Подушки безопасности в автомобиле
Подушки безопасности в автомобиле
Airbag (подушка безопасности) – это один из элементов пассивной безопасности в современных автомобилях. Их наличие является важным фактором, обеспечивающим безопасность водителя и пассажиров. Airbag в переводе с английского языка означает «воздушная подушка», отсюда возникло и русское название – подушка безопасности, которое мы все привыкли использовать.
Подушки безопасности спасли тысячи жизней с тех пор, как их стали массово устанавливать на транспортные средства. Задумка системы Airbag проста: подушки безопасности надуваются достаточно быстро для того, чтобы защитить тело человека в случае аварии. Но как они это делают так быстро?
Виды подушек безопасности
На данный момент существуют следующие виды подушек безопасности (на рисунке 9.3 представлены подушки безопасности в раскрытом виде):
- Фронтальная (или передняя) подушка безопасности, она может быть водительской или пассажирской. Такие подушки установлены в ступице колеса и приборной панели со стороны пассажира соответственно, срабатывают они при фронтальном столкновении автомобиля.
- Боковые подушки безопасности. Модули подушек чаще всего установлены в боковинах спинок сидений. Срабатывают подушки при боковом столкновении.
Рисунок 9.3 Пример расположения подушек безопасности в автомобиле.
- Боковые подушки безопасности типа «занавески» установлены вдоль края потолка салона с каждой стороны. Данные подушки предназначены для исключения удара головой о боковые стекла при столкновении.
- Коленная подушка безопасности. Подушка предназначена для гашения удара водителя коленями о приборную панель при фронтальном столкновении. Необходимость в данной подушке безопасности возникла вследствие того, что пространство для ног с водительской стороны довольно ограничено, из-за этого при сильном фронтальном столкновении человек может сместиться на значительное расстояние, что приведет к удару об элементы приборной панели и поперечины жесткости рулевой колонки.
Перспективным направлением в развитии пассивной безопасности являются подушки безопасности, встроенные в ремни безопасности для смягчения удара при резком прекращении движения.
Виды подушек безопасности
Давайте рассмотрим, какие бывают разновидности этих средств защиты в авто.
Фронтальные
Из названия можно понять, что это приспособление находится спереди и предназначено для того, чтобы защитить находящихся в автомобиле людей. Когда машина ударяется капотом о препятствие, срабатывает датчик и фронтальные подушки безопасности тут же выскакивают. Они уменьшают риск удара, предупреждают переломы и серьезные травмы внутренних органов.
Они расположены с водительской и пассажирской стороны и имеют разные размеры. Руль с подушкой безопасности находится значительно ближе, чем панель, из которой возникает подушка со стороны водителя. Она имеет кнопку, которой пользуются в том случае, если впереди сидит ребенок.
Кроме этого, нужно соблюдать правила, иначе она навредит. Человек, сидящий на пассажирском сидении, не должен держать в руках предметы, а также упираться коленями в место, где расположено устройство.
Рулевое колесо со спустившимся мешком
Передние боковые
Они не так популярны, как предыдущие и преимущественно устанавливаются на дорогие автомобили. Назначение данных подушек элементарно: они защищают плечи, бока и тазовые кости при боковом ударе машины. Они устанавливаются по обеим сторонам от передних кресел. Боковые подушки также имеют некоторые меры предосторожности: например, не следует держать в карманах острые, громоздкие предметы. При раскрытии они могут навредить человеку.
Шторки
Этот вид предназначен для защиты головы водителя и пассажиров в случае бокового столкновения.
Шторки безопасности могут быть двух видов:
- для передних кресел;
- для передних и задних кресел.
Шторки устанавливаются в боковой части крыши автомобиля, над окнами и в боковых стойках. Они раскрываются так, чтобы закрыть собой боковые стекла и предупредить ранения осколками и травмы твердыми предметами.
Коленные
Этот вид предназначен для защиты ног и, в частности, коленных чашечек при столкновении капота машины с препятствием. Она находится в нижней части приборной панели под рулевым колесом. В случае раскрытия коленной подушки необходимо просчитать регулировку водительского сидения, ведь ноги должны находиться не менее чем в 10 см от нижней части приборной панели.
Коленные подушки в салоне
Задние боковые
Этот вид предназначен для задних пассажиров, и защищает плечи, тазовые кости и бока. Они преимущественно размещены в нижней части боковой обшивки салона. Такие приспособления для безопасности не особо популярны и выпускаются в малом количестве.
Подушки безопасности
При аварии блок управления подушками безопасности дает команду на воспламенение первого заряда. Образующееся давление ускоряет поршень, который открывает газовый баллон. Выделяющийся газ наполняет и раскрывает подушку безопасности. В результате сгорания второго заряда в воздушный мешок поступает дополнительное количество газа. 
Рис. Пиропатроны с газовым баллоном:
1 – первый запал; 2 – первый заряд; 3 – шток с поршнем; 4 – защитная пленка; 5 – каналы подачи газа в подушку безопасности; 6 –газовый баллон; 7 – второй заряд; 8 – второй запал
Скорость наполнения подушки выбрана в соответствии с временем перемещения водителя (пассажира) при столкновении с подушкой. Сразу же после наполнения, но медленнее, за 200 миллисекунд подушка сдувается.
Оптимальное для обеспечения время наполнения подушки – 30…55 миллисекунд. Газ (азот или другой безопасный для человека) в подушку поступает через специальный фильтр. В развернутом состоянии подушка находится очень короткое время (до 1 с), так как газ через специальные отверстия быстро выходит в салон, чтобы подушка не задушила защищаемого пассажира.
Устанавливаются датчики в салоне, в передней части автомобиля, или в дверях, при этом их количество может колебаться от трех до десяти. На срабатывание датчиков влияет не только скорость автомобиля, но и характер столкновения (под каким углом, с каким препятствием). В то же время экстренное торможение с любой скорости не может заставить сработать датчик удара. На случай выхода из строя аккумулятора некоторые системы снабжены специальным конденсатором, который отдает накопленную энергию для открытия подушек безопасности.
Подушку изготавливают из нейлона толщиной 0,45 мм. Для герметичности внутреннюю сторону покрывают очень тонким слоем синтетической резины – неопреном или специальной силиконовой резиной. Современные подушки подразделяются на три типа: фронтальные, боковые и потолочные.
Наполнение подушек в салоне – а их обычно от 2 до 6 – сопровождается повышенным шумом, уровень которого иногда достигает 140 дБ, что опасно для барабанных перепонок. Для уменьшения шума срабатывают только нужные подушки, и то в разное время: например, через 20 миллисекунд после столкновения – водительская, еще через 17 миллисекунд – пассажирские. Причем если в салоне нет пассажиров, подушки безопасности не срабатывают, так как в сиденья устанавливают специальные датчики, фиксирующие наличие пассажиров.
Дополнительные средства
Устройство системы SRS дополнительно может в себя включать датчик определения наличия пассажира, механизм аварийного опускания стекол дверей. Блок управления также может заведовать работой преднатяжителей ремней (с пиропатронами).
Датчик определения наличия пассажира нужен, чтобы блок управления не задействовал фронтальную пассажирскую подушку, если на боковом сиденье никого нет. Ранее отключение этой подушки выполнялось вручную, что было не совсем удобно. Установка датчика решила проблему с забытой включенной или отключенной пассажирской подушкой.
Устройство кресла пассажира
Механизм аварийного опускания стекол предназначен для устранения пневмоудара. При закрытых окнах разворачивание подушек приводит к стремительному уменьшению объема салона (его заполняют мешки). В результате давление воздуха в салоне резко возрастает и образуется пневмоудар, причем достаточно мощный и пассажиры запросто могут получить повреждение ушных перепонок. Механизм же аварийного опускания боковых стекол исключает возрастание давления и появление пневмоудара.
Ремни безопасности многих авто сейчас комплектуются преднатяжителями, которые обеспечивают кратковременное натяжение ремня при ДТП, обеспечивая фиксацию тела и устраняя его инерционное перемещение. Причем преднатяжители комплектуются пиропатронами, срабатывание которых осуществляется от импульса, подаваемого с блока управления подушек безопасности.
Другие виды подушек безопасности
Двухступенчатые подушки безопасности — это более разумное поколение подушек безопасности, которые оптимизируют уровень развёртывания подушки безопасности в соответствии с серьезностью аварии.
Боковые и шторные подушки безопасности помогают защитить пассажиров от травм головы, шеи и грудной клетки во время боковых ударов и опрокидывания.
Коленные подушки защищают нижние конечности от травм, вызванных ударом с панелью приборов.
Типы надувных подушек-ограничителей
Надувные подушки имеют разные формы и размеры для того, чтобы по возможности защитить каждую часть человеческого тела при аварии. Есть даже ограничители для защиты пешеходов, с которыми можно столкнуться.
Фронтальный «надувной» ограничитель
1987 Porsche 944 Turbo был первым автомобилем в мире, в котором появились двойные подушки переднего ряда в качестве стандартного оборудования. Эти надувные ограничители скрываются на рулевом колесе и панели приборов, чтобы защитить водителя и пассажира, сидящего в соседнем кресле.
Подушки безопасности для коленей
Коленные надувные подушки предназначены для защиты ног пассажиров. Они были впервые использованы в модели Kia Sportage 10 лет назад и с тех пор являются стандартным оборудованием. Коленные ограничители спрятаны под рулем.
Боковые ограничители
Они известны как ограничители туловища, установлены на внешней кромке самого сиденья и защищают торс при ударе сбоку. Большинство автомобилей оборудованы боковыми надувными подушками только для переднего ряда, но некоторые автопроизводители также предлагают обезопасить и пассажиров сзади.
Боковые шторные устройства обычно устанавливаются на крыше автомобиля над окнами и развертываются как занавес. При боковом ударе или опрокидывании они развертываются вниз, закрывая окна, как занавески. Они служат двум целям:
- При боковом столкновении они защищают головы пассажиров вне транспортного средства.
- Защищают голову, если автомобиль переворачивается.
Такие подушки снижают возможность получения черепно-мозговой травмы или смертельного исхода почти наполовину. В отличие от большинства изделий, которые сразу сдуваются, боковые надувные шторки обычно остаются надутыми в течение нескольких секунд, чтобы обеспечить расширенную защиту от опрокидывания. Большинство боковых шторных подушек защищают оба ряда сидений, а некоторые трехрядные машины (7- и 8-местные внедорожники и минивэны) имеют боковые надувные подушки для всех трех рядов.
Надувные ремни безопасности
Надувные ремни имеют небольшую подушку безопасности; она раздувается, чтобы распределить нагрузку по груди пассажира.
Пешеходная подушка безопасности
Впервые введенная в Вольво, пешеходная подушка защищает неподготовленных пешеходов при аварии. В пешеходном тесте, проводимом Euro NCAP, Вольво обеспечила наилучшую безопасность для пешеходов.
Мотоциклетная подушка
Даже мотоциклы оснащены надувными устройствами для защиты водителя при аварии. Многие из них тестировались на протяжении ряда лет, а в 2006 году Honda представила подушку на своем мотоцикле производства Goldwing — датчики в вилке обнаруживают и раздувают ее при серьезной аварии.
Устройство
В устройстве любой airbag можно выделить три основных элемента:
- Модуль подушки безопасности, включающий непосредственно саму подушку и сопутствующие ей механизмы фиксации и срабатывания(пружина, контактное кольцо и пиропатрон).
- Датчики удара(деформации).
- Модуль контроля работы системы.
Модуль контроля включает в себя систему регистрации данных от датчиков столкновения, систему диагностики состояния подушек безопасности(их исправности) и систему оповещения водителя в случае обнаружения неисправности в работе системы(сигнальную лампу).
Датчики деформации представляют собой устройства, которые стоят в разных участках частях машины и сработают при чрезмерно резких изменениях в скорости движения автомобиля.
Основными элементами модуля подушки безопасности являются разъем подушки безопасности, часовая пружина и контактное кольцо(для подушки, устанавливающейся в рулевое колесо), пиропатрон, газогенерирующий элемент, крышка и сама подушка. Подушка безопасности производится из тонкого нейлона толщиной порядка полумиллиметра, который обладает достаточной прочностью для торможения летящего по инерции тела водителя(пассажира).
Устройство подушки безопасности
Пиропатрон представляет собой детонирующее устройство, которое своей детонацией способствует выбросу из газогенерирующего элемента газа, раздувающего подушку за доли секунды.
Часовая пружина является специфическим для рулевой airbag элементом, который способствует бесперебойной подаче питания на модуль и его связь с модулем контроля. Разъём подушки обеспечивает подключение модуля к системе контроля, а так же оповещение о наличии проблем в работоспособности подушки при плохом подключении.
Крышка подушки безопасности(она же заглушка) является декоративным элементом, скрывающим подушку безопасности от глаз до момента срабатывания.
Обслуживание пневмоподушек
Возможны ли мониторинг и самостоятельное техническое обслуживание системы? Думается, что контроль за работой пневмоподушек более чем возможен, благодаря электронной индикации ее состояния. Так, в случае возникновения неисправности специальная лампочка-индикатор предупредит водителя о перспективе выхода системы из строя и необходимости посещения сервисного центра с целью ее диагностики и обслуживания.
Однако самостоятельный ремонт системы возможен исключительно с привлечением узкоспециализированного персонала авторизованного сервиса или центра. Дело в том, что пневмоподушки – это одноразовые устройства, и после срабатывания возможна только их замена на новый комплект. При этом необходима дополнительная перенастройка и диагностика всей системы управления.
