Как работает подушка безопасности. Принцип работы подушек безопасности в автомобиле

Главная / Печь

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.

Подушка безопасности не является гарантией того, что при серьезной аварии вы останетесь живи, но риск отправится на тот свет или получить серьезные травмы - значительно снижается.

К сожалению, покупая подержанный автомобиль, вы не сможете самостоятельно проверить исправность подушек безопасности. Вполне возможно, что там их вообще нет, а вместо них уже давно стоят муляжи. И узнаете вы об этом только, когда в кого-нибудь вьедете, ну или кто-нибудь вьедет в вас.

А теперь перейдем к нашему основному вопросу "Как действует подушка безопасности?"

Подушки безопасности срабатывают только при достаточно сильном ударе. На удар реагируют датчики, которые располагаются в передней и боковых частях вашего авто. Сам датчик - это электронный блок, который состоит из стеклянной трубочки с зауженным по центру отверстием. Внутри трубки находится шарик с ртутью, который при сильном ударе пролетает через отверстие и приводит датчик в действие, который в свою очередь посылает электрический импульс на пиропатрон.

Далее от взрыва пиропатрона следует срабатывание преднатежителей ремней безопасности, ремень натягивается и прижимает ваше тело к сидению, блокирует его в более безопасном положении, затем, тоже от взрыва пиропатрона раскрываются и сами подушки безопасности, при этом раздается громкий хлопок и появляется небольшое облачко безвредного порошкообразного осадка. Это все происходит последовательно, но при этом очень быстро, за доли секунды.

А теперь вкратце, для того чтобы было все более ясно: Вы врезаетесь, от удара срабатывает датчик, ремни натягиваются и затем раскрываются подушки.

Думаю, что с подушками все ясно, теперь поговорим подробнее по поводу ремня. Дело в том, что подушка безопасности и преднатежители ремня - это один комплект и работают они вместе. Если вы не будете пристегнуты ремнем, то подушки могут и не раскрыться! А если и раскроются, то обязательно поломают вам нос, выбьют челюсть и оставят несколько синяков. Многим, ударом подушки даже сворачивает шею, так что если ваша шея далеко от бычьей, будет полезно ее немного подкачать . Это вам пригодится не только при дорожных авариях.

Ремнем безопасности нужно пристегиваться обязательно, только тогда система безопасности максимально сможет вас уберечь от травм. Так же не стоит забывать, что как и любой другой товар, подушки безопасности имеют свой срок годности. Со временем пороховой заряд, который находится в пиропатроне может испортится, контакты окислится. Поэтому время от времени необходимо проводить диагностику в автосервисе. Ну и разумеется замену подушек должен производить только мастер, профессионально этим занимающийся.

Количество подушек безопасности зависит от марки и года выпуска вашего авто. Современная система безопасности включает в себя до 16 подушек и продуманное расположение датчиков. Подушка безопасности Airbag устанавливается на руль - для водителя, и на панель приборов - для пассажира. Также устанавливают подушки на спинках сидений и на дверях. Если подушка установлена в сидении, то подбирать чехлы следует так, чтобы они не помешали ее раскрытии, либо вообще стараться их не одевать. Подушки срабатывают в зависимости от того на какую часть автомобиля пришелся удар. Если удар лобовой, то сработают только передние подушки, если удар пришелся с боку, то соответственно боковые. Подушки раскрываются только от удара, от экстренного торможения, как ходят слухи, исправные подушки сработать не могут!

Интересный факт, многие, кто сталкивался лицом к лицу с подушкой безопасности, говорят что очень хорошо успевают рассмотреть момент ее раскрытия, как в замедленной съемке, не смотря на то, что все это происходит за доли секунды:)

Да, кстати вы когда нибудь задумывались, что будет если человека посадить на подушку безопасности и активировать ее? Если нет, то обязательно посмотрите

Это авторский, с замечаниями из российской практики, перевод статьи «Air Bag Deployment Criteria », опубликованной в 2014 году Kenneth Solomon и Jesse Kendall в журнале «The Forensic Examiner® », официальном рецензируемом научном журнале Американского колледжа Института судебных экспертов, который приобрел популярность и признание в качестве ведущего судебно-экспертного журнала в мире.

И так как наши люди в булочную на такси такие журналы не читают, эта статья на «Праворубе» будет полезна как адвокатам по ДТП, так и читающим автоэкспертам. Адвокатам – как информация для допросов в суде нечитающих автоэкспертов с целью разъяснения им их пустых заключений, а читающим автоэкспертам – для того, чтобы не давать заключения на основе шаманского камлания.

Введение

Модули управления подушек безопасности используют сложные алгоритмы для принятия решений о развертывании на основе оценки серьезности аварии, связанной с изменением скорости движения транспортного средства или замедления в течение некоторого времени. Из-за того, что алгоритмы управления являются ноу-хау производителя, их фактические значения порогов скорости, ускорения, или деформации (пути) для развертывания подушки безопасности при столкновении не известны. Значения этих параметров и алгоритмы производители автомобилей не разглашают, ограничиваясь декларативными «сильный удар» или «удар достаточной силы» в руководствах владельцев, а дилеры их просто не знают, при этом разыгрывая перед клиентами спектакли с тестирующими модули управления приборами.

Действительно, столь размытые критерии нетехнического характера создают тупиковые ситуации при предъявлении судебных претензий со стороны владельцев автомобилей, у которых подушки безопасности не сработали в ДТП, или сработали произвольно без видимых причин. Это так же создает благоприятную почву для мошеннических инсценировок ДТП, заключающихся в «перекидке» на практически не деформированный автомобиль панелей со сработавшими подушками безопасности.

Однако величины технических параметров, необходимые для развертывания подушки безопасности, могут быть установлены путем исследования результатов лабораторных краш-тестов автомобилей конкретных производителей.

Задачи статьи

1. Получение информации и понимание работы системы управления подушками безопасности и ее компонентов.
2. Получение информации и понимание, когда должны или не должны сработать подушки безопасности.Статья содержит введение в системы управления подушками безопасности и процессами их срабатывания, краткую историю датчиков удара. Описаны переменные, используемые в алгоритмах развертывания подушек безопасности, приведены сравнительные примеры с использованием нескольких запатентованных систем управления. Показан способ оценки диапазона скорости, замедления или деформации (пути), являющегося порогом для развертывания подушки безопасности.

Процесс развертывания подушек безопасности

Целью подушки безопасности является обеспечение упругой мягкой прокладки между пассажирами и интерьером автомобиля. Для достижения этой цели подушки должны быть полностью наполнены газом в короткий промежуток времени и ранее, чем пассажиры вступят с ними в контакт. Быстрое развертывание подушки потенциально может привести к смертельным травмам людей, если они уже находятся в контакте с подушкой безопасности во время ее раскрытия. Поэтому подушки безопасности должны иметь систему управления, которая может правильно распознавать, что происходит столкновение. При этом распознать достаточно рано, чтобы подушка безопасности успела раскрыться безопасно.

Подушка безопасности раскрывается после того, как электрический сигнал на раскрытие послан детонатору от модуля управления подушкой безопасности. Этот сигнал инициирует химическую реакцию, которая быстро надувает газом воздушный мешок из нейлоновой ткани. Газ содержит частицы пыли из материала, используемого для смазки мешка (как правило, тальк и кукурузный крахмал). После полного развертывания подушки газ выходит через небольшие вентиляционные отверстия. Отверстия имеют размеры и расположены так, чтобы уменьшать объем мешка с разной скоростью, в зависимости от типа транспортного средства.

История датчиков удара

Ранние системы раскрытия подушки безопасности использовали для обнаружения удара механические датчики, которые затем были изъяты из употребления на американском рынке около 1994 года. Такие датчики, как, например, «rolamite », содержали металлические ролики, стабилизированные в положении режима ожидания с помощью пружины или магнита.

При ударе за пределами предназначенного порога пружина или магнит не могли больше удерживать металлическую массу на месте. Масса перемещалась и нажимала на контакт, посылая электрический сигнал на модуль управления подушки безопасности. Системы с механическими датчиками, как правило, неточны в интерпретации небольших столкновений. Движения в механических датчиках может быть недостаточно при лобовых столкновениях, из-за чего срабатывание может происходить с задержкой. Современные датчики удара сейчас основаны на микроэлектромеханических системах (MEMS).

Новые системы распознавания удара

Новые датчики MEMS удара измеряют ускорение акселерометром, который посылает непрерывный поток данных в модуль управления подушки безопасности. Акселерометры, как правило, пьезоэлектрические или переменно емкостные датчики. Наиболее распространенным MEMS акселерометр, который используется сегодня, ADXL-50 производства Analog Devices.

Автору приходилось встречать заключения законченных идио «нечитающих» автоэкспертов, в которых они визуальным осмотром или органолептическим методом устанавливают неисправность датчика удара. Их логика ограничена примитивной цепочкой «был удар – подушки не сработали – значит, не исправен датчик удара». На самом деле процедуры тестирования таких датчиков основаны (на не утвержденных Минюстом, и, значит, на не признаваемых госэкспертами научными) алгоритмах типа Гаусса-Ньютона , требуют наличия специального программного обеспечения и оборудования . Примеры многочисленных тестов можно посмотреть на ютюбе, а при необходимости можно найти на сайте производителя официальный регламент тестирования и калибровки конкретной модели датчика.

https://youtu.be/ycThnu3k_vc

По мере того, как прицеленные к упругим элементам массы движутся относительно корпуса датчика за счет ускорения, специальные пластины, прикрепленные к массам, приближаются к другим неподвижным пластинам. Изменение расстояния между пластинами влияет на емкость датчика, или на способность удерживать электрический заряд. Это изменение емкости легко измеряется, и затем превращается в изменение напряжения. Изменение напряжения напрямую зависит от силы инерции из-за ускорения, а показания интерпретируются модулем управления подушки безопасности как ускорение. Алгоритм модуля управления может определить, является ли развертывание подушки безопасности необходимым, на основе заложенной в него математической модели импульсов ускорения во времени.

Процесс принятия решения

Модуль управления подушки безопасности (ACM) получает непрерывный сигнал от каждого датчика MEMS и записывает данные в течение определенного периода после специфического события. С помощью центрального процессора (CPU) он выполняет алгоритмические вычисления и дает или не дает команду для развертывания подушки безопасности. Алгоритмы определения степени тяжести удара работают путем оценки одного или нескольких кинематических параметров (ускорение, его производных или интегралов), список которых приведен приведены в таблице 1 ниже. Примеры блок-схем алгоритмов принятия решения показаны на следующих рисунках.

Таблица 1.

Блок-схема алгоритма, использующего параметры: изменение скорости, путь и плотность энергии.

Блок-схема алгоритма, использующего параметры: замедление и рывок (толчок).

Блок-схема алгоритма, использующего параметры: ускорение и изменение скорости.

Варианты алгоритмов
Системы распознавания удара сильно различаются между патентами. Большинство систем, запатентованных после 1995 года, используют изменение скорости «дельта-V», ускорение, или рывок, как параметры для включения системы пробуждения и для раскрытия подушек безопасности. Последние системы также включают системы анализа наличия пассажиров и анализа расстояния до пассажира. В подходах, использованных в период между 1995 и 2008 годами несколькими изобретателями, различия весьма существенны. Однако команда для срабатывания подушек безопасности зависит от одного или более из набора основных кинематических параметров, описанных выше.

Когда раскрываются подушки безопасности

В соответствии с позицией Национального управления по безопасности движения департамента транспорта США (закреплено в соответствующем стандарте США, которого придерживаются и ряд широко известных иностранных производителей автомобилей ), «подушки безопасности, как правило, предназначены для развертывания при фронтальных и почти фронтальных столкновениях, которые сравнимы с ударом в неподвижный жесткий барьер на скорости примерно от 8 до 14 миль в час». Определенные пороговые значения откалиброваны каждым производителем в соответствии с размером транспортного средства и жесткостью его конструкции. Система управления активируется для различения событий, таких как попадание в выбоину или столкновение с другим автомобилем. Это, как правило, имеет место, когда два последовательных импульса ускорения менее (примерно) -1g для небольших транспортных средств или менее (примерно) -2g для больших автомобилей, происходят в течение 10 миллисекунд. После пробуждения принимается решение либо раскрыть подушки безопасности, либо вернуться в нормальное состояние.

Из-за статуса «ноу-хау» алгоритмы управления и значения кинематических параметров для развертывания подушки безопасности при столкновении не известны. Однако, используя директиву NHTSA для подушек безопасности, в части их разворачивания при фронтальном ударе в барьер при скорости от 8 до 14 миль/ч, диапазон пороговых значений кинематических параметров может быть оценен с помощью известных значений жесткости транспортных средств и их массы.

Оценка пороговых значений

При столкновении величина деформации С (в дюймах) при заданной скорости удара V (в милях в час) связана с отношением жесткости транспортного средства k (в фунт/дюйм) и его весом w (в фунтах) с помощью следующего уравнения:

Время от начала воздействия до момента достижения максимального импульса при ударе:

Заменяя в первом выражении отношение C/V из второго выражения, получаем:

Жесткость автомобиля k может быть определена из результатов краш-тестов с учетом массы автомобиля m , деформации C , и скорости удара V . Жесткость автомобиля рассчитывается по формуле:

Таблица 2 показывает соответствующий спектр замедлений и деформаций (перемещений) в краш-тестах на фронтальный удар, для автомобилей, на которых имеются подушки безопасности, учитывая расчетное время для максимального импульса удара и для различных автомобилей по жесткости и массе.

Таблица 2

Видно, что нет существенной корреляции между весом автомобиля и его жесткостью. Две машины аналогичного веса могут иметь очень разные значения жесткости, как видно из сравнения 2010 Ford Fusion и 2010 Toyota Prius. Оба транспортных средства имеют примерно одинаковый вес автомобиля, но жесткость переда Toyota Prius значительно больше, чем жесткость Ford Fusion. Так как величина деформации и продолжительность воздействия на Ford Fusion больше, подушке безопасности Ford Fusion нужно будет раскрыться в пределах значения замедления меньших, чем те, которые требуются для Toyota Prius.

Сравнение значений

Условия реальных столкновений часто не совпадают с ударом в жесткий неподвижный барьер, и это надо учитывать при сравнении диапазонов фактических (из краш-тестов) и расчетных значений параметров. Продолжительность воздействия существенно не изменяется со скоростью удара, но в значительной степени зависит от типа столкновения. Подушки безопасности могут не развернуться, если есть жесткий удар, как наезд на столб, где деформируется только одна часть автомобиля. Подушки безопасности иногда не срабатывают, когда воздействие происходит постепенно, в течение длительного периода времени, как, когда автомобиль едет под или над другим объектом. Подушки безопасности могут не развернуться в столкновениях, в которых относительная жесткость столкнувшихся автомобилей сильно отличается. Например, столкновение передней части одного автомобиля и боковой стороны другого автомобиля. Кроме того, столкновения, которые происходят при острых углах, не всегда приводят к развертыванию подушек безопасности, так как значительного замедления в направлении продольных осей автомобилей (в направлении, измеряемом датчиком удара) не происходит.

Пример: подушки безопасности не раскрылись

Примером удара, где было значительное изменение скорости, но фронтальные подушки безопасности не сработали, было ДТП с участием Chevrolet Equinox 2007 года со встречным мотоциклом Harley-Davidson. Модуль управления подушки безопасности в Equinox зафиксировал максимальное изменение скорости 9.27 миль в час. Это значение находится в пределах диапазона от 8.0 до 14.0 миль в час, в котором ожидается развертывание подушек безопасности (как в случае фронтального удара в жесткий неподвижный барьер). Однако максимальное замедление было 3.27g. Это замедление было значительно ниже расчетного значения в диапазоне развертывания от 7.5g до 13.2g, как показано в таблице выше. Таким образом, фронтальные подушки безопасности не должны были сработать.

Пример: подушки безопасности раскрылись

Примером удара, который не привел к существенному изменению в скорости, но подушки безопасности раскрылись, было ДТП с участием Chevrolet Corvette 2007 года, который снес несколько дорожных знаков, деревьев и дорожных столбиков на очень высокой скорости. Автомобиль ударил первый объект на скорости более чем 60 миль в час, и модуль управления подушек безопасности зафиксировал максимальное изменение скорости 4.96 миль в час, что значительно ниже диапазона от 8.0 до 14.0 миль в час, в котором ожидается развертывание подушек безопасности (как в случае фронтального удара в жесткий неподвижный барьер). К счастью для пассажира и водителя, зафиксированное максимальное замедление во время удара было 11.3g, которое находится выше расчетного порогового диапазона от 6.1g до 10.6g из таблицы выше. В результате подушки безопасности раскрылись и спасли жизнь пассажира и водителя.

Заключение

Подушки безопасности должны иметь систему управления, которая может распознавать удары правильно и достаточно рано, и раскрывать подушки безопасности безопасно. Системы развертывания обычно используют электронные датчики, которые постоянно сообщают ускорение автомобиля модулю управления подушками безопасности. Модули используют сложные алгоритмы, чтобы принять решение о раскрытии подушек безопасности на основе одного или более кинематических переменных. Из-за статуса «ноу-хау» алгоритмов развертывания значения скорости, ускорения или деформации, используемые в этих алгоритмах, неизвестны. Вместо этого, диапазоны значений скоростей удара, замедлений или деформаций могут быть рассчитаны на основе данных краш-тестов и затем использованы для экспертной оценки, должны ли были раскрыться подушки безопасности в случае конкретного столкновения .

Ссылки на источники

1. Collision Safety Institute. (2011). Bosch Crash Data Retrieval System – Crash Data Retrieval. Data Analyst Course Manual.
2. Huang, Mathew. (2002). Vehicle Crash Mechanics. CRC Press.
3. US Department of Transportation National Highway Traffic Safety Administration. (2003). What You Need to Know About Air Bags - DOT HS 809 575.

Об авторах

Джесси Кендалл получил степень бакалавра наук в области гражданского строительства в Университете Вермонта в Берлингтоне, штат Вермонт. Он завершил свою инженерную стажировку в Денвере, штат Колорадо, работая в строительных консалтинговых фирмах, прежде чем стать лицензированным профессиональным инженером в шести штатах. С более чем пятнадцатью лет опыта в гражданском строительстве, Джесси Кендалл сейчас живет и работает в Калифорнии в Института анализа риска и безопасности, специализирующимся в области судебной инженерии и реконструкции обстоятельств ДТП.

Доктор Соломон получил степень бакалавра наук, магистра наук и доктора в области машиностроения в Лос-Анджелесе. Доктор Соломон также имеет профессиональные инженерные лицензии. Доктор Соломон проводит исследования в области реконструкции ДТП и биомеханике в течение более 40 лет, имеет более чем 200 научных публикаций в международных изданиях, доклады и презентации. Им и в соавторстве написаны 13 книг. Он работал в качестве старшего научного сотрудника с RAND Corporation, преподавал на факультете в Высшей школе RAND, в Калифорнийском университете, Университете Южной Калифорнии, в Военно-морской аспирантуре, Университете Джорджа Мэйсона и академии шерифов Orange County.

Любой современный автомобиль располагает системой пассивной безопасности, включающей в себя (в зависимости от комплектации):

ремни безопасности и их натяжители;
подушки безопасности;
аварийный размыкатель АКБ и прочие элементы.

Наиболее эффективной среди них считается подушка безопасности, предохраняющая водителя и пассажиров от получения травм в результате их физического контакта с деталями интерьера и кузова автомобиля во время ДТП.

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:

модуля подушки безопасности (или нескольких модулей);
входных датчиков;
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).

Основные виды пневмоподушек и их характеристики

Устройство и конструкция всех современных моделей легковых автомобилей предусматривают возможность установки подушек безопасности. Базовые комплектации авто, как правило, исключают этот компонент из перечня своего оборудования из-за значительного удорожания модели.
В настоящее время различают пять основных видов пневмоподушек. В основе данной классификации лежит принцип локализации – места ее расположения в салоне автомобиля. В зависимости от этого специалисты выделяют фронтальную, боковую, головную, коленную и центральную подушки безопасности.
Фронтальные подушки безопасности предназначены для защиты головы и шейного отдела лиц, находящихся на передних сидениях автомобиля.
В зависимости от объекта назначения выделяются:

подушка безопасности водителя;

Пневмоподушка водителя размещается внутри рулевого колеса, а пассажира – в верхней части панели («торпедо»). Как правило, подушка водителя значительно меньше по размерам, чем пассажирская. Это объясняется существенной разницей дистанций между водителем и рулевым колесом, с одной стороны, и между пассажиром и панелью приборов, с другой. В последнее время фронтальные модули используют многоступенчатое (двухступенчатое и более) срабатывание при авариях различной степени тяжести. Это — так называемые адаптивные фронтальные пневмоподушки.

Боковые подушки безопасности выполняют функцию защиты грудной клетки, брюшной полости и таза человека. Они так же, как и фронтальные, представлены пневмоподушками водителя и пассажира, которые чаще всего находятся в полостях передних сидений. Некоторые модели авто предусматривают боковые пневмоподушки и в задних сидениях — для защиты пассажиров, сидящих сзади.

Головные пневмоподушки (или «шторки») – это фактически боковые модули, но они являются их самостоятельным и автономным вариантом и предназначаются для предохранения головы от ранений при боковом столкновении и ударе. Как правило, шторки размещаются под салонной обшивкой крыши (в районе дверей и центральной стойки).
Головные пневмоподушки могут быть представлены:

подушкой безопасности водителя;
подушкой безопасности пассажира (или пассажиров).

Водительская и пассажирская коленные пневмоподушки – это особый вариант фронтальных подушек, призванных защищать коленные суставы человека от повреждений и травм. Они располагаются либо под рулем (водительская), либо в подпанельном пространстве – под «бардачком» (пассажирская).

С недавнего времени в обиход стала входить центральная подушка безопасности, предусматривающая возможность снижения вторичных повреждений водителя и пассажиров при аварии. Она устроена в подлокотнике водительского сидения («барчике») и центральной секции заднего сидения.

Таким образом, современное устройство и схема размещения пневмоподушек позволяет минимизировать опасность получения людьми серьезных травм при ДТП.

Принципы и условия срабатывания пневмоподушек

Система имеет отнюдь не сложное устройство и основана на ударе, как главном индикаторе ее срабатывания. Удар улавливают соответствующие датчики и сигнализируют об этом в блок управления. Однако основным условиям для начала действия является сила удара, превышающего установленный системой уровень. Если таковой имеет место, то блок управления активирует пиропатрон модуля пневмоподушки. Газогенератор мгновенно (в течение 40 мс) наполняет газом нейлоновую оболочку, что способствует ее выбросу в направлении водителя или пассажира, предотвращая получение ими травм.
Система понимает под ударами, как индикаторами срабатывания пневмоподушек:

собственно удары в кузов автомобиля — прямые или косые, лобовые или боковые;
наезды на крупные препятствия (бордюры; крупные ямы, выбоины и пр.);
падение с высоты, опрокидывание, жесткое приземление автомобиля.

Лучшей демонстрацией функционирования пневмоподушек являются, безусловно, материалы видео.

Важно отметить! Система настроена на рациональный принцип работы: активация и срабатывание конкретных пневмоподушек обусловливается конкретной локализацией удара. Иными словами, из всех пневмоподушек срабатывает только необходимая. Так, при фронтальном ударе обязательно задействуются фронтальные подушки безопасности. При фронтально-боковом ударе велика вероятность того, что система активирует фронтальные, боковые и головные пневмоподушки. Соответственно при боком ударе – головные и боковые подушки безопасности.

Одним из индикаторов может выступать и резкое замедление движения транспортного средства (например, экстренное торможение). Однако этот фактор не является определяющим при срабатывании системы. Дело в том, что датчики, фиксирующие замедление, не посылают автоматической команды на газогенератор, а, как и в первом случае, лишь «извещают» устройство управления о нестандартной ситуации. Для блока в определении направления работы системы подобная информация является коррелирующей, то есть создающей условия для начала действия (а чаще всего – для предупреждения о возможной опасности).

Алгоритм и принцип работы системы находятся в постоянном развитии в рамках совершенствования общей системы пассивной безопасности автомобиля.

Особенности перевозки детей

Перевозка детей в автомобиле, оснащенном подушками безопасности, является особым режимом движения. Это связано с тем, что сработавшие пневмоподушки способны нанести серьезное увечье или даже убить ребенка, не пристегнутого ремнем безопасности.

Именно поэтому специалисты оказались едины в выработке специальных требований, предъявляемых к перевозке детей в автомобиле с пнемоподушками.

Во-первых, детей рекомендуется перевозить только в хорошо закрепленном спецкресле и только на заднем сидении.

Во-вторых, при невозможности выключить фронтальную пассажирскую пневмоподушку перевозка детей до 1 года на переднем сидении исключается.

В-третьих, в случае движения с ребенком в спецкресле на переднем сидении, последнее необходимо отодвинуть максимально назад.

Внесалонная (наружная) пневмоподушка

В 2012 году конструкторы автоконцерна «Volvo» оформили и реализовали концепцию использования пневмоподушек не только внутри салона автомобиля, но и вне него. Речь идет о подушках, предназначенных для обеспечения максимальной безопасности пешеходов при их непосредственном лобовом контакте с автомобилем. В частности, для предотвращения или минимизации их травмирования. Согласно статистике, в подобных ДТП более трех четвертей летальных исходов обусловлено тем, что пешеход вторично ударяется головой о детали экстерьера автомобиля. Доказательством этого являются многочисленные (к сожалению!) видео, размещенные в сети владельцами авторегистраторов.

Данная система безопасности устроена с применением пневмоподушки. которая при необходимости выстреливает из-под капота. Капот при этом приподнимается с помощью специализированного механизма освобождения шарнира. Эластичная оболочка прямоугольной формы, заполненная воздухом, закрывает наиболее опасный сектор лобового стекла и металлические передние стойки автомобиля, смягчая удар и предотвращая появление серьезных травм у пешехода. Эффективность работы этой системы хорошо демонстрируется именно на видео.

Вполне вероятно, что подобный механизм – это будущее перспективное направление в развитии пневмоподушек.

Обслуживание пневмоподушек

Возможны ли мониторинг и самостоятельное техническое обслуживание системы? Думается, что контроль за работой пневмоподушек более чем возможен, благодаря электронной индикации ее состояния. Так, в случае возникновения неисправности специальная лампочка-индикатор предупредит водителя о перспективе выхода системы из строя и необходимости посещения сервисного центра с целью ее диагностики и обслуживания.

Однако самостоятельный ремонт системы возможен исключительно с привлечением узкоспециализированного персонала авторизованного сервиса или центра. Дело в том, что пневмоподушки – это одноразовые устройства, и после срабатывания возможна только их замена на новый комплект. При этом необходима дополнительная перенастройка и диагностика всей системы управления.

Общие сведения

Пассивная безопасность автомобиля - комплекс технических решений в его конструкции, уменьшающих тяжесть последствий аварии для человека.

Основа защиты людей - части кузова, деформирующиеся при ударе и поглощающие его энергию, травмобезопасные (мягкие, без острых углов, ребер, кромок и т.п.) детали интерьера автомобиля, а также правильно отрегулированные и пристегнутые ремни безопасности. Эти неотъемлемые части машины помогут в любом случае, хочет того человек или нет (ремнями он обязан пристегиваться).

пассажиру в поездке на переднем сиденье нужно отодвинуть его назад так, чтобы стопы ног, слегка согнутых в коленях, стояли на наклонной части пола. Не надо близко наклоняться к панели приборов или, наоборот, откидывать спинку кресла в “спальное” положение. Ее оптимальный наклон - 25° к вертикали. При осложнении дорожной ситуации (желательно, чтобы водитель предупредил об этом) лучше плотнее усесться на сиденье, поправить ремни, взяться руками за поручни и упереться ногами в пол;

ремни безопасности нужно правильно и обязательно ими пристегиваться.

Детское кресло, в котором ребенок сидит лицом назад, нельзя ставить на переднее пассажирское сиденье, если перед ним есть неотключенная подушка. Она может травмировать малыша, придавив его к спинке взрослого сиденья.

На панели приборов, ветровом стекле (в зоне расположения подушек) и ступице рулевого колеса не должны лежать или быть закреплены посторонние предметы (устройства) - освежители воздуха, украшения, нештатные кронштейны или декоративные надписи, эмблемы и т.п. Они могут помешать правильному раскрытию подушки или полетят в людей.

Чтобы боковая подушка в сиденье сработала правильно:

нельзя опираться на дверь всем телом, а задним пассажирам и детям - держаться за боковую часть спинки переднего сиденья;

не надо надевать чехлы на сиденья и класть рядом с ними вещи (например, зонт между подушкой и дверью) или вешать плотную одежду.

После срабатывания пиротехнического газогенератора детали модуля подушки будут горячими и могут обжечь. Лучше не трогать их руками. Но сама оболочка будет холоднее 60°С - это безопасно.

Любые работы (например, с электрооборудованием), которые могут повлиять на состояние SRS или спровоцировать самопроизвольное срабатывание системы, а также ее диагностику, нужно делать только на СТО. Причем такой, где есть мастера, знающие особенности SRS вашего автомобиля - представители фирмы-изготовителя или аттестованные ею специалисты. Систему проверяют, подключив к ее блоку управления специальную аппаратуру. При этом можно не только определить состояние SRS, но и то, что она срабатывала ранее, т.е. машина могла побывать в аварии.

Диагностировать систему на СТО нужно, когда сигнализатор не горит при включении зажигания, не гаснет через 5-7 с после включения или загорается во время движения. Кроме того, многие изготовители автомобилей обязывают проверять ее каждые 10 лет.

После регулировки углов установки колес иногда переставляют рулевое колесо, чтобы его спицы стали горизонтальными. При этом необходимо проконтролировать правильность положения электрических проводов (контактов) подушки, чтобы при поворотах руля они не разрушились.

Самопроизвольное срабатывание SRS в исправном автомобиле маловероятно. Но производственный брак или неквалифицированное обслуживание полностью исключить нельзя, и к этому нужно быть готовым. Хотя, если человек соблюдает основные правила (п.п. 1-5), ничего опасного не произойдет:

видимость будет ограничена незначительно и недолго - размер подушки водителя лишь немного больше диаметра рулевого колеса и она сразу начинает сдуваться. Кроме того, ее можно смять или сдвинуть в сторону рукой;

избыточное давление в салоне, даже если раскроются две 80-литровые подушки, будет около 0,04 атм и для человека не опасно;

шум и дым, сопровождающие штатное срабатывание системы, уже не важны. Но при самопроизвольном раскрытии подушек в движении, даже если внезапный громкий звук испугал водителя, не нужно резко тормозить или поворачивать руль в сторону. Лучше поступить, как предписывают Правила дорожного движения при ослеплении дальним светом фар встречной машины (п. 19.2) - включить аварийную сигнализацию и, не меняя полосу движения, плавно снизить скорость и остановить автомобиль. Впрочем, уровень шума не превысит 130 дБ. Это сравнительно немного - даже инструкции к новогодним хлопушкам обязывают предупреждать окружающих о взрыве, только если его звук громче 150 дБ. Дым тоже неопасен - это не признак пожара.

Система SRS - одноразовая. После срабатывания модуль подушки надо заменить.

Тюнинг автомобиля с SRS

Обивку сидений с боковыми подушками менять (например, тканевую на кожаную) не стоит. У нее должен быть специальный распускаемый шов в месте раскрытия оболочки. В кустарных условиях (без специального оборудования и контроля) его выполнить невозможно.

Штатный руль лучше не заменять спортивным или приглянувшимся от другой модели автомобиля, пусть даже с подушкой. Все элементы SRS взаимосвязаны, и инородные части нарушат ее правильную работу.

“Универсальные” (нештатные) комплекты модулей подушек безопасности иногда продают как дополнительное оборудование. Они могут быть предназначены для крепления над ветровым стеклом или встроены в рулевые колеса. Отдельных официальных требований к таким системам нет, их нужно испытывать вместе с автомобилем. Как правило, одобрения автозавода или документов, подтверждающих положительные результаты тестов в центрах по сертификации, у продавцов нет. Поэтому лучше не рисковать - такая подушка может быть опасна.

Редакция благодарит специалистов отдела пассивной безопасности Дмитровского автополигона (НИЦИАМТ) и ДТР УПА АО “АвтоВАЗ” за помощь в подготовке материала.

1 Например, Правила ЕЭК ООН № 94 и № 95 (защита людей, соответственно, при лобовом и боковом столкновении), а также идентичные им ГОСТы Р 41.94-99 и 41.95-99.
2 SRS (supplementary restrain system - англ.) - дополнительная (добавочная) ограничивающая (удерживающая) система.
3 Air bag (англ.) - воздушная сумка (мешок).
4 Инерционные ремни безопасности блокируются примерно через 15 мс, когда человек уже перемещается. Преднатяжители же в момент удара выбирают слабину и слегка натягивают ремень, улучшая фиксацию тела человека на сиденье.
5 Условное понятие: g - ускорение свободного падения, равно 9,8 м/с 2 . Соответственно замедление 15 g=147 м/с 2 . Максимальное замедление при торможении, например, на сухом бетоне 0,8 g=7,84 м/с 2 .
6 Правильная регулировка сиденья:

продольное положение: левая нога водителя, полностью выжавшая педаль сцепления (на автомобилях с автоматической коробкой передач – стоящая на полу рядом с педалью тормоза), чуть согнута в колене, стопа не тянется носком до педали;
взаимное положение по высоте подушки сиденья и рулевого колеса: кисти рук, удерживающие руль и расположенные на нем так, что ладони выше его горизонтального диаметра (в положении стрелок на циферблате часов “15-3” или “10-2”), чуть ниже уровня плеч;
наклон спинки сиденья: вытянутая правая рука касается запястьем рулевого колеса в верхней точке обода.

7 Правильная регулировка ремней безопасности: верхняя часть прилегает к телу между плечом и ключицей, но не касается шеи, нижняя – лежит на тазе, под животом (а не на нем).
8 Автопроизводители, как правило, подушки не разрабатывают и не производят, а лишь устанавливают готовые устройства на автомобили.

"Полезные страницы", 2003, выпуск 13, стр. 240