Подушки безопасности Airbag. Устройство и принцип действия

Система SRS автомобиля

Системы безопасности, которыми оснащаются современные автомобили, делятся на две основные категории – активные и пассивные. А начиналось все с установки ремней безопасности, которые и сейчас являются одним из основных средств безопасности. Относятся ремни к системам пассивной безопасности. Вторыми по значимости пассивными средствами являются подушки безопасности.

Они являются частью системы SRS (Supplemental Restraint System – дополнительная система удерживания), которая включает в себя еще целый ряд устройств и механизмов.

Изначально подушки позиционировались как альтернатива ремням, которые раннее не особо были удобными в использовании. Но практика показала, что только комплексное использование этих двух средств обеспечивает максимальную травмобезопасность.

Ремни сейчас значительно удобнее в применении, они обеспечивают хорошую фиксацию туловища, но и от подушек не отказались. И если ранее их устанавливали только на премиальные авто, то сейчас они имеются и на машинах бюджетного сегмента. Да и количество подушек только возрастает.

Основные составные элементы

Система подушек безопасности включает в себя три основных компонента:

1. Датчики удара
2. Блок управления
3. Газогенераторы

Более современные системы включают в себя дополнительные датчики и механизмы, вносящие определенные коррективы в работу устройства безопасности.

Датчики удара

Датчики удара – элементы, от которых зависит работа всей системы. Именно они определяют, что произошло столкновение, благодаря чему и срабатывают подушки. Поначалу применялись только фронтальные датчики. Количество подушек раннее было не большим и в их задачу было повышение травмобезопасности при фронтальных столкновениях. Сейчас же многие авто комплектуются и боковыми устройствами, поэтому и количество датчиков возросло.

Пример расположение датчиков удара системы SRS

Работа всей системы построена так, что при ДТП срабатывают только необходимые подушки, а не все сразу. А для этого необходимо определить силу удара, его направление, характер. Это и обеспечивают датчики, установленные в разных частях кузова – в передней части, дверях, стойках.

Традиционными считаются датчики электромеханического типа. Они достаточно просты по конструкции, но при этом вполне эффективны. Основными элементами такого датчика являются шарик и пружина определенной жесткости. Работает он так: при ударе инерция заставляет сместиться шарик, преодолевая усилие пружины, в результате замыкаются контакты и импульс от датчика идет на управляющий блок.

Электромеханический вид датчика с ленточной пружиной

Стоит отметить, что жесткость пружины значительна. Это исключает ложные срабатывания системы, к примеру, при экстренном торможении, несильном ударе с препятствием. Так, при столкновении во время движения на малой скорости (до 20 км/ч) подушка не сработает, поскольку силы инерции будет просто недостаточно, чтобы преодолеть усилие пружины.

Помимо электромеханических датчиков на авто используются и электронные виды, основным элементом которых является датчик ускорения (конденсаторный, инерционный, давления). Также в конструкцию электронных элементов входит блок обработки сигнала от датчика ускорения.

Устройство инерционного датчика

Принцип работы конденсаторного датчика ускорения сводится к изменению емкости за счет смещения пластин. А достигается это за счет разделения пластин конденсатора и закрепления их на разных основах, одна из которой является неподвижной, вторая – подвижной. При ударе все та же сила инерции смещает подвижную основу с пластинами относительно неподвижной. В результате емкость конденсаторного датчика изменяется. Это фиксирует блок обработки, сверяет полученные данные с табличными и на основе этого формирует сигнал на управляющий блок.

Конденсаторный датчик ускорения

По такому принципу работают и другие виды датчиков, единственная разница сводится к их устройству. Все они за счет инерции изменяют какие-либо параметры, что является основой для формирования сигнала блоком обработки.

Отметим, что настройка датчиков удара осуществляется исходя из их места установки. Так, боковые элементы обычно более чувствительны, чем фронтальные.

Для обнаружения удара в область двери могут устанавливаться датчики, которые фиксируют изменение атмосферного давления в дверях автомобиля. Они бывают пьезоэлектрическими или емкостными. Первый вид основан на пьезоэлектрическом эффекте, а второй на принципе конденсаторного датчика.

Датчики удара фиксирующие изменение давления

Также учитывается скорость срабатывания каждого типа датчика, поэтому в авто могут одновременно устанавливаться несколько их типов. К примеру, датчики давления отличаются высоким быстродействием, поэтому они нередко устанавливаются по бокам (в дверях, стойках).

Основным достоинством электронных датчиков является определения характера удара – силы, направления. Достигается это за счет заложенных табличных данных в блок обработки.

Блок управления

Блок управления принимает информацию от датчиков удара и уже на основе их посылает сигналы на требуемые подушки. По сути, он является распределителем, направляющим сигнал от датчика на конкретную подушку. Но поскольку современная система нередко включает в себя дополнительные средства, то этот блок обрабатывает информацию и с них, а также отдает команды на срабатывание определенных механизмов.

Управляющий блок участвует и в диагностике системы. После запуска двигателя он отправляет контрольные сигналы на исполнительные механизмы, определяя целостность электрической цепи и состояние рабочих элементов. К примеру, если произошел обрыв цепи, или подушки ранее уже сработали, то блок определит это, и на приборной панели загорится контрольная лампа, указывающая, что возникла проблема в системе безопасности.

Отметим, что «обойти» режим диагностики несложно, чем нередко пользуются автолюбители, в машинах которых подушки неисправны или сработали.

Газогенератор

Основным составным элементом этой системы является исполнительный механизм – газогенератор. В его задачу входит генерация большого количества газа в короткие сроки, которым затем заполняется сама подушка.

Газогенератор включает в себя несколько составных элементов – пиропатрон, заряд вещества, которое выделяет газ и непосредственно самой подушки.

Газогенератор в рулевом колесе

Пиропатрон предназначен для поджигания заряда. Делать это он может двумя способами – плавлением провода, помещенного в камеру сгорания, или за счет капсюля, создающего фронт пламени в камере с зарядом. Все просто – электрический сигнал от блока управления подается на пиропатрон, что приводит к плавлению проводки или зажиганию капсюля.

Камера сгорания газогенератора заполнена веществом, которое способно в кратчайшие сроки полностью сгореть, выделив при этом большой объем газа, безопасного для человека. В качестве такого вещества обычно используется азид натрия (который, кстати, является ядовитым). Но в процессе сгорания он распадается на неопасные вещества – азот (45% от общего объема), воду, углекислый газ, твердые частицы.

Стоит отметить, что азид натрия полностью сгорает очень быстро (30-50 миллисекунд в зависимости от количества вещества), при этом горение – контролируемое, а не взрывное.

Получаемый газ по специальным каналам выходит из газогенератора и попадает в тканевый мешок. Перед этим он проходит фильтрацию через специальный металлический фильтр, который удаляет твердые частицы, а также охлаждает газ.

Гибридный газогенератор с наличием заряда и газа

Другой разновидностью является гибридный газогенератор основным веществом в котором выступает газ под давлением (аргон — 98%, гелий — 2%). В нем также есть пиропатрон и небольшое количество выталкивающего заряда. При его срабатывании происходит открытие канала подачи газа в подушку. Гибридные газогенераторы отличаются по конструкции открытия канала, за счет сдвигаемого зарядом поршня в момент срабатывания или разрушения шайбы (мембраны). Бываю и другие более редкие конструкции.

Гибридный газогенератор с газом под давлением

Мешок обычно изготавливается из нейлона. Для легкости развертывания при накачивании, поверхность ткани покрывается тальком, крахмалом. В подушке обязательно имеется перфорация. Отверстия, проделанные в мешке предназначены для сдувания после срабатывания, причем также быстрого (1-2 секунды). Это исключает удушье и зажатие пассажиров в авто.

Срабатывание подушки безопасности

Нередко на современных авто устройство подушки безопасности включает в себя двухкамерный газогенератор, в котором два пиропатрона и две камеры сгорания. Особенность такого генератора заключается в последовательном задействовании пиропатронов.

При ударе сначала воспламеняется заряд, находящийся в основной камере. При этом заполнение подушки происходит на 80%. То есть мешок получается мягче, чем при полном заполнении, что снижает травмирование при контакте человека с подушкой. Через определенный промежуток времени срабатывает пиропатрон вспомогательной камеры, и подушка дозаполняется газом, но уже после того, как она приняла удар тела.

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.

Принцип работы

Зная конструкцию и функционирование всех составных элементов, нетрудно понять принцип работы подушки безопасности: при столкновении датчики улавливают удар, и подают сигнал на блок управления. Тот в свою очередь перенаправляет импульс на нужный газогенератор. Одновременно с этим блок определяет наличие пассажира и принимает решение, задействовать ли и пассажирскую подушку, а также задействует пиропатроны преднатяжителей (если есть) и включает механизм опускания стекол (если имеется).

Сигнал, поступивший от блока на газогенератор приводит к срабатыванию пиропатрона и заряд химического средства загорается. Выделяемый газ поступает в мешок, тот разворачивается и следом сразу же спускается благодаря перфорации.

Схема системы SRS Audi A3

Отметим, что основным недостатком подушек является их одноразовость. То есть, они работают только раз, после чего их нужно менять. А замена – очень дорогостоящая, поэтому автовладельцы авто, на которых они сработали, и пользуются «обманкой», чтобы система нормально диагностировалась при запуске двигателя и не надоедала постоянно горящей сигнальной лампой.

На современных авто используется разные виды подушек безопасности. Основными из них являются:

• Фронтальные водительская и пассажирская (устанавливаются в руль и переднюю панель);
• Боковые (монтируются в спинки передних сидений);
• Головные, они же шторки (размещаются в боковых стойках или крыше).

Эти виды подушек безопасности устанавливаются на множество моделей, включая бюджетные варианты. Фронтальные предназначены для снижения травмирования при фронтальных ударах, два других вида – при боковых. Причем боковые защищают торс, а шторки – голову. Примечательно, что фронтальные и боковые подушки обычно предназначены только для обеспечения травмобезопасности водителя и переднего пассажира. А вот шторки могут устанавливаться и в задней части салона, чтобы снизить травмирование пассажиров на заднем сиденье.

Есть и другие виды подушек безопасности, но встречаются они гораздо реже. К ним относятся коленные и центральные. Первые располагаются под передней панелью и обеспечивают защиту ног. Центральная подушка выскакивает между передними сиденьями и направлена она на исключение получения травм при столкновении водителя и пассажира.

Подушки безопасности оказались действительно эффективными, поэтому сейчас активно разрабатываются системы, которые направлены на снижение травмирования пешеходов при столкновении с авто. Для этого в передок авто (в бампер и перед лобовым стеклом) устанавливаются подушки, смягчающие силу удара пешехода о конструктивные элементы авто.

Подушки безопасности Airbag. Устройство и принцип действия

Наиболее эффективным элементом пассивной безопасности является применение систем надувных подушек безопасности (airbag). Система надувных подушек безопасности в комплексе с диагонально-поясными инерционными рем­нями безопасности в случае аварии при фронтальном столкновении обеспечива­ет дополнительную защиту головы и грудной клетки водителя и пассажира на переднем сидении и снижает вероятность тяжелых травм и гибели людей при авариях на 40%.

Рис. Система надувных подушек безопасности (на примере Ауди A3):
1 – датчик удара боковой подушки безопасности за водителем (задняя стойка кузова); 2 – пиропатрон заряда газогенератора верхней подушки безопасности водителя; 3 – пиропатрон заряда газогенератора натяжителя ремня безопасности водителя; 4 – выключатель в замке ремня безопасности водителя; 5 – пиропатрон заряда газогенератора боковой подушки безопасности водителя; 6 – датчик удара боковой подушки безопасности со стороны водителя(передняя дверь): 7 – пиропатрон газогенератора подушки безопасности водителя; 8 – диагностическая розетка; 9 – щиток приборов с контрольными лампами ремней безопасности и подушек безопасности; 10 – блок управления двигателя; 11 – датчик удара фронтальной подушки безопасности водителя (левая передняя часть кузова); 12 – датчик удара фронтальной подушки безопасности переднего пассажира (правая передняя часть кузова); 13 – контрольная лампа отключения подушки безопасности переднего пассажира; 14 – выключатель для отключения подушки безопасности переднего пассажира, работающий от ключа; 15 – диагностический интерфейс шины данных (межсетевой интерфейс); 16 – пиропатрон первого и второго зарядов газогенератора подушки безопасности переднего пассажира; 17 – блок управления подушек безопасности; 18 – выключатель в замке ремня безопасности переднего пассажира; 19 – датчик наличия пассажира на переднем сидении; 20 – пиропатрон заряда газогенератора боковой подушки безопасности переднего пассажира; 21 – датчик удара боковой подушки безопасности со стороны переднего пассажира (передняя дверь); 22 – пиропатрон заряда газогенератора натяжителя ремня безопасности переднего пассажира; 23 – пиропатрон заряда газогенератора верхней подушки безопасности переднего пассажира; 24 – датчик удара боковой подушки безопасности за передним пассажиром (задняя стойка кузова); 25 – центральный блок управления систем комфорта; 26 – пиропатрон заряда газогенератора отключения аккумуляторной батареи

Автомобили, оснащенные системой airbag для водителя и пассажира пере­днего сиденья, можно отличить по над­писи на мягкой панели рулевого колеса и на правой стороне панели приборов.

Основными элементами системы Airbag являются:

• набор инерционных электромеханических и электронных датчиков (3….5)
• пиропатроны газогенератора (источник энергии)
• подушки безопасности для водителя (в рулевом колесе) и пассажира (справа в панели приборов)
• устройство электронного контроля и управления
• контрольная лампа на приборной панели

Датчики подушки безопасности

Электромеханические ударные датчики работают по принципу обычного концевого выключателя – в трубке находится металлический шарик, который при резком ударе преодолевает сопротивление пружин и замыкает контакт, при этом образуется электрическая цепь, необходимая для работы системы.

В настоящее время вместо механических применяются электронные датчики. Такой датчик состоит из корпуса, блока обработки данных и микромеханического датчика ускорения, который может быть пьезоэлектрическим, конденсаторным или другого типа.

Датчик ускорения конденсаторного типа устроен, упрощенно выражаясь, как конденсатор. Отдельные пластины конденсатора закреплены неподвижно. Сопряженные с ними элементы являются подвижными и выполняют роль сейсмической массы. При столкновении сейсмическая масса, в данном случае подвижные пластины, перемещается в направлении к неподвижным пластинам и емкость такого конденсатора меняется. Блок обработки данных обрабатывает эту информацию, переводит ее в цифровой вид и передает данные в блок управления подушками безопасности.

Рис. Схема работы датчика ускорения конденсаторного типа:
1 ­– неподвижная пластина; 2 – подвижная пластина; 3 – блок обработки данных; а – состояние покоя; б — столкновение

Вместо датчиков ускорения для распознавания столкновения отдельные производители автомобилей устанавливают датчики давления. С помощью этих датчиков достигается более быстрое обнаружение удара в область двери.

Инерционные датчики устанавливаются в бампере, в моторном отсеке, в стойках или в районе подлокотника. В память датчиков заложены просчитанные заранее параметры, которые для данной модели автомобиля означают превышение допустимого удара. В случае аварии датчики посылают сигнал на электронный блок управления. В большинстве современных систем фронтальные датчики рассчитаны на силу удара при скорости от 25…50 км/час, боковые могут срабатывать при более слабых ударах. От электронного блока управления сигнал поступает на основной модуль, который состоит из компактно уложенной подушки, соединенной с газогенератором.

Пиропатрон газогенератора

Расплавляемая проволока или фронт пламени в пределах элемента зажигания (капсюля) приводят в возбуждение газогенераторы надувной подушки без­опасности. В современных конструкциях срабатывание капсюля для зажигания газогенератора происходит от переменного тока с целью предупреждения возникновение короткого замыкания в электрической системе питания постоянного тока автомобиля (неисправности в электропроводке). Для создания переменного тока применяется конденсатор, включенный в конструкцию зарядного капсюля и подсое­диненный последовательно в цепь возбуждения, который заряжается, разряжается или перезаряжается при­близительно с частотой 100 кГц.

В газогенераторе, называемом часто пиропатроном (таблеткой) диаметром 10 см и толщиной 1 см, используются кристаллы твердого топлива, при сгорании которого выделяется газ, заполняющий, а точнее, надувающий подушку. Топливом обычно выступает ядовитый азид натрия (NaN3), 45% массы которого при сгорании превращается в чистый азот, а остальное – в углекислый газ (СО2), окись углерода (СО), воду (Н2О) и твердые частицы. Электрический импульс поджигает пиропатрон или плавит проволоку и кристаллы превращаются в газ. Сигналом для срабатывания пиропатрона служит электрический импульс от датчиков удара (ускорения или давления), поступающих напрямую или через электронный блок. Хотя процесс сгорания и происходит быстро, он не носит взрывного характера. Сгорание происходит в 3 этапа: поджигание, возгорание для запала и горение рабочего заряда. В очень короткое время система развивает мощность до 60 кВт, но взрыва не происходит. Сгорание топлива и наполнение подушки объемом приблизительно 50…60 л для водителя длится 30…35 мс, подуш­ка безопасности для пассажира объемом приблизительно 100…140 л устанав­ливается в зоне перчаточного отсека и наполняется приблизительно за 50 мс. Это время меньше времени моргания глаза, которое составляет 100 миллисекунд.

Для предотвращения травм от надувания подушки движущей со скоростью 200…300 км/час навстречу грудной клетке, современные подушки надуваются в два этапа: сначала примерно на 70 %, а при соприкосновении с телом полностью, для этого применяются двухступенчатые газогенераторы.

Благодаря радиальному распрямлению воздушного мешка и последовательному воспламенению зарядов в таких газогенераторах существенно снижается нагрузка, которая действует на водителя при аварии. В зависимости от тяжести и вида аварии промежуток между срабатываниями обоих пиропатронов может составлять примерно от 5 мсек. до 50 мсек. Срабатывают всегда оба заряда, для исключения случаев, когда после раскрытия подушки безопасности остается еще один не сработавший пиропатрон.

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.

Устройство электронного контроля и управления

В большинстве существующих в настоящее время конструкций используется электронный блок, который устанавливается в пассажирском салоне для координиро­ванного срабатывания систем защиты. Вычисления замед­лений электронного блока срабатывания основаны на данных датчиков ускорения, используемых для контроля сил замедления, которые сопрово­ждают столкновение автомобиля. Центральный электронный блок возбуждения должен отвечать требованиям:

• идентификации ДТП или столкновения, основанной на данных, получаемых от электронного датчика ускорения и меха­нического «детектора безопасности» или от двух электронных датчиков ускорения (контроль с «полностью электронным рас­познаванием» со схемой резервирования)
• быстрого реагирования управляющих цепей, надувных подушек безопасности и натяжных устройств ремней безопас­ности, основанного на алгоритмах циф­рового запуска специального назначе­ния, в ответ на различные виды ДТП (лобовое столкновение, лобовое со сме­щением, столкновение или наезд под некоторым углом, наезд на опору и т. п.)
• стабильного напряжения и резервиро­вания питания
• избирательного срабатывания натяж­ного устройства ремня безопасности в соответствии с управляемым состояни­ем узла лента ремня — пряжка
• определения двух порогов срабатыва­ния в зависимости от того, действитель­но ли пользователь автомобиля исполь­зует ремень безопасности (высокий или низкий порог срабатывания интерфейса последовательной диагно­стики)

Контрольная лампочка

Для контроля исправности системы надувных подушек может применяться система контроля. При включении зажигания около 10 сек горит контрольная лампочка, которая должна затем погаснуть. Если лампочка не горит не гаснет или загорается во время движения это свидетельствует о неисправности системы.

Исследования специалистов свидетельствуют о том, что риск гибели пешехода при ударе о капот автомобиля, двигающегося со скоростью всего 40 км/ч, достигает 100%. Для решения этой проблемы компании активно работают над созданием подушек безопасности для пешеходов. Эта система защиты включает две подушки – большую, охватывающую переднюю часть автомобиля (бампер, радиаторную решетку, фары и кромку капота) и маленькую, которая размещается у лобового стекла, защищая голову пешехода. Опасное приближение к пешеходам и животным распознаются специальными датчиками. Открываться эти подушки будут непосредственно перед столкновением.

Подушки безопасности в автомобиле

Современные автомобили оснащаются большим количеством всевозможных систем безопасности. Все они подразделяются на два типа – системы активной и пассивной безопасности.

Первые – это системы, которые помогают водителю контролировать поведение автомобиля. К ним относятся системы антиблокировки тормозных механизмов, система курсовой устойчивости, система распределения тягового усилия по колесам авто и т. д.

А системы пассивной безопасности направлены уже на защиту самого человека при столкновении. К данной системе относятся ремни безопасности, специальные детские сиденья с креплением Isofix, подушки и шторки безопасности.

Основными в пассивной безопасности являются ремни. Подушки являются всего лишь вспомогательной системой направленной на снижение травмирования людей в автомобиле.

Хотя изначально подушки безопасности позиционировались системой, которая должна заменить ремни. Но время показало, что без ремней обеспечить должную безопасность они не могут поэтому их перевели в разряд вспомогательных систем.

Основной задачей подушек безопасности является снижение возможности получения травмы человеком о рулевое колесо, переднюю панель, элементы кузова при столкновении автомобиля.

Разработки подушки безопасности велись достаточно давно, но штатно устанавливать на авто их начала компания Mercedes-Benz в 1971 году. С тех пор все больше компаний оснащаются свои авто данной системой безопасности, причем она постоянно совершенствуется.

Принцип действия системы безопасности

Суть подушки безопасности – во время столкновения создание воздушной подушки, которая будет воспринимать на себя тело человека, предотвращая возможность его удара об элементы салона.

Действует она так: при ударе в результате ДТП, специальная система быстро накачивает подушку перед водителем и пассажиром, сделанную из мягкой ткани, и та воспринимает на себя инерционное движение тела людей. Но при этом, чтобы подушка в дальнейшем не мешала выбраться человеку из авто, она быстро сдувается, газ выходит через специальные отверстия в ткани.

Проблемы при создание подушки безопасности автомобиля

1. Как быстро накачать подушку?

Еще при начальных разработках данной системы конструкторы столкнулись с одной из важных проблем – как быстро накачать подушку, ведь при столкновении все происходит за очень короткий промежуток времени. При этом накачка подушки не должна была иметь взрывной характер, чтобы не происходило травмирования человека самой подушкой.

Выходом из ситуации стало использование продуктов горения определенных веществ. Оптимальным стало использование газов, выделяемых при сжигании азида натрия. Хоть само это вещество является ядовитым, но при его сгорании выделяются азот, углекислый газ, окись углерода и вода. Сам процесс сгорания выполняется очень быстро – таблетка азида натрия весом 50 гр. сгорает за 35-50 миллисекунд, что вполне достаточно для накачивания подушки при столкновении.

Видео: Устройство подушки безопасности

Но при использовании азида для накачки применяется только азот, который полностью безвреден для человека, поэтому в конструкцию системы включают фильтры, разделяющие продукты горения по составным частям, пропуская в тканевую подушку только азот.

Системы, использующие азид являются сейчас самыми распространенными. Но есть еще одно вещество, которое используют в качестве топлива для сжигания – нитроцеллюлозу. Особенностью этого вещества является то, что нужно его для полного разворачивания подушки значительно меньше – всего 8 грамм. Также не требуется использование фильтров.

2. Эффект барокамеры

Вторая проблема, с которой столкнулись конструкторы – эффект барокамеры. Подушки безопасности в раскрытом состоянии занимают достаточно большое пространство в автомобиле. Так, водительская подушка имеет объем в развернутом состоянии 60-80 литров, а пассажирская – еще больше, до 130 литров.

Накачка подушек производится очень быстро, поэтому в салоне резко уменьшается объем и увеличивается давление, которое может повредить барабанные перепонки. К тому же накачка происходит с достаточно сильным звуковым эффектом, что тоже может сказаться на перепонках.

Вначале с этими проблемами боролись путем оснащения дверей специальными механизмами, которые при столкновении практически мгновенно сбрасывали стекла дверей вниз.

Сейчас же для предотвращения эффекта барокамеры, накачка подушек производится не всех сразу, а по очереди. Первой срабатывает подушка водителя – примерно через 20 мс, а еще через 17 мс – срабатывает пассажирская. При этом сама система следит за тем, какие подушки нужно накачать, а какие нет.

Конструкция системы подушки безопасности

Теперь по самой конструкции данной системы. Она состоит из трех составных частей – газогенератор с подушкой(в народе называют «пиропатрон»), выполненные в виде одного узла, датчиков удара и блока управления.

Количество датчиков удара, как и количество самих подушек может значительно варьироваться. На некоторых авто таких датчиков, установленных по всему авто может достигать десяти штук.

Этот датчик при столкновении передает импульс на блок управления, тот в свою очередь передает сигнал на газогенератор, который и разворачивает подушку.

Сработавшие подушки безопасности

Срабатывание датчика зависит от нескольких факторов – скорость авто, угол удара. Резкое падение скорости, которое происходит при столкновении авто с препятствием обеспечивает передачу импульса датчиком. Но при этом даже экстренное торможение авто не способно активировать датчик.

От поступившего с датчика сигнала блок управления рассылает сигналы на газогенераторы, при этом блок «вычисляет» какую подушку нужно накачать, а также как ее накачать. Дело том, что некоторые типы подушек имеют два контура, накачка которых производится в зависимости от силы удара. При слабом ударе накачивается только один контур, а если столкновение более серьезное – оба контура одновременно.

Виды подушек безопасности

Рассмотрим виды подушек безопасности в автомобиле.

1. фронтальные подушки безопасности
2. коленные подушки безопасности
3. передние боковые подушки безопасности (как правило зашиты в сиденья)
4. задние боковые подушки безопасности
5. головные подушки безопасности («шторки»)

1. Фронтальные подушки безопасности

Первыми подушками были фронтальные, именно ими и начал оснащать свои авто серийно Mercedes Benz. Данных подушек – две, одна устанавливается в руле за специальной накладкой и предназначена она для водителя, вторая располагается на передней панели и направлена она на защиту пассажира на переднем сиденье.

Данный вид подушек является самым распространенным, ими сейчас оснащаются даже бюджетные автомобили. Особенностью пассажирской подушки является принудительное ее отключение, после чего она переходит в неактивное состояние и при столкновении не срабатывает.

Срабатывают они только при фронтальном столкновении, при ударе сбоку или сзади данная система не срабатывает.

2. Боковые

Второй вид – боковые. Они направлены на защиту водителя и пассажира при боковом ударе. Впервые применять такие подушки начал шведский производитель Volvo.

Они хорошо помогают в защите торса человека. Зачастую они размещаются в спинках передних сидений. Некоторые авто оснащены боковыми подушками и для защиты пассажиров сзади.

Видео: Как избежать смертельных ловушек в автомобиле

3. Головные подушки

Третий вид – боковые головные подушки, в народе их еще называют шторками безопасности. Впервые их устанавливать начали на авто японской фирмы Toyota.

Располагаться шторки могут в крыше возле боковых стекол, стойках двери. Направлены они на защиту головы при боковом ударе. В развернутом виде практически полностью перекрывают площадь боковых стекол.

4. Коленные и центральные подушки безопасности

Корейская компания Kia предложила еще один вид подушек – коленные. Направлены они на защиту ноги водителя и переднего пассажира. Водительская подушка располагается под рулевой колонкой, а пассажирская – под передней панелью.

В автомобилях Toyota с недавнего времени стали применять центральные подушки. Установлена она в центральном подлокотнике и направлена на снижение тяжести вторичных повреждений при боковом ударе, в накачанном состоянии она разделяется водителя и переднего пассажира.

Это пока все виды которыми оснащается автомобиль, и направлены они на защиту людей, находящихся. Сейчас также разрабатывается система, направленная на защиту пешеходов. Работает данная система, так же как и внутренняя, с единственным различием – подушки надуваются снаружи авто и направлены они на смягчение удара пешеходом о кузов авто.

Источник http://autoleek.ru/sistemy-bezopasnosti/passivnaya/sistema-srs-avtomobilya.html

Источник https://ustroistvo-avtomobilya.ru/sistemy-passivnoj-bezopasnosti/podushki-bezopasnosti/podushki-bezopasnosti/

Источник https://avtomotoprof.ru/elektronnyie-sistemyi-avtomobilya/podushki-bezopasnosti-v-avtomobile/