Зачем в машине нужны подушки безопасности: принцип работы, виды и условия срабатывания

Подушки безопасности — один из главных атрибутов современного авто. Трудно поверить, но еще 40 лет назад никто из лидеров индустрии и не думал их устанавливать, а сейчас система SRS (оф. название) обязана быть во всех выпускаемых автомобилях. По крайней мере без них сертификата NHTSA производителю не видать.

Многие автолюбители также понимают, что это устройство может спасти их жизнь и делают выбор в пользу более безопасных моделей.

Так что перед покупкой важно интересоваться, сколько подушек безопасности предусмотрено комплектацией, а чтобы быть подкованным в этом вопросе, предлагаем ознакомиться не только с сухой теорией устройства «эирбэгов», но и их видами, местами установки, возможными неисправностями и даже сроком службы (актуально при покупке б/у машины).

История создания

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

Сегодня подушки безопасности являются важным элементом защиты водителя и пассажиров

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

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

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

Конструкция системы подушки безопасности

Теперь по самой конструкции данной системы. Она состоит из трех составных частей – газогенератор с подушкой(в народе называют «пиропатрон»), выполненные в виде одного узла, датчиков удара и блока управления.

Статья в тему: Mitsubishi lancer 9 или ford focus 2

Количество датчиков удара, как и количество самих подушек может значительно варьироваться. На некоторых авто таких датчиков, установленных по всему авто может достигать десяти штук.

Этот датчик при столкновении передает импульс на блок управления, тот в свою очередь передает сигнал на газогенератор, который и разворачивает подушку.

Сработавшие подушки безопасности

Срабатывание датчика зависит от нескольких факторов – скорость авто, угол удара. Резкое падение скорости, которое происходит при столкновении авто с препятствием обеспечивает передачу импульса датчиком. Но при этом даже экстренное торможение авто не способно активировать датчик.

От поступившего с датчика сигнала блок управления рассылает сигналы на газогенераторы, при этом блок «вычисляет» какую подушку нужно накачать, а также как ее накачать. Дело том, что некоторые типы подушек имеют два контура, накачка которых производится в зависимости от силы удара. При слабом ударе накачивается только один контур, а если столкновение более серьезное – оба контура одновременно.

Защитные элементы размещены в разных плоскостях салона автомобиля: отсюда деление на виды.

Фронтальные

Это подушки водителя и его спутника на переднем сидении. Объемы модулей разнятся: для водителя – 60-80 л, для пассажира – 130 л. Фронтальные ПБ защищают при лобовом столкновении голову, шею и грудь ездоков от «встречи» с кузовными деталями, рулем и ветровым стеклом.

Фронтальная подушка безопасности

Когда машина получает удар в переднюю часть, тело человека продолжает движение по инерции: в этот резко повышается риск сотрясений и травм внутренних органов попавшего в аварию. Раскрывшиеся устройства гасят инерцию, поэтому риск повреждения легких, желудка, других органов сокращается.

Статья в тему: Как проверить работоспособность топливного насоса

Передние боковые

Устройства появились в 1994 году, впервые были установлены на «Вольво». Средства предохраняют таз, плечевой пояс, ребра человека от удара в бок машины.

Шторки безопасности

Точнее, эти механизмы смягчения можно назвать головными подушками безопасности. Задача надувных мешков – предотвратить или минимизировать травмы головы от удара об оконное стекло и центральную стойку. Модули помещены над дверями под крышей авто.

Коленные

Защиту голеней и коленей водителя в переднем столкновении берут на себя коленные подушки. Устройства располагаются под рулевой колонкой. Водители должны правильно регулировать сиденья, чтобы находиться от модулей на расстоянии не ближе 10 см.

Коленные подушки безопасности

Задние боковые

Автокомпоненты находятся в боковой обшивке салона, рядом с задним рядом кресел. Задача воздушных мешков та же, что и у передних боковых подушек: сохранность костей таза, бока и плеча пассажира. В 2021 году подобными модулями компонуют небольшое число дорогих марок машин.

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.

Статья в тему: Принцип работы вискомуфты полного привода

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

Что собой представляет «аэрбег»

Устройство подушки безопасности довольно простое. Условно изделие можно разделить на три составные части: сумку, датчики удара и газогенератор (систему надува).

Сумка

Представляет собой тонкую, многослойную, нейлоновую оболочку (толщиной не более 0,4 мм) способную выдерживать большие кратковременные нагрузки. Сумка расположена в специальной шине, которая закрыта специальной накладкой из ткани или пластика.

Датчики удара

Эти компоненты, как правило, располагаются в передней части машины. Они отвечают за своевременное срабатывание подушки безопасности автомобиля, то есть именно эти сенсоры активируют ее сразу после столкновения с объектом на скорости более 20 км/ч. Однако при этом учитывается также и сила удара, поэтому пневмоподушка может сработать даже в стоящем авто, если столкновение было достаточно сильным.

Датчики устанавливаются двух типов:

Ударные (фиксируют удар, который приходится на кузов).
Датчики пассажирского сидения (благодаря им можно исключить срабатывание системы, если помимо водителя в машине больше никто не находится).

Помимо датчиков в системе также часто дополнительно устанавливаются акселерометры (помогают определить положение авто).

Газогенератор

Первоначально эти элементы были оснащены всего одним пиропатроном, из-за чего было очень сложно регулировать подачу газа в подушку исходя из габаритов и положения сидящего в машине человека. Однако современные «аэрбеги» имеют 2 пиропатрона. Первый (основной) выпускает 80% газа (так называемая мягкая посадка), второй подключается только в том случае, если столкновение было слишком сильным и человек нуждается в более жесткой подушке.

Статья в тему: Как подключить противотуманные фары на приору

Все 3 составляющие пневмоподушки должны быть исправными, только в этом случае можно гарантировать, что защитные элементы сработают безотказно.

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.

Боковые подушки безопасности 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.

Статья в тему: Датчик коленвала приора 16 клапанов признаки неисправности

Головные подушки безопасности (другое наименование – “шторки” безопасности) служат, как следует из названия, для защиты головы при боковом столкновении. Впервые “шторки” безопасности начала устанавливать компания Toyota в 1998 году. Располагается в зависимости от модели автомобиля в передней части крыши, между стойками и в задней части крыши. Подушки защищают пассажиров переднего и заднего рядов сидений.

Коленная подушка безопасности защищает колени и голени водителя от травм. Располагается под рулевым колесом. Впервые применена на автомобилях Kia в 1996 году. В ряде моделей устанавливается коленная подушка безопасности переднего пассажира, которая устанавливается под “бардачком”.

В 2009 году Toyota предложила центральную подушку безопасности, которая призвана снизить тяжесть вторичных повреждений пассажиров при боковом столкновении. Располагается в подлокотнике переднего ряда сидений, центральной части спинки заднего сидения. Центральные подушки для переднего и заднего ряда сидений планирует использовать Mercedes-Benz в своей системе Pre-Safe второго поколения.

В настоящее время подушки безопасности выходят за границы салона легкового автомобиля. Компания Volvo предлагает с 2012 года на своих автомобилях подушку безопасности для пешеходов.

Устройство подушки безопасности

Подушка безопасности представляет собой эластичную оболочку, наполняемую газом, газогенератор и систему управления.

Собственно подушка изготавливается из нейлоновой ткани. Для смазки подушки безопасности используется тальк или крахмал, которые можно наблюдать в воздухе салона при срабатывании подушки.

Газогенератор служит для наполнения оболочки подушки газом. В совокупности оболочка и газогенератор образуют модуль подушки безопасности. Конструкции газогенераторов различают по форме (куполообразные и трубчатые), по характеру работы (с одноступенчатым и двухступенчатым срабатыванием), по способу газообразования (твердотопливные и гибридные).

Статья в тему: Калина расход топлива на холостом ходу

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.

Статья в тему: Почему выдавливает задний сальник коленвала

Условия срабатывания

Фронтальные подушки безопасности срабатывают при следующих условиях:

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

Коленные подушки безопасности

Коленная подушки безопасности предназначена для защиты коленей водителя или переднего пассажира при фронтальном (переднем) ударе.

Подушка водителя располагается под рулевой колонкой в нижней части панели.

Подушка переднего пассажира также выполняет защиту при переднем ударе, однако располагается она перед пассажирским сиденьем.

Обратите внимание, при наличии коленной подушки безопасности нужно внимательно отнестись к регулировке водительского сиденья. Ноги водителя должны находиться не менее, чем в 10 сантиметрах от нижней части панели.

Примечание. Коленная подушка водителя в 2021 году встречается на многих автомобилях C-класса, имеющих среднюю стоимость (Volkswagen Golf, Suzuki SX4).

Коленную подушку пассажира в 2021 году можно найти только в дорогих внедорожниках (Toyota LC200).

Статья в тему: Пробка расширительного бачка ваз 2109

Принцип действия

В общих чертах, принцип работы airbag таков: после удара авто сработают датчики, которые находятся в машине. Как только они сработают и пошлют сигнал в устройство управления airbag, последнее определяет, сколько и какие airbag нужно активировать. Затем, подаётся сигнал и срабатывает пиропатрон, находящийся в airbag, раздувая подушку.

Теперь более подробно. При попадании автомобиля в аварию, в результате удара машина приобретает нехарактерное для неё ускорение, а так же получает повреждения. Резкое изменение скорости в результате удара — условия срабатывания подушек безопасности. Указанные изменения моментально фиксируется соответствующими датчиками. Датчики передают информацию в модуль управления, откуда сигнал идёт уже на конкретные модули подушек безопасности.

Сколько времени это занимает? Как правило, время срабатывания составляет порядка 15-25 миллисекунд. Такой короткий промежуток времени обусловлен необходимостью надува подушки прежде, чем она произведёт контакт с телом. В противном случае, удар о подушку будет не только не смягчающим, но может стать причиной серьёзных травм, и даже смерти. Такие случаи имели место на первых этапах истории развития подушек безопасности. Современные airbag лишены этих недоработок. Помимо мгновенного раскрытия, они имеют и такую особенность строения, как газоотводные отверстия. Это значит, что подушка начинает сдуваться почти сразу после срабатывания, тем самым компенсируя чрезмерное давление на тело пострадавшего не давая ему задохнуться(в случае с фронтальными подушками).

Статья в тему: Датчик распредвала ваз 21099 инжектор

Безусловно, устанавливать или нет подушки безопасности на своё авто — личный выбор каждого. Однако, исходя из многолетней статистики аварий, не следует отказываться от установки airbag без наличия на то веских причин. Если же есть сомнения, нужна ли вам подушка безопасности, то лучше всего запастись уверенностью, посмотрев видео и почитав соответствующую литературу.