Конструкция системы безопасности (шлейф и другие элементы), принцип работы подушки

Конструкция системы безопасности (шлейф и другие элементы), принцип работы подушки

Подушки безопасности

Подушки безопасности автомобиля (общепринятое международное название — airbag) предназначены для смягчения удара водителя и пассажиров о рулевое колесо, элементы кузова и окна при автомобильной аварии. Они 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, боковые, головные, коленные, 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.

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.

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

Фронтальные подушки безопасности срабатывают при следующих условиях:

  1. превышение силы лобового удара заданной величины;
  2. наезд на твердый прочный предмет (бордюр, край тротуара, стенка ямы);
  3. жесткое приземление после прыжка;
  4. падение автомобиля;
  5. 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.

SRS и блок управления подушками безопасности

SRS и блок управления подушками безопасности, их связь

Практически каждый владелец автомобиля при его покупке задумывается о сбережении жизней. Поэтому если есть средства, предпочтение отдается транспорту, оборудованному подушками безопасности. Но для того, чтобы правильно подойти к вопросу выбора оборудования, необходимо знать о его устройстве и принципе действия, а также связанных с этим опасностей. Рассмотрим все по порядку.

Система безопасности

Система безопасности автомобиля включает в себя два направления: активное и пассивное. К пассивному относятся разработка дизайна и технические решения в оформлении конструкции автомобиля, которые сводят к минимуму последствия автомобильной катастрофы для человека. Это и элементы кузова, которые поглощают часть энергии при столкновении, и смягчающие, без острых углов фрагменты интерьера, и ремни безопасности.

Помимо этого предусмотрена система подушек безопасности, известная как SRS. Ее назначение заключается в том, чтобы фиксировать положение пассажиров и водителя при столкновении, предотвращая их инерционное движение в салоне. Система включает в себя основные компоненты, такие как: механизмы управления самих подушек, датчики, ремни безопасности и блок управления. Стоит отметить, что ремни являются неотъемлемой часть безопасности пассажиров и системы SRS.

Что касается расположения подушек безопасности, то здесь стоит отметить следующие части кузова автомобиля:

  1. Панель приборов и ступица руля — это фронтальные подушки, предназначенные обеспечить безопасность водителя и пассажира на переднем сидении. Водительская подушка, как правило, имеет объем ок. 50 л, а пассажирская — ок. 80-90 л, поскольку расстояние от панели до человека больше, чем у водителя до руля. Защита приходится на грудь, плечи и голову.
  2. Над проемами дверей, а также в боковой части спинок сидений — это боковые подушки. Они обеспечивают дополнительную безопасность, защищая область таза.
  3. Нижняя часть панели приборов и пол — нижние, напольные подушки безопасности. Их задача обезопасить от травм область ног.

Теперь немного о датчиках. Их основная задача заключается в том, чтобы передавать сигналы на блок управления. Они бывают двух типов: механические и электронные. Усовершенствуя систему SRS, разработчики позаботились о том, чтобы в новых поколениях системы использовалось большее количество датчиков и более усовершенствованных моделей.

Задачей блока управления является прием сигналов датчиков, их обработка и, в случае опасности, запуск необходимого участка системы безопасности (преднатяжители ремней, подушки и пр.). Помимо этого, блок управления подушками безопасности проводит диагностику всей системы, сообщая о неисправностях световым сигналом. Ввиду особой важности роли блока в системе, его устанавливают в наиболее защищенном месте: в полу, под панелью или же рядом с коробкой переменных передач.

Принцип работы

Вот основные элементы системы SRS и принцип их работы:

Подушки безопасности

К сожалению, на сегодняшний день нет нормативных актов, позволяющих установить единые нормы для разработки подушек. Тем не менее разработчики стараются обезопасить жизнь пассажиров, совершенствуя систему. Сама подушка представляет собой оболочку и механизм, подающий наполнение. Шлейф подушки безопасности подключает ее к пиропатрону.

Когда срабатывает система, под сильным воздействием поступающего наполнителя, подушка вскрывает элементы интерьера салона автомобиля в местах ее установки. Система сможет активироваться только при повороте ключа зажигания в положение старт.

В самых распространенных SRS скорость отклика подушек при лобовом столкновении составляет ок. 0,04-0,05 с, сдувается же по истечении 4-9 с. Такая реакция во многом зависит от самой системы, конструкции автомобильного кузова, расположения некоторых его узлов и материала, из которого выполнены деформируемые зоны. Задачей подушки при столкновении является расправиться раньше, чем она коснется тела человека. В противном случае при выстреле произойдет откидывание пассажира. Это может быть не только травмоопасно, но даже смертельно, поскольку раскрытие оболочки осуществляется со скоростью ок. 300 км/ч.

Ремни безопасности

Чаще всего комплектуются предварительными натяжителями. Это позволяет обеспечить удерживание пассажиров на месте, а в подходящий момент (по истечении примерно 0,03 с), слегка отпуская, обеспечить точное попадание в подушку. Это очень важный момент, поскольку при столкновении автомобиля с неподвижной поверхностью на скорости 50 км/ч происходит надавливание тела на ремень безопасности с силой равной почти трем тоннам. Без ремня же безопасности, при таком столкновении организм человека способен выдержать нагрузку только в 300-400 кг. Поэтому очевидно, что пассажиры, которые не пристегиваются ремнями безопасности, повышают шанс летального исхода во много раз.

Читать еще:  Тойота фортуна тест драйв видео

Датчики

Отклик датчиков происходит, как правило, на снижение скорости движения автомобиля при столкновении. В среднем порог отклика составляет 15g5. Такой величины можно достичь только при ударе. Это защищает от ложного срабатывания датчика при заносе автомобиля, или же резком торможении.

Блок управления подушками безопасности

Можно сказать, что это центр обработки всей, поступающей от системы, информации. На него возложена процедура анализа силы и длительности сигнала, подаваемого датчиками. Блоком игнорируются определенные всплески сигналов. Для того чтобы сигнал был принят к действию, необходимо преодолеть порог в 0,003 с. Помимо этого, инженерами были разработаны дополнительные блокираторы импульсов.

Так, если скорость автомобиля менее 20 км/ч, то датчик не сработает. Это позволяет обезопасить пассажиров от последствий ложных сигналов, например, при парковке.

Комплектация в автомобиле

Согласно требованиям, предъявляемым всемирной организацией ЕЭК, на всех местах установки системы безопасности внутри автомобиля должны находиться специальные указатели. Такими обозначениями могут служить надписи SRS или “AirBag”. Их можно увидеть на панели приборов, бардачке, ступице руля, козырьках, защищающих от солнца и спинках кресел. Также, о наличии в автомобиле системы подушек безопасности свидетельствует специальные буквенные обозначения SRS на ремнях безопасности.

Помимо прочего, размещают указатель, предупреждающий о недопустимом размещении развернутого кресла для малыша на переднем пассажирском сидении. Порой разработчики предусматривают и отключение передней подушки, для подобных случаев, при помощи специальной клавиши.

На панели приборов располагается сигнальная лампа, которая при включении зажигания загорается на несколько секунд. Блок управления проводит проверку работоспособности всей системы и, если все в порядке, лампа гаснет.

Симптомы сработавшей системы

При покупке не нового автомобиля может возникнуть вопрос работоспособности системы. Как не попасть впросак и быть уверенным, что в случае аварии система постарается вас защитить?

Одним из признаков, что система SRS сработала, являются разорванные фрагменты интерьера салона. Мембрану подушки могут уложить на место, а фрагменты обивки зашить или заклеить. Однако следы будут заметны.

Другим признаком, выдающим уже используемую систему, является отличие по тону и оттенку, а также степени изношенности материала оформления салона. Это может быть заметно на руле, сидениях и деталях декора, как, например, на передней панели.

Помимо этого сигнальная лампа может не отключаться после старта или же спонтанно включаться во время движения транспорта. А может не включаться вообще, что является признаком принудительного ее отключения.

Виды, устройство и принцип действия подушек безопасности автомобиля

Одним из главных элементов защиты водителя и пассажиров в автомобиле являются подушки безопасности (Аirbag). Открываясь в момент удара, они защищают человека от столкновения с рулем, приборной панелью, передним сиденьем, боковыми стойками и другими частями кузова и салона. С тех пор, как в автомобили начали штатно устанавливать подушки безопасности, они смогли спасти жизни многим людям, попавшим в ДТП.

История создания

Первые прототипы современных подушек безопасности появились еще в 1941 году, однако война нарушила планы инженеров. К разработке airbag специалисты вернулись уже после окончания военных действий.

Сегодня подушки безопасности являются важным элементом защиты водителя и пассажиров

Интересно, что к созданию первых подушек безопасности причастны сразу два инженера, работавших на разных континентах отдельно друг от друга. Так, 18 августа 1953 года американец Джон Хетрик получил патент на изобретенную им систему защиты от ударов о твердые элементы в салоне автомобиля. Спустя всего три месяца — 12 ноября 1953 года – аналогичный патент был выдан немцу Вальтеру Линдереру.

Идея создания устройства, смягчающего удар при аварии, пришла Джону Хетрику после того, как он на своем автомобиле стал участником дорожно-транспортного происшествия. В машине в момент столкновения находилась вся его семья. Хетрику повезло: удар был не сильный, поэтому никто не пострадал. Тем не менее, произошедший случай произвел сильное впечатление на американца. На следующую ночь после аварии инженер закрылся у себя в кабинете и принялся за чертежи, по которым в дальнейшем были созданы первые прообразы современных устройств пассивной безопасности.

Изобретение инженеров с течением времени подвергалось все новым и новым доработкам. В итоге первые серийные варианты появились в автомобилях марки Ford в 70-х годах ХХ столетия.

Airbag в современных автомобилях

Сегодня подушки безопасности устанавливаются в каждом автомобиле. Их количество – от одной до семи штук – зависит от класса и комплектации транспортного средства. Главная задача системы остается прежней – обеспечить защиту человека от столкновения на большой скорости с элементами салона автомобиля.

Чтобы подушка не стала причиной серьезных травм, человек во время удара обязательно должен быть пристегнут ремнем безопасности

Airbag обеспечит должную защиту от удара только в том случае, если в момент столкновения человек был пристегнут ремнями безопасности. Когда ремни не пристегнуты, активация подушки может принести дополнительные травмы. Напомним, что правильная работа подушек — это принять голову человека и «сдуться» под действием инерции, смягчая удар, а не вылететь навстречу.

Виды подушек безопасности

Все подушки безопасности можно разделить на несколько видов в зависимости от их размещения в салоне автомобиля.

  1. Фронтальные. Впервые такие подушки появились лишь в 1981 году на автомобилях немецкой марки Mercedes-Benz. Предназначены они для водителя и пассажира, сидящего рядом. Подушка для водителя размещается в рулевом колесе, для пассажира – на верхней части приборной панели (торпедо).
  2. Боковые. В 1994 году их начала применять компания Volvo. Боковые подушки необходимы для защиты тела человека при боковом ударе. В большинстве случаев они крепятся к спинке переднего сиденья. Некоторые автопроизводители также устанавливают боковые подушки и в задних сиденьях автомобиля.
  3. Головные (имеют второе название – «шторки»). Предназначены для защиты головы от удара в момент бокового столкновения. В зависимости от модели и производителя, такие подушки могут устанавливаться между стойками, в передней или задней части крыши, защищая пассажиров каждого ряда автомобильных кресел.
  4. Коленные подушки созданы для защиты голеней и коленей водителя. В некоторых моделях автомобилей под «бардачком» могут устанавливаться также и устройства для защиты ног пассажира.
  5. Центральная подушка безопасности была предложена концерном Toyota в 2009 году. Устройство создано, чтобы защитить пассажиров от вторичных повреждений при боковом ударе. Подушка может находиться либо в подлокотнике на переднем ряде сидений, либо в центральной части спинки заднего сидения.

Устройство модуля подушки безопасности

Конструкция довольно проста и понятна. Каждый модуль состоит всего лишь из двух элементов: непосредственно самой подушки (сумки) и газогенератора.

  1. Сумка (подушка) выполнена из тонкой многослойной нейлоновой оболочки, толщина которой не превышает 0,4 мм. Оболочка способна выдерживать высокие нагрузки в течение короткого промежутка времени. Сумка укладывается в специальную шину, закрытую пластиковой или тканевой накладкой.
  2. Газогенератор, обеспечивающий «выстреливание» подушки. В зависимости от модели автомобиля для подушек водителя и переднего пассажира могут использоваться одноступенчатые или двухступенчатые газогенераторы. Последние оснащаются двумя пиропатронами, один из которых выпускает около 80% газа, а второй срабатывает только при наиболее сильных столкновениях, в результате которых человеку необходима более жесткая подушка. В пиропатронах содержится материал, свойства которого схожи с порохом. Также газогенераторы подразделяются на твердотопливные (состоят из корпуса, заполненного твердым топливом в виде таблеток с пиропатроном) и гибридные (состоят из корпуса, в котором находится инертный газ под высоким давлением от 200 до 600 бар и твердое топливо с пиропатроном). Сгорание твердого топлива приводит к открытию баллона со сжатым газом, далее образующаяся смесь поступает в подушку. Форма и тип используемого газогенератора во многом определяется назначением и расположением подушки безопасности.

Принцип работы одноступенчатого твердотопливного газогенератора Схема двухступенчатого газогенератора Принцип работы двухступенчатого гибридного газогенератора

Принцип работы

Принцип действия подушек безопасности довольно прост.

  • Когда машина на скорости сталкивается с препятствием, срабатывают передние, боковые или задние датчики (в зависимости от того, на какую из частей кузова пришелся удар). Обычно сенсоры срабатывают при столкновении на скорости выше 20 км/ч. Однако они также анализируют и силу удара, поэтому подушка безопасности может сработать даже в стоящем автомобиле при ударе в него. В дополнение к ударным датчикам также могут устанавливаться датчики пассажирского сиденья, определяющие присутствие пассажиров в автомобиле. Если в салоне находится только водитель, сенсоры позволят исключить срабатывание подушек для пассажиров.
  • Далее они направляют сигнал в электронный блок управления SRS, который, в свою очередь, анализирует необходимость срабатывания и передает команду подушкам безопасности.
  • Информацию от блока управления принимает газогенератор, в котором активируется пиропатрон, образуя внутри повышенное давление и тепло.
  • В результате срабатывания пиропатрона в газогенераторе мгновенно сгорает натриевая кислота, выделяя азот в больших количествах. Газ поступает в airbag и мгновенно раскрывает подушку. Скорость раскрытия подушки безопасности составляет около 300 км/ч.
  • Прежде чем наполнить airbag, азот попадает в металлический фильтр, который остужает газ и очищает его от твердых частиц, образующихся в момент сгорания.

На весь описанный выше процесс раскрытия уходит не более 30 миллисекунд. Свою форму подушка безопасности сохраняет в течение 10 секунд, после чего начинает сдуваться.

Открывшаяся подушка не подлежит ремонту и повторному применению. Водитель должен обратиться в автосервис для того, чтобы заменить модули airbag, сработавшие натяжители ремней и блок управления SRS.

Можно ли отключить подушки безопасности

По умолчанию подушки безопасности в автомобиле отключать не рекомендуется, так как данная система обеспечивает важную защиту водителя и пассажиров в случае аварии. Однако отключение системы возможно, если airbag принесет больше вреда, чем пользы. Так, подушка деактивируется в том случае, если на переднем сиденье перевозится ребенок в детском автокресле. Детские удерживающие устройства сделаны так, чтобы обеспечить максимальную защиту маленьких пассажиров без дополнительных приспособлений. Сработавшая подушка, наоборот, может нанести ребенку травму.

Читать еще:  Какой из этих трех небольших премиум-внедорожников вы бы купили?

Также подушки безопасности пассажиров рекомендуют отключать по некоторым медицинским показаниям:

  • при беременности;
  • в пожилом возрасте;
  • при болезнях костей и суставов.

Деактивируя airbag, необходимо взвесить все «за» и «против», так как в случае аварийной ситуации, ответственность за сохранение жизни и здоровья пассажиров будет лежать на водителе.

Схема отключения подушки пассажира может различаться в зависимости от марки и модели автомобиля. Чтобы узнать, как именно отключается система в вашей машине, обратитесь к инструкции по эксплуатации автомобиля.

Сработавшие подушки безопасности не подлежат повторному использованию

Airbag – важный элемент защиты водителя и пассажиров. Однако полагаться только на одни подушки недопустимо. Важно помнить, что они эффективны только в комплексе с пристегнутыми ремнями безопасности. Если в момент удара человек не будет пристегнут, он по инерции полетит навстречу подушке, выстреливающей со скоростью 300 км/ч. Тяжелых травм в такой ситуации не избежать. Поэтому водителям и пассажирам важно помнить о безопасности и пристегиваться во время каждой поездки.

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.

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.

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.

Читать еще:  Моторное масло для хендай крета — какое нужно лить?

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 автомобиля

Безопасность в новом автомобиле это неотъемлемая часть, а не опция. Разрабатываются все новые и новые виды систем и технологии. Рассмотрим принцип работы, разновидность и устройство подушек безопасности.

Содержание статьи:

  • Разновидность
    1. Фронтальные
    2. Боковые
    3. Шторки
    4. Коленная
    5. Центральная
    6. Для пешехода

  • Как устроен механизм
  • Принцип работы
  • Условия для срабатывания
  • Видео

Подушка безопасности сейчас намного чаще востребована, как опция, чем на пример кондиционер или же современная аудиосистема. Главным предназначением подушек безопасности (в машинах обозначается как airbag) считается смягчение удара пассажиров и водителя об рулевое колесо, и другие части кузова, окна. Как правило, он применяются с ремнями безопасности. Впервые система безопасности была внедрена в 1953 году, когда Уолтер Линдерер опубликовал свой патент.

Виды подушек безопасности автомобилей

Как правило, на современные автомобили имеют по несколько подушек безопасности. Ранее устанавливали только подушку безопасности водителя, далее добавили для переднего пассажира. В нынешних моделях устанавливают по всему периметру, в разных местах салона. По типу подушки разделяют зависимо от их месторасположения. Первые это фронтальные, далее идут боковые, головные, центральная подушка, коленные и подушка безопасности для пешехода. Последний вариант устанавливается снаружи, между капотом и ветровым стеклом.

Фронтальные

Впервые свое применение нашли на машинах марки Mercedes-Benz в 1981 году. Как правило, это передние подушки безопасности водителя и пассажира. В свою очередь пассажирскую можно отключать по желанию. Зачастую в современных автомобилях, конструкцией предусмотрено двухступенчатое или многоступенчатое срабатывание. Все зависит от сложности аварии (чаще это адаптивные подушки безопасности). По всем правилам подушка безопасности водителя устанавливается в рулем колесе, для переднего пассажира – в верхней части передней панели.

Боковые подушки безопасности

Главным назначение боковых подушек считается снижение риска травмировать тазовую часть, грудную клетку и брюшную полость. Как правило, боковой удар один из самых непредсказуемых и больных. Впервые применение боковых подушек на своих автомобилях задействовала компания Volvo в 1994 году. Этот вид подушек устанавливался как опциональный вариант, к основным передним.

Обычно местом расположения боковых подушек считается спинка переднего сиденья. Хотя в современных автомобилях можно найти их и в спинках задних сидений. Самыми качественными считаются подушки безопасности с двухкамерной конструкцией. Их нижняя часть более жесткая, для защиты таза, а верхняя часть мягкая, чтоб защитить грудную клетку.

Шторки или головные подушки

Судя с названия, то понятно их главное предназначение. В списке производителей автомобилей они еще значатся как шторки. При боковом ударе шторки защитят голову от удара об стекло дверей. Самыми первыми данную технологию применила компания Toyota в 1998 году.

В зависимости от модели машины может располагаться в передней части крыши, так же между стойками и на задней части крыши салона. Защита идет для передних и задних пассажиров.

Коленная

Само название, говорит о назначении, защита коленей и голеней от травм немало важно при столкновении. Зачастую располагается под рулем. Впервые были установлены на автомобили Kia в 1996 году. Кроме водительской, так же устанавливают и для переднего пассажира, под бардачком.

Центральная защита

Начиная с 2009 года, в автомобилях Toyota появилась центральная подушка безопасности. Главным назначением является снижение вторичного удара пассажиров при боковых столкновениях. Зачастую располагается в подлокотнике между передним рядом сидений. Для заднего ряда сидений располагается в центральной части спинки.

В современных автомобилях, кроме Toyota, такие же используются в автомобилях Mercedes-Benz (система безопасности Pre-Safe второго поколения). Таким образом, при боковом ударе эта подушка смягчает повторный возвратный удар пассажира.

Подушка безопасности пешехода

Начиная с 2012 года, компания Volvo стала внедрять в свои автомобили подушку безопасности пешехода. В отличии от всех вышеперечисленных вариантов, данный вид размещается снаружи автомобиля, между ветровым стеклом и капотом. Таким образом, если водитель сбил пешехода, подушка безопасности смягчает удар и предотвратит от серьезных ушибов.

Устройство механизма

Устройство выглядит как мягкая оболочка и в нужный момент наполняется газом, так же в набор идет газогенератор и система управления. Сама подушка изготовлена из нейлоновой ткани, для того чтоб смазать подушку и не прорвать во время срабатывания, используется тальк или крахмал. Их часто можно наблюдать в воздухе во время срабатывания подушки.

Главным назначением газогенератора является наполнение самой подушки газом. Таким образом, это уже модуль подушки безопасности. Между собой газогенераторы отличаются по форме (трубчатые и круглообразные), по характеру работы (с двухступенчатым и одноступенчатым срабатыванием) и по способу газообразования (гибридные и твердотопливные).

Самым распространенным считается твердотопливный, он состоит из корпуса, пиропатрона и определенного заряда твердого топлива. Как правило, топливо воспламеняется от пиропатрона, в результате получается газ азот.

В систему управления подушками входят традиционные датчики удара, центральный блок управления и исполнительное устройство (газогенераторный пиропатрон).

Принцип работы

Главным стартом для активации является удар. В зависимости от того, в какую часть и какой силы удар, активируются только нужные подушки безопасности. Как только происходит удар, срабатывают датчики удара, далее информация о силе и место удара передается в центральный блок управления. Блок обрабатывает полученные данные и определяет необходимость срабатывания конкретных подушек, а так же их время и силу.

В пару с сигналом на разные системы, подается сигнал на газогенератор соответствующих подушек безопасности. В среднем время срабатывания подушек составляет порядка 40 мс. Благодаря газогенератору обеспечивается раскрытие и нагнетание подушек. Как только подушка соприкоснулась с человеком и отработала, она разрывается и сдувается.

Всегда и во всех автомобилях используются одноразовые подушки безопасности. Если же в салоне произошло возгорание, и температура достигла 150-200 °C, то подушки автоматически срабатывают.

Условия для срабатывания

Главными условиями для срабатывания фронтальных подушек безопасности можно считать:

  • превышение порога (силы) удара при лобовом столкновении;
  • резкий наезд на твердую часть при большой скорости (бордюр, тротуар, стенка ямы и т.д);
  • твердое приземление после прыжка автомобиля;
  • падение машины;
  • косой или прямой удар в переднюю часть машины.

Передние подушки не сработают, если удар пришелся на боковую или заднюю часть. Как правило, в таких случаях сработают боковые и задние. Стандартного алгоритма срабатывания нет, его часто дорабатывают и совершенствуют. В современных алгоритмах учитывается скорость движения автомобиля, скорость замедления, смена веса и места расположения пассажира. Некоторые производители учитывают силу срабатывания ремня безопасности и наличие детского кресла в салоне.

Видео о принципе работы подушек безопасности:


Ссылка на основную публикацию