Принцип работы подушек безопасности в автомобиле. Когда подушка безопасности должна срабатывать? Как работают 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.

Призваны снизить риск травмирования таза, грудной клетки и брюшной полости при аварии. Пионером в применении боковых подушек безопасности является компания Volvo, которая в 1994 году начала предлагать их для установки в качестве опции. Боковые подушки безопасности устанавливаются обычно в спинке переднего сидения. Ряд автомобилей предлагают боковые подушки безопасности на задних сидениях. Самые продвинутые боковые подушки безопасности имеют двухкамерную конструкцию. Она включает более жесткую нижнюю часть для защиты таза и мягкую верхнюю часть - для грудной клетки.

(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.

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.

Каждый автопроизводитель перед выпуском нового авто на конвейер проводит ряд тестов, в том числе и краш-тест, по результатам которого присваивается степень защиты для водителей и пассажиров. Одним из основных средств пассивной безопасности (SRS - Supplementary Restraint System) в автомобиле являются подушки безопасности (они же AirBag). Рассмотрим подробно, где находятся подушки безопасности в автомобиле, а так же где располагаются датчики подушек безопасности.

Расположение подушек безопасности

Фронтальные AirBag

В первую очередь автомобили комплектуется подушкой безопасности для водителя, поскольку для него наиболее велик риск получения травм при ДТП. Располагается подушка в руле, поэтому водителю необходимо находиться минимум в 25-30 см от руля, чтобы в момент срабатывания AirBag от неё была польза, а не лишний вред. Также часто в базе имеется вторая подушка - для пассажира на переднем сиденье. Располагается она в торпедо напротив пассажира, может быть отключаемой. Предназначение данных подушек - защитить голову и грудную клетку водителя и переднего пассажира при фронтальном (лобовом) ударе.

Боковые Airbag и шторки безопасности

Расположены такие подушки в боковой части каждого из передних сидений, они призваны защитить таз и грудную клетку водителя и переднего пассажира. Боковые шторки раскрываются на уровне боковых стекол переднего и заднего ряда сидений для защиты головы и шеи от удара о стекла при боковом ДТП или переворачивании автомобиля. Располагаются в передней и задней части салона в оконных стойках.

Набор из шести подушек безопасности становится нормой для современных авто, начиная даже с B-класса, но некоторые автопроизводители стараются сделать свои автомобили максимально безопасными, используя ещё некоторые места для расположения AirBag.

Коленная AirBag

Данная подушка позволяет избежать травмирования ног водителя, располагается под рулевой колонкой. В некоторых моделях также устанавливается коленная подушка для переднего пассажира, расположена она под бардачком.

Центральная AirBag

Задача такой подушки - защитить головы водителя и переднего пассажира от удара
между собой при боковом ударе. Расположена она в подлокотнике переднего ряда сидений.

BeltBag

Такая подушка вшита в ремни безопасности для задних паcсажиров для того, чтобы обезопасить грудную клетку и шею пассажира.

AirBag для пешехода

Задача данной подушки - при наезде на пешехода защитить его голову от удара о лобовое стекло. Подушка выстреливает из-под задней части капота.

Расположение датчиков подушек безопасности

Датчики AirBag могут располагаться как снаружи автомобиля, так и в салоне - в зависимости от установленных подушек безопасности. Каждая подушка связана со своим датчиком, поэтому они срабатывают независимо друг от друга. Для фронтальных подушек стоят два датчика в моторном отсеке, как правило, на лонжеронах, для боковых и центральной - в передних дверях. Для передних шторок - в левой и правой стойках лобового стекла, для задних шторок - в районе арок задних крыльев.

В аварии при лобовом столкновении как водителя, так и пассажиров швыряет вперед. И они могут серьезно пострадать, если ударятся о руль, приборный щиток или ветровое стекло. Воздушные подушки в момент удара автомобиля о преграду выскакивают из рулевого колеса или приборного щитка, мгновенно надуваются азотом и защищают человека.

Такое защитное устройство состоит из электронных чувствительных датчиков, нагнетательного устройства для производства азота и самой подушки. Датчики настроены так, что не реагируют на удары, если те происходят при скоростях не более 10-14 миль в час. При столкновениях на большей скорости подушка целиком наполняется газом за 1/20 долю секунды после удара. Приняв на себя энергию удара человека, подушка опадает, чтобы люди могли затем выскочить из машины. Воздушные подушки могут спасти жизнь только при лобовых столкновениях. И совсем не служат заменой ремням безопасности.

Выпрыгивающая подушка. При лобовом столкновении датчики передают сигнал в нагнетательное устройство. В момент наполнения подушки азотом она выламывается из отсека рулевого колеса, где постоянно хранится, и превращается в защитную подушку - в тот момент, когда водителя выбрасывает вперед.

Экспериментальное столкновение с водителем-манекеном

После получения сигналов от датчиков столкновения в тепловом генераторе мгновенно вступают в реакцию химические вещества и выделяется газ азот, который быстро наполняет воздушную подушку

Надутая полностью подушка принимает на себя энергию удара человеческого тела, когда его выкидывает вперед

Чтобы лучше поглотить энергию , подушка начинает постепенно опадать, когда водитель уже ткнулся в нее. Это опадание происходит из-за того, что в задней части подушки есть два отверстия для выхода газа.

Почувствовав внезапную остановку

При внезапной остановке автомобиля, двигающегося со скоростью более 10 миль в час, через 0,01 секунды после этого срабатывает система из трех датчиков. В каждом таком датчике есть переключатель, возле которого находится в равновесии валик. При ударе (правая часть рисунка) валик по инерции накатывается на переключатель, приводя в действие механизм наполнения подушки.

Получение газа для наполнения подушки

По сигналам от датчиков столкновения, нагнетательное устройство поджигает химические вещества, выделяющие при реакции азот. Образовавшийся газ проходит через фильтр и поступает в воздушную подушку.

Подушка наполняется за долю секунды

Когда образующийся азот устремляется в подушку, она выламывается из своего отсека в рулевом колесе (середина нижнего рисунка). И наполняется 16 галлонами газа в течение 0,05 секунды с момента удара - быстрее, чем водителя успевает выбросить из его сиденья по направлению к ветровому стеклу.

Защита для двоих

Поскольку пассажир, сидящий рядом с водителем, также рискует пострадать при аварии, в некоторых автомобилях устанавливают воздушные подушки напротив обоих передних сидений. Перед пассажиром находится большой объем свободного пространства, поэтому для него обычно ставится подушка большего размера.

По статистическим данным, на фронтальное столкновение припадает порядка 50-ти процентов всех автомобильных аварий. Это свидетельствует о том, что тема подушек безопасности крайне важна. Именно поэтому сегодня мы поговорим о данном эффективном средстве защиты водителя от травм.

Подушки безопасности — лишь одно из средств для сохранения жизни и здоровья

Насколько значимы подушки безопасности?

Долгое время единственной формой защиты являлись ремни безопасности. Вокруг этого было много споров, однако, в конце концов, езда по дороге с застегнутыми ремнями безопасности стала обязательным условием во всех странах. Как показала практика, эта мера спасла жизни тысячам незадачливых водителей, которые могли бы запросто погибнуть при столкновениях.

Что же касается подушек безопасности, то они появились относительно недавно (по крайней мере, в привычном для нас виде) и представляют собой мягкие опоры, облегчающие последствия ДТП. Впервые была запатентована надувная подушка для самолетов – ее можно было приобрести еще во времена Второй мировой. А в восьмидесятом году была выпущена первая подушка для автомобилей.

Обратите внимание! Если верить исследованиям, то современные подушки безопасности уменьшают риск летального исхода при лобовом столкновении примерно на 30 процентов.

Как правило, их устанавливают на месте водителя и на переднем сидении пассажира, но в последние годы все чаще встречаются модели машин, оснащенные шестью и даже восемью подушками, которые защищают всех пассажиров салона (изделия дополнительно устанавливают в сидения и боковые двери).

Подушки безопасности – как они работают?

Итак, основная функция этих защитных средств – предотвращение непосредственного контакта водителя и пассажиров с приборной панелью, рулевым колесом, лобовым стеклом и проч. Для максимальной безопасности подушки надуваются именно в тот момент, когда уже произошло столкновение, но до соприкосновения человека с рулем. Как правило, этот период времени колеблется в пределах 15-30 миллисекунд. Да, о ремне безопасности не забыли – он также помогает минимизировать последствия ДТП, но в сочетании с подушками позволяет избежать травм вовсе.

Обратите внимание! Зачастую подушка скрывается в большой рулевой ступице. Кроме того, машина, оснащенная описываемыми защитными средствами, отличается от машины без них тем, что вал рулевого колеса в ней более длинный, а форма рулевого кожуха несколько видоизменена.

С конструктивной точки зрения подушка безопасности состоит из следующих основных элементов:

• надувной мешок (своеобразное название газогенератора);
• контрольная лампа;
• электрический датчик, который срабатывает в случае удара.

Когда включается зажигание, примерно через три-четыре секунды активируется контрольная лампа. И если она погаснет, значит, с системой безопасности все в порядке и она полностью готова к эксплуатации. Но если индикатор загорелся красным светом, то имеют место неполадки в системе и следует немедленно обратиться в автосервис для получения профессиональной помощи.

Как срабатывает подушка безопасности

Сама процедура срабатывания подушки не представляет собой ничего сложного. В динамике это должно выглядеть примерно таким образом.

Этап первый . Происходит столкновение транспортного средства с препятствием.

Этап второй . Вследствие этого срабатывает электронный датчик. Система оповещается об аварии и приступает к действию.

Этап третий . К детонатору доходит сигнал от системы. Тот взрывается, что провоцирует деструкцию железной оболочки баллона, который наполнен газом. При этом сам газ, к слову, находится там под давлением, достигающим 250 мПа. Как правило, это либо озон, либо аргон.

Этап четвертый . Подушка (а она многослойна и состоит из нейлоновой ткани) наполняется газом. Ее толщина, как правило, составляет 0,4 миллиметра.

Этап пятый . Затем подушка увеличивается и посредством специальных прорезей в крышке модуля прорывается наружу.

Этап шестой . Она раскрывается. Зачастую для этого требуется не более 30-ти миллисекунд после активизации датчика.

Этап седьмой . Водитель ударяется головой о подушку и та гасит энергию удара, после чего, выпуская содержимое, начинает опадать.

Обратите внимание! Все это происходит крайне быстро. Подушка безопасности способна рассеять порядка 90-ти процентов всей энергии взаимодействия, хотя остаток – то есть 10 процентов – приходится все же на водителя.

Отметим также, что у каждой модели автомобиля имеются свои настройки этого средства защиты.

Смотрите, как срабатывает подушка безопасности (видео):

Основные достоинства подушек безопасности

1. Это эффективное средство защиты головы и грудной клетки человека от серьезных травм.
2. Подушка более удобна, чем ремень безопасности, поскольку ее не нужно периодически пристегивать/отстегивать. Более того, подушка еще и незаметна для окружающих.
3. Наконец, все подушки совершенно не нуждаются в каких-то особенных дополнительных условиях.

Ложка дегтя: о недостатках подушек

1. Возможно ложное срабатывание.
2. Когда подушка наполняется газом, она сильно шумит.
3. Способность качественного срабатывания изделия, используемого долгое время, изучена плохо.
4. Наконец, при боковом столкновении или переворачивании транспортного средства подушки неэффективны.

Однако стоит добавить, что некоторые недостатки отсутствуют в более современных моделях автомобилей.

Какими бывают подушки безопасности?

Сразу оговоримся, что их существует достаточно много, поэтому ознакомимся только с самыми популярными разновидностями.

1. Фронтальные подушки являются наиболее распространенными, причем они устанавливаются как для водителя, так и для пассажира спереди.
2. Также есть боковые подушки – так сказать, следующий этап развития системы. Они предназначаются для того, чтобы защищать тазовую области и грудную клетку во время бокового столкновения.
3. Головные подушки (их еще называют «шторками») требуются для защиты головы от ударов о твердые элементы при боковом столкновении.
4. Коленные подушки снижают вероятность травм коленей (а это не редкость при ударе спереди).
5. Ремень безопасности, оборудованный подушкой. Защищает грудную клетку от травм.
6. Центральные подушки созданы относительно недавно и предназначены для предотвращения столкновения двух человек, сидящих рядом, в случае переворота или удара сбоку. Более того, эти изделия защищают шею от травмы.

На что обратить внимание: меры безопасности

Как известно, иногда подушки безопасности не только приносят пользу, но и вредят. Однако последнее возможно лишь при неправильной эксплуатации. Что это могло бы значить?

1. Дистанция между пассажиром и подушкой должна составлять не менее 25-ти сантиметров, иначе при ударе его может травмировать само защитное средство.
2. Если ребенка перевозят спереди в специальном кресле, то он должен «смотреть» по направлению движения, а само оно – кресло – должно быть предельно отодвинуто назад.
3. Все пассажиры должны быть пристегнутыми. Застегнутый ремень снизит скорость движения тела, а также направит его туда, куда нужно – прямо на подушку.
4. Подушка не защитит ребенка так, как взрослого, поэтому его следует перевозить сзади, причем исключительно в специально оборудованном сидении (оно должно соответствовать возрасту малыша).
5. Реверсивное положение детского кресла на переднем сидении неприемлемо, если активны фронтальные подушки безопасности.

Итог

При правильной эксплуатации подушки безопасности существенно повышают шансы пассажиров выжить и получить меньше повреждений. С каждым годом благодаря этому изобретению сохраняются жизни и здоровье тысяч людей, так что старайтесь следить за исправностью и стабильностью работы всей системы безопасности вашего авто.

Производители автомобилей особое внимание уделяют безопасности водителя и пассажиров во время движения транспортного средства. Машина – это источник повышенной опасности, требующий наличия современных систем защиты.

Очень часто дорожно-транспортные происшествия становиться причиной травмирования или гибели людей. Современные системы безопасности автомобиля повышают шансы человека на выживание даже в самых страшных автокатастрофах.

Автомобильные корпорации каждый год вносят изменения в конструкцию машины и применяют системы, направленные на сохранение здоровья и жизни людей. Это требует внушительных материальных издержек.

В конечном счёте они окупают себя, ведь всё большее количество людей при покупке машины обращают особое внимание на использование в ней современных систем безопасности.

Одно из центральных мест в обеспечении сохранения здоровья и жизни водителя с пассажирами при столкновении занимает подушка безопасности. Она смогла доказать эффективность своего использования и спасла не одну человеческую жизнь.

Главная задача устройства, смягчить последствия удара для человека. не даёт возможности телу человека при резком замедлении движения машины соприкоснуться с элементами салона.

Это позволяет избежать получения серьёзных травм и повреждений опасных для жизни человека. Своё название она получила за схожую с подушкой форму. Конструкция элемента безопасности очень проста: подушка, система наполнения и датчик.

Принцип работы подушек безопасности

При столкновении транспортного средства с движимым или обездвиженным препятствием специальный датчик передаёт сигнал в систему наполнения. Далее, следует реакция в виде смешивания азид натрия и нитрат калия.

Получается газ, стремительно наполняющий подушку безопасности. После срабатывания защиты газ в целях безопасности очень быстро деактивируется и рассеивается.

Когда подушка безопасности может нанести вред пассажиру?

Использования подушки безопасности требует от водителя соблюдения ряда правил, которые позволяют минимизировать возможный ущерб от её срабатывания. Не нужно забывать, что она раскрывается на очень большой скорости до 300 километров в час.

Принципы безопасного использования подушки безопасности:

Использование ремней безопасности

Встреча не пристёгнутого ремнями безопасности тела человека и выстрелившей подушки безопасности чревато получением черепно-мозговой травмы. Отдельные производители в целях безопасности предусмотрели деактивацию подушки безопасности если человек не пристёгнут

Использование очков

Водитель или пассажир, которые носят очки рискуют получить травмы глаз при активации системы безопасности. Часто после сильного удара стёкла очков просто не выдерживают и разбиваются на большое количество мелких фрагментов

Установка детского сиденья

В целях безопасности установка на переднем пассажирском кресле должна выполняться тыльной стороной к подушке безопасности. Выстрелившая на большой скорости подушка может нанести ребёнку серьёзные травмы

Дистанция

Расстояние между фронтальной подушкой безопасности и грудью человека не должна быть меньше 20 сантиметров.

Местоположение подушки безопасности в машине

Определить местоположение подушек безопасности в автомобиле несложно. Они маркируются подобными надписями: Airbag и SRS Airbag.

По расположению в салоне машины можно выделить следующие подушки безопасности:

Фронтальные

Размещаются на руле и над бардачком на передней панели салона автомобиля

Боковые

Они находятся сбоку в спинках передних сидений

Верхние

Располагаются в боковых стойках или крыше над водительским и передним пассажирским местом

Для коленей водителя

Они находятся под рулём машины. Последние исследования показали, что использование подушек безопасности в автомобиле даёт возможность при аварии снизить вероятность получения травм на 30 процентов.

Ремни и подушка безопасности в совокупности уменьшать риск получения тяжёлого вреда для здоровья на 50 процентов.

Спасибо за внимание, удачи вам на дорогах.