per la prima volta ruote di legno con raggi al posto delle ruote piene. La ruota di legno con raggi era notevolmente piu leggera e di diametro maggiore. Viaggiare su strade sabbiose (deserto) e sentieri fangosi divenne cosi piu facile e anche piu confortevole.

Il bracciale di acciaio

Uno pneumatico e la parte che deve sostenere il peso del veicolo, protegge la ruota da rotture e usura e garantisce un migliore contatto tra ruota e manto stradale.

La prima fascia di acciaio intorno alla ruota fu osservata su carri celtici intorno al 1000 a.C. La fascia di acciaio rendeva la ruota di legno a raggi piu robusta e resistente allusura. Realizzare una ruota di legno con una fascia di acciaio era un lavoro artigianale. La fascia di acciaio forgiata a mano veniva prima riscaldata fino a diventare rovente, poi battuta con un martello intorno alla ruota di legno e infine raffreddata con acqua. Con il raffreddamento la fascia di acciaio si contrae e serra la ruota del carro in legno in un insieme solido (vedi immagine sotto).

Due bei esempi di carrozze con ruote a raggi di legno dotate di cerchi in acciaio sono la carrozza portoghese Traquitana del 1775 e il carro contadino del 1884, entrambi visibili al Louwman Museum. Queste ruote a raggi di legno con cerchi metallici furono utilizzate anche intorno al 1900 sulla prima generazione di automobili derivate dalle carrozze trainate da cavalli. La ruota di legno con cerchio in acciaio rimase praticamente invariata fino al 1870, quando furono inventate le ruote a raggi sottili e il pneumatico in gomma.

Il pneumatico in gomma piena

Fu intorno al 1600 a.C. che venne scoperta la gomma naturale (latex). Il lattice e una linfa lattiginosa e appiccicosa che viene estratta dall albero della gomma. Per renderlo adatto all uso come gomma, il lattice viene vulcanizzato. In questo processo si aggiunge zolfo al lattice fuso e il lattice (la linfa) si trasforma in un materiale liscio, flessibile ed elastico, adatto a molti impieghi. L uso del lattice come base per il pneumatico in gomma piena ebbe inizio a partire dal 1867. In quell anno Robert Thomas ottenne il brevetto e la produzione venne avviata un anno dopo dalla North British Rubber Company. La Benz Motorwagen del 1886 e la Benz 5-HP Phaeton del 1895 al Louwman Museum sono due splendidi esempi di veicoli con ruote a raggi e pneumatici in gomma piena.

Le gomme sintetiche furono inventate nei laboratori della Bayer nel corso degli anni 1920. La gomma sintetica e composta da diversi polimeri derivati dal petrolio e presenta caratteristiche simili ai polimeri ottenuti dalla gomma naturale. A causa della scarsita e delle proprieta specifiche della gomma naturale, i produttori di pneumatici utilizzano sia gomma naturale sia gomma sintetica, a seconda dell applicazione dello pneumatico. Oggi la gomma sintetica rappresenta i due terzi della produzione mondiale totale di gomma. La gomma sintetica, in particolare il neoprene sviluppato da DuPont, a differenza della gomma naturale, e piu resistente al calore, all olio e alla benzina. Per questo motivo la gomma in neoprene e stata utilizzata anche per tubi del carburante, anelli di tenuta e materiali isolanti.

Il pneumatico in gomma

Nel 1888 fu il veterinario britannico John Boyd Dunlop (vedi foto) a essere considerato l inventore del primissimo pneumatico gonfiato ad aria.

L invenzione nacque dal fastidio che John provava quando vedeva il suo bambino di 10 anni andare in giro sobbalzando sui ciottoli con il suo triciclo con gomme piene. Il pneumatico ad aria di Dunlop fu applicato per la prima volta alla bicicletta. John Dunlop sperimento con un tubo di gomma incollato al cerchio e avvolto con una fascia di tessuto. Fu alla fine del 1890 che ebbe inizio la produzione del pneumatico per bicicletta da parte della Dunlop Pneumatic Tyre a Belfast. La produzione da parte di Dunlop del pneumatico per automobile ebbe luogo nel 1900.

Il primissimo pneumatico per auto non fu però opera della Dunlop, ma dei fratelli Andre ed Eduard Michelin nel 1895. In quell anno il pneumatico ad aria venne utilizzato per la corsa Parigi-Bordeaux-Parigi e, nonostante le numerose forature, suscito grande interesse. Il comfort offerto dal pneumatico ad aria impressiono il pubblico. Michelin & Cie. miglioro il pneumatico e ben presto divennero il principale produttore di pneumatici per auto in Europa. Allo stesso tempo, il pneumatico pieno scomparve gradualmente dal mercato a causa del comfort insufficiente.

Dall inizio del 1900 il pneumatico per auto era composto da una camera d aria che tratteneva l aria compressa e da uno pneumatico esterno che proteggeva la camera d aria e garantiva la trazione (vedi immagine).

Lo pneumatico esterno A, dotato di piu strati di tela, e la camera in cui la camera d aria B viene gonfiata fino a una pressione di 4–5 bar. I talloni dello pneumatico esterno, quando si gonfia la camera d aria, si fissano al cerchio in acciaio C. Mediante una serie di bulloni con dado ad alette disposti attorno al cerchio, il tallone dello pneumatico viene bloccato nel cerchio. In questo modo si evita che lo pneumatico possa spostarsi nel cerchio durante la marcia. Tuttavia, questo bullone a vite con dado ad alette presentava degli svantaggi. Poteva creare difficolta durante il montaggio dello pneumatico esterno e poteva causare danni alla camera d aria. Di conseguenza, l uso di pneumatici e cerchi dotati di questi bulloni a vite con dado ad alette ebbe vita breve. Un esempio e visibile sullaSpyker 60HP Racing Car del 1903nel Louwman Museum.

Fasce bianche e nere

Nel periodo iniziale dello pneumatico, la gomma veniva spesso realizzata con caucciu privo di carbonio. Lo pneumatico aveva quindi il colore bianco della gomma naturale (latex). Aggiungendo nerofumo al latex, lo pneumatico diventava piu resistente, meno soggetto a usura e piu resistente al calore. La durata di vita di quella prima generazione di pneumatici neri era di circa 4000 km. Da un punto di vista puramente estetico, gli pneumatici neri erano anche piu facili da mantenere belli rispetto a quelli bianchi in gomma naturale. Lo pneumatico nero venne ben presto adottato ovunque. Notevole, in questo contesto, e tuttavia luso degli pneumatici white wall, che negli anni 20 e 50 erano molto apprezzati, soprattutto sulle auto di prestigio provenienti dagli Stati Uniti. Un esempio di automobile con pneumatici completamente bianchi (latex) e la seguente Ford Model A del 1903che e possibile ammirare anche nel museo.

Il pneumatico diagonale e radiale

Fu negli anni 20 che, con l aumento dell uso dell automobile e delle velocita delle auto sulle strade pubbliche, le caratteristiche degli pneumatici vennero migliorate. Lo pneumatico divenne piu largo e piu flessibile e la gomma del battistrada venne rinforzata con strati di tessuto incorporati nella gomma. Questi pneumatici sono conosciuti come pneumatici diagonali (Bias-Ply) per via degli strati di cordicelle disposti in diagonale rispetto alla direzione di marcia (vedi disegno). Gli pneumatici diagonali vengono ancora prodotti e venduti ai proprietari e ai collezionisti di auto d epoca di questo periodo.

Nel 1946 Michelin introdusse per la prima volta il pneumatico radiale. Il pneumatico prende il nome di radiale per via degli strati di tele disposti in modo radiale (a 90 gradi) rispetto alla direzione di marcia. Il pneumatico radiale viene ulteriormente rinforzato da strati di cavi d acciaio che corrono lungo la circonferenza del pneumatico (vedi disegno). Dopo la morte di Andre Citroen nel 1935, Citroen fu rilevata dal principale azionista Michelin, con Pierre-Jules Boulanger come vicepresidente e responsabile dell ingegneria e del reparto design. Era quindi comprensibile che Citroen iniziasse a utilizzare su larga scala il pneumatico radiale Michelin, ad esempio sulla Citroen 2CV lanciata sul mercato nel 1948. Rispetto al pneumatico diagonale, il pneumatico radiale ha una durata maggiore, una migliore stabilita di guida e una minore resistenza al rotolamento, con conseguente riduzione dei consumi di carburante. Il pneumatico radiale e pero un po piu rigido e, a causa della sua composizione piu complessa, anche circa il 40% piu costoso.

La svolta del pneumatico radiale

A causa delle caratteristiche specifiche del pneumatico radiale, era comunque necessaria una sospensione dellauto adeguata. In generale si sconsiglia di usare pneumatici radiali su auto progettate per pneumatici diagonali. Dal 1950 i pneumatici radiali sono diventati lo standard nel mondo. Uneccezione era lindustria americana degli pneumatici, che voleva continuare a utilizzare i piu economici pneumatici diagonali. Inoltre, lindustria automobilistica americana vedeva come una minaccia i costi per adattare le sospensioni dei nuovi modelli. La maggior parte dei costruttori americani di auto e pneumatici descriveva il pneumatico radiale come a freak product that isnt going anywhere. Non si era disposti a far pagare di piu al pubblico per un pneumatico piu rigido e cosi lindustria continuo a produrre solo pneumatici diagonali. Lunica eccezione fu B.F. Goodrich con il Silvertown Radial 900, introdotto nel 1965, che pero non ebbe successo.

La situazione cambio quando nel 1973 scoppiò la crisi petrolifera. In America il prezzo della benzina passo da 30 centesimi a 1 dollaro al gallone. Il mercato americano chiese auto piu parsimoniose nei consumi. In 10 anni le importazioni di automobili salirono dal 15 al 28 percento. Tutte le auto importate avevano naturalmente pneumatici radiali e ben presto Michelin e Bridgestone prosperarono con i loro pneumatici sul mercato americano. Goodyear alla fine produsse uno pneumatico radiale nel 1977 dopo un investimento di milioni. Altre aziende americane di pneumatici iniziarono a collaborare o vennero rilevate. Nel 1983 tutte le nuove auto americane uscirono con pneumatici radiali.

Lo pneumatico tubeless

Nel 1955 ci fu un cambiamento importante nella costruzione degli pneumatici. Dopo un lungo periodo di test e di valutazione di vari brevetti, lo pneumatico senza camera daria, il tubeless tyre, divenne lo standard per le nuove automobili.

Il tradizionale pneumatico con camera d aria presentava diversi svantaggi, come la difficolta di montare copertone e camera d aria e il calore eccessivo che puo generarsi per l attrito tra camera e copertone, con il rischio conseguente di uno scoppio.

Il nuovo pneumatico tubeless era facile da montare e piu sicuro. Il rischio di uno scoppio era ridotto grazie allassenza della camera daria e, in caso di foratura, ad esempio per un chiodo, lo pneumatico si sgonfiava lentamente e quindi in modo sicuro. Invece della camera daria, ora lo pneumatico esterno formava insieme al cerchio ununica camera chiusa. Per ottenere una struttura a tenuta daria, lo pneumatico garantiva la sigillatura sul letto del cerchio e la valvola con guarnizione in gomma era montata sul cerchio. Fu B. F. Goodrich che nel 1955 mise per primo sul mercato uno pneumatico tubeless.

Il profilo della band

Il battistrada dello pneumatico venne dotato fin dallinizio di un profilo. Si scopri che garantisce una migliore aderenza su fondi bagnati e fangosi. Il profilo raccoglie acqua e fango nelle scanalature e li espelle lateralmente. Inoltre il profilo contribuisce in una certa misura al raffreddamento dello pneumatico. Nei primi tempi dello pneumatico a aria il battistrada riportava talvolta una scritta che sulle strade fangose lasciava unimpronta, come NON SKID, visibile sulla Pierce-Arrow Model 38 del 1917 al Louwman Museum. Oggi gli pneumatici devono soddisfare severi standard di sicurezza internazionali riguardo, tra laltro, alla velocita massima e al carico massimo. Questi dati, insieme alla misura dello pneumatico e alla misura richiesta del cerchio, sono indicati in forma codificata sul fianco dello pneumatico.

Il futuro

E notevole che per il trasporto su strada la ruota con il pneumatico esista gia da oltre 3000 anni. Cosa ci riservera il futuro? Continueremo a lungo con la ruota sulla strada oppure ci sposteremo per aria con il nostro mezzo di trasporto personale? Dopotutto esistono gia treni a levitazione e elicotteri.

Alfred Koeten