Подушки безпеки Airbag

1. датчики
2. піропатрон газогенератора
3. Подушки безпеки
4. Пристрій електронного контролю та управління
5. контрольна лампочка

Наши партнеры ArtmMisto

Найбільш ефективним елементом пасивної безпеки є застосування систем надувних подушок безпеки (airbag). Система надувних подушок безпеки в комплексі з діагонально-поясними інерційними ременями безпеки в разі аварії при фронтальному зіткненні забезпечує додатковий захист голови і грудної клітки водія і пасажира на передньому сидінні і знижує ймовірність важких травм і загибелі людей при аваріях на 40%.

Мал. Система надувних подушок безпеки (на прикладі Ауді A3):
1 - датчик удару бічний подушки безпеки за водієм (задня стійка кузова); 2 - пиропатрон заряду газогенератора верхньої подушки безпеки водія; 3 - пиропатрон заряду газогенератора натяжителя ременя безпеки водія; 4 - вимикач в замку ременя безпеки водія; 5 - пиропатрон заряду газогенератора бічній подушки безпеки водія; 6 - датчик удару бічний подушки безпеки з боку водія (передні двері): 7 - пиропатрон газогенератора подушки безпеки водія; 8 - діагностична розетка; 9 - щиток приладів з контрольними лампами ременів безпеки і подушок безпеки; 10 - блок управління двигуна; 11 - датчик удару фронтальної подушки безпеки водія (ліва передня частина кузова); 12 - датчик удару фронтальної подушки безпеки переднього пасажира (права передня частина кузова); 13 - контрольна лампа відключення подушки безпеки переднього пасажира; 14 - вимикач для відключення подушки безпеки переднього пасажира, що працює від ключа; 15 - діагностичний інтерфейс шини даних (міжмережевий інтерфейс); 16 - пиропатрон першого і другого зарядів газогенератора подушки безпеки переднього пасажира; 17 - блок управління подушок безпеки; 18 - вимикач в замку ременя безпеки переднього пасажира; 19 - датчик наявності пасажира на передньому сидінні; 20 - пиропатрон заряду газогенератора бічній подушки безпеки переднього пасажира; 21 - датчик удару бічний подушки безпеки з боку переднього пасажира (передні двері); 22 - пиропатрон заряду газогенератора натяжителя ременя безпеки переднього пасажира; 23 - пиропатрон заряду газогенератора верхньої подушки безпеки переднього пасажира; 24 - датчик удару бічний подушки безпеки за переднім пасажиром (задня стійка кузова); 25 - центральний блок управління систем комфорту; 26 - пиропатрон заряду газогенератора відключення акумуляторної батареї

Автомобілі, оснащені системою airbag для водія і пасажира переднього сидіння, можна відрізнити по напису на м'якій панелі рульового колеса і на правій стороні панелі приладів.

Основними елементами системи Airbag є:

• набір інерційних електромеханічних і електронних датчиків (3 ... .5)
• Піропатрони газогенератора (джерело енергії)
• подушки безпеки для водія (в рульовому колесі) і пасажира (праворуч в панелі приладів)
• пристрій електронного контролю та управління
• контрольна лампа на панелі приладів

датчики

Електромеханічні ударні датчики працюють за принципом звичайного кінцевого вимикача - в трубці знаходиться металева кулька, який при різкому ударі долає опір пружин і замикає контакт, при цьому утворюється електричний ланцюг, необхідна для роботи системи.

В даний час замість механічних застосовуються електронні датчики. Такий датчик складається з корпусу, блоку обробки даних і мікромеханічного датчика прискорення, який може бути п'єзоелектричним, конденсаторним або іншого типу.

Датчик прискорення конденсаторного типу влаштовано, спрощено кажучи, як конденсатор. Окремі пластини конденсатора закріплені нерухомо. Парні з ними елементи є рухомими і виконують роль сейсмічної маси. При зіткненні сейсмічна маса, в даному випадку рухливі пластини, переміщається в напрямку до нерухомих пластин і ємність такого конденсатора змінюється. Блок обробки даних обробляє цю інформацію, переводить її в цифровий вигляд і передає дані в блок управління подушками безпеки.

Мал. Схема роботи датчика прискорення конденсаторного типу:
1 - нерухома пластина; 2 - рухома пластина; 3 - блок обробки даних; а - стан спокою; б - зіткнення

Замість датчиків прискорення для розпізнавання зіткнення окремі виробники автомобілів встановлюють датчики тиску. За допомогою цих датчиків досягається більш швидке виявлення удару в область двері.

Інерційні датчики встановлюються в бампері, в моторному відсіку, в стійках або в районі підлокітника. На згадку датчиків закладені прораховані заздалегідь параметри, які для даної моделі автомобіля означають перевищення допустимого удару. У разі аварії датчики посилають сигнал на електронний блок управління. У більшості сучасних систем фронтальні датчики розраховані на силу удару при швидкості від 25 ... 50 км / год, бічні можуть спрацьовувати при більш слабких ударах. Від електронного блоку управління сигнал надходить на основний модуль, який складається з компактно покладеної подушки, з'єднаної з газогенератором.

піропатрон газогенератора

Розплавляють дріт або фронт полум'я в межах елемента запалювання (капсуля) призводять до порушення газогенератори надувний подушки безпеки. У сучасних конструкціях спрацьовування капсуля для запалювання газогенератора походить від змінного струму з метою попередження виникнення короткого замикання в електричній системі живлення постійного струму автомобіля (несправності в електропроводці). Для створення змінного струму застосовується конденсатор, включений в конструкцію зарядного капсуля і приєднаний послідовно в ланцюг збудження, який заряджається, розряджається або перезаряджається приблизно з частотою 100 кГц.

У газогенераторе, званому часто піропатроном (таблеткою) діаметром 10 см і товщиною 1 см, використовуються кристали твердого палива, при згорянні якого виділяється газ, що заповнює, а точніше, надувати подушку. Паливом звичайно виступає отруйний азид натрію (NaN3), 45% маси якого при згорянні перетворюється в чистий азот, а решта - в вуглекислий газ (СО2), окис вуглецю (СО), воду (Н2О) і тверді частинки. Електричний імпульс підпалює пиропатрон або плавить дріт і кристали перетворюються в газ. Сигналом для спрацьовування пиропатрона служить електричний імпульс від датчиків удару (прискорення або тиску), що надходять безпосередньо або через електронний блок. Хоча процес згоряння і відбувається швидко, він не носить вибухового характеру. Згорання відбувається в 3 етапи: підпалювання, загоряння для запалу і горіння робочого заряду. У дуже короткий час система розвиває потужність до 60 кВт, але вибуху не відбувається. Згоряння палива і наповнення подушки об'ємом приблизно 50 ... 60 л для водія триває 30 ... 35 мс, подушка безпеки для пасажира обсягом приблизно 100 ... 140 л встановлюється в зоні рукавички відсіку і наповнюється приблизно за 50 мс. Це час менше часу моргання очі, яке становить 100 мілісекунд.

Для запобігання травм від надування подушки рушійною зі швидкістю 200 ... 300 км / год назустріч грудній клітці, сучасні подушки надуваються в два етапи: спочатку приблизно на 70%, а при зіткненні з тілом повністю, для цього застосовуються двоступеневі газогенератори.

Завдяки радіальному розпрямленню повітряного мішка і послідовному займання зарядів в таких генераторах істотно знижується навантаження, яка діє на водія при аварії. Залежно від тяжкості і виду аварії проміжок між спрацьовуваннями обох пиропатронов може становити приблизно від 5 мсек. до 50 мсек. Спрацьовують завжди обидва заряду, для виключення випадків, коли після розкриття подушки безпеки залишається ще один не спрацював пиропатрон.

Подушки безпеки

При аварії блок управління подушками безпеки дає команду на займання першого заряду. Утворюється тиск прискорює поршень, який відкриває газовий балон. Вирізняється газ наповнює і розкриває подушку безпеки. В результаті згорання другого заряду в повітряний мішок надходить додаткова кількість газу.

Мал. Піропатрони з газовим балоном:
1 - перший запал; 2 - перший заряд; 3 - шток з поршнем; 4 - захисна плівка; 5 - канали подачі газу в подушку безпеки; 6-газовий балон; 7 - другий заряд; 8 - другий запал

Швидкість наповнення подушки обрана відповідно до пори переміщення водія (пасажира) при зіткненні з подушкою. Відразу ж після наповнення, але повільніше, за 200 мілісекунд подушка здувається.

Оптимальне для забезпечення час наповнення подушки - 30 ... 55 мілісекунд. Газ (азот або інший безпечний для людини) в подушку надходить через спеціальний фільтр. У розгорнутому стані подушка знаходиться дуже короткий час (до 1 с), так як газ через спеціальні отвори швидко виходить в салон, щоб подушка не задушила захищається пасажира.

Встановлюються датчики в салоні, в передній частині автомобіля, або в дверях, при цьому їх кількість може коливатися від трьох до десяти. На спрацьовування датчиків впливає не тільки швидкість автомобіля, але і характер зіткнення (під яким кутом, з яким перешкодою). У той же час екстрене гальмування з будь-якій швидкості не може змусити спрацювати датчик удару. На випадок виходу з ладу акумулятора деякі системи забезпечені спеціальним конденсатором, який віддає накопичену енергію для відкриття подушок безпеки.

Подушку виготовляють з нейлону товщиною 0,45 мм. Для герметичності внутрішню сторону покривають дуже тонким шаром синтетичної гуми - неопреном або спеціальною силіконовою гумою. Сучасні подушки поділяються на три типи: фронтальні, бічні і стельові.

Наповнення подушок в салоні - а їх зазвичай від 2 до 6 - супроводжується підвищеним шумом, рівень якого іноді досягає 140 дБ, що небезпечно для барабанних перетинок. Для зменшення шуму спрацьовують тільки потрібні подушки, і то в різний час: наприклад, через 20 мілісекунд після зіткнення - водійська, ще через 17 мілісекунд - пасажирські. Причому якщо в салоні немає пасажирів, подушки безпеки не спрацьовують, тому що в сидіння встановлюють спеціальні датчики, які фіксують наявність пасажирів.

Пристрій електронного контролю та управління

У більшості існуючих в даний час конструкцій використовується електронний блок, який встановлюється в пасажирському салоні для координованого спрацьовування систем захисту. Обчислення вповільнень електронного блоку спрацьовування засновані на даних датчиків прискорення, використовуваних для контролю сил уповільнення, які супроводжують зіткнення автомобіля. Центральний електронний блок збудження повинен відповідати вимогам:

• ідентифікації ДТП або зіткнення, заснованої на даних, отриманих від електронного датчика прискорення і механічного «детектора безпеки» або від двох електронних датчиків прискорення (контроль з «повністю електронним розпізнаванням» зі схемою резервування)
• швидкого реагування керівників ланцюгів, надувних подушок безпеки і натяжних пристроїв ременів безпеки, заснованого на алгоритмах цифрового запуску спеціального призначення, у відповідь на різні види ДТП (лобове зіткнення, лобове зі зміщенням, зіткнення або наїзд під деяким кутом, наїзд на опору і т. п .)
• стабільного напруги і резервування живлення
• виборчого спрацьовування натягача ременя безпеки відповідно до керованим станом вузла стрічка ременя - пряжка
• визначення двох порогів спрацьовування залежно від того, чи дійсно користувач автомобіля використовує ремінь безпеки (високий або низький поріг спрацьовування інтерфейсу послідовної діагностики)

контрольна лампочка

Для контролю справності системи надувних подушок може застосовуватися система контролю. При включенні запалювання близько 10 сек горить контрольна лампочка, яка повинна потім згаснути. Якщо лампочка не горить не гасне або загоряється під час руху це свідчить про несправність системи.

Дослідження фахівців свідчать про те, що ризик загибелі пішохода при ударі об капот автомобіля, що рухається зі швидкістю всього 40 км / ч, досягає 100%. Для вирішення цієї проблеми компанії активно працюють над створенням подушок безпеки для пішоходів. Ця система захисту включає дві подушки - велику, що охоплює передню частину автомобіля (бампер, радіаторну решітку, фари і кромку капота) і маленьку, яка розміщується у лобового скла, захищаючи голову пішохода. Небезпечне наближення до пішоходів і тваринам розпізнаються спеціальними датчиками. Відкриватися ці подушки будуть безпосередньо перед зіткненням.