- Основні складові елементи
- датчики удару
- Блок керування
- газогенератор
- додаткові кошти
- Принцип роботи
- види
Наши партнеры ArtmMisto
Системи безпеки, якими оснащуються сучасні автомобілі, діляться на дві основні категорії - активні та пасивні. А починалося все з установки ременів безпеки , Які і зараз є одним з основних засобів безпеки. Відносяться ремені до системам пасивної безпеки . Другими за значимістю пасивними засобами є подушки безпеки.
Вони є частиною системи SRS (Supplemental Restraint System - додаткова система утримування), яка включає в себе ще цілий ряд пристроїв і механізмів.
Спочатку подушки позиціонувалися як альтернатива ременів, які раніше не особливо були зручними у використанні. Але практика показала, що тільки комплексне використання цих двох засобів забезпечує максимальну травмобезопасность.
Ремені зараз значно зручніше в застосуванні, вони забезпечують хорошу фіксацію тулуба, але і від подушок не відмовилися. І якщо раніше їх встановлювали тільки на преміальні авто, то зараз вони є і на машинах бюджетного сегмента. Та й кількість подушок тільки зростає.
Основні складові елементи
Система подушок безпеки включає в себе три основних компоненти:
- датчики удару
- Блок керування
- газогенератори
Більш сучасні системи включають в себе додаткові датчики і механізми, що вносять певні корективи в роботу пристрою безпеки.
датчики удару
Датчики удару - елементи, від яких залежить робота всієї системи. Саме вони визначають, що сталася сутичка, завдяки чому і спрацьовують подушки. Спочатку застосовувалися тільки фронтальні датчики. Кількість подушок раннє було не більшим і в їх завдання було підвищення травмобезопасности при фронтальних зіткненнях. Зараз же багато авто комплектуються і бічними пристроями, тому і кількість датчиків зросла.
Приклад розташування датчиків удару системи SRS
Робота всієї системи побудована так, що при ДТП спрацьовують тільки необхідні подушки, а не все відразу. А для цього необхідно визначити силу удару, його напрямок, характер. Це і забезпечують датчики, встановлені в різних частинах кузова - в передній частині, дверях, стійках.
Традиційними вважаються датчики електромеханічного типу. Вони досить прості за конструкцією, але при цьому цілком ефективні. Основними елементами такого датчика є кулька і пружина певної жорсткості. Працює він так: при ударі інерція змушує зміститися кульку, долаючи зусилля пружини, в результаті замикаються контакти і імпульс від датчика йде на керуючий блок.
Електромеханічний вид датчика з стрічкової пружиною
Варто зазначити, що жорсткість пружини значна. Це виключає помилкові спрацьовування системи, наприклад, при екстреному гальмуванні, несильному ударі з перешкодою. Так, при зіткненні під час руху на малій швидкості (до 20 км / ч) подушка не спрацює, оскільки сили інерції буде просто недостатньо, щоб подолати зусилля пружини.
Крім електромеханічних датчиків на авто використовуються і електронні види, основним елементом яких є датчик прискорення (конденсаторний, інерційний, тиску). Також в конструкцію електронних елементів входить блок обробки сигналу від датчика прискорення.
Пристрій інерційного датчика
Принцип роботи конденсаторного датчика прискорення зводиться до зміни ємності за рахунок зміщення пластин. А досягається це за рахунок поділу пластин конденсатора і закріплення їх на різних засадах, одна з яких є нерухомою, друга - рухомий. При ударі все та ж сила інерції зміщує рухливу основу з пластинами відносно нерухомої. В результаті ємність конденсаторного датчика змінюється. Це фіксує блок обробки, звіряє отримані дані з табличними і на основі цього формує сигнал на керуючий блок.
Конденсаторний датчик прискорення
За таким принципом працюють і інші види датчиків, єдина різниця зводиться до їх влаштування. Всі вони за рахунок інерції змінюють будь-які параметри, що є основою для формування сигналу блоком обробки.
Відзначимо, що настройка датчиків удару здійснюється виходячи з їх місця установки. Так, бічні елементи зазвичай більш чутливі, ніж фронтальні.
Для виявлення удару в область двері можуть встановлюватися датчики, які фіксують зміну атмосферного тиску в дверях автомобіля. Вони бувають п'єзоелектричними або ємнісними. Перший вид заснований на п'єзоелектричного ефекту, а другий на принципі конденсаторного датчика.
Датчики удару фіксують зміну тиску
Також враховується швидкість спрацьовування кожного типу датчика, тому в авто можуть одночасно встановлюватися кілька їх типів. Наприклад, датчики тиску відрізняються високою швидкодією, тому вони нерідко встановлюються з боків (в дверях, стійках).
Основною перевагою електронних датчиків є визначення характеру удару - сили, напрямки. Досягається це за рахунок закладених табличних даних в блок обробки.
Блок керування
Блок управління приймає інформацію від датчиків удару і вже на основі їх посилає сигнали на необхідні подушки. По суті, він є розподільником, що направляють сигнал від датчика на конкретну подушку. Але оскільки сучасна система нерідко включає в себе додаткові кошти, то цей блок обробляє інформацію і з них, а також віддає команди на спрацьовування певних механізмів.
Керуючий блок бере участь і в діагностиці системи. Після запуску двигуна він відправляє контрольні сигнали на виконавчі механізми, визначаючи цілісність електричної мережі та стан робочих елементів. Наприклад, якщо стався обрив ланцюга, або подушки раніше вже спрацювали, то блок визначить це, і на приладовій панелі загориться контрольна лампа, яка вказує, що виникла проблема в системі безпеки.
Відзначимо, що «обійти» режим діагностики нескладно, чим нерідко користуються автолюбителі, в машинах яких подушки несправні або спрацювали.
газогенератор
Основним складовим елементом цієї системи є виконавчий механізм - газогенератор. У його завдання входить генерація великої кількості газу в короткі терміни, яким потім заповнюється сама подушка.
Газогенератор включає в себе кілька складових елементів - пиропатрон, заряд речовини, яке виділяє газ і безпосередньо самої подушки.
Газогенератор в рульовому колесі
Піропатрон призначений для підпалювання заряду. Робити це він може двома способами - плавленням дроти, поміщеного в камеру згоряння, або за рахунок капсуля, що створює фронт полум'я в камері з зарядом. Все просто - електричний сигнал від блоку управління подається на пиропатрон, що призводить до плавлення проводки або запалювання капсуля.
Камера згоряння газогенератора заповнена речовиною, яка здатна в найкоротші терміни повністю згоріти, виділивши при цьому великий обсяг газу, безпечного для людини. В якості такого речовини зазвичай використовується азид натрію (який, до речі, є отруйним). Але в процесі згоряння він розпадається на безпечні речовини - азот (45% від загального обсягу), воду, вуглекислий газ, тверді частки.
Варто відзначити, що азид натрію повністю згоряє дуже швидко (30-50 мілісекунд в залежності від кількості речовини), при цьому горіння - контрольоване, а не вибуховий.
Одержуваний газ по спеціальних каналах виходить з газогенератора і потрапляє в тканинний мішок. Перед цим він проходить фільтрацію через спеціальний металевий фільтр, який видаляє тверді частинки, а також охолоджує газ.
Гібридний газогенератор з наявністю заряду і газу
Іншим різновидом є гібридний газогенератор основною речовиною в якому виступає газ під тиском (аргон - 98%, гелій - 2%). У ньому також є пиропатрон і невелика кількість виштовхує заряду. При його спрацьовуванні відбувається відкриття каналу подачі газу в подушку. Гібридні газогенератори відрізняються по конструкції відкриття каналу, за рахунок зрушуваної зарядом поршня в момент спрацьовування або руйнування шайби (мембрани). Буваю і інші більш рідкісні конструкції.
Гібридний газогенератор з газом під тиском
Мішок зазвичай виготовляється з нейлону. Для легкості розгортання при накачуванні, поверхня тканини покривається тальком, крохмалем. У подушці обов'язково є перфорація. Отвори, зроблені в мішку призначені для здування після спрацьовування, причому також швидкого (1-2 секунди). Це виключає задуха і затискання пасажирів в авто.
Спрацьовування подушки безпеки
Нерідко на сучасних авто пристрій подушки безпеки включає в себе двокамерний газогенератор, в якому два пиропатрона і дві камери згоряння. Особливість такого генератора полягає в послідовному залученні пиропатронов.
При ударі спочатку запалюється заряд, що знаходиться в основній камері. При цьому заповнення подушки відбувається на 80%. Тобто мішок виходить м'якше, ніж при повному заповненні, що знижує травмування при контакті людини з подушкою. Через певний проміжок часу спрацьовує пиропатрон допоміжної камери, і подушка дозаполняется газом, але вже після того, як вона прийняла удар тіла.
додаткові кошти
Пристрій системи SRS додатково може в себе включати датчик визначення наявності пасажира, механізм аварійного опускання стекол дверей. Блок управління також може завідувати роботою преднатяжителей ременів (з піропатронами).
Датчик визначення наявності пасажира потрібен, щоб блок керування не задіяв фронтальну пасажирську подушку, якщо на бічному сидінні нікого немає. Раніше відключення цієї подушки виконувалося вручну, що було не зовсім зручно. Установка датчика вирішила проблему з забутої включеної або відключеною пасажирською подушкою.
Пристрій крісла пасажира
Механізм аварійного опускання стекол призначений для усунення пневмоудара. При закритих вікнах розгортання подушок призводить до стрімкого зменшення обсягу салону (його заповнюють мішки). В результаті тиск повітря в салоні різко зростає і утворюється пневмоудар, причому досить потужний і пасажири запросто можуть отримати пошкодження вушних перетинок. Механізм же аварійного опускання бічних стекол виключає зростання тиску і поява пневмоудара.
Ремені безпеки багатьох авто зараз комплектуються преднатяжителями, які забезпечують короткочасне натяг ременя при ДТП, забезпечуючи фіксацію тіла і усуваючи його інерційний рух. Причому переднатягувачі комплектуються піропатронами, спрацювання яких здійснюється від імпульсу, що подається з блоку управління подушок безпеки.
Принцип роботи
Знаючи конструкцію і функціонування всіх складових елементів, неважко зрозуміти принцип роботи подушки безпеки: при зіткненні датчики вловлюють удар, і подають сигнал на блок управління. Той в свою чергу перенаправляє імпульс на потрібний газогенератор. Одночасно з цим блок визначає наявність пасажира і приймає рішення, задіяти чи і пасажирську подушку, а також задіє Піропатрони преднатяжителей (якщо є) і включає механізм опускання стекол (якщо є).
Сигнал, що надійшов від блоку на газогенератор призводить до спрацьовування пиропатрона і заряд хімічного засобу загоряється. Виділяється газ надходить в калитку, нехай розгортається і слідом відразу ж спускається завдяки перфорації.
Схема системи SRS Audi A3
Відзначимо, що основним недоліком подушок є їх одноразовость. Тобто, вони працюють тільки раз, після чого їх потрібно міняти. А заміна - дуже дорога, тому автовласники авто, на яких вони спрацювали, і користуються «обманкою», щоб система нормально діагностувалася при запуску двигуна і не набридала постійно горить сигнальної лампою.
види
На сучасних авто використовується різні види подушок безпеки. Основними з них є:
- Фронтальні водійська і пасажирська (встановлюються в кермо і передню панель);
- Бічні (монтуються в спинки передніх сидінь);
- Головні, вони ж шторки (розміщуються в бічних стійках або даху).
Ці види подушок безпеки встановлюються на безліч моделей, включаючи бюджетні варіанти. Фронтальні призначені для зниження травмування при фронтальних ударах, два інших виду - при бічних. Причому бічні захищають торс, а шторки - голову. Примітно, що фронтальні і бічні подушки зазвичай призначені тільки для забезпечення травмобезопасности водія і переднього пасажира. А ось шторки можуть встановлюватися і в задній частині салону, щоб знизити травмування пасажирів на задньому сидінні.
Є й інші види подушок безпеки, але зустрічаються вони набагато рідше. До них відносяться колінні і центральні. Перші розташовуються під передньою панеллю і забезпечують захист ніг. Центральна подушка вискакує між передніми сидіннями і спрямована вона на виключення отримання травм при зіткненні водія і пасажира.
Подушки безпеки виявилися дійсно ефективними, тому зараз активно розробляються системи, які спрямовані на зниження травмування пішоходів при зіткненні з авто. Для цього в передок авто (в бампер і перед лобовим склом) встановлюються подушки, що пом'якшують силу удару пішохода про конструктивні елементи авто.
