БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Пассивная безопасность автомобиля

Под пассивной безопасностью автомобиля понимают комплекс конструктивных решений, внедренных на автомобиле и направленных на сохранение жизни и здоровья водителя и пассажиров при дорожно-транспортном происшествии (ДТП) — ударе, столкновении, опрокидывании автомобиля и т.п., а также на уменьшение вероятности травм и увечий при аварии.

До середины 1960-х гг. лучшей с точки зрения безопасности считали конструкцию автомобиля с мощными бамперами, тяжелой жесткой рамой и штампованными панелями кузова толщиной более 1 мм. Такая конструкция позволяла гасить энергию удара при столкновении, причем люди в салоне испытывали при этом огромные перегрузки. Позднее в салоне была спроектирована своеобразная «клетка живучести» на подрамнике или раме автомобиля, появились силовые брусья в дверях, на поперечинах подрамников, в передних и задних стойках и т.д., а панели начали штамповать из различных сортов листового проката, включая прочные и сверхпрочные стали, а также из алюминия и композитных материалов.

Бамперы как таковые (в старом понимании этого названия) исчезли и были заменены пластиковым «обвесом-декором». Для гашения энергии удара в качестве заполнителей различных полостей стали применять разнообразные сотовые конструкции (ранее алюминиевые, в настоящее время пластиковые или углепластиковые).

Развитию пассивной безопасности автомобиля послужили исследования ДТП и испытания на столкновение, начатые в 1950-х гг. на фирме Mercedes. Основная концепция безопасного кузова заключалась в том, что кинетическая энергия должна превратиться в работу, деформирующую переднюю часть кузова, чтобы тем самым спасти людей, помещенных в «клетку безопасности». Лонжероны автомобилей при ударе отгибались вверх и назад, их концы расходились в стороны. Зато на участке от поперечины подвески до моторного щита лонжероны имели повышенную жесткость. Их форма предохраняла рулевой механизм от перемещения назад. Испытания показали: при столкновении на скорости 80 км/ч, когда максимальное замедление в салоне могло достигнуть 65g, такая конструкция уменьшала его до 30—40g. Следовательно, сминаемый передок и жесткая ячейка безопасности вокруг пассажиров — оптимальное решение, актуальное и в настоящее время.

Первые результаты испытаний показали также, что одним из самых опасных элементов конструкции является рулевая колонка, пронзающая при столкновении грудную клетку водителя. Б. Баре- ньи (ФРГ) предложил конструкцию рулевой колонки с ослабленным на излом элементом, позднее пытались внедрить телескопическую конструкцию, но она показала себя эффективной только при чисто фронтальном ударе.

В 1970-х гг. стали широко внедрять энергопоглощающие бамперы со вставками из сотовой структуры, пружинами и даже гидравлическими амортизаторами. Позднее им на смену пришли двухслойные конструкции: за декоративной накладкой размещают пористый материал или оставляют воздушную прослойку, затем идет силовой элемент, предназначенный для защиты автомобиля при скоростях до 4 км/ч. При этом не должны пострадать светотехника и система выпуска.

Для повышения уровня безопасности людей в автомобиле используют ремни (РБ) и подушки (ПБ) безопасности, предохраняющие от серьезных увечий и смертельных травм. Водителя и пассажиров, пренебрегших РБ, при ударе автомобиля перемещает по салону. В результате ударов о жесткие детали интерьера замедление на уровне груди составляет 30—40g, а на уровне головы — 70g и более.

Испытания лобовым ударом автомобиля с простейшими манекенами, не пристегнутыми ремнями безопасности, проведенные на фирме Mercedes Benz в середине прошлого века, показало, что все находящиеся в автомобиле «погибли», тогда как использование РБ снижает травматизм почти на 60%.

При выборе конструкции РБ от использования одинарных (двухточечных) поясных ремней, применяемых в авиации, почти сразу отказались, так как человек при фронтальном столкновении автомобиля сгибается в пояснице, ударяясь головой о РК (водитель), панель приборов (пассажир) или спинки передних сидений (сидящие сзади). Перегрузки при этом достигают 30—40g, а повреждения внутренних органов бывают очень серьезными, иногда с летальным исходом.

У простых трехточечных РБ с поясной и диагональной лямками две точки их крепления находятся вверху и внизу центральной стойки кузова, а третья (замковая) связана с боковиной центрального туннеля кузова между передними сиденьями.

Ограничитель силы не позволяет РБ слишком сильно врезаться в грудь человека, предупреждая травму. С помощью пиротехнического преднатяжителя при аварии РБ фиксируют положение туловища и таза водителя, предотвращая рывок навстречу раскрывающейся ПБ. При динамических испытаниях РБ без преднатяжителей было установлено, что вероятность летального исхода весьма высока.

На рисунке 9.1 приведены схемы трехточечных ремней безопасности с инерционной катушкой (а) и преднатяжителем (б). В первой конструкции ремень с определенным люфтом между ним и туловищем фиксируется защелкой 1 храпового колеса 4 в случае резкого торможения, при этом люфт остается. Во второй при срабатывании пиропатрона 7 трос натяжения 6 идет вверх, заставляя ремень 3 наматываться на катушку всего за 12—15 мс. Величину нагрузки на человека от РБ можно снизить, так как удерживать с большой силой его надо лишь первое мгновение, чтобы он тормозил вместе с автомобилем. После этого ремень надо немного ослабить, чтобы человек соприкоснулся с ПБ по возможности мягко. Для этого в механизм ПБ встраивают специальный торсион, обеспечивающий переменную силу преднатяжения.

Шведская фирма Autoliv разработала ограничители сил, которые сами настраиваются под габариты человека, спасая его в конкретном ДТП. Новый механизм работает с надувной ПБ и обеспечивает безопасную встречу с ней лица и туловища человека.

Ограничители сил предназначены для предотвращения переломов ребер ремнем при жестком креплении. Известно, что прочность костей 60- и 20-летнего пассажиров отличаются почти вдвое. В новой системе в автомобилях BMW и Mercedes-Benz наматывающее ремень устройство снабжено подобием двухступенчатой коробки передач. Та или иная передача включается, исходя из параметров столкновения, позиции и массы пассажира. В первой фазе, когда человек удерживается только ремнем, ограничитель включается на максимальную силу. Процесс переключения на пониженную нагрузку запускается пиропатроном, и когда тело приближается к раскрывающейся подушке, включается понижающая нагрузку переда-

Конструкции ремней безопасности

Рис. 9.1. Конструкции ремней безопасности: о — с инерционной катушкой; б — преднатяжитель ремня безопасности;

  • 1 — защелка в положении блокировки; 2 — маятниковое устройство;
  • 3 — ремень безопасности; 4 — храповое колесо; 5 — вал инерционной катушки; 6 — трос натяжения; 7 — пиропатрон; 8 — спусковой ударник; 9 — провод от датчика; 10— цилиндр; 11 — поршень

ча, в результате чего ремень немного ослабляется. При не слишком трагичной ситуации переключение происходит примерно через 40 мс, при фронтальном столкновении ремень начинает щадить ребра лишь через 70—80 мс.

Основу устройства составляет торсион переменного диаметра. Трубка, связанная с ремнем, может, перемещаясь вдоль торсио- на, соединяться как с его тонкой, так и с толстой частью, что равносильно переключению передач. Из-за того что при косых ударах штатный трехточечный ремень не всегда эффективен (водитель или пассажир из под него просто выскальзывают), а многоточечные ремни типа спортивных автомобилей оказались малопригодными для повседневной эксплуатации, одним из последних изобретений фирмы SAAB стал дополнительный диагональный ремень, используемый совместно со штатным. В целях безопасности оба ремня отстегиваются при открывании одного замка, неважно какого, штатного или вспомогательного.

Широко применяемый пиротехнический натяжитель, срабатывая за тысячные доли секунды, обеспечивает плотное прилегание ремня к телу, почти не меняя посадки. В отличие от него электромотор подтягивает ремни при интенсивном торможении достаточно мягко (за несколько десятых долей секунды), но делает это с силой в несколько сотен ньютонов, насильно усаживая водителя и пассажиров в правильное положение и плотно прижимая их к спинке сидения. После этого ремни стопорятся специальными замками и готовы противостоять массе тела, многократно умноженной аварийными перегрузками. Если опасность миновала, через секунду после прекращения торможения ремни ослабляются.

К настоящему времени фирмы Autoliv и Volkswagen разработали для повышения пассивной безопасности двухкатушечный ремень. Этот ремень состоит из двух отдельных — поясного и диагонального, жестко скрепленных вместе на пряжке; при этом ремень не перегибается и не застревает, перекручиваясь. Подматывающих катушек тоже две: слева на стойке, выше уровня плеч и сбоку, в сидении водителя (у пассажира, понятно, справа). Такая конструкция позволила существенно ослабить момент, создаваемый пружиной, а в верхней катушке — сделать автоматический двухпозиционный переключатель силы. Как только человек пристегнулся, сигнал от замка включает слабую ступень, и диагональная ветвь становится едва ощутимой. После отстегивания ремня более мощная пружина быстро намотает его на катушку.

Удвоенное количество преднатяжителей повысило уровень безопасности людей. Стало возможно оптимизировать силу каждой из ветвей ремня и почти удвоить величину выбираемой «слабины». Теперь при аварии водитель и пассажир будут плотнее прижаты к спинке сиденья и окажутся в большей безопасности.

Ремни безопасности делают из прочных синтетических материалов — нейлона, капрона, лавсана по специальной технологии; их сшивают специальными суперпрочными нитями. В соответствии с европейскими нормами (правила ЕЭК ООН) лента ремня должна быть не тоньше 1,2 мм и шириной не менее 48 мм. Новый ремень должен выдерживать силу на разрыв в статике до 28 кН, а старый — не менее 15 кН в динамике. Качественные ремни выдерживают при динамических испытаниях нагрузку 22—24 кН. Новый ремень подвергают испытаниям температурой (нагрев и охлаждение) водой и пылью;

искусственно старят; проверяют на коррозию; проводят динамические испытания на специальном стенде, имитируя экстренное замедление автомобиля (фронтальный удар) со скорости 50 км/ч.

Ремень не должен допустить перемещение груди человека (водителя, пассажира) более чем на 300 мм, а таза — на 200 мм. После такого удара замок ремня должен открыться при силе, не превышающей 60 Н. Компания BF Goodrich (США) предложила использовать систему, разработанную для самолетов, которая представляет собой гибрид диагонального РБ и ПБ. После посадки в автомобиль люди пристегиваются им как обычным ремнем, но в случае аварии последний в течение 10 мс (по сравнению с 25—30 мс у ПБ) раскрывается, наполняясь газом, и активно охраняет людей в салоне: их травмы с такой подушкой будут минимальными. Такие ремни должны стать обязательными в школьных автобусах, поездах и самолетах.

Другим интересным решением является педальный узел, который при ударе отламывается, спасая ноги водителя от переломов.

Если произошел наезд на автомобиль сзади или отскок автомобиля назад после удара, то при отсутствии или неправильной (низкой) установке (регулировке) подголовников вследствие хлыстового удара возможны запрокидывание головы человека и травма шейных позвонков. Самые простые подголовники устанавливают в специальные отверстия передних сидений, и их положение регулируют только по вертикали. Несколько более сложная конструкция работает по принципу простого рычага. Когда при ударе сзади сидения водителя и переднего пассажира движутся вместе с автомобилем вперед, возникающая сила реакции спины давит на короткое плечо качающего рычага, спрятанного в спинке; на другом (длинном) плече закреплен подголовник. Он двигается вперед, выбирая зазор между ним и головой до момента запрокидывания последней. При выборе соотношения плеч рычага, равного отношению масс головы и туловища человека, система будет уравновешенной и шейные позвонки окажутся разгруженными от горизонтальных сил. Такой принцип реализован в активном подголовнике системы SARH на автомобиле SAAB 9-5, показанном на рис. 9.2, а. При ударе автомобиля сзади спина человека давит на нижнюю часть рычага, которая благодаря небольшим тягам смещается при этом назад и вверх; благодаря этому подголовник выдвигается вверх и вперед, касаясь головы и предотвращая ее запрокидывание (рис. 9.2, б).

Фирма Autoliv предложила свое решение — систему «самона- дувающийся замедлитель движения головы» (рис. 9.3). В спинках

Схема системы активного подголовника SAHR на автомобиле SAAB 9-5

Рис. 9.2. Схема системы активного подголовника SAHR на автомобиле SAAB 9-5: а — общий вид; б — работа системы

передних сидений установлена накаченная воздухом большая подушка, которая через трубочку с клапаном сообщается с небольшой пустой подушкой в подголовнике (рис. 9.3, а). Когда сила инерции при ударе сзади прижмет водителя к спинке сиденья, давление спины водителя моментально перегонит воздух в подголовник (рис. 9.3, б). Спасительная малая подушка надувается, выбирает опасный зазор, и голова уже не может запрокинуться назад (рис. 9.3, в). Результаты испытаний с роботом BioRID (Швеция), имеющим такое же количество позвонков, как и у человека, показали, что при наезде сзади на скорости 30 км/ч (удар с перегрузкой 8g) подушка снижает нагрузку на шейные позвонки, что гарантирует отсутствие травм. При этом максимальный зазор между затылком водителя и подголовником до удара был равен 10 см.

Схема работы системы SJHR фирмы Autoliv при фронтальном ударе

Рис. 9.3. Схема работы системы SJHR фирмы Autoliv при фронтальном ударе:

а — до удара; б — в момент удара; в — полное срабатывание системы

Подушка безопасности была создана в США в середине прошлого века. Однако только в 1990-х гг. там был принят закон, обязывающий комплектовать все новые машины ПБ, которые должны защищать не только водителя, но и переднего пассажира.

В Европе первой освоила выпуск ПБ фирма Bosch и оснастила ими автомобили Audi, SAAB и Volvo. В большинстве современных ПБ используют твердое топливо, которое, сгорая, выделяет газ, заполняющий подушку. Как правило, это ядовитое азотосодержащее соединение — оксид натрия. После сгорания 45% его массы превращается в чистый азот (он заполняет подушку), другая часть — в углекислый газ, окись углерода, воду и твердые частички. Все, кроме азота, задерживается фильтрами системы. В процессе сгорания выделяют три этапа: поджигание, возгорание запала для основного топлива и горение рабочего заряда (оксида натрия). Кстати, последний спрессован в таблетки вместе с окислителем, поэтому может гореть очень быстро даже в вакууме, как это происходит в ракетах. За очень короткое время система развивает мощность до 60 кВт, но взрыва не происходит: сгорание топлива и наполнение подушки длится от 30 до 55 мс. Фирма Autoliv для подушек безопасности использовала более дешевое топливо — нитроцеллюлозу, которая полностью превращается в рабочий газ. Вместо 50 г оксида натрия необходимо лишь 8 г нитроцеллюлозы, чтобы заполнить подушку. В этой системе уже не нужен дорогой фильтр. Принцип действия рассмотренных конструкций подушек безопасности разных производителей очень похож: в них используют энергию горючего вещества. Однако существуют и другие системы. Немецкая фирма Kolbenschmidt вместе с французской Siemens сделали ПБ, которая заполняется сжатым воздухом, 50 л газа умещается в очень небольшом резервуаре (0,2 л) при давлении 25 МПа. Для заполнения подушки требуется всего 20 мс (чуть меньше, чем на моргание глаза).

Скорость сгорания (наполнения) можно менять, однако указанная величина обусловлена временем перемещения водителя (пассажира) при столкновении и наиболее мягком контакте с ПБ. Подушку делают из нейлона толщиной 0,45 мм. Для герметичности внутреннюю сторону покрывают очень тонким слоем синтетической резины — неопреном.

Недавно конструкторы предложили заменить неопрен специальной силиконовой резиной, поскольку первый при длительном хранении склеивается и теряет свои свойства. Правда, после срабатывания подушка все равно становится мягкой, так как азот, ее наполняющий, выходит в салон, что безопасно для здоровья. Абсолютно нейтрален еще один компонент, который содержится в подушке, — кукурузная мука. Ее используют вместо талька, чтобы материал не слеживался.

На разных континентах узаконены свои пассивные системы безопасности, поэтому их конструкции отличны друг от друга. В Америке дорожный закон разрешает водителям и пассажирам на переднем сидении не пользоваться РБ, если в автомобиле есть ПБ. Мешок объемом 170 л защищает одновременно тело и голову впереди сидящих людей. В Европе ремни обязательны, а ПБ — второй этап защиты в аварии. Она предохраняет от удара только часть груди и голову, что ремни выполнить не могут. Объем европейской ПБ всего 35 л (для пассажира больше), а поэтому и масса всей системы 0,6— 0,8 кг, а не 1,8—2,2 кг, как в американском варианте. Поскольку европейская ПБ только дополняет РБ, она менее требовательна к надежности датчиков. Сама система располагает большим временем для приведения ее в действие. Все это удешевляет достаточно дорогую ПБ.

В отличие от водительской пассажирская подушка гораздо больше и редко бывает меньше 100 л в объеме. Изменилось расположение акселерометра, который монтировали в передней части салона (кстати, некоторые системы полностью помещались в ступице РК). Ранее при катастрофе датчик получал информацию о характере столкновения лишь спустя 50 мс, т.е. слишком поздно.

Альтернативный удачный вариант представила фирма Bosch. Датчики, распознающие фронтальное столкновение, размещали под фарами, так что от ЭБУ уже через 15 мс водитель знал, что произойдет в следующее мгновение. В конце XX в. многие автомобили бизнес-класса уже имели на борту четыре ПБ (по одной на каждого пассажира), но эта защита, вполне надежная при фронтальных столкновениях, была неэффективна, если удар приходился сбоку. Вполне логичным шагом стало создание боковых подушек, спрятанных в спинках сидений или чаще — за обивкой салона.

Фирма Toyota разработала систему ПБ, расположенной в двери, которая, раскрываясь, защищает водителя и пассажира при ударах сбоку. В Европе боковые ПБ стали серийными вначале на BMW 7-й серии и Volvo.

Система состоит из трех частей: собственно ПБ, газогенератора — устройства, производящего газ, который заполняет ее, и комплекта датчиков, определяющих момент включения в работу системы.

Боковые ПБ в начале оказалось сложно устанавливать многим фирмам-производителям. Проблема заключалась в том, что места внутри двери или в спинке кресла меньше, чем в панели приборов и даже в РК. Поэтому боковые подушки имеют объем около 15 л и часто асимметричную форму. При их проектировании широко использовали компьютерные технологии. Для управления подушками в районе порогов разместили дополнительные датчики, фиксирующие боковой удар.

Появилась ПБ, защищающая голени водителя и пассажира (автомобиль Lexus IS 430). Ее встраивают в нижнюю часть панели приборов автомобиля (рис. 9.4).

Схема защиты голени водителя подушкой безопасности

Рис. 9.4. Схема защиты голени водителя подушкой безопасности

Однако использование ПБ иногда при авариях приводило к травмам стариков и детей, поэтому стали устанавливать выключатели подушек.

Затем появились такие системы, которые не только срабатывают в 2—3 раза быстрее, но в них ЭБУ определяет силу и направление внешнего воздействия, а с помощью ультразвуковых и инфракрасных датчиков фиксирует исходное положение каждого пассажира. Естественно, нужна информация — пристегнуты ли пассажир и водитель во время аварии или нет, правильно ли установлено детское кресло и т.п., тогда ЭБУ решает, задействовать ли все подушки или только фронтальные, надувать их полностью или вполсилы, использовать ли преднатяжители или столкновение настолько безобидно, что вмешательство подушек не требуется. Форму, положение и этапы развертывания современных ПБ сначала определяют на компьютере по специальной программе, например с использованием метода конечных элементов (рис. 9.5).

Поскольку последние годы доля боковых столкновений, в том числе аварий, выросла вдвое, появились боковые занавески, которые прячут в крыше или над дверным проемом.

В отличие от боковых подушек, призванных защитить грудную клетку, оконные занавески предохраняют голову от контакта со стеклом и центральной стойкой. Защищает занавеска и от осколков стекла, удерживает при опрокидывании автомобиля. Сложной формы, часто более чем двухметровые в длину, занавески срабатывают уже спустя 25 мс после начала аварии. Они почти на треть увеличивают шансы избежать травм по сравнению с машиной, оборудованной фронтальными ПБ.

Компьютерное моделирование этапов раскрытия современных ПБ — формы и положения во времени по специальной программе

Рис. 9.5. Компьютерное моделирование этапов раскрытия современных ПБ — формы и положения во времени по специальной программе

Недавно фирма Autoliv представила подушку со ступенчатым алгоритмом раскрытия, способную защитить все тело, а не только голову: сначала газ поступает в нижнюю часть подушки, а затем наполняются бока и верх.

В автомобилестроение из аэрокосмической промышленности могут перейти пиропатроны с арситом — горючим для твердосплавных ракет. Он не содержит токсинов и оставляет после сгорания лишь безобидный хлористый кальций.

С учетом требований экологии все чаще газы от взрыва пиропатрона используют не для наполнения подушки, а лишь для разрушения мембраны камеры, в которую закачали под большим давлением инертный аргон.

Статистика показывает, что автомобили чаще всего опасно наклоняются или опрокидываются при «лосином тесте» (см. подраздел 9.2), а среди аварий перевороты составляют 20%. Фирма Bosch в конце 2000 г. представила разработанный ЭБУ ПБ со встроенными в него гироскопическим датчиком крена автомобиля и двумя акселерометрами, установленными в кристалле кремниевой микросхемы. Постоянно обрабатывая сигналы, ЭБУ в реальном времени распознает и оценивает опасность опрокидывания и, не дожидаясь ударов и толчков, самостоятельно включает ПБ и преднатяжители РБ, защищающие головы и тела водителя и пассажиров. Новые датчики не реагируют на механические воздействия, колебания температуры и работают безотказно.

Электронные системы мгновенно распознают реальные параметры столкновения, положения водителя и пассажиров и соответственно регулируют процесс раскрытия подушек.

Датчики ускорения пятого поколения работают с новыми двух- режимными газогенераторами и пиротехническими патронами для натяжения ремней безопасности, при этом ЭБУ учитывает даже массу тела и рост каждого пассажира. В качестве заряда используют экологически чистую водородно-кислородную смесь (гремучий газ).

Боковые ПБ устанавливают на боковинах спинок передних сидений, их ЭБУ — между передними сидениями, акселерометры, отличающие силу удара (столкновение или сотрясение кузова от закрывания двери), смонтированы в нижней части центральных стоек кузова.

Фирма Bosch представила систему, датчики которой располагались практически по всему автомобилю и первыми принимали и фиксировали удар. Датчики фронтального столкновения, размещенные под фарами, уже через 15 мс сообщают ЭБУ, что произойдет в ближайшие мгновения. В районе порогов установлены датчики бокового удара, также передающие сигналы. Поэтому электронике хватает времени оценить тяжесть начинающейся аварии и принять единственно верное решение: запускать ли те или иные подушки и преднатяжители ремней или все обойдется безобидным для людей ремонтом панели кузова.

Фирма Siemens предложила ПБ в виде автономной системы. На внутренней поверхности подушки приклеена отражающая радиоволны фольга. Ее облучают радаром в диапазонах 2,4 и 10 ГГц. При раскрытии подушки радар замеряет скорость движения ее передней стенки. Если подушка слишком рано соприкоснется с головой человека, мгновенно открываются клапаны, стравливающие газ.

Подушки безопасности стали практически неотъемлемым узлом любого современного автомобиля. На некоторых машинах их больше десяти.

В экологически чистой подушке Green bag по сигналу от ЭБУ поступает импульс, и небольшой пиропатрон с арситом взрывается. Задача пиропатрона — разрушить перегородку камеры, в которой содержится заранее сжатый под давлением абсолютно инертный аргон. Расширяясь, он охлаждает пороховые газы, образующиеся от взрыва пиропатрона, и температура поверхности раскрывшейся подушки не превышает 45 °С (раньше, когда подушки наполнялись только пороховыми газами, бывали случаи ожогов). В других устройствах за 20 мс процесса температура газов падает с 1330 до 150 °С. Здесь в составе смеси присутствуют СО и NOv в допустимых концентрациях.

Управляющая электронная система Smart Airbag (Bosch) разрабатывалась в три этапа:

  • ? на первом этапе в зависимости от сигналов акселерометра и датчиков в замках ремней безопасности (т.е. силы удара и использования ремня каждым седоком) поджигался один или два пиропатрона либо вводилось запаздывание срабатывания;
  • ? на втором этапе рядом с зеркалом заднего вида появились ультразвуковые и инфракрасные датчики, определяющие положение пассажира и водителя непосредственно перед аварией. Например, если сидение свободно или пассажир занимает нештатное положение (допустим, сильно наклонился вперед), то подушку включать не надо;
  • ? на третьем этапе с помощью радара стало возможно заранее вычислить всю картину будущего удара и соответственно включать те или иные подушки и преднатяжители.

Разработана также безопасная клемма «плюс» системы автоматической блокировки, которая за 3 мс надежно отключается от бортовой сети, а значит, вероятность пожара и взрыва значительно снижается.

Одновременно всем автомобильным фирмам пришлось решать проблему защиты пешехода от автомобиля.

На фирме Ford (США) автомобиль оснастили подушкой, закрывающей ребро передней части капота и около половины его длины спереди, а также двумя подушками, закрывающими ветровое стекло, но не перекрывающими полностью водителю видимость (рис. 9.6).

Д.ля установки таких подушек на автомобиле разработан специальный датчик, способный не только идентифицировать приближающийся объект как человека, но и определить неизбежность столкновения. ЭБУ должен учесть расстояние, скорость сближения, замедление автомобиля и успеть выдать команду на раскрытие капотной подушки. Этот процесс занимает всего 50—75 мс, но в отличие от внутренних подушек, сдувающихся уже через 0,1 с после столкновения, наружная остается надутой в течение нескольких секунд. Другой датчик, срабатывающий от удара о бампер, дает команду открыть еще две подушки, закрывающие ветровое стекло — следующий источник опасных травм. Усовершенствовано программное обеспечение новой системы, которая уточняет размеры и расположение подушек для максимальной высоты пешеходов разного возраста и комплекции.

Аналогичную систему разрабатывает в Германии фирма EDAG, а широкого внедрения внешних ПБ можно ожидать в недалеком будущем.

Автомобиль с раскрытыми внешними подушками безопасности

Рис. 9.6. Автомобиль с раскрытыми внешними подушками безопасности

Оригинальная конструкция защиты пешехода разработана фирмой Autoliv. Капот поднимается на 100 мм в первые 60 мс после начала наезда, и в результате между его достаточно мягкой панелью и жесткими элементами силового агрегата образуется зазор. Проминаясь, капот обеспечивает необходимое замедление движения головы пострадавшего, которое не приводит к фатальным последствиям. Команду на срабатывание системы дают специальные датчики удара, а пиротехнические устройства наполняют газом своеобразные стальные сильфоны, спрятанные вблизи стеклоочистителей.

Похожее решение применила и немецкая фирма EDAG, только у нее капот сделан двухслойным, внутри размещена плоская 10-литро- вая надувная подушка. В нормальном состоянии верхний и нижний капоты склеены в нескольких точках. При наезде на пешехода надувающаяся по команде датчиков подушка разрывает клеевое соединение и поднимает верхний пластиковый слой, создавая зону деформации.

Недостаток обеих конструкций прежде всего в чрезвычайной сложности распознавания наезда на пешехода от других объектов. Ложное срабатывание, может быть, и не опасно, но капот со всей его начинкой становится непригодным.

Конструкторы Ford пошли другим путем. В их системе капот поднимается механически под воздействием предшествующего удара о бампер (примерно так устроены активные подголовники). Такая рычажная конструкция названа системой защиты капота от удара головы пешехода. Если она сработает, например, при неаккуратной парковке, достаточно будет просто закрыть капот.

В настоящее время, к сожалению, еще не решены вопросы надежности и долговечности работы ПБ. Хотя среднестатистический срок службы ПБ установлен в 15 лет (больше, чем срок службы автомобиля классов В и С, равный 12 лет), неясно, как поведут себя пиротехнические компоненты газогенератора ПБ в жарком климате, когда отдельные кузовные детали нагреваются на солнце до температуры в 90 °С и выше. Поскольку РБ и ПБ — разовые устройства, не определено, как при эксплуатации автомобиля контролировать их работоспособность, степень износа, необходимость принудительной замены и т.п.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >