Как работает подушка безопасности? принцип действия и особенности

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.

1. История создания
2. Airbag в современных автомобилях
3. Виды подушек безопасности
4. Устройство модуля подушки безопасности
5. Принцип работы
6. Можно ли отключить подушки безопасности

Виды подушек безопасности

На данный момент существуют следующие виды подушек безопасности (на рисунке 9.3 представлены подушки безопасности в раскрытом виде):

• Фронтальная (или передняя) подушка безопасности, она может быть водительской или пассажирской. Такие подушки установлены в ступице колеса и приборной панели со стороны пассажира соответственно, срабатывают они при фронтальном столкновении автомобиля.
• Боковые подушки безопасности. Модули подушек чаще всего установлены в боковинах спинок сидений. Срабатывают подушки при боковом столкновении.

Рисунок 9.3 Пример расположения подушек безопасности в автомобиле.

• Боковые подушки безопасности типа «занавески» установлены вдоль края потолка салона с каждой стороны. Данные подушки предназначены для исключения удара головой о боковые стекла при столкновении.
• Коленная подушка безопасности. Подушка предназначена для гашения удара водителя коленями о приборную панель при фронтальном столкновении. Необходимость в данной подушке безопасности возникла вследствие того, что пространство для ног с водительской стороны довольно ограничено, из-за этого при сильном фронтальном столкновении человек может сместиться на значительное расстояние, что приведет к удару об элементы приборной панели и поперечины жесткости рулевой колонки.

Перспективным направлением в развитии пассивной безопасности являются подушки безопасности, встроенные в ремни безопасности для смягчения удара при резком прекращении движения.

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.

Принцип действия

Тут все построено по самому элементарному сценарию. Сработает система после сильного удара по корпусу автомобиля. В зависимости от того каким будет ДТП или просто столкновение, сработает только один вид подушек безопасности. Какой именно – должен определить датчик удара и собственно центральный блок управления газогенератором. Произойдет это после того, как устройство обработает все данные.

К примеру, в случае легкой аварии могут просто натянуться ремни или выстрелить только фронтальные агрегаты безопасности или шторки.

Все зависит от того какие сигналы придут от датчиков. В любом случае сработать системы пассивной безопасности должны не позднее чем за 40 миллисекунд. Причем после соприкосновения с телом человека обычно если она работает правильно, подушка безопасности должна разорваться и сдуться. Принцип работы всех подушек фактически одинаков и заключается в том, что они одноразовые. Кроме того, при пожаре они обязательно сработают при достижении температуры выше 150 градусов.

Условия срабатывания

Ну тут все, конечно, сугубо индивидуально и зависит от вида. Разберем на примере фронтальных – они могут выстрелить в следующих случаях:

• при мощном лобовом ударе, который произойдет именно с той силой, на которую настроены датчики;
• если вы врежетесь в тротуар или бордюр;
• также фронтальные подушки безопасности водителя могут выстрелить в тот момент, когда автомобиль приземляется после полета или падает в пропасть. Правда, здесь они едва ли помогут.

Не выстрелят фронтальные устройства, если вам даже сильно въедут в задний бампер или машина опрокинется.

Когда срабатывают подушки безопасности?

Чтобы водительская или пассажирская подушка сработала, должны быть соблюдены следующие минимальные требования:

• Автомобиль должен ехать со скоростью более 25 км / ч.
• Угол удара находится примерно в тридцати градусах по обе стороны от центральной линии автомобиля (всего около 60 градусов).
• Сила замедления, по меньшей мере, равна той, которая возникает при столкновении автомобиля с неподвижным барьером со скоростью около 25 км / ч.

Примечание: Передние подушки безопасности не будут разворачиваться в случае столкновения со стороны, сзади или при опрокидывании, поскольку они не обеспечивают дополнительной защиты.

Виды подушек безопасности

Исходя из области применения, «аэрбег» можно разделить на четыре подвида.

• Фронтальные. Располагаются в рулевом колесе (для водителя) и в верхней части передней панели — для защиты сидящего рядом с водителем пассажира. В некоторых авто предусмотрена возможность отключения фронтальной подушки переднего пассажира. Это самый распространенный вид «аэрбега», такими подушками оснащены практически все современные автомобили.
• Боковые. Встраиваются в спинки кресел и предназначаются для защиты грудной клетки, таза и брюшной полости. В более сложном и дорогом исполнении, конструкция боковых подушек предполагает использование двух камер. Первая, более жесткая, расположена внизу и служит для защиты таза. Более мягкая, верхняя, защищает грудную клетку.
• Головные (или — «шторки»). Как понятно из названия, служат для защиты головы. Располагаются в передней и задней частях крыши, между стойками. Применяются как для переднего ряда сидений, так и для заднего.
• Коленные. Расположенные под рулевым колесом, они служат для защиты коленей и голеней водителя. Встречаются и коленные подушки безопасности для переднего пассажира. Они устанавливаются под бардачком на передней панели.

Возникающие проблемы

Передние подушки безопасности предназначены для защиты людей от взрослых. Поскольку дети меньше, они рискуют получить травму от её срабатывания. Поэтому они не должны занимать переднее сиденье, если в машине есть Airbag для пассажира.

Системы подушек безопасности обычно имеют контрольную лампу с индикатором. Если лампа не погаснет сразу после запуска или включается во время вождения, сверьтесь с руководством по эксплуатации и проверьтесь на СТО. Система обнаружила ошибку.

Если вы этого не сделаете, подушки могут неожиданно сработать во время ремонта, особенно во время электромонтажных работ. Это может привести к серьезным травмам, поэтому оставьте ремонт квалифицированным специалистам.

Несколько изготовителей транспортных средств определяют срок службы компонентов подушек безопасности. Обычно загорается сигнальная лампа подушки безопасности, и компоненты должны быть заменены, прежде чем она погаснет.

Устройство и работа подушек безопасности

Как видно из названия, устройство нужно для того, чтобы обеспечить безопасность водителя и пассажиров. Чтобы понять, каким образом это происходит, необходимо рассмотреть их принцип работы, который неразрывно связан с требованиями к ним.

Требования к подушкам безопасности

В момент движения автомобиля скорость его перемещения относительно дороги такая же, как и находящихся в нём пассажиров. Если резко остановить машину, то это приведёт к возникновению удара. Движущийся автомобиль очень быстро остановится, а люди, перемещающиеся с той же скоростью, также будут продолжать движение по инерции. Для того чтобы максимально медленно снизить скорость и избежать удара о твёрдые предметы, нужно затормозить тело плавно. Этому способствуют подушки безопасности. На основании таких условий к ним предъявляются следующие требования:

• должны надуваться с заданной скоростью;
• газ из них должен уходить также с определённой скоростью;
• определённый объём;
• требуемая форма (геометрия);
• правильное расположение;
• определённый момент надува.

Все эти требования могут быть реализованы лишь при соответствующем техническом оснащении.

Работа подушек безопасности

Выполнение необходимых требований обеспечивается особенностями устройства подушек безопасности.

Работа этого устройства реализуется посредством следующих элементов:

• оболочка;
• газ, которым она наполняется;
• датчик удара;
• газообразующее вещество;
• электронный блок управления;
• датчик наличия пассажиров на сидении;
• датчик положения сидений.

В зависимости от конструкции подушек безопасности может использоваться то или иное газообразующее вещество. Некоторые из вышеперечисленных элементов могут отсутствовать в разных моделях автомобилей.

Комплектация подушками безопасности также неодинакова. Какие-то из автомобилей оснащены полным набором, т. е. передними, задними, боковыми, коленными, головными подушками.

В момент столкновения происходит срабатывание соответствующего датчика удара. Сигнал с него поступает на электронный блок, который даёт импульс для наполнения газом нужной подушки. Входными сигналами для этого блока могут быть также данные о скорости и замедлении автомобиля.

В зависимости от величины сигнала с датчика удара необходимые подушки безопасности надуваются на определённый объём. Одним из условий их работы выступает использование ремней безопасности. Если же человек не пристёгнут, то это чревато плачевными последствиями, вплоть до переломов.

Инициированный датчиком удара резкий надув может сильно оглушить людей внутри салона, поэтому подушки безопасности срабатывают не все сразу, а с небольшой задержкой. После надува подушка быстро сбрасывает газ, чтобы не удушить человека.

Назначение и принципиальная схема системы

Подушка безопасности (или пневмоподушка) – это специальное устройство, представляющее собой упругую эластичную оболочку, наполненную газом. Она работает совместно с ремнем безопасности и имеет целью смягчение удара и предотвращение травмирования водителя и пассажиров в результате аварии. Видео многочисленных краш-тестов блестяще демонстрируют ее эффективность.

Однако собственно подушки безопасности в автомобиле – это лишь часть целой системы безопасности, которая состоит из трех основных компонентов:

1. модуля подушки безопасности (или нескольких модулей);
2. входных датчиков;
3. блока управления (или диагностики).

Модуль подушки безопасности

Устройство модуля подушки безопасности включает в себя легкую подушку на основе нейлона, пневмоблок наполнения подушки (газогенератор) и пиропатрон (исполнительное устройство блока наполнения). Сама пневмоподушка выполняется из нейлонового тканевого материала, а для увеличения скорости ее срабатывания и выброса применяется специальная смазка на основе талька (реже — крахмала).

Назначение газогенератора сводится к максимально быстрому наполнению нейлоновой оболочки газом (например, воздухом). Пиропатрон работает в качестве средства принудительного открытия клапана газогенератора, его срабатывания и последующего выброса пневмоподушки.

Входные датчики

Это электронные индикаторы, расположенные, как правило, в передней части автомобиля (в салоне и вне него). Датчики подушек безопасности сводятся к двум основным видам:

• ударному датчику (индексирующему удар в кузов автомобиля);
• датчику сидения пассажира (индексирующему незанятость сидения и исключающему срабатывание соответствующей пневмоподушки).

Их функции заключаются в активации (или отказе от активации) под влиянием сил, возникших при ударе и резком замедлении движения, с последующей передачей соответствующего сигнала на блок управления подушками безопасности в автомобиле.

Блок управления (или диагностики)

Отвечает за активацию всей системы и срабатывание подушек безопасности в автомобиле. Кроме того, он выполняет функции мониторинга состояния системы и (в случае неисправности) сигнализирует водителю о необходимости проведения сервисного обслуживания. Блок управления задействуется при включенном зажигании автомобиля. В некоторых моделях система снабжается специальной кнопкой принудительного отключения (при возникновении подобной необходимости).

Разновидности подушек безопасности

Сегодня автомобили могут быть оборудованы сразу несколькими типами защитных элементов.

Фронтальные

«Аэрбеги», расположенные в рулевом колесе (водительские) и в верхней части панели инструментов (пассажирские), считаются самыми распространенными. Они устанавливаются даже на самые бюджетные машины. Эти подушки отличаются друг от друга по размерам, так как расстояние от руля до водителя значительно меньше, чем от человека, сидящего рядом, до «торпедо».

Элементы срабатывают только при столкновении передней части авто. Однако уже разработана подушка безопасности водителя многоступенчатого типа, которая активируется при столкновениях разного типа и тяжести.

Важно! На передней пассажирской подушке безопасности находится кнопка отключения, которую необходимо обязательно нажимать, если на таких сидениях перевозится ребенок в специальном автокресле.

При поездке в авто с фронтальными защитными элементами нужно обязательно уточнить у водителя, есть ли в «торпедо» пневмоподушка. Если таковая имеется, то в руках нельзя перевозить сумки, пакеты и прочие предметы или упираться коленями в место, где находится airbag.

Боковые

Данная разновидность пневмоподушек обычно встречается только в «продвинутых» комплектациях авто. Такие «аэрбеги» предназначены для зашиты плеч, грудной клетки, живота и таза в случае бокового столкновения. Как правило, эти элементы размещаются внутри передних сидений, но также есть и модели для задних кресел, предназначенные для защиты людей, сидящих сзади.

Полезно! Если в авто установлены боковые подушки, то в отсеках дверей нельзя хранить крупные или острые предметы.

Шторки

Также эти элементы часто называют головными подушками безопасности, которые по большому счету тоже предназначены для защиты пассажиров и водителя от боковых ударов, а также от осколков стекла. Они, как правило, устанавливаются либо только для передних сидений, либо для обоих рядов кресел. Размещаются эти элементы в боковых частях крыши авто (над окнами) и иногда в боковых стойках.

Коленные

Данные защитные элементы срабатывают при фронтальном ударе авто. Такие подушки устанавливаются преимущественно на автомобилях средней ценовой категории (С-класса). Как правило, защитные элементы этого типа находятся под рулем и под «торпедо».

Важно! При наличии такое пневмоподушки водитель должен отрегулировать свое кресло таким образом, чтобы от нижней части панели он был на расстоянии нем менее 10 см.

Также сегодня встречаются и менее распространенные разновидности «аэрбегов». К ним относятся задние боковые подушки и центральные пневмоподушки.

Стоит учесть, что при покупке б/у авто у многих может возникнуть логичный вопрос, как проверить подушки. Дело в том, что прежний владелец машины мог уже использовать газовый заряд устройства, но не наполнил airbag повторно (сделать это можно только в автосервисе).

Способы проверки работоспособности

Иногда проверить приспособление, которой в случае опасности убережет от травм или гибели просто необходимо, например, если автомобиль побывал в ДТП или был в ремонте. Иногда при покупке машины необходимо изучить салон и обратить особое внимание на надписи Airbag. Таким образом выполняется визуальная проверка. Если на надписи и на панели заметны потертости или царапины, имеется большая вероятность, что подушка была заменена.

Чтобы выяснить, находится ли она в надлежащем виде, необходимо после осмотра салона на предмет повреждений, осмотреть само приспособление для безопасности. Можно снять крышку с руля, ведь подушка срабатывает мгновенно при любом более или менее серьезном столкновении.

Рулевое колесо со снятой крышкой

Покрытие надувного мешка должно быть без царапин и порезов. На газогенераторе, который наполняет приспособление газом, тоже не должно быть повреждений.

Кроме визуального осмотра можно воспользоваться также и электронной проверкой, встроенной в приборную панель. В случае неисправности, на приборной панели будет мигать лампочка, которая буквально кричит о том, что езда на автомобиле небезопасна.

Если вы видите неисправность или царапины, можно сделать неутешительный вывод, что продавец перед продажей изменил настройки в приборной панели, чтобы скрыть поломку от потенциального покупателя. Некоторые продавцы таким образом пытаются сбыть машины с уже сработавшими и поврежденными устройствами безопасности.