Подушка безопасности в автомобиле

Воздушная подушка безопасности в автомобиле

Воздушная подушка безопасности в автомобиле

Воздушная подушка представляет собой надувную подушку, предназначенную для защиты пассажиров автомобилей от серьезных травм в случае столкновения. Воздушная подушка является частью надувной удерживающей системы, также известной как система удерживания воздушной подушки (ACRS) или дополнительной удерживающей подушки безопасности (SRS), поскольку подушка безопасности предназначена для дополнения защиты, обеспечиваемой ремнями безопасности. Ремни безопасности по-прежнему необходимы для надежного крепления пассажира, особенно при боковых ударах, задних ударах и опрокидываниях. При обнаружении столкновения воздушные мешки надуваются мгновенно, чтобы смягчить облученного пассажира большой газонаполненной подушкой.

Типичная система подушек безопасности состоит из модуля подушки безопасности (содержащего инфлятор или газогенератор и подушку безопасности), датчиков столкновения, блока диагностического контроля, соединительной катушки рулевого колеса и контрольной лампы. Все эти компоненты связаны между собой жгутом проводов и питаются от аккумулятора автомобиля. Системы подушек безопасности сохраняют резервную зарядку после того, как зажигание было выключено или после отсоединения аккумулятора. В зависимости от модели резервный источник питания длится от одной секунды до десяти минут. Поскольку компоненты, жизненно важные для работы системы, могут оставаться бездействующими в течение многих лет, схема подушек безопасности выполняет внутренний «самотестирование» во время каждого запуска, как правило, обозначается светом на приборной панели, который кратковременно светится при каждом запуске.

Датчики столкновения предназначены для предотвращения вздутия подушки безопасности, когда автомобиль проходит через выступ или выбоину, или в случае незначительного столкновения. Нагнетатель вставляется в модуль, состоящий из тканого нейлонового мешка и отрывной крышки пластикового рожка. Модуль, в свою очередь, вписывается в рулевое колесо для приложений со стороны водителя и над перчаточным ящиком для передних пассажирских применений.

При лобовом столкновении, эквивалентном удару твердого барьера со скоростью 9 миль в час (14,48 километра в час), датчики столкновения, расположенные в передней части автомобиля, обнаруживают внезапное замедление и посылают электрический сигнал, активирующий инициатор (иногда называемый воспламенителем или петарда). Подобно лампочке, инициатор содержит тонкую проволоку, которая нагревается и проникает в камеру пропеллента. Это приводит к тому, что твердый химический пропеллент, в основном азид натрия, запечатанный внутри инфлятора, подвергается быстрой химической реакции (обычно называемой пиротехнической цепью). Эта контролируемая реакция создает безвредный газообразный азот, который заполняет воздушный мешок. Во время развертывания расширяющийся газообразный азот подвергается процессу, который снижает температуру и удаляет большую часть остатков горения или золы.

Расширяющийся газообразный азот накачивает нейлоновый мешок менее чем на двадцатый (1/20) секунды, расщепляя его крышку пластикового модуля и раздувая перед пассажиром. Когда пассажир контактирует с сумкой, газообразный азот выпускается через отверстия в задней части мешка. Мешок полностью раздувается только на одну десятую (1/10) секунды и почти сдувается на три десятых (3/10) секунды после удара. Порошок талька или кукурузный крахмал используют для выравнивания внутренней части подушки безопасности и высвобождаются из воздушного мешка при его открытии.

История

Воздушная подушка прослеживает свое происхождение до наполненных воздухом пузырей, описанных еще в 1941 году и впервые запатентованных в 1950-х годах. Ранние системы подушек безопасности были крупными и громоздкими, в основном, с использованием емкостей сжатого или нагретого воздуха, сжатого газообразного азота (N 2), фреона или диоксида углерода (CO 2). Некоторые из ранних систем создали опасные побочные продукты. Одна конкретная система использовала пушечный порошок для нагрева фреонового газа, создавая фосген-газ (COCl 2) — чрезвычайно ядовитый газ.

Один из первых патентов на автомобильные подушки безопасности был присужден промышленному инженеру Джону Хетрику 18 августа 1953 года. Задуманный Хетриком после почти несчастного случая в 1952 году, проект вызвал резервуар сжатого воздуха под капотом и надувные мешки на рулевом колесе колесо, в середине приборной доски и в перчаточном ящике, чтобы защитить пассажиров передних сидений, а также на задней части переднего сиденья, чтобы защитить пассажиров заднего сиденья. Сила столкновения будет продвигать скользящий вес вперед, чтобы отправить воздух в мешки. Многие другие изобретатели и исследователи последовали этому примеру, изучая несколько разные конструкции, так что точный технический след от ранних проектов до настоящей системы нельзя с уверенностью отмечать.

В 1968 году Джон Пиц, химик для систем защиты Talley, впервые создал твердое ракетное топливо с использованием азида натрия (NaN 3) и оксида металла. Это был первый азотсодержащий твердый пропеллент, и вскоре он заменил более старые, более громоздкие системы. Азид натрия в его твердом состоянии является токсичным при попадании в большие дозы, но в автомобильной промышленности тщательно герметизируется внутри стального или алюминиевого контейнера в системе подушки безопасности.

С 1960-х годов автомобили с воздушной подушкой в ​​контролируемых испытаниях и повседневном использовании продемонстрировали эффективность и надежность. Институт страхования дорожной безопасности провел исследование системы отчетности о несчастных случаях со смертельным исходом федерального правительства с использованием данных за 1985-1991 годы и пришел к выводу, что смертельные случаи во время лобовых столкновений были снижены на 28 процентов в автомобилях, оборудованных подушками безопасности.  В другом исследовании, проведенном General Motors в 1989 году, сочетание ремней безопасности на плече и поясе, и подушки безопасности при лобовом столкновении сократило смертность от водителей на 46 процентов и смертельные случаи на переднем пассажирском кресле на 43 процента.

В ответ на повышенные проблемы безопасности потребителей и давление на страховую отрасль федеральное правительство вынудило производителей автомобилей обновить свои функции безопасности. Во-первых, правила Департамента транспорта (DOT) требуют, чтобы все автомобили, начиная с 1990-го года, продавались в Соединенных Штатах, оснащенные системой пассивного сдерживания. (Пассивные удерживающие системы, не требующие активации со стороны пассажира, включают в себя использование автоматических ремней безопасности и / или использование подушек безопасности.) Если производители автомобилей выбирают подушку безопасности, тогда правила требуют только системы со стороны водителя до тех пор, пока модель 1994 год, когда автомобили с воздушной подушкой должны включать пассивную защиту со стороны пассажира. В законе 1991 года для всех автомобилей к 1998 модельному году и легким грузовым автомобилям и фургонам к 1999 году требуются подушки безопасности водителя и пассажира.

Сырье

Как указано выше, система подушек безопасности состоит из модуля подушки безопасности, датчиков крушения, блока диагностического контроля, соединительной катушки рулевого колеса и контрольной лампы. И этот раздел, и следующий («Процесс производства») будут сосредоточены на самом модуле подушки безопасности.

Модуль подушки безопасности состоит из трех основных частей: подушки безопасности, инфлятора и пропеллента. Воздушная подушка сшита из тканой нейлоновой ткани и может иметь разные формы и размеры в зависимости от конкретных требований к транспортному средству. Материал подушки безопасности на стороне водителя изготовлен из теплозащитного покрытия для защиты ткани от обгорания, особенно возле сборщика инфлятора, во время развертывания. Талькум или кукурузный крахмал также используют для покрытия подушки безопасности; либо вещество препятствует склеиванию ткани и облегчает сборку. Новые материалы на основе силиконового и уретанового покрытий требуют минимального или полного покрытия теплозащитным покрытием, хотя порошок талька или кукурузный крахмал, вероятно, все еще будут использоваться в качестве вспомогательного средства для обработки.

Канистра или корпус надувателя изготовлены из штампованной нержавеющей стали или литого алюминия. Внутри канистры надувателя находится фильтрующий узел, состоящий из сетки из нержавеющей стали с керамическим материалом, зажатым между ними. При сборке инфлятора узел фильтра окружен металлической фольгой для поддержания уплотнения, которое предотвращает загрязнение пропеллента.