Подушки безопасности автомобиля (общепринятое мировое название - airbag)
предназначены для смягчения удара водителя и пассажиров о рулевое
колесо, элементы кузова и окна при автомобильной аварии. Подушки
безопасности применяются совместно с ремнями безопасности. Свою историю подушки безопасности ведут с момента опубликования патента Уолтера Линдерера в 1953 году.
Виды подушек безопасности
Современные легковые автомобили имеют несколько подушек
безопасности, которые располагаются в разных местах салона автомобиля. В
зависимости от места расположения различают следующие виды подушек
безопасности:
- фронтальные подушки безопасности;
- боковые подушки безопасности;
- головные подушки безопасности;
- коленные подушки безопасности;
- центральная подушка безопасности.
Впервые фронтальные подушки безопасности
были применены на автомобилях Mercedes-Benz в 1981 году. Различают
фронтальную подушку безопасности водителя и переднего пассажира. Для
фронтальной подушки безопасности переднего пассажира предусматривается,
как правило, возможность отключения. В ряде конструкций фронтальных
подушек используется двухступенчатое и даже многоступенчатое
срабатывание в зависимости от тяжести аварии (т.н. адаптивные подушки безопасности).
Фронтальная подушка безопасности водителя располагается в рулевом
колесе, переднего пассажира - в верхней правой части передней панели.
Боковые подушки безопасности призваны
снизить риск травмирования таза, грудной клетки и брюшной полости при
аварии. Пионером в применении боковых подушек безопасности является
компания Volvo, которая в 1994 году начала предлагать их для установки в
качестве опции. Боковые подушки безопасности устанавливаются обычно в
спинке переднего сидения. Ряд автомобилей предлагают боковые подушки
безопасности на задних сидениях. Самые продвинутые боковые подушки
безопасности имеют двухкамерную конструкцию. Она включает более жесткую
нижнюю часть для защиты таза и мягкую верхнюю часть - для грудной
клетки.
Головные подушки безопасности (другое наименование - "шторки" безопасности)
служат, как следует из названия, для защиты головы при боковом
столкновении. Впервые "шторки" безопасности начала устанавливать
компания Toyota в 1998 году. Располагается в зависимости от модели
автомобиля в передней части крыши, между стойками и в задней части
крыши. Подушки защищают пассажиров переднего и заднего рядов сидений.
Коленная подушка безопасности
защищает колени и голени водителя от травм. Располагается под рулевым
колесом. Впервые применена на автомобилях Kia в 1996 году. В ряде
моделей устанавливается коленная подушка безопасности переднего
пассажира, которая устанавливается под "бардачком".
В 2009 году Toyota предложила центральную подушку безопасности,
которая призвана снизить тяжесть вторичных повреждений пассажиров при
боковом столкновении. Располагается в подлокотнике переднего ряда
сидений, центральной части спинки заднего сидения. Центральные подушки
для переднего и заднего ряда сидений планирует использовать
Mercedes-Benz в своей системе Pre-Safe второго поколения.
В настоящее время подушки безопасности выходят за
границы салона легкового автомобиля. Компания Volvo предлагает с 2012
года на своих автомобилях подушку безопасности для пешеходов.
Устройство подушки безопасности
Подушка безопасности представляет собой эластичную оболочку, наполняемую газом, газогенератор и систему управления.
Собственно подушка изготавливается из
нейлоновой ткани. Для смазки подушки безопасности используется тальк
или крахмал, которые можно наблюдать в воздухе салона при срабатывании
подушки.
Газогенератор служит для наполнения
оболочки подушки газом. В совокупности оболочка и газогенератор образуют
модуль подушки безопасности. Конструкции газогенераторов различают по
форме (куполообразные и трубчатые), по характеру работы (с одноступенчатым и двухступенчатым срабатыванием), по способу газообразования (твердотопливные и гибридные).
Твердотопливный газогенератор состоит
из корпуса, пиропатрона и заряда твердого топлива. Заряд представляет
собой смесь азида натрия, нитрата калия и диоксида кремния.
Воспламенение топлива происходит от пиропатрона и сопровождается
образованием газа азота. Гибридный газогенератор
состоит из корпуса, пиропатрона, заряда твердого топлива и газового
заряда под высоким давлением (сжатый азот или аргон). Наполнение подушки
безопасности происходит сжатым газом, который освобождается
выталкивающим зарядом из твердого топлива.
В различных видах подушек безопасности используются следующие газогенераторы:
Вид подушки безопасности |
Характеристика газогенератора |
фронтальная подушка безопасности водителя |
куполообразный;
с одноступенчатым или двухступенчатым срабатыванием;
твердотопливный или гибридный
|
фронтальная подушка безопасности пассажира |
трубчатый;
с одноступенчатым или двухступенчатым срабатыванием;
твердотопливный или гибридный
|
боковая подушка безопасности |
трубчатый;
с одноступенчатым срабатыванием;
твердотопливный или гибридный
|
головная подушка безопасности |
трубчатый;
с одноступенчатым срабатыванием;
гибридный
|
Система управления подушками безопасности объединяет традиционные компоненты датчики удара, блок управления и исполнительное устройство (пиропатрон газогенератора).
Принцип действия подушек безопасности
Активация подушек безопасности происходит при ударе. В
зависимости от направления удара активируются только определённые
подушки безопасности. Если сила удара превышает заданный уровень,
датчики удара передают сигнал в блок управления. После обработки данных
всех датчиков блок управления определяет необходимость и время
срабатывания подушек безопасности и других компонентов системы пассивной безопасности.
В зависимости от типа и степени тяжести аварии могут срабатывать, например, только натяжители ремней безопасности
или натяжители ремней безопасности вместе с подушками безопасности.
Блок управления подает электрический сигнал для включения
газогенераторов соответствующих подушек безопасности. Время срабатывания
подушки безопасности составляет порядка 40 мс. Газогенератор
обеспечивает раскрытие и надувание газом подушки. После соприкосновения с
человеком подушка разрывается и сдувается.
Подушки безопасности являются одноразовыми
устройствами. В случае возгорания автомобиля (повышения температуры в
салоне до 150-200°С) все подушки безопасности автоматически срабатывают.
Условия срабатывания подушек безопасности
Фронтальные подушки безопасности срабатывают при следующих условиях:
- превышение силы лобового удара заданной величины;
- наезд на твердый прочный предмет (бордюр, край тротуара, стенка ямы);
- жесткое приземление после прыжка;
- падение автомобиля;
- косой удар в переднюю часть автомобиля.
Фронтальные подушки безопасности не срабатывают при ударе автомобиля сзади, боковом ударе, опрокидывании автомобиля.
Условием срабатывания боковых и головных подушек безопасности является превышение силы бокового удара заданной величины.
Алгоритмы срабатывания подушек безопасности
постоянно совершенствуются и становятся все сложнее. Современные
алгоритмы учитывают скорость движения транспортного средства, скорость
его замедления, вес пассажира и место его расположения, использование
ремня безопасности, а также наличие детского кресла.