Подушка безпеки, т. Н. Airbag (повітряна подушка) - оболонка з тонкої нейлонової, або іншої тканини, вбудована в кермо, приладову панель, двері, дах або в інші місця автомобіля. Вона наповнюється газом при спрацьовуванні датчиків визначення ударів. Подушки безпеки застосовуються в автомобілях для захисту пасажирів від ударів головою і верхньою частиною тіла об яку-небудь частину салону, при зіткненні. Вони захищають від важких травм, розподіляючи удар по тілу учасника аварії. Разом з ременями подушки складають пасивну систему безпеки (SRS, Supplementary Restraint System) автомобіля.
Трішки історії
Щось схоже на подушки безпеки використовували в авіації ще в 40-х роках. Перші ж спроби створити вже звичну нам Airbag були прийняті Уолтером Ліндерером і американцем Джоном Хедріком, їх винаходи були продемонстровані в 1951 році. Подушка безпеки Уолтера Ліндерером була заснована на системі стисненого повітря. Винахід, автором якого був Джон Хедрік, було запатентовано в 1953 році і називалося «подушка безпеки для транспортних засобів».
Але все ж батьком системи повітряних подушок, прийнято вважати винахідника Аллена Брида (Allen Breed). Саме він в 1967 році, винайшов і запатентував першу електромеханічну автомобільну систему з подушкою безпеки, яку можна було виробляти в промислових умовах. Аллен створив і ключовий компонент для системи - кульковий сенсор, який використовується для визначення різкої зміни швидкості.
Після отримання патенту, автор запропонував свій винахід компанії Крайслер. Так як в той час американці нехтували використанням ременів безпеки, така новинка, яка захищала б непристебнуті пасажирів в разі лобового зіткнення, була дуже до речі.
Перші експериментальні автомобілі з «захисними подушками» в 1971 році випустила компанія «Ford». У 73-му році, системою Airbag була оснащена серія автомобілів Oldsmobile Toronado - це був перший серійний автомобіль, в якому була подушка безпеки на пасажирському місці.
У 1984 році на автомобілі Ford, за бажанням клієнта, встановлювали «подушки», але вони не були особливо поширеною опцією. Автомобільний концерн Крайслер в 1988 році став першою компанією, яка запропонувала систему, укомплектовану подушкою безпеки в якості обов'язкового стандарту. Незважаючи на те що впровадження «подушкою системи» в автомобілі марки «Дженерал Моторс» почалося ще в 70-х роках, у багатьох інших автомобілях вони почали з'являтися тільки в середині 90-х.
У 1994 році завод TRW вперше почав виробництво першої подушки безпеки, яка наповнювалася газом. Після цього, з 1998 року, подушки безпеки стали обов'язковою опцією у всіх автомобілях.
Пристрій подушок безпеки
Система складається з наступних компонентів:
- модуль подушок безпеки (подушки, газогенератор)
- датчики удару
- блок діагностики
Модуль подушок безпеки являє собою власне самі подушки і газогенератор, який при спрацьовуванні і наповнює оболонку газом.
Газогенератори розрізняються за формою (куполоподібні і трубчасті), характером спрацьовування (одноступінчаті і двоступінчасті) і способу газоутворення (твердопаливні та гібридні).
Твердопаливний газогенератор складається з корпусу, пиропатрона і заряду твердого палива. Заряд складається з суміші азида натрію (NaN3), нітрату калію (KNO3) та діоксиду кремнію (SiO2). Займання палива відбувається при спрацьовуванні пиропатрона, супроводжується утворенням газу азоту (N).
Гібридний газогенератор також складається з корпусу, пиропатрона, заряду палива і газового заряду під високим тиском - стиснений азот (N) або аргон (Ar). Наповнення подушки безпеки відбувається стисненим газом, який звільняється при детонації заряду з твердого палива.
Датчики удару розташовані в передній частині автомобіля і / або салоні. Автомобілі можуть бути оснащені одним і більш датчиками, які активуються під впливом сил від удару, що виникають при зіткненні. Датчики визначають ступінь уповільнення, з якої машина скидає швидкість. Подушки безпеки не повинні спрацьовувати при раптовому гальмуванні або при їзді по нерівних поверхнях, саме за цим і стежить система. Максимальний рівень уповільнення при екстреному гальмуванні становить лише незначну частину від рівня, достатнього для приведення подушок безпеки в дію.
Блок діагностики стежить за справністю системи подушок безпеки. Він активується при включенні запалювання автомобіля. Якщо блок діагностики виявить несправність, загориться лампочка, що попереджає водія про необхідність доставки автомобіля в авторизований центр обслуговування для діагностики системи подушок безпеки. Більшість блоків діагностики мають пристрої, які містять досить електрозарядов для приведення подушок безпеки в дію, якщо акумулятор буде виведений з ладу при зіткненні.
Принцип роботи
Подушки безпеки спрацьовують при зіткненні автомобіля, з якою-небудь перешкодою. Залежно від напрямку удару активуються розташовані в цій частині датчики, тому спрацьовують тільки певні подушки безпеки. Якщо сила удару перевищує заданий рівень, датчики удару передають сигнал в блок управління. Після обробки даних всіх датчиків блок управління визначає необхідність і час спрацьовування подушок безпеки і інших компонентів системи пасивної безпеки.
Залежно від типу і ступеня тяжкості аварії можуть спрацьовувати, наприклад, тільки натяжители ременів безпеки або натяжители разом з подушками безпеки. Блок управління подає електричний сигнал для включення газогенераторів відповідних подушок. Піропатрон запалює тверде паливо, яке надзвичайно швидко згоряє з виділенням великого об'єму газоподібного азоту, достатнього для наповнення оболонки. Після цього подушка буквально вистрілює зі швидкістю близько 300 км / ч. Час спрацювання становить близько 40 мс. Після спрацьовування оболонка подушки розривається і здувається.
Подушки безпеки є одноразовими пристроями. У разі загоряння автомобіля (підвищення температури в салоні до 150-200 ° С) все подушки безпеки автоматично спрацьовують.
Види подушок безпеки
Легкові автомобілі в наш час, зазвичай мають кілька «подушок», які розташовуються в різних місцях салону автомобіля. Залежно від місця розташування, діляться на кілька видів:
- фронтальні
- Бічні
- Головні
- Колінні
- Центральні
Фронтальні подушки безпеки - призначені для захисту водія і переднього пасажира. Захист водія розташована в центрі рульового колеса, пасажирська у верхній частині приладової панелі. Розмір пасажирської подушки як правило більше водійської, з огляду на те що відстань від пасажира до панелі більше, ніж від водія до керма. У ряді конструкцій системи, використовується двоступенева або багатоступінчате спрацьовування в залежності від тяжкості аварії (т.зв. адаптивні подушки безпеки).
Бічні подушки безпеки - встановлюються для запобігання травм таза, черевної порожнини та грудної клітини при бічному зіткненні. Найчастіше вбудовуються в спинки передніх сидінь, в деяких лінійках автомобілів подібні подушки встановлюють також і на задніх сидіннях.
Головні подушки безпеки - їх ще називають «шторки безпеки», покликані захищати голову пасажира від ударів об скло і стійку при бічному зіткненні. Розташовуються, як правило, в передній або задній частині даху, в проміжках між стійками.
Колінні подушки безпеки - встановлюються під рульовою колонкою для водія і в нижній частині приладової панелі, під «бардачком», для захисту пасажира. При спрацьовуванні, оберігають коліна і гомілки від травм і пошкоджень.
Центральні подушки безпеки - розгортаються з підлокітників передніх і центральній частині спинки задніх сидінь. Охороняють при бічних ударах, допомагають розділити пасажирів і захистити їх від зіткнення.
Є також розробки, розраховані захистити не тільки водія і пасажирів автомобіля, а й людей, що знаходяться зовні автомобіля, при можливому зіткненні. Таку систему запропонувала компанія Volvo, т. Н. «Подушка безпеки для пішоходів» - розкривається зовні автомобіля і закриває нижню частину лобового скла і бічні стійки, запобігаючи удар об них.